JP6784349B1 - 高清浄鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

鋼を連続鋳造するに際し、タンディッシュへの溶鋼注入前にタンディッシュ内を無酸化雰囲気にして溶鋼の再酸化を防止する方法において、下記（１）および（２）式（式中、ρ：不活性ガスの密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｑ：不活性ガスの総吹き込み量（Ｎｍ３／ｓ）、μ：不活性ガス粘度（Ｐａ・ｓ）、ＰＴＤ：ガス置換領域周長さ（ｍ）、Ｖ：ガス吹き込み領域体積（ｍ３）、Ｔ：タンディッシュ内雰囲気温度（Ｋ）、ｔｍａｘ：ガス吹き込み可能時間（ｓ）を表す。）を満たす条件でタンディッシュ底部へ向かって、空気より重い不活性ガスを吹き込むことを特徴とする高清浄鋼の製造方法。４・ρ・Ｑ／（μ・ＰＴＤ）≦２０００・・・（１）３（Ｖ／Ｑ）／（Ｔ／２９８）≦ｔｍａｘ・・・（２）

Description

本発明は、鋼を連続鋳造するに際し、タンディッシュ内雰囲気を不活性ガスで効率よく置換して高清浄鋼を製造する方法に関するものである。

鋼を連続鋳造するに際し、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入時には取鍋の下部に取り付けられたロングノズルを用いている。そして、その先端をタンディッシュ内の溶鋼に浸漬した状態とすることによって注入溶鋼を空気から遮断するとともにタンディッシュ内の溶鋼上にフラックスを添加して酸化を防止している。しかし、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入開始時にはロングノズルの先端部がタンディッシュ内の溶鋼中に浸漬されていないため、溶鋼は空気にさらされて酸化する再酸化が起こる。

このような取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入開始時での再酸化による生成酸化物、すなわち非金属介在物が連続鋳造鋳片中に捕捉されると、その鋳片から製造された鋼板で表面疵などの欠陥の原因となる。従って、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入開始時に非金属介在物を低減させることが課題になっており、従来から種々の再酸化防止策が提案されている。

取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入開始時の再酸化防止策としては、例えば、特許文献１には、注入する前にタンディッシュ内の酸素濃度を下げるべく、タンディッシュと蓋の間を完全に密閉するとともに、タンディッシュ内にＡｒガスを導入する方法が開示されている。また、特許文献２には、タンディッシュ内に不活性ガスを吹き込むノズルの内径を４０ｍｍ以上とし、且つノズルのタンディッシュ内への進入深さをタンディッシュ深さの１／４以上確保することで、吹き込み時のガス流速を低減して、空気の巻き込みを防止する方法が開示されている。

特開昭６３−１８８４６０号報 特開平 ９−１６８８４６号報

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、タンディッシュ内に溶鋼を注入するために、タンディッシュ蓋に溶鋼注入用ノズルを挿入できる空間を必要とする問題があった。さらにタンディッシュ蓋およびタンディッシュ本体の熱変形まで考慮するとタンディッシュを完全に密閉することが難しいという問題があった。タンディッシュが密閉できない状況で特許文献１に記載の方法を用いてタンディッシュ内へ不活性ガスを吹き込むと、注入点やタンディッシュ蓋の隙間から空気を巻き込み、不活性ガスの置換が不十分となるといった問題が生じる。また、特許文献２に記載の方法では、吹き込むガスの流量が変われば流速も変わるため、タンディッシュの容量やガス吹き込みの可能な時間によっては不活性ガスによる置換が十分に行われないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、タンディッシュ内への溶鋼注入開始時に溶鋼の清浄性を低下させる主原因となっているタンディッシュ内溶鋼の空気による再酸化を防止するために、タンディッシュの容量等の条件に依らずタンディッシュ内雰囲気の酸素濃度を迅速に、かつ効率的に低減して高清浄鋼を製造する方法を提案することを目的とする。

