JP3902319B2

JP3902319B2 - ビレットの連続鋳造方法

Info

Publication number: JP3902319B2
Application number: JP05184698A
Authority: JP
Inventors: 明人清瀬; 亘山田; 徳昭出口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JPH11245002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンディッシュのノズル閉塞がなく、且つ、ブローホールのない表面性状の良好な鋳片を製造するためのビレット連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビレットを経て線材などとして製造される鋼は、転炉等で精錬を完了した後、主に連続鋳造法にてビレットに鋳造される。
【０００３】
連続鋳造法で、溶鋼をタンディッシュから鋳型に注入するに際しては、通常は鋳型内での酸化を防止するため、溶鋼流が空気に触れないように浸漬ノズルを用いた鋳造が行われる。しかし、ビレット連続鋳造においては鋳造断面が小断面のため、浸漬ノズルの径を小さくする必要があり、ノズルの位置設定、ノズル閉塞の観点から、浸漬ノズルの使用が困難であることから、溶鋼流が大気に露出するいわゆるオープン注入が通常行われる。
【０００４】
オープン注入では、鋳造中に注入流に空気が巻き込まれるため、溶鋼が酸化し、溶鋼中のフリー酸素が増大し、これが溶鋼中のＣと反応し、ＣＯ気泡が発生する。この気泡が鋳片に残存しブローホール欠陥の原因となっていた。
【０００５】
この対応策として、オープン注入時の酸素ピックアップを防止するため、タンディッシュと鋳型の間に筒を設置し、筒内にＡｒや窒素などの不活性ガスを吹き込んで、筒内の酸素濃度を低下させる方法が知られている。この場合、タンディッシュと鋳型の周辺は高温にさらされるため、鉄皮の熱変形などにより、筒とタンディッシュ底部との間や筒と鋳型上部との間に隙間が生じ、そこから筒内に空気が吸い込まれることがしばしばある。そのため、安定して、筒内の酸素濃度を十分低下させることができず、酸素ピックアップを低減できず、ブローホールの発生を防止する事ができない場合があった。
【０００６】
ブローホールの発生を防止するため、酸素が侵入してきても、フリー酸素が増加しないように予め溶鋼中に脱酸元素を添加しておく方法があるが、通常用いられるＡｌ、Ｓｉ等の脱酸材では、脱酸の結果生成した脱酸生成物としてのＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂は、その大部分は溶鋼中を浮上して分離されるが、その一部は、溶鋼中に残存し、連続鋳造に際して鋳型への鋳造を行うノズルの内周に付着する。特にＡｌ₂Ｏ₃は融点が高く、鋳造ノズルに付着してノズルが閉塞する原因となる。特に、小断面のビレットを鋳造する連続鋳造においては、鋳型の断面積が小さいため必然的に鋳造ノズルの断面積も小さくなり、Ａｌ₂Ｏ₃の析出によるノズル閉塞が重大な問題となっている。
【０００７】
Ａｌ₂Ｏ₃がＣａＯとの混合物となると融点が低下する。特に混合物中のＡｌ₂Ｏ₃の含有量が５０％において融点が最低となる。この現象を利用し、鋼中にＣａを添加し、Ａｌ₂Ｏ₃を主成分とする脱酸生成物をＣａＯとの混合物とすることによって脱酸生成物の融点を下げ、連続鋳造ノズルへの酸化物の付着を防止する技術が知られている（例えば、特開昭６１−２７６７５６号公報）。この技術により、連続鋳造ノズルへの酸化物の付着は減少させることが可能であるが、Ｃａを多量に添加する必要があるため生産コストが増大する原因となり、また、Ｃａ添加によって鋳造ノズル等の耐火物の溶損が激しくなり、耐火物の寿命が短くなるという問題点を有している。
【０００８】
また、凝固界面におけるＣＯガスの発生は、凝固界面における炭素の偏析によって助長されるため、鋳型内で電磁攪拌によって溶鋼を攪拌し、炭素の偏析を軽減し、ブローホールの発生を防止する技術が知られている。しかし、鋳型内電磁攪拌を行うと、鋳型内溶鋼表面を覆うために添加されるパウダーを溶鋼中に巻き込むという弊害を起こし、また、鋳型内電磁攪拌によるブローホール発生限界の改善効果も、フリー酸素にして１０ｐｐｍ程度であるため、問題を解決するには至らない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、Ｃａ等の添加なしに、連続鋳造ノズル閉塞を防止し、ブローホール欠陥を発生させないビレットの連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
タンディッシュから鋳型への注入流の周囲に筒を設置し、筒内に可燃性ガスと酸素ガスとを導入し、前記可燃性ガスを前記筒内で燃焼させることを特徴とするビレットの連続鋳造方法であって、前記可燃性ガスが、プロパンガス（Ｃ₃Ｈ₈）であり、前記筒内へ導入する酸素ガスとプロパンガスの流量比（酸素ガス／プロパンガス）が４．５以上４．９以下であることを特徴とするビレットの連続鋳造方法、である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
プロパンガスの燃焼は次の反応式で表される。
Ｃ₃Ｈ₈＋５Ｏ₂＝３ＣＯ₂＋４Ｈ₂Ｏ
この式より明らかなように、酸素とプロパンの流量比（Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈）を変化させることで、燃焼後のガスの組成を変化させることができる。すなわち、Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈＝５の時、プロパンは完全燃焼し、Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈＜５の時は不完全燃焼で、筒内は還元性雰囲気になる。逆に、Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈＞５の時は未反応の酸素が残存し、筒内の酸素濃度を低減することができない。
【００１２】
燃焼ガス中の酸素濃度に及ぼすＯ₂／Ｃ₃Ｈ₈の影響を図１に示す。Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈の値を４．９以下とすることで燃焼ガスの酸素濃度を低減し、溶鋼の注入流周りの酸素濃度を低減し、再酸化を防止することができる。
【００１３】
Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈の下限を４．５とした理由は、４．５未満にすると、未燃焼のプロパンの量が増加し、プロパンガスの分解により筒内に水素が発生し、溶鋼中に水素が溶存し、溶鋼中の水素ピックアップの原因となる。
【００１４】
従って、安定した効果を得るためにはＯ₂／Ｃ₃Ｈ₈を４．５〜４．９とすることが望ましい。
【００１５】
ここで、プロパンを例に説明したが、可燃性ガスであれば、筒内で燃焼することにより、Ａｒ、Ｎ₂よりも酸素分圧を低減するという同様の効果が得られるが、工業的には、プロパンガスが、周辺設備で使用されており設備を兼用できることと、プロパンガスの場合、燃焼反応によりモル数が増え体積膨張があるので、筒内への空気の吸い込み防止の観点からも有利である。
【００１６】
本発明で使用できるプロパン以外の可燃性ガスとしては、アセチレン（Ｃ₂Ｈ₄）、メタン（ＣＨ₄）を用いることもできる。酸素ガスとの混合比の好ましい範囲は、アセチレンの場合は２．５＜Ｏ₂／Ｃ₂Ｈ₄＜２．９であり、メタンの場合は、１．５＜Ｏ₂／ＣＨ₄＜１．９である。プロパンと異なり、これらガスは燃焼による体積膨張がないので、プロパンのようなガスの体積膨張による空気吸い込み防止効果は期待できない。
【００１７】
【実施例】
転炉にて２４０トンの溶鋼を溶製した溶鋼を成分調整した後、ビレットに連続鋳造した。鋳型サイズは１２５ｍｍ×１２５ｍｍ、鋳造速度は２. ２〜３. ２ｍ/ ｍｉｎの条件で鋳造した。また、鋳造ノズルは、ジルコニア質で内径１８ｍｍφのものを用いた。
【００１８】
タンディッシュノズル下端と鋳型上端の間に、鉄製の円筒を設置し、筒内に、プロパンガスと酸素ガスを吹き込み燃焼させた。酸素ガスとプロパンガスの総流量を１００Ｎｌ／ｍｉｎとし、Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈を４．５以上４．９以下の範囲とした。比較例として、Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈を４．９超とした場合と４．５未満とした場合も行った。筒内の酸素濃度と鋳片のブローホールの発生状況を表１にまとめた。
【００１９】
【表１】

