JP2005219072A - Continuous casting method for molten metal and continuous casting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融金属の連続鋳造の過程で、溶融金属中に金属元素の化合物を高い歩留りで添加し、鋳片内に均一に分散させることができる連続鋳造方法および連続鋳造装置に関する。 The present invention relates to a continuous casting method and a continuous casting apparatus capable of adding a compound of a metal element into molten metal at a high yield in the course of continuous casting of molten metal and uniformly dispersing it in a slab.
近年、金属製品の機械的特性を向上させるために、金属結晶粒の微細化や析出物の微細化が図られている。結晶粒や析出物の微細化を行うには微小な化合物を晶出または析出させることが有効であるが、結晶粒や析出物の微細化に有効な化合物は金属の種類により異なる。溶融金属中に金属元素を添加して所望の金属化合物を晶出させるためには、金属中の溶質成分の制御が必要であり、精錬工程におけるコストの増大、時間の増加などを招く。これらの負荷を軽減するためには、溶融金属中に予め金属元素の化合物を添加しておけばよい。 In recent years, in order to improve the mechanical properties of metal products, metal crystal grains and precipitates have been refined. In order to refine crystal grains and precipitates, it is effective to crystallize or precipitate a minute compound, but the compounds effective to refine crystal grains and precipitates vary depending on the type of metal. In order to crystallize a desired metal compound by adding a metal element to a molten metal, it is necessary to control a solute component in the metal, resulting in an increase in cost and time in a refining process. In order to reduce these loads, a metal element compound may be added to the molten metal in advance.
溶融金属中への金属元素化合物の添加には、塊状または粉末状の金属元素の化合物を溶融金属の湯面に投入する方法や、溶融金属中に不活性ガスや溶湯の流れを利用して投入する方法などが採用されている。しかしながら、溶融金属中に添加される金属元素の化合物の融点や沸点が溶融金属の温度よりも低い場合には、溶融金属の湯面近傍において、金属元素の化合物が溶融または分解、気化して大気中に放散されるため、溶融金属中への添加量を制御することが難しく、添加歩留りも低下して、均一に添加することは困難である。 Addition of metal element compound to molten metal can be done by adding a bulk or powdery metal element compound to the molten metal surface, or by using an inert gas or molten metal flow into the molten metal. The method to do is adopted. However, when the melting point or boiling point of the metal element compound added to the molten metal is lower than the temperature of the molten metal, the metal element compound melts or decomposes and vaporizes in the vicinity of the molten metal surface. Therefore, it is difficult to control the amount of addition to the molten metal, and the addition yield is also reduced, making it difficult to add uniformly.
また、金属元素が気化する際の体積膨張が大きいことから、溶融金属の湯面近傍で気化した場合には、溶融金属の飛散が激しく、操業上の安全の確保が困難である。さらに、添加金属元素の化合物の融点が低い場合には、添加前に溶融金属の輻射熱により軟化あるいは溶融し、所定量を添加することが困難である。溶融金属よりも密度の小さい金属元素の化合物を添加する場合には、添加された金属の化合物が溶融金属の表層部にのみに偏在し、溶融金属の内部にまで侵入しない。密度の大きな金属元素の化合物を添加する場合には、添加位置から溶融金属内部に沈降するのみで溶融金属全体に均一に混合させることは困難である。 In addition, since the volume expansion when the metal element is vaporized is large, when the metal element is vaporized in the vicinity of the molten metal surface, the molten metal is severely scattered and it is difficult to ensure operational safety. Further, when the melting point of the compound of the additive metal element is low, it is difficult to add a predetermined amount by softening or melting by the radiant heat of the molten metal before the addition. When a compound of a metal element having a density lower than that of the molten metal is added, the added metal compound is unevenly distributed only in the surface layer portion of the molten metal and does not penetrate into the inside of the molten metal. In the case of adding a metal element compound having a high density, it is difficult to uniformly mix the entire molten metal only by settling into the molten metal from the addition position.
溶融金属中に添加される金属元素の化合物の融点や沸点が溶融金属の温度よりも高い場合には、上記のように、金属元素の化合物が溶融金属への添加前に、溶融あるいは気化するといった問題はなく、溶融金属に添加される際には固体状態を保っている。しかしながら、金属元素の化合物の粒径が小さくなると、粒子同士が凝集し、溶融金属中に微細に分散させることが困難になる。このように、金属元素の化合物を溶融金属中に添加するには多くの困難がともなう上に、溶融金属中に添加する金属元素の化合物を事前に製造するには、そのための製造設備が必要となり、多大な費用が発生する。 When the melting point or boiling point of the metal element compound added to the molten metal is higher than the temperature of the molten metal, the metal element compound is melted or vaporized before addition to the molten metal as described above. There is no problem and the solid state is maintained when added to the molten metal. However, when the particle size of the metal element compound is reduced, the particles aggregate and become difficult to finely disperse in the molten metal. As described above, there are many difficulties in adding a compound of a metal element into a molten metal, and in addition, in order to manufacture a compound of a metal element to be added into a molten metal in advance, a production facility for that is required. Incurs tremendous costs.
