CN104364032B - 高洁净度钢铸片的制造方法以及中间包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高洁净度钢铸片的制造方法以及中间包，其使用设置具有壁部以及在壁部的上端部沿水平方向突出的檐状部的堰的中间包，与以往相比更可靠且有效地进行钢液中的夹杂物的上浮、分离。使用设置有堰(7)的中间包(1)，将钢液液面高度H以及钢液向中间包注入的注入流量Q相对于堰的高度h、上部开口部面积S、自檐状部的前端部至中间包短边面的距离L、自檐状部的前端部至中间包长边面的距离W设为满足下述的(1)式的范围内来连续铸造钢铸片(14)，所述堰(7)在钢液注入部(5)与钢液流出口(6)之间具有自四个方向包围钢液注入部而向上方延伸的壁部(8)以及在壁部的上端部沿水平方向突出的檐状部(9)，并具有一个位置以上的缺口(12)。[数学式1]3.50≤[(H‑h)×(Sρ/Q)^1.37]^‑0.6+[(7L/6)]×(Sρ/Q)^1.37]+[(7W/6)×(Sρ/Q)^1.37]≤9.50…(1)。

Description

高洁净度钢铸片的制造方法以及中间包

技术领域

本发明涉及一种为了在中间包中促进脱氧生成物等氧化物类非金属夹杂物的上浮、分离而提高钢液的洁净性，由此制造高洁净度钢铸片的方法。此外，还涉及一种促进脱氧生成物等氧化物类非金属夹杂物在中间包内上浮、分离而提高钢液的洁净性的连续铸造用中间包。

背景技术

在钢的连续铸造的过程中，暂时将浇包内的钢液注入中间包，以在中间包内滞留规定量的钢液的状态下，自中间包向铸模内注入钢液而制造铸片。中间包具有在持续地进行多个热源的连续铸造时的交换浇包时的钢液的供给功能、以及向多个铸模分配钢液的分配功能。另外，通过在中间包内滞留规定量的钢液，精度良好地控制钢液自中间包向铸模流出的流出量，进而也具有能够促进在钢液中悬浮的脱氧生成物等氧化物类非金属夹杂物(以下，仅记作“夹杂物”)的上浮、分离等的功能。特别是，出于近年来对高品质的铁钢材料的要求，广泛实施了使中间包中的夹杂物有效地上浮、分离的技术。

中间包中的夹杂物的上浮、分离方法通常是在中间包内设置堰并利用堰控制钢液的流动的方法。例如，在专利文献1中公开了如下中间包，其在下部具有通孔，将自中间包的底部延伸到中间包内的钢液液面上的堰隔着来自浇包的钢液的注入部位而与中间包内的两个位置相对地配置，将中间包内分离成受钢区域与钢准静止区域，并以使钢准静止区域中的夹杂物上浮、分离为目的。

在专利文献2中公开了如下中间包，利用具有与中间包的底部相接的两个通孔的堰将中间包内分离成受钢侧与出钢侧，并且在所述堰的下游侧配置堤坝状的堰(称作下堰)，进而，使中间包的长边长度L与短边长度W之比L/W为2～7，使受钢侧的容积比例为整体的10％～40％。

在专利文献3中公开了如下方法，即利用堰将中间包内分隔，在该堰形成在中途朝下变化的钢液流路，向该钢液流路内吹入气体而去除中间包内的夹杂物。

在专利文献4中公开了一种由耐热性组合物形成的中间包碰撞垫，该垫具有：基部，其具备碰撞面；环形的外侧侧壁部，其自该基部向上方延伸并且完全包围具备用于接受所述熔融金属的流入的上侧开口部的内部空间。所述外侧侧壁部包含环状的内表面，该内表面具备至少朝向所述开口部向内侧且上方延伸的第一部分。

改善专利文献4的技术的技术也已被提出，在专利文献5中公开了一种设置于自浇包注入的熔融金属流与中间包底部碰撞的部分的、中间包内熔融金属的流动控制垫，该流动控制垫具有包围熔融金属流的碰撞部而自中间包的底部向上方延伸的壁部、以及自该壁部的上端部位朝向壁部的包围中心延伸的檐状部，在与中间包的长边面相对的一侧的壁部具有缺口。

另外，由于专利文献4的碰撞垫是一体结构的耐火物，所以代替碰撞垫而应做成堰，在专利文献6中公开了一种流动控制用堰，其具有与自浇包向中间包注入的熔融金属流相对地自中间包的底部向上方延伸的壁部、以及自该壁部的上端部位朝向熔融金属流延伸的檐状部，所述壁部的高度h及檐状部的宽度d满足0.1≤d/h≤1.0的关系式。

而且，在专利文献7中公开了一种高洁净钢铸片的制造方法，其使用在自浇包向中间包注入的钢液流与中间包底部碰撞的部分配置有流动控制垫的中间包，该流动控制垫具有包围该钢液流的碰撞部而自中间包的底部向上方延伸的壁部、以及自该壁部的上端部位朝向壁部的包围中心延伸的檐状部，在钢液注入速度q(m³/min)、流动控制垫上表面的去除檐状部的面积A1(m²)、以及流动控制垫底面的面积A2(m²)满足0.5＜(q/A2)×(A1/A2)＜5.0的关系式的条件下进行连续铸造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭53－6231号公报

