JPH04314813A - 溶融金属中の非金属介在物の除去装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属中の非金属介
在物を分離除去する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高級薄鋼板の製造技術のなかで、溶鋼段
階での非金属介在物除去は製品の不良率を大きく左右す
る技術である。近年の溶鋼清浄化技術の動向としては（
１）連続鋳造における取鍋とモールド間の中間容器（以
下タンディッシュという）の大型化タンディッシュ内で
の溶鋼滞留時間を延長することにより介在物の浮上によ
る分離を期待するもの。 （２）タンディッシュ内に多段の堰を設ける堰により溶
鋼の通過経路を制御し、やはりタンディッシュ内での溶
鋼滞留時間を延長するもの。 （３）イマージョンノズル吐出孔形状の変更によるモー
ルド内の溶鋼流流動制御モールド内において、ノズル吐
出孔よりの溶鋼流により生ずるモールドパウダー巻き込
みを防止するもの。 などがあげられる。

【０００３】しかしながら、これらの方法では十分な品
質改善効果は得られず、とくに鍋交換と呼ばれる注入の
非定常時の品質は問題となるレベルであった。そこで、
その対策として、特開昭５８−２２３１７号、特開昭５
５−１０７７４３号に開示されるように溶鋼を水平回転
流とせしめ介在物を浮上させるという方法がある。これ
らの方法は、溶融金属と非金属介在物に水平回転による
遠心力を与え、その比重差により非金属介在物を旋回中
心に集め、衝突、吸着、凝集合体を促進することにより
分離するという技術である。本技術は、単に滞留時間を
延長したり、タンディッシュ内の溶鋼通過経路を制御す
るという方法に比べて介在物の分離効果を向上させるこ
とができ、また、同一分離能力を期待した場合、タンデ
ィッシュの大幅な小型化が可能であるという点で有効で
あると考えられる。

【０００４】しかしながら、本方法にも、以下のような
問題点がある。

【０００５】（１）溶鋼を水平回転させた場合には、溶
鋼の外周が遠心力によりパラボラ状に盛り上がり、その
盛り上がり高さは半径および回転数の二乗に比例するた
め、半径の増加は設備高さの大幅な増大を招くうえ、溶
鋼全てを水平回転させるためには、大きな電磁コイルが
必要であり、設備費も増大するため、現実的ではない。

【０００６】（２）回転半径を小さくすることは、設備
的には好ましい方向ではあるが、タンディッシュ容量を
小さくすると、取鍋交換を実現するための溶鋼バッファ
ー機能が果たせなくなる。

【０００７】（３）回転流によって生じる空気巻き込み
による溶融金属の上面の空気酸化や耐火物の溶損等が同
時に進行し、容器内で生成される非金属介在物が急激に
増加し、大型の非金属介在物が流出してしまう。この対
策としては、耐磨耗性に優れた高価な耐火物を容器全体
にわたって使用し、また、容器全体をガス等でシールす
る必要があり、コストアップとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決するもので、溶融金属中の非金属介在物
の分離除去を効果的かつ経済的に実現するための溶融金
属中の非金属介在物の除去装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】溶融金属を高い回転数で
水平回転させると、大きな撹拌エネルギーによって、非
金属介在物の遠心効果に加えて、非金属介在物の合体、
凝集がおこり、非金属介在物が粗大化される。この効果
によって、通常、浮上によって分離することのできなか
った小さい非金属介在物を大型化することが可能となる
。

【００１０】しかしながら、高い回転数と取鍋交換時の
バッファー機能を考慮した場合、回転による溶鋼表面形
状の変化によって設備は過大なものとなり、商業生産規
模の設備に適用するには困難であるという問題点がある
ことがわかった。さらに、回転流によって生じる空気巻
き込みによる溶融金属の上面の空気酸化や耐火物の溶損
等が同時に進行し、溶融金属の清浄化を阻害する弊害が
生じた。

【００１１】そこで、本発明では、溶融金属に水平回転
流を与えることによって、溶融金属中の非金属介在物を
分離除去させる装置において、溶融金属を受け入れてこ
れを水平回転させる回転槽と、該回転槽と連接して流出
口を備え溶融金属中の非金属介在物を浮上させる浮上槽
を耐火物製の壁で仕切り、壁面で、回転流ベクトルの溶
鋼流入点から流出点に向かう方向への投影ベクトルが流
出点方向の向きを持たない位置に連通口を回転槽と浮上
槽との間に設けることが有用であることを見いだした。

