JPH0332454A - アルミナ系介在物の除去方法および取鍋用ロングノズル - 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） 本発明は溶鋼中の非金属介在物とくにアルミナ（ＡＱ、
Ｏ，）系介在物の除去方法および取鍋用ロングノズルに
関するものである。

（従来技術） 最近、鋼材に要求される品質は次第に厳しく、かつ多様
化してきており、より清浄な鋼を製造する技術の開発が
望まれている。鋼材中の非金属介在物も例外ではなくそ
の一層の低減が要求されている。即ち、鋼材中の非金属
介在物、とくにアルミナ（ＡＱｉｏａ）系介在物は、タ
イヤコード等線材の断、ｓｍ因、軸受鋼等の棒鋼では転
勤疲労特性の悪化原因、さらにＤＩ缶等の薄鋼板では製
缶時ワレの原因になることが知られており、その低減が
強く求められている。

また製造工程上のＡＭ２０３系介在物の悪影響としては
、Ａｆｌ、Ｏ，系介在物によるノズル閉塞が挙げられる
。これは連続鋳造法による鋳片の製造に際し、溶鋼をタ
ンディツシュから連続鋳造鋳型に注入するためにタンデ
ィツシュ底部に設置されている浸漬ノズルの内面にＡＱ
２０．系介在物が付着集積し、ノズル詰りを起こし、溶
鋼の供給が不可能となる操業トラブルである。この対策
としても溶鋼中ＡＱ、Ｏ，系介在物の低減、あるいはノ
ズルに付着しずらい介在物組成への改質が望まれている
。

以上のような状況にあって、溶鋼中からＩＬ、Ｏ。

系を中心とした介在物の除去技術が種々検討されている
。その概要は昭和６３年１１月、日本鉄鋼協会発行の第
１２６・１２７回西山記念技術講座「高清浄鋼」第１１
頁〜第１５頁に詳述されており、　さらに第１２頁のＴ
ａｂｌｅ４には技術要約がなされており、それによると
介在物の除去技術は以下のように大別できる。

［１］脱酸生戊物の低減技術 ＡＱ等脱酸剤添加により生成する介在物の除去技術 ［２］再酸化防止技術 溶鋼中溶解ＡＱの空気酸化により生成するＡｌ２Ｏ３を
低減する技術 ［３］外来系介在物の低減技術 スラブ、耐火物破片等外来系介在物の溶鋼中への混入防
止技術 実際の工業プロセスにおいては、上記分類された要素技
術を種々組合わせて介在物低減を図っているのが現状で
ある。即ちＲＨ，粉体吹込装置等の二次精錬法の適用に
よる脱酸生成物の低減を中心として、断気、スラブ改質
、耐火物の選択等による再酸化防止、外来系介在物の低
減を組合わせ、介在物低減ニーズに対処している。

一方、浸漬ノズル閉塞防止のためのＡＱ２０．系介在物
の改質に関しては、昭和５６年４月、丸善株式会社から
発行されたカルシウム鋼第８１頁〜第８３頁にその詳細
が記載されている。即ち改質技術の主流は溶鋼中にＣａ
を添加し、高融点のＡｍ、０３を低融点の１２Ｃａ０・
７ＡＱ２０．に改質する方法であり、これによりノズル
内面へのＡｆｉ、Ｏ，系介在物の付着を防止するもので
ある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の方法ではＡＱ、Ｏ，系介在物の除
去機能を十分に具備した技術はほとんどない。このこと
はＡＩｌ、０３系介在物の挙動が複雑な物理化学的現象
にもとずくものであり、さらにＡｆ１２０．が非常に微
細なため、溶鋼中からの分離が困難なことによる。

また浸漬ノズル閉塞に関連したＡＱ、Ｏ，系介在物の改
質についても、小径ノズルの場合には、改質をおこなっ
ても閉塞が皆無とはならない。また棒鋼等の溶鋼の連続
鋳造ではＣａ処理による改質がほとんど期待できない。

この理由は棒鋼等の溶鋼がＳを０．０１％以上含有して
おり、　このためＣａ添加によりＡＱ、Ｏ，の改質と同
時にＣａＳが生威し、　　ＣａＳがノズル内面に付着し
閉塞を誘発するためである。さらに一般的にはノズル内
面に付着・凝集した介在物の一部が剥離し、粗大介在物
となって鋳型内温鋼中に混入するため、製品の介在物欠
陥になることもある。このようにＡＮ２０３系介在物起
因のノズル閉塞はいまだ未解決の課題である。

