JPH0890172A - 連続鋳造における小ロット鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小ロット鋳片の連続鋳造において、鋳片継目
部の成分混合を防止し、鋳片の健全部を長くして歩留ま
りを向上する。 【構成】 取鍋内の溶鋼をタンディシュを経て鋳型内へ
注湯して鋳片を製造する際、鋳造途中に注湯を停止し、
溶鋼仕切り鉄板または混合防止リム付き保温管を鋳型内
に装入して鋳造を再開した後、タンディシュのストッパ
ー軸芯を通して浸漬ノズルの溶鋼中へ、または鋳型内の
溶鋼中へ直接、１つまたは複数の元素を含んだ鉄ワイア
を添加することにより、同じ取鍋内の溶鋼から異なった
成分の小ロット鋳片を製造するとともに、鋳片内の成分
混合領域の長さを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造においては、取鍋内の溶鋼をタ
ンディシュを経て内部水冷式の銅鋳型に注湯し、鋳型部
や２次冷却帯での抜熱により冷却・凝固し、固体の鋳片
にする。

【０００３】生産速度の高い製鋼工場では、取鍋内の溶
鋼の重量は、上工程での転炉の処理溶鋼重量に従い、通
常、２００―３００ｔｏｎ程度もあり、１つの取鍋の溶
鋼から同じ成分の鋳片が取鍋の溶鋼の重量分だけ鋳造で
き、同じ成分の鋳片を大量に製造する場合には効率的で
ある。

【０００４】しかし、近年、重量の少ない小ロットの注
文が多くなり、従来通りの鋳造方法では効率が悪いた
め、少量多品種の小ロット鋳片の製造に適した鋳造方法
が望まれてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】１つの取鍋の溶鋼重量
よりも少ない小ロットの注文に対して、従来、１つの取
鍋の溶鋼重量分だけ鋳造してきたが、注文分以外の鋳片
は鋳片在庫または鋼製品在庫として、次の同じ注文があ
るまで保管しなければならず、非効率であった。

【０００６】１つの取鍋の溶鋼から、２種以上の異なる
成分の溶鋼を造り、鋳造する方法として、取鍋の溶鋼の
一部を他の取鍋へ分け、取鍋内で成分元素の添加・調整
して連続鋳造する方法が試行されたが、溶鋼量が少ない
ために溶鋼の温度低下が大きく、ノズル閉塞のため最後
まで鋳造することが困難なことや、成分の異なった溶鋼
を連続的に連続鋳造するとき、鋳片内での成分混合領域
が長く、鋳片歩留りが悪いことが問題であり、１つの取
鍋の溶鋼から成分の異なった２種以上の鋳片を連続鋳造
するのに適した方法が無いのが課題である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）鋼の連
続鋳造において、取鍋内の溶鋼をタンディシュを経て鋳
型内へ注湯して鋳片を製造する際、鋳造途中に注湯を停
止し、溶鋼仕切り鉄板または混合防止リム付き保温管を
鋳型内に装入して鋳造を再開した後、タンディシュのス
トッパー軸芯を通して浸漬ノズルの溶鋼中へ、１つまた
は複数の元素を含んだ鉄ワイアを添加することにより、
同じ取鍋内の溶鋼から異なった成分の小ロット鋳片を製
造するとともに、鋳片内の成分混合領域の長さを低減す
ることを特徴とする連続鋳造方法であり、（２）取鍋内
の溶鋼をタンディシュを経て鋳型内へ注湯して鋳片を製
造する際、鋳造途中に注湯を停止し、溶鋼仕切り鉄板ま
たは混合防止リム付き保温管を鋳型内に装入して鋳造を
再開した後、鋳型内の溶鋼中へ１つまたは複数の元素を
含んだ鉄ワイアを添加することにより、同じ取鍋内の溶
鋼から異なった成分の小ロット鋳片を製造するととも
に、鋳片内の成分混合領域の長さを低減することを特徴
とする連続鋳造方法である。