【００２０】
比較例では、筒内の酸素濃度が０．２０％以上で鋳片内にブローホールが発生したのに対して、本発明例では、筒内の酸素濃度が０．１％以下で鋳片内にブローホールの発生は見られなかった。また、Ｏ₂／Ｃ₃Ｈ₈が本発明の範囲よりも低いＮｏ．５の場合は、未燃焼のプロパンガスが存在し、溶鋼中の水素が増加傾向にあった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明により、Ｃａ添加を行わずに、連続鋳造ノズルの閉塞を防止し、且つ、連続鋳造鋳片におけるブローホールの発生を防止したビレットの連続鋳造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼ガスの酸素濃度に及ぼすＯ₂／Ｃ₃Ｈ₈値の影響を示す図である。

Claims

タンディッシュから鋳型への注入流の周囲に筒を設置し、筒内に可燃性ガスと酸素ガスとを導入し、前記可燃性ガスを前記筒内で燃焼させることを特徴とするビレットの連続鋳造方法であって、前記可燃性ガスが、プロパンガス（Ｃ ₃ Ｈ ₈ ）であり、前記筒内へ導入する酸素ガスとプロパンガスの流量比（酸素ガス／プロパンガス）が４．５以上４．９以下であることを特徴とするビレットの連続鋳造方法。