本発明者らはこのような問題に対処するためＡＱ、Ｏ，
系介在物の除去に関して種々の検討を重ねた結果、極め
て簡便でかつ効率的な方法を発明するに至った。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明の要旨とするところは、取鍋内溶鋼をタン
ディツシュに注入し、続いて連続鋳造法により鋳片を製
造するに際し、取鍋下部に設置したロングノズルをアル
ミナグラファイト質の耐火物製ノズルあるいは当該耐火
物を内張りしたノズルとし、かつダンデイツシュにてガ
スバブリングをおこなうことにより、ロングノズル部に
おいて溶鋼中ＡＱ、Ｏ，系介在物を吸゛着させ除去する
と共に、ロングノズル部から剥離したＡＱ２０３系介在
物をタンディツシュにて浮上分離することを特徴とした
ＡＱ２０３系介在物の除去方法を提示するものである。

以下本発明の詳細について述べる。

本発明におけるＡｌ１，０．系介在物除去に対する基本
的考え方は次の通りである。

［１コ溶鋼中のＡＱ、Ｏ，系介在物は微細であるが、こ
れを凝集・粗大化できれば、ストークスの法則により浮
上させることができ、溶鋼中から分離・除去できる。

［２］粗大化されたＡＭ、Ｏ，系介在物を浮上・分離す
る工程としては、溶鋼の滞留時間を長くとれるタンディ
ツシュが最適である。従って、タンディツシュの前工程
において溶鋼中のＡｎ、Ｏ□系介在物を凝集・粗大化す
べきである。

［３］溶鋼中のＡＱ２０．系介在物の凝集・粗大化につ
いては、取鍋〜タンデイン９１間に設置されているロン
グノズルを利用する方法が考えられる。

即ち、従来タンディツシュ一連続鋳造鋳ｆ！：！間に設
置されたノズル部で発生していたＡＱ、０３系介在物の
付着・粗大化・剥離現象をロングノズル部で発生させ、
除去技術として積極的に活用するものである。

［４］この方法はロングノズル部でＡＱｚＯ，系介在物
を除去すると共に、粗大化させた介在物をタンディツシ
ュに送り込む機能を持たせ、タンディツシュでの介在物
の浮上・分離を容易ならしめるものである。さらにこの
方法では、介在物除去のための特別な装置を導入する必
要もなく設備的にも有利である。

以上の基本的考え方にもとすき、ＡＱ、Ｏ，系介在物を
吸着できる材質のロングノズルを取鍋〜タンデイン９１
間に設置し、ロングノズル部においてＡＭ、Ｏ，系介在
物を除去すると共に粗大化させ。

ノズル内面から剥離した一部の粗大介在物をタンディツ
シュにて浮上・分離する方法を着想するに至った。

（作用） 本発明においてアルミナグラファイト質耐火物をロング
ノズルとして用いる、あるいは内張すする理由は、ＡＱ
、Ｏ，系介在物の吸着効果が特に大きいからである。こ
れはアルミナグラファイト質耐火物中のアルミナ粒近傍
に溶鋼中のＡｌ２２０．系介在物が付着しやすいことに
よる。

アルミナグラファイト質耐火物組成の好ましい成分範囲
は以下の通りである。

Ａ氾、Ｏ，；　４５〜８５重量％ Ｃ；１０〜３５重量％ ｓ　ｉＯ，；　　ｉ　０　　　重量％以下ＳｉＣ；　　
　７　　　重量％以下 ここにＡ　１２２０．４５％以下では溶鋼中Ａｌ２Ｏ３
系介在物の吸着効果が低下し、また８５％以上になると
ノズル材としての加工性が悪化し好ましくない。Ｃはノ
ズル材の加工性及び強度を確保するためｌ０〜３５重量
％必要である。１０％以下では熱影響によるワレが発生
しやすく、３５％以上では加工性が著しく低下する＠　
Ｓ　１ｏ　ｚ及びＳｉＣは２重量％程度不可避的に混入
するが、それぞれ１０．７重量％以上になると溶鋼によ
る侵食作用が大きくなり好ましくない。

アルミナグラファイト質耐火物製あるいは当該耐火物内
張りロングノズルの形状については特定するものではな
い。即ち、それぞれの連続鋳造機の生産速度に見合った
溶鋼の供給を確保すべくノズル口径を決定すればよく、
またノズル長さはそれぞれの設備制約を考慮し設計すれ
ばよい。但し。