【０００８】

【作用】図１は、取鍋の溶鋼を所望の量だけ鋳造した後
に、連統鋳造の鋳型１の中の溶鋼中へ、溶鋼の混合を防
止するための混合防止リム５を有し、下端が開放で、上
端に小孔４を有する保温管３を設置した時の模式図を示
す。リム付きの保温管は、鋳片の引き抜きを完全に停止
することなく、溶鋼の注湯を一時停止後、湯面２の上か
ら設置することが出来る。

【０００９】図２は、図１のＡ―Ａの位置の断面図を示
す。溶鋼の注湯を一時停止後、湯面２の上からリム５の
付いた保温管３を設置すると、湯面２を通した抜熱によ
り、比較的速やかに保温管３の外側の湯面には凝固シェ
ル８ａが発達し、保温管が固定される。

【００１０】湯面２と保温管３は、鋳片の引き抜きに伴
って下方へ移動するが、移動中に溶鋼７は鋳型部および
鋳型下方の２次冷却帯での抜熱により凝固し、凝固シェ
ル８が成長する。

【００１１】溶鋼の注湯再開が速やかに行われれば、鋳
片の引き抜きを停止する必要は無いが、間に合わない場
合には、湯面２が鋳型下端に近づく前に鋳片の引き抜き
を停止し、注湯再開の準備を待ち、注湯を開始する。

【００１２】溶鋼の注湯を再開すると、湯面２の凝固シ
ェル８ａは部分的に溶解するが、混合防止リム５によっ
て鋳型内の残溶鋼と注湯再開した後の溶鋼の混合は防止
できる。

【００１３】なお、取鍋の溶鋼を所望の量だけ鋳造した
後に、連続鋳造の鋳型１の中の溶鋼中へ、溶鋼の混合を
防止するための溶鋼仕切り鉄板を装入すれば、注湯再開
後、鋳型内の残溶鋼と注湯再開後の溶鋼の混合を低減す
ることができる。

【００１４】図３は、混合防止用のリム付き保温管３を
設置した後、同じ取鍋の溶鋼を注湯再開し、タンディシ
ュ１１のストッパー１２の軸芯を通して浸漬ノズル１４
へ鉄ワイア１３を添加する方法、および、鋳型１の中の
溶鋼７の中へ鉄ワイア１３ａを添加する方法を示す。

【００１５】このような添加によって、１つまたは複数
の元素を含んだ鉄ワイアが溶鋼に溶解し、溶鋼の組成を
変えることができ、また、リム付きの保温管３の作用に
より、鋳型内における注湯一時停止前の溶鋼と、注湯再
開後に鉄ワイア添加により組成を変えられた溶鋼の混合
を防止でき、同じ取鍋内の溶鋼から異なった成分の小ロ
ット鋳片を製造できるとともに、鋳片内の成分混合領域
の長さを低減することができる。

【００１６】なお、本発明によれば、鉄ワイア中の添加
元素の量、ワイアの供給速度、添加するワイアの本数な
どを変化させることにより、１つの取鍋内の溶鋼から３
種以上の小ロット鋳片も連続鋳造することができる。

【００１７】溶鋼が凝固する際、溶鋼と凝固シェルの密
度差に基づく凝固収縮を補うため、溶鋼が移動するが、
この移動が困難であると、収縮孔が形成される。

【００１８】保温管３を設置することにより保温管の内
部の溶鋼の凝固を遅らせると、保温管の内部の溶鋼が容
易に移動して凝固収縮を補償することができ、保温管の
内部の湯面２ａが下がる。

【００１９】この時、保温管の上端に小孔がないと、保
温管の内部の空間６の圧力が低下し、湯面２ａが下がる
ことが出来ず、凝固収縮を補償するための溶鋼の移動が
困難となり、収縮孔の形成を促進する。

