JP2016187833A - Continuous casting tundish and continuous casting method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、注入室とストランド室とを仕切る仕切堰に、注入室からストランド室へ溶鋼を流通させる湯道（湯道）が設けられた連続鋳造用のタンディッシュ、及びそのタンディッシュを用いた連続鋳造方法に関する。 The present invention uses a tundish for continuous casting in which a runner (runner) for circulating molten steel from the injection chamber to the strand chamber is provided in the partition weir that partitions the injection chamber and the strand chamber, and the tundish. The present invention relates to a continuous casting method.
従来より、連続鋳造設備では、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。
連続鋳造を効率よく操業を行うためには、例えばタンディッシュ内において、注入室からストランド室へ溶鋼をスムーズに流通させることが必要となる。
Conventionally, in continuous casting equipment, the molten steel produced from converters, secondary refining equipment, etc. is transported to the tundish using a ladle, and the molten steel in the ladle is poured into the tundish, and then this tundish is used. The molten steel is continuously cast by supplying molten steel to the mold.
In order to efficiently operate continuous casting, for example, it is necessary to smoothly distribute molten steel from the injection chamber to the strand chamber in the tundish.
このようなタンディッシュ内の溶鋼をスムーズに流通させるための手段として、特許文献１、２に開示されているものがある。
特許文献１は、注入室とストランド室とが仕切堰で仕切られ、この注入室とストランド室とを、仕切堰に設けられた湯道（孔）で繋いだタンディッシュが開示されている。
特許文献２は、注入室とストランド室が仕切堰で仕切られ、その仕切堰に設けられた湯道が底部で注入室とストランド室とを繋ぎ、さらに仕切堰に加熱装置を備えているタンディッシュにおいて、仕切堰に設けられた湯道が、ストランド室側に向かって下方を向くことが開示されている。
As means for smoothly circulating such molten steel in the tundish, there are those disclosed in Patent Documents 1 and 2.
Patent Document 1 discloses a tundish in which an injection chamber and a strand chamber are partitioned by a partition weir, and the injection chamber and the strand chamber are connected by a runner (hole) provided in the partition weir.
Patent Document 2 discloses a tundish in which an injection chamber and a strand chamber are partitioned by a partition weir, and a runner provided in the partition weir connects the injection chamber and the strand chamber at the bottom, and further includes a heating device in the partition weir. Is disclosed that the runner provided in the partition weir faces downward toward the strand chamber side.
ところで、操業中のタンディッシュにおいては、ストランド室内の溶鋼の湯面上にスラグなどが、浮上している。ストランド室内で浮上したスラグは、溶鋼の保温、酸化防止の役割を果たしているものの、溶鋼中に巻き込まれた場合、製品の品質を低下させることになる。
さて、鍋を交換する連々鋳においては、成分混じりを少なくするために前チャージの溶鋼をできる限り鋳造してから後チャージの溶鋼を注入している。特に、前チャージと後チャージの成分が異なる（異鋼種連々）場合には、成分混じりを極めて少なくして、クロップ（鋳片同士の接続部分で成分が規定値を満たさず、廃棄せざるを得ない部分）を可能なかぎり少なくするために、前チャージの溶鋼が可能な限り少なくなるまで鋳造してから後チャージの溶鋼を注入している。
By the way, in the tundish in operation, slag etc. are floating on the molten steel surface in the strand chamber. The slag that floats in the strand chamber plays a role of keeping the molten steel warm and preventing oxidation, but when it is caught in the molten steel, the quality of the product is lowered.
Now, in continuous casting in which the pan is replaced, in order to reduce the mixing of components, the molten steel of the pre-charge is cast as much as possible before the molten steel of the post-charge is injected. In particular, when the pre-charge and post-charge components are different (dissimilar steel series), the mixing of the components is extremely reduced, and the crop (the component does not meet the specified value at the connection between the slabs and must be discarded) In order to reduce as much as possible, the pre-charged molten steel is poured after casting until the pre-charged molten steel becomes as small as possible.
例えば、特許文献１、２に開示されているようなタンディシュを用いても、溶鋼が注入口を通過して鋳型に装入されるに従って湯面が降下する際に、湯面上のスラグが、注入室側とストランド室とを貫通する孔内を逆流して、注入室内に浸入してしまう虞がある。このように、逆流したスラグが注入室に残存した状態で、後チャージの溶鋼を注入すると、注入室内でスラグが溶鋼に巻き込まれて微細に分散し、介在物性欠陥となってしまうという虞がある。 For example, even when using a tundish as disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the molten steel descends as the molten steel passes through the inlet and is inserted into the mold, the slag on the molten metal surface, There is a possibility that the inside of the hole penetrating the injection chamber side and the strand chamber may flow backward and enter the injection chamber. As described above, when the post-charge molten steel is injected in the state where the backflowed slag remains in the injection chamber, the slag is caught in the molten steel in the injection chamber and finely dispersed, resulting in inclusion physical defect. .
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、異鋼種連々時に前チャージにおいて、ストランド室内における溶鋼の湯面を降下させる際に、溶鋼の湯面上のスラグが、湯道を介して注入室に逆流することを抑制するタンディッシュと、そのタンディッシュを用いた連続鋳造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention is directed to lowering the molten steel surface in the strand chamber in the pre-charge when different steel types continuously, so that the slag on the molten steel surface flows into the injection chamber through the runner. It aims at providing the tundish which suppresses backflow, and the continuous casting method using the tundish.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかるタンディッシュは、取鍋からの溶鋼が注入される注入室と、前記溶鋼を
鋳型に装入する注入口を有するストランド室と、前記注入室と前記ストランド室とを仕切る仕切堰と、前記仕切堰に設けられ且つ前記注入室から前記ストランド室へ直線状に貫通する湯道と、を備えたタンディッシュであって、前記湯道の出口と繋がる前記ストランド室の底部は、前記湯道の出口下端以下に位置し、且つ、式（１）〜式（７）を満たしている。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The tundish according to the present invention includes an injection chamber into which molten steel from a ladle is injected, a strand chamber having an injection port for charging the molten steel into a mold, and a partition weir that partitions the injection chamber and the strand chamber. A runner provided in the partition weir and linearly penetrating from the pouring chamber to the strand chamber, wherein the bottom of the strand chamber connected to the outlet of the runner is the hot water It is located below the exit lower end of the road and satisfies the formulas (1) to (7).
