JP2008087065A - 連続鋳造用タンディッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】 微小介在物であっても効率良く浮上・分離することができ、且つ、既存のタンディッシュであっても簡単に仕様変更することのできるタンディッシュを提供する。
【解決手段】 上記課題を解決するためのタンディッシュ１は、タンディッシュの長さ方向中央部に溶鋼注入点４が設けられ、溶鋼注入点を挟んでそれぞれの側に溶鋼流出孔５が設置され、且つ、溶鋼注入点と溶鋼流出孔との間に貫通孔３を有する堰２が、溶鋼注入点を挟んで相対するようにして配置されたタンディッシュであって、貫通孔３は、当該貫通孔の軸心位置を通る直線Ｐが溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線Ｑに対して水平方向角度（θ）を０°超え９０°未満の範囲内として傾斜するように設置されているとともに、相対する２つの堰における貫通孔の傾斜方向は、溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に対して、両者とも時計回りまたは両者とも反時計回りの同一方向に傾斜している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続鋳造工程において取鍋から注入された溶鋼を鋳型に中継供給するためのタンディッシュに関し、詳しくは、タンディッシュ内に注入された溶鋼中の酸化物系非金属介在物を効率良く浮上分離することのできるタンディッシュに関するものである。

鋼の連続鋳造では、取鍋内の溶鋼を、取鍋底部に設置したロングノズル（「注入ノズル」ともいう）を通してタンディッシュに供給しながら、タンディッシュ内に所定量の溶鋼が滞在した状態で、タンディッシュ内の溶鋼を、タンディッシュ底部に設置した溶鋼流出孔を通して各鋳型に分配・注入し、鋳片を製造している。溶鋼中には脱酸生成物を起源とするアルミナなどの酸化物系非金属介在物（以下「介在物」と記す）が懸濁しており、溶鋼が凝固する際に介在物が凝固層の中に取り込まれてしまうと、薄鋼板などの最終製品において介在物性の欠陥を引き起こす。そのため、タンディッシュには、介在物を浮上分離させる機能も求められている。

タンディッシュ内で介在物を浮上・分離させるために、タンディッシュ内に堰を設置し、この堰によってタンディッシュ内の溶鋼流動を制御する方法が従来から行われており、介在物の少ない鋳片が製造できるようになってきた。しかし、粒径の小さい介在物は溶鋼中の浮上速度が極めて遅いために浮上分離が困難である。近年、軸受鋼などの高品質材料では非常に高い清浄性が求められており、微小な介在物も取り除くことができる介在物分離方法が求められている。

介在物の浮上・分離を促進するために、これまでにも様々なタンディッシュが提案されている。例えば、特許文献１には、ロングノズルからの溶鋼注入点と鋳型への溶鋼流出孔との間に少なくとも２個の堰を有し、第１の堰はタンディッシュ内溶鋼浴の一方の側壁側であって且つ溶鋼浴の上方部の溶鋼流を遮断することができ、第２の堰はタンディッシュ内溶鋼浴の他方の側壁側であって且つ溶鋼浴の上方部の溶鋼流を遮断することができ、第１、第２の堰何れも堰の反対側の側壁側は溶鋼属が流通することができる連続鋳造用タンディッシュが開示されている。

また、特許文献２には、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入するための溶鋼注入点と鋳型への溶鋼流出孔との間に、溶鋼を通すための貫通孔を複数有し、貫通孔の総面積がタンディッシュ内の溶鋼流路断面積の５０％以下であり、更に、貫通孔の位置がタンディッシュの長さ方向で交互になるようにした多孔堰を複数設置した連続鋳造用タンディッシュが開示されている。
特開２００５−１０３５６７号公報 特開２００５−２８３７６号公報

しかしながら上記従来技術には以下の問題点がある。

即ち、特許文献１は、堰を設置することにより、ロングノズルから注入された溶鋼流が直接溶鋼流出孔から流出することを妨げ、介在物が浮上・分離できるだけの滞留時間を確保する方法であるが、微小な介在物の浮上速度は遅いので、滞留時間を増加しただけでは十分に浮上・分離できず、従って、特許文献１では、微小介在物の多くは溶鋼流出孔から鋳型内に流出してしまうという問題点がある。

