JP2007090424A - 連続鋳造用タンディッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】溶鋼中の１００μｍ以下の微細な介在物を十分に分離除去する。
【解決手段】連続鋳造用のタンディッシュ１において，取鍋１１からの溶鋼Ｍの注入ノズル１０と鋳型への溶鋼Ｍの流出口１２との間の溶鋼流路Ｆに，上堰２０と下堰２１が設けられる。上堰２０と下堰２１は，溶鋼流路Ｆ上の同じ位置に上下方向に配置される。上堰２０と下堰２１との間には，溶鋼Ｍが通過するスリット２２が形成される。スリット２２の開口面積は，湯面が最高水位となる最大溶鋼流路断面積の２０％以下になるように設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は，取鍋から鋳型に溶鋼を供給する際に用いられる連続鋳造用タンディッシュに関する。

鋼の連続鋳造においては，精錬工程で成分と温度を調整された溶鋼は，取鍋により連続鋳造工程に輸送される。輸送された溶鋼は，連続鋳造機の鋳型に注入されるが，取鍋から直接鋳型に注入すると，溶鋼の流量の制御が難しい。また取鍋を交換しつつ，鋳型に継続的に溶鋼を供給して，鋳造を連続的に行う必要がある。このため，一般的に，取鍋の溶鋼は，注入ノズルなどを通じて一旦タンディッシュと呼ばれる中間容器内に注入され，タンディッシュ内で流量調整された後，鋳型内に供給されている。

上述のタンディッシュは，種々の形のものが存在するが，船形のものが多く用いられている。注入ノズルからタンディッシュの中央部に溶鋼が供給され，舟の舳先に相当する両端部の流出口から２つの連続鋳造機の鋳型に耐火物のノズルを通じて溶鋼が流出される。タンディッシュの両端部の流出口には，例えば上下に移動して流出口の開口面積を調整する棒状のストッパーが設けられており，このストッパーによりタンディッシュ内の溶鋼の流量制御が行われている。

タンディッシュは，上述のように流量を制御しつつ溶鋼を鋳型に供給する機能を持つほかに，鋼の精錬時に不可避的に混入した酸化物であるスラグや，脱酸のために添加されたアルミから生成されるアルミナなどの非金属介在物を，その比重が鋼の比重よりも小さいことを利用してタンディッシュ内で浮上分離させる機能を有している。これにより，溶鋼中の大量の非金属介在物やスラグがそのまま鋳型内に供給され鋳片に混入することがなく，非金属介在物などが原因で生じる圧延時の疵などを抑制できる。

溶鋼中の介在物は少なければ少ないほどよい。このため，従来よりタンディッシュにおける介在物の浮上分離機能を向上するために，タンディッシュ内に堰を設けることが行われている。例えばタンディッシュ内に，溶鋼流路に沿って上堰と下堰からなる複数の平板状の堰が並べられる（例えば特許文献１，２参照。）。これらの堰により，溶鋼の流動を調整して，タンディッシュ内に溶鋼の上昇流を形成したり，直接流出口に向かう溶鋼の流れを抑制することができる。こうして，介在物を浮上させ易くして，介在物を溶鋼から分離している。

特開平０１−２２４１５２号公報 特開平０７−１３２３５３号公報

しかしながら，微小な介在物は浮力が小さいため，従来の堰では，溶鋼中の１００μｍ以下の介在物まで十分に分離することはできなかった。近年，鋼の品質要求が益々高まっており，例えば超深絞り鋼板などの薄鋼材の製造には，鋳造前に溶鋼中から１００μｍ以下の微小な介在物をも十分に除去することが要求されている。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，連続鋳造用のタンディッシュにおいて，溶鋼中の１００μｍ以下の微小な介在物をも十分に分離除去することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は，鋼の連続鋳造用のタンディッシュであって，取鍋からの溶鋼の流入部と鋳型への溶鋼の流出部との間の溶鋼流路には，上堰と下堰が設けられ，前記上堰と前記下堰は，溶鋼流路上の同じ位置に上下方向に配置され，前記上堰と前記下堰との間には，溶鋼が通過するスリットが形成され，前記スリットの開口面積は，最大の溶鋼流路断面積の２０％以下に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば，流入部から供給された溶鋼が上下方向の上堰と下堰によって下流域への流れを阻まれて，対流し攪拌される。これにより，溶鋼中の微小な介在物が凝集粗大化する。その後，溶鋼は，スリットを通過し整流化され，その溶鋼中に含まれる粗大化した介在物は，流出部に至るまでの間に浮上し分離される。このように，従来よりも微小な介在物を分離する能力が高く，１００μｍ以下の介在物をも十分に分離し除去することができる。

