JP2009028776A - T type tundish - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造装置に具備されたＴ型タンディッシュに関する。 The present invention relates to a T-type tundish provided in a continuous casting apparatus.
従来より、連続鋳造装置では、転炉や二次精錬設備等から出鋼された溶鋼を取鍋によってタンディッシュまで搬送し、搬送された取鍋内の溶鋼をタンディッシュへ注入後、このタンディッシュから鋳型へ溶鋼を供給することで、溶鋼を連続的に鋳造している。
連続鋳造装置のタンディッシュは、アルミナ系介在物等の脱酸生成物や耐火物の剥離によって溶鋼内に混入した外来系介在物を浮上させる機能を有している。
このようなタンディッシュとして、特許文献１に開示されているものがある。
特許文献１のタンディッシュは、取鍋からの溶鋼が装入される注入室と、この注入室の溶鋼を鋳型に装入する分配室とに仕切る仕切堰を有したＴ型タンディッシュである。この仕切堰には注入室から分配室に溶鋼を流すための湯道が設けられたものとなっている。
Conventionally, in a continuous casting machine, the molten steel produced from a converter, secondary refining equipment, etc. is transported to the tundish by a ladle, and the molten steel in the ladle is poured into the tundish, and then this tundish. The molten steel is continuously cast by supplying molten steel to the mold.
The tundish of the continuous casting apparatus has a function of floating foreign inclusions mixed in the molten steel by peeling off deoxidation products such as alumina inclusions and refractories.
One such tundish is disclosed in Patent Document 1.
The tundish of Patent Document 1 is a T-type tundish having a partition weir that partitions an injection chamber into which molten steel from a ladle is charged and a distribution chamber into which the molten steel in the injection chamber is charged into a mold. This partition weir is provided with a runner for flowing molten steel from the injection chamber to the distribution chamber.
この特許文献１のタンディッシュでは、鋳造中に溶鋼内の介在物が分配室内で浮上せず、そのまま鋳型へと流れることがあり、分配室内で十分に溶鋼内の介在物を浮上させるのが困難である。
そこで、本願発明者等は、分配室内で十分に溶鋼内の介在物を浮上させるタンデッシュを創作して特許文献２として出願をしている。この特許文献２でのタンデッシュでは、仕切堰の構造を種々工夫することで、注入室から分配室へと向かう溶鋼が整流となるようにし、この整流を当該タンデッシュの壁面に当てて上昇流を発生させて、介在物を浮上させている。
Therefore, the inventors of the present application have created a tundish that sufficiently floats the inclusions in the molten steel in the distribution chamber and has filed an application as Patent Document 2. In the tundish in Patent Document 2, the structure of the partition weir is devised in various ways so that the molten steel going from the injection chamber to the distribution chamber is rectified, and this rectification is applied to the wall surface of the tundish to generate an upward flow. And the inclusions are floating.
特許文献２のタンデッシュでは、分配室内で介在物を十分に浮上させることができ、非常に実用的である。しかしながら、このタンデッシュにおいてもすべての介在物を浮上させるまでには至っておらず、さらに微細な介在物をも分離浮上させるためのものとしては十分とまでは言えないのが実情である。
そこで、本発明では、微細な介在物についても介在物を十分に浮上することができるＴ型タンディッシュを提供することを目的とする。
In the tundish of Patent Document 2, inclusions can sufficiently float in the distribution chamber, which is very practical. However, even in this tundish, not all the inclusions have been levitated, and it is actually not enough to separate and levitate even finer inclusions.
Therefore, an object of the present invention is to provide a T-type tundish capable of sufficiently surfacing inclusions even with fine inclusions.
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、取鍋から装入された溶鋼を連続的に鋳造する連続鋳造装置に具備されたＴ型タンディッシュにおいて、前記取鍋からの溶鋼が装入される注入室と、この注入室の溶鋼を鋳型に装入する分配室と、注入室と分配室とを仕切る仕切堰とを備え、前記仕切堰は前記注入室の溶鋼を分配室に流す湯道を有し、前記分配室は前記鋳型に溶鋼を装入するための注入口を有しており、前記仕切壁及び分配室は次の条件を満たすように形成されている点にある。
In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures.
That is, in a T-type tundish provided in a continuous casting apparatus for continuously casting molten steel charged from a ladle, an injection chamber into which molten steel from the ladle is charged, and the molten steel in the injection chamber are A distribution chamber for charging the mold; and a partition weir for partitioning the injection chamber and the distribution chamber. The partition weir has a runner for flowing the molten steel in the injection chamber to the distribution chamber. It has an inlet for charging molten steel, and the partition wall and the distribution chamber are formed so as to satisfy the following conditions.
発明者は、微細な介在物についても介在物を十分に浮上することができる方法について様々な角度から検証した。
その中で、発明者は、介在物を十分に浮上させるためには、注入室から分配室へと溶鋼を流す過程で溶鋼に発生している乱流状態をなくし、整流状態となった溶鋼を分配室の前壁に衝突させて溶鋼を上昇させることが必要であることに着目した。
そこで、溶鋼の乱流を無くすための湯道の長さを規定すると共に、介在物が浮上するように、整流状態の溶鋼を壁に衝突させて溶鋼に上昇流を発生させる条件を規定した。
The inventor has verified the method by which the inclusions can be sufficiently levitated even from fine inclusions from various angles.
In order to sufficiently raise the inclusions, the inventor eliminates the turbulent state generated in the molten steel in the process of flowing the molten steel from the injection chamber to the distribution chamber, and removes the molten steel in a rectified state. We focused on the need to raise the molten steel by colliding with the front wall of the distribution chamber.
Therefore, the length of the runner for eliminating the turbulent flow of the molten steel was defined, and the conditions for causing the rectified molten steel to collide with the wall and generating an upward flow in the molten steel were defined so that the inclusions floated.