专利文献2：日本特开平10－216909号公报

专利文献3：日本特开2005－957号公报

专利文献4：日本特表平9－505242号公报

专利文献5：日本特开2004－1077号公报

专利文献6：日本特开2004－98066号公报

专利文献7：日本特开2004－154803号公报

通过专利文献1～专利文献7，大幅度地改善中间包中的夹杂物的上浮、分离，与未设置堰的情况相比，钢液的洁净性大幅度提高。特别是，在专利文献4～专利文献7中，利用“朝向开口部而向内侧且上方延伸的环状的内表面”、或者“自壁部的上端部位朝向壁部的包围中心延伸的檐状部”，搅拌自浇包向中间包的钢液注入流，以使其返回钢液的注入部位侧，从而钢液注入流减速，其结果是，中间包内的短路流及高速流被消除，有助于夹杂物的上浮、分离。已知所述短路流及所述高速流妨碍中间包内的夹杂物上浮、分离。

然而，在专利文献4～专利文献7中，尚有改善的余地。即，若以专利文献6为例，在堰高度、堰的上部开口部面积、自堰檐部至中间包短边面以及长边面的距离等不是与中间包内的钢液液面高度及钢液自浇包向中间包的注入流量相应的适当的形状的情况下，不能使来自浇包的钢液注入流均匀地减速，换句话说，不能充分地获得堰的效果，不能期待促进中间包内的夹杂物上浮、分离。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而作出的，其目的在于，提供如下一种通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，在使用设置有堰(堰)的中间包(タンディッシュ)进行连续铸造时，与以往相比能够在中间包内可靠且有效地进行夹杂物的上浮、分离，由此能够大幅度地减少夹杂物引起的产品缺陷，所述堰在中间包的钢液注入部与钢液流出口之间具有自中间包底部向上方延伸的壁部、以及在该壁部的上端部朝向所述钢液注入部侧而向水平方向突出的檐状部。

另外，提供一种在使用设置有具有所述壁部与所述檐状部的堰的中间包而进行连续铸造时能够促进夹杂物的上浮、从而与以往相比能够提高钢液的洁净性的连续铸造用中间包，进而提供一种通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其与以往相比能够在中间包内可靠且有效地进行夹杂物的上浮、分离，由此，能够大幅度地减少夹杂物引起的产品缺陷。

为了解决所述课题，本发明的主旨如以下所述。

[1]一种通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，使用设置有堰的连续铸造用中间包，自浇包将脱氧后的钢液暂时注入中间包，接着自中间包注入到铸模而连续铸造钢铸片，所述堰在来自浇包的钢液注入流与中间包底部碰撞的钢液注入部与自中间包向铸模流出的钢液流出口之间具有自四个方向包围所述钢液注入部而自中间包的底部向上方延伸的壁部、以及在该壁部的上端部朝向所述钢液注入部侧沿水平方向突出的檐状部，在所述壁部及所述檐状部的一个位置以上设有自所述壁部横跨所述檐状部地连续的缺口，此时，

将所述堰的堰高度、所述堰的上部开口部面积、自所述檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离、自所述檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离、中间包内的钢液液面高度、以及钢液自浇包向中间包注入的注入流量设为满足下述的(1)式的范围内而连续铸造钢铸片，

[数学式1]

其中，在(1)式中，H是中间包内的钢液液面高度(m)，h是堰高度(m)，S是具有檐状部的堰的上部开口部面积(m²)，ρ是钢液密度(吨/m³)，Q是钢液自浇包向中间包注入的注入流量(吨/min)，L是自檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离(m)，W是自檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离(m)。

[2]根据上述[1]所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，

被所述壁部包围的堰的内部空间为矩形，该矩形的中间包长边方向的长度(L’：单位m)与中间包短边方向的长度(W’：单位m)之比(L’/W’)为0.3～4.0。

[3]根据上述[1]或上述[2]所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，中间包内的钢液的最大表面流速(Ve)为0.10～0.50m/s。

[4]根据上述[1]至上述[3]中任一项所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，在所述檐状部的上部设有喷出惰性气体的气体吹入部，并且在所述壁部设有向所述气体吹入部供给惰性气体的气体导入管，自所述气体吹入部以满足下述的(2)式的气体流量向中间包内的钢液吹入惰性气体。

[数学式2]

20≤R≤300 (2)

其中，在(2)式中，R是自气体吹入部吹入的、气体吹入部单位面积的惰性气体流量(NL/(s×m²))。

[5]一种连续铸造用中间包，其特征在于，设置有堰，该堰在来自浇包的钢液注入流与中间包底部碰撞的钢液注入部与自中间包向铸模流出的钢液流出口之间具有自四个方向包围所述钢液注入部而自中间包的底部向上方延伸的壁部、以及在该壁部的上端部朝向所述钢液注入部侧沿水平方向突出的檐状部，在所述壁部及所述檐状部的一个位置以上设有自所述壁部横跨所述檐状部地连续的缺口，在所述檐状部的上部设有喷出惰性气体的气体吹入部，并且在所述壁部设有向所述气体吹入部供给惰性气体的气体导入管。

