JP2000117401A - タンディッシュおよび連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大型の非金属介在物はもとより、微小な非金属
介在物も少なく、清浄性に優れた鋳片を得ることが可能
なタンディッシュおよびそのタンディッシュを用いる鋼
の連続鋳造方法の提供。 【解決手段】溶鋼の受湯部１ａと鋳型への給湯部１ｂで
構成されたタンディッシュ内の受湯部に給湯部とは反対
方向に下り勾配の傾斜を持つ耐火物製の溶鋼流動方向制
御台５を備える。溶鋼流動方向制御台には不活性ガス吹
き込み孔９を備えてもよく、このとき、受湯部と鋳型へ
の給湯部が、受湯部および給湯部に開口し外周部に電磁
誘導加熱装置を備える少なくとも１つの通路で接続され
ていることが好ましい。これらのタンデイッシュを用い
る鋼の連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非金属介在物が少
なく清浄性に優れた鋳片を得ることが可能なタンディッ
シュおよびそのタンディッシュを用いる鋼の連続鋳造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造では、取鍋内の溶鋼は、い
ったんタンディッシュに注入された後に、浸漬ノズルを
介して鋳型内に鋳込まれる。このタンディッシュ内で鋼
の清浄性を高めるために、溶鋼中の酸化物をさまざまな
方法で除去することが行われている。とくに近年は、鋼
材の性能向上に対する要望が強まっており、微小な酸化
物まで除去することが要求されている。

【０００３】ＣＡＭＰ ＩＳＩＪ Ｖｏｌ．８（１９９
５）、Ｐ．２７７には、鋳片内の非金属介在物の低減方
法として、タンディッシュ内に複数の孔を開けた耐火物
の堰を設け、これらの孔に溶鋼を通し、孔の内面に溶鋼
中の酸化物を吸着させる方法が提案されている。しか
し、この方法では、孔の径が酸化物の付着により次第に
小さくなり、連続鋳造作業が困難となることがある。

【０００４】特開平５−７７００２号公報には、タンデ
ィッシュ内の溶鋼を電磁力により回転させ、比重の軽い
酸化物を回転する溶鋼の中心部に集積させることによ
り、酸化物を浮上分離させる方法が提案されている。こ
の方法では、回転する溶鋼から清浄性の高い溶鋼のみを
分離して鋳型内に注入することが難しいこと、さらに設
備が複雑で設備費が増大するという問題がある。

【０００５】特開平７−３１６６２７号公報では、取鍋
からタンディシュへの注入流とタンディッシュ底部から
吹き込まれた不活性ガスの気泡によるリフティング作用
によって上昇流となった溶鋼の流れを衝突させる方法が
提案されている。この衝突により、溶鋼の乱流場が形成
され、微小な酸化物が凝集、肥大し、肥大化した酸化物
が浮上して溶鋼から除去される。この方法では、微小な
酸化物が凝集し肥大する時間が、お互いの溶鋼の流れが
衝突するわずかな時間であり、十分な凝集および肥大が
起こらない場合がある。一方、吹き込まれたガスの気泡
は、界面張力および温度の影響により肥大する傾向があ
る。肥大した気泡では、残存する微小な酸化物を効率的
に捕捉できない。

【０００６】特開昭５８−５８９６５号公報では、タン
ディッシュ底部からガス吹き込みを行い、かつ、このガ
ス吹き込み部近傍の溶鋼を電磁撹拌装置により撹拌し、
この溶鋼の剪断力を利用し気泡の微細化を図る方法が提
案されている。この方法では、気泡は微細化されるが、
電磁撹拌される範囲でしか溶鋼が撹拌されず、溶鋼の撹
拌が不十分であり、溶鋼中の酸化物が肥大し難い。微細
な気泡だけでは、微小な酸化物などを浮上させ除去する
ことは困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、大型の非金
属介在物はもとより、微小な非金属介在物も少なく、清
浄性に優れた鋳片を得ることが可能なタンディッシュお
よびそのタンディッシュを用いた鋼の連続鋳造方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、図１お
よび図２に例示するような装置構成を持つ下記（１）、
（２）、（３）および（４）に示すタンディッシュ、さ
らに下記（５）に示す連続鋳造方法にある。