溶鋼に上昇流を発生させる条件を考えたとき、湯道から吐出した溶鋼の速度と湯道から分配室の壁までの距離とが大きく関連している。例えば、湯道から吐出された溶鋼を直ぐに分配室の壁に勢い良く溶鋼を衝突させてしまうと（溶鋼の速度が速く且つ分配室の壁まで距離が短い）、溶鋼が水平方向に広がり上昇流が発生しない虞がある。
反対に湯道から吐出された溶鋼を衝突させることができない場合（溶鋼の速度が遅く且つ分配室の壁までの距離が長い）、上昇流が発生しない虞がある。
まず、発明者は、湯道から吐出した溶鋼の速度を、湯道の断面積Ｓ、鋳造速度Ｖｃ’、ストランド数ｎ1、湯道数ｎ2を用いて、（ｎ2／ｎ1）・（Ｓ／Ｖｃ’）で表し、湯道から分配室の壁までの距離ｄを、分配室の長さ及び湯道の角度αを用いて、ｄ／ｃｏｓαで表し、湯道から分配室の壁までの距離を溶鋼の速度で割った時間（以降、溶鋼到達時間ということがある）を評価の指標とした。その上で、発明者は、上記で表された指標、即ち、溶鋼到達時間の値がどのようになったときに介在物の浮上に十分な上昇流が発生するかを様々な実験により求めた。
When considering the conditions for generating upward flow in the molten steel, the speed of the molten steel discharged from the runner and the distance from the runner to the wall of the distribution chamber are greatly related. For example, if the molten steel discharged from the runner immediately strikes the wall of the distribution chamber vigorously (the molten steel speed is high and the distance to the distribution chamber wall is short), the molten steel spreads in the horizontal direction and flows upward. May not occur.
On the contrary, when the molten steel discharged from the runner cannot collide (the molten steel is slow and the distance to the wall of the distribution chamber is long), there is a possibility that no upward flow is generated.
First, the inventors the rate of the molten steel discharged from the runner, with the cross-sectional area of the runner S, casting speed Vc ', strand number n 1, the runners number n 2, (n 2 / n 1) · (S / Vc ′), and the distance d from the runner to the wall of the distribution chamber is expressed as d / cos α using the length of the distribution chamber and the runner angle α, and the wall of the distribution chamber from the runway The time obtained by dividing the distance up to the molten steel speed (hereinafter sometimes referred to as molten steel arrival time) was used as an evaluation index. In addition, the inventor determined through various experiments how the index expressed above, that is, the value of the molten steel arrival time, when sufficient upward flow is generated to float the inclusions. .
また、発明者は、湯道から出た溶鋼は分配室の壁にあたって溶鋼の流れが変わることになるが、この時に上昇流を発生させる場合にも湯道の高さが関連していることに着目し、上昇流をより良く発生させる湯道高さについても様々な実験から求めた。
さらに、発明者は、上述したように、溶鋼が分配室の壁にあたって上昇流を発生させる条件を求めたが、溶鋼が分配室の壁にあたった位置から注入口までの位置が近すぎる場合には、溶鋼に含まれる微細な介在物が注入口に入る虞があるため、溶鋼が分配室の壁にあたった位置（言い換えれば、溶鋼が衝突する前壁）から注入口までの距離についても様々な実験から求めた。
In addition, the inventor found that the molten steel flowing out of the runner changed the flow of the molten steel at the wall of the distribution chamber, and the height of the runner is also related to the generation of upward flow at this time. Attention was paid to the height of the runner to generate the upward flow better from various experiments.
Furthermore, as described above, the inventor has sought conditions for the molten steel to generate an upward flow on the wall of the distribution chamber, but when the position from the position where the molten steel hits the wall of the distribution chamber to the inlet is too close. Since there is a possibility that fine inclusions contained in the molten steel may enter the inlet, the distance from the position where the molten steel hits the wall of the distribution chamber (in other words, the front wall where the molten steel collides) to the inlet varies. Was obtained from various experiments.
以上、様々な実験の結果、介在物が浮上するための湯道断面積、鋳造速度、ストランド数、湯道数、分配室の長さ及び湯道の角度、湯道高さ、注入口の位置の最適な条件（言い換えれば、仕切壁及び分配室の形状）を見出した。 As a result of various experiments, the cross-sectional area of the runway for the inclusion to rise, the casting speed, the number of strands, the number of runners, the length of the distribution chamber and the angle of the runway, the height of the runway, the position of the inlet The optimum conditions (in other words, the shape of the partition wall and the distribution chamber) were found.
本発明のＴ型タンディッシュによれば、微細な介在物についても介在物を十分に浮上することができ、溶鋼から介在物を分離できる。 According to the T-type tundish of the present invention, inclusions can be sufficiently levitated even for fine inclusions, and inclusions can be separated from molten steel.
本発明のＴ型タンディッシュについて説明する。
図１は、本発明のＴ型タンディッシュを具備した連続鋳造装置を示している。ただし、本発明の連続鋳造用鋳型は図１に示す連続鋳造装置に限定されない。
図１に示すように、連続鋳造装置１は、ブルーム連続鋳造装置又はビレット連続鋳造装置であって、溶鋼２を一時的に貯留するタンディッシュ３と、このタンディッシュ３からの溶鋼２が供給される鋳型４と、この鋳型４により成型された鋳片を引き出すと共に、鋳片をサポートする複数のサポートロール５とを有している。鋳型４の外側には鋳型４内の溶鋼２を電磁攪拌する電磁攪拌装置（Ｍ-ＥＭＳ）６が配置されている。
The T-type tundish of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a continuous casting apparatus equipped with a T-type tundish according to the present invention. However, the continuous casting mold of the present invention is not limited to the continuous casting apparatus shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the continuous casting apparatus 1 is a bloom continuous casting apparatus or a billet continuous casting apparatus, to which a tundish 3 for temporarily storing molten steel 2 and molten steel 2 from the tundish 3 are supplied. And a plurality of support rolls 5 for pulling out a slab formed by the mold 4 and supporting the slab. An electromagnetic stirring device (M-EMS) 6 for electromagnetically stirring the molten steel 2 in the mold 4 is disposed outside the mold 4.
