JP2004066335A

JP2004066335A - 鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2004066335A
Application number: JP2002233069A
Authority: JP
Inventors: Mikio Suzuki; 鈴木　幹雄
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】Ａｌ_２　Ｏ_３　等の溶鋼中に懸濁する介在物をタンディッシュ内で安価に且つ効率良く除去し、清浄性の優れた鋼を連続鋳造する。
【解決手段】アルゴンと、溶鋼１に溶解可能な非酸化性ガスとの混合ガスを、タンディッシュ４内の溶鋼中若しくはタンディッシュ内に注入される溶鋼中に吹き込みながら、タンディッシュ内の溶鋼を鋳型５内に注湯する。その際に、混合ガスの吹き込み流量（Ｎｍ^３　／ｍｉｎ）を、溶鋼の通過流量（ｍ^３　／ｍｉｎ）に対して１／１００〜１／２０の範囲内とすること、混合ガスのアルゴン濃度を、５０体積％〜９５体積％の範囲内とすること、更に、溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとして、窒素ガス、水素ガス、プロパンガスのうちの１種若しくは２種以上を用いることが好ましい。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造方法に関し、詳しくは、溶鋼中に存在するＡｌ_２　Ｏ_３　等の酸化物系非金属介在物をタンディッシュ内で効率良く除去することの可能な連続鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼中のＡｌ_２　Ｏ_３　を主体とする酸化物系非金属介在物（以下「介在物」と記す）は、最終製品における表面疵等の欠陥の発生原因となるので、極力除去する必要があり、そのため、最終製品の品質に直接関与する連続鋳造工程では、清浄性の優れた鋳片を得る手段として、種々の介在物低減対策が実施されてきた。そして、生産性向上のために鋳片引抜き速度を高速度化させた最近の操業形態では、鋳型内における介在物の分離・除去に限界があり、更に、近年の要求される品質の厳格化も加味されて、溶鋼を鋳型に供給する以前のタンディッシュにおける清浄性向上が極めて重要になっている。
【０００３】
タンディッシュ内における介在物除去手段としては、従来、種々の堰をタンディッシュに設け、タンディッシュ内における溶鋼流を制御して介在物の浮上・分離を促進させる方法が採用されてきた。更に、堰を使用しつつ、介在物の浮上・分離を一層促進させる手段として、特開昭６３−１５７７４５号公報には、タンディッシュ内の溶鋼中へアルゴンの吹き込みを併用する方法が開示され、特開昭５９−１８９０５０号公報には、石灰質系のフィルター形状の堰を用いる方法が開示されている。
【０００４】
一方、タンディッシュ内の溶鋼に磁場を印加し、タンディッシュ内における溶鋼流を制御して介在物を低減する方法も提案されている。例えば特開昭５８−２２３１７号公報には、タンディッシュの外部から磁力を与え、この磁力によって溶鋼を水平回転させて、密度の小さい介在物を中心部に集中させ、中心部で浮上・分離させる方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、堰を用いる方法では、介在物同士の凝集・合体による浮上速度の促進は期待できず、積極的な介在物除去効果は少ないといわざるを得ない。更に、堰でタンディッシュ内を仕切るため、堰を通過する際に溶鋼の流動速度が増加し、これに起因してタンディッシュ内における滞在時間が平均的な滞在時間よりも短かくなる領域が発生してしまう。滞在時間が短くなった場合には、介在物の浮上時間が確保されず、介在物は溶鋼と共に鋳型内へ流出される。これらから判断すれば、堰の効果は、取鍋からタンディッシュ内に流出されたスラグを堰き止め、鋳型への注湯点直上までスラグが到達することを阻止し、当該注湯点におけるスラグの巻き込みを防止する点にあるといえる。
【０００６】
