JP2013184185A - Vacuum casting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空装置内の鋳型に向けて上方から溶鋼を注入することによって溶鋼を鋳込む真空鋳造方法に関する。 The present invention relates to a vacuum casting method for casting molten steel by pouring molten steel from above toward a mold in a vacuum apparatus.
従来より、溶鋼をタンディッシュなどの容器に注入して溶鋼の処置を行うに際し、タンディッシュ内の溶鋼の保温を確保したり溶鋼の再酸化を防止するために、タンディッシュ内に焼き籾（やきもみ）を入れることが行われている。焼き籾などの保温材に関する技術として、特許文献１及び２に示すものがある。
特許文献１では、取鍋で２次精錬が行われた溶鋼を、タンディッシュを介してモールドに供給し、鋳片を製造する連続鋳造を行うに際し、前記２次精錬の終了後に、前記取鍋内の溶鋼の浴面からの放熱が１０ｋＷ／ｍ２以上４０ｋＷ／ｍ２以下の範囲内となるように、該溶鋼の浴面に保温材を配置している。特許文献２では、原料である籾殻を加圧擂潰処理および圧縮加熱成形処理することにより得た固結体をさらに破砕処理して得られる粒径０．１〜３０ｍｍの塊状籾殻である保温材で溶鋼を覆っている。また、保温材として、特許文献１及び２とは別に特許文献３や特許文献４に示すものがある。
Conventionally, when molten steel is poured into a container such as a tundish to treat the molten steel, in order to ensure the temperature of the molten steel in the tundish and prevent reoxidation of the molten steel, Fir) is put in. Patent Documents 1 and 2 disclose techniques related to a heat insulating material such as shochu.
In Patent Document 1, molten steel that has been subjected to secondary refining in a ladle is supplied to a mold through a tundish, and when performing continuous casting to produce a slab, after the secondary refining, the ladle A heat insulating material is arranged on the bath surface of the molten steel so that the heat radiation from the bath surface of the molten steel is in the range of 10 kW / m 2 to 40 kW / m 2 . In Patent Document 2, a heat insulating material that is a bulk rice husk having a particle diameter of 0.1 to 30 mm obtained by further crushing a solidified body obtained by subjecting rice husk as a raw material to pressure crushing treatment and compression thermoforming treatment. The molten steel is covered with. In addition to Patent Documents 1 and 2, there are those shown in Patent Document 3 and Patent Document 4 as heat insulating materials.
さて、上述した保温材は、タンディッシュなどの溶鋼に投入することとしているが、この他に、特許文献５に示すようにタンディッシュを用いて溶鋼を真空引きしながら鋳込む技術や特許文献６に示すように真空引きして溶鋼の脱ガスを行う技術がある。
特許文献５では、真空槽内に溶鋼を流出させる際、真空槽に通じるノズル内で溶鋼中に不活性ガスを吹き込んで、溶鋼を直径２ｍｍ以下の微細粒となし、かつ落下中に溶鋼を半溶融状態にしている。
Now, the above-mentioned heat insulating material is put into molten steel such as tundish. In addition to this, as shown in Patent Document 5, the technique of casting while vacuuming the molten steel using the tundish or Patent Document 6 As shown in Fig. 2, there is a technique for degassing molten steel by evacuation.
In Patent Document 5, when the molten steel flows out into the vacuum chamber, an inert gas is blown into the molten steel in a nozzle leading to the vacuum chamber, the molten steel is made into fine particles having a diameter of 2 mm or less, and the molten steel is half cut during the fall. It is in a molten state.
特許文献６では、真空槽に溶鋼を流出させるノズルに非通気性の耐火物もしくは金属または、耐火物と金属とで形成したガス羽口を設け、該羽口から該ノズル内にて、溶鋼中に不活性ガスを吹き込み、真空槽内で溶鋼を微細粒に飛散させている。 In Patent Document 6, a gas vent formed of a non-breathable refractory or metal, or a refractory and a metal is provided in a nozzle for flowing molten steel into a vacuum chamber, and the molten steel is inserted into the nozzle from the tuyere. An inert gas is blown into the molten steel to disperse the molten steel into fine particles in a vacuum chamber.
特許文献１〜４では、タンディッシュに投入する焼き籾などの保温材について開示されているものの、真空装置内の鋳型に向けて上方から溶鋼を注入する真空鋳造と焼き籾との関係については何ら開示されておらず、真空鋳造で焼き籾をどのように使用していいのが分からないのが実情である。一方、特許文献５や特許文献６には真空鋳造方法や溶鋼の脱ガス方法について開示されているものの、焼き籾については何ら開示されていない。即ち、従来の技術では、焼き籾を使用して真空鋳造を行う技術は無かった。 In Patent Documents 1 to 4, although a heat insulating material such as a shochu to be put into a tundish is disclosed, there is nothing about the relationship between vacuum casting in which molten steel is injected from above toward a mold in a vacuum apparatus and the shochu. It is not disclosed, and the fact is that it is not clear how to use shochu in vacuum casting. On the other hand, Patent Document 5 and Patent Document 6 disclose a vacuum casting method and a method for degassing molten steel, but do not disclose any shochu. That is, in the prior art, there is no technique for performing vacuum casting using a shochu.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、真空装置内の鋳型に溶鋼を注入することによって溶鋼を鋳込む真空鋳造を行うに際し、焼き籾を使用することによって水素割れなどが無い鋼塊を鋳造することができる真空鋳造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. When performing vacuum casting in which molten steel is cast by injecting molten steel into a mold in a vacuum apparatus, steel without hydrogen cracking by using a shochu is used. It aims at providing the vacuum casting method which can cast a lump.