特許文献1には、取鍋を出てタンディッシュ内溶鋼浴面へ移動中の溶鋼流にビスマスを添加する方法が開示されている。しかし、ビスマスは沸点が低く、溶鋼流と接触すると爆発的に反応し、蒸気となって雰囲気中に飛散するため、添加歩留まりが低く、溶鋼中に均一に添加できず、したがって、連続鋳造鋳片内に均一に分散しない。 Patent Document 1 discloses a method in which bismuth is added to a molten steel stream that is moving out of the ladle and moving to the molten steel bath surface in the tundish. However, bismuth has a low boiling point and reacts explosively when it comes into contact with the molten steel stream, so that it becomes a vapor and scatters in the atmosphere. Not evenly distributed within.
特許文献2には、取鍋内の溶鋼にランスを用いてインジェクションにより鉛、ビスマス、鉛・ビスマス含有物質を添加するとともに、取鍋底部のポーラスプラグからガスを噴出させて攪拌する方法が開示されている。同文献で開示された方法においても、融点あるいは沸点の低い鉛およびビスマスを添加する場合には、これらの金属が溶鋼と接触すると爆発的な反応が生じ、溶鋼中への金属の添加が不均一になるとともに歩留りが低く、金属が連続鋳造鋳片内に均一に分散しない。また、溶鋼中に添加した鉛やビスマスの反応生成物を任意に調整することは難しい。 Patent Document 2 discloses a method in which lead, bismuth, lead / bismuth-containing material is added to a molten steel in a ladle by injection using a lance, and gas is jetted from a porous plug at the bottom of the ladle and stirred. ing. Even in the method disclosed in this document, when lead and bismuth having a low melting point or boiling point are added, an explosive reaction occurs when these metals come into contact with the molten steel, and the addition of the metal into the molten steel is uneven. And the yield is low, and the metal is not uniformly dispersed in the continuous cast slab. Moreover, it is difficult to arbitrarily adjust the reaction products of lead and bismuth added to the molten steel.
非特許文献1には、マグネシウム蒸気をアルゴンガスをキャリアーガスとして溶銑中に吹き込むことによりマグネシウムを添加し、溶銑を脱硫する方法が記載されている。マグネシウム溶解炉あるいは取鍋中にランスを浸漬してマグネシウム蒸気を添加しているため、溶銑中に吹き込まれたマグネシウム蒸気を含むアルゴンガスの気泡が大きく、この気泡が湯面に浮上するまでにマグネシウムと溶銑との反応が完了しない。したがって、添加歩留りが低く、添加後の濃度分布が不均一となるだけでなく、未反応のマグネシウムが大気中に放散されて発煙するため、環境上の問題がある。さらに、添加したマグネシウムと溶銑との反応による生成物を特定することが難しい。 Non-Patent Document 1 describes a method of adding magnesium by blowing magnesium vapor into the hot metal using argon gas as a carrier gas to desulfurize the hot metal. Since magnesium vapor is added by immersing a lance in a magnesium melting furnace or ladle, the bubbles of argon gas containing magnesium vapor blown into the hot metal are large, and the magnesium will rise before this bubble rises to the molten metal surface. The reaction between hot metal and hot metal is not completed. Therefore, not only the addition yield is low and the concentration distribution after the addition becomes non-uniform, but also unreacted magnesium is diffused into the atmosphere and emits smoke, which causes environmental problems. Furthermore, it is difficult to specify a product resulting from the reaction between added magnesium and hot metal.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、金属元素の化合物を溶融金属中に添加する場合に、上記金属化合物の高い添加歩留りを確保するとともに連続鋳造鋳片内に均一に分散させることが可能な連続鋳造方法および連続鋳造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the problem is that when a compound of a metal element is added to a molten metal, a high addition yield of the metal compound is ensured and the continuous cast slab is formed. It is an object of the present invention to provide a continuous casting method and a continuous casting apparatus that can be uniformly dispersed in a metal.
本発明者は、上述の課題を解決するために、前記した従来の問題点を踏まえて、金属元素の化合物を溶融金属中に高歩留りで均一に添加する方法および装置を検討した結果、タンディッシュまたは鋳型中の溶融金属にランスを浸漬し、そのランス孔から、酸素ガス、水素ガス、窒素ガス、炭酸ガス、炭化水素ガスおよび亜硫酸ガスのうちの1種以上および不活性ガスを含む混合ガスとともに、溶融金属に添加する金属化合物を構成する金属の蒸気もしくは粒子、または添加金属を含有するワイヤーもしくはロッドを供給することにより、課題が解決できることを見出した。 In order to solve the above-described problems, the present inventor has studied a method and an apparatus for uniformly adding a compound of a metal element into a molten metal with a high yield in consideration of the above-described conventional problems. Alternatively, a lance is immersed in the molten metal in the mold, and from the lance hole, together with a mixed gas containing at least one of oxygen gas, hydrogen gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas, hydrocarbon gas and sulfurous acid gas and an inert gas It has been found that the problem can be solved by supplying metal vapor or particles constituting a metal compound added to the molten metal, or a wire or rod containing the added metal.
