JPH08197204A - 連続鋳造方法および連続鋳造用タンディッシュ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 取鍋から供給される溶湯を一たんタンディッ
シュに収容し、このタンディシュの底部に設けた浸漬ノ
ズルを介して溶湯を連続鋳造用鋳型に供給して連続鋳造
するに当たり、タンディッシュを、その底部に設けた浸
漬ノズルの存在する注湯領域とこの領域に隣接する中間
領域および取鍋のロングノズルが配置される給湯領域の
３つの部屋に区画し、ロングノズルからの溶湯の注入状
況に応じて、給湯領域を除く部屋の圧力調整を行う。 【効果】 連続鋳造における鋳込みの初期や連々鋳等で
の取鍋交換時に避けられなかった溶湯の酸素濃度の上昇
を抑制できるので品質劣化を伴うようなことがない。ま
た、この発明によれば、鋼種の異なる溶湯を続けて鋳造
するミックス連々中において、スクラップになる領域の
長さを短くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続連続鋳造（タン
ディッシュを交換して鋳造を行う異鋼種連々鋳やタンデ
ィッシュを交換せずに異鋼種の溶湯を供給して鋳造を行
うミックス連連鋳造等を含む）に適した方法およびその
方法の実施に直接使用するタンディッシュに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼材は最終製品での使用条件が過
酷になってきていることから、その品質は益々厳しいも
のになってきているうえ、コストの低減も求められる傾
向にあり、このような事情から、製鋼製錬・連続鋳造の
分野においても鋼をより簡便に、より高品質につくりこ
む技術（品質の高度化、低コスト化、鋼種の多様化への
対応型プロセスの開発等）への脱皮が求められている。

【０００３】しかるに、従来の溶鋼の連続鋳造方法で
は、鋳込みの初期や連々鋳を行った場合にタンディッシ
ュ内の湯面レベルが徐々に変動（徐々に上昇）するため
以下に述べるような不具合があった。

【０００４】すなわち、取鍋内の溶鋼は、図１に示すよ
うに、取鍋１の底に設置されたロングノズル２を介して
タンディッシュ３に供給され、さらに、このタンデッシ
ュ３の浸漬ノズル４を経由して連続鋳造用鋳型５へ供給
される。

【０００５】そして、タンディッシュ３のレベルＩ〜II
Iにおいては、ロングノズル２の先端は溶湯中にあるた
め上記のような溶湯の汚染はなく、また、可能な限り湯
面レベルを高めしかもそれが一定に保たれる結果、浸漬
ノズル４の直上に存在するスラグ（湯面上の浮遊スラ
グ）や非金属介在物Ｓの鋳型５内への巻き込みや雰囲気
の巻き込みによる鋳型５内への流入は防止されるが、取
鍋の交換等、数分にわたって溶湯が供給されない場合に
おいては、湯面レベルが徐々に低下していき、とくにレ
ベル０〜Ｉ〜II間においてはロングノズル２と溶湯との
間にはすき間が形成されるため該ノズル２からの注湯流
がその周りの雰囲気を巻き込む不利があり、また、オー
プン注入においては溶湯の酸化は不可避であった。

【０００６】取鍋の交換により次鍋から溶湯を注入した
のちにおいては、湯面レベルをもとのレベルまで戻す必
要があり、その際にはいち早く定常状態に復帰させるべ
くロングノズルからの溶湯の吐出流を増加させることに
よって対応していたが、このとき、やはりスラグや非金
属介在物を巻き込んだり周辺雰囲気の巻き込みによる鋳
型５内への流入が避けられず、溶湯を一層汚染すること
になっていた。

【０００７】また、鋳込みの初期や取鍋の交換時におけ
る湯面レベルの変動は、浸漬ノズル４から鋳型５への溶
湯供給速度の外乱因子になることから、鋳型内溶湯レベ
ルの制御を困難にするとともに、浸漬ノズル４への溶湯
の流れが渦流になるため、浸漬ノズル４の直上のスラグ
（浮遊スラグ）や非金属介在物、雰囲気を巻き込み連々
鋳の際に得られる継ぎ目部や鋳込みの初期部に対応する
部分の品質を低下させる原因になっていた。