タンディッシュ３は、全体として有底箱形となっており、タンディッシュ３の底部に浸漬ノズル７が設けられている。浸漬ノズル７は、スライドバルブ８により開閉可能となっており、スライドバルブ８の開閉によりタンディッシュ３による鋳型４への溶鋼２の注入が停止又は再開できるようになっている。
電磁攪拌装置６は、従来から連続鋳造装置に用いられている一般的なもので、溶鋼２を右旋回（右回り）させたり、溶鋼２を左旋回（左回り）させたりすることができる。
連続鋳造装置１では、転炉や二次精錬設備等から出鋼された溶鋼２を取鍋によってタンディッシュ３まで搬送し、搬送された取鍋内の溶鋼２をタンディッシュ３へ注入後、スライドバルブ８を開くと共に、鋳型４内の溶鋼２を攪拌して溶鋼２を連続的に鋳造することができるようになっている。この連続鋳造装置１では、同じ鋼種の溶鋼２を連続的に数チャージ鋳造したり、鋼種の異なる溶鋼２を連続的に鋳造することができる。
The tundish 3 has a bottomed box shape as a whole, and an immersion nozzle 7 is provided at the bottom of the tundish 3. The immersion nozzle 7 can be opened and closed by a slide valve 8, and the injection of the molten steel 2 into the mold 4 by the tundish 3 can be stopped or restarted by opening and closing the slide valve 8.
The electromagnetic stirrer 6 is a general device conventionally used in a continuous casting apparatus, and can turn the molten steel 2 clockwise (clockwise) or turn the molten steel 2 counterclockwise (counterclockwise). .
In the continuous casting apparatus 1, the molten steel 2 produced from the converter, secondary refining equipment, etc. is transported to the tundish 3 by the ladle, and the molten steel 2 in the transported ladle is poured into the tundish 3 and then slided. While the valve 8 is opened, the molten steel 2 in the mold 4 can be stirred to continuously cast the molten steel 2. In this continuous casting apparatus 1, several molten steels 2 of the same steel type can be continuously cast by several charges, or molten steels 2 of different steel types can be continuously cast.
以下、本発明のタンディッシュについて詳しく説明する。
説明の便宜上、図２を見て左右を左右方向又は左右とし、図２の上側を後、下側を前とする。
図１〜３に示すように、タンディッシュ３は、取鍋９からの溶鋼２が装入される注入室１０と、この注入室１０の溶鋼２を鋳型４に装入する分配室１１とを備えていて、平面視でＴ字形状となっている（以降、Ｔ型タンディッシュ３ということがある）。Ｔ型タンディッシュ３においては、注入室１０の幅（左右幅）が分配室１１よりも小さく、当該注入室１０が分配室１１の略左右方向中央側に設けられている。
Hereinafter, the tundish of the present invention will be described in detail.
For convenience of explanation, the left and right directions are left and right or left and right when viewed in FIG. 2, and the upper side in FIG.
As shown in FIGS. 1 to 3, the tundish 3 includes an injection chamber 10 in which the molten steel 2 from the ladle 9 is charged, and a distribution chamber 11 in which the molten steel 2 in the injection chamber 10 is charged into the mold 4. It has a T-shape in plan view (hereinafter sometimes referred to as a T-type tundish 3). In the T-type tundish 3, the width (left-right width) of the injection chamber 10 is smaller than that of the distribution chamber 11, and the injection chamber 10 is provided substantially in the center in the left-right direction of the distribution chamber 11.
詳しくは、分配室１１は、底壁１５と、この底壁１５の前後中途部から前部側で左右両側から立ち上がる左右一対の第１側壁１６，１６と、底壁１５の前側から立ち上がり第１側壁１６，１６を連結する前壁１７と、底壁１５の前後中途部から立ち上がると共に、各第１側壁１６，１６に連結される左右一対の第１後壁１８，１８と、この第１後壁１８，１８の間に設けられて注入室１０と分配室１１とに仕切る仕切堰１９とで囲まれることにより構成されている。
分配室１１の底壁１５には、左右方向の中央部が高くなった段差部２５が形成されており、段差部２５とは異なる非段差部に当該分配室１１から鋳型４へ向けて溶鋼２を流すための注入口２０，２０が２つ設けられている。この注入口２０に浸漬ノズル７が接続されている。
Specifically, the distribution chamber 11 includes a bottom wall 15, a pair of left and right first side walls 16 and 16 that rise from the left and right sides on the front side from the front and rear halfway portion of the bottom wall 15, and a first rising from the front side of the bottom wall 15. A front wall 17 that connects the side walls 16, 16, a pair of left and right first rear walls 18, 18 that rises from the front and rear middle portions of the bottom wall 15 and is connected to the first side walls 16, 16, and the first rear It is configured by being surrounded by a partition weir 19 that is provided between the walls 18 and 18 and partitions the injection chamber 10 and the distribution chamber 11.
On the bottom wall 15 of the distribution chamber 11, a stepped portion 25 having a raised central portion in the left-right direction is formed, and the molten steel 2 is directed toward the mold 4 from the distribution chamber 11 to a non-stepped portion different from the stepped portion 25. There are provided two inlets 20 and 20 for flowing water. An immersion nozzle 7 is connected to the injection port 20.
注入室１０は、底壁１５と、この底壁１５の前後中途部から後部側で左右両側から立ち上がる左右一対の第２側壁２１，２１と、底壁１５の後側から立ち上がり第２側壁２１，２１を連結する第２後壁２２と、仕切堰１９とで囲まれることにより構成されている。
仕切堰１９は矩形状のもので、その下部には注入室１０の溶鋼２を分配室１１に流すための筒状の複数の湯道２３が設けられている。この実施の形態では、仕切堰１９には２つの湯道２３が設けられているものとなっている。
仕切壁１９及び分配室１１は次の条件を満たすように形成されている。
The injection chamber 10 includes a bottom wall 15, a pair of left and right second side walls 21, 21 rising from the left and right sides from the front and rear halfway part of the bottom wall 15, and a second side wall 21 rising from the rear side of the bottom wall 15, It is comprised by being enclosed by the 2nd rear wall 22 which connects 21, and the partition weir 19. In FIG.
The partition weir 19 has a rectangular shape, and a plurality of tubular runners 23 for flowing the molten steel 2 of the pouring chamber 10 into the distribution chamber 11 are provided below the partition weir 19. In this embodiment, the partition weir 19 is provided with two runners 23.