特許文献２は、複数の貫通孔を有する堰を多段配置することによって溶鋼の一様流れを作り、溶鋼注入点から溶鋼流出孔への溶鋼の短絡流を防止する方法であるが、一様流れにしただけでは浮上速度の遅い微小介在物は十分に浮上・分離できず、従って、特許文献２では、微小介在物の多くは溶鋼流出孔から鋳型内に流出してしまうという問題点がある。また、各堰の貫通孔を偏心させて交互に配置し、整流効果を高めているが、溶鋼注入点を中心として対になっている貫通孔は偏心させていない。そのために、堰内部に旋回流が起こらず、微小介在物の分離が不十分である。

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、微小介在物であっても効率良く浮上・分離することができ、且つ、既存のタンディッシュであっても簡単に仕様変更することのできる連続鋳造用タンディッシュを提供することである。

上記課題を解決するための第１の発明に係る連続鋳造用タンディッシュは、タンディッシュの長さ方向中央部に取鍋からの溶鋼注入点が設けられ、該溶鋼注入点を挟んでそれぞれの側に鋳型への溶鋼流出孔が設置され、且つ、前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔との間に、溶鋼を通すための貫通孔を有する堰が、前記溶鋼注入点を挟んで相対するようにして配置された連続鋳造用タンディッシュであって、前記堰に設置された貫通孔のうちで最も断面積の大きい貫通孔は、当該貫通孔の軸心位置を通る直線が溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に対して水平方向角度（θ）を０°超え９０°未満の範囲内として傾斜するように、設置されているとともに、相対する２つの堰における最も断面積の大きい貫通孔の傾斜方向は、溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に対して、該直線を溶鋼注入点側からみたとき、両者とも時計回りまたは両者とも反時計回りの同一方向に傾斜していることを特徴とするものである。

第２の発明に係る連続鋳造用タンディッシュは、第１の発明において、前記連続鋳造用タンディッシュは、取鍋の底部に設置したロングノズルを介して前記溶鋼注入点に向けて溶鋼を供給する型式の連続鋳造用タンディッシュであり、前記堰に設置された貫通孔のうちで最も断面積の大きい貫通孔の軸心位置を通る直線と前記溶鋼注入点との距離をＬとしたとき、距離（Ｌ）が、前記ロングノズルの外径をＤとすると、Ｌ＞Ｄ／２を満足することを特徴とするものである。

本発明に係る連続鋳造用タンディッシュによれば、溶鋼注入点を挟んで相対して設置される２つの堰に、取鍋からの溶鋼注入点と鋳型への溶鋼流出孔とを結ぶ直線に対して傾斜させ、しかもその傾斜方向が相対する２つの堰において同一方向となるように貫通孔を設置するので、相対する２つの堰に囲まれた領域には溶鋼の旋回流が発生し、この旋回流によって介在物の浮上・分離が促進され、清浄性の高い鋳片を製造することができる。また、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの構成は、堰に設置する貫通孔の方向を所定の方向に規定するだけであり、設備の追加や周辺設備の改造の必要がなく、既存のタンディッシュにおいても本発明を適用することができる。この場合、従来から堰が設置されていたタンディッシュにおいては、貫通孔の方向を本発明の範囲に変更するだけであり、コストアップを来すことなく、本発明を適用することができる。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略平面図、図２は、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略側断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係る連続鋳造用タンディッシュ１は、タンディッシュ１の長さ方向中央部に、取鍋（図示せず）からの溶鋼の供給位置である溶鋼注入点４が設けられ、この溶鋼注入点４を挟んで長さ方向のそれぞれの側に、鋳型（図示せず）へ溶鋼を分配・供給するための溶鋼流出孔５が設置されており、そして、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５との間には、堰２が、溶鋼注入点４を挟んで相対するようにして配置されている。それぞれの堰２には貫通孔３が設けられており、溶鋼注入点４に供給された溶鋼９は貫通孔３を通って溶鋼流出孔５に流れるようになっている。取鍋の底部にはロングノズル６が設置されており、このロングノズル６を通って、取鍋に収容された溶鋼９は溶鋼注入点４に向けて注入されるようになっている。

