JPH0199760A - 連続鋳造のイマージョンノズルの閉塞防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、従来から連続鋳造のイマージツンノズルにガ
スを吹き込みノズル閉塞防止を図っているが、このとき
生ずる鋳片への介在物混入、すなわち製品の品質欠陥を
防止するためになされたものである。

〈従来の技術〉 溶鋼の連続鋳造において、タンディツシュと鋳型との間
に注入流の流路をなすイマージョンノズルが使用され、
このノズルの閉塞を防止するために、ガスをノズル内に
吹き込む方法が採用されているが、この際のガスが鋳型
内で浴面上に完全に浮上しな（その一部が介在物を伴っ
て鋳片中にトラップされ、製品の品質欠陥となる。ノズ
ルには第１図に示すような装置が使用されるが、吹き込
みガスとしては溶鋼への溶解がほとんど無視できるアル
ゴンガスや溶解速度の小さい窒素ガスが主に用いられて
いる０本方法は、ノズル内を流れるアルゴンガス（以下
Ａｒと略記）がノズル内壁を洗浄することにより、ノズ
ル内壁へのアルミナ（以下ｆｉＪ　ｚ　Ｏｓと略記）の
付着や溶鋼の凝固付着を防止し、ノズルの鋳造中の閉塞
を防止する上で極めて効果的な方法である０本方法はア
ルミニウム（以下Ｍと略記）で脱酸された、換言すれば
実質的にＭを含有する鋼の連続鋳造を安定して長時間行
うのに優れた技術であり、広く工業的に用いられている
０本方法ではノズル内に吹き込まれた＾ｒあるいはＮ、
ガスは、その大部分がノズル内を溶鋼と共に流下し、気
泡として鋳型内に流入する。これらの気泡は、鋳型内の
鋼浴上に浮上することとなる。

しかし、これらの気泡のうちで極く一部は鋼浴上に浮上
する機会をなくして、注入流とともに鋳型内の鋼浴中の
深くまで侵入し、鋳型あるいはそれ以後の領域で凝固中
の鋳片の凝固殻にトラップされることがある。鋳造後の
鋳片を破断して調査するとこれらのトラップされた気泡
は、鋳片の表面近傍に存在するが、さらに詳細に観察す
ると、これらの気泡はｋｌ　ｔ　Ｏｓなどの介在物を伴
い、その後の圧延過程を経て冷延鋼板の製品となっても
その痕跡をとどめて、製品の欠陥となる。

以上の気泡の鋳片へのトラップの度合いは、鋳型への注
入流の流入様式や鋳造速度に大きく影響され、注入流の
流動様式を改善すべくノズル先端部の形状変更などの最
適化が行われている。しかし、生産性の向上を目指して
鋳造速度を増大すると、気泡の鋳片へのトラップされる
量が増大し、問題は完全には解決されていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、従来の方法によると前述のとおり鋳片の凝固
殻に介在物を伴った気泡がトラップされて製品に表面欠
陥が生じ易いという欠点があったので、これらの欠点を
克服し、製品の表面欠陥を防止できるイマージ！ンノズ
ルの閉塞防止方法を提供するためになされたものである
。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、鋼浴の深さが３ｍ以上といった大型の取鍋の
底部から、種々のガスを溶鋼中に吹き込んだ場合の浴面
の観察結果に基づいて生まれたものである。すなわち従
来用いられていたＡｒガスやＮｔガスを溶鋼中に底部か
ら吹き込むと浴中を浮上し、浴面に到達し大気中に放散
される現象が観察されるが、Ｈ□ガス、ＣＯガスあるい
はＣ，Ｈ，などの炭化水素ガスを溶鋼中に吹き込んでも
浴面への浮上は観察されず浴中の浮上過程において浴中
に吸収されてしまっているという現象に基づいて本発明
はなされたものである。

