JP5130776B2

JP5130776B2 - 連続鋳造用タンディッシュ

Info

Publication number: JP5130776B2
Application number: JP2007111715A
Authority: JP
Inventors: 功一 ▲高▼橋; 剛村井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: JP2008264834A

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ができるとともに、鋳造終了時にタンディッシュ内に残留する溶鋼を少なく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、貫通孔を有する堰をタンディッシュ内に設置し、この堰によってタンディッシュ内の溶鋼流動を改善する方法が従来から行われている。これは、堰を用いることにより、取鍋からの溶鋼注入点から溶鋼流出孔に向かって直線的に流れる短絡流が解消されて、溶鋼のタンディッシュ内における滞留時間が増加し、介在物の浮上時間が長くなるからである。

タンディッシュに堰を設置することの基本的な目的は、短絡流を防止して溶鋼のタンディッシュ内における滞留時間を増加させることであるが、その具体的な方法は様々であり、従って、タンディッシュに堰を設置するに当たり様々な方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、取鍋からの溶鋼注入点と溶鋼流出孔との間に、複数の貫通孔を有する堰を複数配置し、それぞれの堰の貫通孔がタンディッシュの長さ方向で交互になるように配置し、介在物の浮上分離の促進を意図したタンディッシュが提案されている。また、特許文献２には、タンディッシュを、取鍋からの溶鋼受容槽と、鋳型への溶鋼供給槽と、溶鋼受容槽及び溶鋼供給槽を接続する溶鋼流通路と、の３つに分割し、溶鋼流通路を流通する溶鋼に回転磁界を印加することにより溶鋼中の介在物を凝集肥大化させて、浮上分離を促進させる方法が提案されている。
特開２００５−２８３７６号公報特開平６−３１４０９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、複数の貫通孔を有する堰を多段配置することで一様流れを作り、溶鋼注入点から溶鋼流出孔への短絡流を防止して介在物の鋳型への流出を防止する方法であるが、複雑な形状の堰を複数必要とするため、製造コストが上昇するという問題がある。また、直径が１００μｍ以上の比較的大きな介在物に対しては一様流れにする方法は有効であるが、浮上速度の小さな微小介在物に対しては効果が少なく、従って、特許文献１では、或る割合の微小介在物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もある。

特許文献２は、回転磁界を用いて溶鋼に攪拌力を与え、凝集による介在物浮上促進を狙ったものであるが、従来のタンディッシュに比べて大きく形状が異なるため、現状のタンディッシュから改造するには大掛かりの改造が必要であるという欠点がある。また、攪拌しても微細な介在物ではほとんど凝集が起こらず、或る水準以上に清浄性を上げることができないという問題点もある。

尚、一般的に、タンディッシュに堰を設置する際に、堰の貫通孔をタンディッシュの底面に近い位置、つまりタンディッシュの深い位置に配置するほど、鋳造終了時の残留溶鋼（「残鋼」ともいう）が少なくなり、溶鋼から鋳片への歩留りは向上するが、貫通孔を深い位置に配置すると、この貫通孔から溶鋼流出孔への短絡流が発生しやすくなり、介在物の鋳型への流出率が増加するという恐れがあった。従って、介在物を少なくするためには、貫通孔を余り深い位置に配置することができず、残留溶鋼が多くなるという問題も抱えていた。

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・分離させて高い清浄度の鋳片を製造することができると同時に、鋳造終了時の残留溶鋼を少なく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本発明に係る連続鋳造用タンディッシュは、取鍋から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有する堰が配置された連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記堰は、タンディッシュ内溶鋼湯面付近の浅い位置の貫通孔と、タンディッシュ底面近くの深い位置の貫通孔と、の堰高さ方向の２箇所に、それぞれ１つまたは２つ以上の貫通孔を有しており、これらの貫通孔のうちでタンディッシュ底面近くの深い位置に設置された貫通孔にのみ、当該貫通孔を通過する溶鋼を加熱するための誘導加熱手段が設置されており、タンディッシュ底面近くの貫通孔を通過した溶鋼は、前記誘導加熱手段によって加熱されて周囲の溶鋼に比べて相対的に密度が小さくなり、浮力によって溶鋼湯面に向いた上昇流となり、タンディッシュ底面近くの貫通孔を通過した溶鋼による短絡流が防止されるように構成されていることを特徴とするものである。