【０００９】（１）溶鋼の受湯部１ａと溶鋼の鋳型への
給湯部１ｂで構成されたタンディッシュ内の受湯部１ａ
に、給湯部１ｂとは反対方向に２０〜６０度の下り勾配
の傾斜を持つ耐火物製の溶鋼流動方向制御台５を備える
タンディッシュ。

【００１０】（２）溶鋼流動方向制御台５に不活性ガス
吹き込み孔を備える上記（１）に記載のタンディッシ
ュ。

【００１１】（３）受湯部１ａと給湯部１ｂが、受湯部
１ａおよび給湯部１ｂに開口し外周部に電磁誘導加熱装
置１１を備える少なくとも１つの溶鋼の通路１２で接続
されている上記（２）に記載のタンディッシュ。

【００１２】（４）底部側に溶鋼の通流部が形成された
耐火物製の堰７を給湯部１ｂに備える上記（１）、
（２）または（３）に記載のタンディッシュ。

【００１３】（５）溶鋼流動方向制御台部１１に溶鋼を
供給し、給湯部１ｂから鋳型に溶鋼を注入する上記
（１）、（２）、（３）または（４）のいずれかに記載
のタンディッシュを用いる鋼の連続鋳造方法。

【００１４】タンディッシュおよびそれを用いた鋼の連
続鋳造方法を以下に説明する。なお、本発明では、対象
とする溶鋼中の微小な酸化物とは、径が５０μｍ程度以
下の酸化物を意味する。

【００１５】本発明のタンディッシュでは、取鍋からの
溶鋼の注入流の直下に、鋳型への給湯部とは反対方向に
下り勾配の傾斜を持つ耐火物製の溶鋼流動方向制御台を
備えている。

【００１６】タンディッシュ内に注入された溶鋼は、こ
の溶鋼流動方向制御台を流れ落ち、タンデイッシュの底
部および端部に衝突して、タンディッシュの上部に向か
って流れる。湯だまりの表面近傍に達した溶鋼の流れ
は、反転して給湯部に向かう流れとなる。給湯部に向か
う流れは、溶鋼流動方向制御台に流れを遮られるため、
タンディッシュ側壁とこの溶鋼流動方向制御台の間を抜
けながら、タンディッシュの底部に潜り込む流れとな
る。

【００１７】溶鋼がタンデイッシュの底部および端部に
衝突して、溶鋼の流れが上昇流となる部分で、溶鋼は激
しく撹拌される。また、反転して給湯部に向かう溶鋼
は、取鍋からの注入流と衝突することになる。このよう
に溶鋼が激しく撹拌されたり衝突する場所では、溶鋼中
の微小な酸化物は凝集、肥大化しやすい。肥大化した酸
化物は浮上しやすくなり、給湯部に到達する過程または
給湯部に達した後に、溶鋼系外に除去される。

【００１８】溶鋼流動方向制御台の傾斜部には、溶鋼の
注入位置の下方に不活性ガス吹き込み孔を設け、その孔
から、Ａｒなどの不活性ガスを吹き込んでもよい。吹き
込まれた気泡は、取鍋から注入された溶鋼の流れにより
砕かれ、微細化される。この微細化された気泡は、溶鋼
とともに撹拌される間に、溶鋼中の大型の酸化物はもと
より、微小な酸化物を捕捉する。これらの酸化物を捕捉
した微細な気泡は、溶鋼とともに給湯部に達する過程ま
たは給湯部に達した後、浮上するので、酸化物は溶鋼系
外に効果的に除去される。

【００１９】ところで、受湯部において溶鋼が強く撹拌
されるような本発明のタンディッシュの場合には、溶鋼
の温度が低下する場合があり、このとき、電磁誘導加熱
装置により、溶鋼の温度を適切な温度に加熱することが
好ましい。