本発明は、上記の知見に基いて完成されたものであり、その要旨は、下記の(1)〜(3)に示す溶融金属の連続鋳造方法および(4)に示す溶融金属の連続鋳造装置にある。 The present invention has been completed on the basis of the above knowledge, and the gist thereof is the continuous casting method for molten metal shown in the following (1) to (3) and the continuous casting apparatus for molten metal shown in (4). It is in.
(1)タンディッシュを経て鋳型に溶融金属を供給する連続鋳造する方法であって、前記タンディッシュ内の溶融金属に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶融金属に浸漬させた浸漬ランスを通して、溶融金属に添加する金属化合物を構成する金属蒸気および/または金属粒子を酸素ガス、水素ガス、窒素ガス、炭酸ガス、炭化水素ガスおよび亜硫酸ガスのうちから選ばれた1種以上および不活性ガスを含む混合ガスとともに前記溶融金属中に供給する溶融金属の連続鋳造方法。 (1) A continuous casting method in which a molten metal is supplied to a mold through a tundish, and is melted through an immersion lance immersed in the molten metal in the tundish or an immersion lance immersed in the molten metal in the mold. The metal vapor and / or metal particles constituting the metal compound added to the metal contain one or more selected from oxygen gas, hydrogen gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas, hydrocarbon gas and sulfurous acid gas and inert gas A continuous casting method of molten metal supplied into the molten metal together with a mixed gas.
(2)タンディッシュを経て鋳型に溶融金属を供給する連続鋳造する方法であって、前記タンディッシュ内の溶融金属に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶融金属に浸漬させた浸漬ランスを通して、溶融金属に添加する金属化合物を構成する金属元素を含有するワイヤーまたはロッドを、酸素ガス、水素ガス、窒素ガス、炭酸ガス、炭化水素ガスおよび亜硫酸ガスのうちから選ばれた1種以上および不活性ガスを含む混合ガスとともに前記溶融金属中に供給する溶融金属の連続鋳造方法。 (2) A continuous casting method in which a molten metal is supplied to a mold through a tundish, and is melted through an immersion lance immersed in the molten metal in the tundish or an immersion lance immersed in the molten metal in the mold. One or more selected from oxygen gas, hydrogen gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas, hydrocarbon gas, and sulfurous acid gas and an inert gas, or a wire or rod containing a metal element constituting a metal compound added to metal A continuous casting method of molten metal supplied into the molten metal together with a mixed gas containing
(3)前記の溶融金属が溶鋼であり、前記の溶融金属に添加する金属化合物を構成する金属がマグネシウム、ビスマス、カルシウム、テルル、鉛、マンガン、イッテリビウムおよびタリウムから選ばれた1種以上を含む金属である前記(1)または(2)に記載の溶融金属の連続鋳造方法。 (3) The molten metal is molten steel, and the metal constituting the metal compound added to the molten metal contains one or more selected from magnesium, bismuth, calcium, tellurium, lead, manganese, ytterbium and thallium. The molten metal continuous casting method according to (1) or (2), wherein the molten metal is a metal.
(4)タンディッシュと、タンディッシュ下部に設けられタンディッシュ内の溶融金属を鋳型に供給するための浸漬ノズルと、タンディッシュの下方に位置する鋳型と、前記タンディッシュ内の溶融金属にワイヤーもしくはロッドを供給するための浸漬ランスまたは前記鋳型内の溶融金属にワイヤーもしくはロッドを供給するための浸漬ランスと、前記浸漬ランスの孔内に前記ワイヤーまたはロッドを供給するためのワイヤーまたはロッド供給装置とを有する溶融金属の連続鋳造装置。 (4) a tundish, an immersion nozzle provided at the lower part of the tundish for supplying molten metal in the tundish to the mold, a mold located below the tundish, and a molten metal in the tundish with a wire or An immersion lance for supplying a rod or an immersion lance for supplying a wire or a rod to molten metal in the mold; and a wire or rod supply device for supplying the wire or rod into a hole of the immersion lance A continuous casting apparatus for molten metal.
本発明において、「溶融金属に添加する金属化合物を構成する金属」とは、溶融金属に添加する金属酸化物や金属窒化物などを構成する金属元素を意味し、例えば、金属酸化物がMgOの場合にはMgを、金属窒化物がCa3N2の場合にはCaをいう。 In the present invention, the “metal constituting the metal compound added to the molten metal” means a metal element constituting a metal oxide or a metal nitride added to the molten metal. For example, the metal oxide is MgO. In this case, Mg is used, and when the metal nitride is Ca 3 N 2 , Ca is used.