[6]一种通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，使用上述[5]所述的连续铸造用中间包，自所述气体吹入部以满足下述的(2)式的气体流量向中间包内的钢液吹入惰性气体，并且将脱氧后的钢液自浇包注入到中间包，接着自中间包注入铸模而连续铸造钢铸片，

[数学式3]

20≤R≤300(2)

其中，在(2)式中，R是自气体吹入部吹入的、气体吹入部单位面积的惰性气体流量(NL/(s×m²))。

[7]根据上述[6]所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，自包围所述钢液注入部的四个方向的所有檐状部吹入惰性气体。

根据上述[1]的本发明，基于铸造条件将具有檐状部的堰的形状以及设置位置最佳化，进而，与该堰的形状以及设置位置相应地将钢液自中间包内的钢液液面高度以及浇包向中间包注入的注入流量控制到规定范围，因此促进中间包中的夹杂物的上浮、分离，能够提高注入到铸模的钢液的洁净性。其结果是，提高连续铸造的钢铸片的洁净度，从而实现大幅度地减少夹杂物引起的产品缺陷。

另外，根据上述[5]的本发明，由于自檐状部的上部吹入惰性气体，所以能够促进仅靠来自堰的钢液的上升流难以自钢液分离的微小的夹杂物的上浮。由此，与以往相比，促进中间包中的夹杂物的上浮、分离，其结果是，提高了注入到铸模的钢液的洁净性，并且提高连续铸造的钢铸片的洁净度，从而实现大幅度地减少夹杂物引起的产品缺陷。

附图说明

图1是表示在本发明中使用的连续铸造设备的一个例子的中间包以及配置于该中间包的下方的铸模的主视剖视示意图。

图2是图1所示的中间包的俯视图。

图3是图1所示的中间包的侧视图。

图4是表示在本发明中使用的连续铸造设备的其他例子的中间包以及配置于该中间包的下方的铸模的主视剖视示意图。

图5是图4所示的中间包的俯视图。

图6是图4所示的中间包的侧视图。

图7是表示改变了檐状部中的气体吹入部的设置位置的中间包的例子的俯视图。

图8是表示改变了檐状部的气体吹入部的设置位置的中间包的其他例子的俯视图。

图9是表示调查通过(3)式计算出的值对钢板中的夹杂物引起的缺陷的产生密度带来的影响的结果的图。

图10是表示调查矩形的堰内部空间的边长比(L’/W’)对钢板中的夹杂物引起的缺陷的产生密度带来的影响的结果的图。

图11是表示调查中间包内钢液的最大表面流速对钢板的夹杂物引起的缺陷的产生密度带来的影响的结果的图。

图12是表示调查吹入中间包内的钢液中的氩气流量与铸造后的扁钢坯铸片中的夹杂物个数密度之间的关系的结果的图。

图13是表示调查氩气的吹入位置与铸造后的扁钢坯铸片中的夹杂物个数密度之间的关系的结果的图。

图14是在本发明例、比较例、以往例中对比表示实施例1中的铸片的夹杂物数的调查结果的图。

图15是在本发明例、比较例、以往例中对比表示实施例2中的铸片的夹杂物数的调查结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图具体地说明本发明。

图1是表示在本发明使用的连续铸造设备的一个例子的中间包以及配置于该中间包的下方的铸模的主视剖视示意图，图2是图1所示的中间包的俯视图，图3是图1所示的中间包的侧视图。

在图1～图3中，附图标记1是中间包，2是铸模，3是安装于浇包(未图示)的底部的长浇注嘴，4是安装于中间包1的底部的浸渍浇注嘴。预先，利用铝、硅、钛、锰等脱氧材料进行脱氧，将容纳在浇包内的钢液13经由长浇注嘴3注入到中间包1，并且在中间包内滞留规定量的钢液13的状态下，将中间包内的钢液13经由浸渍浇注嘴4注入到铸模2。利用铸模2将注入到铸模内的钢液13冷却，制造钢铸片14。这些图是用两台铸模2连续铸造两条(两股)扁钢坯铸片的图。

如图1～3所示，在中间包1中，在钢液注入部5与钢液自中间包1向铸模2流出的钢液流出口6之间配置有堰7，该钢液注入部5位于自浇包(未图示)经由长浇注嘴3注入到中间包1的钢液注入流与中间包1的底部碰撞的位置。堰7具有自中间包1的底部向铅垂方向上方延伸的壁部8、以及在壁部8的上端部朝向钢液注入部侧而向水平方向突出的檐状部9。该壁部8向水平面投影的投影外部形状以及投影内部形状是矩形。如图1所示，堰7形成为壁部8的钢液注入部侧的面和檐状部9的下表面侧的面通过圆弧圆滑地连结起来的形状，但是也可以是壁部8的钢液注入部侧的面与檐状部9的下表面侧的面正交的形状。

堰7以自四面包围钢液注入部5的方式也配置于中间包1的长边面侧。换句话说，钢液注入部5被向水平面投影的投影外部形状以及投影内部形状是正方形或长方形的堰7自四个方向包围。其中，在堰7的至少一个位置设有自壁部8向檐状部9连续的缺口12。换句话说，在铸造结束时，被堰7包围的内部空间内的钢液13通过缺口12朝向钢液流出口6排出。