【００２０】また、電磁誘導加熱装置には、下記に示す
作用があるので、本発明の方法では、この電磁誘導加熱
装置の作用を利用する。すなわち、不活性ガスの吹き込
み孔は、外周部に電磁誘導加熱装置を備えた少なくとも
１つの通路で、溶鋼の受湯部と鋳型への給湯部が接続さ
れた構成のタンディッシュの溶鋼流動方向制御台に設け
るのが有効である。

【００２１】上述の場合には、吹き込まれた不活性ガス
の気泡は、溶鋼とともにこの通路を通過する際、電磁誘
導加熱装置を作用させたときに発生する電磁ピンチ力に
より、溶鋼中の酸化物とともに通路の内壁に集まる傾向
がある。通路の内壁に集まった気泡は、内壁に気泡の膜
を形成する。一方、溶鋼中の酸化物は、内壁に生成した
気泡の膜に保護されて通路内を通過するので、酸化物が
通路の内壁に付着しにくく、通路が詰まりにくい。

【００２２】タンディッシュの底部側に溶鋼の通流部が
形成された耐火物製の堰を給湯部に備えてもよい。ここ
で、給湯部に備えるとは、溶鋼流動方向制御台と鋳型へ
の注入ノズルの間の給湯部に備えることを意味する。す
なわち、給湯部で微小な酸化物などを捕捉した微細な気
泡が、十分にタンディッシュ内で浮上しない場合があ
る。この堰により溶鋼の流れをタンディッシュの底部に
潜りこませることにより、再度、給湯部で溶鋼の上昇流
を形成させることができる。そのため、溶鋼中の酸化物
が気泡とともに浮上しやすくなり、より効果的に酸化物
を除去できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明のタン
ディッシュの構造例および本発明の連続鋳造方法を説明
するための模式図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）に
おけるＢ−Ｂ’断面を示す縦断面図である。また、図１
（ｂ）は、図１（ａ）おけるＡ−Ａ’断面を示す平面図
である。図２は、少なくとも１つの通路で、溶鋼の受湯
部と鋳型への給湯部が接続された構成のタンディッシュ
の例の断面図である。

【００２４】取鍋からの注入流の直下のタンディッシュ
底部に、受湯部１ａの幅より狭く、鋳型への給湯部１ｂ
とは反対方向に下り勾配の傾斜を持つ耐火物製の溶鋼流
動方向制御台５を備える。この溶鋼流動方向制御台は、
タンディッシュの上部では幅が狭く、タンディッシュの
底部に近付くにつれて幅が広くなるようにするのがよ
い。溶鋼流動方向制御台の上部の幅を狭くするのは、給
湯部方向へ溶鋼が流れやすくするためである。

【００２５】溶鋼流動方向制御台の下り勾配の角度は、
タンディッシュの底部との狭角で、２０〜６０度の範囲
が好ましい。２０度より小さい場合、溶鋼流動方向制御
台を流れる溶鋼の上下方向の速度が小さいので、上下方
向の撹拌が弱い。また、溶鋼の表面近傍で溶鋼流動方向
制御台に向かう溶鋼の流れの速度も小さい。すなわち、
タンディッシュ内での溶鋼の流れが全体的に緩やかにな
る。そのため、微小な酸化物が衝突して、凝集、肥大化
することが少なくなる。また、６０度より大きい場合に
は、取鍋からの注入流と溶鋼流動方向制御台の勾配との
差が小さいので、溶鋼の水平方向の撹拌が弱い。

【００２６】溶鋼流動方向制御台の表面形状は、平面
か、やや凹面状とするのが好ましい。溶鋼の流れが、ま
とまって受湯部の端部に向かうようにするためである。

【００２７】溶鋼流動方向制御台の耐火物には、高アル
ミナ質、マグネシア質、ジルコニア質などの通常用いら
れる耐火物でよい。

【００２８】なお、取鍋からタンディッシュへの注入ノ
ズルは、本発明の効果を得るためには、いわゆるロング
ノズルと称されるもので、タンディッシュ内の溶鋼に浸
漬する型のノズルが好ましい。この場合、ノズルの吐出
孔は、一般的に用いられている下向き１孔のもので構わ
ない。

