JP4419811B2 - Continuous casting method for molten steel - Google Patents
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本発明は溶鋼を貯留する容器から、浸漬ノズルを介して冷却鋳型に注入して鋳片を製造する溶鋼の連続鋳造方法に関し、さらに詳しくは、溶鋼に分散している非金属介在物あるいは金属間化合物などの不溶性物質を形成する原因となる物質を導電性耐火物に集積させて効率良く分離し、除去できる溶鋼の連続鋳造方法に関するものである。 The present invention is a container for storing molten steel, relates the continuous casting method of molten steel to produce a cast slab is poured into cooled molds through the immersion nozzle, more particularly, between non-metallic inclusions or metal dispersed in the molten steel The present invention relates to a method for continuously casting molten steel in which substances that cause formation of insoluble substances such as compounds can be efficiently separated and removed in a conductive refractory.
一般に、溶鋼を、その貯留容器から浸漬ノズルを介して冷却鋳型に注入して鋳片を製造する際には、溶鋼中に分散している非金属介在物あるいは金属間化合物などの不溶性物質が溶鋼とともに冷却鋳型に流入することが多い。この時、冷却鋳型に流入した不溶性物質は鋳片に残留し、鋳片を製品に加工する過程において製品欠陥の原因となることが多いので、不溶性物質、あるいは不溶性物質を形成する原因となる物質を貯留容器で除去し、冷却鋳型に流入させない技術が求められている。 In general, molten steel, its in producing a cast slab is poured into cooled molds through the immersion nozzle from the storage container, the insoluble substance is molten steel, such as non-metallic inclusions or intermetallic compounds are dispersed in the molten steel At the same time, it often flows into the cooling mold. At this time, the insoluble matter that has flowed into the cooling mold remains in the slab, often cause product defects in the course of processing the cast slab to a product, causing agent to form an insoluble material or an insoluble substance, There is a need for a technique that removes the water in the storage container and prevents it from flowing into the cooling mold.
例えば、溶鋼を冷却鋳型に注入して鋳片を製造する際には、取鍋に貯留された溶鋼は、取鍋ロングノズルなどを介して溶鋼の貯留容器に供給され、貯留容器内を浸漬ノズルまで流動により移動し、浸漬ノズルを通過して冷却鋳型に注入される。このとき、溶鋼中には、不溶性物質や不溶性物質形成の原因となる物質、貯留容器に吹き込まれる気泡、取鍋スラグなどの異物が含まれる。以下の説明においては、これらの異物を総称して「不溶性物質」と記す場合がある。不溶性物質を含む溶鋼が冷却鋳型内に供給されると、鋳片を製品に加工する過程において、前記の不溶性物質が製品欠陥の原因となることが多い。特に、近年、高品質の製品が求められており、溶鋼中に混在している不溶性物質を除去するための技術向上が要求されている。 For example, when casting molten steel into a cooling mold to produce a slab , the molten steel stored in the ladle is supplied to the molten steel storage container via a ladle long nozzle, etc. It moves by flow and passes through the immersion nozzle and is injected into the cooling mold. At this time, the molten steel contains foreign substances such as insoluble substances, substances that cause insoluble substance formation, bubbles blown into the storage container, ladle slag, and the like. In the following description, these foreign substances may be collectively referred to as “insoluble substances”. When molten steel containing an insoluble material is supplied into a cooling mold, the insoluble material often causes a product defect in the process of processing the slab into a product. In particular, in recent years, high-quality products have been demanded, and technical improvement for removing insoluble substances mixed in molten steel is required.
従来、不溶性物質を貯留容器で除去し、冷却鋳型に流入させない技術として、ガス吹き込みによる浮上分離方法、フィルターによる捕捉方法、堰を用いた流動制御による浮上分離方法、電磁力を用いた流動制御による浮上分離方法などが提案されている。しかし、いずれも不溶性物質の除去が不充分である。 Conventionally, technologies for removing insoluble substances with a storage container and preventing them from flowing into a cooling mold include a floating separation method by gas blowing, a trapping method by a filter, a floating separation method by flow control using a weir, and a flow control using electromagnetic force. Floating separation methods have been proposed. However, in any case, the removal of insoluble substances is insufficient.
例えば、貯留容器の底部から多孔質の耐火物を介してＡｒガスなどの不活性ガスを吹き込んで貯留容器内の溶鋼に上昇力と攪拌力を付与し、不溶性物質の肥大化・凝集を図りつつその浮上分離を促進するガス吹き込みによる浮上分離方式としては、電磁力と組み合わせた技術がある。特許文献１には、ガス吹き込みによる浮上分離とガスの気泡径制御とを組み合わせた方法が開示されており、溶鋼へのガスの吹き込み、および、この溶鋼に交流電流を印加して、溶鋼中に発生するガスの気泡径を制御することが記載されている。この方法により、不溶性物質の肥大化・凝集を図りつつその浮上分離を促進できるとされている。
For example, an inert gas such as Ar gas is blown from the bottom of the storage container through a porous refractory to give the molten steel in the storage container a lifting force and agitation force, thereby enlarging and coagulating insoluble substances. As a floating separation method by gas blowing that promotes the floating separation, there is a technique combined with electromagnetic force.
フィルターによる捕捉方式は、貯留容器内の溶鋼の流路の一部に耐火物製のフィルターを設置して不溶性物質を捕捉する方式である。この技術にも、電磁力と組み合わせた方法があり、特許文献２、特許文献３などに開示された方法などが公知である。特許文献３には、貯留容器を溶鋼を受け入れる受湯部と、受湯部内の溶鋼を鋳型へ供給するための給湯部、およびこれらを接続する通流路に静磁場発生装置を備え、この通流路に静磁場を印加して不溶性物質を浮上除去する方法が開示されている。また、この通流路の軸方向に、埋め込んだ導電性耐火物（ＺｒＢ2）を介して直流電流を印加し、不溶性物質の浮上除去効果を促進する方法が記載されている。
The trapping method using a filter is a method of trapping an insoluble substance by installing a refractory filter in a part of a flow path of molten steel in a storage container. This technique also has a method combined with an electromagnetic force, and the methods disclosed in
堰を用いた流動制御による浮上分離では、貯留容器内に溶鋼の自由な流動を制限することを目的として、一般に複数の堰を設けて、上昇流や層流を形成して不溶性物質の浮上分離を促進する。 In flotation separation by flow control using weirs, in order to limit the free flow of molten steel in the storage container, in general, multiple weirs are provided to form upflow and laminar flow to float and separate insoluble materials. Promote.
電磁力を用いた流動制御による浮上分離は、貯留容器の両側に配設した磁石を用いて、溶鋼の流れと直交する方向に静的な磁場を印加して、溶鋼の流れと逆向きの方向の電磁制動力を発生させることにより、流れを均一化および層流化して介在物などの浮上分離を促進するものであり、その基本技術は特許文献４に、また、改良技術は特許文献５に、それぞれ開示されている。また、溶鋼の流路に沿って直流電流を流し、かつ流路に交差する方向に静的な磁場を印加して、溶鋼に作用する重力を実質的に増加させ、不溶性物質を溶鋼の表面に向けて浮上、分離させるなどの方法が特許文献６、特許文献７、特許文献８などに開示されている。
Floating separation by flow control using electromagnetic force is performed by applying a static magnetic field in a direction perpendicular to the flow of molten steel using magnets arranged on both sides of the storage container, and in a direction opposite to the flow of molten steel. By generating the electromagnetic braking force, the flow is made uniform and laminarized to promote the floating separation of inclusions, etc. The basic technique is disclosed in
上記の公知の技術には、以下に示す多くの問題が認められており、工業規模においてそれ程有用な技術にはなっていない。 The above-mentioned known techniques have many problems shown below, and are not so useful techniques on an industrial scale.
すなわち、ガス吹き込みによる浮上分離技術においては、高価な不活性ガスが多量に必要なこと、気泡が溶鋼から離脱するときに飛沫を生じ、貯留容器に溶鋼が付着固化すること、攪拌力が強い場合には、浮上した不溶性物質が再び溶鋼に巻き込まれること、および、吹き込みガスが微細な気泡となって自ら不溶性物質になるという問題がある。 In other words, in the floating separation technology by gas blowing, when a large amount of expensive inert gas is required, when bubbles are released from the molten steel , splashing occurs, the molten steel adheres to the storage container and solidifies, and the stirring force is strong However, there are problems that the insoluble substance that has floated is caught in the molten steel again, and that the blown gas becomes fine bubbles and becomes an insoluble substance by itself.
また、フィルターによる捕捉技術においては、微細な介在物をも除去しようとすれば、フィルターの細孔径を小さくしなければならないため、閉塞しやすくなり、長時間の使用ができなくなること、貯留容器の内部にフィルターを設置することから貯留容器の熱間再使用ができなくなることなどの問題がある。 In addition, in the trapping technology using a filter, if fine inclusions are to be removed, the pore size of the filter must be reduced, so that the filter tends to become clogged and cannot be used for a long time. Since a filter is installed inside, there is a problem that the storage container cannot be reused hot.
堰を用いた流動制御による浮上分離技術においても、貯留容器内に堰を設置することから、貯留容器の熱間再使用ができないという問題がある。また、効果的な上昇流を形成するために適切な設置場所を選択する必要があり、その選択が難しいこと、溶鋼の温度差による熱対流の影響を受けやすいことなども問題である。 Also in the floating separation technology by flow control using a weir, since the weir is installed in the storage container, there is a problem that the storage container cannot be reused hot. In addition, it is necessary to select an appropriate installation location in order to form an effective upward flow, which is difficult to select, and is susceptible to thermal convection due to a temperature difference of molten steel.
電磁力を用いた流動制御による浮上分離技術では、貯留容器内に装置などを設置する必要がないため、貯留容器の再使用ができるという利点がある。また、浮上した介在物の再巻き込みが生じ難いという長所もある。しかし、不溶性物質を特定の方向に移動させるために、極めて一様な向きの静磁場や一様な向きの直流電流を印加する必要があり、このことが大規模な装置を必要とする一因となり、設備費用に見合った効果が得られるか否かの問題がある。能力不足または不十分な規模の装置を用いた場合には、一様な電磁力を貯留容器に発生させることができず、その結果、電磁攪拌が顕著となって、不溶性物質が溶鋼とともに流動し、不溶性物質の分離が困難になって冷却鋳型に流入するという問題がある。 In the floating separation technique based on flow control using electromagnetic force, there is an advantage that the storage container can be reused because it is not necessary to install an apparatus or the like in the storage container. In addition, there is an advantage that the inclusions that have risen are unlikely to re-roll. However, in order to move the insoluble material in a specific direction, it is necessary to apply a static magnetic field with a very uniform direction or a direct current with a uniform direction, which is a factor that requires a large-scale apparatus. Thus, there is a problem of whether or not an effect commensurate with the equipment cost can be obtained. If equipment with insufficient capacity or insufficient scale is used, uniform electromagnetic force cannot be generated in the storage container, and as a result, electromagnetic stirring becomes prominent and insoluble substances flow with molten steel. There is a problem that separation of insoluble substances becomes difficult and flows into the cooling mold.