在图1～图3所示的中间包1中，在两个位置配置有缺口12，但也可以在一个位置或者三个位置以上配置缺口12。另外，在图2中，缺口12设置于中间包1的长边面侧，但缺口12的设置位置不必限定于中间包1的长边面侧，也可以设置于中间包1的朝向短边面侧的面。其中，在缺口12设置于中间包1的朝向短边侧的面的情况下，可能因通过缺口12的钢液13导致形成朝向钢液流出口6的短路流而有损于夹杂物的上浮，因此优选的是将缺口12设置于中间包1的长边面侧。另外，短路流是指，注入到钢液注入部5的钢液13未在中间包内扩展、换句话说未扩散而以细的流束自钢液注入部5朝向钢液流出口6流动的钢液流。

图4是表示在本发明中使用的连续铸造设备的其他例子的中间包以及配置于该中间包的下方的铸模的主视剖视示意图，图5是图4所示的中间包的俯视图，图6是图4所示的中间包的侧视图。

图4所示的中间包1与所述图1所示的中间包1类似，不同点在于，在图4所示的中间包1中，在檐状部9的上部设置有气体吹入部10，其他方面与图1所示的中间包1相同。

即，在图4所示的中间包1中，在壁部8以及檐状部9的内部设有气体导入管11，该气体导入管11的上端与配置于檐状部9的上部的、例如由多孔质砖构成的气体吹入部10连接。换句话说，经由气体导入管11自中间包1的外侧供给的氩气等惰性气体自气体吹入部10向中间包1的内部空间喷出。

在该情况下，气体导入管11也可以使用金属管、耐火物管而构成，但也可以仅是在耐火物制的壁部8及檐状部9贯穿细的切削孔、通孔等。另外，气体吹入部10并非必须采用多孔质砖，也可以是具有多个细通孔的砖。另外，在图4～图6中，气体吹入部10配置于檐状部9的上部的一部分，但也可以在檐状部9的上部的整个面上配置气体吹入部10。气体导入管11例如与贯穿中间包1的底部铁皮(未图示)的气体供给管(未图示)连接等，构成为能够供给惰性气体。

另外，在图4～图6中，以自四面包围钢液注入部5的方式在包围钢液注入部5的檐状部9的全部位置配置有气体吹入部10，但不需要在包围钢液注入部5的全部檐状部9配置气体吹入部10来吹入惰性气体。也可以仅是如图7所示那样自檐状部9的与中间包1的长边正交的面吹入，或者，仅是如图8所示那样自檐状部9的沿中间包1的长边面的面吹入。在本发明中，将图4～图6所示的自包围钢液注入部5的全部檐状部9进行吹入的方法称作“四方向吹入”，将图7所示的自与中间包1的长边面正交的面进行吹入的方法称作“长边面正交吹入”，将图8所示的自沿中间包1的长边面的面进行吹入的方法称作“长边面平行吹入”。

在使用图4所示的中间包1的情况下，自气体吹入部10将氩气、氦气等惰性气体(＝稀有气体)吹入到钢液中，并且经由长浇注嘴3将浇包内的钢液13注入到中间包1，接着，将中间包内的钢液13注入到铸模2而连续铸造钢铸片14。

在使用图1及图4所示的中间包1进行连续铸造操作的过程中，经由长浇注嘴3注入到钢液注入部5的钢液13在与钢液注入部5碰撞之后，在钢液注入流的下落能量的作用下沿中间包1的底面朝向四面流动。该流动与堰7的壁部8碰撞而成为朝上的方向，进一步利用堰7的上端部的檐状部9成为朝向钢液注入部5的流动。朝向该钢液注入部5的来自四面的流动彼此相互碰撞，消耗动能而减速。即，利用堰7，在经由长浇注嘴3注入的高速的钢液流被大幅度减速的同时，中间包内的钢液流被均匀化。由此，消除了中间包内的短路流及高速流，减少了伴随着这些流动而自钢液流出口6向铸模2流出的夹杂物。换句话说，促进了中间包1中的夹杂物上浮、分离。

其中，为了获得该堰7所带来的作用、效果，需要在使堰7的形状与铸造条件相应地最佳化的同时，将中间包内钢液液面高度维持在与堰7的形状相应的钢液液面高度，并且以与堰7的形状相应的流量将钢液13向中间包1注入。

本发明人们调查了在配置有堰7的中间包1中，由堰7的堰高度、堰7的上部开口部面积、自檐状部9的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离、自檐状部9的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离、中间包内的钢液液面高度、钢液13自浇包向中间包1注入的注入流量构成的六个主要因素对钢铸片14的洁净化带来的影响。能够得知结果如下。

即，首先，与中间包内的钢液液面高度以及钢液13自浇包向中间包1注入的注入流量相应地确定堰7的形状以及设置位置，接着，在将该形状的堰7设置于规定位置的基础上，符合堰7的形状以及确定设置位置所使用的铸造条件，维持中间包内的钢液液面高度并且将钢液13注入到中间包1。

将中间包内的钢液液面高度设为H(m)，将钢液13自浇包向中间包1注入的注入流量设为Q(吨/min)，将堰7的堰高度设为h(m)，将堰7的上部开口部面积设为S(m²)，将自檐状部9的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离设为L(m)，将自檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离设为W(m)，将钢液密度设为ρ(吨/m³)，以下，说明调查结果。