「金属蒸気および/または金属粒子」とは、金属蒸気および/または、蒸発が不十分なために液体または固体粒子として存在する金属粒子、もしくは金属蒸気が凝縮して形成される金属粒子を意味する。なお、「金属」とは、純金属および金属の合金を含む。 “Metal vapor and / or metal particles” means metal vapor and / or metal particles present as liquid or solid particles due to insufficient evaporation, or metal particles formed by condensation of metal vapor. . “Metal” includes pure metal and metal alloys.
また、「不活性ガス」とは、周期律表の18族の元素を意味し、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオンなどのガス、またはそれらの混合ガスをいう。 Further, “inert gas” means an element belonging to Group 18 of the periodic table, for example, a gas such as argon, helium, neon, or a mixed gas thereof.
本発明の溶融金属の連続鋳造方法によれば、金属元素の化合物を高歩留りで溶融金属中に添加でき、連続鋳造鋳片内に均一に分散させることができる。また、本発明の連続鋳造装置は、溶融金属に前記金属元素の化合物を添加するための好適な装置である。 According to the molten metal continuous casting method of the present invention, a compound of a metal element can be added to molten metal at a high yield, and can be uniformly dispersed in a continuous cast slab. Moreover, the continuous casting apparatus of this invention is a suitable apparatus for adding the compound of the said metal element to molten metal.
前述のとおり、本発明は、タンディッシュ内の溶融金属に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶融金属に浸漬させた浸漬ランスを通して、溶融金属に添加する金属化合物を構成する金属蒸気もしくは金属粒子、または前記金属化合物を構成する金属元素を含有するワイヤーもしくはロッドを、反応性を有するガスと不活性ガスとの混合ガスとともに前記溶融金属中に供給する溶融金属の連続鋳造方法、および連続鋳造装置である。 As described above, the present invention provides a metal vapor or metal particles constituting a metal compound to be added to the molten metal through the immersion lance immersed in the molten metal in the tundish or the immersion lance immersed in the molten metal in the mold. Or a continuous casting method and a continuous casting apparatus for molten metal in which a wire or rod containing a metal element constituting the metal compound is supplied into the molten metal together with a mixed gas of a reactive gas and an inert gas. is there.
本発明者は、先に特許文献3および特許文献4において、溶融金属中に添加する金属元素の蒸気を発生させて、この蒸気を不活性ガスとともにタンディッシュ内または連続鋳造鋳型内の溶融金属中に添加する方法を提案した。この方法により、金属元素を溶融金属中に均一に、しかも歩留り良く添加することが可能になった。なお、提案された方法では、金属蒸気発生装置により金属蒸気を発生させて溶融金属中に供給する場合、およびワイヤーまたはロッドを溶融金属中に供給する場合のいずれの場合においても、溶融金属中に侵入する時点では、金属は金属蒸気または金属微粒子となっている。したがって、この方法は、金属蒸気などの粒子が溶融金属中に侵入する際に、その粒子サイズが数十オングストローム〜数千オングストロームであり、従来のような塊状の金属元素を添加する場合に比較して、微細な粒子サイズの金属元素を添加できる点で、従来の方法とは大きく異なる。
In the patent document 3 and
本発明者は、これらの結果を踏まえてさらに研究を重ね、上記の金属蒸気を溶融金属中に添加する際に用いる不活性ガスに替えて、前記の反応性を有するガスと不活性ガスとの混合ガスを用いることにより、金属蒸気の粒子サイズとほぼ同程度の粒子サイズを有する金属とガスとの化合物の微粒子を生成させることができ、かつ、この微粒子を溶融金属中に添加できることを見出して、本発明を完成させた。 The present inventor conducted further research based on these results, and replaced the inert gas used when adding the above metal vapor into the molten metal with a gas having the reactivity and the inert gas. By using a mixed gas, it has been found that fine particles of a compound of a metal and a gas having a particle size approximately the same as that of metal vapor can be generated, and that the fine particles can be added to the molten metal. The present invention has been completed.
なお、金属化合物として金属酸化物を形成させて溶融金属中に添加する場合には、酸素ガスまたは炭酸ガスを用いればよく、水素化物を形成させる場合には、水素または炭化水素を用いればよい。また、炭化物を形成させる場合には、炭化水素を用いればよく、硫化物を形成させる場合には、亜硫酸ガスを用いればよい。さらに、同種の化合物であっても、その形態を調整する場合には、上記の反応性ガスの組成などを制御すればよい。 When a metal oxide is formed as a metal compound and added to the molten metal, oxygen gas or carbon dioxide gas may be used. When a hydride is formed, hydrogen or hydrocarbon may be used. Moreover, hydrocarbons may be used when forming carbides, and sulfurous acid gas may be used when forming sulfides. Furthermore, even if it is a compound of the same kind, when adjusting the form, what is necessary is just to control the composition etc. of said reactive gas.