前記溶鋼流路上における前記上堰及び前記下堰の位置と前記流入部の位置との距離が，溶鋼の最大湯面幅以下になるように，前記上堰と前記下堰が配置されていてもよい。ここでいう「最大湯面幅」は，溶鋼流路に対して左右方向の最高水位時の湯面幅である。

前記上堰の上流側の面が，前記下堰の上流側の面よりも上流側に張り出していてもよい。

本発明によれば，溶鋼から微小な介在物が十分に分離除去されて，溶鋼が清浄化されるので，品質要求のより高い製品を製造することができる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるタンディッシュ１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。図２は，タンディッシュ１の横断面の説明図である。

例えばタンディッシュ１は，図１及び図２に示すように外形が水平方向に長い細長形状に形成され，内部に溶鋼Ｍを貯留できる。例えばタンディッシュ１の中央付近の天井面１ａには，流入部としての注入ノズル１０が下方向に向けて挿入されている。この注入ノズル１０により，上方の取鍋１１からタンディッシュ１内に溶鋼Ｍを流入することができる。タンディッシュ１の端部付近の底面１ｂには，流出部としての流出口１２が形成されている。流出口１２には，図示しない連続鋳造機の鋳型に通じるノズル１３が接続されている。この流出口１２とノズル１３により，タンディッシュ１内の溶鋼Ｍを鋳型に供給できる。タンディッシュ１内には，注入ノズル１０から溶鋼Ｍが流入され，流出口１２から排出されるので，注入ノズル１０側から流出口１２側に向かって流れる溶鋼流路Ｆが形成される。

例えば流出口１２の上方には，流量調節棒１４が設けられている。流量調節棒１４は，上下動して流出口１２の開口面積を変えて，タンディッシュ１内の溶鋼Ｍの流量を調整できる。

タンディッシュ１内であって，注入ノズル１０と流出口１２との間には，板状の耐火物堰である上堰２０と下堰２１が設けられている。上堰２０と下堰２１は，溶鋼流路Ｆ上の同じ位置に上下方向に配置されている。上堰２０は，例えばタンディッシュ１の天井面１ａに取り付けられ，天井面１ａから下方向に向けて形成されている。上堰２０は，例えば図３に示すように上堰２０の下端面と溶鋼Ｍの湯面Ｍ１との距離が１００ｍｍ以上に維持されるように形成されている。これにより，例えば上堰２０の上流側で浮いたスラグを上堰２０により適正に捕集できる。下堰２１は，タンディッシュ１の底面１ｂに取り付けられ，底面１ｂから上方向に向けて形成されている。下堰２１は，例えば下堰２１の上端面とタンディッシュ１の底面１ｂとの距離が３００ｍｍ以上になるように形成されている。これにより，注入ノズル１０から供給された溶鋼Ｍの流れが下堰２１により十分に堰き止められるので，流速の速い溶鋼Ｍがそのまま後述するスリット２２に流れ込むことを防止できる。

上堰２０と下堰２１は，図２に示すように平面から見て注入ノズル１０との距離Ｌがタンディッシュ１内の最大湯面幅Ｄ以下になるように配置されていることが好ましい。

図１に示すように上堰２０と下堰２１との間には，溶鋼Ｍが通過するスリット２２が形成されている。スリット２２は，溶鋼流路Ｆの高さ方向の中央付近に形成されている。スリット２２は，図３に示すように例えばタンディッシュ１の幅方向の両端部にわたり略長方形又は略台形に形成されている。スリット２２は，開口面積が例えば最大溶鋼流路断面積（最大流量時の溶鋼流路断面積）の２０％以下になるように形成されている。つまり，湯面Ｍ１が安定する定常操業時に，上堰２０，下堰２１及びスリット２２の溶鋼Ｍに浸かる部分の総面積の２０％以下になるように，スリット２２の開口面積が設定されている。また，スリット２２は，例えば上下幅が１００ｍｍ以上になるように形成されている。以下，上堰２０，下堰２１及びスリット２２をまとめて「スリット堰Ｓ」とする。