【００２９】溶鋼流動方向制御台に不活性ガス吹き込み
孔を設ける場合には、吹き込み孔は、たとえば多孔質耐
火物でもよく、径が１ｍｍ程度の鋼製の細管を複数設け
た耐火物でもよい。不活性ガスには、ＡｒやＮ₂ などを
用いることができる。

【００３０】図２に示すような構成で、溶鋼の受湯部１
ａと鋳型への給湯部１ｂが、受湯部および給湯部に開口
した少なくとも１つの通路１２で接続されたタンディッ
シュの場合には、通路１２は、タンディッシュの底部に
近い位置に設けるのが好ましい。溶鋼が通過する通路内
の孔の横断面形状は、丸形でも四角形でも構わない。孔
の断面積は、鋳造する鋳片の断面サイズ、鋳造速度およ
び設置する通路の個数により選択すればよいが、丸形状
の場合で直径１００〜２００ｍｍ程度の孔が好ましい。

【００３１】通路の長さは、１〜２ｍ程度とするのが好
ましい。通路内を通過する溶鋼中の酸化物が凝集するた
めの時間の確保や溶鋼を加熱する場合の加熱時間の確保
のためである。２ｍ以上になると、タンディッシュへの
通路の取り付け施工性が悪くなり、タンディッシュの製
造コストが高くなる。

【００３２】通路の耐火物には、高アルミナ質、マグネ
シア質、ジルコニア質などの一般的な耐火物でよい。

【００３３】通路の傾きは、水平でもよく、受湯部から
給湯部の方向に向かって、上向きまたは下向きに傾斜さ
せてもよい。上向きの傾斜を設けた場合には、通路から
給湯部に流れ出る溶鋼の方向が上方向となり、溶鋼中の
酸化物がより浮上しやすくなる。また、下向きに傾斜さ
せた場合には、酸化物の浮上効果は水平の場合とほぼ変
わらず、連続鋳造を終了する際に、受湯部にある残溶鋼
が給湯部に流れ出やすくなる。

【００３４】通路の給湯部への開口部と鋳型への注入ノ
ズルとの間の距離は、１ｍ程度以上とするのが望まし
い。１ｍ未満の場合に、開口部から流れ出た溶鋼が、注
入ノズルに直接流入する場合がある。このときには、溶
鋼中の酸化物も溶鋼とともに注入ノズルを経て鋳型内に
混入する。

【００３５】それぞれの通路の外周部には、電磁誘導加
熱装置を備える。電磁誘導加熱装置と周囲の通路やタン
ディッシュとの設備的な干渉や、タンディッシュの施工
性からは、これら電磁誘導加熱装置の長さは短い方が良
い。一方、溶鋼中の酸化物の凝集や溶鋼の温度の上昇の
確保からは、長さは少なくとも通路の１／３程度が好ま
しい。このとき、電磁誘導加熱装置は、通路の受湯部側
に近い位置に設置することが好ましい。

【００３６】なお、受湯部と給湯部が２つの通路で接続
され、これら通路の外周部に鉄芯を備えた誘導加熱方式
の場合には、電磁誘導加熱装置の長さを短くできる。

【００３７】給湯部には、タンディッシュの底部側に溶
鋼の通流部が形成された耐火物製の堰７を設けてもよ
い。この堰の高さ方向の長さは、タンディッシュの高さ
の３０〜６０％程度とするのが好ましい。６０％以上で
は、溶鋼の流量の確保が困難となる。また、３０％以下
では、溶鋼の流れをタンディッシュの底部に潜りこませ
ることが困難となる。堰の耐火物には、高アルミナ質、
マグネシア質、ジルコニア質などを用いることができ
る。

【００３８】図１〜図２では、１ストランドのみの場合
のタンディッシュで説明したが、２ストランドやそれ以
上のストランドを有するタンディッシュにも、本発明の
タンディッシュを適用できる。