【００２０】保温管３の上部に小孔４があると、後鍋の
溶鋼が多少は空間６に侵入し、保温管の内部で溶鋼の多
少の混合が起きるが、保温管の内部の空間６の圧力低下
を防止し、凝固収縮を補償するための溶鋼の移動を容易
とすることができる。

【００２１】混合防止リムを有する円筒状の保温管３
は、断熱性のある金属または耐火物の円筒状のものであ
り、下端が開放で、上端に小孔４を有し、保温管内の溶
鋼の温度低下や凝固を出来るだけ防止できることが重要
である。

【００２２】このため、断熱性のある金属としては熱伝
導度の低いステンレス鋼、耐火物としてはアルミナが主
成分の繊維を成形したものなどが利用できる。

【００２３】また、保温管の外面が金属の場合、保温管
の外側における湯面直下の凝固シェルと保温管外表面の
接合が容易であり、溶鋼の注湯一時停止後、保温管を溶
鋼中へ設置した後、速やかに保温管が固定される利点が
ある。

【００２４】ステンレス鋼の円筒の内面にアルミナ主成
分の繊維の成形板を装着したものなどが利用できる。

【００２５】

【実施例】主成分が０．８ｍａｓｓ％Ｃの炭素鋼の溶鋼
（取鍋内溶鋼重量：約２４０ｔ）を使って、厚さ３００
ｍｍ、幅５００ｍｍのブルーム鋳片について、小ロット
鋳片の連続鋳造試験をした。

【００２６】通常の振動式銅鋳型の連続鋳造で、モール
ドフラックスを用い、溶鋼を取鍋からタンディシュを経
て、浸漬ノズルを使って鋳型内へ注湯した。

【００２７】鋳造条件としては、定常部での鋳造速度は
０．７ｍ／ｍｉｎとし、タンディシュ内の溶鋼過熱度は
約１０〜３０℃の範囲で、鋳型部以降の鋳片の２次冷却
には水スプレーを採用した。

【００２８】小ロット鋳片の継目部での条件として、
（１）混合防止鉄板やリム付き保温管を使わない場合、
（２）厚さ１０ｍｍの混合防止用鉄板を設置した場合、
（３）混合防止用リム付き保温管を設置した場合、につ
いて試験した。

【００２９】なお、リム付き保温管の条件として、ステ
ンレス鋼管（外径２００ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ４０
０ｍｍ、小孔の径１０ｍｍ）を採用した。

【００３０】なお、リムの寸法については、肉厚１０ｍ
ｍ、縦２８０ｍｍ、横４８０ｍｍで、鋳型内に容易に設
置できる寸法とした。

【００３１】リム付き保温管は、溶鋼の注湯を一時停止
後、湯面の上から溶鋼中へ約３００ｍｍ程度浸漬するよ
うに設置した。

【００３２】鉄ワイア添加による溶鋼成分の変更につい
ては、取鍋の溶鋼（約２４０ｔ）を約２００ｔだけ鋳造
した後、注湯を一時停止し、混合防止用鉄板または混合
防止用リム付き保温管を鋳型内の溶鋼中へ設置後、Ｔｉ
を含有させた鉄ワイアを、ストッパーの軸芯から浸漬ノ
ズル内へ添加する方法、および鋳型内の溶鋼中へ添加す
る方法を試験した。

【００３３】なお、取鍋内の溶鋼中のＴｉ濃度はほぼ０
であり、ワイア添加により溶鋼中のＴｉ濃度が約０．１
ｍａｓｓ％になるように鉄ワイア中のＴｉ濃度とワイア
供給速度を調整した。

【００３４】これらの試験では、同じ取鍋の溶鋼２４０
ｔから、Ｔｉ無しの鋳片２００ｔと約０．１ｍａｓｓ％
Ｔｉの小ロット鋳片４０ｔを連続鋳造できる。

【００３５】上述の鋳造実験の後、鋳片の縦断面を調査
した結果、ワイアをストッパー軸芯から浸漬ノズル内へ
添加する方法と、直接鋳型内へ添加する方法の差異に関
して、両添加方法による成分混合状況の差異は少なく、
両方法とも元素添加に有効であることが分かった。