前述のとおり、溶鋼に混在する不溶性物質の除去技術の向上が求められているが、従来の不溶性物質の除去技術には下記の問題が残されている。すなわち、（１）ガス吹き込みによる浮上分離技術においては、高価な不活性ガスが多量に必要であり、また、攪拌力が強い場合には、浮上した不溶性物質が再び溶鋼に巻き込まれる。（２）フィルターによる捕捉技術の場合においては、フィルターが閉塞しやすく、長時間の使用ができない。（３）堰を用いた浮上分離技術においては、貯留容器の熱間再使用ができず、また、堰の適切な設置場所を決定するのが難しい。（４）電磁力を用いた流動制御による浮上分離技術では、極めて一様な向きの静磁場や一様な向きの直流電流を印加する必要があり、そのための設備費用が嵩む。 As described above, improvement of a technique for removing insoluble substances mixed in molten steel is demanded, but the following problems remain in conventional techniques for removing insoluble substances. That is, (1) In the floating separation technique by gas blowing, a large amount of expensive inert gas is required, and when the stirring force is strong, the floated insoluble substance is again caught in the molten steel . (2) In the case of a capture technique using a filter, the filter is easily clogged and cannot be used for a long time. (3) In the floating separation technique using a weir, the storage container cannot be reused hot, and it is difficult to determine an appropriate installation location of the weir. (4) In the levitation separation technique based on flow control using electromagnetic force, it is necessary to apply a static magnetic field having a very uniform direction or a direct current having a uniform direction, which increases equipment costs.
本発明は、上述した従来の連続鋳造方法の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、溶鋼を貯留容器から浸漬ノズルを介して冷却鋳型に注入して鋳片を製造するなどの際に、溶鋼中に分散する非金属介在物あるいは金属間化合物などの不溶性物質を形成する原因となる物質を効率的に溶鋼から分離、除去する方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the conventional continuous casting method described above, and the problem is that when molten steel is injected from a storage container into a cooling mold through an immersion nozzle to produce a slab. the present invention is to provide a substance that causes the formation of insoluble materials such as non-metallic inclusions or intermetallic compounds dispersed in the molten steel efficiently separated from the molten steel, a method of removing.
特に、本発明は、周期的に変化する電圧を導電性耐火物を介して溶鋼に印加することにより、現行の鋳造方法に適用した場合においても溶鋼の高い品質が確保され、また、安価な設備費と容易な設備調整および保守のもとに、貯留容器内の溶鋼から不溶性物質を高い効率で分離除去し、極めて高い清浄度の溶鋼を冷却鋳型に供給することのできる連続鋳造方法を提供することを目的としている。 In particular, the present invention applies a periodically changing voltage to the molten steel through the conductive refractory, so that high quality of the molten steel is ensured even when applied to the current casting method, and inexpensive equipment is provided. To provide a continuous casting method capable of separating and removing insoluble substances from molten steel in a storage container with high efficiency and supplying molten steel with extremely high cleanliness to a cooling mold under cost and easy equipment adjustment and maintenance. The purpose is that.
本発明者は、上述の課題を解決するために、従来提案されている不溶性物質の除去方法において生じている現象を注意深く観察し、下記の（ａ）〜（ｇ）に示す知見を得た。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor carefully observed the phenomenon that has occurred in the conventionally proposed methods for removing insoluble substances, and obtained the findings shown in the following (a) to (g).
（ａ）従来の方法の欠点は、不溶性物質の大きさに対して、不溶性物質の除去手段が対象とする物質粒子の大きさが大きく、不溶性物質の粒子サイズに適合していないことにあった。 (A) The disadvantage of the conventional method is that the size of the insoluble substance is larger than that of the insoluble substance and the target particle size is not suitable for the insoluble substance. .
（ｂ）鉄鋼材料は、一般に転炉または電気炉により溶融および精錬された後、必要に応じて二次精錬工程を経て造塊法または連続鋳造法による凝固操作を経て鋳片となり、さらに熱間圧延を経て圧延鋼材とされる。この一連の過程において、溶鋼中には酸素が溶解することから、この溶解酸素を除去するために、Ａｌ、Ｓｉなどの酸素との親和力の大きい元素を用いて脱酸される。 (B) iron steel material, generally after being melted and refined by Tenro or an electric furnace, it is cast piece through a coagulation operation by ingot or continuous casting through a secondary refining process optionally further heat It is made into a rolled steel material after hot rolling. In this series of processes, oxygen is dissolved in the molten steel, and therefore, in order to remove the dissolved oxygen, deoxidation is performed using an element having a high affinity with oxygen, such as Al and Si.
（ｃ）上記の脱酸操作により、溶鋼中にＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2などの脱酸生成物が生成される。また、溶鋼が貯留容器内をノズルに向かって移動する過程で溶鋼の温度が低下することなどに起因して酸素の溶解度が下がるために、酸素がＡｌ、Ｓｉなどの不純物元素と結合した形態の不溶性物質が形成される。不溶性物質の大部分は、取鍋、タンディッシュなどの貯留容器において溶鋼から浮上して、分離および除去されるが、一部の不溶性物質は、浮上できずに溶鋼中に残存する。この不溶性物質が鋳造過程において鋳片に取り込まれ、製品欠陥の一因となる。 (C) By the above deoxidation operation, deoxidation products such as Al 2 O 3 and SiO 2 are generated in the molten steel. Further, in order to molten steel solubility of oxygen decreases due like the temperature of the molten steel in the process of moving towards the storage container to the nozzle is reduced, oxygen Al, in a form combined with impurity elements such as Si Insoluble material is formed. Most of the insoluble substances float from the molten steel in a ladle, a tundish, or other storage container, and are separated and removed. However, some insoluble substances cannot float and remain in the molten steel . This insoluble material is taken into the slab during the casting process and contributes to product defects.
（ｄ）上記（ｃ）の事実から、従来の流動制御のようなマクロ的な流動制御ではなく、不溶性物質生成の一因となる酸素イオンの移動をミクロな電気化学反応を利用して制御することにより、不溶性物質を、電極機能を有する不溶性物質吸着具に吸着させ、捕集することができる。 (D) Based on the fact of (c) above, the movement of oxygen ions, which contribute to the generation of insoluble substances, is controlled using a micro electrochemical reaction instead of the macro flow control as in the conventional flow control. Thus, the insoluble substance can be adsorbed and collected by the insoluble substance adsorbing tool having an electrode function.
（ｅ）すなわち、溶鋼の貯留容器内または溶鋼の貯留容器内および溶鋼の貯留容器の近傍に配置された酸素イオン伝導性耐火材などから成る２つ以上の互いに絶縁された電極に電圧を印加して、該酸素イオン伝導性耐火材を介して溶鋼に通電することにより、酸素イオン伝導性耐火材から溶鋼に向かって酸素の輸送が促進され、溶鋼と酸素イオン伝導性耐火材との界面近傍における酸素イオン伝導性耐火材中の酸素イオン密度が高まり、該界面における耐火材中の酸素ポテンシャルが高まる。このため、該界面での新たな不溶性物質を形成する原因物質の付着が促進され、その結果として、溶鋼中における不溶性物質を形成する原因となる物質は減少するものと推察される。 (E) i.e., a voltage is applied to two or more mutually insulated electrodes made of such a reservoir of molten steel or molten steel oxygen ion conductivity refractory material disposed in the vicinity of the storage container in the storage container and the molten steel in the Then, by supplying current to the molten steel through the oxygen ion conductive refractory material, oxygen transport from the oxygen ion conductive refractory material to the molten steel is promoted, and in the vicinity of the interface between the molten steel and the oxygen ion conductive refractory material. The oxygen ion density in the oxygen ion conductive refractory increases, and the oxygen potential in the refractory at the interface increases. For this reason, it is presumed that adhesion of causative substances that form new insoluble substances at the interface is promoted, and as a result, substances that cause insoluble substances in molten steel are reduced.
（ｆ）しかしながら、上記（ｅ）の考え方に基づいて溶鋼中に含まれる不溶性物質を不溶性物質吸着具により捕獲しようとすると、酸素イオン伝導性耐火物自体が溶損し、酸素イオン伝導性耐火物自体が新たな不溶性物質源となり、その結果、溶鋼の汚染が高まるおそれがある。この点を確認するため、酸素イオン伝導性耐火物の分解を防止しつつ、不溶性物質の捕獲を可能とする適正条件を探索することを兼ねて、電流密度条件を変更して不溶性物質の捕獲試験を行った。その結果、不溶性物質吸着具の溶解現象を防止することはできず、しかも、電極機能を有する不溶性物質吸着具への不溶性物質捕獲効果は認められなかった。 (F) However, if the insoluble substance contained in the molten steel is captured by the insoluble substance adsorbing tool based on the idea of (e) above, the oxygen ion conductive refractory itself is melted and the oxygen ion conductive refractory itself Becomes a new source of insoluble substances, and as a result, contamination of molten steel may increase. In order to confirm this point, the current density condition is changed and the insoluble substance capture test is performed while searching for the appropriate conditions that enable the capture of insoluble substances while preventing the decomposition of oxygen ion conductive refractories. Went. As a result, the dissolution phenomenon of the insoluble substance adsorbing device could not be prevented, and the insoluble substance capturing effect on the insoluble substance adsorbing device having the electrode function was not recognized.
（ｇ）そこで、酸素イオン伝導性耐火物の通電機構を再検討した。安定化ジルコニア（ＺｒＯ2）などの酸素イオン伝導体内では、主として酸素イオンによって電荷が運ばれるが、電子による伝導も存在し、これらの割合は酸素イオン伝導体の種類、安定化の程度、使用温度などによって変化すると推察される。 (G) Therefore, the energization mechanism of the oxygen ion conductive refractory was reviewed. In oxygen ion conductors such as stabilized zirconia (ZrO 2 ), charge is mainly carried by oxygen ions, but there is also conduction by electrons, and these proportions are the type of oxygen ion conductor, the degree of stabilization, the operating temperature It is presumed that it will change depending on the situation.