タンディッシュ内へアルゴンを吹き込む方法では、介在物とアルゴンとの合体が起こり、介在物の見掛け密度が低下することによって浮上速度が増加し、介在物の分離・除去の促進が期待できる。しかしながら、従来、タンディッシュの底部煉瓦若しくは側壁煉瓦下部から吹き込んだアルゴンは、アルゴン気泡同士が合体して大きな気泡となるため、溶鋼中に滞在する時間が短く、介在物と遭遇する機会が少なくなり、期待したほどの介在物低減効果が発揮されていない。逆に、アルゴン気泡が大きいため、溶鋼湯面から放出する際に湯面の乱れが起こり、溶鋼が大気に露出して、溶鋼が酸化され、清浄性を悪化させることさえある。
【０００７】
フィルター形状の堰を用いる方法は、介在物除去効果に優れるが、フィルターの目詰まりにより、長時間の除去効果を発揮することができない。又、フィルターが高額であり、大量生産の炭素鋼の連続鋳造には実用化されていない。
【０００８】
タンディッシュ内の溶鋼に磁場を印加する方法は、溶鋼とは非接触であるため溶鋼の汚染が起こらないというメリットがある上に、介在物除去効果に優れるが、高額な磁場発生装置が必要であり、又、溶鋼の流動方向を所定方向に制御するために、タンディッシュを複雑な形状にする必要があり、これらによる製造コストの上昇が問題である。
【０００９】
このように、従来のタンディッシュ内における介在物除去手段は、製造コストの増加が少ない場合には介在物低減効果が少なく、一方、介在物低減効果が期待できる場合には製造コストの上昇を招いており、介在物を安価に且つ効率良く低減する手段は未だ実用化されていないのが実状である。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、Ａｌ_２　Ｏ_３　等の溶鋼中に懸濁する介在物をタンディッシュ内で安価に且つ効率良く除去し、清浄性の優れた鋼を鋳造することができる、鋼の連続鋳造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者等は鋭意検討を行った。以下に検討結果を説明する。
【００１２】
溶鋼中にガスを吹き込む場合、生成するガス気泡の大きさは、ガス吹き込み用煉瓦、例えばポーラス煉瓦の気孔径に依存することが知られており、微細なガス気泡を得ようとする場合には、微細な気孔径を有するガス吹き込み用煉瓦が使用される。しかし、吹き込むガス種は通常アルゴンであり、アルゴンは、溶鋼との濡れ性が悪いため、溶鋼中に吹き込まれると直ちに気泡同士が合体して巨大化する。そのため、ガス吹き込み用煉瓦の気孔径を厳選したとしても、生成されるガス気泡の大きさは必ずしも制御されることにはならない。
【００１３】
巨大化したガス気泡の溶鋼中における浮上速度は極めて速く、介在物との遭遇チャンスも少なくなり、ガス気泡による介在物除去効果は低減する。同時に、溶鋼湯面から雰囲気中に放散する際に湯面を激しく攪乱するため、雰囲気中の酸素ガスと溶鋼とが反応してＡｌ_２　Ｏ_３　が生成され、却って溶鋼の清浄性を損なうことさえ発生する。
【００１４】
そこで、本発明者等は、溶鋼とガス気泡との濡れ性を改善するために種々検討を重ねた。その結果、溶鋼に溶解可能なガスをアルゴンに混合し、この混合ガスを溶鋼中に吹き込むことによって、この混合ガスは溶鋼と良く濡れることから、ガス気泡の発生状況が格段に変化するとの知見を得た。溶鋼に溶解可能で、且つ、溶鋼を酸化しない非酸化性ガスとしては、窒素ガス、水素ガス、プロパンガス等を用いることができる。溶鋼に溶解可能であっても、ＣＯ_２　ガスは溶鋼を酸化させ、却って溶鋼の清浄性が悪化するため、好ましくなく、同様に、ＣＯガスは溶鋼中のＡｌと反応してＡｌ_２　Ｏ_３　を生成させることがあり、Ａｌ_２　Ｏ_３　が生成される場合には、清浄性が悪化するため、好ましくない。
【００１５】
溶鋼に溶解可能なガス、例えば窒素ガス、水素ガス、又はプロパンガスをアルゴンに混合させ、これらの混合ガス雰囲気の中で溶鋼の表面張力を測定すると、アルゴン雰囲気中で測定した表面張力即ち純アルゴンと溶鋼との表面張力よりも小さくなる。溶鋼の表面張力は、アルゴン雰囲気中では１．８Ｎ／ｍであるが、窒素ガス雰囲気中では１．３Ｎ／ｍ、水素ガス雰囲気中では１．５Ｎ／ｍ、プロパンガス雰囲気中では１．３Ｎ／ｍである。又、これらの混合ガス雰囲気中では、例えば、アルゴン濃度が５０体積％のアルゴンと窒素ガスとの混合ガスの場合には１．４Ｎ／ｍ、アルゴン濃度が８５体積％のアルゴンと水素ガスとの混合ガスの場合には１．６Ｎ／ｍ、アルゴン濃度が５０体積％のアルゴンとプロパンガスとの混合ガスの場合には１．４Ｎ／ｍになり、いずれも純アルゴンと溶鋼との表面張力よりも小さくなる。
【００１６】
