JP2005103552A

JP2005103552A - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2005103552A
Application number: JP2003336060A
Authority: JP
Inventors: Toru Usami; 徹宇佐美; Kenji Mori; 健志森
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】取鍋における溶鋼温度の鍋中偏析を緩和した状態でタンディッシュに供給する。
【解決手段】溶解炉から取鍋１０に出鋼された溶鋼Ｍに所要の精錬処理を施した後、取鍋１０からタンディッシュ２２に溶鋼Ｍを注入する前に、取鍋１０の底部に設置されたポーラスプラグ１６を介して不活性ガスを吹込むことで溶鋼Ｍを緩く撹拌する。この撹拌工程によって、取鍋１０における溶鋼Ｍの流動を図り、溶鋼温度の鍋中偏析状態を緩和する。そして、取鍋１０からタンディッシュ２２に溶鋼Ｍを注入し、このタンディッシュ２２から鋳型２８に溶鋼Ｍを鋳込んで所要形状の鋳片４０を連続して得る。
【選択図】図２

Description

この発明は、連続して鋳片を鋳造する連続鋳造方法に関し、更に詳細には、溶解炉から取鍋に出鋼されて所要の精錬処理が施された溶鋼を、取鍋からタンディッシュに移す前に、取鍋内で溶鋼を流動させるようにした連続鋳造方法に関するものである。

転炉や電気炉等から出鋼された溶鋼は、連続鋳造の前処理として、不活性ガスの吹込みによる撹拌処理、あるいは真空脱ガス処理等を行なう精錬工程に供され、所要の成分および温度に調整される。例えば、一貫製鉄所で高純度鋼の大量生産に使われる代表的な精錬処理設備として、ＬＦ(Ladle Furnace)やＲＨ(Ruhrstahl-Hausen)真空脱ガス装置等が用いられ、取鍋中で加熱精錬を行なう取鍋内精錬法による処理が実施されている。ＬＦは強力な加熱機能を有し、多量の合金添加と精密温度調節が可能であり、還元性フラックスを用いた高温処理による脱硫ならびに脱酸生成物の除去に優れているので、合金鋼の精錬に広く採用されている。このＬＦでは、取鍋の底部に設置したポーラスプラグを介してＡｒ等の不活性ガスを吹込むことで溶鋼を撹拌(バブリング)している。一方、ＲＨ真空脱ガス装置は、大量の溶鋼の迅速な脱ガス処理に適し、純酸素ガスを吹込むことで脱炭や昇温を行ったり、フラックスを添加して脱硫、脱酸を加速するなど、多種の精錬機能を持っている。

そして、前述した精錬工程で成分や温度を調整し、非金属介在物を除いて清浄にした溶鋼を取鍋で移送する移送工程を経て、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに一旦受け入れた後、これを１基または複数基の中空の水冷銅鋳型に一方から注入し、他方から連続的に引き抜いて所要形状の鋳片を得る連鋳工程に移行する。この連続して鋳片を得る連続鋳造法は、多数の鋳鉄鋳型に溶鋼を分注し、凝固終了後、取り出し、これを再加熱し、スラブ、ブルームあるいはビレットに圧延する造塊・分塊法と比較して、鋳片が分塊後の半製品と同様の形状で得られるので、工程が省略でき、歩留りが良好なことや、成分偏析や非金属介在物も少ないこと等の利点があるので広く採用されている。

ところで、精錬工程から連鋳工程に取鍋で溶鋼を移送する際、時間の経過につれて、取鍋の上側に位置する溶鋼の温度は高く、これに対し底側に位置する溶鋼は温度が低くなるといった溶鋼温度分布が偏在化(溶鋼温度の鍋中偏析)してゆく。これは、精錬工程完了から連鋳工程開始までの間の移送時間または待機時間がかかる程、溶鋼温度の鍋中偏析は必然的に大きくなる傾向にあり、特に取鍋の容量が大型化するのにともない顕著になって、取鍋内における溶鋼の上下で３０℃程度の温度差が生じることがある。そして、取鍋内の溶鋼は、該取鍋の底部に設けられたスライディングノズルを用いてロングノズルを通してタンディッシュに注入されるので、連続鋳造工程の初期には温度が低い溶鋼がタンディッシュに注入され、次第に温度の高い溶鋼が注入されることになる。従って、このまま連続鋳造を開始すると、温度が低い溶鋼がタンディッシュと鋳型とを連通するノズル内で凝固してしまい、このノズルが閉塞してしまったり、溶鋼中の介在物の浮上分離性が悪くなり鋳片の清浄性が悪化する虞れが指摘される。

そこで、タンディッシュ内の溶鋼をプラズマアークにより加熱して溶鋼温度を補償する手段が提案されている(例えば、特許文献１参照)。これは、タンディッシュ内の溶鋼に対して上方からプラズマを印加することで、溶鋼を加熱して溶鋼温度の低下を防止している。
特開２００３−４８０４５号公報