The partition wall 19 and the distribution chamber 11 are formed so as to satisfy the following conditions.
即ち、湯道２３の長さ（仕切壁１９の厚み）はｆ＝150〜800mmの範囲とされ、式（１）で算出される溶鋼到達時間が５〜４０秒となるように、分配室１１の長さｄ,湯道角度α,湯道断面積Ｓ，ストランド数ｎ1，湯道数ｎ2が設定されている。
なお、実際の操業では、鋳造速度は、ton/minで測定されているため、式（４）により鋳造速度の単位（ton/min）をmm3/secに置き換えた。式（４）の「7.0」は溶鋼２の比重を示している。湯道２３の断面積Ｓは、湯道２３が断面で円形ならば、πｒ2（r：半径）であり、湯道２３が断面で楕円形ならば、４πａ1ｂ1（ａ1：長径、ｂ1：短径）である。
That is, the length of the runner 23 (thickness of the partition wall 19) is in the range of f = 150 to 800 mm, and the distribution chamber 11 is set so that the molten steel arrival time calculated by the equation (1) is 5 to 40 seconds. Length d, runner angle α, runner cross-sectional area S, strand number n 1 , and runner number n 2 are set.
In the actual operation, the casting speed is measured in ton / min. Therefore, the unit of casting speed (ton / min) was replaced with mm 3 / sec by the equation (4). “7.0” in the formula (4) indicates the specific gravity of the molten steel 2. The cross-sectional area S of the runner 23 is πr 2 (r: radius) if the runner 23 is circular in cross section, and 4πa 1 b 1 (a 1 : major axis) if the runner 23 is elliptic in cross section. b 1 : minor axis).
溶鋼到達時間Ｔは、湯道２３から吐出した溶鋼２が前壁１７に当たるまでの時間のことであり、鋳造速度は注入口２０から鋳型４へ向けての溶鋼２の速さ（単位時間当たりの量）であり、湯道２３の角度αは、湯道２３を平面視した際に湯道２３の角度を示したものであり、分配室１１の長さｄは、前壁１７の内側から第１後壁１８，１８の内側までの直線距離であり、湯道２３の断面積Ｓは、湯道２３の形状を筒状にしたときの断面積で、詳しくは、湯道２３の断面形状を円形状又は楕円形状としたときの面積である。湯道２３の長さｆは、言い換えれば仕切堰１９の厚みであり、ストランド数は注入口２０，２０の個数である。 The molten steel arrival time T is the time until the molten steel 2 discharged from the runner 23 hits the front wall 17, and the casting speed is the speed of the molten steel 2 from the inlet 20 toward the mold 4 (per unit time). The angle α of the runner 23 indicates the angle of the runner 23 when the runner 23 is viewed in plan, and the length d of the distribution chamber 11 is the first from the inside of the front wall 17. 1 The straight distance to the inside of the rear walls 18, 18. The cross-sectional area S of the runner 23 is a cross-sectional area when the shape of the runner 23 is cylindrical. The area when the shape is circular or elliptical. In other words, the length f of the runner 23 is the thickness of the partition weir 19, and the number of strands is the number of inlets 20 and 20.
式（２）を満たすように、段差部２５の高さｃ、第１側壁１６の高さａ、湯道２３の高さｌが設定されている。段差部２５の高さｃとは、底壁１５において上方に盛り上がっていない非段差部と段差部２５との差のことで、第１側壁１６の高さａは非段差部から第１側壁１６の上部までの距離のことである。湯道２３の高さｌは、段差部２５の上面から湯道２３の中心までの距離である。
即ち、式（２）におけるａ−ｃは、段差部２５の上面から第１側壁１６の上部までの垂直距離のことであって、式（２）は湯道２３の中心が、段差部２５の上面から４０ｍｍ以上で、且つ、垂直距離の１／４以下の位置にあることを示している。
The height c of the step portion 25, the height a of the first side wall 16, and the height l of the runner 23 are set so as to satisfy the expression (2). The height c of the step portion 25 is the difference between the non-step portion that is not raised upward on the bottom wall 15 and the step portion 25, and the height a of the first side wall 16 is from the non-step portion to the first side wall 16. It is the distance to the top of. The height 1 of the runway 23 is the distance from the upper surface of the step portion 25 to the center of the runway 23.
That is, a−c in the equation (2) is a vertical distance from the upper surface of the step portion 25 to the upper portion of the first side wall 16, and in the equation (2), the center of the runway 23 is the center of the step portion 25. It indicates that the position is 40 mm or more from the upper surface and ¼ or less of the vertical distance.
式（３）を満たすように、分配室１１の幅ｇ、各注入口２０の位置ｐ，ｑが設定されている。分配室１１の幅ｇとは、左側（一方）の第１側壁１６から右側（他方）の第１側壁１６までの距離のことで、注入口２０の位置ｑは前壁１７から注入口２０の中心までの距離（前後右距離）のことで、注入口の位置ｐは当該注入口２０の最も近い第１側壁１６から注入口２０の中心までの距離（左右距離）のことである。
即ち、式（３）は、湯道２３から吐出された溶鋼が前壁１７に当たる位置（前壁１７の中心部）から注入口２０までの注入口距離を示したものであり、当該注入口距離が１１５０ｍｍ以上であることを示している。
The width g of the distribution chamber 11 and the positions p and q of the injection ports 20 are set so as to satisfy the expression (3). The width g of the distribution chamber 11 is a distance from the first side wall 16 on the left side (one side) to the first side wall 16 on the right side (the other side), and the position q of the injection port 20 is from the front wall 17 to the injection port 20. By the distance to the center (front-rear right distance), the position p of the injection port is the distance (left-right distance) from the first side wall 16 closest to the injection port 20 to the center of the injection port 20.
That is, the expression (3) shows the inlet distance from the position where the molten steel discharged from the runner 23 hits the front wall 17 (the center of the front wall 17) to the inlet 20, and the inlet distance. Is 1150 mm or more.