ノズル口径が１ｏａｎ以下の場合にはノズル詰りを起こ
しやすく、またノズル長さが５０ａｍ以下では溶鋼中Ａ
Ｑ、Ｏ，系介在物の吸着効果が低下し好ましくない、内
張りの場合のアルミナグラファイト質耐火物厚みは、ア
ルミナグラファイトの加工性を考慮すると３０１１ｎ以
上となるが、長時間使用の観点からはさらに厚い方が望
ましい。

次にタンディツシュにおいてガスバブリングを施す理由
について述べる。タンディツシュでのガスバブリングの
目的は、ロングノズル内面から剥離し、タンディツシュ
内溶鋼に混入したＡＱ、０３系介在物の浮上・分離を促
進することである。即ち、混入介在物はそれ自体は浮力
により浮上するが、さらに介在物を上昇するガス気泡に
随伴・浮上させるためにガスバブリングを付与する。そ
れゆえ、ガスバブリングをおこなう場所は、介在物の密
度が最も高く、かつ溶鋼が激しく混合し介在物の合体し
つる、タンディツシュにおけるロングノズルからの溶鋼
落下槽底部を中心として、タンディツシュ全体でおこな
うのが望ましい、バブリング用ガスとしてはアルゴン等
の不活性ガスを使用すればよい、またガス量及びガス供
給方式は特に限定するものではなく、タンディツシュの
容量に応じて溶鋼飛散がおこらない程度の量を、出来る
だけ微細に分散させ供給すればよい、タンディツシュの
形状等タンディツシュ条件も特定するものではなく、通
常操業のタンディツシュを利用出来る。なお浮上介在物
を効率的に分離するためには、タンディツシュ溶鋼上に
浮上介在物を吸収するブランクスを共存させるとよい。

以下に本発明の実施例ならびに比較例を記載し、本発明
の具体的な効果について述べる。

（実施例） 実施例−１；ＡＱ２０．系介在物の除去効果第１表に示
す組成の取鍋内溶鋼１２０ｔを２ｔ／鳳ｉｎの速度でタ
ンディツシュを経由して連続鋳造鋳型に注入し、断面サ
イズ２４７ｍＸ３００ｎ＋ｎ＋の鋳片を製造した。この
際、取鍋下部には内径９０ｍ×外径１４０ｍｍＸ長さ８
５０ｏｎのロングノズルを設置し、内面には第２表に示
す組成のアルミナグラファイト質耐火物を全長にわたり
１０Ｉ１１１厚さで内張りとした。また容量３０ｔのタ
ンディツシュ底部にポーラスプラグを６ケ均等に配置し
、アルゴンガスを２０　Ｎ　ｒｒｒ／ｈｒ供給した。な
おタンディツシュ下部には第３表に示す組成の浸漬ノズ
ルを設置した。その形状は内径７０　ｍ　Ｘ外径１２０
■×長さ６２０ｍ、吐出孔径４６　ｍ　Ｘ　２ケである
。

この方法により製造された鋳片はＡｎキルド鋼であり、
介在物はほとんどＡＱ２０３系であるが、Ａｌ１２０．
含有量の目安となる鋳片Ｔ、　Ｏ（全酸素量）は１２ｐ
ｐ■と極めて低レベルとなり、本発明の適用によりＡＱ
、Ｏ，系介在物の大幅除去が図られた。

第 表 重量％ 第 表 重量％ 第 表 重量％ 比較例− ；実施例− １に対する比較例 第１表とほぼ同組成の取鍋内湾＃１ｌ１１１８ｔから通
常の連続鋳造法により断面サイズ２４７　ｍｍ　Ｘ３０
０ｍの鋳片を製造した。製造条件上実施例−１と異なる
点は以下の通りである。

■　ロングノズル：アルミナグラファイト内張り無しく
アルミナ系耐火物） ■　タンディツシュ；アルゴン底吹無しこの方法により
得られた鋳片のＴ、○は５０ｐｐｍであり、実施例−１
の約４倍も高く、溶鋼中のＡｌ、Ｏ，はほとんど除去さ
れなかった。