目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、タンディッシュ内に焼き籾を投入すると共に溶鋼を装入し、装入された溶鋼を前記タンディッシュの下側に設置した真空装置内の鋳型に注入して溶鋼処理後の水素濃度を１．０〜３．０ｐｐｍにしながら溶鋼を
鋳込む真空鋳造方法であって、前記タンディッシュ内の溶鋼を真空装置内の鋳型に注入するに際しては、前記真空装置内の圧力Ｐ（ｔｏｒｒ）と、タンディッシュから鋳型に注入する溶鋼スループットＱｓ（ｔ／ｍｉｎ）と、タンディッシュ内に設置したストッパーの先端から吹き込むガス吹き込み流量Ｑｇ（ＮＬ／ｍｉｎ）とが式（１）を満たすように、前記溶鋼を鋳型に注入し、前記タンディッシュ内に焼き籾を投入するに際しては、前記焼き籾のかさ密度Ｃ（ｋｇ／ｍ３）と、焼き籾の投入量Ｗ（ｋｇ）と、タンディッシュ内の溶鋼の平均滞留時間ｔ（ｍｉｎ）と、タンディッシュ内の溶鋼の湯面面積Ｓとが式（２）を満たすように、前記タンディッシュ内の溶鋼の湯面が定常状態に達するまでに水分量が１質量％以下の焼き籾を投入することを特徴とする。
In order to achieve the object, the present invention has taken the following measures.
That is, the technical means for solving the problems in the present invention is that a shochu is introduced into the tundish and the molten steel is charged, and the charged molten steel is installed in the vacuum apparatus in the lower side of the tundish. A vacuum casting method in which molten steel is cast while being poured into a mold and the hydrogen concentration after the molten steel treatment is 1.0 to 3.0 ppm, and when the molten steel in the tundish is poured into a mold in a vacuum apparatus, The pressure P (torr) in the vacuum apparatus, the molten steel throughput Qs (t / min) injected from the tundish into the mold, the gas blowing flow rate Qg (NL / min) blown from the tip of the stopper installed in the tundish, When the molten steel is poured into a mold so as to satisfy the formula (1) and the shochu is introduced into the tundish, the bulk density C (kg / m 3) of the shochu is calculated. ), The input amount W (kg) of the shochu, the average residence time t (min) of the molten steel in the tundish, and the molten steel surface area S of the molten steel in the tundish satisfy the formula (2). It is characterized in that a shochu liquor having a water content of 1% by mass or less is charged until the molten steel surface in the tundish reaches a steady state.
本発明によれば、真空上注ぎ鋳造において、水素割れなどが無い鋼塊を鋳造することができる。 According to the present invention, it is possible to cast a steel ingot having no hydrogen cracking in vacuum casting.
以下、真空鋳造方法について図を基に説明する。図１は、真空鋳造を行う真空上注ぎ鋳造装置の全体を示したものである。まず、真空上注ぎ鋳造装置について説明する。
図１に示すように、真空上注ぎ鋳造装置１は、上流工程にて精錬処理を行った溶鋼２が装入された取鍋３と、この取鍋３の下側に設置されたタンディッシュ４と、このタンディッシュ４の下側に設置された真空装置５とを備えている。
Hereinafter, the vacuum casting method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an entire vacuum top pouring apparatus for performing vacuum casting. First, the vacuum top casting apparatus will be described.
As shown in FIG. 1, a vacuum top casting apparatus 1 includes a ladle 3 in which molten steel 2 that has been refined in an upstream process is charged, and a tundish 4 that is installed below the ladle 3. And a vacuum device 5 installed on the lower side of the tundish 4.
タンディッシュ４の下部には、当該タンディッシュ４内の溶鋼２を真空装置５内の鋳型６に注入するノズル７が設けられている。また、タンディッシュ４内には、ノズル７を閉鎖すると共にノズル７へ流れる溶鋼スループット（溶鋼量）を調整するストッパー８が設けられている。ストッパー８の先端部には、不活性ガスなどを吹き込むガス吹き込み口９が設けられている。また、タンディッシュ４の下部であってノズル７の下端部には、ストッパー８とは別にノズル７を閉鎖可能なスライドバルブ（図示省略）が設けられている。 A nozzle 7 for injecting the molten steel 2 in the tundish 4 into the mold 6 in the vacuum device 5 is provided below the tundish 4. In the tundish 4, a stopper 8 is provided for closing the nozzle 7 and adjusting the throughput of molten steel (amount of molten steel) flowing to the nozzle 7. A gas blowing port 9 for blowing an inert gas or the like is provided at the tip of the stopper 8. In addition to the stopper 8, a slide valve (not shown) that can close the nozzle 7 is provided below the tundish 4 and at the lower end of the nozzle 7.
真空装置５は、鋳造時に内部が略真空状態となる真空タンク１０と、この真空タンク１０内に設置された鋳型６とを備えている。真空タンク１０の上部に、タンディッシュ４が設置されている。真空タンク１０の上部には、タンディッシュ４のノズル７から注入された溶鋼２を受け入れる開口部１１が設けられ、この開口部１１の直下に鋳型６が配置されている。真空タンク１０の開口部１１は、鋳造前には鉄板等で閉鎖されており、鋳造開始時にノズル７及びスライドバルブを介してタンディッシュ４から排出された溶鋼２によって鉄板が溶けることにより開口するようになっている。 The vacuum device 5 includes a vacuum tank 10 whose inside is in a substantially vacuum state during casting, and a mold 6 installed in the vacuum tank 10. A tundish 4 is installed on the top of the vacuum tank 10. In the upper part of the vacuum tank 10, an opening 11 for receiving the molten steel 2 injected from the nozzle 7 of the tundish 4 is provided, and the mold 6 is disposed immediately below the opening 11. The opening 11 of the vacuum tank 10 is closed with an iron plate or the like before casting, and opens when the iron plate is melted by the molten steel 2 discharged from the tundish 4 through the nozzle 7 and the slide valve at the start of casting. It has become.
