JP4746412B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造方法に関する。

連続鋳造機１０の鋳造工程においては、図３に示すように取鍋１１からの流れの乱れを整えたり、各鋳型への溶鋼分配などのため、溶融金属（溶鋼）を一度タンディッシュ１２に溜める。取鍋１１からタンディッシュ１２に溶鋼を流し込むときに溶鋼が大気に触れると酸化汚染が発生するため、取鍋１１の底部に取り付けられたロングノズル１３を介して溶鋼がタンディッシュ１２に供給される。
タンディッシュ１２で整流化された溶鋼は、安定した溶鋼流を得るために底部に取り付けられた浸漬ノズル１４を介して、モールド（水冷鋳型）１５に注入され、冷却されながら下方に引抜かれて連続的に鋳造される。

ここで、溶鋼をタンディッシュ１２に流し込む際にタンディッシュ１２および浸漬ノズル１４の温度が低いと、浸漬ノズルの割れや閉塞が起こったり、介在物が十分に浮上しないことによる鋳片の品質不良が発生する場合がある。
そこで、浸漬ノズル１４は例えば１１００℃以上に予め予熱して用いられる。
例えば、図４に示されるように、バーナー１６によって浸漬ノズル１４を加熱したり、浸漬ノズル１４の外周を電熱器で囲んで加熱する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、バーナー１６や電熱器で浸漬ノズル１４を加熱すると、全体を均一に加熱できるわけではないため、浸漬ノズル１４の各部で温度差が生じる。この温度差によって浸漬ノズル１４の各部で膨張量が異なると、浸漬ノズル１４が破損するという問題が生じる。そこで、従来は、アルミナベースで浸漬ノズル１４を形成したうえで、温度差に関わりなく全体の膨張量を略均一とするためにＣやＳｉＯ_２を含有させている。
これにより、浸漬ノズル１４を１１００℃〜１２００℃程度に加熱する場合に浸漬ノズル内における最大温度差が５００℃〜６００℃程度あったとしても各部の膨張量が略均一となり、割れ等の不都合が生じることを防止できる。

特開平１０−１１８７４６号公報

しかしながら、上記のように全体の膨張量を略均一とするために浸漬ノズル１４にＣやＳｉＯ_２を含有させると、浸漬ノズル材質と溶鋼成分とが化学反応して生じる生成物が浸漬ノズル１４の孔に付着し、鋳造作業への支障や鋼品質への悪影響が問題となる。例えば、浸漬ノズルからの吐出流が偏流となったり、鋳造作業ができなくなるなどの問題が生じる。
具体的には、次の式により生成されるＡｌ_２Ｏ_３が浸漬ノズル１４の孔に付着するアルミナ付着が生じる。

４Ａｌ＋３Ｃ（ｓ）＋３ＳｉＯ_２（ｓ）
→Ａｌ_２Ｏ_３（ｓ）＋３Ｃ（ｓ）＋３Ｓｉ （式１）

単純にアルミナ付着を防止することを考えれば、浸漬ノズル１４を生成する材料からＣやＳｉＯ_２成分の含有量を少なくすればよいと考えられるが、予熱工程における膨張量の差による割れ等の問題を防止するには、ＣやＳｉＯ_２成分の含有量を単純に少なくすることができず、アルミナ付着の問題を解消することができなかった。

本発明の目的は、浸漬ノズルにアルミナ付着が生じずにかつ割れも生じない連続鋳造方法を提供することにある。

本発明の連続鋳造方法は、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とし、ＦＣ（フリーカーボン）の含有量をＭ_ＦＣ、ＳｉＯ_２の含有量をＭ_ＳｉＯ２とするときに、次の２つの式を満たすＦＣおよびＳｉＯ_２を含有する浸漬ノズルを、高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールドに溶鋼を流す鋳造工程と、を備えることを特徴とする。

０質量％＜Ｍ_ＦＣ≦（４／１５）Ｍ_ＳｉＯ２＋２３質量％
Ｍ_ＳｉＯ２＜２５質量％

本発明では、前記Ｍ_ＳｉＯ２はゼロであってもよい。

このような構成によれば、浸漬ノズルは高周波誘導加熱によって加熱されるので、例えば従来のごとくバーナーにて浸漬ノズルを加熱する場合に比べて浸漬ノズルの各部における温度差が小さく略均一に加熱される。よって、従来のごとく膨張量を制御するために含有されていたＦＣ（フリーカーボン）量およびＳiＯ_２量を少なくすることができる。すると、上記（式１）による反応が抑制され、アルミナ付着を防止することができる。

