JP2008132504A - 連続鋳造用タンディッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】 微小介在物であっても効率良く浮上・分離することができ、且つ、既存のタンディッシュであっても簡単に仕様変更することのできる連続鋳造用タンディッシュを提供する。
【解決手段】 本発明の連続鋳造用タンディッシュ１は、タンディッシュの長さ方向中央部に取鍋からの溶鋼注入点４が設けられ、該溶鋼注入点を挟んでそれぞれの側に鋳型への溶鋼流出孔５が設置され、且つ、前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔との間に、溶鋼を通すための貫通孔３を有する堰２が、前記溶鋼注入点を挟んで相対するようにして配置された連続鋳造用タンディッシュであって、前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔とを結ぶ鉛直平面によってタンディッシュを２つの領域１Ａ，１Ｂに分断したとき、相対する２つの堰に設けられた前記貫通孔が、それぞれ別の領域に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続鋳造工程において取鍋から注入された溶鋼を鋳型に中継供給するためのタンディッシュに関し、詳しくは、タンディッシュ内に注入された溶鋼中の酸化物系非金属介在物を効率良く浮上分離することのできるタンディッシュに関するものである。

鋼の連続鋳造では、取鍋内の溶鋼を、取鍋底部に設置したロングノズル（「注入ノズル」ともいう）を通してタンディッシュに供給しながら、タンディッシュ内に所定量の溶鋼が滞在した状態で、タンディッシュ内の溶鋼を、タンディッシュ底部に設置した溶鋼流出孔を通して各鋳型に分配・注入し、鋳片を製造している。溶鋼中には脱酸生成物を起源とするアルミナなどの酸化物系非金属介在物（以下「介在物」と記す）が懸濁しており、溶鋼が凝固する際に介在物が凝固層の中に取り込まれてしまうと、薄鋼板などの最終製品において介在物性の欠陥を引き起こす。そのため、タンディッシュには、介在物を浮上分離させる機能も求められている。

タンディッシュ内で介在物を浮上・分離させるために、タンディッシュ内に堰を設置し、この堰によってタンディッシュ内の溶鋼流動を制御する方法が従来から行われており、介在物の少ない鋳片が製造できるようになってきた。しかし、粒径の小さい介在物は溶鋼中の浮上速度が極めて遅いために浮上分離が困難である。近年、軸受鋼などの高品質材料では非常に高い清浄性が求められており、微小な介在物も取り除くことのできる介在物分離方法が求められている。

介在物の浮上・分離を促進するために、これまでにも様々なタンディッシュが提案されている。例えば、特許文献１には、ロングノズルからの溶鋼注入点と鋳型への溶鋼流出孔との間に少なくとも２個の堰を有し、第１の堰はタンディッシュ内溶鋼浴の一方の側壁側であって且つ溶鋼浴の上方部の溶鋼流を遮断することができ、第２の堰はタンディッシュ内溶鋼浴の他方の側壁側であって且つ溶鋼浴の上方部の溶鋼流を遮断することができ、第１、第２の堰何れも堰の反対側の側壁側は溶鋼が流通することのできる連続鋳造用タンディッシュが開示されている。

また、特許文献２には、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入するための溶鋼注入点と鋳型への溶鋼流出孔との間に、溶鋼を通すための貫通孔を複数有し、貫通孔の総面積がタンディッシュ内の溶鋼流路断面積の５０％以下であり、更に、貫通孔の位置がタンディッシュの長さ方向で交互になるようにした多孔堰を複数設置した連続鋳造用タンディッシュが開示されている。
特開２００５−１０３５６７号公報 特開２００５−２８３７６号公報

しかしながら上記従来技術には以下の問題点がある。

即ち、特許文献１は、堰を設置することにより、ロングノズルから注入された溶鋼流が直接溶鋼流出孔から流出することを妨げ、介在物が浮上・分離できるだけの滞留時間を確保する方法であるが、微小な介在物の浮上速度は遅いので、滞留時間を増加しただけでは十分に浮上・分離できず、従って、特許文献１では、微小介在物の多くは溶鋼流出孔から鋳型内に流出してしまうという問題点がある。