溶鋼中のガス気泡の半径Ｒは、下記の（１）式により決定されることが公知であり、（１）式で示されるように、ガスと溶鋼との表面張力が小さくなると気泡の半径Ｒは小さくなる。（１）式において、σはガスと溶鋼との表面張力（Ｎ／ｍ）、Ｐ_Ｇ　は気泡内ガス圧力（Ｎ／ｍ^２　）である。
【００１７】
【数１】

【００１８】
尚、溶鋼中にガスを吹き込む場合、生成されるガス気泡の気泡内ガス圧力Ｐ_Ｇ　がρ×ｇ×Ｈで算出される圧力よりも高くなるように、吹き込み時の圧力を設定して吹き込む必要がある。気泡内ガス圧力Ｐ_Ｇ　がρ×ｇ×Ｈで算出される圧力よりも低い場合には、溶鋼静圧の方が大きくなり、ガス吹き込みを行うことはできない。但し、溶鋼中に吹き込まれたガスの気泡内ガス圧力Ｐ_Ｇ　は、直ちにρ×ｇ×Ｈで算出される溶鋼静圧と平衡することになる。ここで、ρは溶鋼の密度（＝７０００ｋｇ／ｍ^３　）、ｇは重力加速度（＝９．８ｍ／ｓ）、Ｈはガス吹き込み位置から溶鋼湯面までの溶鋼深さ（ｍ）である。
【００１９】
タンディッシュ底部からガスを吹き込む場合、例えばタンディッシュ内の溶鋼深さが１．５ｍとすると、純アルゴンを吹き込んだ場合、タンディッシュ底部で存在可能なガス気泡半径Ｒは８．８μｍ（Ｒ＝　２×１．８（Ｎ／ｍ）／２０４２００（Ｎ／ｍ^２））であり、一方、アルゴン濃度が５０体積％のアルゴンと窒素ガスとの混合ガスの場合のタンディッシュ底部におけるガス気泡半径Ｒは６．８μｍ（Ｒ＝　２×１．４（Ｎ／ｍ）／２０４２００（Ｎ／ｍ^２））になり、約２５％減少する。
【００２０】
実際には、溶鋼中に気泡が混在すると溶鋼−気泡間に界面が形成されるので、気泡が混在していない溶鋼に比べて、界面エネルギー分だけ系全体のエネルギーが増加する。系の安定性からは系全体のエネルギーが減少する方向に移行するので、系全体のエネルギーを減少させるために気泡同士の合体が起こり、界面積が減少する方向に移行する。従って、純アルゴンを吹き込んだ場合には、気泡同士の合体がより起こりやすく、大きな気泡が生成する。
【００２１】
更に、気泡中の窒素ガス、水素ガス、プロパンガスは、溶鋼中に溶解していくため、溶鋼と良く濡れることになる。その結果、気泡表面に溶鋼が張り付いている状態になり、気泡同士の合体のためには、張り付いている溶鋼膜を取り除く力が必要となる。そのため、溶鋼に良く濡れるガスは合体しにくく、合体によって巨大化することが少ない。その上に、ガス気泡の上昇中、気泡中の溶鋼に溶解可能なガスが溶鋼に溶解していくため、気泡内ガス圧力Ｐ_Ｇ　が変化しなければ気泡径は小さくなる。実際には上昇していくと溶鋼静圧の減少によって気泡の膨張が起こる。アルゴンと溶鋼に溶解可能なガスとの混合ガスの場合には、溶鋼に溶解可能なガスが溶解していくため、気泡径の拡大は小さく、微細気泡を生成させることができる。
【００２２】
本発明は上記検討結果に基づきなされたもので、第１の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、アルゴンと、溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとの混合ガスをタンディッシュ内の溶鋼中に吹き込みながら、タンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に注湯することを特徴とするものである。
【００２３】
第２の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１の発明において、タンディッシュの底部又は側壁下部にポーラス煉瓦を配置し、当該ポーラス煉瓦から前記混合ガスを吹き込むことを特徴とするものである。
【００２４】
第３の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、その一端を取鍋の溶鋼流出孔に密着させ、他端をタンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた注入管を介して取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入する際に、注入管のタンディッシュ内溶鋼に浸漬させた部位に、注入管の内面側に露出させてポーラス煉瓦を配置し、当該ポーラス煉瓦から、アルゴンと、溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとの混合ガスを注入管内に吹き込みながら、取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入することを特徴とするものである。