【００３９】

【実施例】垂直曲げ型連続鋳造機を用いて、横断面形状
が、厚み２５０ｍｍ、幅１２００ｍｍの鋳片を２．０ｍ
／分の速度で鋳造した。

【００４０】用いたタンディッシュは、図１または図２
に示した構成であり、表１に示す化学組成の極低炭素鋼
を鋳造した。最大７連鋳の鋳造試験を行った。

【００４１】

【表１】

【００４２】タンディッシュの容量は２５ｔで、内法サ
イズは、幅１０００ｍｍ、高さ１５００ｍｍ、長さ３０
００ｍｍである。

【００４３】タンディッシュ内に設置する溶鋼流動方向
制御台の形状は、高さがタンディッシュの内法高さと同
一で、傾斜角度を４５度とした。なお、溶鋼流動方向制
御台の勾配が１５度および７０度の場合についても比較
例として試験した。溶鋼流動方向制御台は、幅が最上端
で４００ｍｍ、最下端で８００ｍｍで、タンディッシュ
の幅方向の中央部に配置した。

【００４４】溶鋼流動方向制御台に、直径１００ｍｍの
多孔質耐火物の不活性ガス吹き込み孔を設けた。ガスを
吹き込む試験では、Ａｒガスを常温で０．５リットル／
秒の流量で吹き込んだ。

【００４５】図２に示した装置構成のタンディッシュの
場合には、長さが１５００ｍｍ、内径が１５０ｍｍの孔
を有する円筒状の通路を２本設け、その通路の外側に
は、出力１ＭＷの電磁誘導加熱装置を設置した。

【００４６】給湯部に堰を設ける場合には、全幅で、上
端からタンディッシュの高さの５０％の範囲で堰を設け
た。

【００４７】得られた鋳片を素材として、厚さ０．７ｍ
ｍの熱間圧延鋼帯に圧延し、コイル状に巻き取り、この
コイルの表面欠陥発生率を調査した。ここで、表面欠陥
発生率は、欠陥が発生したコイルの重量（ｔｏｎ）を、
検査した全てのコイルの重量（ｔｏｎ）で除した値であ
る。

【００４８】一部の試験では、鋳片の表層１０ｍｍを除
いた位置から１０ｋｇの鋼を採取し、電解法（スライム
抽出法）により非金属介在物の粒径の分布を調査した。

【００４９】また、受湯部の溶鋼および鋳型への給湯部
の溶鋼をボンブ法により直径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍ
採取し、得られたサンプルを全酸素量の調査に供した。

【００５０】表２に、試験条件と試験結果を示す。

【００５１】

【表２】

【００５２】本発明例の試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３では、
図１に示したタンディッシュを用いた。試験Ｎｏ．２は
Ａｒガスを吹き込んだ例、本発明例の試験Ｎｏ．３はＡ
ｒガスを吹き込み、かつ鋳型への給湯部に堰を設けた例
である。本発明例の試験Ｎｏ．４では、図２に示した構
成のタンディッシュを用い、電磁誘導加熱を行った。

【００５３】本発明例のいずれの試験結果も、タンディ
ッシュの受湯部の溶鋼の全酸素量が３８〜４１ｐｐｍ
で、給湯部では、６〜１０ｐｐｍに低下した。この結果
から、溶鋼の清浄度が向上し良好なことが裏付けられ
た。とくに、試験Ｎｏ．４の全酸素量の低減が著しかっ
た。また、得られた鋳片を素材として、厚さ０．７ｍｍ
に熱間圧延したコイルの表面欠陥発生率は、０．１０〜
０．１５％と低く、良好な結果であった。

【００５４】比較例の試験Ｎｏ．５では、溶鋼流動方向
制御台、堰７、電磁誘導加熱のない従来のタンディッシ
ュを用いて試験した。比較例の試験Ｎｏ．６では、試験
Ｎｏ．５に用いたタンディッシュに、さらに取鍋からの
溶鋼の注入流の直下のタンディッシュの底部に、直径１
００ｍｍの多孔質耐火物の不活性ガス吹き込み孔を設
け、Ａｒガスを０．５リットル／秒の流量で吹き込ん
だ。