【０００８】上述したような従来の問題を解決する方法
として、特開平4-344854号公報には、タンディッシュの
底部に、溶湯中のスラグや非金属介在物その周辺の雰囲
気の巻き込みを小さくする凹部を設け、その下流にスラ
グ・非金属介在物の浮上領域をもつ連続鋳造用タンディ
ッシュが開示されている。

【０００９】しかしながら、上記ようなタンディッシュ
では、溶鋼の注入量の違い、すなわち、鋳造対象物の断
面積 (スラブやビレット等) や鋳造速度の違いによって
凹部の形状を変更する必要があって、鋳込みの初期や連
々鋳の際に起きる従来の問題は依然として未解決のまま
になっていた。

【００１０】なお、第143 ・144 回 西山記念講座「最
近の高純度鋼溶製技術の進歩」175〜176 頁 (日本鉄鋼
協会編集、平成４年４月30日発行) には、取鍋交換時
に、同時に２鍋をオーバーラップさせて注入することを
可能にしたＨ型タンディッシュが開示されているが、こ
こに開示されているタンディッシュは２本並列に並べる
必要があることから、耐火物のコストが嵩むのが避けら
れないし溶鋼の温度低下が大きい不利があった。

【００１１】また、特開昭6-21168 号公報には、タンデ
ィッシュを受湯室と給湯室に区分し、給湯室の湯面を加
圧することによって上向きのノズルに湯を送り薄板を連
続鋳造する技術が開示されているが、これによれば、鋳
造する鋳片のサイズによっては適用し難く、有効な手段
とはいえないのが現状であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、連続鋳造
における鋳込み初期や取鍋交換時における湯面レベルの
低下に起因した溶湯の酸化を防止するとともに、非金属
介在物やスラグの巻き込みを少なくできる新規な連続鋳
造方法および連続鋳造用タンディッシュを提案するとこ
ろにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すわなち、この発明は、
取鍋から供給される溶湯を一たんタンディッシュに収容
し、このタンディシュの底部に設けた浸漬ノズルを介し
て溶湯を連続鋳造用鋳型に供給して連続鋳造するに当た
り、タンディッシュを、その底部に設けた浸漬ノズルの
存在する注湯領域とこの領域に隣接する中間領域および
取鍋のロングノズルが配置される給湯領域の３つの部屋
に区画し、ロングノズルからの溶湯の注入状況に応じ
て、給湯領域を除く部屋の圧力調整を行うことを特徴と
する連続鋳造方法であり、鋳造開始の初期においては、
タンディッシュの中間領域を加圧するか若しくは注湯領
域を減圧して該中間領域の湯面レベルを注湯領域の湯面
レベルよりも低くするのが好ましく、鋳造中期において
は、タンデッシュの中間領域を減圧するか若しくは注湯
領域を加圧して該中間領域の湯面レベルを注湯領域の湯
面レベルよりも高くするのが好ましい。また、鋳造操業
におていは、注湯領域の湯面レベルを一定するのが望ま
しい。

【００１４】また、この発明は、連続鋳造用タンディッ
シュを、注湯領域とこの領域に隣接する中間領域と取鍋
に収容した溶湯を供給する給湯領域の３つの部屋に区画
する隔壁を設け、この隔壁とタンディッシュ底部の間に
溶湯を流通させるすき間を形成してなり、注湯領域およ
び中間領域の各部屋は、加圧減圧用の圧力調整手段につ
ながる密閉蓋を有する、ことを特徴とする連続鋳造用タ
ンディッシュであり、中間領域には、タンディッシュの
底部つながる堰を配置したものが好ましい。