しかし、特許文献１に開示されたタンディッシュの温度調整方法では、取鍋からタンディッシュに供給される溶鋼の温度変動に合わせて厳密に温度調整をしなければならないため、タンディッシュの温度調整が追いつかず、溶鋼が温度の低い状態で鋳型に供給されてノズル詰まりのトラブルが発生する虞れがある。

なお、溶鋼温度の鍋中偏析の対策として、精錬工程完了から連鋳工程開始までの移送時間をなるべく短縮すればよいが、連続鋳造装置における連々鋳比率の増加や、同一作業床上に複数の連続鋳造装置が設置されるようになり、作業床上のクレーンの干渉や安全、作業スペース確保等の問題から移送時間の短縮は困難な状況にある。そこで、取鍋からタンディッシュに注入される初期の溶鋼の温度低下を見越して、精錬工程で溶鋼の温度を高く調整しておく方法が考えられる。

この場合であっても、前述したように取鍋内で底側の溶鋼と上側の溶鋼との間に温度差があることは変らず(溶鋼温度の鍋中偏析状態はが生じている)、取鍋からタンディッシュへは、その底部に位置する比較的温度の低い溶鋼が先に注入され、その後に上部に位置する温度の高い溶鋼が注入されるため、図３に示すように、タンディッシュ内の溶鋼温度は、低下した状態から急激に上昇する復熱が起こる。従って、タンディッシュの溶鋼温度を高く設定し過ぎると、前記復熱が起こった時の鋳造温度が高くなり過ぎ、鋳型から引き抜かれた鋳片の凝固シェルが不完全となり、この凝固シェルが破れて内部の溶鋼が流出するブレークアウトが発生する虞れがある。しかも、精錬工程完了から連鋳工程開始までの移送時間が変動すれば、それに応じて溶鋼温度を変えなければならず、極めて煩雑な温度管理が必要となる難点が指摘される。なお、図３は、精錬工程完了からの経過時間に伴う溶鋼の温度変化を示すグラフである。

すなわちこの発明は、従来の技術に係る連続鋳造方法に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、取鍋における溶鋼温度の鍋中偏析を緩和した状態でタンディッシュに供給し得る連続鋳造方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係る連続鋳造方法は、
所要の精錬処理が施された溶鋼を取鍋からタンディッシュに注入し、このタンディッシュから溶鋼を鋳型に連続的に鋳込んで所要形状の鋳片を鋳造する連続鋳造方法において、
前記取鍋から溶鋼をタンディッシュへ注入するに先立ち、該取鍋の底部から不活性ガスを吹込んで溶鋼を流動させるようにしたことを特徴とする。

本発明に係る連続鋳造方法によれば、取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入するに先立ち、該取鍋の底部から不活性ガスを取鍋内に吹込んで溶鋼を流動させることで、取鍋内の溶鋼温度の偏在状態を緩和してタンディッシュに注入にすることができるため、タンディッシュにおける温度管理を容易にして、低温度の溶鋼によるノズル詰まりや大きな復熱によるブレークアウト等のトラブルが回避される。そして、不活性ガスの吹込み量および吹込み時間を、適切に調節することで、不活性ガスの吹込みによるスラグや溶鋼等の飛散を防止すると共に、溶鋼の成分の変化や介在物等級の変動を抑制し、精錬工程で調整した溶鋼の清浄性を損うことを回避することができる。

次に、本発明に係る連続鋳造方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。

図１に示すように、取鍋１０は、その外殻１２が溶接または鋲接の鋼板で、内部に耐火物１４を貼付けて築造されている。前記取鍋１０の底部には、後述するタンディッシュ２２に溶鋼Ｍを注入する際に用いられるロングノズル１８が接続される移送口１５が設けられる(図２参照)と共に、多孔質耐火物ノズルからなる複数のポーラスプラグ１６が設けられ、このポーラスプラグ１６を介してＡｒやＮ_２等の不活性ガスを溶鋼Ｍ内に供給し得るよう構成される。そして、精錬工程から連鋳工程に移送される際、前記取鍋１０はクレーン、スタンド、台車、ターレット等を用いて支持または移動されるようになっている。