本発明は、連続鋳造のタンディツシュと鋳型との間のイ
マージ５ンノズル内にガスを吹き込み、該ノズルの閉塞
を防止する方法において、該ガスとして溶鋼への溶解速
度が大きいガスを、単独あるいは混合ガスとして吹き込
むことを特徴とする連続鋳造のイマージ５ンノズルの閉
塞防止方法、である。

〈発明をなすに至った経過と作用〉 Ｈ８ガスなどの溶鋼への溶解度と溶解速度が大きいガス
は比較的短時間で溶鋼中に下記の反応で溶解する。

Ｈｚ　→２且 ＣＯ→旦＋立 ＣｓＨｍ→３旦＋８ｉ Ｍ脱酸された溶鋼や、通常の水素濃度ｓ　ｐ　ｐ　ｍ、
以下の溶鋼ではこれらの反応が進行することは熱力学的
にも合理的である。

以上の結果に基づき第１図に示す装置において、ノズル
閉塞防止用のガスとしてＨ！ガスやＣＯガスを用いた実
験を行った。鋳造中の鋳型内の浴面を観察すると、浴面
上に浮上するガス気泡の量は、従来のＡｒガスやＮ２ガ
スの場合と比較しては大幅に減少し、吹き込み量に対し
て極くわずかの量が浮上するのみで、他の大部分のガス
は、ノズル内の流下中あるいはノズルから鋳型内に流入
して浴中を浮上する間に溶鋼中に溶解・吸収されること
によるものと考えられた０以上の結果は、鋳型内の浴中
に流入した気泡のうち、浴上への浮上の機会をなくして
、鋳型内の浴中深くまで巻き込まれた気泡も、上述と同
様に溶鋼中に溶解・吸収されるので、鋳片にトラップさ
れる気泡が大幅に減少するものと考えられ、後述のよう
にトラップされた気泡に基づ（製品欠陥が大幅に減少し
た。

ところで、■！ガスＣＯガスの溶解が非常に速く、吹込
みと同時に瞬時に生じるのであればガスを吹き込まない
のと同じこととなり、ノズル閉塞の防止効果が発揮され
ないこととなるが、ノズル閉塞の防止効果について、従
来のＡｒガス法と比較するとＡｒガスよりも少し多いガ
ス流量を用いるとＨｔガスやＣＯガスでも十分に閉塞防
止効果のあることが判明した。このことは、ノズル内の
溶鋼は毎秒１〜３ｍの速度で下方に流れているのでこの
流れに乗って気泡も下方に流れるので、ノズル内での気
泡の滞在時間が０．５秒以下と短く、大部分の気泡は溶
解することなくノズル閉塞防止効果を発渾し、ノズルか
ら鋳型の溶鋼中に流入し、浴中の浮上過程で溶鋼中に溶
解するものと考えられる。

〈実施例〉 以下に実施例について説明する。

２ストランドのスラブ連鋳機において内径が７０−のア
ルミナグラファイト製でノズル出口の水平線となす角が
３０度の逆Ｙ型状イマージ町ンノズルを用い、２６０■
Ｘ　１３００■の断面の２基の鋳型に低炭素アルミキル
ド鋼を１基の鋳型当り４　ｔｏｎ／ｍの速度で注入した
。この条件で１本のノズルには、上部から溶鋼への溶解
度が２４ｐｐｍである８意ガスを１０〜３ＯＮ７／＊の
速度で吹き込みもう一方の鋳型用のノズルには従来法に
よる溶鋼への溶解度が実質的でないＡｒガスを１０〜２
ＯＮｊ／歯の速度で吹き込みノズル閉塞の防止を図った
。この条件で２７０ｔｏｎの溶鋼を保持する取鍋内の溶
鋼を５鍋連続して注入した。Ｉ（、ガス吹きのノズルを
用いるストランドとＡｒガス吹きのノズルを用いるスト
ランドともに、ノズル閉塞は生じず鋳造速度を所定値に
維持した安定した鋳造が可能であった。また、鋳造終了
後、両方のノズルを回収して内壁を観察したがＡｊ　ｚ
　Ｏｓの付着状況は同一で、Ｈ富ガスとＡｒガスの差は
認められなかった。さらにこれらの鋳造された鋳片を熱
間圧延と冷間圧延をして０．７−厚さの綱板製品を得た
が、トラップされた気泡に基づく製品の表面欠陥の発生
率は、ｈガス使用ノズルを用いたストランドの鋳片で０
．２４％、Ａｒガス使用ノズルを用いたストランドの鋳
片で０．７６％であり、本発明のＨ８ガスを用いると、
約１／３に減少することが明らかである。