従来提案されている方法に対して得られた上記の知見（ａ）〜（ｇ）に基づいて、溶鋼中に含まれる不溶性物質を不溶性物質吸着具により効率的に捕獲できる電圧の印加方法を検討し、さらに下記の（ｈ）〜（ｎ）の知見を得て本発明を完成させた。 Based on the above findings (a) to (g) obtained for the conventionally proposed method, a method of applying a voltage that can efficiently capture the insoluble material contained in the molten steel by the insoluble material adsorber is examined. Furthermore, the following knowledge (h) to (n) was obtained to complete the present invention.
（ｈ）酸素イオン伝導体の性質を有する導電性耐火物において酸素イオンの運動を制御するためには、電子の存在を考慮する必要がある。 (H) In order to control the movement of oxygen ions in a conductive refractory having properties of an oxygen ion conductor, it is necessary to consider the presence of electrons.
（ｉ）荷電粒子である酸素イオン（Ｏ2-）と電子（ｅ-）の電気運動に関わる特性の相違の一つは比電荷にある。酸素イオン（Ｏ2-）と電子（ｅ-）の比電荷（単位質量当たりの電荷量）はそれぞれ、１．２×１０7Ｃ（クーロン）／ｋｇおよび１．７６×１０11Ｃ／ｋｇであることから、同じ強さの電場を印加した場合には、概略、比電荷の比に相当する割合で、すなわち、電子の方が酸素イオンに比べて１．５×１０4倍速やかに移動する。
（ｊ）よって、比電荷の違いによる荷電粒子の運動の差異を発現できるように電場を形成することにより、溶鋼と導電性耐火物との境界面近傍の耐火物内に、酸素イオンが取り残されるとともに、酸素イオンと電子とが同符号の電荷を有することに基づくクーロン力による反発作用により、境界面近傍の耐火物内の酸素イオンの密度を高めることが可能となり、酸素イオンの運動を電子の運動と分離して制御することが可能になると推察される。
（ｋ）しかしながら、時間とともに変化しない電場を印加した場合には、酸素イオンと電子とは同じ符合の電荷を有するので、運動領域の同じ境界に集積する。このため、時間とともに変化しない電場を印加しても、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御することはできない。
(I) One of the differences in characteristics relating to the electric motion of oxygen ions (O 2− ) and electrons (e − ), which are charged particles, is the specific charge. The specific charges (charge per unit mass) of oxygen ions (O 2− ) and electrons (e − ) are 1.2 × 10 7 C (Coulomb) / kg and 1.76 × 10 11 C / kg, respectively. Therefore, when an electric field of the same strength is applied, the electron moves roughly at a rate corresponding to the specific charge ratio, that is, the electron moves 1.5 × 10 4 times faster than the oxygen ion. .
(J) Therefore, oxygen ions are left in the refractory in the vicinity of the boundary surface between the molten steel and the conductive refractory by forming an electric field so as to express a difference in motion of charged particles due to a difference in specific charge. At the same time, the repulsive action due to the Coulomb force based on the fact that oxygen ions and electrons have the same sign of charge makes it possible to increase the density of oxygen ions in the refractory near the interface, and the movement of oxygen ions It is assumed that it becomes possible to control it separately from the movement.
(K) However, when an electric field that does not change with time is applied, oxygen ions and electrons have the same charge, and therefore accumulate at the same boundary in the motion region. For this reason, even if an electric field that does not change with time is applied, the movement of oxygen ions cannot be controlled separately from the movement of electrons.
（ｌ）上記（ｈ）〜（ｋ）の検討により、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御するためには、印加する電場の強さを時間とともに変化させる必要のあることが判明した。 (L) From the above examinations (h) to (k), it has been found that in order to control the movement of oxygen ions separately from the movement of electrons, it is necessary to change the strength of the applied electric field with time. did.
（ｍ）この時、電場を形成する電圧の時間変化の波形ｆ（ｔ）が、時間軸についての反転操作および時間軸方向への並進操作の組み合わせにより、前記操作前の波形と全く重なり合う場合、つまり、一致する場合は、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御することはできない。 (M) At this time, when the waveform f (t) of the time change of the voltage forming the electric field completely overlaps with the waveform before the operation by the combination of the reversing operation on the time axis and the translation operation in the time axis direction, In other words, when they match, the movement of oxygen ions cannot be controlled separately from the movement of electrons.
すなわち、時間変化する電圧の波形をｆ（ｔ）としたとき、時間ｔを（−ｔ＋α）に置換しても電圧波形が不変、つまり、時間変化する周期τの電圧波形ｆ（ｔ）に対して、任意の時間０≦ｔ≦τにおいて、下記（１）式の関係を満足する少なくとも１個の定数αが存在するときは、酸素イオンの運動と電子の運動を時間平均すると、両者は、同じ時間平均運動を示し、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御することができない。
That is, when the time-varying voltage waveform is f (t), the voltage waveform does not change even if the time t is replaced with (−t + α), that is, with respect to the voltage waveform f (t) of the time-varying period τ. When at least one constant α satisfying the relationship of the following formula (1) exists at an
ｆ（ｔ）−ｆ（−ｔ＋α）＝０ ・・・・（１）
（ｎ）したがって、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御するためには、電場を形成する電圧の時間変化の波形ｆ（ｔ）が、時間軸についての反転操作および時間軸方向への並進操作の組み合わせにより前記操作前の波形と重なり合わないこと、つまり、一致しないことが必要である。
f (t) −f (−t + α) = 0 (1)
(N) Therefore, in order to control the movement of oxygen ions separately from the movement of electrons, the time-varying waveform f (t) of the voltage forming the electric field is reversed in the time axis direction and in the time axis direction. It is necessary that the waveform before the operation does not overlap, that is, does not coincide with the combination of the translation operations.
すなわち、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御するためには、時間変化する電圧の波形ｆ（ｔ）に対して、時間ｔを（−ｔ＋α）に置換しても波形が一致することのない波形の電圧、つまり、時間変化する周期τの電圧波形ｆ（ｔ）に対して、任意の時間０≦ｔ≦τにおいて、上記（１）式の関係を満足する定数αが存在しない波形の電圧を印加する必要がある。
That is, in order to control the movement of oxygen ions separately from the movement of electrons, the waveform matches the time-varying voltage waveform f (t) even if the time t is replaced with (−t + α). There is no constant α satisfying the relationship of the above expression (1) at any
本発明は、上記の知見および検討結果に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記（１）および（２）に示す溶鋼の連続鋳造方法にある。 The present invention has been completed on the basis of the above findings and examination results, and the gist thereof is the continuous casting method for molten steel shown in the following (1) and (2).
（１）溶鋼を貯留する容器から浸漬ノズルを介して冷却鋳型に注入して鋳片を連続鋳造する方法であって、溶鋼の貯留容器内または溶鋼の貯留容器内および溶鋼の貯留容器の近傍に、溶鋼に接しかつ互いに電気的に絶縁された少なくとも２つの導電性耐火物を配置し、溶鋼を介して前記導電性耐火物の間に電圧を印加するに際し、前記導電性耐火物のうちの任意の２つの導電性耐火物間で測定される電圧が時間とともに周期的に変化するとともに、前記周期的に変化する電圧波形が、波形の時間についての反転操作および時間についての並進操作を行うことにより前記操作前の電圧波形と一致することのない波形であり、かつ、前記印加する電圧の時間変化の最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または電圧の時間変化の最小値が−１０Ｖ／ｓ以下であり、さらに、電圧の時間変化の周期が０．１ｍｓ以上１０ｓ以下である波形の電圧を印加することを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。 (1) A method of continuously casting a slab by injecting into a cooling mold through a submerged nozzle from a container for storing molten steel , in the molten steel storage container or in the molten steel storage container and in the vicinity of the molten steel storage container , when the molten steel in contact and arranged electrically insulated at least two electrically conductive refractory together, a voltage is applied between the conductive refractories through the molten steel, any of the conductive refractory The voltage measured between the two conductive refractories is periodically changed with time, and the periodically changing voltage waveform is obtained by performing an inversion operation with respect to time of the waveform and a translation operation with respect to time. The waveform does not coincide with the voltage waveform before the operation, and the maximum value of the applied voltage with time is 10 V / s or more and / or the minimum value of the voltage with time is -10 V / s or more. , Still, the continuous casting method of molten steel, wherein a period of the time variation of the voltage applied to the voltage waveform at 10s or less than 0.1 ms.
（２）溶鋼を貯留する容器から浸漬ノズルを介して冷却鋳型に注入して鋳片を連続鋳造する方法であって、溶鋼の貯留容器内または溶鋼の貯留容器の近傍に、溶鋼に接しかつ電気的に絶縁された導電性耐火物を配置するとともに、前記溶鋼にプラズマ発生装置を用いてプラズマを供給し、溶鋼を介して前記導電性耐火物とプラズマとの間に電圧を印加するに際し、前記導電性耐火物と前記プラズマとの間で測定される電圧が時間とともに周期的に変化するとともに、前記周期的に変化する電圧波形が、波形の時間についての反転操作および時間についての並進操作を行うことにより前記操作前の電圧波形と一致することのない波形であり、かつ、前記印加する電圧の時間変化の最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または電圧の時間変化の最小値が−１０Ｖ／ｓ以下であり、さらに、電圧の時間変化の周期が０．１ｍｓ以上１０ｓ以下である波形の電圧を印加することを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。 (2) The cast slab was poured from the vessel for storing the molten steel to the cooling mold through an immersion nozzle to a method of continuous casting, in the vicinity of the storage container in the storage container or the molten steel of the molten steel in contact with the molten steel and electrically upon with placing the insulated conductive refractories in manner, to supply plasma using the plasma generator into the molten steel, applying a voltage between the conductive refractories and plasma through the molten steel, the The voltage measured between the conductive refractory and the plasma changes periodically with time, and the periodically changing voltage waveform performs a reversal operation on the waveform time and a translation operation on the time. Thus, the waveform does not coincide with the voltage waveform before the operation, and the maximum value of the applied voltage with time is 10 V / s or more and / or the minimum value of the voltage with time is changed. -10 V / s or less, further, a continuous casting method of molten steel, wherein a period of the time variation of the voltage applied to the voltage waveform at 10s or less than 0.1 ms.