【００２５】
第４の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１ないし第３の発明のいずれかにおいて、前記混合ガスの吹き込み流量（Ｎｍ^３　／ｍｉｎ）を、溶鋼の通過流量（ｍ^３　／ｍｉｎ）に対して１／１００〜１／２０の範囲内とすることを特徴とするものである。
【００２６】
第５の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第４の発明において、前記混合ガスのアルゴン濃度を、５０体積％〜９５体積％の範囲内とすることを特徴とするものである。
【００２７】
第６の発明に係る鋼の連続鋳造方法は、第１ないし第５の発明のいずれかにおいて、溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとして、窒素ガス、水素ガス、プロパンガスのうちの１種若しくは２種以上を用いることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明では、溶鋼に溶解可能な非酸化性のガスをアルゴンと混合して、タンディッシュ内の溶鋼中、若しくはタンディッシュ内に注入される溶鋼中に吹き込むので、生成されるガス気泡が小さくなると共に、ガス気泡同士の溶鋼中における合体が防止され、微細なままのガス気泡を溶鋼中に混入させることが可能となり、介在物の当該気泡に捕捉される確率が高くなるため、高い清浄性を有する鋳片を製造することが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例を示す図であって、本発明を実施した連続鋳造設備の概略図、図２は、図１に示す注入管の拡大図、図３は、図１に示すガス吹込羽口の拡大図である。
【００３０】
図１に示すように、外殻を鉄皮１９とし、内面を耐火物２０で施工されたタンディッシュ４が、タンディッシュカー（図示せず）に搭載されて鋳型５の上方所定位置に配置され、又、タンディッシュ４の上方所定位置には、溶鋼１を収容した取鍋３が配置されている。
【００３１】
取鍋３の底部には耐火物に嵌合して上ノズル９が設置され、この上ノズル９の下面側には、スライディングノズル１０が設置されている。スライディングノズル１０は溶鋼１の流量調整手段であり、このように、上ノズル９とスライディングノズル１０とで取鍋３の溶鋼流出孔を形成している。このスライディングノズル１０の下面側、即ち、取鍋３の溶鋼流出孔の下面側には、注入管６が接続されている。注入管６は、他端をタンディッシュ４内の溶鋼１に浸漬させながら、その内部に溶鋼１を通過させることにより、取鍋３からタンディッシュ４に注入される溶鋼１の空気による酸化を防止するためのものである。
【００３２】
注入管６には、図２に示すように、その内部に空洞部であるスリット２２が設けられ、このスリット２２は、注入管６の内壁面に露出するようにして注入管６の先端部に埋め込まれたポーラス煉瓦２１につながっており、又、スリット２２は、注入管６に取り付けられたガス導入管２３につながっている。ガス導入管２３は、アルゴン供給配管（図示せず）並びに溶鋼１に溶解可能な非酸化性ガス供給配管（図示せず）につながっており、アルゴン供給配管及び非酸化性ガス供給配管からガス導入管２３内に供給された、アルゴン及び溶鋼１に溶解可能な非酸化性ガスはガス導入管２３内で混合され、スリット２２を通り、ポーラス煉瓦２１を介して注入管６の管内に吹き込まれる。溶鋼１に溶解可能な非酸化性ガスとしては、前述したように、窒素ガス、水素ガス、プロパンガスのうちの１種若しくは２種以上を用いることが好ましい。
【００３３】
注入管６が設置された位置とは反対側のタンディッシュ４の底部には、耐火物２０に嵌合して上ノズル１１が設置され、この上ノズル１１の下面側には、溶鋼１の流量を調整するためのスライディングノズル１２が設置され、このスライディングノズル１２の下面側には、浸漬ノズル７が設置されている。このように、上ノズル１１とスライディングノズル１２と浸漬ノズル７とで、タンディッシュ４から鋳型５への溶鋼流出孔１３を形成している。
【００３４】