このような真空上注ぎ鋳造装置１を用いて溶鋼２の鋳込みを行うにあたっては、電気炉又は転炉などの精錬炉で出鋼し、溶鋼処理工程で精錬された溶鋼２が装入された取鍋３を鋳造ステーションに移動させる。取鍋３内の溶鋼２をタンディッシュ４に装入し、ノズル７やスライドバルブ等を開放してタンディッシュ４内の溶鋼２を真空タンク１０の鋳型６に注入する。タンディッシュ４内の溶鋼２を鋳型６に注入しているときには、真空装置５（真空タンク１０）を真空状態にすることによって落下中の溶鋼流滴から脱ガスされた水素等を真空タンク１０の排出口１４から排出する。 When casting the molten steel 2 using such a vacuum top pouring and casting apparatus 1, the steel is taken out in a refining furnace such as an electric furnace or a converter, and the molten steel 2 refined in the molten steel treatment process is loaded. The pan 3 is moved to the casting station. The molten steel 2 in the ladle 3 is charged into the tundish 4, the nozzle 7, the slide valve, etc. are opened, and the molten steel 2 in the tundish 4 is poured into the mold 6 of the vacuum tank 10. When the molten steel 2 in the tundish 4 is being poured into the mold 6, hydrogen or the like degassed from the molten steel droplets falling by bringing the vacuum device 5 (vacuum tank 10) into a vacuum state is stored in the vacuum tank 10. It discharges from the discharge port 14.
また、タンディッシュ４内の溶鋼２を真空装置５内の鋳型６に注入して溶鋼を鋳込む場合は、ノズル７から鋳型６に注入した溶鋼２が当該ノズル７から鋳型６に至るまでに流滴を微細化させ、脱ガス［Ｈ］を促進するために、ストッパー８の先端部から不活性ガスを吹き込んでいる。また、タンディッシュ４に貯留した溶鋼２の保温の確保や溶鋼の酸化を
防止するために、予め焼き籾をタンディッシュ４に投入することとしている。
Further, when the molten steel 2 in the tundish 4 is poured into the mold 6 in the vacuum device 5 to cast the molten steel, the molten steel 2 injected from the nozzle 7 into the mold 6 flows from the nozzle 7 to the mold 6. An inert gas is blown from the tip of the stopper 8 in order to refine the droplets and promote degassing [H]. Moreover, in order to ensure the heat insulation of the molten steel 2 stored in the tundish 4 and to prevent the molten steel from being oxidized, the shochu is put into the tundish 4 in advance.
以下、本発明の真空鋳造方法について詳しく説明する。
真空鋳造においては、真空装置５内（真空タンク１０内）の真空度が高いほど、溶鋼の脱水素が促進される。また、鋳型６への落下中の溶鋼の流滴径が小さいほど、溶鋼の脱水素が促進される。この真空鋳造においては、落下中の溶鋼の流滴径を小さくするためにストッパー８の先端部から不活性ガスを吹き込むこととしている。この溶鋼２が真空タンク１０内に入ると、溶鋼２が真空タンク１０内で減圧雰囲気に晒されるために溶鋼中からガスが発生し、ガス気泡が急激に膨張することによって溶鋼流が破裂し微細化する。さらに、不活性ガスを吹き込むと、不活性ガスの圧力膨張や温度膨張によってノズル７から注入された溶鋼（溶鋼流）が破裂し、溶鋼の流滴がより微細化する。このように、タンディッシュ４内の溶鋼２を真空タンク１０内に注入する際には、溶鋼を破裂させ微細化をさせてから溶鋼の脱水素を行うことが重要である。なお、この真空鋳造方法では、溶鋼処理後の溶鋼２の水素濃度を１．０〜３．０ｐｐｍの範囲にすることを前提としている。
Hereinafter, the vacuum casting method of the present invention will be described in detail.
In vacuum casting, dehydrogenation of molten steel is promoted as the degree of vacuum in the vacuum device 5 (in the vacuum tank 10) is higher. Moreover, dehydrogenation of molten steel is promoted, so that the droplet diameter of the molten steel falling to the casting_mold | template 6 is small. In this vacuum casting, an inert gas is blown from the tip of the stopper 8 in order to reduce the droplet diameter of the molten steel being dropped. When the molten steel 2 enters the vacuum tank 10, the molten steel 2 is exposed to the reduced pressure atmosphere in the vacuum tank 10, so that gas is generated from the molten steel, and the gas bubbles rapidly expand, thereby rupturing the molten steel flow. Turn into. Further, when the inert gas is blown, the molten steel (molten steel flow) injected from the nozzle 7 is ruptured by the pressure expansion or temperature expansion of the inert gas, and the droplets of the molten steel are further refined. Thus, when pouring the molten steel 2 in the tundish 4 into the vacuum tank 10, it is important to dehydrogenate the molten steel after the molten steel is ruptured and refined. In this vacuum casting method, it is assumed that the hydrogen concentration of the molten steel 2 after the molten steel treatment is in the range of 1.0 to 3.0 ppm.
本発明では、溶鋼の脱水素などを適正に行うために、真空装置５内（真空タンク１０内）の圧力Ｐ（ｔｏｒｒ）と、鋳型６に注入する溶鋼スループットＱｓ（ｔ／ｍｉｎ）と、ストッパー８の先端から吹き込むガス吹き込み流量Ｑｇ（ＮＬ／ｍｉｎ）とが式（１）を満たすように、タンディッシュ４内の溶鋼２を真空装置５内の鋳型６に注入することとしている。 In the present invention, in order to properly dehydrogenate the molten steel, the pressure P (torr) in the vacuum device 5 (in the vacuum tank 10), the molten steel throughput Qs (t / min) injected into the mold 6, and the stopper The molten steel 2 in the tundish 4 is poured into the mold 6 in the vacuum device 5 so that the gas flow rate Qg (NL / min) blown from the tip of 8 satisfies the formula (1).
なお、溶鋼スループットＱｓは、タンディッシュ４のノズル７から鋳型６へ注入される時間当たりの溶鋼量であって、ガス吹き込み流量Ｑｇはストッパー８の先端からノズル７へ向けて吹き込まれるガスの時間当たりのガス流量である。また、ストッパー８から吹き込むガスは、Ａｒなどの不活性ガスである。 Note that the molten steel throughput Qs is the amount of molten steel per hour injected from the nozzle 7 of the tundish 4 into the mold 6, and the gas blowing flow rate Qg is per hour of the gas blown toward the nozzle 7 from the tip of the stopper 8. Gas flow rate. The gas blown from the stopper 8 is an inert gas such as Ar.