発明者らは、吹き込む不活性ガスの流速と吹き込む深さ、さらにはタンディッシュ内でのガスの流れを制御することで効率的にタンディッシュ内雰囲気が置換できることを見出し、本発明を開発した。上記課題を有利に解決する本発明の高清浄鋼の製造方法は、鋼を連続鋳造するに際し、タンディッシュへの溶鋼注入前にタンディッシュ内を無酸化雰囲気にして溶鋼の再酸化を防止する方法において、下記（１）および（２）式を満たす条件でタンディッシュ底部へ向かって、空気より重い不活性ガスを吹き込むことを特徴とする。
４・ρ・Ｑ／（μ・Ｐ_ＴＤ）≦２０００ ・・・（１）
３（Ｖ／Ｑ）／（Ｔ／２９８）≦ｔ_ｍａｘ ・・・（２）
ここで、ρ：不活性ガス密度（ｋｇ／ｍ^３）、
Ｑ：不活性ガス総吹き込み量（Ｎｍ^３／ｓ）、
μ：不活性ガス粘度（Ｐａ・ｓ）、
Ｐ_ＴＤ：ガス置換領域周長さ（ｍ）、
Ｖ：ガス吹き込み領域体積（ｍ^３）、
Ｔ：タンディッシュ内雰囲気温度（Ｋ）、
ｔ_ｍａｘ：ガス吹き込み可能時間（ｓ）、
を表す。

なお、本発明にかかる高清浄鋼の製造方法は、
前記不活性ガスをタンディッシュ内に１または２以上のノズルから吹き込む際に、該ノズル各々について下記（３）式を満たす条件で前記不活性ガスを吹き込むこと、
がより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
５≦Ｑ_ｎ・Ｔ／｛７４．５π（２Ｈ_ｎｔａｎ（１２°）＋ｄ_ｎ）^２｝≦２０ ・・・（３）
Ｑ_１＋Ｑ_２＋・・・・＋Ｑ_ｎ＝Ｑ ・・・（４）
ここで、Ｑ_ｎ：ｎ番目のノズルからのガス吹き込み量（Ｎｍ^３／ｓ）、
Ｈ_ｎ：ｎ番目のノズルのタンディッシュ底部からガス吹き込みノズル下端までの高さ（ｍ）、
ｄ_ｎ：ｎ番目のノズルのガス吹き込みノズル内径（ｍ）、
ｎ ：１以上の整数
を表す。

また、本発明にかかる高清浄鋼の製造方法は、
前記タンディッシュは、溶鋼の流動を制御するための堰を有しており、堰で分割されたタンディッシュ領域それぞれを別々のガス吹込み領域として、それぞれの領域に１つ以上のガス吹込みノズルを設け、それぞれの領域ごとに前記（１）および（２）式、または、前記（１）〜（３）式を満たす条件で不活性ガスを吹き込むこと、
がより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。ここで、「分割されたタンディッシュ領域」の境界は、堰の上端の位置とする。

本発明によれば、鋼を連続鋳造するに際し、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する前にタンディッシュ内雰囲気を不活性ガスで迅速に、かつ効率的に置換することで、タンディッシュ内雰囲気の酸素濃度を低減し、注入された溶鋼の空気による再酸化が抑制される。よって、非金属介在物の生成量を抑制することが可能となり、高清浄鋼を製造することができる。

本発明の一実施形態に用いるタンディッシュの模式図であり、（ａ）断面図および（ｂ）斜視図を示す。 本発明の他の実施形態に用いるタンディッシュの模式図であり、（ａ）断面図および（ｂ）斜視図を示す。 実施例１に用いるタンディッシュの断面を示す模式図である。 実施例２に用いるタンディッシュの断面を示す模式図である。 実施例３に用いるタンディッシュの断面を示す模式図である。

発明者らは、課題を解決するに当たり、以下のように考えた。
鋼を連続鋳造するに際し、タンディッシュへの溶鋼注入前にタンディッシュ内を無酸化雰囲気にして溶鋼の再酸化を防止することが有効である。ここで、無酸化雰囲気とは、酸素濃度が２．０ｖｏｌ％以下が好ましく、１．０ｖｏｌ％以下がさらに好ましい。タンディッシュ内を無酸化雰囲気にするには、タンディッシュ内の空気を不活性ガスで置換することが有効である。そこで、タンディッシュ内の空気の不活性ガスでの置換を効率的に行うためには、吹き込む不活性ガスの流速と吹き込む深さ、さらにはタンディッシュ内でのガスの流れを制御する必要があると考えた。まず、不活性ガスは空気より重いものとし、ガスを吹き込む方向については、タンディッシュの底部に向かう方向とした。これは、タンディッシュの底部から徐々に不活性ガスで置換していくためである。また、タンディッシュ内のガスの流動が乱流になってしまうと、タンディッシュ内雰囲気と外気の混合が促進してしまうと考え、乱流にならない条件を選ぶこととした。なお、空気より重い不活性ガスは、例えば、Ａｒガスや二酸化炭素ガス、その混合ガスや、さらには一部窒素を混合したガスが挙げられる。

