JPH09122852A - 開閉可能な堰を備えたタンディッシュを使用した高清浄度鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間のままで再使用可能なタンディッシュを
使用し、高位に安定した高清浄度鋼を連鋳用鋳型に注湯
する。 【解決手段】 内部が固定堰のない開放空間になってい
るタンディッシュ本体１０の底壁に昇降自在に立設され
るタンディッシュ堰２０とを備えたタンディッシュを使
用して連続鋳造する際、式（１）及び式（２）を満足す
る条件下でタンディッシュ堰２０の設置位置及び高さ調
整する。式中、Ｄは取鍋溶鋼注入流からタンディッシュ
堰までの水平距離（ｍｍ），ｈはタンディッシュ底壁か
らタンディッシュ堰頂面までの高さ（ｍｍ），Ｌは取鍋
溶鋼注入流から連鋳用鋳型への流出孔までの水平距離
（ｍｍ），Ｈはタンディッシュ内の鋼浴深さ（ｍｍ）を
示す。 ０．０７×Ｌ≦Ｄ≦０．２０×Ｌ ・・・・
（１） ０．３３×Ｈ≦ｈ≦０．６７×Ｈ ・・・・
（２）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間再使用が可能で耐
火物施工性に優れたタンディッシュを使用し、溶鋼中の
介在物を効率良く浮上分離させることによって高清浄度
鋼を連続鋳造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉，電気炉等の製錬炉で溶製された溶
鋼は、取鍋に受けられ、ＲＨ真空脱ガス等の二次精錬工
程を経由した後、タンディッシュを経て連続鋳造用鋳型
に送り込まれ、連鋳スラブに製造される。スラブの清浄
度を高めるため、精錬炉における操業条件や取鍋内での
精錬条件等に関し種々改良されてきている。取鍋内で
は、各種精錬剤が必要に応じて添加され、溶鋼に含まれ
ている不純物元素が除去される。また、真空処理によっ
て、溶鋼を脱ガスする場合もある。このようにして清浄
度が高められた溶鋼は、タンディッシュを介して連続鋳
造用鋳型に注湯される。しかし、溶鋼は、タンディッシ
ュを通過する間に雰囲気ガスや耐火物ライニングと接触
し、ガス吸収やライニング材の溶出等によって汚染され
易い。また、取鍋からタンディッシュに供給された溶鋼
には、精錬反応によって生成したＡｌ₂ Ｏ₃ 等の介在物
が溶鋼から除去されずに残留している。

【０００３】溶鋼に含まれている介在物は、連鋳時には
浸漬ノズル等を閉塞させる原因となり、鋳造条件を不安
定にする。介在物が連鋳スラブに持ち込まれると、後続
する圧延段階で疵発生原因となり、歩留りを低下させ
る。そこで、タンディッシュ内の溶鋼に含まれている介
在物を除去するため、従来から種々の提案がされてい
る。たとえば、特開平１−２２４１５２号公報では、タ
ンディッシュ内で溶鋼の流動方向を強制的に変更させて
上昇流を作り、溶鋼に含まれている介在物の浮上分離を
促進させるように、複数の堰を設けたタンディッシュが
紹介されている。また、特開昭６３−７２４５２号公報
では、溶湯流通方向に関し上向きに傾斜した孔を設けた
タンディッシュ堰が紹介されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】タンディッシュ内部に
堰を設けると、浮上分離効果によって溶鋼の清浄度は確
かに向上する。しかし、上堰や下堰でタンディッシュの
内部空間を複雑に仕切ったものでは、保守管理が面倒に
なり、堰の取り替えに多大の手数が必要になる。また、
堰により溶鋼が汚染される虞れや、注湯初期や注湯末期
に非定常流として連鋳鋳型に流入する溶鋼の清浄度が低
いため、要求清浄度をもつ鋼材の生産歩留まりが低下す
る。また、堰のあるタンディッシュでは、注湯終了期の
溶鋼をタンディッシュから排出するため、タンディッシ
ュの底面と堰の下部との間に通称「ねずみ通し」といわ
れる開口部が設けられている。しかし、ねずみ通しを通
過して短時間に排出されてしまう介在物がかなり多く、
堰の浮上分離効果を著しく低下させる原因となってい
る。