また、水素ガスをノズルに吹き込むと、溶鋼の水素濃度
が上昇することが懸念されるが、本実施例の場合、Ａｒ
ガス使用と比較して水素濃度はｏ、５ｐｐ−以下の増加
量であり、冷延鋼板の品質に影響するレベルではないこ
とが明らかとなった。この結果は、使用した水素ガスが
溶鋼中に全量吸収されたとして算出される水素濃度上昇
量とほぼ一致する。

同様に、Ａｒガスと脱酸された溶鋼への溶解度が非常に
大きいＣＯガスとの比較実験を行った。この場合にもノ
ズルの閉塞は、ＣＯガスノズル、　Ａｒガスノズルとも
に皆無であり、ＣＯガスがＡｒガスと同等のノズル閉塞
防止効果のあることが明らかとなった。また、同様に０
．６■厚さの冷延鋼板の品質を調査したが、ＣＯガス使
用ノズルを用いたストランドの鋳片の製品では、Ａｒガ
スのそれと比較して、表面欠陥の発生率が約１／３とな
った。この場合にはＣＯガスは炭素と酸素に分解して吸
収され、ＣＯガスを用いると鋳片の炭素と酸素濃度が上
昇することが予想されるが、分析結果によると炭素濃度
４００〜６００ｐｐ−の鋳片において炭素の濃度増加は
実質的には認められなかった。酸素濃度は、鋳片で１７
〜２６９ｐ諺であったが、Ａｒノズル使用ストランドと
比較して１〜２９ＰＩｍの増加であり、実質的な濃度増
加とは認められない程度であった。この値についても、
使用したＣＯガスが全量吸収されたとして算出される炭
素と酸素の濃度増加量が約３ｐｐ■と推算されるので、
使用したガスの全量が溶解するわけではないことを考え
ると、炭素と酸素の実質的な濃度増加は生じないこｔが
明らかである。

以上の説明は、Ｈ８ガスとＣＯガスを例にして説明した
が、その他、溶鋼への溶解度が大きく、なおかつ溶解速
度が大きいＣ１，などの炭化水素系ガスなども使用可能
であり、またこれらのガスの混合したものの使用も可能
であり、本発明に使用されるガスはＣＯガスとｈガスに
限定されるものではない。

また、ガスの吹込みについて、ノズル部に吹き込む方法
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
なく、溶解性ガスをノズル入口より上方部から溶解流と
ともにノズル部に流入させる方法も適用可能である。

〈発明の効果〉 本発明によると、イマージコンノズル閉塞の防止が従来
法のＡｒガス又はＮ８ガス使用の場合と同じ程度にでき
、さらに従来法では完全な防止が不可能であった凝固殻
にトラップされて鋳片に入り込むガス気泡によって発生
していた製品の表面欠陥が防止できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を説明するための装置の断面図である
。 １・・・タンディツシュ、　　　　２・・・溶　鋼、３
・・・イマージョンノズル、　４・・・ガス配管、５・
・・鋳　型、　　　　　　　　６・・・凝固殻。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続鋳造のタンディッシュと鋳型との間のイマージョン
   ノズル内にガスを吹き込み、該ノズルの閉塞を防止する
   方法において、該ガスとして溶鋼への溶解速度が大きい
   ガスを、単独あるいは混合ガスとして吹き込むことを特
   徴とする連続鋳造のイマージョンノズルの閉塞防止方法
   。