ここで、タンディッシュ内のガスの流動を評価するため、Ｒｅ数（レイノルズ数）を用いることとした。Ｒｅ数は下記（５）式で表される。
Ｒｅ＝４・ρ・Ｑ／（μ・Ｐ） ・・・（５）
ここで、ρ：不活性ガス密度（ｋｇ／ｍ^３）、
Ｑ：不活性ガス吹き込み量（Ｎｍ^３／ｓ）、
μ：不活性ガス粘度（Ｐａ・ｓ）、
Ｐ：代表長さ（ｍ）、
を表す。

一般的に、流動が層流から乱流に変わるのはＲｅ数が２０００〜４０００の時と言われている。発明者らは、不活性ガスの吹き込み量を変えて、タンディッシュ内の酸素濃度を測定したところ、代表長さＰをガス置換領域の周長さＰ_ＴＤ（ｍ）、すなわちタンディッシュの上面部周囲長としたときのＲｅ数が２０００を超えると２０００以下の場合に比較して、酸素濃度が低下しにくくなることを見出した。これにより、下記（１）式を得た。
４・ρ・Ｑ／（μ・Ｐ_ＴＤ）≦２０００ ・・・（１）

次に、鋳造開始前にタンディッシュ内を不活性ガスで置換できる時間には、操業上限りがあるため、その時間内に置換が完了するガス量を吹き込む必要があると考えた。完全混合モデルでは、容積の３倍のガス量が必要である。また、タンディッシュは予熱しているため、その内部で吹き込んだガスは膨張することから、完全置換に必要なガス流量Ｑ（Ｎｍ^３／ｓ）は下記（２）式で表される。
３（Ｖ／Ｑ）／（Ｔ／２９８）≦ｔ_ｍａｘ ・・・（２）
ここで、Ｖ：ガス吹き込み領域の体積（ｍ^３）、
Ｔ：タンディッシュ内の雰囲気温度（Ｋ）、
ｔ_ｍａｘ：ガス吹き込み可能時間（ｓ）、
を表す。

さらに、吹き込むガスの流速について、ガスがタンディッシュの底部に衝突する際の流速の影響を検討した。底部に衝突する際のガスの流速が大きすぎると、底部に衝突して反転流となり、タンディッシュ上部へ抜けていく流れとなる。そのため、滞留部ができたり、タンディッシュと蓋の隙間から空気の吸い込みが発生したりして、タンディッシュ全体を効率よく置換できないおそれがある。一方で、ガスの流速が小さすぎると、タンディッシュ底部隅々に不活性ガスが行き渡らず、置換しきれなくなるとおそれがある。そこで、底部に衝突する際の流速には適正値があると考えた。しかしながら、底部に衝突する際のガス流速の測定は困難なため、ガス流量とガス吹き込みノズルの内径、タンディッシュ底部からの距離により、タンディッシュ底部に到達するガス流速を算出することとした。

タンディッシュ底部にガスが衝突する領域の面積Ａ（ｍ^２）は下記（６）式で表される。
Ａ＝（π／４）×（２Ｈｔａｎ（θ）＋ｄ）^２ ・・・（６）
ここで、Ｈ：タンディッシュ底部からガス吹き込みノズル下端までの高さ（ｍ）、
θ：吹き込みガスの広がり角度（°）、
ｄ：ガス吹き込みノズル内径（ｍ）、
を表す。

ここで、吹き込みガスの広がり角度θを一般的に言われている１２°とした。また、雰囲気温度Ｔ（Ｋ）の領域Ａに流量ｑ（Ｎｍ^３／ｓ）のガスが衝突した場合の平均ガス流速ｖ（ｍ／ｓ）は、上記（６）式を考慮して、下記（７）式で表される。
ｖ＝ｑ・（Ｔ／２９８）／Ａ
＝ｑ・Ｔ／｛７４．５π（２Ｈｔａｎ（１２°）＋ｄ）^２｝ ・・・（７）