そして、タンディッシュ４の底部には、注入管６が設置された位置と溶鋼流出孔１３が設置された位置とのほぼ中間位置に、耐火物２０に嵌合してガス吹込羽口１４が設置されている。ガス吹込羽口１４は、図３に示すように、ポーラス煉瓦１５と、ポーラス煉瓦１５を取り囲む鉄皮１６と、鉄皮１６に接続するガス導入管１８とからなり、ガス導入管１８が鉄皮１６と接続する部位には、ポーラス煉瓦１５と鉄皮１６との間に、吹き込まれるガスを均一化させるための空間部１７（「風箱」とも呼ぶ）が設置されている。
【００３５】
ガス導入管１８は、耐火物２０及び鉄皮１９を貫通して、アルゴン供給配管（図示せず）並びに溶鋼１に溶解可能な非酸化性ガス供給配管（図示せず）につながっており、アルゴン供給配管及び非酸化性ガス供給配管からガス導入管１８内に供給された、アルゴン及び溶鋼１に溶解可能な非酸化性ガスは、ガス導入管１８内及び空間部１７で混合され、混合ガスとなって、ポーラス煉瓦１５を介してタンディッシュ４内に吹き込まれる。この場合に、ポーラス煉瓦１５はタンディッシュ４の幅方向全体にわたって設置することが好ましい。このような構成にすることで、タンディッシュ４を通過する溶鋼１の全量に対してガス吹き込みを行うことが可能になる。但し、ガス吹込羽口１４をタンディッシュ４の側壁下部に配置してもよい。この場合には、タンディッシュ４を通過する全ての溶鋼１に対してガスを吹き込むことはできないが、少なくともガスが吹き込まれた領域ではガス吹き込みの効果が発揮される。
【００３６】
このような構成の連続鋳造設備を用いて、取鍋３内に収容された溶鋼１を鋳型５内に注湯して、鋳片２を製造するに際しては、先ず、取鍋３内の溶鋼１をタンディッシュ４内に注入し、タンディッシュ４内に注入管６の先端が浸漬するに十分な量の溶鋼１を滞留させる。次いで、この状態を維持しつつ、タンディッシュ４内の溶鋼１を溶鋼流出孔１３を介して鋳型５内に注湯する。鋳型５内に注湯された溶鋼１は鋳型５内で冷却されて凝固し、生成した凝固シェルを鋳型５の下方に連続的に引き抜く。そして、この間、鋳型５内の溶鋼湯面位置が一定位置になるように、鋳片引抜き速度に応じてスライディングノズル１２の開度を調整すると共に、タンディッシュ４内の溶鋼湯面位置がほぼ一定になるように、スライディングノズル１０の開度を調整しながら連続鋳造する。鋳型５内の溶鋼湯面にはモールドパウダー８を添加する。
【００３７】
この連続鋳造の際に、注入管６に配置したポーラス煉瓦２１、及び、タンディッシュ４の底部に配置したガス吹込羽口１４の両者、又は、どちらか一方から、アルゴンと、溶鋼１に溶解可能な非酸化性ガスとの混合ガス（以下、単に「混合ガス」とも記す）を溶鋼１中に吹き込む。
【００３８】
吹き込む混合ガスの流量（Ｎｍ^３　／ｍｉｎ）は、溶鋼１の通過流量（ｍ^３　／ｍｉｎ）に対して１／１００〜１／２０の範囲、望ましくは１／５０〜１／３０の範囲とすることが好ましい。尚、溶鋼１の通過質量から通過流量を換算する際には、溶鋼１の密度を７０００ｋｇ／ｍ^３　程度とすればよい。混合ガスの流量が溶鋼１の通過流量に対して１／１００未満では、吹き込むガス量が不足し、介在物の低減効果が少なく、一方、１／２０を越えると、ガスが溶鋼湯面から雰囲気中に放散する際の溶鋼湯面の攪乱が大きくなり、雰囲気ガス中の酸素ガスと反応してＡｌ_２　Ｏ_３　が生成され、却って清浄性が劣化する虞がある。この場合、注入管６とガス吹込羽口１４の両方から吹き込む場合にも、それぞれのガス吹き込み量を、この範囲内とすることが好ましい。
【００３９】
上記吹き込み流量の条件下で、更に、混合ガスのアルゴン濃度を５０体積％〜９５体積％の範囲内とすることが好ましい。窒素ガス、水素ガス、プロパンガスを溶鋼１中に吹き込むと、溶鋼１中の窒素濃度、水素濃度、炭素濃度が上昇するが、アルゴン濃度を５０体積％以上とすることにより、窒素、水素及び炭素のピックアップ量を実害の無い範囲に抑えることができる。一方、アルゴン濃度が９５体積％を越えると、混合ガスと溶鋼１との表面張力が純アルゴンの場合と大差なく、気泡の微細化効果が発揮されない。
【００４０】
吹き込まれた混合ガスは、タンディッシュ４内の溶鋼１中に微細な気泡となって分散・浮上し、気泡中に溶鋼１中の介在物を吸着させ、次いで、タンディッシュ４内の溶鋼湯面に浮上する。そのため、介在物は効率良く溶鋼１から除去され、鋳型５へは介在物の少ない清浄な溶鋼１が注湯される。鋳型５内に注湯された溶鋼１は鋳型５内で冷却されて凝固し、清浄性の優れた鋳片２が鋳造される。
【００４１】
尚、上記説明は単ストランド鋳造のタンディッシュ４における説明であるが、本発明は単ストランド鋳造に限るものではなく、多ストランド鋳造であっても上記に従って本発明を適用することができる。