【００１５】

【作用】この発明においては、従来法に従う連続鋳造の
鋳込み初期や連々鋳において取鍋を交換する際に発生す
る、 取鍋からタンディッシュに注入する際の溶湯の酸化、 タンディッシュ内における溶湯レベルの変化、 浸漬ノズルの直上における溶湯レベルの変化、 等に伴うスラグや非金属酸化物の鋳型内への混入状況を
詳細に把握すべく、 タンディッシュの形状、 タンディッシュ溶湯レベル等、 を種々変化させてスラグや非金属介在物を相似するトレ
ーサを添加した水モデル実験、あるいは試験連鋳機を用
いた操業試験を広範にわたって行った結果、以下のよう
な知見を得た。

【００１６】(1) 取鍋から注入される溶融金属に混入す
るスラグや非金属介在物は、タンディッシュ内でほぼス
トークスの法則に従い浮上し、溶湯と分離されるが、浮
上中においてはスラグや非金属介在物は、溶湯流動に大
きく影響される。 (2) タンディッシュ内では100 μm 以上の粒径をもつス
ラグや非金属介在物は浮上、分離されにくい。

【００１７】(3) 微細なスラグや非金属介在物を分離浮
上させるには、タンディッシュ内に収容する溶湯レベル
(図１のｈ) やロングノズルの浸漬深さ (図１のＬ) 等
をタンディッシュの形状や溶湯のタンディッシュへの注
湯条件に合わせて適切なものにする必要がある。 (4) タンディッシュ内の溶湯の湯面レベルの変動や低下
は、スラグや非金属介在物の鋳型内への混入を増加させ
ることから、取鍋からタンディッシュへの溶湯の注入速
度を一定に維持し、取鍋から注入されるロングノズル近
傍の溶湯湯面レベル並びに浸漬ノズル直上の溶湯湯面レ
ベルを一定して維持して操業することが溶湯浴面のスラ
グや非金属介在物の溶湯への巻き込み、混入を防止する
のに有効である。

【００１８】(5) タンディッシュ内における浸漬ノズル
直上の溶湯湯面レベルがある基準よりも低くなったとき
は、鋳型内溶湯湯面レベルが変化し、鋳型内のモールド
パウダーを巻き込み、鋳片中の非金属介在物や酸素濃度
を増加させる。 (6) 取鍋内における溶湯の湯面レベルが低くなったとき
は、ロングノズル直上において取鍋内溶湯が渦を形成す
ることから、取鍋内スラグを巻き込んでテンディッシュ
内へ流出する。

【００１９】(7) 取鍋内の溶湯をタンディッシュに注入
するには、ロングノズルを用いるほうがスラグや非金属
介在物の鋳型内への混入を低減するのに有効である。 (8) ロングノズルを使用しない場合は、取鍋から供給さ
れる溶湯がタンディッシュ内において浮遊しているスラ
グを溶湯中に巻き込み鋳型内へのスラグの混入を増加さ
せる。

【００２０】(9) 取鍋−タンディッシュ間、または浸漬
ノズル直上において溶湯表面をAr等の不活性ガスでシー
ルすることは溶湯に不可避に巻き込まれる周辺雰囲気を
無害なものとすることができるため、鋳型内溶湯中の酸
素濃度を低減するのに有用である。 (10)タンディッシュを加熱すると、微細なスラグや非金
属介在物は凝集、大径化して分離、浮上しやすくなる。 (11)タンディッシュ内を減圧すると気泡ガスの発生によ
り溶湯中に含まれている非金属介在物の分離、浮上が促
進される。

【００２１】この発明は、上記(1) 〜(11)の知見に立脚
するものであり、この発明に従う連続鋳造を行うことに
よって湯面レベルの低下に起因した溶湯の酸化は防止さ
れ、溶湯による非金属介在物やスラグの巻き込みは極め
て軽減されたものとなる。