ここで、種々の条件を変えて、容器内のガス置換の測定を行ったところ、平均ガス流速ｖが５〜２０ｍ／ｓの範囲であれば、効率的にガス置換を行えることが分かった。そのため、ガス吹き込みのためのノズル径、高さ条件は下記（８）式で表すことができる。ここで、平均ガス流速ｖが５ｍ／ｓ未満では、ガス流量が少なすぎて、タンディッシュ内のガス置換に時間がかかりすぎるおそれがある。一方、２０ｍ／ｓ超えでは、乱流となるおそれがある。
５≦ｑ・Ｔ／｛７４．５π（２Ｈｔａｎ（１２°）＋ｄ）^２｝≦２０ ・・・（８）

ガス吹き込み位置が１または２以上の場合はそれぞれの位置で上記（８）式を満たす必要があり、そのガス吹込み個所からのガス吹き込み流量の合計が、ガス総吹き込み流量Ｑ（Ｎｍ^３／ｓ）となるため、（８）式は、下記（３）および（４）式で表せる。
５≦Ｑ_ｎ×Ｔ／｛７４．５π（２Ｈ_ｎｔａｎ（１２°）＋ｄ_ｎ）^２｝≦２０ ・・・（３）
Ｑ_１＋Ｑ_２＋・・・・＋Ｑ_ｎ＝Ｑ ・・・（４）
ここで、Ｑ_ｎ：ｎ番目のノズルからのガス吹き込み量（Ｎｍ^３／ｓ）、
Ｈ_ｎ：ｎ番目のノズルのタンディッシュ底部からガス吹き込みノズル下端までの高さ（ｍ）、
ｄ_ｎ：ｎ番目のノズルのガス吹き込みノズル内径（ｍ）、
ｎ ：１以上の整数
を表す。

したがって、タンディッシュ内を無酸化雰囲気にして溶鋼の再酸化を防止するにあたっては、タンディッシュ内へ吹き込む空気より重い不活性ガスの吹き込み量Ｑを、上記（１）式を満足するようにガス置換する領域の周長さＰ_ＴＤに応じて調整することで高清浄鋼を製造できる。また、上記（２）式を満足するように、ガス吹き込み可能な時間ｔ_ｍａｘに応じて、ガス吹き込み量Ｑを調整する必要がある。また、１または２以上のノズルを用いてガスを吹き込む場合には、上記（３）式を満足するように、それぞれのノズルごとにガスを吹き込むノズル高さＨ_ｎとノズル内径ｄ_ｎ、ガス吹き込み量Ｑ_ｎを調整することがより好ましい。さらに、タンディッシュが流動調整用の堰を有している場合は、堰の上端の位置を境界として分割されたタンディッシュ領域それぞれにガスを吹き込むことで、タンディッシュ内雰囲気のガス置換がより均等に行われるので好ましい。その際、それぞれのタンディッシュ領域ごとに、上記（１）式および上記（２）式、または、上記（１）〜（３）式を満足するようにすることが好ましい。

以下、本発明を、添付図面を参照して説明する。図１および２は、本発明を実施する方法（以下、本方法という）に用いる装置の模式図であり、それぞれ（ａ）断面模式図および（ｂ）斜視図である。

図１において、１はタンディッシュ本体であり、連続鋳造鋳型（図示せず）２台への溶鋼供給用ノズル２が配置されており、その下部にはスライディングノズル３を介して浸漬ノズル４が取り付けてある。また、タンディッシュ本体１には蓋５がかぶせてあり、この蓋５の中央部にはロングノズル用の開口部６が設置されている。また、図１上で開口部６を挟んで蓋５の両側にタンディッシュ本体１を予熱するためのバーナー用開口部７が設置されている。なお、図１はバーナー用開口部７からバーナー（図示せず）を挿入してタンディッシュ本体１を予熱した後の状態を示している。図１（ｂ）の破線は、タンディッシュ上面の内法を示しており、Ｌはその長さ、Ｗはその幅を表す。上述のガス置換領域の周長さＰ_ＴＤは、２Ｌ＋２Ｗで計算できる。