本発明において、「導電性耐火物」とは、溶鋼を取り扱う温度域において、酸素イオン伝導体および電子伝導体としての性質を有する耐火物を意味し、具体的な耐火物としては、アルミナグラファイト系耐火物、ホウ化ジルコニウム系耐火物、酸化ジルコニウム系耐火物などが該当する。 In the present invention, the “conductive refractory” means a refractory having properties as an oxygen ion conductor and an electronic conductor in a temperature range in which molten steel is handled. Examples include refractories, zirconium boride refractories, and zirconium oxide refractories.
「溶鋼の貯留容器内または溶鋼の貯留容器内および溶鋼の貯留容器の近傍」とは、電圧を印加する導電性耐火物を全て貯留容器内に設ける場合、または、一方の導電性耐火物を貯留容器内に設け、他方の導電性耐火物を浸漬ノズル、取鍋の浸漬管など、貯留容器の近傍に設ける場合を意味する。 The "vicinity of the reservoir of the molten steel in the reservoir or in the molten steel in the storage container and the molten steel," the case of providing the conductive refractories for applying a voltage to all storage container or reservoir to one of the conductive refractory It means the case where the other conductive refractory is provided in the container and provided in the vicinity of the storage container, such as an immersion nozzle or a dip tube of a ladle.
本発明の方法によれば、溶鋼を貯留容器から浸漬ノズルを介して冷却鋳型に注入して鋳片を製造するなどの際に、溶鋼中に分散する非金属介在物あるいは金属間化合物などの不溶性物質を形成する原因となる物質を溶鋼から効率的に分離および除去することができる。特に、本発明は、周期的に変化する電圧を導電性耐火物を介して溶鋼に印加することにより、安価な設備を用い、簡単で容易な設備調整および保守のもとに、貯留容器内の溶鋼から不溶性物質を高い効率で分離除去し、清浄度の極めて良好な溶鋼を鋳型内に供給できるので、高い経済性のもとに高清浄度の鋳片を連続鋳造できる。 According to the method of the present invention, insoluble, such as when a molten steel from a storage container, such as the production of injection to slab cooling mold through the immersion nozzle, non-metallic inclusions or intermetallic compounds dispersed in the molten steel Substances that cause the formation of substances can be efficiently separated and removed from the molten steel . In particular, the present invention applies a periodically changing voltage to molten steel through a conductive refractory, thereby using inexpensive equipment and under simple and easy equipment adjustment and maintenance. the insoluble material is separated off at a high efficiency from the molten steel, since a very good molten steel cleanliness can be supplied into the mold, a high cleanliness of slab can be continuously cast into the original high economic efficiency.
本発明は、前記のとおり、貯留容器内または貯留容器内およびその近傍の溶鋼に導電性耐火物を介して電圧を印加するに際し、電圧が時間とともに周期的に変化するとともに、その電圧波形が、時間についての反転操作および時間についての並進操作を行うことにより操作前の電圧波形と一致することのない波形であり、かつ、印加する電圧の時間変化の最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または電圧の時間変化の最小値が−１０Ｖ／ｓ以下であり、さらに、電圧の時間変化の周期が０．１ｍｓ以上１０ｓ以下である電圧を印加することにより、溶鋼中の不溶性物質を導電性耐火物からなる不溶性物質吸着具に吸着させて除去する溶鋼の連続鋳造方法である。 As described above, when applying a voltage to the molten steel in the storage container or in the vicinity of the storage container via the conductive refractory as described above, the voltage periodically changes with time, and the voltage waveform is It is a waveform that does not coincide with the voltage waveform before the operation by performing the reversal operation with respect to time and the translation operation with respect to time, and the maximum value of the time change of the applied voltage is 10 V / s or more and / or the voltage The minimum value of the time change of -10 V / s or less, and by applying a voltage whose voltage change period is 0.1 ms or more and 10 s or less, the insoluble material in the molten steel is removed from the conductive refractory. It is a continuous casting method of molten steel that is adsorbed and removed by an insoluble substance adsorbing tool.
さらに、本発明は、一方の導電性耐火物の代替としてプラズマ供給装置により発生させたプラズマビームを用いる溶鋼の連続鋳造方法である。 Furthermore, the present invention is a method for continuously casting molten steel using a plasma beam generated by a plasma supply device as an alternative to one conductive refractory.
以下に、本発明の方法についてさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail.
（Ａ）不溶性物質の分離除去機構
図１は、本発明の方法に用いる溶鋼供給部の装置構成を例示する縦断面図である。
(A) Insoluble Substance Separation / Removal Mechanism FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating an apparatus configuration of a molten steel supply unit used in the method of the present invention.
同図において、取鍋１に貯留された溶鋼２は、取鍋ロングノズル３を介して適宜、貯留容器４の内部に供給される。貯留容器４の下部には供給孔５が設けられており、溶鋼２は、供給孔５を通り、流量制御機能を持つスライディングゲート６によりその流量を制御された後、浸漬ノズル７を介して、ノズル吐出孔８から冷却鋳型９内に注入される。溶鋼２は、冷却鋳型９からの抜熱作用により鋳型との接触部から凝固殻１１を形成し、下方に引き抜かれて鋳片２０となる。なお、同図中の符号１０はモールドパウダーを示す。
In the figure, the
貯留容器４内では、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２が溶鋼２と接触するが、取鍋ロングノズル３とは電気的に概略絶縁された状態で配置されている。ここで、電気的に概略絶縁された状態とは、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と取鍋ロングノズル３との間に電圧を印加した際に流れる電流の大部分が溶鋼２を通過して流れることを意味する。
In the
本発明の方法に用いる図１に示された溶鋼供給部では、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２の対極として取鍋ロングノズル３を用いた例を示しているが、対極は貯留容器４の近傍に配置されていれば良く、必ずしも取鍋ロングノズル３に限定することはない。例えば、取鍋１の浸漬管、浸漬ノズル７などであっても差し支えないし、さらには、貯留容器４の加熱を行うプラズマ供給装置（プラズマトーチ）を対極として用いてもよい。また、対極の数は、１個に限定する必要はなく、２個以上の複数であっても構わない。同様に、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２は、必ずしも貯留容器４内の溶鋼２に浸漬する形式である必要はなく、溶鋼２に接触させて配置されていれば良いのであって、例えば、貯留容器４の壁の一部であっても構わない。電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２の数は複数であっても構わない。
In the molten steel supply unit shown in FIG. 1 used in the method of the present invention, an example in which the ladle
電源１３、電圧制御部１４、取鍋ロングノズル３、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２は、電気配線１５で結合されており、取鍋ロングノズル３と電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２との間に時間変化する任意波形の電圧を印加または／および印加しないことが可能である。ここで、「および」とは電圧を印加する時間と印加しない時間が混在していることを意味し、「印加しない」とは「電気配線１５を電気的に開放させること」または「０Ｖの電圧を印加する、すなわち、短絡させること」を意味する。
The
貯留容器４の底部付近から、不活性ガス１６を貯留容器４内の溶鋼２に吹き込み、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２の表面に向かって溶鋼２を流動させ、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と不溶性物質１７との衝突頻度を高めることが望ましい。なお、不活性ガス１６の吹き込みは、溶鋼２に対して流動を与える一つの手段であり、その他、電磁攪拌などの流動付与手段を用いても構わない。
An inert gas 16 is blown into the
電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２は、溶鋼２が存在する条件において、電気伝導性を有することが必要であり、例えば、アルミナグラファイト系、ホウ化ジルコニウム系、酸化ジルコニウム系などの材質がこれに該当する。電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２の対極である取鍋ロングノズル３などについても、例えば、アルミナグラファイト系、ホウ化ジルコニウム系、酸化ジルコニウム系などの導電性を有する材料の使用が適切である。また、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２は、貯留容器４の近傍において脱着可能であることが望ましい。
The insoluble
図２は、本発明の対象外となる電圧波形の例を示す図であり、同図（ａ）は直流定常波形の場合を、同図（ｂ）は正弦波形の場合をそれぞれ示す。本発明の方法において、複数の電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２または複数の取鍋ロングノズル３などの対極から構成される装置を用いる場合は、そのうちの電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と取鍋ロングノズル３などの任意の組み合わせを対象として、時間変化する電圧を印加する。
2A and 2B are diagrams showing examples of voltage waveforms that are outside the scope of the present invention. FIG. 2A shows a case of a DC steady waveform, and FIG. 2B shows a case of a sine waveform. In the method of the present invention, in the case of using a device composed of a counter electrode such as an insoluble
同図（ａ）において、電圧とは電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と取鍋ロングノズル３との間の電圧を表し、直流とは電流が一方向に流れることを意味し、さらに定常とは電圧が時間とともに変化しないことを意味する。この波形の場合には、ｆ（ｔ）＝ｃｏｎｓｔ（一定）と表記できるので、任意の定数αに対して常に下記（１）式が成立する。
In FIG. 5A, the voltage represents the voltage between the insoluble
ｆ（ｔ）−ｆ（−ｔ＋α）＝０ ・・・・（１）
したがって、同図（ａ）に示される電圧波形は、本発明の対象外の電圧波形である。
f (t) −f (−t + α) = 0 (1)
Therefore, the voltage waveform shown in FIG. 5A is a voltage waveform that is not the subject of the present invention.