【０００５】最近では、生産性を高め且つ耐火物コスト
の低減を図るため、タンディッシュを熱間のままで次の
チャージに使用することが検討されている。この場合、
タンディッシュ内に複数の堰があると、タンディッシュ
内の修復に工数や時間がかかり、熱間のままで次回の使
用に可能な状態にすることができない。この点、タンデ
ィッシュ堰は、可能な限り簡単な構造をもつことが要求
される。しかし、取鍋から注湯された溶鋼は、種々の介
在物を多量に含み、特に注湯終了期には取鍋内に浮遊す
るスラグの影響を受け、汚染が著しい。これらの汚染さ
れた溶鋼が連鋳用鋳型に供給されると、得られる連鋳ス
ラブの品質を低下させる。タンディッシュから連鋳用鋳
型に流出する汚染溶鋼を可能な限り少なくする手段とし
てタンディッシュ堰は極めて有効であり、その作用を確
保した上で構造を簡略化したタンディッシュが望まれて
いる。

【０００６】本発明者等は、このような要求に応えるべ
く、タンディッシュ堰を本体底壁に昇降自在に設けたタ
ンディッシュを開発し、特願平７−３０２１４号として
出願した。このタンディッシュでは、非定常状態でタン
ディッシュ堰をタンディッシュ本体から分離することに
より、タンディッシュ内部を大きく開放し、補修作業を
極めて容易にしている。そのため、熱間のままで次のチ
ャージに備えることができる。本発明は、先に提案した
タンディッシュ堰を使用して連続鋳造をしていく過程で
見い出されたものであり、タンディッシュ堰の設置位置
及び高さを適正化することにより、介在物の凝集合体や
浮上分離が一層促進させて溶鋼の清浄度を更に高め、健
全で品質が高位に安定した連鋳片を得ることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の連鋳方法は、そ
の目的を達成するため、内部が固定堰のない開放空間に
なっているタンディッシュ本体の底壁に昇降自在に立設
されるタンディッシュ堰とを備えたタンディッシュを使
用して連続鋳造する際、式（１）及び式（２）を満足す
る条件下でタンディッシュ堰の設置位置及び高さを調整
することを特徴とする。 ０．０７×Ｌ≦Ｄ≦０．２０×Ｌ ・・・・（１） ０．３３×Ｈ≦ｈ≦０．６７×Ｈ ・・・・（２）

【０００８】以下、図面を参照しながら、本発明をその
作用と共に具体的に説明する。本発明で使用するタンデ
ィッシュは、図１に示すように上広がりのタンディッシ
ュ本体１０にタンディッシュ堰２０を昇降可能に設けて
いる。タンディッシュ本体１０は、耐火レンガを構築し
た炉壁１１に耐火物ライニング１２を施しており、上広
がりの台形状断面をもっている。炉壁１１の中間部に、
側面がほぼ垂直に立ち上がった支持壁１３が形成されて
いる。タンディッシュ本体１０の内部空間は、支持壁１
３以外に突出するものはなく、基本的に開放された空間
である。支持壁１３は、タンディッシュ本体１０の底壁
１４近傍では側壁１５からほとんど突出していない。支
持壁１３の内側面１７は、底壁１４からほぼ垂直に立ち
上がっている、そのため、支持壁１３の上部は、図２に
示すように、外向きに傾斜している側壁１５から内側に
突出する。このタンディッシュは、内部に配置されたタ
ンディッシュ堰２０を支持壁１３で支持する構造である
が、支持壁１３に替えて側壁１５に設けた溝部でタンデ
ィッシュ堰２０を支持する構造を採用することもでき
る。

【０００９】タンディッシュ堰２０は、タンディッシュ
内部への溶鋼の残留を回避するため、図４に示すように
支持壁１３に沿って昇降する開閉堰２１及び堰頂面から
溶鋼湯面までの距離が調節されるように深さ調節堰２２
（図４参照）を備えている。タンディッシュ本体１０
は、図３に示すようにタンディッシュカー３０に搭載さ
れ、鋳造ポジション及び待機ポジションの間を往復す
る。タンディッシュカー３０に駆動モータ３１が積載さ
れており、駆動モータ３１からの動力が昇降機構３２及
び支持アーム３３を介してタンディッシュ堰２０に伝え
られる。タンディッシュカー３０には、タンディッシュ
カー３０の移動やタンディッシュ堰２０の昇降を行うた
め、操作パネル等を配置した作業デッキ３４が設けられ
ている。