【００２２】図２は、この発明に従うタンディッシュの
構成を示したものであり、図中６はタンディッシュ本
体、７はタンディッシュ本体６を注湯領域Ａ、中間領域
Ｂおよび取鍋に収容した溶湯を供給する給湯領域Ｃの３
つの部屋に区画する隔壁であって、この隔壁７とタンデ
ィッシュ本体６の底部の間には溶湯を流通させるすき間
7a,7b が形成される。また、８，９は注湯領域Ａ、中間
領域Ｂを密閉する蓋であって、この蓋８，９には圧力調
整手段10につながる配管が設けられていて、注湯領域
Ａ、中間領域Ｂを加圧、減圧することができるようにな
っている。

【００２３】取鍋１による溶湯の注入が終了した時点で
中間領域Ｂを徐々に加圧し、注湯領域Ａおび給湯領域Ｃ
(大気圧で加圧しない）における溶湯の湯面レベルを一
定に保持する。そして、例えば、中間領域Ｂ内における
溶湯の湯面レベルがレベルＶに至るまでの間に次の取鍋
１をタンディッシュ３の上部にセットして溶湯の注入を
開始する。

【００２４】この際、注湯領域Ａ、給湯領域Ｃ内におけ
る溶湯の湯面レベルが変動しないように溶湯の注入量を
調整するとともに適切な速度でもって中間領域Ｂにおけ
る内圧を低下 (正圧の範囲内で) させていく。

【００２５】溶湯の注入量の調整と中間領域Ｂの内圧を
低下させる際の速度調整は、給湯領域Ｃにおける溶湯の
湯面レベルが所定位置になるまで行われる。

【００２６】鋳込みの初期においては次の要領に従って
溶湯を注入する。まず、図３に示す如くロングノズル２
を通して取鍋１内の溶湯をタンディッシュに供給して大
気圧 (Ar雰囲気に調整) の状態で給湯領域Ｃ、注湯領域
Ａおよび中間領域Ｂにおける溶湯の湯面レベルを徐々に
上昇させる。

【００２７】すき間7a,7b が溶湯に完全に浸漬する程度
に溶湯の湯面レベルが上昇したら、注入領域Ａ、中間領
域Ｂ内を同等の速度で加圧していき、給湯領域Ｃの湯面
レベルを上昇させロングノズル２の先端を溶湯に浸漬さ
せる。

【００２８】そして、給湯領域Ｃの湯面レベルが所定の
レベルに達したならば、そのレベルを一定に保ちつつ注
入領域Ａ、中間領域Ｂ内の圧力を低下させていき、溶湯
が所定の重量だけタンディッシュ３に収容された時点で
鋳込みを開始する。

【００２９】この発明に従い、タンディッシュ３を３つ
の部屋に区画し、ロングノズル２からの溶湯の注入状況
に応じて各部屋の圧力調整を行うことにより、該ロング
ノズル２における注入速度に大幅な変化があってもスラ
グや非金属介在物、あるいは雰囲気が溶湯に巻き込まれ
るようなことはなくなるとともに、浸漬ノズル４からの
鋳型５への溶湯の供給も安定するので鋳型５のモールド
パウダーが溶湯中に巻き込まれるようなこともなくな
る。

【００３０】とくに、鋳造の初期においては、ロングノ
ズル２の先端をいち早く溶湯に浸漬させることができる
ので、ロングノズル２から流出させた溶湯の酸化を軽減
でき溶湯の汚染を回避できる。

【００３１】ミックス連々鋳時における溶湯の注入要領
は基本的には鋳込みの初期と同じになるが、給湯領域Ｃ
の湯面レベルはロングノズル２の先端が常に溶湯に浸漬
するように注湯領域Ａ、中間領域Ｂは加圧した状態にし
ておくのがよく、このような注入方式に従えば、次の取
鍋からの溶湯が雰囲気に触れることが全くないだけでな
く、図４に示すように異種成分が混合して引き抜かれる
鋳造鋳片の長さも短くでき製品の改善や歩留りの向上を
図るのに有利となる。