図２は、実施例に係る連続鋳造方法が実施される連続鋳造装置２０の一部を概略的に示すものであって、この連続鋳造装置２０では、前記取鍋１０内の溶鋼Ｍが、ロングノズル１８を介してタンディッシュ２２に供給されるようになっている。前記タンディッシュ２２は、前記取鍋１０と鋳型２８との間に位置し、耐火物が内張された容器であって、鋳型２８への溶鋼供給量の調整、複数の鋳型２８が配設されている場合における各鋳型２８への溶鋼Ｍの分配、溶鋼Ｍの貯蔵、スラグおよび介在物の分離等の機能を持っている。また、タンディッシュ２２の底部には、鋳込口２２ａが形成されると共に、この鋳込口２２ａに対応する下面にスライディングノズル２４および浸漬ノズル２６が配設され、タンディッシュ２２内の溶鋼Ｍは、鋳込口２２ａ、スライディングノズル２４および浸漬ノズル２６を介して上下に開口する鋳型２８に鋳込まれるよう構成される。前記タンディッシュ２２には、前記鋳込口２２ａの上方位置にガス供給管３０が配設され、溶鋼Ｍの鋳込み時にはガス供給管３０を介してＡｒやＮ_２等の不活性ガスが鋳込口２２ａに向けて供給されて、該鋳込口２２ａが閉塞するのを防止するようになっている。前記鋳型２８の直下には、図２に示す如く、該鋳型２８内で１次冷却されて表面に凝固シェルが形成された鋳片４０を幅方向の両側から挟持する複数のガイドロール３４,３４が自由回転可能に配設される。またガイドロール３４,３４の配設位置より下方には、鋳片４０に向けて冷却水(水)を直接スプレーすることで、該鋳片４０の凝固を促進させる２次冷却を行なうための複数のノズル、および鋳片４０の下端を支持して昇降手段により昇降されるダミーヘッド(何れも図示せず)が配設されている。

次に、実施例の連続鋳造法による精錬工程完了から連鋳工程開始までの流れを簡単に説明する。(１)ＬＦおよびＲＨ真空脱ガス装置等の所要の精錬工程を経て成分および温度を調整された溶鋼Ｍは、取鍋１０で台車等の移送手段により、前記連続鋳造装置２０に近接して設けられた取鍋置き場まで移送される(移送工程)。(２)移送工程は、精錬工程の最終処理手段であるＲＨ脱ガス装置から連続鋳造装置までの移動時間と、作業床上のクレーンの干渉や安全、作業スペース確保や、複数の連続鋳造装置２０を設けた場合は他の連続鋳造装置２０との兼合による待機時間との合計である移送時間が生じる。この移送時間の長さに応じて、取鍋１０内の溶鋼温度が、上部に比較して底部の温度が低くなる溶鋼温度の鍋中偏析が大きくなる。(３)連続鋳造装置２０に隣接して設けられ、ピットおよび不活性ガス供給機構を備える取鍋置き場に、一旦載置して、該取鍋１０の底部の設置されたポーラスプラグ１６を介して溶鋼Ｍ内にＡｒやＮ_２等の不活性ガスを供給する(撹拌工程)。すなわち、前述した取鍋１０を用いて、ＬＦやＲＨ真空脱ガス装置等における処理を終えて精錬工程から出鋼された溶鋼Ｍは、該取鍋１０からタンディッシュ２２に注入される前に、不活性ガスが吹込まれて取鍋１０内で緩く撹拌(ソフトバブリング)され、溶鋼Ｍを流動させて溶鋼温度の鍋中偏析の緩和が図られる。(４)このとき、不活性ガスの吹込み量は、溶鋼１ｔ当たり毎分３．７５リットル以下に設定され、実施例では、８０ｔの溶鋼Ｍに対して不活性ガスの供給量は、圧力０．５ＭＰａで毎分１００リットル以下に設定されている。また、吹込み時間は、１分に設定される。(５)そして、不活性ガスを吹込むソフトバブリングが施された溶鋼Ｍが、前記取鍋１０からタンディッシュ２２に注入されて、所定の連鋳工程に移行する。

次に、実施例に係る連続鋳造方法の作用について説明する。図３を参照して前述したように、溶鋼Ｍにおける上下の温度差(溶鋼温度の鍋中偏析)が大きい程、取鍋１０からタンディッシュ２２に注入にした際の復熱は大きくなる傾向を示し、この復熱の大きさにより取鍋１０における溶鋼温度の鍋中偏析の度合いを判断することが可能である。実施例の連続鋳造方法では、前記取鍋１０からタンディッシュ２２に溶鋼Ｍを注入するに先立ち、該取鍋１０の底部に設置されたポーラスプラグ１６を介して、８０ｔの溶鋼Ｍに対して不活性ガスを圧力０．５ＭＰａで毎分１００リットル以下の吹込み量で供給すると共に、その吹込み時間を１分に設定した撹拌工程を行なうことで、溶鋼温度の鍋中偏析の解消を図っている。すなわち、取鍋１０内に不活性ガスを吹込むことで溶鋼Ｍの流動を促し、上下の温度分布の異なる溶鋼Ｍを混合することで、溶鋼Ｍ全体として温度を均一化している。従って、図３に示すように、撹拌工程を行なって前記タンディッシュ２２に注入にされる溶鋼Ｍは、撹拌工程を行なっていない溶鋼Ｍと比較して連続鋳造開始時の溶鋼温度が上昇すると共に、復熱による温度変動が小さくなり、溶鋼温度の鍋中偏析が改善されていることが確認できる。また図４に示すように、実施例では、撹拌工程を行なわない場合と比較して、取鍋１０の底部における低温部分が約２０℃の温度上昇することが認められ、撹拌工程を行なうことで溶鋼温度の鍋中偏析が改善されることが明らかである。更に、前記不活性ガスとして、ＡｒまたはＮ_２の何れであっても、撹拌効果は大きな差異はない(図４参照)。なお、図４は、精錬工程完了後から連鋳工程開始までの間の移送時間に対し、精練工程完了時の溶鋼温度が連鋳工程開始時にどれだけ温度降下したかを示す分布図である。