【００４２】
【実施例】
［実施例１］
図１に示す連続鋳造設備を用い、タンディッシュ底部に設置したガス吹込羽口から、８０体積％アルゴン−２０体積％窒素ガスの混合ガス（以下「Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガス」と記す）を吹き込んだ。ガス吹込羽口の設置位置は、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入点から約２ｍ離れた位置であり、タンディッシュ幅方向全面にガス吹込羽口を配置した。
【００４３】
鋳造中には、タンディッシュ内のガス吹込羽口上を溶鋼が通過するため、ガス吹込羽口のポーラス煉瓦部は１０００℃以上の高温状態にあり、このポーラス煉瓦内の気孔部分をＡｒ−２０％Ｎ_２　混合ガスが通過していくため、Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガスは加熱され、ポーラス煉瓦から溶鋼中に吹き出される時には急激な熱膨張は起こらなかった。
【００４４】
図４は、タンディッシュから鋳型への注湯量を５トン／ｍｉｎ、即ち溶鋼の通過流量を０．７１４ｍ^３　／ｍｉｎとした鋳造中に、Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガスの流量を５〜１００Ｎｌ／ｍｉｎの範囲で変化させて鋳造したときの、スラブ鋳片から抽出した介在物量の調査結果を示す図である。この時のＡｒ−２０％Ｎ_２　混合ガス流量（Ｎｌ／ｍｉｎ）と、タンディッシュ内を通過する溶鋼の通過流量（ｌ／ｍｉｎ）との体積比は、１／１４３〜１／７である。
【００４５】
抽出介在物量は、Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガスを７Ｎｌ／ｍｉｎ以上とすること、即ち、Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガス流量と溶鋼の通過流量との体積比を１／１００以上とすることで安定して減少することが分かった。但し、Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガス流量を４０Ｎｌ／ｍｉｎ以上にすると、介在物量が増加し、スラグ系の介在物が現出する頻度が高まった。この場合、タンディッシュ内の湯面を観察した結果では、ガス放出部位で湯面の乱れが起こっており、溶鋼が直接空気に露出し、溶鋼の酸化が起こることが推定された。
【００４６】
Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガス流量と溶鋼の通過流量との体積比を１／１００〜１／２０の範囲内としたスラブ鋳片を圧延して製造した極薄肉厚の飲料缶における不良品発生率は、従来の１／１０であった。又、この体積比を１／４０にしたまま、溶鋼の鋳型への注湯量を２〜６．４トン／ｍｉｎの範囲で変更した試験では、スラブ鋳片からの抽出介在物量は同じように少なくなることが分かった。
【００４７】
［実施例２］
実施例１と同じ連続鋳造設備を用い、実施例１と同様なガス吹込羽口からアルゴンと窒素ガスとの混合ガス（以下「Ａｒ−Ｎ_２　混合ガス」と記す）を吹き込みながらスラブ鋳片を鋳造した。但し、本実施例ではＡｒ−Ｎ_２　混合ガス中の窒素ガス濃度を変化させた。即ち、Ａｒ−Ｎ_２　混合ガスで、窒素ガス濃度を、０体積％（純アルゴン）、２体積％、５体積％、１０体積％、２０体積％、３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％に変化させた。タンディッシュ内の溶鋼通過質量は５トン／ｍｉｎ（溶鋼の通過流量＝０．７１４ｍ^３　／ｍｉｎ）で、ガス吹込羽口からのＡｒ−Ｎ_２　混合ガスの流量は３５Ｎｌ／ｍｉｎとした。
【００４８】
図５に、スラブ鋳片からの抽出介在物量と、Ａｒ−Ｎ_２　混合ガス中のアルゴン濃度との関係を示す。この場合、抽出介在物は、アルミナ系とスラグ系（Ｃａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｏ系）とに分別した。Ａｒ−Ｎ_２　混合ガス中の窒素ガス濃度が低くなると、スラグ系の介在物現出頻度が高くなり、一方、窒素ガス濃度を５体積％以上に増加させると、介在物量は減少した。
【００４９】