【００３２】なお、中間領域Ｂの必要容積は、取鍋交換
にかかる時間、鋳造速度、鋳造鋳片の断面積に依存する
が、少なくとも給湯領域Ｃにおいて所定の湯面レベルを
維持できる程度の溶湯を蓄えておくことができる容積と
することが肝要である。

【００３３】以上この発明においては、１ストランドを
対象としたタンディッシュについて図示したが、多段ス
トランドを対象とするような場合にもこの発明が適用で
きるのはいうまでもない。

【００３４】

【実施例】

実施例１ 図５に示す構造になるタンディッシュを用いて、表１の
条件のもとで連続鋳造を行い、鋳造開始点から鋳造長６
ｍの領域につき、１ｍ毎の鋳型内溶湯中のトータル酸素
濃度を調査した。 なお、この発明に従う連続鋳造にお
いては、取鍋からタンディッシュに約５ton の溶湯が注
入された後に、注湯領域Ａおよび中間領域Ｂ内の圧力
を、Arガスを125 sec 間流入させることにより上昇させ
給湯領域Ｃ内のロングノズルの先端を溶湯に浸漬させ
た。一方、比較例においては注湯領域Ａ、中間領域Ｂを
常に大気圧にして溶湯の供給を行いタンディッシュ内の
溶湯重量が15ton に達した状態で浸漬ノズルを通して鋳
型への溶湯の注入を開始し、鋳片ストランドの引抜き開
始後約１分で定常速度とした。

【００３５】

【表１】

【００３６】その結果、比較例においては、定常状態に
おける鋳造 (45％鋳造時) 鋳型の内溶湯のトータル酸素
濃度に対する比が1.8 倍程度に増加し、溶湯の空気汚染
が著しいの対してこの発明に従う場合には1.3 倍程度で
あり、溶湯の汚染が軽減されることが確かめられた。

【００３７】実施例２ SPCC 用の溶湯を使った連々鋳において、取鍋交換後次
の取鍋から溶湯をタンディッシュに注入する間に、鋳造
速度を減速することなく行った。タンディッシュ内の溶
湯の重量は、定常時は27ton であるが、次の取鍋から溶
湯を注入するまでに溶湯重量は10.3ton まで減少した。

【００３８】そして、この間に注湯領域Ａおよび給湯領
域Ｃの湯面レベルが一定になるように中間領域Ｂを下記
式に従う加圧速度Ｐ_V によって0.7 kg/cm²まで加圧し
(ただし、中間領域Ｂの溶湯高さＨは200 mmよりも下げ
ないような制御系) 該中間領域Ｂにおける溶湯の湯面レ
ベルを1500mmから200 mm (すき間の高さ100 mm) まで減
少させた。この時、注湯領域Ａ、給湯領域Ｃの湯面レベ
ルは1200mmであった。

【００３９】 Ｐ_V ＝ 中間領域Ｂの溶湯高さＨ×溶湯密度

【００４０】この実施例２において、次の取鍋からの溶
湯の注入が開始する前後５ｍ、合計で10ｍの領域にわた
って鋳型内溶湯の最大のトータル酸素濃度を調査した結
果、中間領域Ｂを加圧せず何れの領域も溶湯レベルが57
0 mmまで降下しロングノズルと湯面との間に30mmのすき
間ができた比較例では、酸素濃度が定常部の約1.4 倍程
度であった。これに対してこの発明に従う連続鋳造にお
いては1.03倍程度であり、この発明に従えば品質の改善
を図ることができることが確認できた。

【００４１】実施例３ 0.05 ％のＣを含むSPCC用の溶湯と21ppm のＣを含む極
低Ｃ鋼の溶湯を使用し、タンディッシュ内の残湯量 (SP
CC用の溶湯) が５ton になった時点で次の溶湯 (極低Ｃ
鋼の溶湯) の注入を開始するミックス連々鋳を実施し
た。この連々鋳においては注湯領域Ａおよび中間領域Ｂ
内における溶湯レベルが200 mmになるように該領域内を
それぞれ加圧し給湯領域Ｃの湯面レベルを約610 mmに維
持した。そして、この状態を５分間保持したのち、タン
ディッシュ内の溶湯重量が27ton になるまで増加させて
定常鋳造へ移行する連続鋳造を行った。