発明の連続鋳造方法は、孔の内壁を形成する内層と、前記内層の外側を形成する外層と、を有し、前記内層は、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とし、ＦＣ（フリーカーボン）の含有量をＭ_ＦＣ、ＳｉＯ_２の含有量をＭ_ＳｉＯ２とするときに、次の２つの式を満たすＦＣおよびＳｉＯ_２を含有する浸漬ノズルを、高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールドに溶鋼を流す鋳造工程と、を備えることを特徴とする。
０質量％＜Ｍ_ＦＣ≦（４／１５）Ｍ_ＳｉＯ２＋２３質量％
Ｍ_ＳｉＯ２＜２５質量％
また、前記浸漬ノズルにあっては、前記Ｍ_ＳｉＯ２はゼロであってもよい。

なお、外層を形成する成分としては、熱膨張が少ない成分とすることが好ましく、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３を６０質量％〜７０質量％、ＳｉＯ_２を１０質量％〜１５質量％、ＦＣを２０質量％以上とすることが例示される。

このような構成において、浸漬ノズルは、内層と外層とを有する複層で構成される。そして、内層を上記の範囲の成分によって形成することにより、上記発明と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、上記（式１）による反応が抑制され、アルミナ付着を防止することができる。

このような構成によれば、上記発明と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、予熱工程において浸漬ノズルを略均一に加熱することができるので、浸漬ノズルの成分のうち膨張量を制御するために含有されていたＦＣ（フリーカーボン）量およびＳｉＯ_２量を少なくすることができる。したがって、アルミナ付着を防止することができる。
そして、アルミナ付着が防止されるので、浸漬ノズルの閉塞が防止される。
その結果、浸漬ノズルを介してモールドに安定して溶鋼を供給できる。

本発明によれば、従来のごとく膨張量を制御するために含有されていたＦＣ（フリーカーボン）量およびＳｉＯ_２量を少なくすることができるので、アルミナ付着を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（実施形態）
本発明の連続鋳造方法にかかる実施形態について説明する。
表１は、本発明に係る浸漬ノズルの実施例の成分と従来例とを示す表である。

本発明に係る浸漬ノズルは、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とし、次の２つの式を満たすＦＣ（フリーカーボン）およびＳｉＯ_２を含有する。

０質量％＜Ｍ_ＦＣ≦（４／１５）Ｍ_ＳｉＯ２＋２３質量％ （式２）

Ｍ_ＳｉＯ２＜２５質量％ （式３）

なお、Ｍ_ＦＣは含有されるＦＣ（フリーカーボン）量であり、Ｍ_ＳｉＯ２は含有されるＳiＯ_２量である。
また、ＳiＯ_２はゼロでもよい（Ｍ_ＳｉＯ２＝０）。

つまり、本発明に係る浸漬ノズルが含有するＦＣ（フリーカーボン）およびＳｉＯ_２は、図１のグラフにおいて、（式２）によって規定されるラインＡと（式３）によって規定されるラインＢとで囲まれる領域Ｓによって表される。
ただし、浸漬ノズルを高周波誘導加熱する都合上、ＦＣは含有されていなければならない。
なお、図１中においてプロットされている点は、従来用いられていた浸漬ノズルに含有されていたＦＣおよびＳｉＯ_２の量を示す点である。

具体的に、本発明の実施例２、実施例５では、ＦＣおよびＡｌ_２Ｏ_３により形成され、成分比は、表１に示す通りである。
さらに、実施例１ではＳｉＯ_２を含み、実施例３ではＳｉＣおよびＳｉＯ_２を含み、実施例４ではＳｉＯ_２を含む。各実施例の成分比は、表１に示す通りである。

次に、浸漬ノズルの予熱方法について説明する。
本発明に係る浸漬ノズル１４にあっては、図２に示されるように、高周波誘導加熱によって浸漬ノズル１４を加熱する。
図２において、誘導コイル２０は、浸漬ノズル１４の外側に配置される外側コイル２１と、浸漬ノズル１４の内側に配置される内側コイル２２と、を備える。
ここで、外側コイル２１は浸漬ノズル１４の下端から上部の途中まで浸漬ノズル１４を囲んでいる。また、内側コイル２２は、外側コイル２１よりも上側に配置されている。そして、外側コイル２１および内側コイル２２にそれぞれ高周波電流を印加し、浸漬ノズル１４を誘導加熱する。
このような誘導コイル２０による誘導加熱によれば、外側コイル２１と内側コイル２２とが浸漬ノズル１４の下端から上端にまで誘導加熱を行うことができる。
さらに、外側コイル２１と内側コイル２２とへの印加電流の電流値を精密に制御することにより、浸漬ノズル全体を誘導加熱することができる。
例えば、浸漬ノズル１４を１１００℃以上に加熱する場合、従来のごとくバーナー１６（図４）で加熱する場合には５００℃〜６００℃の最大温度差が生じるが、高周波誘導加熱によれば最大温度差を３００℃程度にすることができる。