この理由は、Ａｒ−Ｎ_２　混合ガス中の窒素ガス濃度が増加すると、ガスと溶鋼との濡れ性が良くなり、吹き込んだガス気泡が合体しにくく、微細な気泡が溶鋼中を浮上し、溶鋼中に懸濁しているＡｌ_２　Ｏ_３　粒子を吸着し、浮上するためである。しかし、窒素ガス濃度が高くなると、溶鋼中の窒素含有量が増加し、窒素の規格値よりも高くなることがあった。そのため、Ａｒ−Ｎ_２　混合ガスの吹き込み流量が３５Ｎｌ／ｍｉｎの場合には、窒素ガス濃度を５０体積％以下にすることが好ましいことが分かった。
【００５０】
以上の結果から、Ａｒ−Ｎ_２　混合ガス中の窒素ガス濃度は５〜５０体積％の範囲がより効果的であることが分かった。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、溶鋼に溶解可能な非酸化性のガスをアルゴンと混合して、タンディッシュ内の溶鋼中、若しくはタンディッシュ内に注入される溶鋼中に吹き込むので、生成されるガス気泡が小さくなると共に、ガス気泡同士の溶鋼中における合体が防止され、微細なままの気泡を溶鋼中に混入させることが可能となり、この気泡によって溶鋼中の介在物を効率良く除去することができ、高い清浄性を有する鋳片を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した連続鋳造設備の概略図である。
【図２】図１に示す注入管の拡大図である。
【図３】図１に示すガス吹込羽口の拡大図である。
【図４】Ａｒ−２０％Ｎ_２　混合ガスの流量を変化させたときの、スラブ鋳片から抽出した介在物量の調査結果を示す図である。
【図５】Ａｒ−Ｎ_２　混合ガス中のアルゴン濃度を変化させたときの、スラブ鋳片から抽出した介在物量の調査結果を示す図である。
【符号の説明】
１　溶鋼
２　鋳片
３　取鍋
４　タンディッシュ
５　鋳型
６　注入管
７　浸漬ノズル
８　モールドパウダー
９　上ノズル
１０　スライディングノズル
１１　上ノズル
１２　スライディングノズル
１３　溶鋼流出孔
１４　ガス吹込羽口
１５　ポーラス煉瓦
１６　鉄皮
１７　空間部
１８　ガス導入管
１９　鉄皮
２０　耐火物
２１　ポーラス煉瓦
２２　スリット
２３　ガス導入管

Claims

アルゴンと、溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとの混合ガスをタンディッシュ内の溶鋼中に吹き込みながら、タンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に注湯することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
タンディッシュの底部又は側壁下部にポーラス煉瓦を配置し、当該ポーラス煉瓦から前記混合ガスを吹き込むことを特徴とする、請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
その一端を取鍋の溶鋼流出孔に密着させ、他端をタンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた注入管を介して取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入する際に、注入管のタンディッシュ内溶鋼に浸漬させた部位に、注入管の内面側に露出させてポーラス煉瓦を配置し、当該ポーラス煉瓦から、アルゴンと、溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとの混合ガスを注入管内に吹き込みながら、取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
前記混合ガスの吹き込み流量（Ｎｍ^３　／ｍｉｎ）を、溶鋼の通過流量（ｍ^３　／ｍｉｎ）に対して１／１００〜１／２０の範囲内とすることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の鋼の連続鋳造方法。
前記混合ガスのアルゴン濃度を、５０体積％〜９５体積％の範囲内とすることを特徴とする、請求項４に記載の鋼の連続鋳造方法。
溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとして、窒素ガス、水素ガス、プロパンガスのうちの１種若しくは２種以上を用いることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の鋼の連続鋳造方法。