上記図２（ａ）に示す波形の電圧を印加した場合は、電圧を印加後の初期には、電子と酸素イオンの比電荷の差異に起因して電子の方が高い移動度を示すが、やがて、電子と酸素イオンは、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２の概略同じ界面に集積して、酸素イオンの特性が電子の特性の影響を受けることとなる。したがって、不溶性物質１７の挙動に関与する酸素イオンのみの運動を制御し、その特性を発現させることができない。その結果、不溶性物質１７を、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２に円滑に吸着させることができない。
When the voltage having the waveform shown in FIG. 2 (a) is applied, the electrons show higher mobility due to the difference in specific charge between the electrons and oxygen ions in the initial stage after the voltage is applied. Eventually, electrons and oxygen ions accumulate at substantially the same interface of the insoluble
図２（ｂ）は、正弦波形を有する電圧を印加した場合である。この場合も、電圧とは電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と取鍋ロングノズル３との間の電圧を意味する。この波形の場合には、ｆ（ｔ）＝ｓｉｎ（ｔ）と表記でき、１周期、すなわち、０≦ｔ≦２πにおいて常に、下記（１）式が成立する定数α＝πが存在する。
FIG. 2B shows a case where a voltage having a sine waveform is applied. Also in this case, the voltage means a voltage between the insoluble
ｆ（ｔ）−ｆ（−ｔ＋α）＝０ ・・・・（１）
したがって、同図（ｂ）に示される波形の電圧を印加した場合は、電子と酸素イオンの比電荷の差異に起因して電子の方が高い移動度を示す。しかし、不溶性物質１７の付着および除去のような時間平均した現象に対しては、電子と酸素イオンの時間平均した位置は同位置となるので、不溶性物質１７の挙動に関与する酸素イオンのみの運動を制御し、その特性を発現させるはできない。その結果、不溶性物質１７を、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２に円滑に吸着させることができない。
f (t) −f (−t + α) = 0 (1)
Therefore, when the voltage having the waveform shown in FIG. 5B is applied, the electrons exhibit higher mobility due to the difference in specific charge between the electrons and oxygen ions. However, for the time-averaged phenomenon such as attachment and removal of the
図３は、電極を兼ねる不溶性物質吸着具と対極の導電性耐火物との間に印加する本発明の対象となる電圧波形の例を示す図であり、同図（ａ）は交流の電圧波形の例を、同図（ｂ）は正電圧波形の例を、同図（ｃ）は負電圧波形の例を、そして同図（ｄ）は交流の別の電圧波形の例をそれぞれ示す。同図（ａ）〜同図（ｄ）に示される電圧波形の場合には、前記（１）式の関係が成立する定数αが存在しない。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a voltage waveform to be applied between the insoluble substance adsorbing tool also serving as an electrode and a conductive refractory as a counter electrode, and FIG. 3A shows an AC voltage waveform. (B) shows an example of a positive voltage waveform, (c) shows an example of a negative voltage waveform, and (d) shows an example of another AC voltage waveform. In the case of the voltage waveforms shown in FIGS. 4A to 4D, there is no constant α that satisfies the relationship of the above expression (1).
図４は、前記図３に示された電圧波形に対して、時間軸についての反転操作および時間軸に沿っての並進操作を施した電圧波形を示す図であり、同図（ａ）は図３（ａ）に示される交流波形１について時間反転および時間並進操作を施した電圧波形を表し、同図（ｂ）は図３（ｄ）に示された交流波形２について時間反転および時間並進操作を施した電圧波形を表す。
FIG. 4 is a diagram illustrating a voltage waveform obtained by performing a reversal operation on the time axis and a translation operation along the time axis with respect to the voltage waveform illustrated in FIG. 3. The voltage waveform which performed time reversal and time translation operation about the alternating
上記の図３（ａ）に示された交流波形１と図４（ａ）に示された電圧波形との比較、および、図３（ｄ）に示された交流波形２と図４（ｂ）に示された電圧波形との比較から明らかなとおり、両者の電圧波形は重ならない。すなわち、前記（１）式の関係が成立する定数αが存在しない。同様に、図３（ｂ）に示された正電圧波形および図３（ｃ）に示された負電圧波形も、時間反転および時間並進操作を施した後の電圧波形と重なることはなく、したがって、前記（１）式の関係が成立する定数αは存在しない。
Comparison between the
前記図３（ａ）に示される電圧波形では、電圧変化の最大値および最小値は、それぞれ、例えば、ａ点およびｂ点において認められる。この例は、電圧の時間変化の最大値の絶対値が、電圧の時間変化の最小値の絶対値よりも小さい場合を示している。本発明の方法においては、不溶性物質１７を、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２に円滑に吸着させるためには、電圧変化の最大値および最小値に数値条件が存在することを見出した。
In the voltage waveform shown in FIG. 3A, the maximum value and the minimum value of the voltage change are recognized at points a and b, for example. This example shows a case where the absolute value of the maximum value of the time change of the voltage is smaller than the absolute value of the minimum value of the time change of the voltage. In the method of the present invention, it has been found that there are numerical conditions for the maximum value and the minimum value of the voltage change in order to smoothly adsorb the
この数値条件とは、電圧の時間変化の最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または電圧の時間変化の最小値が−１０Ｖ／ｓ以下である。電圧変化の最大値および最小値に数値条件が存在することは、電子と酸素イオンの比電荷の差に起因する荷電粒子の運動の差が、この数値条件を満足するときに効果的に発現されることを意味している。 The numerical condition is that the maximum value of the voltage change over time is 10 V / s or more and / or the minimum value of the voltage change over time is −10 V / s or less. The existence of a numerical condition for the maximum and minimum values of the voltage change is effectively expressed when the difference in the movement of charged particles due to the difference in specific charge between electrons and oxygen ions satisfies this numerical condition. It means that.
前記図３（ｂ）に示された正電圧波形および同図（ｃ）に示された負電圧波形の場合においても、不溶性物質１７を、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２に円滑に吸着させるためにの電圧変化の最大値および最小値について、同図（ａ）に示された電圧波形の場合と類似の数値条件が存在する。また、図３（ｄ）に示された交流波形２は、電圧の時間変化の最大値の絶対値が電圧の時間変化の最小値の絶対値よりも大きい場合の例を示しており、電圧の時間変化に対して、その最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または最小値が−１０Ｖ／ｓ以下の場合に、不溶性物質１７を、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２に円滑に吸着させることができる。
Even in the case of the positive voltage waveform shown in FIG. 3B and the negative voltage waveform shown in FIG. 3C, the
さらに、本発明では、不溶性物質１７を、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２に円滑に吸着させるためには、電圧波形の周期に対して所定の時間条件が必要であることを見出した。前記図３（ａ）〜（ｄ）に示す電圧波形ｆ（ｔ）においては、下記（２）式の関係を満足する周期τが存在する。
Furthermore, in the present invention, it has been found that in order to smoothly adsorb the
ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ＋τ） ・・・・（２）
ここで、上記（２）式における周期τが下記（３）式の関係を満足する場合に、不溶性物質１７を、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２に円滑に吸着させることができることを見出した。
f (t) = f (t + τ) (2)
Here, it has been found that the
０．１ｍｓ（ミリセカンド）≦τ≦１０ｓ ・・・・（３）
適正周期に下限値が存在する理由は、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面に酸素イオンが配列するには、最低限の時間が必要だからである。また、適正周期に上限が存在するのは、前述のとおり、直流定常波形の場合に不溶性物質１７の吸着効果が認められないことと対応しており、電圧周期が長い場合には、酸素イオンの運動と電子の運動とを分離できないからである。
0.1 ms (millisecond) ≦ τ ≦ 10 s (3)
The reason why the lower limit value exists in the appropriate period is that a minimum time is required for the oxygen ions to be arranged at the interface between the insoluble
図５は、不溶性物質吸着具と溶鋼との界面近傍に酸素イオンを集積させ、不溶性物質を吸着させる状況を模式的に説明するための図である。同図は、一例として、導電性耐火物により構成された不溶性物質吸着具１２と、対極としての取鍋ロングノズル３との間に電圧を印加する場合について示したものである。電圧制御部１４と、不溶性物質吸着具１２および取鍋ロングノズル３との間は、それぞれ電気配線１５により電気的に接続されており、電圧制御部から両者間に電圧が印加される。
FIG. 5 is a diagram for schematically explaining a situation where oxygen ions are accumulated near the interface between the insoluble substance adsorbing tool and the molten steel to adsorb the insoluble substance. The figure shows, as an example, a case where a voltage is applied between the insoluble
印加される電圧波形が、前記（１）式の関係が成立する定数αの存在しない波形、すなわち、電圧波形が時間についての反転操作および時間についての並進操作を行うことにより操作前の波形と一致することのない、すなわち、完全には重ならない波形であり、かつ、印加する電圧の時間変化の最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または電圧の時間変化の最小値が−１０Ｖ／ｓ以下であり、さらに、電圧の時間変化の周期が前記（３）式の関係を満足する電圧波形の場合に、不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面近傍の不溶性物質吸着具１２内に酸素イオン（Ｏ2-）が集積する。つまり、前述のとおり、周期的に変化する電場により、酸素イオンの運動が電子の運動から分離され、酸素イオンが不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面近傍の不溶性物質吸着具１２内に取り残されて、これが集積して酸素ポテンシャルが高くなるのである。
The voltage waveform to be applied is a waveform without the constant α in which the relationship of the above expression (1) is established, that is, the voltage waveform matches the waveform before the operation by performing the reversal operation with respect to time and the translation operation with respect to time. That is, waveforms that do not overlap completely, and the maximum value of applied voltage over time is 10 V / s or more and / or the minimum value of voltage change over time is −10 V / s or less. further, when the period of time variation of the voltage of the (3) voltage waveforms which satisfies the relationship of expression, the oxygen ions (O insoluble
その結果、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎなどのように溶鋼中に存在し、不溶性物質を形成する原因となる物質の元素イオン（図５では、アルミニウムイオンを例示）が不溶性物質吸着具１２の近傍に吸着され、溶鋼中における不溶性原因物質の元素イオン濃度が低下する。したがって、清浄度の高い溶鋼が冷却鋳型内に供給され、不溶性物質濃度の極めて低い鋳片を製造することができる。
As a result, element ions (such as aluminum ions in FIG. 5) that are present in molten steel such as Al, Si, and Mn and cause insoluble substances are adsorbed in the vicinity of the
（Ｂ）発明の実施の形態および発明の範囲の限定理由
本発明の連続鋳造方法において規定した構成要件の必要理由、および数値限定の理由などについて以下にさらに説明を加える。
(B) Reasons for limiting the embodiment and scope of the invention The following is a further explanation of the necessity of the structural requirements defined in the continuous casting method of the present invention and the reason for limiting the numerical values.
１）電圧波形が具備すべき非対称性に関する特性
本発明を実現するのに有効な電圧波形は、時間変化する元の電圧波形に対して時間についての反転操作および時間についての並進操作を行った後の電圧波形を、元の電圧波形と比較することにより、その波形を限定することができる。
1) Characteristics related to asymmetry that a voltage waveform should have A voltage waveform effective for realizing the present invention is obtained by performing an inversion operation with respect to time and a translation operation with respect to time on an original voltage waveform that changes with time. By comparing this voltage waveform with the original voltage waveform, the waveform can be limited.