式（１）に示すように「Ｑｇ／Ｑｓ」は、溶鋼スループットＱｓに対するガス吹き込み流量Ｑｇの割合を示している。ここで、溶鋼スループットＱｓに対するガス吹き込み流量Ｑｇが少ない場合は、溶鋼中に不活性ガスを吹き込んだことによる溶鋼の破裂や微細化は低下する。一方、溶鋼スループットＱｓに対するガス吹き込み流量Ｑｇが多いい場合は、溶鋼の破裂や微細化は向上するものの、ガス吹き込み流量Ｑｇが多すぎるために、溶鋼が散りすぎる可能性がある。また、真空装置５内の圧力Ｐが大きい場合は、溶鋼の脱水素が促進されるが、真空装置５内の圧力Ｐが小さい場合は、溶鋼の脱水素の効率が悪くなったり、脱水素の促進が十分でなくなる。 As shown in the equation (1), “Qg / Qs” indicates the ratio of the gas blowing flow rate Qg to the molten steel throughput Qs. Here, when the gas blowing flow rate Qg with respect to the molten steel throughput Qs is small, the rupture and refinement of the molten steel due to the blowing of the inert gas into the molten steel is reduced. On the other hand, when the gas blowing flow rate Qg with respect to the molten steel throughput Qs is large, although the rupture and refinement of the molten steel is improved, the molten steel may be scattered too much because the gas blowing flow rate Qg is too large. Further, when the pressure P in the vacuum device 5 is large, dehydrogenation of the molten steel is promoted. However, when the pressure P in the vacuum device 5 is small, the efficiency of dehydrogenation of the molten steel is deteriorated, or dehydrogenation is performed. Promotion is not enough.
このように、タンディッシュ４内の溶鋼２を真空装置５内の鋳型６に注入する際は、溶鋼スループットＱｓに対するガス吹き込み流量Ｑｇが少なすぎても多すぎてもよくなく適正範囲があり、真空装置５内の圧力についても適正な範囲がある。
具体的には、「Ｑｇ／Ｑｓ／√Ｐ」が２０よりも小さい場合、溶鋼スループットＱｓに対するガス吹き込み流量Ｑｇが少なすぎるために、溶鋼の破裂や微細化が思わしくなく、脱水素効率が低下する。
As described above, when the molten steel 2 in the tundish 4 is injected into the mold 6 in the vacuum device 5, the gas blowing flow rate Qg with respect to the molten steel throughput Qs is not too small or too large, and there is an appropriate range. There is also an appropriate range for the pressure in the device 5.
Specifically, when “Qg / Qs / √P” is smaller than 20, the gas blowing flow rate Qg with respect to the molten steel throughput Qs is too small, so that the molten steel does not rupture or become finer, and the dehydrogenation efficiency decreases. .
一方、「Ｑｇ／Ｑｓ／√Ｐ」の値が１５０よりも大きい場合、溶鋼の破裂や微細化は向上するものの、溶鋼が真空装置５内で散り過ぎて広がり過ぎてしまう。図１に示すように、真空タンク１０の開口部１１を囲むように設置した筒状の飛散防止部材１２がある場合、溶鋼２が散り過ぎると、散り過ぎた溶鋼２が付着し、飛散防止部材１２に付着した地金が鋳型６内へ落下することがある。地金が鋳型６内に落下するとスラグを巻き込みながら沈降するため、鋼塊内に沈降性介在物ができてしまう原因となる。飛散防止部材１２を設けていない場合は、溶鋼が散り過ぎると、鋳型６に溶鋼２の粒滴が付着し、冷却・固化する。鋳型６内の溶鋼が上がってきても、これと溶着しないため、流滴と鋳型６内を上昇する溶鋼との間に空隙を生じ、これが表層欠陥となる。 On the other hand, when the value of “Qg / Qs / √P” is larger than 150, although the rupture and refinement of the molten steel is improved, the molten steel is too scattered in the vacuum device 5 and spreads too much. As shown in FIG. 1, when there is a cylindrical scattering prevention member 12 installed so as to surround the opening 11 of the vacuum tank 10, if the molten steel 2 is scattered too much, the excessively scattered molten steel 2 adheres and the scattering prevention member The bullion attached to 12 may fall into the mold 6. When the bullion falls into the mold 6, it sinks while entraining the slag, causing sedimentary inclusions in the steel ingot. When the splash preventing member 12 is not provided, if the molten steel is scattered too much, the droplets of the molten steel 2 adhere to the mold 6 and are cooled and solidified. Even if the molten steel in the mold 6 rises, it does not weld to the molten steel, so that a gap is formed between the droplet and the molten steel rising in the mold 6, which becomes a surface layer defect.
したがって、本発明では、式（１）を満たすように、タンディッシュ４内の溶鋼２を真空装置５内の鋳型６に注入することとしている。
さて、溶鋼の再酸化を防止するために、タンディッシュ４内をＡｒなどの不活性ガスでシールしている。しかしながら、取鍋３からタンディッシュ４への溶鋼注入時には、溶鋼２に大気が巻き込まれ易く、溶鋼２が再酸化してしまうことがある。酸化した溶鋼中には、酸化物系の介在物が存在し、湯面へ浮上しようとするが、溶鋼２の注入時に巻き込まれ、最終的には、溶鋼２を鋳型６に注入したときに溶鋼２と凝固シェルの界面に捕捉され、ノロカミが発生する。そのため、本発明では、タンディッシュ４内の溶鋼２の湯面が定常状態に達するまでに、焼き籾をタンディッシュ４内に投入して溶鋼の再酸化を防止することとしている。なお、焼き籾は、溶鋼を保温する役割もある。
Therefore, in the present invention, the molten steel 2 in the tundish 4 is poured into the mold 6 in the vacuum device 5 so as to satisfy the formula (1).