また、タンディッシュ本体１にはタンディッシュ蓋５の開口部６、７を介して、ガス吹き込みノズル８が挿入されている。このガス吹き込みノズル８の本数、内径、設置高さについては、上記（１）および（２）式、好ましくは（３）式を満たしていれば特に制限は無いし、複数のノズル８を用いて吹き込むに際しては、ノズルごとに吹き込む条件が同じである必要もない。

また、図２に示すように、タンディッシュ本体１に堰９を設置している場合は、堰９で分割された領域それぞれにガス吹き込みノズル８を設置することが好ましい。この堰９については、その高さ、開孔部の形状、数等の形状、設置位置については特に制限は無い。図２（ｂ）の破線は、タンディッシュ上面の内法を示しており、図２（ａ）の２点鎖線は、堰の上端の位置を境界として分割された領域の境界を示す、Ｌ_１、Ｌ_２は領域１および領域２それぞれの長さを表し、Ｗはその幅を表す。上述のガス置換領域１の周長さＰ_ＴＤ１は、２Ｌ_１＋２Ｗで計算でき、ガス置換領域２の周長さＰ_ＴＤ２は、２Ｌ_２＋２Ｗで計算できる。この場合には、それぞれの領域で、上記（１）および（２）式、好ましくは（３）式を満たしている必要がある。

次に本方法の操作について説明する。
予熱完了後のタンディッシュ本体１に蓋５の開口部より、ガス吹き込みノズル８を挿入する。その際、スライディングノズル３は閉止しておく。また、浸漬ノズル４の装着の有無は問わない。

ガス吹き込みを行うにあたっては、吹き込み開始から終了まで一定の流量で吹き込んでも良いし、上記（１）および（２）式、好ましくは（３）式を満たすのであれば、例えば、雰囲気の置換開始から終了まで段階的あるいは連続的に流量を変えても良い。

所定のガス流量が吹き込み終わったら、ガス吹き込みノズル８を排し、浸漬ノズル４が装着されていなければ装着し、精錬処理を施された溶鋼の収納された取鍋よりタンディッシュ本体１内にロングノズルを介して溶鋼を注入する。それとともに、スライディングノズル３を開けて、連続鋳造を開始する。

以上の方法を用いタンディッシュ内を無酸化雰囲気に制御することで、再酸化による介在物の生成を抑制し、清浄度の高い鋼を得ることができる。

＜実施例１＞
図３に示すように、容量３０ｔの１ストランド連続鋳造機用タンディッシュ１（内部体積Ｖ＝５．８ｍ^３、周囲長さＰ_ＴＤ＝１０．５ｍ、雰囲気温度Ｔ＝８７３Ｋ）に蓋５をした上で、タンディッシュ蓋５のロングノズル用の開口部６に設置したガス吹き込みノズル８からＡｒガスを吹き込んだ。Ａｒガスは空気より密度の大きい不活性ガスである。ノズル８の本数、内径、設置高さ、Ａｒガス吹き込み量、吹き込み時間を表１に示す。（１）および（２）式を満たす条件（表１中処理Ｎｏ．１〜３および６）ではタンディッシュ１内酸素濃度を２．０ｖｏｌ％以下にすることができ、（１）〜（３）式を満たす条件（表１中処理Ｎｏ．１〜３）ではタンディッシュ１内酸素濃度を１．０ｖｏｌ％以下にすることができた。対して、（１）および（２）式のどちらかでも満たしていない条件（表１中処理Ｎｏ．４、５および７）ではタンディッシュ１内酸素濃度は２．０ｖｏｌ％超えであった。上記の条件で、Ｃ＝０．０３％の低炭素鋼の鋳造を行った。鋳造開始位置からスラブ２ｍ位置までの鋼中酸化物個数を測定し、目標とする酸化物個数を１．０として、それとスラブ中酸化物の個数の比をボトム鋳片清浄度の指数で表１に示した。その結果、本発明例では比較例に対して酸化物個数を低位にできた。以上、本方法によりタンディッシュ内ガス置換が有効に行なえていることがわかった。