【００５５】比較例の試験Ｎｏ．７およびＮｏ．８で
は、図１に示したタンディッシュを用いた。ただし、溶
鋼流動方向制御台の勾配を、試験Ｎｏ．７は１５度と
し、Ｎｏ．８は７０度とした。いずれもＡｒガスを吹き
込んだ。

【００５６】比較例のいずれの試験結果も、溶鋼の全酸
素量が、タンディッシュの受湯部では３８〜４２ｐｐ
ｍ、給湯部では２０〜３０ｐｐｍ程度で十分に低下して
おらず、清浄度の向上は期待できない結果であった。ま
た、得られた鋳片を厚さ０．７ｍｍに熱間圧延したコイ
ルの表面欠陥発生率は、０．３０〜０．５０％と高く、
本発明例に比べると不良であった。

【００５７】図３は、本発明例の試験Ｎｏ．１およびＮ
ｏ．４、比較例の試験Ｎｏ．５およびＮｏ．７につい
て、鋳片における非金属介在物の粒径分布の調査結果を
示す図である。

【００５８】試験Ｎｏ．１およびＮｏ．４では、大型の
非金属介在物はもとより、５０μｍ程度の微小な非金属
介在物までも十分に除去されていることが分かる。一
方、試験Ｎｏ．５およびＮｏ．７では、とくに微小な非
金属介在物の除去が不十分である。

【００５９】以上の結果から、本発明のタンディッシュ
を用いた本発明の連続鋳造方法が、溶鋼中の微小な酸化
物の除去に対して効果的であることが明らかである。

【００６０】

【発明の効果】本発明のタンディッシュおよび本発明の
連続鋳造方法の適用により、大型の非金属介在物はもと
より、微小な非金属介在物も少なく、清浄性に優れた鋳
片を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタンディッシュおよびそのタンディッ
シュを用いる連続鋳造方法の例を説明するための模式図
である。

【図２】本発明のタンディッシュおよびそのタンディッ
シュを用いる連続鋳造方法の他の例を説明するための模
式図である。

【図３】鋳片中の非金属介在物の粒径分布を示す図であ
る。

【符号の説明】

１：タンディッシュ １ａ：受湯部 １ｂ：給湯部 ２：取鍋 ３：鋳型 ４：取鍋からの注入ノズ
ル ５：溶鋼流動方向制御台 ６：鋳型への注入ノズル ７：堰 ８：不活性ガス供給装置 ９：不活性ガス吹き込み孔 １０：気泡と捕捉された酸
化物 １１：電磁誘導加熱装置 １２：通路 １３：溶鋼の流れ

フロントページの続き (72)発明者 白井 善久 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E014 LA00 LA10 LA18 NA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶鋼の受湯部と溶鋼の鋳型への給湯部で構
   成されたタンディッシュ内の受湯部に、給湯部とは反対
   方向に２０〜６０度の下り勾配の傾斜を持つ耐火物製の
   溶鋼流動方向制御台を備えることを特徴とするタンディ
   ッシュ。
2. 【請求項２】溶鋼流動方向制御台に不活性ガス吹き込み
   孔を備えることを特徴とする請求項１に記載のタンディ
   ッシュ。
3. 【請求項３】受湯部と給湯部が、受湯部および給湯部に
   開口し外周部に電磁誘導加熱装置を備える少なくとも１
   つの溶鋼の通路で接続されていることを特徴とする請求
   項２に記載のタンディッシュ。
4. 【請求項４】底部側に溶鋼の通流部が形成された耐火物
   製の堰を給湯部に備えることを特徴とする請求項１、請
   求項２または請求項３に記載のタンディッシュ。
5. 【請求項５】溶鋼流動方向制御台部に溶鋼を供給し、給
   湯部から鋳型に溶鋼を注入することを特徴とする請求項
   １、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかに記
   載のタンディッシュを用いる鋼の連続鋳造方法。