溶融金属中にガスを吹き込む場合には、吹き込みノズルのノズル孔の内径を小さくしても、ノズルが溶融金属に濡れると、ノズルから吹き込まれる気泡の直径はノズルの内径により決定される以上に大きくなる。また、アルゴンガスが高温の溶融金属中に吹き込まれると、急激に膨張することから直径の大きな気泡が発生し、未反応の金属蒸気を含む気泡が湯面に浮上して添加歩留まりが低下するだけでなく、この金属蒸気が大気に放散されるため、作業環境を悪化させる。このような状況を改善するには、気泡の直径を小さくし、溶融金属と金属蒸気との反応を促進させる必要がある。 When gas is blown into the molten metal, even if the inner diameter of the nozzle hole of the blowing nozzle is reduced, if the nozzle gets wet with the molten metal, the diameter of the bubbles blown from the nozzle is larger than determined by the inner diameter of the nozzle. Become. In addition, when argon gas is blown into a high-temperature molten metal, bubbles expand rapidly due to rapid expansion, and bubbles containing unreacted metal vapor rise to the molten metal surface, resulting in a decrease in the addition yield. In addition, this metal vapor is diffused into the atmosphere, which deteriorates the working environment. In order to improve such a situation, it is necessary to reduce the diameter of the bubbles and promote the reaction between the molten metal and the metal vapor.
溶融金属中に吹き込むアルゴンガスなどの不活性ガス気泡の直径を小さくするには、ガス吹き込みノズルの前方を通過する溶融金属の流速を増大させ、ノズルから出る気泡を溶融金属流によりで破断すればよい。例えば、溶鋼中で直径1mm以下の気泡を得ようとする場合には、ノズル前方における溶鋼の流速を約1m/s以上にすればよいことが判明した。 In order to reduce the diameter of an inert gas bubble such as argon gas blown into the molten metal, the flow rate of the molten metal passing in front of the gas blowing nozzle is increased, and the bubble exiting the nozzle is broken by the molten metal flow. Good. For example, when trying to obtain bubbles having a diameter of 1 mm or less in the molten steel, it has been found that the flow rate of the molten steel in front of the nozzle should be about 1 m / s or more.
また、金属元素の化合物、例えば酸化物、窒化物、硫化物などが溶融金属中に添加された場合に、これらの化合物の密度が溶融金属の密度よりも小さいと、化合物が溶融金属の表面に浮上するので、これらの化合物を連続鋳造鋳片内に留めることはできない。したがって、これらの蒸気や化合物を連続鋳造鋳片内に留まらせるためには、連続鋳造鋳型内またはタンディッシュ内の浴面から充分に深い位置、または溶融金属の流動による気泡の破断効果などを有効に利用できる位置から金属蒸気や金属化合物の粒子を吹き込む必要がある。 In addition, when a compound of a metal element, such as an oxide, nitride, or sulfide, is added to the molten metal, if the density of these compounds is smaller than the density of the molten metal, the compound is deposited on the surface of the molten metal. Because of levitation, these compounds cannot remain in the continuous cast slab. Therefore, in order to keep these vapors and compounds in the continuous casting slab, it is effective to rupture the bubbles sufficiently deeply from the bath surface in the continuous casting mold or tundish, or by the flow of molten metal. It is necessary to blow metal vapor or metal compound particles from a position where it can be used.
本発明の連続鋳造方法および連続鋳造装置の効果を確認するため、以下に示す連続鋳造試験を実施して、その結果を評価した。 In order to confirm the effects of the continuous casting method and continuous casting apparatus of the present invention, the following continuous casting test was performed and the results were evaluated.
(実施例1)
〔試験条件〕
溶融金属:低炭素鋼(成分組成は質量%で、C:0.04%、Ti:0.12%、N :0.004%)
溶融金属量:4トン/分で連続鋳造
添加金属:マグネシウム、ビスマス、カルシウム
添加形態:金属蒸気および/または金属粒子
添加量 :溶鋼1トン当たり各添加金属を50g
添加位置:タンディッシュ内
キャリアガス:酸素(0.5NL/分)とアルゴンガス(20L/分)との混合ガス
図1は、金属蒸気発生装置により発生させた金属蒸気および/または金属粒子を混合ガスとともに、タンディッシュ内の溶鋼中に浸漬させたランスを通して、溶鋼中に供給しながら連続鋳造する方法を示す図である。
(Example 1)
〔Test conditions〕
Molten metal: low carbon steel (component composition is mass%, C: 0.04%, Ti: 0.12%, N: 0.004%)
Molten metal amount: Continuous casting at 4 tons / minute Addition metal: Magnesium, bismuth, calcium Addition form: metal vapor and / or metal particles Addition amount: 50 g of each additive metal per ton of molten steel
Addition position: In tundish Carrier gas: Mixed gas of oxygen (0.5 NL / min) and argon gas (20 L / min) Figure 1 shows mixing of metal vapor and / or metal particles generated by a metal vapor generator It is a figure which shows the method of continuously casting, supplying in molten steel through the lance immersed in the molten steel in a tundish with gas.