次に，以上のように構成されたタンディッシュ１の作用について説明する。図４は，タンディッシュ１内の溶鋼Ｍの流れの様子を示すタンディッシュ１の縦断面の説明図である。

先ず取鍋１１から注入ノズル１０を介してタンディッシュ１内に溶鋼Ｍが供給される。注入ノズル１０から供給された溶鋼Ｍは，上堰２０と下堰２１に行く手を阻まれて，スリット堰Ｓの上流側で上下方向に対流し攪拌される。このとき，溶鋼Ｍ中の微小な介在物が，相互に凝集され，粗大化する。溶鋼Ｍ中のスラグの大部分は，スリット堰Ｓの上流側において浮上し上堰２０に捕集される。また，凝集粗大化した介在物の一部も，このスリット堰Ｓの上流側において浮上し上堰２０に捕集される。

スリット堰Ｓの上流側の溶鋼Ｍは，溶鋼流路Ｆの中央のスリット２２を通過し整流化されて下流側に流れる。溶鋼Ｍ中の凝集粗大化された介在物は，溶鋼Ｍとの比重差が大きくなっており，スリット２２から流出口１２に到達するまでの間に浮上し分離される。スリット２２を通過した少量のスラグも浮上し分離される。

介在物とスラグが除去された溶鋼Ｍは，流出口１２から流出し，ノズル１３を通じて連続鋳造機の鋳型に供給される。

以上の実施の形態によれば，タンディッシュ１内に，上堰２０と下堰２１を上下に配置し，上堰２０と下堰２１との間にスリット２２を形成した。これにより，上堰２０及び下堰２１の上流側において，溶鋼Ｍの介在物が攪拌されるので，微小な介在物を凝集粗大化できる。スリット２２により溶鋼Ｍの流れを整流化できるので，スリット２２から流出口１２までの間に，粗大化した介在物を浮上させ分離することができる。これにより，溶鋼Ｍ中から１００μｍ以下の介在物をも分離し溶鋼Ｍを清浄化して，鋳型に微小な介在物が入り込むことを防止できる。この結果，品質要求のより高い製品を製造することができる。

また，以上の実施の形態で記載したように，スリット堰Ｓと注入ノズル１０との距離Ｌが最大湯面幅Ｄ以下になるように，上堰２０と下堰２１を配置してもよい。こうすることにより，注入ノズル１０からスリット堰Ｓまで距離が溶鋼流路Ｆの全長に対して相対的に短くなり，スリット堰Ｓの上流側において溶鋼Ｍの対流や攪拌がより強く行われる。これにより，微小な介在物の凝集粗大化をより促進できる。また，相対的にスリット２２から流出口１２までの距離が長くなるので，スリット２２を通過した介在物が浮上する時間を十分に確保して，介在物を確実に分離することができる。

以上の実施の形態では，上堰２０と下堰２１が同じ厚みで形成されていたが，図５に示すように上堰２０が下堰２１よりも厚く，上堰２０の上流側の面が下堰２１の上流側の面よりも上流側に張り出していてもよい。かかる場合，注入ノズル１０から下方向に向けて流入した溶鋼Ｍが下堰２１に沿って上昇し，上堰２０の下端面に衝突する。衝突した溶鋼Ｍは，注入ノズル１０側に向かって流れて対流する。このように，溶鋼Ｍの上昇流が弱められるので，例えば注入ノズル１０から溶鋼Ｍが高速供給された場合にも，湯面Ｍ１を穏やかな状態に保ち，上昇流による湯面Ｍ１付近のスラグの巻き込みを抑制できる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば，以上の実施の形態は，スリット２２が略長方形形状であったが，水平方向に長い細長形状であれば，他の形状であってもよい。例えばスリット２２の開口部が波形になっていてもよいし，幅が変動してもよい。また，スリット２２は，必ずしもタンディッシュ１の両端部間にわたり形成されていなくても，図６に示すように両端部付近まで形成されていてもよい。さらに，スリット２２には，図７に示すように例えば強度を確保するために，上堰２０と下堰２１との間に渡される補強部材３０が形成されていてもよい。