Now, in order to prevent reoxidation of molten steel, the inside of the tundish 4 is sealed with an inert gas such as Ar. However, when molten steel is poured from the ladle 3 into the tundish 4, the atmosphere is likely to be caught in the molten steel 2, and the molten steel 2 may be reoxidized. The oxidized molten steel contains oxide inclusions and tends to float up to the molten metal surface. However, the molten steel is caught when the molten steel 2 is injected, and finally when the molten steel 2 is injected into the mold 6 2 is trapped at the interface between the solidified shell and the scab. Therefore, in the present invention, the hot metal is introduced into the tundish 4 until the molten metal surface of the molten steel 2 in the tundish 4 reaches a steady state to prevent reoxidation of the molten steel. In addition, the shochu has a role to keep the molten steel warm.
本発明では、溶鋼の再酸化などを防止するために、焼き籾のかさ密度Ｃ（ｋｇ／ｍ３）と、焼き籾の投入量Ｗ（ｋｇ）と、タンディッシュ内の溶鋼の平均滞留時間ｔ（ｍｉｎ）と、タンディッシュ内の溶鋼の湯面面積Ｓが式（２）を満たすように、水分量が１質量％以下の焼き籾を投入することとしている。なお、湯面面積Ｓは、溶鋼２を入れたタンディッシュ４を上方から平面視したときに、溶鋼の定常位置における湯面の面積を示している。 In the present invention, in order to prevent reoxidation of the molten steel, the bulk density C (kg / m 3 ) of the shochu, the input amount W (kg) of the shochu, and the average residence time t of the molten steel in the tundish (Min) and the hot water surface area S of the molten steel in the tundish satisfy the formula (2), so that a shochu liquor having a water content of 1% by mass or less is added. The molten metal surface area S indicates the area of the molten metal surface at a steady position of the molten steel when the tundish 4 containing the molten steel 2 is viewed from above.
式（２）に示す「Ｗ／Ｃ／Ｓ」は、焼き籾の厚みｄであり、焼き籾の厚みｄが大きくなるほど、保温性が良く、溶鋼の再酸化を防止することができる。しかしながら、焼き籾の厚みｄが大きすぎると、焼き籾に含まれる水分等の影響により、水素ピックアップが発生し、溶鋼２を鋳型６に注入した時に溶鋼２が散り過ぎてしまう可能性がある。一方、焼き籾の厚みｄが小さすぎると、保温性が低下し、溶鋼の湯面上にスカムが発生する可能性がある。 “W / C / S” shown in Equation (2) is the thickness d of the shochu, and the larger the thickness d of the shochu, the better the heat retention and the prevention of reoxidation of the molten steel. However, if the thickness d of the shochu is too large, hydrogen pick-up occurs due to the influence of moisture or the like contained in the shochu, and the molten steel 2 may be scattered too much when the molten steel 2 is poured into the mold 6. On the other hand, if the thickness d of the shochu is too small, the heat retaining property is lowered, and scum may be generated on the molten steel surface.
また、タンディッシュ４内の溶鋼の平均滞留時間ｔが長いほど、タンディッシュ４内の溶鋼２が冷えやすくスカムが発生し易いことから、湯面からの放熱量を低減させるために、焼き籾の厚みｄを大きくとらなければならない。逆に、平均滞留時間ｔが短い場合は、タンディッシュ４は冷えにくいため、焼き籾の厚みｄは薄くてもよい。そのため、焼き籾をタンディッシュ４内に入れるためには、焼き籾の厚みｄと溶鋼の平均滞留時間ｔとの関係を式（２）のように規定することが好ましい。 Further, as the average residence time t of the molten steel in the tundish 4 is longer, the molten steel 2 in the tundish 4 is more easily cooled and scum is more likely to occur. The thickness d must be increased. On the contrary, when the average residence time t is short, the tundish 4 is difficult to cool, so the thickness d of the shochu may be thin. Therefore, in order to put the shochu in the tundish 4, it is preferable to define the relationship between the thickness d of the shochu and the average residence time t of the molten steel as shown in the equation (2).
「Ｗ／Ｃ／Ｓ／ｔ」の値が０．０１３以下の場合、焼き籾の厚みｄと溶鋼の平均滞留時間ｔとのバランスが悪く、溶鋼を十分に保温できず、湯面上にスカムが発生しまう。また、「Ｗ／Ｃ／Ｓ／ｔ」の値が０．０４０以上の場合、焼き籾の厚みｄが大きすぎるため、鋳込み初期時に溶鋼が散り過ぎてしまう。
したがって、本発明では、式（２）を満たすように、タンディッシュ４内に焼き籾を投入することとしている。
When the value of “W / C / S / t” is 0.013 or less, the balance between the thickness d of the shochu liquor and the average residence time t of the molten steel is poor, and the molten steel cannot be sufficiently warmed, so Will occur. Further, when the value of “W / C / S / t” is 0.040 or more, the thickness d of the shochu is too large, so that the molten steel is scattered too much at the initial casting stage.
Therefore, in the present invention, the shochu is put into the tundish 4 so as to satisfy the formula (2).
タンシッシュ４内に焼き籾を投入するに際して、焼き籾中の水分量が１質量％より大きい場合、タンディッシュ４内で水素ピックアップが発生して、鋳込み初期時に溶鋼が散り過ぎてしまうことがある。また、タンディッシュ４内の溶鋼の湯面が定常状態に達するまでに入れなければ、上述したように、取鍋３からタンディッシュ４への溶鋼注入時に溶鋼２に大気が巻き込まれ、溶鋼２が再酸化してしまい、ノロカミが発生する可能性がある。 When the shochu is introduced into the tundish 4, if the water content in the shochu is greater than 1% by mass, hydrogen pickup may occur in the tundish 4 and the molten steel may be scattered too much at the initial casting stage. Also, if the molten steel in the tundish 4 does not enter until the molten steel reaches a steady state, as described above, the atmosphere is entrained in the molten steel 2 when the molten steel is poured from the ladle 3 into the tundish 4, and the molten steel 2 is There is a possibility of re-oxidation and generation of roar.