式（１）〜式（３）等の条件は、実験により求めたものである。
次に、実験について説明する。
タンディッシュ３において介在物の浮上を測定することは事実上困難であることから、従来より用いられている水モデルを用いて介在物の浮上の評価を行った。
水モデルとは溶鋼２の代わりに水を用いると共に、介在物の代わりにフロービーズを使用したものである。
水モデルを行うにあたっては、タンディッシュ３内の溶鋼２の流動はゆっくりしており重力場によってのみ支配されると考えられることからフルード数（Fr；重力と慣性力の比）を一致させてテストを行った。このフルード数において、水モデルのものと実際のものとの相似則計算については、「神戸製鋼技報/vol.31,No4,1981」の文献に記載されている計算を用いた。
Conditions such as the formulas (1) to (3) are obtained by experiments.
Next, experiments will be described.
Since it is practically difficult to measure the floating of inclusions in Tundish 3, the floating of inclusions was evaluated using a conventionally used water model.
The water model uses water instead of the molten steel 2 and uses flow beads instead of inclusions.
In conducting the water model, the flow of the molten steel 2 in the tundish 3 is slow and is considered to be governed only by the gravitational field, so the Froude number (Fr: ratio of gravity and inertial force) is matched. Went. In this Froude number, the calculation described in the literature of “Kobe Steel Engineering Reports / vol.31, No4, 1981” was used for the similarity law calculation between the water model and the actual one.
一般的に溶鋼２含まれた介在物が溶鋼２から分離して浮上するのは、粒径で大凡５０μｍとされている（例えば、鉄と鋼,vol73,No12，1987,p216,fig6）ことから、介在物は５０μｍより大きなものを想定した。
水モデルでは、溶鋼２内に含まれる介在物の代わりにフロービーズを使用した。詳しくは、溶鋼２中の５０μｍの介在物（比重３．８ｇ／ｃｍ3）と終末速度とが等価となるフロービーズ（φ１４４μｍ）を使用することとした。
なお、使用する全てのフロービーズの粒径をφ１４４μｍに合わせることは不可能であるため、φ１４４μｍが略中心値となる８０〜２００μｍにふるい分けしたポリエチレン製（エチレン・アクリル酸共合体）のフロービーズを用意した。
In general, inclusions contained in molten steel 2 are separated from molten steel 2 and float up because the particle size is about 50 μm (for example, iron and steel, vol73, No12, 1987, p216, fig6). The inclusions were assumed to be larger than 50 μm.
In the water model, flow beads were used instead of inclusions contained in the molten steel 2. Specifically, flow beads (φ144 μm) in which the inclusion of 50 μm (specific gravity 3.8 g / cm 3 ) in the molten steel 2 and the terminal velocity are equivalent are used.
Since it is impossible to adjust the particle diameter of all the flow beads used to φ144 μm, the flow beads made of polyethylene (ethylene / acrylic acid copolymer) having a diameter of 80 to 200 μm, with φ144 μm being the approximate center value, are used. Prepared.
図４に示すように、実験に用いたタンディッシュ３(以降、実験用タンディッシュということがある）は、実際のタンディッシュ３の大きさの１／３のものとした。実験用タンディッシュは、フロービーズの動きが分かるように透明な部材（例えば、アクリル板）で形成した。実験用タンディッシュの注入室１０の上側には水を注入する流量調整自在な流入弁を設け、これにより取鍋９から溶鋼２を注入することを模擬できるようにした。また、実験用タンディッシュの分配室１１には、水を外部へ排出でき且つ当該排出量が調整自在な流出弁を設け、これにより、タンディッシュ３から鋳型４への溶鋼２の装入を模擬できるようにした。流出弁には配管を介してフロービーズ及び排出した水を受けるケースを接続することで、鋳型４へ介在物が混入してしまったか否かを模擬できるようにした。注入室１０と分配室１１とを連通させる湯道２３はパイプで構成した。 As shown in FIG. 4, the tundish 3 used in the experiment (hereinafter sometimes referred to as “experimental tundish”) was one-third the size of the actual tundish 3. The experimental tundish was formed of a transparent member (for example, an acrylic plate) so that the movement of the flow beads can be seen. On the upper side of the injection chamber 10 for the experimental tundish, an inflow valve for injecting water was provided so as to simulate the injection of the molten steel 2 from the ladle 9. In addition, the distribution chamber 11 of the experimental tundish is provided with an outflow valve that can discharge water to the outside and the discharge amount is adjustable, thereby simulating the charging of the molten steel 2 from the tundish 3 to the mold 4. I was able to do it. By connecting a flow bead and a case for receiving the discharged water to the outflow valve through a pipe, it was possible to simulate whether or not inclusions were mixed into the mold 4. The runner 23 connecting the injection chamber 10 and the distribution chamber 11 was formed of a pipe.
実験用タンディッシュは、表１に示すタンディッシュ３の大きさ（表１は実験用ではなく実際のタンディッシュの大きさを示したものである）を想定して作成されたもので、実験では表１を満たす様々なものを１／３スケールで製作した。様々な実験をするために、実験用タンディッシュの仕切堰１９を取り換えられるようにした。 The experimental tundish was created assuming the size of the tundish 3 shown in Table 1 (Table 1 shows the actual tundish size, not the experimental one). Various products satisfying Table 1 were manufactured on a 1/3 scale. In order to carry out various experiments, the partition weir 19 of the experimental tundish can be replaced.
側壁部のテーパーは、第１側壁１６の左右方向（幅方向）の変化量ｂから、底壁１５から第１側壁１６の上部までの距離ａを割った値である。
湯道角度αは平面視で仕切堰１９と直交する前後ラインＬと湯道２３とのなす角度である。
湯道長さについては、８００ｍｍを上限とした。その理由として、湯道２３の長さを大きくすることで仕切堰１９（耐火物）が非常に大きく（厚みが大）なり、タンディッシュ３内で貯留できる溶鋼２量が減少すると共に、コストが大幅に増加する。また、湯道２３が長いと当該湯道２３を溶鋼２が通る際に溶鋼２温度が下がりやすくなると共に、湯道２３の補修等のメンテナンスが非常に難しくなる。
The taper of the side wall portion is a value obtained by dividing a distance a from the bottom wall 15 to the upper portion of the first side wall 16 from a change amount b in the left-right direction (width direction) of the first side wall 16.