電圧波形は、一般に定電圧と、定電圧に対して時間変動する項との和により表すことができる。定電圧の部分は、酸素イオンと電子をそれぞれ一様に移動させる作用を有する。しかし、溶鋼２と、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２との界面には接触抵抗が存在するので、界面における酸素イオンと電子の密度とを高めたり、または低下させたりする作用は存在するものの、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御する作用は存在しない。したがって、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御する作用を検討する場合には、電圧の時間変動部分のみをその対象とすればよい。
The voltage waveform can be generally represented by the sum of a constant voltage and a term that varies with time with respect to the constant voltage. The constant voltage portion has a function of moving oxygen ions and electrons uniformly. However, since there is a contact resistance at the interface between the
前記のとおり、電圧波形が不溶性物質１７の分離および除去に対して効果を有するためには、酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御する必要がある。本発明は、上記の効果を発現させるためには、電場を印加することによって、酸素イオンあるいは電子に発生する力の時間微分が、正の加速度域および負の加速度域において、それぞれ異なる絶対値を有する必要があることを見出して、完成されたものである。この条件は、換言すれば、電場を形成する電圧の時間変化の波形が、時間についての反転操作と時間についての並進操作との組み合わせによってできる波形と一致しないことである。
As described above, in order for the voltage waveform to have an effect on the separation and removal of the
すなわち、酸素イオンの運動を制御するためには、時間変化する周期τの電圧波形ｆ（ｔ）に対して、任意の時間０≦ｔ≦τにおいて、下記（１）式の関係を満足する定数αが存在しない電圧波形の電圧を印加することが必要である。
That is, in order to control the movement of oxygen ions, a constant satisfying the relationship of the following expression (1) at an
ｆ（ｔ）−ｆ（−ｔ＋α）＝０ ・・・・（１）
２）電圧の時間変化の最大値および最小値に関する数値限定
酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御するためには、電場を印加することによって、酸素イオンあるいは電子に発生する力の時間微分の特性が重要であることを上記１）において説明した。上記１）においては、力の時間微分の非対称性について説明したので、さらに、その絶対値について説明する。
f (t) −f (−t + α) = 0 (1)
2) Numerical limitation on the maximum value and minimum value of the time change of voltage In order to control the movement of oxygen ions separately from the movement of electrons, the time of force generated in oxygen ions or electrons by applying an electric field. It was explained in the above 1) that the characteristic of differentiation is important. In the above 1), since the asymmetry of the time derivative of the force has been described, the absolute value thereof will be further described.
本発明は、電場を印加することによって、酸素イオンまたは電子に発生する力の時間微分を所定値以上あるいは所定値以下に調整することが必要であることを見出した。この値は電圧で表すと、電圧の時間変化の最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または電圧の時間変化の最小値が−１０Ｖ／ｓ以下であることに相当することが判明した。電子（ｅ-）と酸素イオン(Ｏ2-)との比電荷の比は、約１．５×１０4であり、電圧の時間変化に最大値と最小値が存在することは、比電荷だけでは酸素イオンの運動を電子の運動から分離して制御することが難しく、酸素イオンあるいは電子に作用する力の時間変化をも考慮する必要があることを意味する。
なお、電圧の時間変化の最大値を１０Ｖ／ｓ以上とするか、または最小値を−１０Ｖ／ｓ以下とするかのいずれか一方の条件を満足させるようにしてもよい。その理由は、溶鋼２と電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２との界面に向かって酸素イオンを移動させる場合に、電子を遅らせて移動させる現象を促進してもよいし、あるいは、該界面から酸素イオンと電子とを離反させる場合に、電子を選択的に離反させ、酸素イオンが残留する現象を利用してもよいからである。
The present invention has found that it is necessary to adjust the time derivative of the force generated in oxygen ions or electrons to a predetermined value or more or a predetermined value or less by applying an electric field. When this value is expressed in terms of voltage, it has been found that the maximum value of the time change of the voltage is 10 V / s or more and / or the minimum value of the time change of the voltage is −10 V / s or less. The ratio of specific charges of electrons (e − ) and oxygen ions (O 2− ) is about 1.5 × 10 4 , and there is a maximum value and a minimum value in the time change of voltage. In this case, it is difficult to control the movement of oxygen ions separately from the movement of electrons, which means that it is necessary to consider the time change of the force acting on oxygen ions or electrons.
Note that either the maximum value of the voltage temporal change may be 10 V / s or more, or the minimum value may be −10 V / s or less. The reason is that when oxygen ions are moved toward the interface between the
３）電圧の時間変化の周期に関する数値限定
時間変化する電圧の周期τには適正な範囲が存在する。その数値範囲は、すでに述べたとおり、下記（３）式により表される。
3) Numerical limitation on the period of time change of voltage There is an appropriate range for the period τ of voltage that changes with time. The numerical range is represented by the following equation (3) as already described.
０．１ｍｓ≦τ≦１０ｓ ・・・・（３）
適正周期に下限が存在するのは、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面に酸素イオンが配列するためには一定の時間が必要だからである。また、適正周期に上限が存在するのは、直流定常波形に近い波形の場合に不溶性物質１７の吸着効果が認められないことと対応しており、電圧周期が長い場合は、酸素イオンの運動を電子の運動から分離できないからである。
0.1 ms ≦ τ ≦ 10 s (3)
The reason why there is a lower limit in the appropriate period is that a certain amount of time is required for the oxygen ions to be arranged at the interface between the insoluble
４）本発明を実施するための他の態様
本発明の連続鋳造方法を実施するための他の態様を下記の図６〜図９に示す。
4) Other embodiments for carrying out the present invention Other embodiments for carrying out the continuous casting method of the present invention are shown in FIGS. 6 to 9 below.
図６は、本発明の方法を実施するための第２の装置構成を模式的に示す縦断面図である。同図の例は、導電性耐火物により構成された不溶性物質吸着具１２の対極として、取鍋ロングノズル３に替えてプラズマトーチを用い、不溶性物質吸着具１２とプラズマ発生装置１８との間に電圧を印加する例である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view schematically showing a second apparatus configuration for carrying out the method of the present invention. In the example shown in the figure, a plasma torch is used instead of the ladle
同図に示す態様の場合においても、前記図１において説明したのと同様に、本発明で規定した条件を満たす波形を有する電圧を印加することにより、酸素イオンを溶鋼２と不溶性物質吸着具１２との界面近傍の不溶性物質吸着具の耐火物内に集積させて、酸素ポテンシャルを高めることができる。その結果、溶鋼中に存在するＡｌ、Ｓｉ、Ｍｎなどの不溶性物質１７を不溶性物質吸着具１２に吸着させ、清浄度の高い溶鋼を冷却鋳型中に供給することができる。
Also in the case of the embodiment shown in the figure, in the same manner as described in FIG. 1, by applying a voltage having a waveform that satisfies the conditions defined in the present invention, oxygen ions are melted into the
図７は、本発明の方法を実施するための第３の装置構成を模式的に示す縦断面図である。同図の例は、不溶性物質吸着具１２の対極として、取鍋浸漬管１９を用いた例である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing a third apparatus configuration for carrying out the method of the present invention. The example in the figure is an example in which a
図８は、本発明の方法を実施するための第４の装置構成を模式的に示す縦断面図である。同図の例は、溶鋼の貯留容器４の壁の一部を導電性耐火物からなる不溶性物質吸着具１２で構成し、その対極としてプラズマトーチを採用した例である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing a fourth apparatus configuration for carrying out the method of the present invention. The example of the figure is an example in which a part of the wall of the molten
図９は、本発明の方法を実施するための第５の装置構成を模式的に示す縦断面図である。同図の例は、不溶性物質吸着具１２の対極として、導電性耐火物により構成された浸漬ノズル７の一部または全部を用い、不溶性物質吸着具１２と浸漬ノズルに設けた電極２１との間に電圧を印加する例である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view schematically showing a fifth apparatus configuration for carrying out the method of the present invention. In the example shown in the figure, a part or all of the
本発明の溶鋼の連続鋳造方法による効果を確認するため、以下に示す試験を行い、その結果を評価した。
（実施例１）
〔試験方法〕
試験には、垂直曲げ型連続鋳造機を用い、Ａｌにより脱酸した溶鋼を使用して、厚さ２７０ｍｍ、幅１６００ｍｍの鋳片を製造した。試験に用いた溶鋼の成分組成を表１に示す。
In order to confirm the effects of the molten steel continuous casting method of the present invention, the following tests were conducted and the results were evaluated.
Example 1
〔Test method〕
In the test, a slab having a thickness of 270 mm and a width of 1600 mm was manufactured using molten steel deoxidized with Al using a vertical bending type continuous casting machine. Table 1 shows the composition of the molten steel used in the test.
垂直曲げ型連続鋳造機に使用する貯留容器４には、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２が配置されており、最大３００ｔ（トン）の溶鋼を貯留できる取鍋１から取鍋ロングノズル３を通して、最大２００ｔの溶鋼を貯留できる貯留容器４内に溶鋼２を供給した。電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と取鍋ロングノズル３は、主成分がアルミナグラファイトの耐火物で構成されている。両耐火物と電圧制御部１４とは電気配線１５により接続されており、この電気配線を通じて両耐火物に電圧を印加した。アルミナグラファイトを主成分とする耐火物は、黒鉛：２２質量％、ＳｉＯ2：１２質量％を含有し、残部がアルミナおよび不純物からなるものを用いた。なお、取鍋ロングノズルは外径２００ｍｍおよび内径１００ｍｍのものを用い、溶鋼中の浸漬深さは５００ｍｍとした。
The
また、溶鋼２を攪拌する目的で、貯留容器４の底部から、３〜５ＮＬ／ｍｉｎの流量で、Ａｒガスなどの不活性ガス１６を貯留容器４内に収容されている溶鋼２中に吹き込んだ。
Further, for the purpose of stirring the
貯留容器４の底部には、スライディングゲート６が、そして、スライディングゲート６の下部には浸漬ノズル７が設置されており、貯留容器４内の溶鋼２は、スライディングゲート６の開度調整によりその流量を調整された後、浸漬ノズル７内を流下し、吐出孔８から冷却鋳型９内に供給された。浸漬ノズル７は、内径が９０ｍｍであり、下向き３５度の２つの吐出孔を有するものを用いた。
A sliding gate 6 is installed at the bottom of the
連続鋳造の際には、１ヒートが約２７０ｔの溶鋼２を、６ヒート連続して鋳造した。なお、貯留容器４内の溶鋼２の過熱度は２０〜３０℃、鋳造速度は１．５〜１．８ｍ／ｍｉｎとした。
During the continuous casting, the
取鍋ロングノズル３と電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２との間には、取鍋ロングノズルまたはプラズマトーチにおける電位を基準として±２０Ｖの範囲内で時間とともに変化する電圧を印加した。この時、電流は±１２０Ａの範囲内で変動した。
Between the ladle
鋳造試験においては、図３（ａ）〜（ｄ）に示す電圧波形に類似した時間変化する電圧波形、ならびに、図２（ａ）に示した直流定常波形および同図（ｂ）に示した正弦波形の電圧を印加した。表２に、印加した電圧の周期、正電圧および負電圧の印加時間、電圧変化の最大値および最小値、電圧の変化範囲を示した。 In the casting test, the time-varying voltage waveform similar to the voltage waveform shown in FIGS. 3A to 3D, the DC steady waveform shown in FIG. 2A and the sine shown in FIG. A waveform voltage was applied. Table 2 shows the period of the applied voltage, the application time of the positive voltage and the negative voltage, the maximum and minimum values of the voltage change, and the voltage change range.