＜実施例２＞
図４に示すように、容量７０ｔの２ストランド連続鋳造機用タンディッシュ１（内部体積Ｖ＝１２．３ｍ^３、周囲長さＰ_ＴＤ＝１９．３ｍ、雰囲気温度Ｔ＝９２３Ｋ）に堰９を設置し、取鍋からの注入側と非注入側の領域に分割した。鋳型溶鋼供給ノズル２を含む非注入側の領域をタンディッシュ領域１（Ｚｏｎｅ１）とし、取鍋からの注入側の領域をタンディッシュ領域２（Ｚｏｎｅ２）とした。図４上で左右の領域１は、面対称で、同一体積、同一周囲長さを有する。各領域それぞれの体積Ｖ_１、Ｖ_２、周囲長さＰ_ＴＤ１、Ｐ_ＴＤ２を表２−１および２に示す。このタンディッシュ１に蓋５をした上で、タンディッシュ蓋５のロングノズル用の開口部６とバーナー用開口部７に設置したガス吹き込みノズル８からＡｒガスを吹き込んだ。ノズル８の本数、内径、設置高さ、Ａｒガス吹き込み量、吹き込み時間を表２−１および２に示す。表２−３にガス置換後のタンディッシュ内の雰囲気酸素濃度とボトム鋳片の清浄度の評価結果を示す。すべての領域で（１）〜（３）式を満たす条件（表２−１〜３中処理Ｎｏ．８および９）ではタンディッシュ１内酸素濃度を１．０ｖｏｌ％以下にできた。また、すべての領域で（１）および（２）式を満たす条件（表２−１〜３中処理Ｎｏ．８〜１１）ではタンディッシュ１内酸素濃度を２．０ｖｏｌ％以下にすることができた。対して、（１）および（２）式のどちらかでも満たしていない条件の領域がある場合（表２−１〜３中処理Ｎｏ．１２〜１４）では、その領域のタンディッシュ１内酸素濃度は２．０ｖｏｌ％超えであった。上記の条件で、Ｃ＝０．００２％の極低炭素鋼の鋳造を行った。鋳造開始位置からスラブ２ｍ位置の鋼中酸化物個数を測定し、目標とする酸化物個数を１．０として、それとスラブ中酸化物の個数の比をボトム鋳片清浄度の指数で表２−３に示した。その結果、本発明例では比較例に対して酸化物個数を低位にできた。本方法によりタンディッシュ内ガス置換が有効に行なえていることがわかった。

＜実施例３＞
図５に示すように、容量２０ｔの４ストランド連続鋳造機用タンディッシュ１（内部体積４．４ｍ^３、周囲長さ１６．６ｍ、雰囲気温度Ｔ＝８７３Ｋ）に堰９を設置し、取鍋からの注入側と非注入側の領域に分割した。鋳型溶鋼供給ノズル２を含む非注入側の領域をタンディッシュ領域１（Ｚｏｎｅ１）とし、取鍋からの注入側の領域をタンディッシュ領域２（Ｚｏｎｅ２）とした。図５上で左右の領域１は、面対称で、同一体積、同一周囲長さを有する。各領域それぞれの体積Ｖ_１、Ｖ_２、周囲長さＰ_ＴＤ１、Ｐ_ＴＤ２を表３−１および２に示す。表３−３にガス置換後のタンディッシュ内の雰囲気酸素濃度とボトム鋳片の清浄度の評価結果を示す。このタンディッシュ１に蓋５をした上で、タンディッシュ蓋５のロングノズル用の開口部６とバーナー用開口部７に設置したガス吹き込みノズル８からＡｒガスを吹き込んだ。ノズル８の本数、内径、設置高さ、Ａｒガス吹き込み量、吹き込み時間は表３−１および２に示す。すべての領域で（１）および（２）式を満たす条件（表３−１〜３中処理Ｎｏ．１５〜１８）ではタンディッシュ１内酸素濃度を全領域で２．０ｖｏｌ％以下にすることができた。また、すべての領域で（１）〜（３）式を満たす条件（表３−１〜３中処理Ｎｏ．１５および１６）ではタンディッシュ１内酸素濃度を全領域で１．０％以下にすることができた。対して、式（１）を満たしていない条件の領域がある場合（表３−１〜３中処理Ｎｏ．１９および２０）ではその領域のタンディッシュ１内酸素濃度は２．０ｖｏｌ％超えであった。上記の条件で、Ｃ＝１．０％の高炭素鋼の鋳造を行った。鋳造開始位置からブルーム２ｍ位置の鋼中酸化物個数を測定し、目標とする酸化物個数を１．０として、それとブルーム中酸化物の個数の比をボトム鋳片清浄度の指数で表３に示した。その結果、本発明例では比較例に対して酸化物個数を低位にできた。本方法によりタンディッシュ内ガス置換が有効に行なえていることがわかった。