このようなことから、図２に示すように、取鍋３からタンディッシュ４に溶鋼２を注入開始をしてから、タンディッシュ４の溶鋼が徐々に増加して、取鍋３からの溶鋼の注入量と、タンディッシュ４から鋳型６への溶鋼の注入量とが一致してバランスがとれる定常状態（定常期間）になるまでの初期期間内に、焼き籾をタンディッシュ４に投入することとしている。例えば、取鍋３からタンディッシュ４への溶鋼２の装入前に焼き籾をタンシッシュ４内に投入する。初期期間内であれば、溶鋼２をタンディッシュ４に注入した後に焼き籾をタンディッシュ４内に投入してもよい。なお、上述した平均滞留時間とは、タンディッシュ４内の溶鋼量が一定となった定常期間のときにおいて、［タンディッシュ内溶鋼量（ｔ）／スループット（ｔ／ｍｉｎ）］から求めた値である。 For this reason, as shown in FIG. 2, after the molten steel 2 starts to be poured from the ladle 3 into the tundish 4, the molten steel in the tundish 4 gradually increases, and the molten steel from the ladle 3 increases. Introducing the shochu into the tundish 4 within the initial period until the injection amount and the injection amount of molten steel from the tundish 4 into the mold 6 are in balance and reach a steady state (steady period). Yes. For example, before the molten steel 2 is charged from the ladle 3 to the tundish 4, the shochu is introduced into the tundish 4. If it is within the initial period, the molten steel 2 may be injected into the tundish 4 after pouring the molten steel 2 into the tundish 4. The average residence time described above is a value obtained from [amount of molten steel in tundish (t) / throughput (t / min)] during a steady period in which the amount of molten steel in tundish 4 is constant. is there.
表１は、本発明の真空鋳造方法を行った実施例と、本発明の真空鋳造方法とは異なる方
法で真空鋳造を行った比較例とをまとめたものである。
Table 1 summarizes an example in which the vacuum casting method of the present invention was performed and a comparative example in which vacuum casting was performed by a method different from the vacuum casting method of the present invention.
タンディッシュは、溶鋼を４０〜６０ｔ（ｔｏｎ）貯留できるものを使用した。溶鋼は二次精錬などで脱酸した溶鋼を使用した。鋳型で鋳込んで製作した鋼塊は９０〜３６０ｔのもので、例えば、図３（ａ）に示す寸法のものを製作した。タンディッシュ内の溶鋼温度は１５８０〜１６００℃程度で、鋼の成分は、Ｃ：０．０２質量％、Ｓｉ：０．２５質
量％、Ｍｎ：１．４質量％、Ａｌ：０．０２質量％とした。真空装置５内（真空タンク１０内）の寸法は、内径が８ｍ、深さ（高さ）が１０ｍとした。図３（ｂ）に示すような溶鋼の飛散防止部材１２は筒状のもので、例えば、特開昭５０−００９５２８号公報の記載のものを使用した。
The tundish used what can store molten steel 40-60 t (ton). The molten steel used was deoxidized by secondary refining. The steel ingot produced by casting with a mold was 90 to 360 t, and for example, a steel ingot having the dimensions shown in FIG. The molten steel temperature in the tundish is about 1580-1600 ° C., and the steel components are C: 0.02 mass%, Si: 0.25 mass%, Mn: 1.4 mass%, Al: 0.02 mass%. It was. The dimensions in the vacuum device 5 (in the vacuum tank 10) were an inner diameter of 8 m and a depth (height) of 10 m. The molten steel scattering prevention member 12 as shown in FIG. 3 (b) has a cylindrical shape, for example, the one described in JP-A-50-009528.
実施例及び比較例において、溶鋼処理後の溶鋼の水素濃度（取鍋内の溶鋼の水素濃度）及びタンディッシュ内の溶鋼の水素濃度を測定し、タンディッシュでの水素ピックアップ量を定量化した。水素濃度の測定は、ピンサンプルにて溶鋼を採取し、氷水で冷却、液体窒素中で保存し、ガスクロマトグラグ法にて実施した。また、タンディッシュ内の溶鋼の水素濃度と、鋼塊上部の水素濃度とにより流滴の脱ガス時の脱水素効率を定量化した。鋼塊中の水素濃度の測定は、鋼塊上部をガスにより切断し、ガス切断による影響を受けない部位を除き、その切断片をさらに鋸にて切断して分析用サンプルを切り出し、この分析用サンプルを液体窒素中で保存し、ガスクロマトグラフ法にて実施した。 In Examples and Comparative Examples, the hydrogen concentration of molten steel after molten steel treatment (hydrogen concentration of molten steel in the ladle) and the hydrogen concentration of molten steel in the tundish were measured, and the amount of hydrogen pick-up in the tundish was quantified. The hydrogen concentration was measured by collecting molten steel with a pin sample, cooling it with ice water, storing it in liquid nitrogen, and gas chromatography. Moreover, the dehydrogenation efficiency at the time of degassing the droplets was quantified by the hydrogen concentration of the molten steel in the tundish and the hydrogen concentration at the top of the steel ingot. The hydrogen concentration in the steel ingot is measured by cutting the upper part of the steel ingot with gas, excluding the parts that are not affected by gas cutting, cutting the cut piece with a saw, and cutting out an analytical sample. Samples were stored in liquid nitrogen and carried out by gas chromatography.