The runner angle α is an angle formed by the runway 23 and the longitudinal line L orthogonal to the partition weir 19 in plan view.
The upper limit of the runner length was 800 mm. The reason is that by increasing the length of the runway 23, the partition weir 19 (refractory) becomes very large (thickness is large), the amount of molten steel 2 that can be stored in the tundish 3 is reduced, and the cost is reduced. Increase significantly. Further, if the runner 23 is long, the temperature of the molten steel 2 tends to decrease when the molten steel 2 passes through the runner 23, and maintenance such as repair of the runner 23 becomes very difficult.
実験用タンディッシュを用いた実験においては、流入弁を開いて注入室１０内に水を供給すると共に、分配室１１の流出弁を開くことで模擬的に鋳造を行った。
図５は実験の様子の写真である。図５（ａ）は、フロービーズを含んだ水を実験用タンディッシュへ供給した直後の写真であり、湯道２３（パイプ）から分配室１１へ流入したフロービーズは水の流れに沿って略直線的に前壁１７に向けて進んでいることが分かる。
図５（ｂ）は、フロービーズが前壁１７に当たって浮上を開始し始めた写真であり、前壁１７に当たったフロービーズは次第に上昇しているのが分かる。
In an experiment using an experimental tundish, casting was simulated by opening the inflow valve to supply water into the injection chamber 10 and opening the outflow valve in the distribution chamber 11.
FIG. 5 is a photograph of the experiment. FIG. 5A is a photograph immediately after supplying water containing flow beads to the experimental tundish. The flow beads flowing into the distribution chamber 11 from the runner 23 (pipe) are substantially along the flow of water. It can be seen that the vehicle progresses linearly toward the front wall 17.
FIG. 5B is a photograph in which the flow beads hit the front wall 17 and start to float, and it can be seen that the flow beads hitting the front wall 17 gradually rise.
図５（ｃ）は、フロービーズが上昇している写真であり、浮上したフロービーズは水面に浮いているのが分かる。
表２〜表２２は実験結果をまとめたものである。表２〜２２は、垂直距離を一定として湯道高さｌの値を変化させると共に、タンデッシュの各種長さ等を変化させたときの実験結果である。詳しくは、表２〜７は、垂直距離（a-c）を1000mmに固定して湯道高さｌを38mm〜300mmの間で変化させると共に、タンデッシュの各種長さ等を変化させたときの実験結果である。表８〜１２は、垂直距離（a-c）を1200mmに固定して湯道高さｌを38mm〜310mmの間で変化させると共に、タンデッシュの各種長さ等を変化させたときの実験結果である。表１３〜１７は、垂直距離（a-c）を1400mmに固定して湯道高さｌを38mm〜360mmの間で変化させると共に、タンデッシュの各種長さ等を変化させたときの実験結果である。表１８〜２２は、垂直距離（a-c）を1600mmに固定して湯道高さｌを38mm〜410mmの間で変化させると共に、タンデッシュの各種長さ等を変化させたときの実験結果である。
FIG. 5 (c) is a photograph of the flow beads rising, and it can be seen that the floated flow beads are floating on the water surface.
Tables 2 to 22 summarize the experimental results. Tables 2 to 22 show the experimental results when the value of the runner height l is changed while the vertical distance is constant and various lengths of the tundish are changed. Specifically, Tables 2 to 7 show the experimental results when the vertical distance (ac) is fixed at 1000 mm and the runner height l is changed between 38 mm and 300 mm, and various lengths of the tundish are changed. It is. Tables 8 to 12 show experimental results when the vertical distance (ac) is fixed to 1200 mm and the runner height l is changed between 38 mm and 310 mm, and various lengths of the tundish are changed. Tables 13 to 17 show experimental results when the vertical distance (ac) is fixed to 1400 mm and the runner height l is changed between 38 mm and 360 mm, and various lengths of the tundish are changed. Tables 18 to 22 show experimental results when the vertical distance (ac) is fixed to 1600 mm and the runner height l is changed between 38 mm and 410 mm, and various lengths of the tundish are changed.
図６は、表２〜表２２に示した実験結果における溶鋼到達時間と湯道の長さとの結果をまとめたものである。図７は、表２〜表２２に示した実験結果における垂直距離と湯道高さｌとの結果をまとめたものである。 FIG. 6 summarizes the results of molten steel arrival time and runner length in the experimental results shown in Tables 2 to 22. FIG. 7 summarizes the results of the vertical distance and the runner height l in the experimental results shown in Tables 2 to 22.
この実験においては、フロービーズを含んだ水を流出弁を開いてケースに流した際（模擬的鋳造後）に、ケース内にフロービーズが流入した場合は介在物流出と判断した（表、図６及び図７で×）。また、模擬的鋳造後に、ケース内にフロービーズが流入しなかった場合は介在物流出なしと判断した（表、図６及び図７で○）。なお、後述する図８〜１６において図示した矢印は溶鋼２流れを簡単に示したものである。また、図１４〜１６において、分配室１１内の溶鋼２でハッチングしたものは湯道２３から吐出して前壁１７に衝突した溶鋼２の広がり（分布）を示したものである。 In this experiment, when water containing flow beads was flowed into the case with the flow valve open (after simulated casting), if flow beads flowed into the case, it was determined that the inclusion flowed out (table, figure). 6 and x in FIG. 7). In addition, when the flow beads did not flow into the case after the mock casting, it was determined that there was no inclusion outflow (◯ in Table, FIG. 6 and FIG. 7). In addition, the arrow shown in FIGS. 8-16 mentioned later shows the molten steel 2 flow simply. 14-16, what was hatched with the molten steel 2 in the distribution chamber 11 shows the spread (distribution) of the molten steel 2 discharged from the runner 23 and colliding with the front wall 17.