本発明は、上記例示の実施例に限られず、鋼を連続鋳造する際に、タンディッシュ内に溶鋼を注入開始する前に雰囲気を不活性ガスで迅速に、かつ効率よく置換できるので高清浄鋼の製造に適用して好適である。本方法は、タンディッシュ以外にも雰囲気をガス置換する必要のある装置または方法にも適用可能である。

１ タンディッシュ
２ 溶鋼供給用ノズル
３ スライディングノズル
４ 浸漬ノズル
５ 蓋
６ ロングノズル用開口部
７ バーナー用開口部
８ ガス吹き込みノズル
９ 堰
Ｚｏｎｅ１ タンディッシュ領域１
Ｚｏｎｅ２ タンディッシュ領域２

Claims (4)

1. 鋼を連続鋳造するに際し、タンディッシュへの溶鋼注入前にタンディッシュ内を無酸化雰囲気にして溶鋼の再酸化を防止する方法において、下記（１）および（２）式を満たす条件でタンディッシュ底部へ向かって、空気より重い不活性ガスを吹き込むことを特徴とする高清浄鋼の製造方法。
   ４・ρ・Ｑ／（μ・Ｐ_ＴＤ）≦２０００ ・・・（１）
   ３（Ｖ／Ｑ）／（Ｔ／２９８）≦ｔ_ｍａｘ ・・・（２）
   ここで、ρ：不活性ガスの密度（ｋｇ／ｍ^３）、
   Ｑ：不活性ガスの総吹き込み量（Ｎｍ^３／ｓ）、
   μ：不活性ガス粘度（Ｐａ・ｓ）、
   Ｐ_ＴＤ：ガス置換領域周長さ（ｍ）、
   Ｖ：ガス吹き込み領域体積（ｍ^３）、
   Ｔ：タンディッシュ内雰囲気温度（Ｋ）、
   ｔ_ｍａｘ：ガス吹き込み可能時間（ｓ）、
   を表す。
2. 前記不活性ガスをタンディッシュ内に１または２以上のノズルから吹き込む際に、該ノズル各々について下記（３）式を満たす条件で前記不活性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１に記載の高清浄鋼の製造方法。
   ５≦Ｑ_ｎ・Ｔ／｛７４．５π（２Ｈ_ｎｔａｎ（１２°）＋ｄ_ｎ）^２｝≦２０ ・・・（３）
   Ｑ_１＋Ｑ_２＋・・・・＋Ｑ_ｎ＝Ｑ ・・・（４）
   ここで、Ｑ_ｎ：ｎ番目のノズルからのガス吹き込み量（Ｎｍ^３／ｓ）、
   Ｈ_ｎ：ｎ番目のノズルのタンディッシュ底部からガス吹き込みノズル下端までの高さ（ｍ）、
   ｄ_ｎ：ｎ番目のノズルのガス吹き込みノズル内径（ｍ）、
   ｎ ：１以上の整数
   を表す。
3. 前記タンディッシュは、溶鋼の流動を制御するための堰を有しており、堰で分割されたタンディッシュ領域それぞれを別々のガス吹込み領域として、それぞれの領域に１つ以上のガス吹込みノズルを設け、それぞれの領域ごとに前記（１）および（２）式を満たす条件で不活性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１に記載の高清浄鋼の製造方法。
4. 前記タンディッシュは、溶鋼の流動を制御するための堰を有しており、堰で分割されたタンディッシュ領域それぞれを別々のガス吹込み領域として、それぞれの領域に１つ以上のガス吹込みノズルを設け、それぞれの領域ごとに前記（１）〜（３）式を満たす条件で不活性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項２に記載の高清浄鋼の製造方法。

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