另外，如图3所示，中间包内的钢液液面高度H是指，被堰7包围的范围内的钢液液面高度，如图1所示，堰高度h是指，自中间包1的底部至檐状部9的上表面的高度，如图2所示，堰7的上部开口部面积S是指，被檐状部9包围四面的范围的面积。另外，如图1及图3所示，自檐状部9的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离L、以及自檐状部9的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离W是中间包内的钢液液面位置的距离。由于夹杂物在钢液表面下流动时的距离较为重要，所以距离L以及距离W是钢液液面位置的距离。在本发明中，中间包内的钢液液面高度H为0.4～1.3m，钢液13的注入流量Q为4～18吨/min，堰高度h为0.1～0.6m，堰7的上部开口部面积S为0.1～0.8m²，距离L为4～5m，距离W为0.1～0.5m。将钢液密度ρ设为7.0吨/m³左右即可。

在图9中，将横轴设为通过下述(3)式计算出的值(Z)，将纵轴设为钢板中的夹杂物引起的缺陷个数密度，表示调查通过(3)式计算出的值对钢板中的夹杂物引起的缺陷的产生密度带来的影响的结果。

[数学式4]

另外，(3)式的[(H－h)×(S×ρ/Q)^1.37]^-0.6这一项表示注入到堰内的钢液13自堰内上升的程度，表示堰上部处的夹杂物的上浮、分离的尺度。(3)式的[(7L/6)×(S×ρ/Q)^1.37]这一项表示自堰7上浮至钢液表面附近的夹杂物朝向中间包长边方向时的上浮、分离的程度。(3)式的[(7W/6)×(S×ρ/Q)^1.37]这一项表示自堰7上浮至钢液表面附近的夹杂物朝向中间包短边方向时的上浮、分离的程度。另外，图9是将两个位置的缺口12的开口宽度分别设为30mm时的结果。

如图9所示可知，在中间包内的钢液液面高度H、钢液13的注入流量Q、堰高度h、堰7的上部开口部面积S、距离L、距离W满足下述(1)式

的情况下，钢板中的夹杂物引起的缺陷的产生变少。

[数学式5]

在(3)式的值小于3.50的情况下，夹杂物自堰上部的开口部的上升程度较小，伴随于此，上浮至钢液表面附近的夹杂物朝向中间包的长边方向或短边方向时的上浮效果也变小，故不优选。另一方面，在(3)式的值超过9.50的情况下，堰7的开口面积变得过大，由堰内的钢液动能的消散所带来的夹杂物的凝结效果变小，夹杂物的上浮性变差，故不优选。因此，中间包内的钢液液面高度H、钢液13的注入流量Q、堰高度h、堰7的上部开口部面积S、距离L、距离W需要满足上述(1)式的范围。

另外，图10是表示将被壁部8包围的堰内部空间矩形的中间包长边方向的长度设为L’(m)、将堰内部空间矩形的中间包短边方向的长度设为W’(m)，从而调查被堰7的壁部8包围的矩形的内部空间的边长比(L’/W’)对钢液洁净度带来的影响的结果的图。在该情况下，比(L’/W’)是表示注入到堰内的钢液13的动能消散程度的因素。矩形的内部空间的中间包长边方向的长度(L’)在图1中表示，矩形的内部空间的中间包短边方向的长度(W’)在图3中表示。

如图10所示可知，在矩形的内部空间的中间包长边方向的长度(L’)与中间包短边方向的长度(W’)之比(L’/W’)为0.3～4.0的情况下，夹杂物引起的缺陷产生变少。在比(L’/W’)是0.3～4.0的情况下，由于注入到堰内的钢液13的动能的消散变大，所以促进了堰内的夹杂物凝结，促进了夹杂物的上浮、分离。

而且，在图11中表示调查中间包内钢液最大表面流速对钢液洁净度带来的影响的结果。另外，在中间包内设置有具有檐状部9的堰7的情况下，钢液表面流速在长浇注嘴3的附近(外周位置)达到最大，因此在长浇注嘴3的外周附近测定钢液最大表面流速。该中间包内钢液的最大表面流速(Ve)与钢液自堰7的上升流成比例地增减。

如图11所示可知，在最大表面流速(Ve)为0.10～0.50m/s的情况下，夹杂物引起的缺陷产生变少。通过使最大表面流速(Ve)为0.10m/s以上，确保了自堰7上升的流速而增大夹杂物的上浮、分离效果，另一方面，通过使最大表面流速(Ve)为0.50m/s以下，使最大表面流速(Ve)不会变得过快，防止中间包熔渣的卷入，并且防止由此引发的钢液的污染。

这里，堰7是以在上方存在钢液13为前提的堰，因此，堰高度h需要至少小于配置堰7的位置处的中间包内的钢液深度。另外，优选的是，使堰高度h为配置堰7的位置处的中间包内钢液的液面高度H的1/2以下。另一方面，若堰高度h过低，则不会获得堰7的效果，因此优选的是确保堰高度h为100mm以上。即，优选的是，以在堰高度h为100mm以上且为中间包内钢液的液面高度H的1/2以下的条件下满足(1)式的方式，设定堰7的上部开口部面积S、距离L、距离W等其他因素。