本発明に係る連続鋳造用タンディッシュによれば、堰の貫通孔に溶鋼を加熱するための加熱手段を設置しているので、堰を通過する溶鋼は加熱されて昇温し、周囲の溶鋼に比べて相対的に密度が小さくなり、貫通孔から流出した後にタンディッシュ内の溶鋼湯面に向いた流れとなって、堰の貫通孔から溶鋼流出孔への短絡流が防止される。貫通孔を通る溶鋼に縣濁する介在物は、溶鋼湯面に向いた溶鋼流に乗って移動するので、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、貫通孔を通過した後に溶鋼の上昇流が必然的に形成されて、堰の貫通孔から溶鋼流出孔への短絡流が防止されるので、貫通孔をタンディッシュの深い位置に配置することが可能となり、これにより、鋳造終了時の残留溶鋼を低減することが可能となる。また更に、溶鋼の温度低下を補うことができるので、何らかの理由で取鍋内溶鋼の温度が低下しても、鋳型に注入される溶鋼の温度を確保することができる。

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側断面図である。

図１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８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、タンディッシュ１の底面に近いほうに１つの貫通孔３が、またタンディッシュ内の溶鋼８の湯面に近いほうに１つの貫通孔３Ａが設けられており、溶鋼注入点４に供給された溶鋼８は、貫通孔３，３Ａ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８は溶鋼注入点４に向けて注入されるようになっている。

そして、貫通孔３を取り囲むようにして、貫通孔３を通る溶鋼８を加熱するための加熱手段７が設置されている。加熱手段７としては、誘導加熱用電磁コイルによる加熱や電気抵抗体への通電による加熱などを利用することができる。その他、溶鋼８を加熱することができる限りどのような方法であっても構わない。また、図１では貫通孔３にのみ加熱手段７が設置されているが、貫通孔３と貫通孔３Ａの両方に設置する、或いは貫通孔３Ａのみに設置しても構わない。尚、貫通孔３，３Ａは水平方向に向けて設置する必要はなく、貫通孔３，３Ａ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３，３Ａ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。

加熱手段７によって貫通孔３を通る溶鋼８を加熱することにより、貫通孔３を通る溶鋼８は加熱されて周囲の溶鋼８に比べて高温状態となり、密度が低下することから強い浮力が働くことになる。その結果、貫通孔３を通過した溶鋼８はタンディッシュ内の溶鋼湯面に向かって流れるようになり、貫通孔３から直接溶鋼流出孔５に向かって流れる短絡流の発生を防止することができる。貫通孔３を通過する溶鋼８に懸濁する介在物は、短絡流が防止されること、及び介在物を懸濁する溶鋼自体が溶鋼湯面に向かって流れることによって、浮上・分離が促進され、溶鋼流出孔５を鋳型に向かって流下する溶鋼８の清浄性が向上する。

この場合、貫通孔３を通過した溶鋼８の流れは必ず上昇流となるので、貫通孔３をタンディッシュ１の底面近傍に、つまり鋼浴の深い位置に設置することができる。貫通孔３をタンディッシュ１の底面近傍に設置することで、鋳造終了時のタンディッシュ内の残留溶鋼を大幅に少なくすることができる。つまり、溶鋼８の清浄性を確保しつつ、残留溶鋼を低減することができる。

従来のタンディッシュでは、貫通孔をタンディッシュの底面近傍に設置すると、短絡流が形成されて、溶鋼中介在物の浮上・分離が損なわれ、清浄性の高い鋳片を得ることができず、そのために、清浄性の高い鋳片を鋳造する場合には、貫通孔をタンディッシュ内の溶鋼油面に近い位置に設置しなければならず、鋳造終了後にタンディッシュに大量の溶鋼８が残留し、清浄性に優れた鋳片を製造すると同時に残留溶鋼を削減することはできなかったが、本発明のタンディッシュ１ではこれを可能とした。

本発明のタンディッシュ１において、図１に示すように、堰２に貫通孔を複数配置し、そのうちで最も深い位置にある貫通孔に加熱手段７を設置することが好ましい。短絡流による介在物の鋳型への流出は深い位置にある貫通孔ほど起こりやすく、従って、介在物の流出を少なくするには、最も深い位置にある貫通孔を通過する溶鋼８の浮上性を向上させることが重要である。仮に、貫通孔が１つだけの場合、或いは、全ての貫通孔に加熱手段７を配置した場合、堰２を通過する溶鋼が全て加熱されてしまうため、堰２の外側の溶鋼の全体が均等に温度上昇する。その結果、堰２を通過した後の溶鋼に働く浮力は小さく、溶鋼の浮上は余り期待できない。それに対し、貫通孔を複数配置して、最も深い位置の貫通孔のみに加熱手段７を配置した場合には、堰２の外側の溶鋼には加熱手段７の配置されていない貫通孔を通過した溶鋼も含まれるため、加熱手段７が配置された貫通孔を通過した溶鋼の温度上昇が相対的に大きくなる。その結果、最も深い位置の貫通孔を通過した溶鋼の浮力が強くなり、溶鋼湯面に向いた上昇流が形成され、短絡流が防止されて介在物の浮上・分離が促進される。