実際の鋳造手順について説明する。
まず、タンディッシュ１２、ロングノズル１３および浸漬ノズルを予熱する。
このとき、タンディッシュ１２およびロングノズル１３は、２時間〜４時間かけて予熱し、タンディッシュ内温度は１２００℃以上となるようにする。
浸漬ノズル１４は、前述の高周波誘導加熱によって０．５時間〜２時間かけて１０００℃以上になるように予熱される。なお、浸漬ノズル１４は、タンディッシュ１２に組み付けられた状態で予熱されてもよく、タンディッシュ１２から外された状態で予熱されてもよい。

溶鋼が入った取鍋１１が到着したところで、タンディッシュ１２、ロングノズル１３および浸漬ノズル１４の予熱を終了する。浸漬ノズル１４をタンディッシュ１２から外して予熱している場合には、浸漬ノズル１４をタンディッシュ１２に組み付ける。
タンディッシュ１２をモールド１５上に移動させ、さらに、ロングノズル１３を取鍋１１に取り付ける。
そして、取鍋１１からロングノズル１３を介してタンディッシュ１２に溶鋼を流し込み、タンディッシュ１２の質量が所定量になったところで流量調整機を開にして、浸漬ノズル１４からモールド１５に溶鋼を注入する。モールド１５の湯面レベルを維持しながら、鋳造が継続される。

（実験例）
次に、表１の従来例、実施例１〜５の成分で形成した浸漬ノズルを試験した結果について説明する。
実験方法としては、従来例、実施例１〜５の成分で形成した浸漬ノズルを実際に使用し、浸漬ノズルの吐出孔孔上端（溶鋼流入側）から５０ｍｍ地点におけるアルミナ付着厚みを測定した。鋳造時間は３００分であった。
実験結果より、従来例の場合にくらべて、実施例１〜５によれば、アルミナ付着の厚みをおよそ半分以下に抑えることができた。よって、本発明の効果が確認された。

なお、本発明は前述の実施例に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。例えば、実施例１〜５の成分比に限定されず、図１の領域Ｓに入る成分組成であれば、本発明に含まれる。

本発明は、連続鋳造方法に利用できる。

本発明で利用できるＦＣ量とＳiＯ_２量の範囲を示す図。 浸漬ノズルを高周波誘導加熱している状態を示す図。 背景技術の説明において、連続鋳造機を示す図。 背景技術の説明において、浸漬ノズルを予熱する様子を示す図。

符号の説明

１０…連続鋳造機、１１…取鍋、１２…タンディッシュ、１３…ロングノズル、１４…浸漬ノズル、１５…モールド、１６…バーナー、２０…誘導コイル、２１…外側コイル、２２…内側コイル。

Claims (3)

1. Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とし、ＦＣ（フリーカーボン）の含有量をＭ_ＦＣ、ＳｉＯ_２の含有量をＭ_ＳｉＯ２とするときに、次の２つの式を満たすＦＣおよびＳiＯ２を含有する浸漬ノズルを、高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールドに溶鋼を流す鋳造工程と、を備えることを特徴とする連続鋳造方法。
   ０質量％＜Ｍ_ＦＣ≦（４／１５）Ｍ_ＳｉＯ２＋２３質量％
   Ｍ_ＳｉＯ２＜２５質量％
2. 孔の内壁を形成する内層と、前記内層の外側を形成する外層と、を有し、前記内層は、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とし、ＦＣ（フリーカーボン）の含有量をＭ_ＦＣ、ＳｉＯ_２の含有量をＭ_ＳｉＯ２とするときに、次の２つの式を満たすＦＣおよびＳｉＯ_２を含有する浸漬ノズルを、高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールドに溶鋼を流す鋳造工程と、を備えることを特徴とする連続鋳造方法。
   ０質量％＜Ｍ_ＦＣ≦（４／１５）Ｍ_ＳｉＯ２＋２３質量％
   Ｍ_ＳｉＯ２＜２５質量％
3. 請求項１又は２に記載の連続鋳造方法において、前記Ｍ_ＳｉＯ２はゼロであることを特徴とする連続鋳造方法。

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