特許文献２は、複数の貫通孔を有する堰を多段配置することによって溶鋼の一様流れを作り、溶鋼注入点から溶鋼流出孔への溶鋼の短絡流を防止する方法であるが、一様流れにしただけでは浮上速度の遅い微小介在物は十分に浮上・分離できず、従って、特許文献２では、微小介在物の多くは溶鋼流出孔から鋳型内に流出してしまうという問題点がある。また、各堰の貫通孔を偏心させて交互に配置し、整流効果を高めているが、溶鋼注入点を中心として対になっている貫通孔は偏心させていない。そのために、堰内部に旋回流が起こらず、微小介在物の分離が不十分である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、微小介在物であっても効率良く浮上・分離することができ、且つ、既存のタンディッシュであっても簡単に仕様変更することのできる連続鋳造用タンディッシュを提供することである。

上記課題を解決するための第１の発明に係る連続鋳造用タンディッシュは、タンディッシュの長さ方向中央部に取鍋からの溶鋼注入点が設けられ、該溶鋼注入点を挟んでそれぞれの側に鋳型への溶鋼流出孔が設置され、且つ、前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔との間に、溶鋼を通すための貫通孔を有する堰が、前記溶鋼注入点を挟んで相対するようにして配置された連続鋳造用タンディッシュであって、前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔とを結ぶ鉛直平面によってタンディッシュを２つの領域に分断したとき、相対する２つの堰に設けられた前記貫通孔が、それぞれ別の領域に配置されていることを特徴とする。

第２の発明に係る連続鋳造用タンディッシュは、第１の発明において、前記貫通孔の軸心位置を通る直線と前記溶鋼注入点との距離をＬとし、前記堰の溶鋼注入点に近い側の側面と前記溶鋼注入点との距離をＭとしたときに、Ｌ／Ｍが０．８以上２．０以下であることを特徴とする。

本発明に係る連続鋳造用タンディッシュによれば、溶鋼注入点を挟んで相対して設置される２つの堰に、溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ鉛直平面によってタンディッシュを２つの領域に分断したときに、それぞれ別の領域に貫通孔を設置しているので、相対する２つの堰で囲まれた領域には溶鋼の旋回流が発生し、この旋回流によって介在物の浮上・分離が促進され、清浄性の高い鋳片を製造することができる。また、貫通孔の軸心位置を通る直線と溶鋼注入点との距離Ｌと、堰の溶鋼注入点に近い側の側面と溶鋼注入点との距離Ｍとの比（Ｌ／Ｍ））を適切な範囲とすることによって、より一層前記旋回流を安定化させることができ、更に効率良く介在物を分離させることができる。

また更に、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの構成は、堰に設置する貫通孔を所定の位置に規定するだけであり、設備の追加や周辺設備の改造の必要がなく、既存のタンディッシュにおいても本発明を適用することができる。この場合、従来から堰が設置されていたタンディッシュにおいては、貫通孔の位置を本発明の範囲に変更するだけであり、コストアップを来すことなく、本発明を適用することができる。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略平面図、図２は、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略側断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュ１は、タンディッシュ１の長さ方向中央部に、取鍋（図示せず）からの溶鋼の供給位置である溶鋼注入点４が設けられ、この溶鋼注入点４を挟んで長さ方向のそれぞれの側に、鋳型（図示せず）へ溶鋼を分配・供給するための溶鋼流出孔５が設置されており、そして、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５との間には、堰２が、溶鋼注入点４を挟んで相対するようにして配置されている。それぞれの堰２には貫通孔３が設けられており、溶鋼注入点４に供給された溶鋼９は貫通孔３を通って溶鋼流出孔５に流れるようになっている。取鍋の底部にはロングノズル６が設置されており、このロングノズル６を通って、取鍋に収容された溶鋼９は溶鋼注入点４に向けて注入されるようになっている。

溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線をＱとしたとき、直線Ｑを通る鉛直平面によってタンディッシュ１を、タンディッシュ１の幅方向で第１の領域１Ａと第２の領域１Ｂとの２つの領域に分断したとき、相対する２つの堰２に設けられた貫通孔３がそれぞれ別の領域に配置されるように、貫通孔３は配置されている。つまり、一方の堰２の貫通孔３が第１の領域１Ａに配置されたならば、他方の堰２の貫通孔３は第２の領域１Ｂに配置されるようになっている。尚、貫通孔３は水平方向に向けて設置する必要はなく、貫通孔３の出口に向かって下向き或いは上向であっても構わない。また、貫通孔３の断面積は堰２の内側と外側とで同一である必要はなく、末広がりとしてもまたはその逆としても構わない。