取鍋3からタンディッシュ2に供給された溶鋼1は、タンディッシュ内で湯面のレベル制御を受け、浸漬ノズル6を経て連続鋳造鋳型8内に注入され、さらに鋳型下方に引き抜かれて凝固シェル7を形成し、鋳片となる。このとき、添加金属化合物の微粒子が、金属蒸気供給装置40から供給され、タンディッシュ内の溶鋼1に浸漬させた浸漬ランス4を通して溶鋼1内に吹き込まれる。
The molten steel 1 supplied to the tundish 2 from the ladle 3 is subjected to level control of the molten metal surface in the tundish, injected into the continuous casting mold 8 through the immersion nozzle 6, and further drawn out below the mold to be solidified shell. 7 is formed into a slab. At this time, fine particles of the additive metal compound are supplied from the metal
金属化合物供給装置40は、金属蒸気発生装置41、金属蒸気発生装置を加熱するバーナー44、温度測定装置(熱電対)46、温度測定装置による温度測定結果に基いて蒸気発生装置の温度を制御する温度制御装置45、混合ガス供給配管42および金属化合物吹き込み配管43からなっている。金属蒸気発生装置41内で発生した金属蒸気および/または金属粒子は、混合ガス供給配管42から供給された混合ガス54と反応して金属化合物を形成し、前記混合ガスをキャリヤーガスとして、金属化合物吹き込み配管43を通して浸漬ランス4に供給され、溶鋼1中に吹き込まれた。
The metal
一方、実施例1における比較例として、予め製造したマグネシウム、ビスマスおよびカルシウムの酸化物の微粉(平均粒子径:0.05mm)を溶鋼中に添加することを試みた。なお、微粉の添加に当たっては、前記の金属化合物供給装置に替えて粉体供給装置を取り付け、微粉を粉体供給装置の容器に装入し、この容器内の微粉を不活性ガスのアルゴンガスをキャリアガスとして溶鋼中に浸漬したランスに供給し、溶鋼中に添加することを試みた。 On the other hand, as a comparative example in Example 1, an attempt was made to add pre-manufactured fine powders of magnesium, bismuth and calcium oxide (average particle size: 0.05 mm) to the molten steel. In addition, when adding fine powder, instead of the metal compound supply device, a powder supply device is attached, the fine powder is charged into a container of the powder supply device, and the fine powder in the container is purged with an inert argon gas. An attempt was made to supply the carrier gas to a lance immersed in molten steel and add it to the molten steel.
しかし、比較例においては、容器内に装入した金属酸化物の微粉が凝集して粗大な粒子を形成したため、溶鋼内に微粉を均一に添加することはおろか、不活性ガスとともに金属化合物吹き込み配管に送ることすらできなかった。 However, in the comparative example, the metal oxide fine powder charged in the container aggregates to form coarse particles, so that the fine powder is not uniformly added into the molten steel, but also the inert gas and the metal compound blowing pipe Couldn't even send to.
表1に、本発明例および比較例についての連続鋳造試験で得られた金属酸化物中の金属元素の添加歩留りおよび連続鋳造鋳片内における金属酸化物中の金属元素の濃度変動を示した。 Table 1 shows the addition yield of the metal element in the metal oxide obtained in the continuous casting test for the inventive example and the comparative example, and the concentration variation of the metal element in the metal oxide in the continuous cast slab.
ここで、連続鋳造鋳片内における金属酸化物中の金属元素の濃度変動指数は、鋳片幅中央部から1m間隔で10個の分析用サンプルを採取し、各位置の金属元素濃度(質量%)とこれらのサンプルの平均濃度(質量%)との偏差を前記の平均濃度で除して相対変動量(%)を求め、そのうちの最大値により表示した。また、金属酸化物中の金属元素の添加歩留まりは、連続鋳造鋳片で測定した金属酸化物中の金属元素の平均濃度に基いて鋳片内の金属元素の総質量を求め、この値を添加した金属酸化物中の金属元素の総質量で除して百分率により表示した。 Here, the concentration variation index of the metal element in the metal oxide in the continuous cast slab was obtained by collecting 10 samples for analysis at intervals of 1 m from the center of the slab width, and the metal element concentration (mass%) at each position. ) And the average concentration (mass%) of these samples were divided by the average concentration to determine the relative variation (%), and the maximum value was displayed. Also, the yield of addition of metal elements in the metal oxide was determined by calculating the total mass of the metal elements in the slab based on the average concentration of the metal elements in the metal oxide measured with the continuous cast slab. The percentage was expressed by dividing by the total mass of metal elements in the metal oxide.