このように、前記撹拌工程を行なうことで、取鍋１０の底部における溶鋼温度が上昇するため、連続鋳造工程の初期に前記取鍋１０から温度が低い溶鋼Ｍがタンディッシュ２２に注入されることがなくなり、ノズル詰まりや鋳片４０の清浄性が悪化を抑制することができる。また、前記取鍋１０からタンディッシュ２２に注入される溶鋼Ｍの復熱による温度変動が小さくなるので、連鋳工程におけるブレークアウトが防止できると共に、タンディッシュ２２における溶鋼Ｍの温度管理を容易にすることができる。

また、前記撹拌工程において、不活性ガスの吹込みにより成分の変化(成分変動)や介在物等級の変動が起こらないことが肝要である。すなわち、溶鋼Ｍ中に懸濁する介在物は、溶鋼Ｍの成分、温度、撹拌状況等の要因に応じて、凝集、成長、浮上、組成変化等を起こすことが判っている。そして、この介在物の一部が、凝固シェルに捕捉されて鋳片４０内に分布する。連鋳工程に供される溶鋼Ｍは、精錬工程において所要の成分に調整されたものであるため、成分の変化(成分変動)や介在物等級の変動が起こると得られる鋳片４０が品質の低下等を招く虞れがあるからである。従って、撹拌工程において供給される不活性ガスの量を、溶鋼１ｔ当たり毎分３．７５リットル以下に設定すると共に、供給時間を１分以上に設定することで、成分の変化や介在物等級の変動を抑制することができる。

取鍋１０内に供給される不活性ガスの吹込み量が大きくなるほど、取鍋１０内の溶鋼温度の均一化が期待できる反面、スラグまたは溶鋼Ｍ等の飛散による安全面の懸念が増大する。すなわち、不活性ガスの吹込み量は、これらの飛散がない程度に設定する必要がある。実施例の撹拌工程は、不活性ガスの供給量を溶鋼１ｔ当たり毎分３．７５リットル以下に設定したソフトバブリングとすることで、安全性を確保することが可能であるが、スラグや溶鋼の飛散を抑えるためには不活性ガスの供給量を溶鋼１ｔ当たり毎分１．５リットル以下とすることがより望ましい。

更に、前記撹拌工程において、溶鋼Ｍの流動に利用する不活性ガスの吹込みを、前述した精錬工程におけるＬＦのＡｒガスの吹込みに利用するポーラスプラグ１６を使用することにより、連鋳工程前に撹拌工程を追加することによる取鍋１０についての設備コストの上昇はない。

本発明の好適な実施例に係る連続鋳造方法に用いる取鍋の一例を示す断面図である。実施例の連続鋳造方法に用いる連続鋳造装置の要部を示す概略図である。実施例の連続鋳造方法による溶鋼温度の変化を従来例と比較したグラフ図である。実施例の連続鋳造方法による溶鋼温度の状況を従来例と比較したグラフ図である。

符号の説明

１０取鍋
２２タンディッシュ
２８鋳型
４０鋳片
Ｍ溶鋼

Claims

所要の精錬処理が施された溶鋼(M)を取鍋(10)からタンディッシュ(22)に注入し、このタンディッシュ(22)から溶鋼(M)を鋳型(28)に連続的に鋳込んで所要形状の鋳片(40)を鋳造する連続鋳造方法において、
前記取鍋(10)から溶鋼(M)をタンディッシュ(22)へ注入するに先立ち、該取鍋(10)の底部から不活性ガスを吹込んで溶鋼(M)を流動させるようにした
ことを特徴とする連続鋳造方法。
前記不活性ガスの吹込み量は、溶鋼１ｔ当たり毎分３．７５リットル以下に設定される請求項１記載の連続鋳造方法。
前記不活性ガスの吹込み時間は、１分以上に設定される請求項１または２記載の連続鋳造方法。