実施例−２；ノズル閉塞防止効果 第４表に示す組成の取鍋内溶鋼１２０ｔを２ｔ／ｗｉｎ
の速度でタンディツシュを経由して連続鋳造鋳型に注入
し、断面サイズ１６５　ｍ　Ｘ　１６５　ｎｉａの小断
面鋳片を製造した。この際、取鍋下部には内径９０―×
外径１４０ｍＸ長さ８５０ｎｎのロングノズルを設置し
、内面には第２表に示す組成のアルミナグラファイト質
耐火物を全長にわたり１０ａｌ厚さで内張りとした。ま
た容量３０ｔのタンディツシュ底部にポーラスプラグを
６ケ均等に配置し、アルゴンガスを２ＯＮｒｎ”／ｈｒ
供給した。なおタンディツシュ下部には第３表に示す組
成の浸漬ノズルを設置した。その形状は内径３５　ｔｒ
ｍ　Ｘ外径１００ｍＸ長さ７６０ｍｍ、吐出孔径３０　
ｗａ　Ｘ　Ｚケである。

第４表に示す組成の溶鋼から断面サイズ１６５ｍｍＸ１
６５ｍｍの小断面鋳片を製造する場合、浸漬ノズル径が
小さくなるため、Ａｆｉ、０３系介在物の浸漬ノズル内
面への付着によるノズル閉塞が起こることがほとんどで
あった。またこの対策として溶鋼段階でＣａを添加し、
　ＡＱ、Ｏ，系介在物を低融点の１２Ｃａ０・７Ａ１２
２０．に改質する試みもなされてきた。　しかし溶鋼中
にＳを０．０２％含有するため、Ｃａ添加によりＣａ　
Ｓが生成し、これが浸漬ノズル内面に付着し閉塞の原因
になることが多々あった。

これに対して本発明法を適用した実施例−２では、溶鋼
へのＣａ添加等特別の処理を施さなくともノズル閉塞を
完全に回避できた。即ち実施例−２を１５回繰り返し試
験したがノズル閉塞は１回も起こらなかった。また小断
面鋳片のＴ、Ｏは７ｐｐｍと極めて低レベルとなり、溶
鋼中ＡＪ、Ｏ，の除去も図られた。

第 表 重量％ 比較例−２；実施例−２に対する比較例第４表とほぼ同
組成の溶鋼１２０ｔにＣａを２５ｐｐａ＋添加し、通常
の連続鋳造法により断面サイズ１６５ｍＸ１６５＋＋ａ
の鋳片を製造した。製造条件上実施例−２と異なる点は
以下の通りである。

■　ロングノズル；アルミナグラファイト内張り無しく
アルミナ系耐火物） ■　タンディツシュ；アルゴン底吹無しこの方法ではノ
ズル閉塞防止のためＣａ添加をおこなったにもかかわら
ず、ノズル内面へのＣａＳ付着が起こり、１５回の試験
中７回ノズル閉塞が発生した。また得られた鋳片のＴ、
Ｏは２２ｐｐｍであり、実施例−２の約３倍も高く、溶
鋼中のＡＱ２０３はほとんど除去されなかった。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明により従来困難であった溶
鋼中ＡＱ、Ｏ□系介在物の除去を容易におこなえうる技
術が確立された。本発明法は特別の装置を導入する必要
もなく極めて簡便な方法であるとともに、ＡＱ２０．系
介在物を効率的に除去出来る利点も有する。本発明法に
よりＡｆｌ、Ｏ，系介在物の少ない高清浄鋼製造技術が
確立され、介在物起因の欠陥のない高品質の鋼材を安定
して供給することが可能となった。さらに鋳片製造上の
課題であった浸漬ノズルの閉塞の問題も解決でき。

鉄鋼業及び産業界にとって極めて有益なものである。

手続補正書 平成１年７ 月り２日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）取鍋内溶鋼をタンディッシュに注入し、続いて連
   続鋳造法により鋳片を製造するに際し、取鍋下部に設置
   したロングノズルをアルミナグラファイト質の耐火物製
   ノズルあるいは当該耐火物を内張りしたノズルとし、か
   つタンディッシュにてガスバブリングをおこなうことに
   より、ロングノズル部において溶鋼中アルミナ系介在物
   を吸着させ除去すると共に、ロングノズル部から剥離し
   たアルミナ系介在物をタンディッシュ内にて浮上分離す
   ることを特徴とするアルミナ系介在物の除去方法。
2. （２）溶鋼流に接触する部分の組成が Ａｌ＿２Ｏ＿３：４５〜８５重量％ Ｃ：１０〜３５重量％ ＳｉＯ＿２：１０重量％以下 ＳｉＣ：７重量％以下および不可避不純物 である耐火物からなる取鍋とタンディッシュ間に用いる
   取鍋用ロングノズル。