試験番号１は、図３（ａ）に示す電圧波形（交流波形１）に類似した本発明の電圧波形を有する交流電圧を印加した試験である。電圧変化の周期τは１００ｍｓであり、正電圧となる時間帯と不電圧となる時間帯が混在し、電圧の時間変化の最大値は１００Ｖ／ｓであり、最小値は−４００Ｖ／ｓである。試験番号１の電圧波形は、電圧の時間変化の最大値の絶対値が電圧の時間変化の最小値の絶対値より小さい特徴を有する。
また、試験番号２は、図３（ｂ）に示す電圧波形に類似した電圧波形、すなわち、常に正電圧の範囲内で時間変化する本発明の波形を有する電圧を印加した試験である。試験番号１の電圧波形と同様に、周期τは１００ｍｓであり、電圧の時間変化の最大値は１００Ｖ／ｓであり、最小値は−４００Ｖ／ｓである。
試験番号３は、図３（ｃ）に示す電圧波形に類似した電圧波形、すなわち、常に負電圧の範囲内で時間変化する本発明の波形を有する電圧を印加した試験例である。周期τは１００ｍｓであり、電圧の時間変化の最大値は１００Ｖ／ｓであり、最小値は−４００Ｖ／ｓである。 Test No. 3 is a test example in which a voltage waveform similar to the voltage waveform shown in FIG. 3C, that is, a voltage having a waveform of the present invention that constantly changes over time within a negative voltage range is applied. The period τ is 100 ms, the maximum value of voltage change with time is 100 V / s, and the minimum value is −400 V / s.
試験番号４は、図３（ｄ）に示す電圧波形（交流波形２）に類似した本発明の電圧波形を有する交流電圧を印加した試験である。電圧変化の周期τは１００ｍｓであり、正電圧となる時間帯と不電圧となる時間帯が混在し、電圧の時間変化の最大値は４００Ｖ／ｓであり、最小値は−１００Ｖ／ｓである。試験番号４の電圧波形は、電圧の時間変化の最大値の絶対値が電圧の時間変化の最小値の絶対値より大きいという特徴を有する。
試験番号７は、不溶性物質吸着具の対極をプラズマトーチとして、前記試験番号１と同一の電圧波形を有する電圧を印加した試験である。 Test No. 7 is a test in which a voltage having the same voltage waveform as that of Test No. 1 is applied using the counter electrode of the insoluble substance adsorbing tool as a plasma torch.
一方、試験番号５は、第一の比較例として、図２（ａ）に示される直流定常波形に類する電圧を印加した試験である。
On the other hand,
試験番号６は、第二の比較例として、図２（ｂ）に示される正弦波形に類する通常の交流電圧を印加した試験である。 Test number 6 is a test in which a normal AC voltage similar to the sine waveform shown in FIG. 2B is applied as a second comparative example.
〔評価方法〕
前記の鋳造試験が終了した後、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２を回収し、単位時間および単位面積当たりの不溶性物質１７の付着量を測定した。
〔Evaluation methods〕
After the above casting test was completed, the insoluble
本発明の効果は、不溶性物質吸着具の溶鋼との接触界面における不溶性物質吸着速度（付着速度）（ｇ／ｃｍ2・ｈ）および製品における表面疵の発生率（％）により評価した。不溶性物質吸着速度は、連続鋳造の間に不溶性物質吸着具に吸着され付着した不溶性物質を、通電停止後に回収し、不溶性物質の質量を不溶性物質吸着具の表面積（ｃｍ2）および溶鋼への通電時間（ｈ）により除して求めた。 The effect of the present invention was evaluated by the insoluble substance adsorption rate (adhesion speed) (g / cm 2 · h) at the contact interface between the insoluble substance adsorbing tool and the molten steel and the generation rate (%) of surface flaws in the product. The insoluble substance adsorption rate is determined by collecting the insoluble substance adsorbed and adhering to the insoluble substance adsorber during continuous casting after the energization is stopped, and determining the mass of the insoluble substance to the surface area (cm 2 ) of the insoluble substance adsorber and the energization to the molten steel . It was obtained by dividing by time (h).
また、連続鋳造により得られた鋳片を、厚さ４〜６ｍｍの鋼帯に熱間圧延し、さらに、酸洗を経て、厚さ０．８〜１．２ｍｍの鋼帯に冷間圧延し、冷延鋼帯の表面疵発生率を調査した。なお、鋼帯の表面疵発生率は、鋼帯の表面疵の発生有無を目視により調査し、表面疵が発生した部分をその長さだけ切断し、切断した合計の長さを冷間圧延長さにより除して、表面疵発生率（％）とした。 Moreover, the slab obtained by continuous casting is hot-rolled to a steel strip having a thickness of 4 to 6 mm, and further cold-rolled to a steel strip having a thickness of 0.8 to 1.2 mm after pickling. The surface flaw occurrence rate of the cold-rolled steel strip was investigated. The surface flaw occurrence rate of the steel strip is determined by visual inspection of the occurrence of surface flaws on the steel strip, cutting the portion where the surface flaw has occurred, by the length, and the total length of the cut is the cold rolling length. The surface flaw occurrence rate (%) was determined by dividing by the above.
〔試験結果〕
表２に、印加した電圧の波形条件と併せて、試験結果としての不溶性物質付着（吸着）速度および製品における表面疵の発生率を示した。同表の結果から、下記のことがわかる。
〔Test results〕
Table 2 shows the rate of insoluble material deposition (adsorption) as a test result and the occurrence rate of surface flaws in the product, together with the waveform conditions of the applied voltage. From the results in the table, the following can be understood.
試験番号１〜４および７は、本発明で規定する範囲を満足する本発明例についての試験であり、試験番号５および６は、本発明で規定する条件を満足しない比較例についての試験である。
試験番号５は、定電圧を印加して鋳造した比較例についての試験である。電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２自体が一部溶損し、不溶性物質１７の付着速度が遅く、その結果、製品における表面疵の発生率が８．２％と高い値を示し、劣った製品品質となった。
Test No. 5 is a test for a comparative example cast by applying a constant voltage. The insoluble
試験番号６は、電圧波形が時間についての反転操作および時間についての並進操作を行っても不変な正弦波電圧を印加した比較例についての試験である。Ｏ2-イオンの存在確率の高い位置と電子の存在確率の高い位置とが概略一致するので、不溶性物質１７の付着速度が遅く、その結果、製品における表面疵の発生率は９．６％と高く、製品品質は劣ったものとなった。
Test No. 6 is a test for a comparative example in which a sine wave voltage that does not change is applied even when the voltage waveform undergoes an inversion operation with respect to time and a translation operation with respect to time. Since the position where the existence probability of O 2− ions is high and the position where the existence probability of electrons are substantially coincide with each other, the deposition rate of the
これらに対して、試験番号１および４は、本発明で規定する範囲を全て満足する本発明例についての試験である。時間についての反転操作および時間についての並進操作に対して不変ではない（すなわち、操作後の電圧波形が操作前の電圧波形と重ならない）正弦波に近い波形を有する電圧を印加したので、Ｏ2-イオンの存在確率が高い位置と電子の存在確率が高い位置とが一致せず、したがって、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面近傍における不溶性物質吸着具の耐火物内において、Ｏ2-イオンの存在確率を高め、酸素ポテンシャルを上昇させることが可能である。
On the other hand, Test Nos. 1 and 4 are tests on examples of the present invention that satisfy all the ranges defined in the present invention. Since a voltage having a waveform close to a sine wave that is not invariant with respect to the reversal operation with respect to time and the translation operation with respect to time (that is, the voltage waveform after operation does not overlap with the voltage waveform before operation) is applied, O 2 - existence probability of existence probability is high position and electrons ions without high position and match, therefore, in the refractory of the insoluble material suckers in the vicinity of the interface between the insoluble
その結果、不溶性物質１７の付着速度が増大し、製品における表面疵の発生率も、それぞれ、１．４％および０．７％と低い値を示し、良好な製品品質が得られた。
As a result, the deposition rate of the
特に、電圧変化の最大値の絶対値が電圧変化の最小値の絶対値よりも大きい波形の電圧を印加した試験番号４の場合に、表面疵の発生率が一層低い値を示した。 In particular, in the case of Test No. 4 in which a voltage having a waveform in which the absolute value of the maximum value of the voltage change is larger than the absolute value of the minimum value of the voltage change, the value of the occurrence rate of surface defects was lower.