【００１２】すなわち、回転槽と浮上槽を分離すること
によって、取鍋交換時等の非定常においても溶融金属の
バッファー機能を設備コストの大きい回転部を大きくす
ることなく持たせることができるとともに、浮上時間を
確保することによる介在物の分離効果の増大が達成され
、さらに回転槽から浮上槽への流通口の位置を規定する
ことにより、回転流および遠心力による溶融金属の流れ
に乗った介在物のショートサーキットによる浮上槽への
流出を防ぐことができ、介在物の分離効果をより一層確
実なものとすることができた。

【００１３】すなわち、本発明は、溶融金属に水平回転
流を与えることによって、溶融金属中の非金属介在物を
分離除去させる装置であって、溶融金属を流入口より受
け入れてこれを水平回転させる回転槽と、該回転槽と連
通口を介して連通し溶融金属中の非金属介在物を浮上さ
せるとともに清浄化された溶融金属を流出口を経て流出
させる浮上槽とを具え、前記回転槽の溶融金属流入口と
前記浮上槽の溶融金属流出口とを結ぶ線上で流出口向き
側を正、流入口向き側を負としたとき、回転槽内の溶融
金属の回転槽接線方向のベクトルを前記線上に投影した
ときに前記線上で投影ベクトルが０または負となる位置
に前記回転槽と浮上槽との間の連通口を形成することを
特徴とする溶融金属中の非金属介在物の除去装置を提供
するものである。

【００１４】

【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。

【００１５】本発明による溶融金属中の非金属介在物の
除去装置（タンディッシュ）１０は、回転槽１および浮
上槽２を具える。回転槽１には取鍋（図示せず）から流
入口３を経て溶鋼が図１の矢印で示すように注入され、
注入された溶鋼は好ましくは回転または移動磁界装置４
により水平回転流が与えられる。これにより溶鋼中の非
金属介在物あるいはタンディッシュ１０の耐火物の溶損
等による非金属介在物を回転槽のパラボラ状渦流上に分
離浮上させる。

【００１６】このようにして清浄化された溶鋼は回転槽
１と浮上槽２との間の隔壁５の底部の連通口６より浮上
槽２に入り、静置された溶鋼中の残存非金属介在物は浮
上槽２上に浮上して分離される。このようにして一層清
浄化された溶鋼は流出口７を経てモールド（図示せず）
に注入され、鋳造品となる。

【００１７】ところで、このような回転槽および浮上槽
を有する非金属介在物除去装置において、取鍋から流入
口を経て回転槽に入った溶融金属中の非金属介在物は回
転槽で大部分は浮上分離されるが、なお回転槽から浮上
槽に入りここでも浮上分離されるものの、両槽において
さらに効率的に非金属介在物を除去する手段が求められ
ている。

【００１８】本発明者らは、回転槽と浮上槽を有する非
金属介在物除去装置において、回転槽と浮上槽との間の
隔壁に形成される連通口の位置をどこに設ければ上記の
要求を満足させられるのかを検討した。その経過を図２
〜４につき説明する。

【００１９】図２に示す例は、矢印ａの方向に溶融金属
が回転している場合において、回転槽における溶融金属
の流入点と浮上槽における溶融金属の流出点とを結ぶ線
Ｌから４５°の位置Ａにおける回転流ベクトルがＸであ
り、ベクトルＸの上記線Ｌへの投影ベクトルがＸ０　で
あることを示すものである。すなわち投影ベクトルＸ０
は流出地点方向の向きを持っており、この方向を正とす
れば、投影ベクトルＸ０は正の向きを持っていることを
示す。

【００２０】図３に示す例は、矢印ａの方向に溶融金属
が回転している場合において、回転槽における溶融金属
の流入点と浮上槽における溶融金属の流出点とを結ぶ線
Ｌ上の位置Ｂにおける回転流ベクトルがＹであり、ベク
トルＹの上記線Ｌへの投影ベクトルがＹ０　であること
を示すものである。すなわち投影ベクトルＹ０　は０で
あることを示す。