同表の結果から、本発明例では、金属酸化物中の金属元素の添加歩留りが高く、また、金属酸化物は鋳片内に均一に分散されていることがわかる。
(実施例2)
〔試験条件〕
溶融金属:低炭素鋼(成分組成は質量%で、C:0.04%、Ti:0.12%、N :0.004%)
溶融金属量:4トン/分で連続鋳造
添加金属:マグネシウム、ビスマス、カルシウム
添加形態:金属ワイヤー(ワイヤー直径はいずれも3mmφ)
添加量 :溶鋼1トン当たり各添加金属を50g
添加位置:タンディッシュ内
混合ガス:酸素(0.5NL/分)とアルゴンガス(20L/分)との混合ガス
図2は、金属ワイヤーを混合ガスとともに浸漬ランスを通してタンディッシュ内の溶鋼中に供給しながら連続鋳造する方法を示す図である。
From the results in the table, it can be seen that in the examples of the present invention, the yield of addition of the metal element in the metal oxide is high, and the metal oxide is uniformly dispersed in the slab.
(Example 2)
〔Test conditions〕
Molten metal: low carbon steel (component composition is mass%, C: 0.04%, Ti: 0.12%, N: 0.004%)
Molten metal amount: Continuous casting at 4 tons / min. Added metal: magnesium, bismuth, calcium.
Addition amount: 50g of each added metal per ton of molten steel
Addition position: in tundish Mixed gas: mixed gas of oxygen (0.5 NL / min) and argon gas (20 L / min) It is a figure which shows the method of carrying out continuous casting.
取鍋3からタンディッシュ2に供給された溶鋼1は、浸漬ノズル6を経て連続鋳造鋳型8内に注入され、さらに下方に引き抜かれながら凝固シェル7を形成して鋳片となる。添加する金属酸化物を構成する金属は、金属ワイヤー50によりタンディッシュ2内の溶鋼1中に供給される。
The molten steel 1 supplied to the tundish 2 from the ladle 3 is poured into the continuous casting mold 8 through the immersion nozzle 6 and further formed as a slab by forming a solidified
タンディッシュ2内の溶鋼1中に浸漬ランス4が浸漬され、浸漬ランス4の一端は、金属ワイヤー供給機5に接続されている。金属ワイヤー供給機5にはワイヤーリール51が装填されており、金属ワイヤー50は、ワイヤー繰出しロール52により制御された速度で浸漬ランス内に挿入される。ワイヤー繰出しロールの回転速度はワイヤー繰出し速度制御装置53からの信号により制御される。金属ワイヤー供給機には混合ガス54が導入され、金属ワイヤー50とともに浸漬ランス内に供給される。なお、金属ワイヤー供給機内の圧力は圧力計55により測定され、混合ガス54の流量は流量調整弁56により制御される。
An
実施例2では、実施例1において行った比較試験を比較例として用い、結果の対比を行った。比較例では、前述のとおり、金属酸化物の微粉を金属化合物吹き込み配管に送ることすらできなかった。 In Example 2, the comparison test performed in Example 1 was used as a comparative example, and the results were compared. In the comparative example, as described above, the metal oxide fine powder could not even be sent to the metal compound blowing pipe.
表2に、本発明例および比較例についての連続鋳造試験で得られた金属酸化物中の金属元素の添加歩留りおよび連続鋳造鋳片内における金属酸化物中の金属元素の濃度変動を示した。 Table 2 shows the addition yield of the metal element in the metal oxide obtained in the continuous casting test for the inventive example and the comparative example, and the concentration variation of the metal element in the metal oxide in the continuous cast slab.
同表において、金属酸化物中の金属元素の濃度変動指数および添加歩留りは、実施例1の場合と同様の方法により求めた。同表の結果から、本発明例では、金属元素の添加歩留まりが高く、また、金属酸化物は鋳片内に均一に分散されていることが分かる。 In the same table, the concentration variation index and the addition yield of the metal element in the metal oxide were determined by the same method as in Example 1. From the results in the table, it can be seen that in the example of the present invention, the addition yield of the metal element is high, and the metal oxide is uniformly dispersed in the slab.
(実施例3)
〔試験条件〕
溶融金属:中炭素鋼(成分組成は質量%で、C:0.10%、Mn:1.0%)
溶融金属量:4トン/分で連続鋳造
添加金属:マグネシウム、カルシウム
添加形態:金属ワイヤー(ワイヤー直径はいずれも2mmφ)
添加量 :溶鋼1トン当たり各添加金属を50g
添加位置:連続鋳造鋳型内
混合ガス:窒素(0.5NL/分)とアルゴンガス(10NL/分)との混合ガス
図3は、金属ワイヤーを混合ガスとともに浸漬ランスを通して鋳型内の溶融金属に供給しながら連続鋳造する方法を示す図である。
(Example 3)
〔Test conditions〕
Molten metal: Medium carbon steel (component composition is mass%, C: 0.10%, Mn: 1.0%)
Molten metal amount: Continuous casting at 4 tons / minute Addition metal: Magnesium, calcium Addition form: Metal wire (both wire diameters are 2mmφ)
Addition amount: 50g of each added metal per ton of molten steel
Addition position: in the continuous casting mold Mixed gas: mixed gas of nitrogen (0.5 NL / min) and argon gas (10 NL / min) It is a figure which shows the method of carrying out continuous casting.