実施例及び比較例において、鋼塊の水素割れについて評価した。鋼塊の水素割れは、４ＭＨｚの周波数で超音波探傷試験（ＵＴ）を実施して評価した。この超音波探傷試験は、「鍛鋼品の欠陥，日本鋳鍛鋼会，鍛鋼研究部会偏，Ｐ３２−３３」に示されているように、鋼塊の中間部（１／３〜１／５Ｒ）から水素割れを示す欠陥エコーが検出された場合は不良「×」、検出されなかった場合は良好「○」とした。超音波探傷試験では、鋼塊幅方向の側面（表層）を０Ｒ、中心を１／２Ｒとし、中間部を１／３〜１／５Ｒとし、表層部を０Ｒ〜１．５Ｒ未満とした。また、実施例及び比較例において、介在物欠陥（沈降性介在物）について評価を行った。介在物欠陥は、ＤＩＮ規格（ドイツ工業規格）にしたがい、ＤＩＮ Ｋ（０）≦１５を良好「○」、ＤＩＮ Ｋ（０）＞１５を「×」とした。各サイズ毎にＡｌ系、Ｓｉ系、硫化物系、粒状系の個数を計数し、単位面積当たりの介在物数を算出して求める。 In Examples and Comparative Examples, hydrogen cracking of steel ingots was evaluated. The hydrogen cracking of the steel ingot was evaluated by conducting an ultrasonic flaw detection test (UT) at a frequency of 4 MHz. This ultrasonic flaw detection test is performed from the middle part (1/3 to 1 / 5R) of the steel ingot, as shown in “Defects of forged steel products, Japan Casting and Forging Steel Association, Forging Steel Research Group, P32-33”. When a defect echo indicating hydrogen cracking was detected, it was judged as “bad”, and when it was not detected, it was judged as “good”. In the ultrasonic flaw detection test, the side surface (surface layer) in the steel ingot width direction was set to 0R, the center was set to 1 / 2R, the intermediate portion was set to 1/3 to 1 / 5R, and the surface layer portion was set to 0R to less than 1.5R. Moreover, in the Example and the comparative example, it evaluated about the inclusion defect (sedimentation inclusion). Inclusion defects were determined as good “◯” when DIN K (0) ≦ 15 and “×” when DIN K (0)> 15 in accordance with the DIN standard (German Industrial Standard). The number of Al-based, Si-based, sulfide-based, and granular-based materials is counted for each size, and the number of inclusions per unit area is calculated.
さらに、溶鋼の散りすぎについては、飛散防止部材１２がある場合は飛散防止部材１２に地金付着の状態を確認し、地金付着がある場合には散りすぎと判断した。また、飛散防止部材１２が無い場合は鋳型の上部の状態を確認したり、鋼塊の表面疵の状態を確認し、鋳型の上部に地金付着があったり鋼塊に表面疵がある場合に散りすぎと判断した。
実施例では、真空装置内の圧力Ｐと、溶鋼スループットＱｓと、ガス吹き込み流量Ｑｇとの関係式を示す「Ｑｇ／Ｑｓ／√Ｐ」の値が、２０より大きく１５０未満であり、式（１）を満たしている。また、実施例では、焼き籾のかさ密度Ｃと、焼き籾の投入量Ｗと、タンディッシュ内の溶鋼の平均滞留時間ｔと、タンディッシュ内の溶鋼の湯面面積Ｓとの関係式を示す「Ｗ／Ｃ／Ｓ／ｔ」の値が、０．００１３より大きく０．００４０未満であり、式（２）を満たしている。さらに、実施例では、焼き籾中水分の欄に示すように、水分量が１質量％以下の焼き籾を、タンディッシュ４内の溶鋼２の湯面が定常状態に達するまでに投入している。このようなことから、実施例では、鋼塊の水素割れ、溶鋼の散りすぎ等による介在物欠陥（沈降性介在物が発生）、水素割れなどが無い鋼塊を鋳造することができた（総合判定、良好「○」）
比較例７では、溶鋼スループットＱｓやガス吹き込み流量Ｑｇに対して真空装置５内の真空度が高いため、式（１）の下限値を満たしておらず、溶鋼の脱水素を十分に行うことができずに鋼塊に水素割れが発生した。比較例８及び１７では、溶鋼スループット（溶鋼量）Ｑｓに対してガスの吹き込み量Ｑｇが少なかったため、式（１）の下限値を満たしておらず、溶鋼が十分に破裂せず、溶鋼の脱水素が十分に進まなかった。
Further, regarding the excessive scattering of molten steel, when the scattering prevention member 12 is present, the state of adhesion of the metal to the scattering prevention member 12 was confirmed, and when there was adhesion of the metal, it was determined that the molten steel was excessively scattered. In addition, when there is no scattering prevention member 12, the state of the upper part of the mold is confirmed, or the state of the surface defect of the steel ingot is confirmed. Judged too scattered.
In the example, the value of “Qg / Qs / √P” representing a relational expression among the pressure P in the vacuum apparatus, the molten steel throughput Qs, and the gas blowing flow rate Qg is greater than 20 and less than 150. ) Is satisfied. Moreover, in an Example, the relational expression of the bulk density C of a shochu, the input amount W of a shochu, the average residence time t of the molten steel in a tundish, and the molten metal surface area S of the molten steel in a tundish is shown. The value of “W / C / S / t” is greater than 0.0013 and less than 0.0040, which satisfies Expression (2). Further, in the examples, as shown in the column of moisture in the shochu, the shochu with a moisture content of 1% by mass or less is added until the molten steel 2 in the tundish 4 reaches a steady state. . For this reason, in the examples, it was possible to cast a steel ingot free from inclusion defects (precipitation inclusions), hydrogen cracks, etc. due to hydrogen cracking of the steel ingot, excessive scattering of molten steel, etc. (general Judgment, good “○”)
In Comparative Example 7, since the degree of vacuum in the vacuum apparatus 5 is high with respect to the molten steel throughput Qs and the gas blowing flow rate Qg, the lower limit of the formula (1) is not satisfied, and the molten steel can be sufficiently dehydrogenated. Failure to do so resulted in hydrogen cracking in the steel ingot. In Comparative Examples 8 and 17, since the gas injection amount Qg was small with respect to the molten steel throughput (molten steel amount) Qs, the lower limit value of the formula (1) was not satisfied, the molten steel was not sufficiently ruptured, and the molten steel was dehydrated. The raw did not advance sufficiently.
比較例１２及び１３では、溶鋼スループット（溶鋼量）Ｑｓに対してガスの吹き込み量Ｑｇが多かったため、式（１）の上限値を満たしておらず、溶鋼が散りすぎてしまい、鋼塊の底部に沈降性介在物が存在することとなった。
比較例２０では、タンディッシュに投入した焼き籾の水分量が１質量％よりも大きかったため、溶鋼の鋳込み初期時に溶鋼が散り過ぎ、その結果、鋼塊の底部に沈降性介在物が存在することとなった。比較例２１では、タンディッシュの大きさ（湯面の大きさ）に対してタンディッシュに投入した焼き籾量が少なかったため、式（２）の下限値を満たしておらず、当該焼き籾によって溶鋼を十分に保温することができなかった。そのため、溶鋼
の表面にスカムが発生した。
In Comparative Examples 12 and 13, since the gas injection amount Qg was large relative to the molten steel throughput (molten steel amount) Qs, the upper limit of the formula (1) was not satisfied, and the molten steel was scattered too much, and the bottom of the steel ingot In this case, sedimentary inclusions were present.