【００４２】一方、比較例としては、各領域における溶
湯の湯面レベルが約600 mm、残湯量が10.8ton になった
時点で次の溶湯の注入を開始しこの残湯量を300 sec 保
持した後に定常鋳造へ移行する連続鋳造を実施した。

【００４３】次の取鍋の溶湯の注入開始前後における鋳
片ストランドのＣ濃度をその長手方向に沿い500mm 間隔
で調査したところ、比較例では、19.5ｍにわたってＣ含
有量の値がSPCCと極低Ｃ鋼の中間の値となりスクラップ
になるのが避けられなかったが、この発明に従う連続鋳
造においては、スクラップとなった長さは５ｍであっ
て、比較例と比べ約1/4 程度に軽減できることが確かめ
られた。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、連続鋳造における鋳込みの初期や連々鋳等での取鍋
交換時に避けられなかった溶湯の酸素濃度の上昇を抑制
できるので品質劣化を伴うようなことがない。また、こ
の発明によれば、鋼種の異なる溶湯を続けて鋳造するミ
ックス連々中において、スクラップになる領域の長さを
短くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続鋳造の実施要領の説明図である。

【図２】この発明に従うタンディッシュの構成説明図で
ある。

【図３】この発明に従う連続鋳造の実施要領の説明図で
ある。

【図４】鋳片ストランドの品質状況を比較して示したグ
ラフである。

【図５】実施例で使用したタンディッシュの構成を示し
た図である。

【符号の説明】

１ 取鍋 ２ ロングノズル ３ タンディッシュ ４ 浸漬ノズル ５ 連続鋳造用鋳型 ６ タンディッシュ本体 ７ 隔壁 ８ 蓋 ９ 蓋 10 圧力調整手段 Ａ 注湯領域 Ｂ 中間領域 Ｃ 給湯領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋から供給される溶湯を一たんタンデ
   ィッシュに収容し、このタンディシュの底部に設けた浸
   漬ノズルを介して溶湯を連続鋳造用鋳型に供給して連続
   鋳造するに当たり、 タンディッシュを、その底部に設けた浸漬ノズルの存在
   する注湯領域とこの領域に隣接する中間領域および取鍋
   のロングノズルが配置される給湯領域の３つの部屋に区
   画し、ロングノズルからの溶湯の注入状況に応じて、給
   湯領域を除く部屋の圧力調整を行うことを特徴とする連
   続鋳造方法。
2. 【請求項２】 鋳造開始の初期において、タンディッシ
   ュの中間領域を加圧するか若しくは注湯領域を減圧して
   該中間領域の湯面レベルを注湯領域の湯面レベルよりも
   低くする、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 鋳造中期において、タンデッシュの中間
   領域を減圧するか若しくは注湯領域を加圧して該中間領
   域の湯面レベルを注湯領域の湯面レベルよりも高くす
   る、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 注湯領域の湯面レベルを一定にして操業
   する、請求項１、２または３記載の方法。
5. 【請求項５】 連続鋳造用タンディッシュを、注湯領域
   とこの領域に隣接する中間領域と取鍋に収容した溶湯を
   供給する給湯領域の３つの部屋に区画する隔壁を設け、
   この隔壁とタンディッシュ底部の間に溶湯を流通させる
   すき間を形成してなり、注湯領域および中間領域の各部
   屋は、加圧減圧用の圧力調整手段につながる密閉蓋を有
   する、ことを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
6. 【請求項６】 中間領域に、タンディッシュの底部つな
   がる堰を備える請求項５記載のタンディッシュ。