[溶鋼到達時間について]
表２〜２２に示すように、溶鋼到達時間が４０secよりも長いときは、ケース内にフロービーズが流入した（図６の領域Ａ）。
このように、溶鋼到達時間が非常に長い状態は、図８、９に示すように、例えば、分配室１１の長さが非常に長く且つ鋳造速度が遅い場合であり、湯道２３から分配室１１へと流れ出た水（溶鋼２）が前壁１７に到達後に溶鋼２が上昇流とならず、フロービーズ（介在物）を含んだ溶鋼２が流出弁（ノズル）から流出したと考えられる。言い換えれば、溶鋼到達時間が長い場合は、湯道２３から分配室１１へ流れ出た溶鋼２が前壁１７に衝突することが少なく、溶鋼２が上昇流とならない。
[About molten steel arrival time]
As shown in Tables 2 to 22, when the molten steel arrival time was longer than 40 seconds, flow beads flowed into the case (region A in FIG. 6).
Thus, the state in which the molten steel arrival time is very long is, for example, when the length of the distribution chamber 11 is very long and the casting speed is low as shown in FIGS. It is considered that the molten steel 2 that flowed to 11 (molten steel 2) did not flow upward after reaching the front wall 17 and the molten steel 2 containing flow beads (inclusions) flowed out of the outflow valve (nozzle). In other words, when the molten steel arrival time is long, the molten steel 2 flowing out from the runner 23 to the distribution chamber 11 rarely collides with the front wall 17 and the molten steel 2 does not flow upward.
表２〜２２に示すように、溶鋼到達時間が５sec未満ときは、ケース内にフロービーズが流入した（図６の領域Ｂ）。
このように、溶鋼到達時間が非常に短い状態は、図１０、１１に示すように、例えば、分配室１１の長さが非常に短く且つ鋳造速度が速い場合であり、湯道２３から分配室１１へと流れ出た溶鋼２が勢い良く前壁１７に衝突して、衝突した溶鋼２が発散（横の流れに変わる）してしまい、介在物が上昇する間もなくノズルから流出したと考えられる。言い換えれば、溶鋼到達時間が短い場合は、溶鋼２が上昇流が発生し難い。
As shown in Tables 2 to 22, when the molten steel arrival time was less than 5 seconds, flow beads flowed into the case (region B in FIG. 6).
Thus, the state in which the molten steel arrival time is very short is, for example, when the length of the distribution chamber 11 is very short and the casting speed is high, as shown in FIGS. It is considered that the molten steel 2 flowing out to 11 vigorously collides with the front wall 17 and the collided molten steel 2 diverges (changes to a horizontal flow) and flows out of the nozzle before the inclusions rise. In other words, when the molten steel arrival time is short, it is difficult for the molten steel 2 to generate an upward flow.
したがって、溶鋼到達時間が５sec〜４０secとなるように、即ち、式（２）を満たすように、湯道断面積Ｓ、鋳造速度Ｖｃ、ストランド数ｎ1、湯道数ｎ2、分配室の長さｄ及び湯道の角度αを設定することで、介在物をノズルから流出させることなく浮上させることができる。
[湯道長さについて]
表２〜２２に示すように、分配室１１の長さが１５０mm未満、即ち、１００mmであるときは、ケース内にフロービーズが流入した（図６の領域Ｃ）。このように分配室１１の長さが非常に短いという状態は、図１２、１３に示すように、溶鋼２が湯道２３によって十分に整流状態とならず、乱流のまま分配室１１へ流れるために、十分に介在物が浮上せず、ノズルから流出したと考えられる。
Accordingly, the runner cross-sectional area S, the casting speed Vc, the number of strands n 1 , the number of runners n 2 , and the length of the distribution chamber so that the molten steel arrival time is 5 to 40 seconds, that is, so as to satisfy the formula (2). By setting d and the runner angle α, inclusions can be levitated without flowing out of the nozzle.
[About runway length]
As shown in Tables 2 to 22, when the length of the distribution chamber 11 is less than 150 mm, that is, 100 mm, flow beads flowed into the case (region C in FIG. 6). Thus, the state that the length of the distribution chamber 11 is very short, as shown in FIGS. 12 and 13, the molten steel 2 is not sufficiently rectified by the runner 23 and flows into the distribution chamber 11 in a turbulent flow. For this reason, it is considered that the inclusions did not sufficiently float and flowed out of the nozzle.
したがって、湯道長さｆを１５０mm以上とすることで湯道２３を通る溶鋼２を十分に整流状態にすることができ、その結果、介在物を浮上させ易くすることができる。
[湯道高さについて]
表２〜２２に示すように、湯道高さｌが４０mm未満のときは、ケース内にフロービーズが流入した（図７の領域Ｄ）。
このように湯道高さｌが４０mm未満で段差部２５の上面に非常に近い状態では、図１４に示すように、湯道２３から出た溶鋼２は前壁１７に衝突した際、左右に広がり易く（図１４（ａ））、前壁１７に衝突した溶鋼２ａの一部は上昇流となって上がっていくものの、左右に広がった溶鋼２ａは注入口２０（ノズル）へと流れて行く易くなる（図１４（ｂ）。図１４（ｃ）に示すように、、注入口２０の付近では鋳型４への鋳込みによる引き込み力が発生しているため、前壁１７に衝突して左右に広がった溶鋼２ａが注入口２０に吸い込まれ易く、一部の介在物が浮上せず溶鋼２ａと共に注入口２０（ノズル）に入ったものと考えられる（言い換えれば、左右に広がって注入口２０へと向かう直送流が直接注入口２０へと入ってしまうことが原因と考えられる）。
Therefore, by setting the runner length f to 150 mm or more, the molten steel 2 passing through the runner 23 can be sufficiently rectified, and as a result, inclusions can be easily floated.
[About the height of the runway]
As shown in Tables 2 to 22, when the runner height l was less than 40 mm, flow beads flowed into the case (region D in FIG. 7).
In this way, in the state where the runner height l is less than 40 mm and very close to the upper surface of the stepped portion 25, as shown in FIG. Although it is easy to spread (FIG. 14A), a part of the molten steel 2a colliding with the front wall 17 rises as an upward flow, but the molten steel 2a spreading to the left and right flows to the injection port 20 (nozzle). (FIG. 14B) As shown in FIG. 14C, since a pulling force is generated by casting into the mold 4 in the vicinity of the injection port 20, it collides with the front wall 17 to the left and right. The spread molten steel 2a is easily sucked into the injection port 20, and it is considered that some inclusions do not float up and enter the injection port 20 (nozzle) together with the molten steel 2a (in other words, spread to the left and right to the injection port 20). The direct flow going to directly enter the inlet 20 Is considered a factor).