基于预定的钢液液面高度H以及预定的钢液13的注入流量Q，以使堰7的堰高度h、堰7的上部开口部面积S、自檐状部9的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离L、自檐状部9的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离W满足上述(1)式的方式，确定堰7的形状以及设置位置。将该形状的堰7配置于中间包1的规定位置。

接着，使用该中间包1，以使中间包内钢液液面高度H以及钢液13向中间包1的注入流量Q满足(1)式的关系式的方式控制钢液液面高度H以及钢液13向中间包1的注入流量Q而连续铸造，从而自长浇注嘴3注入的钢液中的夹杂物利用堰7获得朝上方向的流动，在中间包内的钢液液面上浮、分离。换句话说，利用堰7促进钢液中的夹杂物的上浮、分离，能够制造洁净的钢铸片14。

即，根据本发明，基于铸造条件将具有檐状部9的堰7的形状以及设置位置最佳化，进而与该堰7的形状及设置位置相应地将中间包内的钢液液面高度H以及钢液自浇包向中间包1的注入流量Q控制在规定范围，因此与以往相比较，大幅度地促进了中间包1中的夹杂物的上浮、分离。其结果是，提高了注入到铸模2的钢液13的洁净性，并且提高了连续铸造的钢铸片14的洁净度，从而大幅度地减少了夹杂物引起的产品缺陷。

另外，在使用图4所示的中间包1的情况下，在连续铸造中，通过自气体吹入部10将惰性气体吹入钢液中，向自钢液13的上浮、分离性差且上浮速度慢的微小的夹杂物补充惰性气体气泡，使该夹杂物与惰性气体气泡一起上浮到中间包内的钢液液面。

即，使堰7的效果与惰性气体自气体吹入部10的吹入的效果重合，能够将夹杂物少的钢液13供给到铸模2。另外，设置满足(1)式的关系的形状的堰7，以满足(1)式的关系的铸造条件进行铸造，进而在自气体吹入部10将惰性气体吹入钢液中的情况下，实现了进一步减少钢液中的夹杂物。

其中，为了获得自檐状部9的上部吹入惰性气体的效果，需要将自气体吹入部10吹入的流量最佳化。

图12是表示在通过自包围钢液注入部5的檐状部9的所有部位吹入氩气的方法、换句话说通过“四方向吹入”而吹入氩气时，使自檐状部9的上部吹入的氩气流量在气体吹入部10的单位面积为10～330NL/(s×m²)的范围内变化，调查了氩气流量与铸造后的扁钢坯铸片中的夹杂物个数密度之间的关系的结果的图。这里，气体吹入部10的面积是指，图5这种俯视图中的气体吹入部10的总面积，在图5、图7、图8中，是由交叉的两条斜线部所示的范围。

在调查中，使用钢液容纳容量为80吨的中间包1，在该中间包1设置中间包1的长边面方向的长度为1200mm(将该边称作“堰长边”)、中间包1的短边面方向的长度为600mm(将该边称作“堰短边”)、堰高度为230mm的堰7。该堰7分别在中间包1的长边面侧分别具有一个宽度10mm的缺口12。在各堰长边的檐状部9的上部，隔着缺口12在两个位置设置长度为0.3m、宽度为0.01m的气体吹入部10，并且在各堰短边的檐状部9的上部的一个位置设置长度0.3m、宽度0.01m的气体吹入部10。气体吹入部10的总面积为0.018m²(＝六个位置×0.3m×0.01m)。

另外，使用设置有相同形状的堰7的中间包并实施自堰7的外侧的中间包的底部吹入氩气的试验，在图12中一并表示调查了氩气的吹入位置对铸片夹杂物个数密度的影响的结果。在自中间包底部吹入氩气的试验中，在堰7与钢液流出口6的中间位置，在堰7的两侧分别设一处面积为0.009m²的气体吹入部(气体吹入部的总面积＝0.018m²)，使气体吹入部的总面积与设于檐状部9的气体吹入部10的总面积相同。

如图12所示可知，当自设于檐状部9的气体吹入部10吹入的氩气流量处于下述的(2)式的范围内时，夹杂物的减少效果高。

20≤R≤300···(2)

其中，在(2)式中，R是自设于檐状部9的上部的气体吹入部10吹入的、气体吹入部的单位面积的惰性气体流量(NL/(s×m²))。

在惰性气体流量(R)小于20NL/(s×m²)时，气体流量过少，气体气泡作用下的夹杂物捕捉效果变小。另一方面，若惰性气体流量(R)超过300NL/(s×m²)，则钢液13的上升流变得过强，由此导致中间包内的钢液表面流速也变快，在中间包内的钢液上存在的中间包熔渣产生卷入、削入，钢液的洁净性反而恶化。

另外，如图12所示可知，与自中间包1的底部吹入的方法相比，自檐状部9的上部吹入的方法的夹杂物的减少效果高。这是基于，通过自檐状部9的上部吹入，在能够抑制气体气泡分布的扩展的同时，能够抑制捕捉到气体气泡内的夹杂物脱离，从而能够效率良好地捕捉夹杂物。

另外，将自檐状部9吹入的方法改变成所述“四方向吹入”、“长边面正交吹入”、“长边面平行吹入”这三种，调查这三种吹入方法对铸片夹杂物个数密度的影响。在图13中表示调查结果。