長さ７ｍ，上端幅１ｍ，下端幅０．５ｍ，深さ１ｍの２ストランド用タンディッシュを用いて，下記の種々の堰の条件において，タンディッシュを通過したアルミキルド溶鋼内の非金属介在物の個数を調査する実験を行った。堰の条件としては，堰がない「堰なし」の場合，図８（ａ）に示すように２つの堰１００，１０１を設け，上流側に上堰１００，下流側に下堰１０１を配置した「前段上堰後段下堰」の場合と，図８（ｂ）に示すように上流側に下堰１０１，下流側に上堰１００を配置した「前段下堰後段上堰」の場合と，上記実施の形態と同様に溶鋼流路上の同じ位置に上下に上堰と下堰を配置し，さらにスリット２２の開口面積が最大溶鋼流路断面積の３０％の「スリット堰３０％」の場合と，同じくスリット２２の開口面積が最大溶鋼流路断面積の２０％の「スリット堰２０％」の場合と，同じくスリット２２の開口面積が最大溶鋼流路断面積の１５％の「スリット堰１５％」の場合とを比較した。なお，「前段上堰後段下堰」の場合は，注入ノズル１０からの距離が７５０ｍｍの位置に上堰１００を配置し，注入ノズル１０からの距離が１５００ｍｍの位置に下堰１０１を配置し，「前段下堰後段上堰」の場合は，注入ノズル１０からの距離が７５０ｍｍの位置に上堰１００を配置し，注入ノズル１０からの距離が１５００ｍｍの位置に下堰１０１を配置した。「スリット堰３０％」，「スリット堰２０％」及び「スリット堰１５％」の各場合は，注入ノズル１０からの距離が７５０ｍｍの位置に上堰を配置し，注入ノズル１０からの距離が７５０ｍｍの位置に下堰を配置した。

上記実験は，取鍋からタンディッシュへの溶鋼の流れとタンディッシュ内の溶鋼の流れが定常状態のときに，取鍋からタンディッシュへ注入される溶鋼とタンディッシュから鋳型へ流出する溶鋼をサンプリングし，１０〜２０μｍ，２０〜５０μｍ，５０〜１００μｍの各直径の非金属介在物の個数を計測して行った。非金属介在物の個数の計測は，採取した溶鋼サンプル１００ｇから電解抽出法により非金属介在物のみを取り出すことによって行った。

次の表１に実験結果を示す。

実験結果は，直径１０〜２０μｍ，２０〜５０μｍ及び５０〜１００μｍの各非金属介在物の鋳型への流出指数を用いて評価した。流出指数とは，取鍋から注入ノズルに供給された介在物個数に対して，鋳型に流出する介在物個数を「堰なし」の場合の個数を１として規格化したものである。

表１に示すように，「前段上堰後段下堰」，「前段下堰後段上堰」，「スリット堰３０％」の場合には，「堰なし」と比較してわずかしか溶鋼が清浄化されない。一方，「スリット堰２０％」，「スリット堰１５％」の場合，攪拌による介在物の凝集効果と介在物の浮上促進効果により，他の場合と比べて著しい清浄化効果を示している。

本発明は，連続鋳造用のタンディッシュにおいて溶鋼内の１００μｍ以下の微小な介在物を十分に除去する際に有用である。

タンディッシュの構成の概略を示す縦断面の説明図である。 タンディッシュの横断面の説明図である。 上堰，下堰，スリットの寸法を示すタンディッシュの縦断面の説明図である。 タンディッシュ内の溶鋼の流れの様子を示すタンディッシュの縦断面の説明図である。 上堰を下堰よりも上流側に張り出させた場合のタンディッシュの縦断面の説明図である。 他の形のスリットを有するタンディッシュの縦断面の説明図である。 補強部材を有するスリットを備えたタンディッシュの縦断面の説明図である。 （ａ）は，上流側に上堰を配置し，下流側に下堰を配置した場合のタンディッシュの縦断面の説明図であり，（ｂ）は，上流側に下堰を配置し，下流側に上堰を配置した場合のタンディッシュの縦断面の説明図である。

符号の説明

１ タンディッシュ
１０ 注入ノズル
１１ 取鍋
１２ 流出口
２０ 上堰
２１ 下堰
２２ スリット
Ｍ 溶鋼
Ｆ 溶鋼流路
Ｄ 最大湯面幅

Claims (3)

1. 鋼の連続鋳造用のタンディッシュであって，
   取鍋からの溶鋼の流入部と鋳型への溶鋼の流出部との間の溶鋼流路には，上堰と下堰が設けられ，
   前記上堰と前記下堰は，溶鋼流路上の同じ位置に上下方向に配置され，
   前記上堰と前記下堰との間には，溶鋼が通過するスリットが形成され，
   前記スリットの開口面積は，最大の溶鋼流路断面積の２０％以下に設定されていることを特徴とする，連続鋳造用タンディッシュ。
2. 前記溶鋼流路上における前記上堰及び前記下堰の位置と前記流入部の位置との距離が，溶鋼の最大湯面幅以下になるように，前記上堰と前記下堰が配置されていることを特徴とする，請求項１に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
3. 前記上堰の上流側の面が，前記下堰の上流側の面よりも上流側に張り出していることを特徴とする，請求項１又は２に記載の連続鋳造用タンディッシュ。

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