【００１０】開閉堰２１、更には深さ調節堰２２の昇降
位置は、昇降機構３２の移動量によって調整される。取
鍋（図示せず）からロングノズル１を介して供給された
溶鋼２が浸漬ノズル３を経て連鋳用鋳型（図示せず）に
送り込まれる定常状態では、開閉堰２１は、図４に示す
ようにタンディッシュ本体１０の底壁１４に接触した状
態で立設される。他方、深さ調整堰２２は、溶鋼２の湯
面から頂面までの距離が適正となるように、溶鋼２の湯
面に応じて高さ位置が調節される。一般に、タンディッ
シュ堰の高さ及び設置位置がタンディッシュ内での介在
物浮上性に及ぼす影響は大きく、その適正化を図ること
が高清浄度鋼を得る上で非常に重要である。そこで、本
発明者等は、ロングノズル１の入口から投入した模擬介
在物が鋳型に流出する状況を把握するため、中空球状の
シリカバルーンを模擬介在物とした水モデル実験を行っ
た。水モデル実験では、図５に示すようにロングノズル
１から吐出する取鍋溶鋼注入流からタンディッシュ堰２
０までの水平距離Ｄ及びタンディッシュ及びタンディッ
シュ底壁１４からタンディッシュ堰頂面までの高さｈを
種々変化させ、模擬介在物の流出割合に及ぼす水平距離
Ｄ及び高さｈの影響を調査した。

【００１１】調査結果を、図６に示す。図６では、取鍋
溶鋼注入流からタンディッシュ堰までの水平距離Ｄと取
鍋溶鋼注入流から連鋳用鋳型への流出孔までの水平距離
Ｌの比Ｄ／Ｌを横軸にとり、タンディッシュ底壁からタ
ンディッシュ堰頂面までの高さｈとタンディッシュ内の
鋼浴深さＨの比ｈ／Ｈを縦軸にとった。そして、堰を設
けない場合の流出介在物量に対する堰使用時の流出介在
物量の割合（％）をＤ／Ｌ−ｈ／Ｈの関係で整理した。
図６から明らかなように、Ｄ／Ｌ＝０．０７〜０．２０
及びｈ／Ｈ＝０．３３〜０．６７となる条件下で堰を設
置した場合、堰を設けない場合に比較して介在物流出割
合が半分以下に抑えられていた。

【００１２】Ｄ／Ｌ，ｈ／Ｈが前述した範囲を外れる
と、介在物流出率が増加する。この原因は、水モデル実
験中の目視観察の結果から次のように推察される。すな
わち、堰の設置位置に関しＤ／Ｌが０．０７に達しない
場合、ロングノズル１を経由して流入する取鍋溶鋼注入
流が堰２０の外側まで溢れ出るため、堰止め効果が一部
損なわれる。逆にＤ／Ｌが０．２０を超えると、取鍋溶
鋼注入流のエネルギーを利用した撹拌・浮上流が拡散
し、その効果が弱まると共に、連鋳用鋳型への流出孔３
近傍の溶鋼の流れに乱れが生じ、介在物が流出し易くな
る。堰の高さに関しては、ｈ／Ｈが０．３３に満たない
と、堰止め効果が不十分になり、堰の下流側に持ちきた
される介在物の割合が増加する。逆にｈ／Ｈが０．６７
を超えると、堰頂面が溶鋼表面に接近し、堰頂面を超え
て通過する溶鋼７の流速が増大するため、溶鋼表面が逆
に荒らされる結果、浮上した介在物が再び溶鋼中２に侵
入したり、表面に浮遊しているタンディッシュスラグ６
が巻き込まれ、溶鋼２を汚染する。このように、タンデ
ィッシュ堰の高さ、すなわちタンディッシュの底壁１４
から深さ調整堰２２の頂面までの距離ｈと取鍋溶鋼注入
流からタンディッシュ堰までの水平距離Ｄを適正に調節
することによって、タンディッシュ内での介在物浮上効
果を常に高位に維持することができる。