In Comparative Example 20, since the moisture content of the shochu introduced into the tundish was greater than 1% by mass, the molten steel was scattered too much at the initial stage of casting of the molten steel, and as a result, sedimentary inclusions existed at the bottom of the steel ingot. It became. In Comparative Example 21, the amount of shochu introduced into the tundish relative to the size of the tundish (size of the hot water surface) was small, so the lower limit of the formula (2) was not satisfied, and the molten steel was melted by the shochu. Could not be kept warm enough. For this reason, scum was generated on the surface of the molten steel.
比較例２４では、タンディッシュの大きさ（湯面の大きさ）に対してタンディッシュに投入した焼き籾量が多かったため、式（２）の上限値を満たしておらず、当該焼き籾による水素ピックアップが大きく、溶鋼が散りすぎ、沈降性介在物が存在することとなった。比較例２５では、焼き籾の投入について、式（２）を満たしているものの、タンディッシュ４内の溶鋼２の湯面が定常状態に達した後に焼き籾を入れているため、溶鋼を供給開始時における酸化物系の介在物が溶鋼と凝固シェルとの境界に補足されるノロカミが発生した。 In Comparative Example 24, the amount of shochu introduced into the tundish relative to the size of the tundish (size of the hot water surface) did not satisfy the upper limit of the formula (2), and hydrogen produced by the shochu The pickup was large, the molten steel was scattered too much, and sedimentary inclusions were present. In Comparative Example 25, although the expression (2) is satisfied for the introduction of the shochu, the supply of the molten steel is started because the shochu is added after the molten steel 2 surface in the tundish 4 reaches a steady state. At the time, oxide-based inclusions were caught in the boundary between the molten steel and the solidified shell.
本発明によれば、溶鋼２を鋳型６に注入するに際しては、真空装置５内の圧力Ｐ、溶鋼スループットＱｓ、ガス吹き込み流量Ｑｇを適正にしている。また、焼き籾をタンディッシュ４に投入するに際しては、焼き籾のかさ密度Ｃ、焼き籾の投入量Ｗ、タンディッシュ内の溶鋼の平均滞留時間ｔ、湯面面積Ｓとを適正にし、焼き籾の投入時期や焼き籾に含まれる水分量までも適正にしているため、水素割れなどが無い鋼塊を鋳造することができた。 According to the present invention, when pouring the molten steel 2 into the mold 6, the pressure P in the vacuum device 5, the molten steel throughput Qs, and the gas blowing flow rate Qg are made appropriate. In addition, when charging the shochu cake into the tundish 4, the bulk density C of the shochu cake, the input amount W of the shochu cake, the average residence time t of the molten steel in the tundish, and the hot water surface area S are set appropriately. The steel ingot without hydrogen cracking was able to be cast because the timing of charging and the amount of water contained in the shochu were also appropriate.
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。 In the embodiment disclosed herein, matters not explicitly disclosed, for example, operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, etc. of the components do not deviate from the range normally practiced by those skilled in the art. However, matters that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
１ 真空上注ぎ鋳造装置
２ 溶鋼
３ 取鍋
４ タンディッシュ
５ 真空装置
６ 鋳型
７ ノズル
８ ストッパー
９ ガス吹き込み
１０ 真空タンク
１１ 開口部
１２ 飛散防止部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum top casting apparatus 2 Molten steel 3 Ladle 4 Tundish 5 Vacuum apparatus 6 Mold 7 Nozzle 8 Stopper 9 Gas blowing 10 Vacuum tank 11 Opening part 12 Spattering prevention member
Claims (1)
前記タンディッシュ内の溶鋼を真空装置内の鋳型に注入するに際しては、前記真空装置内の圧力Ｐ（ｔｏｒｒ）と、タンディッシュから鋳型に注入する溶鋼スループットＱｓ（ｔ／ｍｉｎ）と、タンディッシュ内に設置したストッパーの先端から吹き込むガス吹き込み流量Ｑｇ（ＮＬ／ｍｉｎ）とが式（１）を満たすように、前記溶鋼を鋳型に注入し、
前記タンディッシュ内に焼き籾を投入するに際しては、前記焼き籾のかさ密度Ｃ（ｋｇ／ｍ３）と、焼き籾の投入量Ｗ（ｋｇ）と、タンディッシュ内の溶鋼の平均滞留時間ｔ（ｍｉｎ）と、タンディッシュ内の溶鋼の湯面面積Ｓとが式（２）を満たすように、前記タンディッシュ内の溶鋼の湯面が定常状態に達するまでに水分量が１質量％以下の焼き籾を投入することを特徴とする真空鋳造方法。
When the molten steel in the tundish is injected into the mold in the vacuum apparatus, the pressure P (torr) in the vacuum apparatus, the molten steel throughput Qs (t / min) injected from the tundish into the mold, The molten steel is poured into the mold so that the gas blowing flow rate Qg (NL / min) blown from the tip of the stopper installed in the above satisfies the formula (1),
When charging the shochu cake into the tundish, the bulk density C (kg / m 3 ) of the shochu cake, the input amount W (kg) of the shochu cake, and the average residence time t of the molten steel in the tundish ( min) and the molten steel surface area S of the molten steel in the tundish satisfy the equation (2), and the amount of water is 1% by mass or less until the molten steel surface of the molten steel in the tundish reaches a steady state. A vacuum casting method characterized by throwing firewood.
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| CN106180598A (en) * | 2016-07-15 | 2016-12-07 | 天津重型装备工程研究有限公司 | The control nitrogen pouring procedure of a kind of nitrogenous steel ingot and running gate system |
| CN106180598B (en) * | 2016-07-15 | 2019-04-30 | 天津重型装备工程研究有限公司 | A kind of the control nitrogen pouring procedure and running gate system of nitrogenous steel ingot |
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