試験番号２および３も、本発明で規定する範囲を全て満足する本発明例についての試験である。時間についての反転操作および時間についての並進操作に対して不変ではない正弦波に近い電圧に、定電圧を加算した電圧を印加しているので、Ｏ2-イオンの存在確率が高い位置と電子の存在確率が高い位置とが一致せず、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面近傍における不溶性物質吸着具の耐火物内において、Ｏ2-イオンの存在確率を高めることが可能である。
Test Nos. 2 and 3 are also tests for examples of the present invention that satisfy all the ranges defined in the present invention. Since a voltage obtained by adding a constant voltage to a voltage close to a sine wave that is not invariant to time reversal and time translation, a position with a high probability of O 2- ions and electrons It is possible to increase the existence probability of O 2− ions in the refractory of the insoluble substance adsorber near the interface between the
したがって、不溶性物質１７の付着速度が速く、その結果、製品における表面疵の発生率は、それぞれ、１．１％および０．８％と低い値を示し、製品品質は良好であった。試験番号２では正の電圧の範囲内で、また、試験番号３は負の電圧の範囲内で電圧を変化させているが、電圧の極性により、表面疵の発生率は若干異なっている。
Therefore, the deposition rate of the
試験番号７は、対極をプラズマトーチとして、試験番号１と同一の波形の電圧を印加した本発明例についての試験である。試験番号１の場合と同様に、Ｏ2-イオンの存在確率が高い位置と電子の存在確率が高い位置とが一致せず、したがって、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面近傍における不溶性物質吸着具の耐火物内において、Ｏ2-イオンの存在確率を高め、酸素ポテンシャルを上昇させることが可能である。しかも、プラズマアークを電極として用いているため、試験番号１のような対極の耐火物電極の溶損がなく、製品における表面疵の発生率は１．３％であって、試験番号１における発生率よりも低く、高い品質の製品が得られた。
（実施例２）
さらに、電圧波形が、前記図３（ａ）示した波形に類似し、かつ電圧が正になる時間帯と負になる時間帯とが混在している波形の電圧を印加して、試験番号８〜１２の５種類の試験を行った。この一連の試験に共通する条件は以下に示したとおりである。
Test No. 7 is a test for an example of the present invention in which a voltage having the same waveform as that of Test No. 1 was applied using the counter electrode as a plasma torch. As in the case of
(Example 2)
Further, the voltage waveform is similar to the waveform shown in FIG. 3A, and a voltage having a waveform in which a time zone in which the voltage is positive and a time zone in which the voltage is negative is applied, and
１）電圧の時間変化の周期：１００ｍｓ
２）１周期における正の電圧の印加時間：５０ｍｓ
３）１周期における負の電圧の印加時間：５０ｍｓ
４）電圧変化の最大値：１００Ｖ／ｓ
５）電圧変化の最小値：−４００Ｖ／ｓ
６）電圧の変化範囲：−５Ｖ〜５Ｖ
７）電極を兼ねる不溶性物質吸着具の材質：アルミナグラファイト耐火物。
1) Period of time change of voltage: 100 ms
2) Positive voltage application time in one cycle: 50 ms
3) Negative voltage application time in one cycle: 50 ms
4) Maximum voltage change: 100 V / s
5) Minimum value of voltage change: -400 V / s
6) Voltage change range: -5V to 5V
7) Material of the insoluble substance adsorber that also serves as an electrode: alumina graphite refractory.
また、対極の種類を含めて変化させた試験条件を表３に示した。 Table 3 shows the test conditions changed including the type of the counter electrode.
試験番号８は、対極に取鍋ロングノズル３を、また、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２には脱着可能で貯留容器４内の溶鋼２に浸漬した耐火物を用いた。電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２と溶鋼２との界面における電流密度の実効値は０．０４０Ａ／ｃｍ2である。なお、電流密度の実効値は、電流密度の二乗平均値を意味し、下記（４）式により定義される値を用いた。
Test No. 8 used a ladle
ここで、ｉ、ｉe、τおよびｔは、それぞれ、時間変化する電流密度、電流密度の実効値、周期および時間を表す。ここで、電流密度としては、不溶性物質吸着具が貯留容器を構成する耐火物の一部である場合には、その溶鋼との接触界面積当たりの電流値を用い、また、溶鋼中に浸漬させた耐火物である場合には、浸漬させた耐火物と溶鋼との接触界面積当たりの電流値を採用した。 Here, i, i e , τ, and t represent a current density that changes with time, an effective value of the current density, a period, and a time, respectively. Here, as the current density, when the insoluble substance adsorbing tool is a part of the refractory constituting the storage container, the current value per contact interface area with the molten steel is used, and the current density is immersed in the molten steel. In the case of a refractory, the current value per contact interface area between the immersed refractory and molten steel was adopted.
試験番号９および１０は、それぞれ、前記図６および図７に示されたとおり、対極にプラズマトーチ１８および取鍋浸漬管１９を用いた試験である。界面における電流密度の実効値は、両者ともに、０．０３０Ａ／ｃｍ2である。
試験番号１１は、前記図８に示すとおり、対極にプラズマトーチ１８を用い、電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２を貯留容器４の壁の一部とした試験であって、界面における電流密度の実効値は、０．０４０Ａ／ｃｍ2である。
Test number 11 is a test using a
試験番号１２は、前記図９に示したとおり、対極に浸漬ノズル７の一部を用いるとともに、貯留容器４における不活性ガス１６の吹き込み配置と電極を兼ねる不溶性物質吸着具１２の配置を供給孔５に対して左右に入れ替えている。界面における電流密度の実効値は０．０２０Ａ／ｃｍ2である。
As shown in FIG. 9, the
なお、表面疵発生率は、前記実施例１にて述べた方法と同様の方法により求めた。すなわち、試験により得られた鋳片を厚さ４〜６ｍｍ鋼帯に熱間圧延し、さらに、酸洗を行った後、厚さ０．８〜１．２ｍｍの鋼帯に冷間圧延し、鋼帯の表面疵発生率を調査した。 The surface flaw occurrence rate was determined by the same method as described in Example 1. That is, the slab obtained by the test is hot-rolled to a steel strip having a thickness of 4 to 6 mm, and after further pickling, cold-rolled to a steel strip having a thickness of 0.8 to 1.2 mm, The surface flaw occurrence rate of the steel strip was investigated.
表面疵発生率および不溶性物質の付着速度を表３に併せて示した。 Table 3 shows the surface flaw generation rate and the deposition rate of insoluble substances.
界面における電流密度の値の値が０．０２０〜０．０４０Ａ／ｃｍ2の範囲では、表面疵発生率は、対極の種類、界面における電流密度の実効値、不溶性物質吸着具１２の配置に顕著には影響されず、０．７〜１．１％の範囲の概ね低い値を示した。
When the value of the current density at the interface is in the range of 0.020 to 0.040 A / cm 2 , the surface flaw generation rate is remarkable for the type of counter electrode, the effective value of the current density at the interface, and the arrangement of the insoluble
以上に述べたとおり、通常の直流電流や交流電流を印加した場合は、不溶性物質の付着速度は０．０３〜０．０５ｇ／（ｃｍ2・ｈ）程度と低く、また、表面疵発生率は８〜１０％と高い値であるのに対して、本発明の方法によれば、不溶性物質の付着速度を０．４〜０．８ｇ／（ｃｍ2・ｈ）にまで上昇させ、また、表面疵発生率を０．７〜１．４％にまで低減させることができる。 As described above, when a normal direct current or alternating current is applied, the deposition rate of insoluble substances is as low as about 0.03 to 0.05 g / (cm 2 · h), and the surface flaw occurrence rate is In contrast to the high value of 8 to 10%, according to the method of the present invention, the deposition rate of the insoluble substance is increased to 0.4 to 0.8 g / (cm 2 · h), The soot generation rate can be reduced to 0.7 to 1.4%.
本発明の溶鋼の連続鋳造方法によれば、溶鋼を介して導電性耐火物の間に、電圧が時間とともに周期的に変化するとともに、周期的に変化する電圧波形が、時間についての反転操作および時間についての並進操作を行うことにより操作前の電圧波形と一致することのない波形であり、かつ、印加する電圧の時間変化の最大値が１０Ｖ／ｓ以上および／または電圧の時間変化の最小値が−１０Ｖ／ｓ以下であり、さらに、電圧の時間変化の周期が０．１ｍｓ以上１０ｓ以下である波形の電圧を印加することにより、不溶性物質吸着具の界面に酸素イオンを集積させ、溶鋼中の不溶性物質を形成する原因物質を効率良く分離および除去できる。さらに、貯留容器内に付設する導電性耐火物からなる不溶性物質吸着具の溶損を抑制でき、また、高価な直流電源装置や電磁場発生装置を用いずに安価な交流電源を用いて容易に調整や保守ができ、設備コストを低減できるので、高い経済性のもとに高清浄度の鋳片を製造できる連続鋳造方法として広く適用できる。 According to the continuous casting method of molten steel of the present invention, the voltage periodically changes with time between the conductive refractories through the molten steel , and the periodically changing voltage waveform has an inversion operation with respect to time and It is a waveform that does not coincide with the voltage waveform before the operation by performing a translation operation with respect to time, and the maximum value of the time change of the applied voltage is 10 V / s or more and / or the minimum value of the voltage time change Is −10 V / s or less, and further, by applying a voltage having a waveform with a time change period of 0.1 ms or more and 10 s or less, oxygen ions are accumulated at the interface of the insoluble substance adsorber, and in the molten steel It is possible to efficiently separate and remove causative substances that form insoluble substances. Furthermore, it is possible to suppress the melting loss of the insoluble substance adsorber made of conductive refractory attached to the storage container, and it can be easily adjusted using an inexpensive AC power supply without using an expensive DC power supply or electromagnetic field generator. Therefore, it can be widely applied as a continuous casting method capable of producing a highly clean slab with high economic efficiency.
１：取鍋、 ２：溶鋼、 ３：取鍋ロングノズル、 ４：貯留容器、
５：供給孔、 ６：スライディングゲート、 ７：浸漬ノズル、 ８：吐出孔、
９：冷却鋳型、 １０：モールドパウダー、 １１：凝固殻、
１２：電極を兼ねる不溶性物質吸着具、 １３：電源、 １４：電圧制御部、
１５：電気配線、 １６：不活性ガス、 １７：不溶性物質、
１８：プラズマ発生装置（プラズマトーチ）、 １９：取鍋浸漬管、
２０：鋳片、 ２１：電極、
ａ：電圧の時間変化が最大値を示す点、
ｂ：電圧の時間変化が最小値を示す点、 τ：周期。
1: ladle, 2: molten steel , 3: ladle long nozzle, 4: storage container,
5: supply hole, 6: sliding gate, 7: immersion nozzle, 8: discharge hole,
9: Cooling mold, 10: Mold powder, 11: Solidified shell,
12: Insoluble substance adsorbing device that also serves as an electrode, 13: Power supply, 14: Voltage control unit,
15: Electrical wiring, 16: Inert gas, 17: Insoluble material,
18: Plasma generator (plasma torch), 19: Ladle dip tube,
20: slab , 21: electrode,
a: The point at which the time change of the voltage shows the maximum value,
b: A point at which the time change of voltage shows a minimum value, τ: period.
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