【００１３】溶鋼２をタンディッシュに供給するに際し
ては、開閉堰２１及び深さ調整堰２２の下端面を底壁１
４の表面から離間させ、浸漬ノズル３をストッパー４で
閉塞しておく。送り込まれた溶鋼２がタンディッシュ内
にたまり、溶鋼２の湯面がある程度高くなったとき、開
閉堰２１及び深さ調整堰２２を降下させ、底壁１４の表
面に接触させる。この状態で、タンディッシュの内部が
タンディッシュ堰２０によって上流域と下流域に区分さ
れる。ロングノズル１から供給された溶鋼２は、図４に
矢印で示すように、上流域でタンディッシュ堰２０に沿
った上昇流５となって湯面近傍まで流動する。この過程
で、溶鋼２に含まれている介在物は、比重差によって溶
鋼２から浮上分離する。このとき、開閉堰２１及び深さ
調整堰２２の一部をポーラスレンガとし、ポーラスレン
ガからＡｒガスを導入すると、ガス気泡に介在物が確実
に捕捉されると共に、ガス気泡の浮上駆動力が加わり更
に浮上分離が促進される。また、湯面にフラックス層６
を浮遊させておくとき、浮上した介在物がフラックス層
６に効率よく吸収される。介在物が浮上分離された溶鋼
２は、清浄度の高い下降流７となって下流域に流入し、
浸漬ノズル３を経て連鋳用鋳型に供給される。

【００１４】浮上分離を効率よく行わせるためには、上
昇流５ができるだけ溶鋼２の湯面近傍を通過する必要が
ある。しかし、連鋳用鋳型への注湯量よりもロングノズ
ル１からの給湯量が多いと、タンディッシュ内の湯面が
上昇する。また、取鍋から供給される溶鋼２が少なくな
った段階や取鍋交換時には、タンディッシュ内の溶鋼は
連鋳の継続に伴って減少し、湯面が低下する。そのた
め、溶鋼２の湯面変動に合わせて深さ調整堰２２の高さ
位置を昇降機構３２の昇降動作により調整することが好
ましい。たとえば、定常状態で１２００ｍｍの深さで溶
鋼２が収容されているタンディッシュにおいては、溶鋼
２の湯面から深さ調整堰２２の頂面までの深さが６００
ｍｍ程度に維持されるように、深さ調整堰２２の高さ位
置を調整する。これによって、タンディッシュ堰２０に
沿って上昇する溶鋼２は、介在物の浮上分離に好適な一
定条件下で上流域から下流域に流入する。１キャスト分
の連鋳作業を終了し、次のキャストに備えるときには、
開閉堰２１及び深さ調整堰２２を共に昇降機構３２によ
ってタンディッシュ本体１０から引き上げる。開閉堰２
１及び深さ調整堰２２を引き上げたタンディッシュ本体
１０は、内部に支持壁１３だけが突出した開放空間であ
るため、補修作業等が極めて簡単になる。そのため、熱
間のままで次のチャージに備えることができる。

【００１５】

【実施例】図７に示すタンディッシュを使用して、転炉
−ＲＨ真空脱ガス工程で溶製した低炭素Ａｌキルド鋼を
連続鋳造した。鋳型幅は１２００ｍｍ，鋳片厚は２５０
ｍｍ，鋳造速度は１．４ｍ／分とした。タンディッシュ
は、取鍋溶鋼注入流から連鋳用鋳型への流出孔までの水
平距離をＬ＝３０００ｍｍ，定常状態における鋼浴深さ
をＨ＝１２００ｍｍとし、溶鋼量約６５トンを注湯し
た。タンディッシュ堰は、取鍋溶鋼注入流からタンディ
ッシュ堰までの水平距離をＤ＝３００ｍｍ，定常状態に
おける堰頂面までの高さをｈ＝６００ｍｍに設定した。
また、タンディッシュ内の湯面高さが変動するときに
は、湯面から深さ調整堰２２の頂面までの距離が６００
ｍｍとなるように、深さ調整堰２２を上下動させた。こ
の条件下では、Ｄ／Ｌ＝０．１０，ｈ／Ｈ＝０．５０と
なる。比較のため、同一のタンディッシュを使用して、
水平距離Ｄ及び高さｈを表１に示すように変更し、同様
な条件下で連続鋳造した。