また、表２〜２２に示すように、湯道高さｌが垂直距離の１／４よりも高い場合にも、ケース内にフロービーズが流入した（図７の領域Ｅ）。
このように湯道高さｌが垂直距離の１／４よりも高い状態では、図１５に示すように、湯道２３から出た溶鋼２は前壁１７に衝突した際、前壁１７の上部付近で衝突する（言い換えれば、湯面の近くで衝突する）ことになる（図１５（ａ））。このような場合は、前壁１７に衝突した溶鋼２が上昇するものと、下降するものとに分かれやすく、上昇流と下降流とが混在することになる（図１５（ｂ））。一部の下降流が注入口２０に向かって（注入口２０へ向かう直送流が発生する）進むことがあり、この溶鋼２ｃが注入口２０に吸い込まれるものと考えられる（図１５（ｃ））。
Further, as shown in Tables 2 to 22, the flow beads flowed into the case even when the runner height l was higher than 1/4 of the vertical distance (region E in FIG. 7).
In this way, in the state where the runner height l is higher than ¼ of the vertical distance, as shown in FIG. 15, when the molten steel 2 coming out of the runner 23 collides with the front wall 17, the upper part of the front wall 17. It collides in the vicinity (in other words, it collides near the hot water surface) (FIG. 15A). In such a case, the molten steel 2 that has collided with the front wall 17 can be easily divided into those that rise and those that fall, and an upward flow and a downward flow are mixed (FIG. 15B). A part of the downward flow may proceed toward the injection port 20 (a direct flow toward the injection port 20 is generated), and this molten steel 2c is considered to be sucked into the injection port 20 (FIG. 15C). .
したがって、湯道高さｌが４０mm以上で垂直距離の１／４よりも低い位置となるように、即ち、式（２）を満たすように、湯道高さｌ、第１側壁１６の高さａ、段差部２５の高さｃを設定することで、介在物をノズルから流出させることなく浮上させることができる。
[注入口の位置について]
表２〜２２に示すように、前壁１７の中心部から注入口２０までの注入口距離、即ち、式（４）の値が１１５０mm未満のときは、ケース内にフロービーズが流入した。
Therefore, the runner height l and the height of the first side wall 16 are set so that the runner height l is 40 mm or more and lower than 1/4 of the vertical distance, that is, so as to satisfy the formula (2). By setting a and the height c of the stepped portion 25, the inclusion can be floated without flowing out of the nozzle.
[Position of injection port]
As shown in Tables 2 to 22, when the inlet distance from the center of the front wall 17 to the inlet 20, that is, the value of the formula (4) is less than 1150 mm, the flow beads flowed into the case.
図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、湯道２３から出て整流された溶鋼２は前壁１７に衝突した後、多少広がりながら上昇流へと変化することになるが、注入口距離が１１５０mm未満で前壁１７の中心部に非常に近い場合、広がった後に上昇流となるはずの溶鋼２が、広がり過程で注入口２０へ引き込まれてしまうことが考えられる。
したがって、溶鋼２を前壁１７へ衝突させた後、注入口２０へ入ることなく上昇流を発生させるためには、前壁１７の中心部、即ち、溶鋼２が衝突する位置から注入口２０までの距離を所定以上離すことが必要であり、注入口距離を１１５０mm以上とすることで注入口２０に吸い込まれることなく確実に上昇流を発生させることができる。
As shown in FIGS. 16 (a) to 16 (c), the molten steel 2 rectified out of the runner 23 collides with the front wall 17, and then changes to an upward flow while spreading somewhat. When the distance is less than 1150 mm and very close to the center of the front wall 17, it is considered that the molten steel 2 that should become an upward flow after spreading is drawn into the injection port 20 during the spreading process.
Therefore, in order to generate an upward flow without entering the inlet 20 after the molten steel 2 collides with the front wall 17, from the center of the front wall 17, that is, from the position where the molten steel 2 collides to the inlet 20. It is necessary to keep the distance of a predetermined distance or more, and by setting the inlet distance to 1150 mm or more, an upward flow can be reliably generated without being sucked into the inlet 20.
以上、本発明のＴ型タンディッシュによれば、式（１）〜式（３）を満たすように、仕切壁及び分配室を形成すると共に、湯道長さを１５０〜８００mmとすることで、粒径が５０μｍの微細な介在物を注入口２０から放出することなく、タンデッシュ内で浮上させることができた。
本発明は上記の実施の形態に限定されない。
As described above, according to the T-type tundish of the present invention, the partition wall and the distribution chamber are formed so as to satisfy the expressions (1) to (3), and the runner length is set to 150 to 800 mm. Fine inclusions having a diameter of 50 μm could be levitated in the tundish without being discharged from the inlet 20.
The present invention is not limited to the above embodiment.
１ 連続鋳造装置
２ 溶鋼
３ タンディッシュ
９ 取鍋
１０ 注入室
１１ 分配室
１９ 仕切堰
２３ 湯道
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Continuous casting apparatus 2 Molten steel 3 Tundish 9 Ladle 10 Pouring chamber 11 Distributing chamber 19 Partition weir 23 Runway
Claims (1)
前記取鍋からの溶鋼が装入される注入室と、この注入室の溶鋼を鋳型に装入する分配室と、注入室と分配室とを仕切る仕切堰とを備え、
前記仕切堰は前記注入室の溶鋼を分配室に流す湯道を有し、前記分配室は前記鋳型に溶鋼を装入するための注入口を有しており、
前記仕切壁及び分配室は次の条件を満たすように形成されていることを特徴とするＴ型タンディッシュ。
An injection chamber in which the molten steel from the ladle is charged, a distribution chamber for charging the molten steel in the injection chamber into a mold, and a partition weir that partitions the injection chamber and the distribution chamber,
The partition weir has a runner for flowing the molten steel in the injection chamber to the distribution chamber, the distribution chamber has an inlet for charging the molten steel into the mold,
The T-type tundish, wherein the partition wall and the distribution chamber are formed so as to satisfy the following conditions.
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