尚、最も深い位置にある貫通孔は、鋳造終了時に溶鋼８を堰２の外側へ排出させることが主たる目的であるので、閉塞の問題が起こらない限りできるだけ断面積を小さくすることが好ましい。断面積を小さくすることで溶鋼８の加熱効率が良くなるというメリットもある。一方、加熱手段７を設けないその他の貫通孔は、介在物を減少させる観点から、できるだけ溶鋼湯面の近傍に設け、且つ、深い位置に配置した貫通孔よりも大きな断面積とすることが好ましい。溶鋼湯面近傍に断面積の大きな貫通孔を配置することにより、堰２の外側の溶鋼８の平均温度が下がり、最も深い位置の貫通孔を通過した溶鋼８の浮上性がより一層向上するからである。

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、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と同時に、鋳造終了時のタンディッシュ内に残留する溶鋼８を従来に比べて大幅に削減することが可能となる。

溶鋼容量が３０トンである、図１に示すタンディッシュと同様の形状のタンディッシュを用いて溶鋼の連続鋳造を実施した。このタンディッシュは取鍋からの溶鋼注入点を挟んで一対の堰を有しており、それぞれ堰には、溶鋼湯面付近の浅い位置に１つ、タンディッシュ底面近くの深い位置に１つの合計２つの貫通孔を有している。浅い位置の貫通孔は溶鋼湯面まで開いた貫通孔であり、一方、深い位置の貫通孔はタンディッシュ底面に接して配置している。貫通孔の断面積は浅い位置の貫通孔が０．０８平方メートル、深い位置の貫通孔が０．０４平方メートルである。深い位置の貫通孔がタンディッシュ底面に接するように配置してあるので、鋳造終了時に残留溶鋼が発生しない構造となっている。そして、溶鋼鋳造量を３トン／分として連続鋳造した。

本発明例１では、貫通孔のうち深い位置に配置した貫通孔のみに加熱手段として電磁コイルを配置し、この電磁コイルに１００ｋＷの高周波電源を供給して溶鋼を加熱しながら連続鋳造した。

本発明例２では、浅い位置に配置した貫通孔及び深い位置に配置した貫通孔の両方に加熱手段として電磁コイルを配置し、これらの電磁コイルにそれぞれ５０ｋＷの高周波電源を供給して溶鋼を加熱しながら連続鋳造した。

比較例では、加熱手段が配置されていない以外は本発明例１と同一形状のタンディッシュを用い、溶鋼を加熱することなく連続鋳造した。

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。本発明例１，２及び比較例における介在物含有量の調査結果を図２に示す。図２は、比較例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２からも明らかなように、本発明例１，２では介在物含有量が比較例に比べて減少し、溶鋼の清浄性が向上することが確認できた。特に、深い位置の貫通孔のみで溶鋼を加熱した本発明例１は、本発明例２と比べても更に介在物含有量が少なくなり、鋳片の清浄性を格段に向上させることができた。

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。

符号の説明

１タンディッシュ
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加熱手段
８溶鋼

Claims

取鍋から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有する堰が配置された連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記堰は、タンディッシュ内溶鋼湯面付近の浅い位置の貫通孔と、タンディッシュ底面近くの深い位置の貫通孔と、の堰高さ方向の２箇所に、それぞれ１つまたは２つ以上の貫通孔を有しており、これらの貫通孔のうちでタンディッシュ底面近くの深い位置に設置された貫通孔にのみ、当該貫通孔を通過する溶鋼を加熱するための誘導加熱手段が設置されており、タンディッシュ底面近くの貫通孔を通過した溶鋼は、前記誘導加熱手段によって加熱されて周囲の溶鋼に比べて相対的に密度が小さくなり、浮力によって溶鋼湯面に向いた上昇流となり、タンディッシュ底面近くの貫通孔を通過した溶鋼による短絡流が防止されるように構成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。