【００１６】

【００１７】また、比較例５として、図７に示すような
上流側から下流側に向かって中央下堰４１，上堰４２及
び外下堰４３の順に配置され、中央下堰４１及び外下堰
４３にねじみ通し４４を設けた三重堰５０を設置した同
容量のタンディッシュを用い、実施例と同様に溶製した
低炭素Ａｌキルド鋼を連続鋳造した。定常部及び取鍋交
換時においてタンディッシュ出口で溶鋼をサンプリング
し、分析して求めた溶鋼中全酸素量Ｔ．［Ｏ］_TDとＲＨ
真空脱ガス処理後の溶鋼中全酸素量Ｔ．［Ｏ］_RHとの比
を介在物流出率ηとして算出した。実施例と比較例とで
は、図８に比較して示すように介在物流出率ηに大きな
差がみられた。すなわち、実施例の定常部では、介在物
流出率η＝０．２が得られ、三重堰を使用した比較例５
の定常部のη＝０．４に比べて、鋳型への介在物排出量
が半減していることが判った。また、比較例５の取鍋交
換時にはη＝０．５と定常部よりも清浄度が劣っていた
が、実施例の取鍋交換時では、定常部と同様にη＝０．
２と低位で安定していた。また、堰の設置位置や高さを
変更した比較例１〜４では、η＝０．４〜０．６と三重
堰と同等、或いは若干劣る結果となった。以上の結果を
総合すると、堰の設置条件を適正範囲に設定することに
より、三重堰よりもシンプルな構造をもつタンディッシ
ュを使用し、しかも三重堰を凌駕する介在物浮上効果が
奏せられ、清浄度の高い鋳片が製造されることが判る。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、内部
を上流域及び下流域に仕切るタンディッシュ堰を開閉可
能及び高さ調節可能に設けたタンディッシュを使用し、
タンディッシュ堰の設置位置及び高さを適正に調節する
ことにより、介在物の浮上分離が促進され、鋼清浄度鋼
を連鋳用鋳型に供給することができる。そのため、定常
状態では勿論、取鍋交換等の非定常状態においても、高
位に安定した高清浄度鋼の連続鋳造が可能となる。ま
た、タンディッシュ堰を取り外した状態では、タンディ
ッシュの内部空間が大きく開放され、補修作業等が極め
て簡単になり、熱間のままで次のチャージに備えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 開閉可能なタンディッシュ堰を備えたタンデ
ィッシュ

【図２】 タンディッシュ本体の斜視図

【図３】 タンディッシュを搭載したタンディッシュカ
ー

【図４】 タンディッシュ内の溶鋼流動を説明する図

【図５】 本発明に従った堰とタンディッシュとの取合
いを示す図

【図６】 介在物流出割合に及ぼす堰設置位置及び高さ
の影響を示すグラフ

【図７】 ねずみ通し付き三重堰を備えたタンディッシ
ュ

【図８】 実施例及び比較例における介在物流出率ηを
示すグラフ

【符号の説明】

１：ロングノズル ２：溶鋼 ３：浸漬ノズル
４：ストッパー ５：：上昇流 ６：フラックス層
７：下降流 １０：タンディッシュ本体 １１：炉壁 １２：耐火物ライニング １３：支持
壁 １４：底壁 １５：側壁 １７：支持壁の内
側面 ２０：タンディッシュ堰 ２１：開閉堰
２２：深さ調整堰 ３０：タンディッシュカー ３
１：駆動モータ ３２：昇降機構 ３３：支持アーム ３４：作業デ
ッキ

フロントページの続き (72)発明者 村上 義弘 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部が固定堰のない開放空間になってい
   るタンディッシュ本体の底壁に昇降自在に立設されるタ
   ンディッシュ堰とを備えたタンディッシュを使用して連
   続鋳造する際、式（１）及び式（２）を満足する条件下
   でタンディッシュ堰の設置位置及び高さを調整すること
   を特徴とする高清浄度鋼の連続鋳造方法。 ０．０７×Ｌ≦Ｄ≦０．２０×Ｌ ・・・・（１） ０．３３×Ｈ≦ｈ≦０．６７×Ｈ ・・・・（２）