在该情况下，在“四方向吹入”中，使用了使气体吹入部10的总面积为0.018m²的中间包1。该中间包1与调查图12所示的数据时所使用的中间包1相同。在“长边面正交吹入”中，虽然使用在“四方向吹入”中所使用的中间包1，但并非自设置于堰长边的檐状部9的上部的气体吹入部10进行气体的吹入，而是仅自设置于堰短边的檐状部9的上部的气体吹入部10实施氩气吹入。该情况下的气体吹入部10的总面积达到0.006m²(＝两个位置×0.3m×0.01m)。另外，在“长边面平行吹入”中，虽然使用了在“四方向吹入”中所使用的中间包1，但并非自设置于堰短边的檐状部9的上部的气体吹入部10进行气体的吹入，而是仅自设置于堰长边的檐状部9的上部的气体吹入部10实施氩气吹入。该情况下的气体吹入部10的总面积达到0.012m²(＝四个位置×0.3m×0.01m)。

如图13所示可知，自包围钢液注入部5的全部檐状部9吹入、换句话说是“「四方向吹入”对于夹杂物的上浮、分离效果最有效。其中，在“长边面正交吹入”以及“长边面平行吹入”中，夹杂物个数密度也小于0.30个/m²。若参照图12，在自中间包1的底部吹入惰性气体的情况下，夹杂物个数密度达到0.30个/m²以上，与这种情况相比较，能够确认到夹杂物的减少效果大。

即，根据本发明，由于自檐状部9的上部吹入惰性气体，所以能够促进难以自钢液13分离的微小的夹杂物的上浮，与以往相比较，促进了中间包1中的夹杂物的上浮、分离。

另外，在根据(1)式将堰7的形状最佳化、进而自檐状部9的上部吹入惰性气体时，更加促进了中间包1中的夹杂物的上浮、分离，能够制造洁净性极高的钢铸片14。

然而，在缺口12的开口宽度小于0.5mm时，通过缺口12的钢液流量过少，有在被堰7包围的空间内残留钢液13的隐患，因此优选的是确保缺口12的开口宽度为0.5mm以上。

另外，实际的钢液注入部5并非上“点”，而具有某种程度的面积，为了在自四面包围这种钢液注入部的同时确保被堰7包围的空间的绝对量，使堰7的上部开口部的中间包长边方向的长度至少与长浇注嘴3的下端部内径相等，优选的是设成长浇注嘴3的下端部内径以上。另外，在图1及图4中，将具有面积的钢液注入部的中心位置作为钢液注入部5来表示。

实施例1

利用图1所示的结构的容量为80吨的两股方式的具有中间包的扁钢坯连续铸造设备，对通过在转炉中进行了铁水的脱碳精炼以及这之后在RH真空脱气装置中进行了真空脱气精炼而熔炼而成的约250吨的极低碳铝镇静钢实施了连续铸造成钢的扁钢坯铸片的试验。

此时，改变中间包内的钢液液面高度H、钢液自浇包向中间包注入的注入流量Q、堰高度h、堰的上部开口部面积S、自檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离L、自檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离W而铸造，进行满足本发明的范围的试验(本发明例1～14)和不满足本发明的范围的试验(比较例1～3)。

另外，此时，使矩形的堰内部空间的中间包长边方向的长度(L’)与中间包短边方向的长度(W’)之比(L’/W’)在0.25～4.5的范围内变化。在所有中间包中，使两个位置的缺口的开口宽度分别为20mm，使檐状部的突出长度(＝自壁部内壁面突出的长度)为0.12m，使连结壁部与檐状部的圆弧的半径为0.06m。中间包内钢液的最大表面流速(Ve)与堰的形状相应地处于0.08～0.52m/s的范围内。

另外，为了进行比较，也实施了使用除未设置堰之外与试验铸造相同的中间包的铸造试验(以往例1)。

表1表示中间包内的钢液液面高度、钢液自浇包向中间包注入的注入流量、所使用的中间包的堰的形状。另外，也表示根据中间包内的钢液液面高度、钢液注入流量及堰形状确定的(3)式的值。此外，在表1中还表示了比(L’/W’)、以及将耐火物制的棒浸渍于中间包内的钢液并自该棒的钢液流的倾斜角度求出的中间包内钢液的最大表面流速(Ve)的值。

[表1]

在铸造后，通过超声波探伤测定调查铸片的夹杂物数量。在图14中表示了铸片的夹杂物数量的调查结果。另外，对于图14而言，以使用了未配置堰的中间包的以往例1中的夹杂物测定值为基准(＝1.0)指数化来进行表示。

如图14所示，能够确认通过应用本发明，能够大幅度地减少扁钢坯铸片的夹杂物数量。换句话说，能够确认通过应用本发明，能够大幅度地促进中间包中的夹杂物的上浮效果。

实施例2

利用图4所示的结构的两股方式的具有中间包的扁钢坯连续铸造设备，对通过在转炉中进行了铁水的脱碳精炼以及这之后在RH真空脱气装置中进行了真空脱气精炼而熔炼成的约250吨的极低碳铝镇静钢实施了连续铸造成钢的扁钢坯铸片的试验。