連続鋳造鋳型8内の溶鋼1中に浸漬ランス4を浸漬し、浸漬ランス4の一端は、金属ワイヤー供給機5に接続した。前記の実施例2で説明したのと同様の方法で、浸漬ランスを通して、金属ワイヤーを連続鋳造鋳型内の溶鋼1中に供給した。
The
実施例3における比較例として、予め製造したマグネシウムおよびカルシウムの窒化物の微粉(平均粒子径:0.05mm)を容器に装入し、この容器内の微粉を不活性ガスのアルゴンガスをキャリアガスとして溶鋼中に浸漬したランスに供給して溶鋼中に添加することを試みた。 As a comparative example in Example 3, fine powder of magnesium and calcium nitride (average particle diameter: 0.05 mm) prepared in advance was charged into a container, and the inert gas argon gas was used as carrier gas for the fine powder in the container. It tried to supply to the lance immersed in molten steel and to add in molten steel.
しかし、この比較例においても、容器内に装入した金属窒化物の微粉が凝集して粗大な粒子を形成したため、溶鋼内に微粉を均一に添加することはおろか、不活性ガスとともに浸漬ランス内に送ることさえも不可能であった。 However, even in this comparative example, since the metal nitride fine powder charged in the container aggregated to form coarse particles, not only the fine powder was uniformly added into the molten steel, but also in the immersion lance together with the inert gas. Even sending to was impossible.
表3に、連続鋳造試験で得られた金属窒化物中の金属元素の添加歩留りおよび連続鋳造鋳片内における金属元素の濃度変動を示した。 Table 3 shows the addition yield of the metal element in the metal nitride obtained in the continuous casting test and the concentration variation of the metal element in the continuous cast slab.
同表に示した結果から、本発明例では、金属元素の添加歩留まりが高く、また、金属窒化物は鋳片内に均一に分布していることが分かる。 From the results shown in the table, it can be seen that in the example of the present invention, the addition yield of the metal element is high, and the metal nitride is uniformly distributed in the slab.
本発明の溶融金属の連続鋳造方法によれば、金属元素の化合物を高歩留りで溶融金属中に添加でき、連続鋳造鋳片内に均一に分散させることができる。また、本発明の連続鋳造装置は、溶融金属に前記金属元素の化合物を添加するための好適な装置である。 According to the molten metal continuous casting method of the present invention, a compound of a metal element can be added to molten metal at a high yield, and can be uniformly dispersed in a continuous cast slab. Moreover, the continuous casting apparatus of this invention is a suitable apparatus for adding the compound of the said metal element to molten metal.
よって、本発明の連続鋳造方法および連続鋳造装置は、鋳片品質の均質化、ひいては金属加工製品の品質向上に広く貢献できる。 Therefore, the continuous casting method and continuous casting apparatus of the present invention can contribute widely to homogenization of the slab quality and, consequently, improvement of the quality of the metal processed product.
1:溶鋼
2:タンディッシュ
3:取鍋
4:浸漬ランス
40:金属化合物供給装置
41:金属蒸気発生装置
42:混合ガス供給配管
43:金属化合物吹き込み配管
44:バーナー
45:温度調節装置
46:温度測定装置
5:金属ワイヤー供給機
50:金属ワイヤー
51:ワイヤーリール
52:ワイヤー繰出しロール
53:ワイヤー繰出し速度制御装置
54:混合ガス
55:圧力計
56:流量制御弁
6:浸漬ノズル
7:凝固シェル
8:連続鋳造鋳型
1: Molten steel 2: Tundish 3: Ladle 4: Dipping lance 40: Metal compound supply device 41: Metal vapor generator 42: Mixed gas supply pipe 43: Metal compound blowing pipe 44: Burner 45: Temperature control device 46: Temperature Measuring device 5: Metal wire feeder 50: Metal wire 51: Wire reel 52: Wire feeding roll 53: Wire feeding speed control device 54: Mixed gas 55: Pressure gauge 56: Flow control valve 6: Immersion nozzle 7: Solidified shell 8 : Continuous casting mold
Claims (5)
A tundish, an immersion nozzle provided at the lower part of the tundish for supplying molten metal in the tundish to the mold, a mold located below the tundish, and for supplying a wire or a rod to the molten metal in the mold And a wire or rod supply device for supplying the wire or rod into the hole of the immersion lance.
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