堰２に、このようにして貫通孔３を設けることにより、図３に示すように、相対する２つの堰２の貫通孔３から流出する溶鋼排出流８によって２つの堰２で囲まれた領域（「堰内部」と呼ぶ）には、旋回する向きの溶鋼９の流れつまり旋回流が引き起こされる。同時に、堰内部には、ロングノズル６から流入する溶鋼９によって、大きな運動エネルギーが供給されているので、貫通孔３によって引き起こされた堰内部の小さな旋回流が運動エネルギーを受け取って大きな旋回流７へと成長し、この旋回流７によって溶鋼９に懸濁していた介在物は堰内部で効率良く浮上・分離される。尚、図３は、２つの堰２で囲まれた領域における溶鋼流動を模式的に示す平面図である。

ここで、貫通孔３は、旋回流７の形成を容易とするために、図１に示すように、それぞれの堰２に配置される貫通孔３が、前述したようにそれぞれ別の領域に配置された上で、更に、溶鋼注入点４を中心軸として軸対称になるように配置することが好ましい。

また、旋回流７が十分な流速を安定して維持するために、図１に示すように、貫通孔３の軸心位置を通る直線をＰとし、この直線Ｐと溶鋼注入点４との距離をＬとし、堰２の溶鋼注入点４に近い側の側面と溶鋼注入点４との距離をＭとしたときに、Ｌ／Ｍが０．８以上２．０以下となるように、堰２及び貫通孔３を設置することが好ましい。タンディッシュ内の溶鋼流動は、タンディッシュ１の長さの比、例えば本発明の場合ではＬ／Ｍが同等であれば、長さの絶対値が変化してもほぼ同様の流れになることが経験的に分っている。この観点から考察した結果、Ｌ／Ｍが２．０を超えると、溶鋼注入点４と堰２との距離Ｍが近くなり過ぎて、溶鋼注入点４と堰２との間を旋回流７が流れ難くなり、旋回流７が弱くなる。一方、Ｌ／Ｍが０．８未満になると、溶鋼注入点４と堰２との距離Ｍが離れ過ぎ、図４に示すように、堰内部の貫通孔３に向いた溶鋼９の流れの一部は旋回流とならず、一部の流れは旋回流７を妨げる逆向きの逆向き流１０となり、旋回流７が弱くなる。従って、旋回流７が介在物を分離できる十分な旋回流速を得るためには、Ｌ／Ｍを０．８以上２．０以下とすることが好ましい。尚、図４は、Ｌ／Ｍが０．８未満のときの堰内部の溶鋼流動を模式的に示す平面図である。

尚、図１及び図２では、堰２には貫通孔３がそれぞれ１つのみ設置されているが、貫通孔３をそれぞれの堰２に２つ以上設置しても構わない。但し、複数の貫通孔３を有する場合には、貫通孔のうちで最も断面積の大きい貫通孔が、上記に説明したように、直線Ｑを通る鉛直平面によってタンディッシュ１を２つの領域に分断したとき、それぞれ別の領域に配置されるようにする必要がある。当然ながら、他の貫通孔も、旋回流７の安定化のためには、同じ領域に配置されることが好ましい。また、図１及び図２では、堰２が溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５との間にそれぞれ１つのみ設置されているが、それぞれの側に複数の堰２を設置しても構わない。但し、複数の堰２を設ける場合には、溶鋼注入点４に最も近い位置に設置される堰に対して、上記説明の貫通孔３を設ける必要がある。更に、図１及び図２では、溶鋼流出孔５が、溶鋼注入点４を挟んで長さ方向のそれぞれの側に１つのみ設置されているが、溶鋼注入点４をそれぞれの側に２つ以上設置しても構わない。但し、この場合には、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線として、溶鋼注入点４に最も近い位置に設置される溶鋼流出孔と溶鋼注入点４とを結ぶ直線とする。また更に、溶鋼注入点４に向けてロングノズル６を介して溶鋼を注入せずに、例えば取鍋の底部から堰内部の全体をＡｒガス雰囲気とし、取鍋の流入孔から溶鋼注入点４に向けて溶鋼を注入するようにしても構わない。