【００２１】図４に示す例は、矢印ａの方向に溶融金属
が回転している場合において、回転槽における溶融金属
の流入点と浮上槽における溶融金属の流出点とを結ぶ線
Ｌから４５°の位置Ｃにおける回転流ベクトルがＺであ
り、ベクトルＺの上記線Ｌへの投影ベクトルがＺ０　で
あることを示すものである。すなわち投影ベクトルＺ０
は流入地点方向の向きを持っており、この方向を負とす
れば、投影ベクトルＺ０は負の向きを持っていることを
示す。

【００２２】以上のように、溶融金属の流入点と流出点
を結ぶ線Ｌへの投影ベクトルが正（図２の例）、０（図
３の例）および負（図４の例）となる位置に連通口を設
けた場合について、流出口からの非金属介在物の流出量
を調査したところ、線Ｌへの投影ベクトルが０または負
となる図３および図４の例における位置に連通口を設け
れば、流出口より流出する非金属介在物の量が少なくな
ることが判明した。

【００２３】この理由は、線Ｌへの投影ベクトルが正と
なる位置においては、回転槽から浮上槽へ向けての溶融
金属流が回転槽内に存在するために、より多くの非金属
介在物が回転槽から浮上槽へ流入するとともに、十分に
浮上することなく流出口に向けてそのまま流れていく非
金属介在物の量が多いのであろうと考えられる。これに
対し、線Ｌへの投影ベクトルが０または負となる位置に
おいては、回転槽内の溶融金属流は回転槽から浮上槽へ
の溶融金属流とは反対向きのベクトルを持つために、全
体的に見れば回転槽から浮上槽への溶融金属流は静かな
流れとなって回転槽内での非金属介在物の浮上を促進す
るとともに浮上槽での非金属介在物の浮上も促進され、
その結果流出口から流出していく非金属介在物の量は極
めて少なくなるものと考えられる。

【００２４】したがって、本発明の非金属介在物除去装
置においては、線Ｌへの投影ベクトルが０または負とな
る位置において隔壁に回転槽と浮上槽との連通口を形成
する。なお、連通口は隔壁の底部に近い方の位置に設け
るのは勿論のことである。

【００２５】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明
する。

【００２６】（実施例１）図２、図３および図４に示す
構成例について、溶鋼を流通させたところ、流出口から
排出されてくる非金属介在物の量は以下の通りであり、
図３および図４に示す本発明の装置は非金属介在物の流
出量は少なかったことが確認された。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、鋼板等の製品欠陥の原
因となる非金属介在物を効果的に除去するための装置を
設備の過大な増大をなくして製作することができ、さら
にその装置を用いることによって、取鍋交換時等の非定
常時にも安定した非金属介在物の効果を得ることができ
るので、製品欠陥率が低減し、大幅な歩留り向上が可能
となった。また、その結果、大きな設備投資無しに、低
コストで高清浄鋼を製造することができるようになった
。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転槽および浮上槽を有する本発明の非金属介
在物除去装置であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
その側面断面図である。

【図２】図１の装置における溶融金属に働く力の向きを
表す模式図である。

【図３】図１の装置における溶融金属に働く力の向きを
表す模式図である。

【図４】図１の装置における溶融金属に働く力の向きを
表す模式図である。

【符号の説明】

１　　回転槽 ２　　浮上槽 ３　　流入口 ４　　回転（移動）磁界発生装置 ５　　隔壁 ６　　連通口 ７　　流出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融金属に水平回転流を与えることに
   よって、溶融金属中の非金属介在物を分離除去させる装
   置であって、溶融金属を流入口より受け入れてこれを水
   平回転させる回転槽と、該回転槽と連通口を介して連通
   し溶融金属中の非金属介在物を浮上させるとともに清浄
   化された溶融金属を流出口を経て流出させる浮上槽とを
   具え、前記回転槽の溶融金属流入口と前記浮上槽の溶融
   金属流出口とを結ぶ線上で流出口向き側を正、流入口向
   き側を負としたとき、回転槽内の溶融金属の回転槽接線
   方向の速度ベクトルを前記線上に投影したときに前記線
   上で投影ベクトルが０または負となる位置に前記回転槽
   と浮上槽との間の連通口を形成することを特徴とする溶
   融金属中の非金属介在物の除去装置。