使用的中间包的钢液容纳容量为80吨，在该中间包中设置有堰长边的长度为1200mm、堰短边的长度为600mm、堰高度为230mm并具有檐状部的堰。在各堰长边的檐状部的上部，隔着缺口在两个位置设置有长度为0.3m、宽度为0.01m的气体吹入部。另外，在各堰短边的檐状部的上部设置有长度为0.3m、宽度为0.01m的气体吹入部。气体吹入部的总面积为0.018m²(＝六个位置×0.3m×0.01m)。在该堰中，在中间包的长边面侧分别各设置一个宽度为10mm的缺口。

使用该中间包，在“四方向吹入”中，自所有的气体吹入部(总面积＝0.018m²)吹入作为惰性气体的氩气。在“长边面正交吹入”中，并非自设置于堰长边的檐状部的上部的气体吹入部吹入气体吹入，而仅自设置于堰短边的檐状部的上部的气体吹入部(总面积＝0.006m²)吹入氩气。另外，在“长边面平行吹入”中，并非自设置于堰短边的檐状部的上部的气体吹入部吹入气体，而仅自设置于堰长边的檐状部的上部的气体吹入部(总面积＝0.012m²)吹入氩气。

檐状部的气体吹入部使用多孔砖，将多孔砖埋入檐状部而形成气体吹入部。

在试验中，改变自檐状部的气体吹入部吹入的氩气流量，进行满足本发明的范围的试验(本发明例21～28)和不满足本发明的范围的试验(比较例22～26)。另外，也进行自檐状部向铸模离开钢液流出口方向的、自中间包的底部吹入氩气的试验(比较例21)。在比较例21中，使气体吹入部的总面积为0.018m²。此外，为了进行比较，也实施了使用除未设置堰之外与试验铸造相同的中间包的铸造试验(以往例21)。在表2中，表示吹入到中间包内的钢液的氩气流量以及吹入位置。

[表2]

在铸造之后，通过超声波探伤测定调查扁钢坯铸片的夹杂物数量。在图15中表示铸片的夹杂物数量的调查结果。

如图15所示，能够确认通过应用本发明，能够大幅度地减少扁钢坯铸片的夹杂物数量。换句话说，能够确认通过应用本发明，能够大幅度地促进中间包中的夹杂物的上浮效果。

附图标记说明

1 中间包；

2 铸模；

3 长浇注嘴；

4 浸渍浇注嘴；

5 钢液注入部；

6 钢液流出口；

7 堰；

8 壁部；

9 檐状部；

10 气体吹入部；

11 气体导入管；

12 缺口；

13 钢液；

14 钢铸片。

Claims (6)

1.一种通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，使用设置有堰的连续铸造用中间包，自浇包将脱氧后的钢液暂时注入中间包，接着自中间包注入到铸模而连续铸造钢铸片，所述堰在来自浇包的钢液注入流与中间包底部碰撞的钢液注入部与自中间包向铸模流出的钢液流出口之间具有自四个方向包围所述钢液注入部而自中间包的底部向上方延伸的壁部、以及在该壁部的上端部朝向所述钢液注入部侧沿水平方向突出的檐状部，在所述壁部及所述檐状部的一个位置以上设有自所述壁部横跨所述檐状部地连续的缺口，此时，

将所述堰的堰高度、所述堰的上部开口部面积、自所述檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离、自所述檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离、中间包内的钢液液面高度、以及钢液自浇包向中间包注入的注入流量设为满足下述的(1)式的范围内而连续铸造钢铸片，

[数学式1]

$3.50\≤{\[(H-h)\×{\left(\frac{S\×\mathrm{\ρ}}{Q}\right)}^{1.37}\]}^{-0.6}+\[\frac{7L}{6}\×{\left(\frac{S\×\mathrm{\ρ}}{Q}\right)}^{1.37}\]+\[\frac{7W}{6}\×{\left(\frac{S\×\mathrm{\ρ}}{Q}\right)}^{1.37}\]\≤9.50...\left(1\right)$

其中，在(1)式中，H是中间包内的钢液液面高度(m)，h是堰高度(m)，S是具有檐状部的堰的上部开口部面积(m²)，ρ是钢液密度(吨/m³)，Q是钢液自浇包向中间包注入的注入流量(吨/min)，L是自檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包短边面的距离(m)，W是自檐状部的钢液注入部侧前端部至中间包长边面的距离(m)。

2.根据权利要求1所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，

被所述壁部包围的堰的内部空间为矩形，该矩形的中间包长边方向的长度(L’：单位m)与中间包短边方向的长度(W’：单位m)之比(L’/W’)为0.3～4.0。

3.根据权利要求1所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，

中间包内的钢液的最大表面流速(Ve)为0.10～0.50m/s。

4.根据权利要求2所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，

中间包内的钢液的最大表面流速(Ve)为0.10～0.50m/s。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，

在所述檐状部的上部设有喷出惰性气体的气体吹入部，并且在所述壁部设有用于向所述气体吹入部供给惰性气体的气体导入管，自所述气体吹入部以满足下述的(2)式的气体流量向中间包内的钢液吹入惰性气体，

[数学式2]

20≤R≤300 (2)

其中，在(2)式中，R是自气体吹入部吹入的、气体吹入部单位面积的惰性气体流量(NL/(s×m²))。

6.根据权利要求5所述的通过连续铸造而进行的高洁净度钢铸片的制造方法，其特征在于，

自包围所述钢液注入部的四个方向的所有檐状部吹入惰性气体。