貫通孔３の軸心位置を通る直線をＰとし、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線をＱとしたときに、それぞれの堰２に設置した貫通孔３は、この貫通孔３の軸心位置を通る直線Ｐが、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線Ｑに対して水平方向角度（θ）が０°を超え９０°未満の範囲内で傾斜するように設置され、且つ、相対する２つの堰２における貫通孔３の傾斜方向が、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線に対して、該直線を溶鋼注入点側からみたとき、両者とも時計回りまたは両者とも反時計回りの同一方向に傾斜するように貫通孔３が設置されている。換言すれば、相対する２つの堰２における貫通孔３の傾斜方向が、溶鋼注入点４を中心として回転対称となるように設置されている。

尚、貫通孔３は水平方向に向けて設置する必要はなく、貫通孔３の出口に向かって下向き或いは上向であっても構わない。この場合には、水平方向角度（θ）は水平面への投影角度とする。水平方向角度（θ）は、旋回を起こす効果を十分に発揮するために、３０°以上が好ましく、貫通孔３の部位で耐火物の強度を十分とするために、７０°以下が好ましい。また、貫通孔３の断面積は堰２の内側と外側とで同一である必要はなく、末広がりとしてもまたはその逆としても構わない。また更に、水平方向角度（θ）は双方の堰２において異なっていても構わない。

堰２に、このようにして貫通孔３を斜めに開けることにより、相対する２つの堰２の貫通孔３から流出する溶鋼流は、堰２の表面に対して同じ傾斜方向に向かってそれぞれ逆方向に流れるので、貫通孔３から堰２の外へ流れ出るこの溶鋼の流れによって、図３に示すように、２つの堰２で囲まれた領域（「堰内部」と呼ぶ）には、旋回する向きの溶鋼流８が引き起こされる。同時に、堰内部には、ロングノズル６から流入する溶鋼によって、大きな運動エネルギーが供給されているので、貫通孔３によって引き起こされた堰内部の小さな溶鋼流８が運動エネルギーを受け取って大きな旋回流７へと成長し、この旋回流７によって溶鋼に懸濁していた介在物は堰内部で効率良く浮上・分離される。尚、図３は、２つの堰２で囲まれた領域で発生する溶鋼流を模式的に示す平面図である。

ここで、貫通孔３は、旋回流７の形成を容易とするために、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線上またはその近傍に設置することが好ましい。また、旋回流７を安定して発生させるために、図４に示すように、貫通孔３の軸心線Ｐと溶鋼注入点４との距離をＬとし、ロングノズル６の外径をＤとしたときに、距離（Ｌ）が外径（Ｄ）の１／２よりも大きくなるように、貫通孔３を設置することが好ましい。距離（Ｌ）をこのようにすることで、貫通孔３を通過する溶鋼流がロングノズル６からの溶鋼流に妨げられず、安定して旋回流７が形成される。尚、図４は、ロングノズルと貫通孔との位置関係を示す概略平面図である。

尚、図１及び図２では、堰２には貫通孔３がそれぞれ１つのみ設置されているが、貫通孔３をそれぞれの堰２に２つ以上設置しても構わない。但し、複数の貫通孔３を有する場合には、貫通孔のうちで最も断面積の大きい貫通孔が、上記に説明したと同様に、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線に対して傾斜している必要がある。当然ながら、他の貫通孔も、旋回流７の安定化のためには、同様に傾斜していることが好ましい。また、図１及び図２では、堰２が溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５との間にそれぞれ１つのみ設置されているが、それぞれの側に複数の堰２を設置しても構わない。但し、複数の堰２を設ける場合には、溶鋼注入点４に最も近い位置に設置される堰に対して、上記説明の貫通孔３を設ける必要がある。更に、図１及び図２では、溶鋼流出孔５が、溶鋼注入点４を挟んで長さ方向のそれぞれの側に１つのみ設置されているが、溶鋼注入点４をそれぞれの側に２つ以上設置しても構わない。但し、この場合には、溶鋼注入点４と溶鋼流出孔５とを結ぶ直線として、溶鋼注入点４に最も近い位置に設置される溶鋼流出孔と溶鋼注入点４とを結ぶ直線とする。また更に、溶鋼注入点４に向けてロングノズル６を介して溶鋼を注入せずに、例えば取鍋の底部から堰内部の全体をＡｒガス雰囲気とし、取鍋の流入孔から溶鋼注入点４に向けて溶鋼を注入するようにしても構わない。