このような構成の本発明に係る連続鋳造用タンディッシュ１によれば、溶鋼注入点４を挟んで相対して設置される２つの堰２に、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ鉛直平面によってタンディッシュ１を２つの領域に分断したときに、それぞれ別の領域に貫通孔３を設置するので、堰内部には溶鋼９の旋回流７が発生し、この旋回流７によって介在物の浮上・分離が促進され、清浄性の高い鋳片を製造することが可能となる。

溶鋼容量が３０トン、溶鋼注入点位置における幅が１０００ｍｍ、溶鋼注入点位置における深さが１０００ｍｍ、全長が５０００ｍｍである、図１に示すタンディッシュを用いて溶鋼の連続鋳造を実施した。具体的には、厚みが２００ｍｍの堰を用い、この堰に直径２００ｍｍの貫通孔を水平方向に向けて配置し、貫通孔の軸心位置を通る直線Ｐと溶鋼注入点との距離Ｌと、堰と溶鋼注入点との距離Ｍとを変化させ、Ｌ／Ｍが０．５０〜４．００の範囲の５種類のタンディッシュ（本発明例１〜５）を使用し、外径が１５０ｍｍのロングノズルを用い、溶鋼鋳造量を５トン／分として連続鋳造した。本発明例１〜５の全てのタンディッシュにおいて、貫通孔は溶鋼注入点を中心軸とする軸対称に配置した。

また比較のために、図６に示すような、溶鋼注入点を通り、タンディッシュを長手方向で２分する面に対して鏡面対称の位置に貫通孔を有する従来のタンディッシュを用いた連続鋳造も実施した。従来のタンディッシュでは、距離Ｌを２水準とする２種類のタンディッシュ（比較例１〜２）を使用した。これらの比較例のタンディッシュでは、堰及び貫通孔の設置条件以外の条件は、上記の本発明例のタンディッシュと同一にし、鋳造条件は本発明例の場合と同一にした。表１に、本発明例１〜５及び比較例１〜２における堰及び貫通孔の設置条件を示す。

鋳造後、鋳片から試料を切り出して採取し、試料中の介在物含有量を超音波探傷法により調査し、この介在物含有量によって鋳片の清浄性を評価した。清浄性を評価する際に、比較例１の介在物含有量を１．０とする指数によって評価した。

本発明例１〜５及び比較例１〜２における介在物含有量の調査結果を図５に示す。図５は、比較例１の介在物含有量を基準として指数化して表示している。図５からも明らかなように、本発明例１〜５では介在物含有量が比較例１及び比較例２に比べて減少し、溶鋼の清浄性が向上することが確認できた。

本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略平面図である。 本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略側断面図である。 本発明のタンディッシュにおいて、堰内部の溶鋼流動を模式的に示す平面図である。 Ｌ／Ｍが０．８未満のときの本発明のタンディッシュにおける堰内部の溶鋼流動を模式的に示す平面図である。 本発明例及び比較例における介在物含有量の調査結果を示す図である。 従来の連続鋳造用タンディッシュの概略平面図である。

符号の説明

１ 連続鋳造用タンディッシュ
１Ａ 第１の領域
１Ｂ 第２の領域
２ 堰
３ 貫通孔
４ 溶鋼注入点
５ 溶鋼流出孔
６ ロングノズル
７ 旋回流
８ 溶鋼排出流
９ 溶鋼
１０ 逆向き流

Claims (2)

1. タンディッシュの長さ方向中央部に取鍋からの溶鋼注入点が設けられ、該溶鋼注入点を挟んでそれぞれの側に鋳型への溶鋼流出孔が設置され、且つ、前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔との間に、溶鋼を通すための貫通孔を有する堰が、前記溶鋼注入点を挟んで相対するようにして配置された連続鋳造用タンディッシュであって、
   前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔とを結ぶ鉛直平面によってタンディッシュを２つの領域に分断したとき、相対する２つの堰に設けられた前記貫通孔が、それぞれ別の領域に配置されていることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
2. 前記貫通孔の軸心位置を通る直線と前記溶鋼注入点との距離をＬとし、前記堰の溶鋼注入点に近い側の側面と前記溶鋼注入点との距離をＭとしたときに、Ｌ／Ｍが０．８以上２．０以下であることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造用タンディッシュ。

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