【００３６】両添加方法で、条件（１）の何も設置しな
かった場合には、鋳片長手方向に、０％Ｔｉのもとの溶
鋼の成分領域、Ｔｉ濃度が約０．０２〜０．０８％の成
分混合領域、約０．１％Ｔｉの後溶鋼の成分領域が存在
し、鋳型内での溶鋼混合により、Ｔｉ成分の混合領域が
約１１ｍの長さに渡って生じていた。

【００３７】小ロット鋳片の継目部の条件（２）の厚さ
１０ｍｍの混合防止用鉄板を設置した場合、鋳片中心部
の長手方向に比較的大きな収縮孔と孤立したように見え
る収縮孔が出来ており、鉄板の位置から大きな収縮孔の
先端までの長さは約１００ｃｍ、鉄板から孤立したよう
に見える収縮孔の先端までの長さは約２１０ｃｍであ
り、また、鉄板と凝固シェルとの間隙から流入した溶鋼
の混合による成分混合領域の長さは約２．５ｍであり、
条件（１）の場合に比較して、成分混合領域の長さは低
減した。

【００３８】これに対して、混合防止リムを有する保温
管を利用した場合は、保温管内部での多少の溶鋼混合は
あるものの、保温管の外側における収縮孔の生成はな
く、保温管上端から成分混合領域の下端までの距離は約
０．８ｍであった。

【００３９】本発明を使うと、上述の条件（１）の何も
使わない場合に比較して、成分混合や収縮孔があるため
に鉄屑にしなければならない不良鋳片部位の長さが大幅
に低減でき、鋳片歩留まりが向上することが明らかにな
った。

【００４０】

【発明の効果】本発明を実施すれば、小ロット鋳片の継
目部における成分混合を低減でき、健全部の多い連々鋳
鋳片の安定な連続鋳造が可能となり、鋳片の歩留まりを
向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続鋳造の鋳型内へ混合防止リムを有する保温
管を設置した時の模式図を示す。

【図２】図１のＡ―Ａの位置の断面図を示す。

【図３】小ロット鋳片の連続鋳造の模式図を示す。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 湯面 ２ａ 湯面 ３ 保温管 ４ 小孔 ５ リム ６ 空間 ７ 溶鋼 ８ 凝固シェル ８ａ 凝固シェル ９ 鋳片の移動方向 １０ 溶鋼の流動方向 １１ タンディシュ １２ ストッパー １３ ワイア １３ａ ワイア １４ 浸漬ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼の連続鋳造において、取鍋内の溶鋼を
   タンディシュを経て鋳型内へ注湯して鋳片を製造する
   際、鋳造途中に注湯を停止し、溶鋼仕切り鉄板または混
   合防止リム付き保温管を鋳型内に装入して鋳造を再開し
   た後、タンディシュのストッパー軸芯を通して浸漬ノズ
   ルの溶鋼中へ、１つまたは複数の元素を含んだ鉄ワイア
   を添加することにより、同じ取鍋内の溶鋼から異なった
   成分の小ロット鋳片を製造するとともに、鋳片内の成分
   混合領域の長さを低減することを特徴とする連続鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 取鍋内の溶鋼をタンディシュを経て鋳型
   内へ注湯して鋳片を製造する際、鋳造途中に注湯を停止
   し、溶鋼仕切り鉄板または混合防止リム付き保温管を鋳
   型内に装入して鋳造を再開した後、鋳型内の溶鋼中へ１
   つまたは複数の元素を含んだ鉄ワイアを添加することに
   より、同じ取鍋内の溶鋼から異なった成分の小ロット鋳
   片を製造するとともに、鋳片内の成分混合領域の長さを
   低減することを特徴とする連続鋳造方法。