このような構成の本発明に係る連続鋳造用タンディッシュ１によれば、溶鋼注入点４を挟んで相対して設置される２つの堰２に、取鍋からの溶鋼注入点４と鋳型への溶鋼流出孔５とを結ぶ直線に対して傾斜させ、しかもその傾斜方向が２つの堰２において同一方向となるように貫通孔３を設置するので、相対する２つの堰２に囲まれた堰内部には溶鋼の旋回流７が発生し、この旋回流７によって介在物の浮上・分離が促進され、清浄性の高い鋳片を製造することが可能となる。

溶鋼容量が３０トンである図１に示すタンディッシュを用いて溶鋼の連続鋳造を実施した。具体的には、厚みが２００ｍｍの堰を用い、この堰に水平方向角度（θ）が６０°となるように、直径２００ｍｍの貫通孔を水平方向に向けて配置し、外径（Ｄ）が１５０ｍｍのロングノズルを用い、貫通孔の軸心線と溶鋼注入点との距離（Ｌ）を３４６ｍｍとし、溶鋼鋳造量を５トン／分として連続鋳造した（本発明例）。

また比較のために、溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に平行な貫通孔を有する堰を設置したタンディッシュを用いた連続鋳造も実施した（比較例）。この比較例では、貫通孔の方向が溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に平行であるという条件以外は、上記の本発明例の条件と同一にした。

鋳造後、鋳片から試料を切り出して採取し、試料中の介在物含有量を調査し、この介在物含有量により両者を評価した。本発明例及び比較例での介在物含有量の調査結果を図５に示す。図５は、比較例の介在物含有量を基準として指数化して表示している。

図５からも明らかなように、本発明例では介在物含有量が比較例に比べて大幅に減少し、溶鋼の清浄性が向上することが確認できた。

本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略平面図である。 本発明に係る連続鋳造用タンディッシュの概略側断面図である。 ２つの堰２で囲まれた領域で発生する溶鋼流を模式的に示す平面図である。 ロングノズルと貫通孔との位置関係を示す概略平面図である。 本発明例及び比較例での介在物含有量の調査結果を示す図である。

符号の説明

１ タンディッシュ
２ 堰
３ 貫通孔
４ 溶鋼注入点
５ 溶鋼流出孔
６ ロングノズル
７ 旋回流
８ 溶鋼流
９ 溶鋼

Claims (2)

1. タンディッシュの長さ方向中央部に取鍋からの溶鋼注入点が設けられ、該溶鋼注入点を挟んでそれぞれの側に鋳型への溶鋼流出孔が設置され、且つ、前記溶鋼注入点と前記溶鋼流出孔との間に、溶鋼を通すための貫通孔を有する堰が、前記溶鋼注入点を挟んで相対するようにして配置された連続鋳造用タンディッシュであって、
   前記堰に設置された貫通孔のうちで最も断面積の大きい貫通孔は、当該貫通孔の軸心位置を通る直線が溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に対して水平方向角度（θ）を０°超え９０°未満の範囲内として傾斜するように、設置されているとともに、相対する２つの堰における最も断面積の大きい貫通孔の傾斜方向は、溶鋼注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に対して、該直線を溶鋼注入点側からみたとき、両者とも時計回りまたは両者とも反時計回りの同一方向に傾斜していることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
2. 前記連続鋳造用タンディッシュは、取鍋の底部に設置したロングノズルを介して前記溶鋼注入点に向けて溶鋼を供給する型式の連続鋳造用タンディッシュであり、前記堰に設置された貫通孔のうちで最も断面積の大きい貫通孔の軸心位置を通る直線と前記溶鋼注入点との距離をＬとしたとき、距離（Ｌ）が、前記ロングノズルの外径をＤとすると、Ｌ＞Ｄ／２を満足す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。

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