0.08≦D (円相当径) [m] ・・・（１）
d1≦0.3 [m] ・・・（２）
0.115≦(x1 2+y1 2)0.5≦1 [m] ・・・（３）
0.05≦y1/x1≦1 [-] ・・・（４）
0≦y3/x3≦0.36 [-] ・・・（５）
x3≧0.5 [m] ・・・（６）
B≦-0.7tanh(3.5A-2.3)+1.1 ・・・（７）
ただし、A=(x1 2/(x1 2+y1 2))2・(x3 2/(x3 2+y3 2))3・(x2/x3)0.4
B=y2/x1、y2=d1(1+y1 2/x1 2)0.5-y1
D：湯道の円相当径
d1：湯道の縦径
x1：湯道の水平方向の長さ
y1：湯道の上下方向の高さ
x2：注入室の水平方向の長さ
y2：湯道の出口上端と注入室底面との上下方向の距離
x3：注入室の傾斜長さ
y3：注入室の傾斜高さ
本発明にかかる連続鋳造方法は、連続鋳造用のタンディッシュを用いて連続鋳造を行うに際し、前記ストランド室側の溶鋼の湯面が前記湯道の上端より上方に位置しているときに、前チャージの溶鋼を注入室に注入することを終了し、式（８）を満たしながら、前記前チャージにおける溶鋼の湯面を、前記湯道の傾斜高さｙ１以下に低下させた後、後チャージの溶鋼における前記注入室への注入を開始する。
0.08 ≦ D (Equivalent circle diameter) [m] (1)
d 1 ≦ 0.3 [m] (2)
0.115 ≦ (x 1 2 + y 1 2 ) 0.5 ≦ 1 [m] (3)
0.05 ≦ y 1 / x 1 ≦ 1 [-] (4)
0 ≦ y 3 / x 3 ≦ 0.36 [-] (5)
x 3 ≧ 0.5 [m] (6)
B ≦ -0.7tanh (3.5A-2.3) +1.1 (7)
However, A = (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2・ (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3・ (x 2 / x 3 ) 0.4
B = y 2 / x 1 , y 2 = d 1 (1 + y 1 2 / x 1 2 ) 0.5 -y 1
D: Circle equivalent diameter of the runway
d 1 : Length of runner
x 1 : Horizontal length of the runway
y 1 : Vertical height of the runway
x 2: the horizontal length of the injection chamber
y 2 : Vertical distance between the upper end of the runner outlet and the bottom of the injection chamber
x 3: slope length of infusion chamber
y 3 : Inclination height of the injection chamber In the continuous casting method according to the present invention, when continuous casting is performed using a tundish for continuous casting, the molten steel surface on the strand chamber side is above the upper end of the runner. When it is located, the injection of the molten steel of the previous charge into the injection chamber is finished, and while satisfying the equation (8), the molten steel surface of the molten steel in the previous charge is set to the inclined height y 1 of the runner. After lowering below, injection into the injection chamber in the post-charge molten steel is started.
S(US)≦x1 ・・・（８）
ただし、
S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x1 2/(x1 2+y1 2))2(x3 2/(x3 2+y3 2))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3
T=98901(d2b)4/3
Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US
Us：溶鋼の湯面降下速度
UL：湯道内の平均溶鋼速度
b：スラグ厚
S(US)：湯道内をスラグが逆流する距離
Fr：フルード数
t：湯面がストランド室側の湯道上端に達してから注入室側の湯道下端に達するまでの時間
S (U S ) ≦ x 1 (8)
However,
S (U S ) = 124.5d 2 b (t / T) 0.7 (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2 (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3 (x 2 / x 3 ) 0.4 (1-Fr) 3
T = 98901 (d 2 b) 4/3
Fr = U L /(9.8d 1 ) 0.5
t = y 2 / U S
U s : Molten steel descent speed
U L : Average molten steel speed in the runway
b: Slag thickness
S (U S ): Distance that slag flows back in the runway
Fr: Fluid number
t: Time from the hot water surface reaching the upper end of the runner on the strand chamber side to the lower end of the runner side on the injection chamber side
本発明によれば、異鋼種連々時に前チャージにおいて、ストランド室内における溶鋼の湯面を降下させる際に、溶鋼の湯面上のスラグが、湯道を介して注入室に逆流することを抑制することができる。 According to the present invention, the slag on the molten steel surface in the strand chamber is prevented from flowing back into the injection chamber through the runner when the molten steel surface in the strand chamber is lowered in the pre-charge at different steel types. be able to.
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、連続鋳造を行う連続鋳造装置の全体図である。まず、連続鋳造装置の構造について説明する。連続鋳造装置は、例えば、二次精錬処理後の溶鋼を連続的に鋳造する装置である。
図１に示すように、連続鋳造装置１は、取鍋２内の溶鋼３が注入されるタンディッシュ４と、当該タンディッシュ４内の溶鋼３を鋳込む鋳型５と、鋳型５によって形成された鋳片６を支持するサポートロール７を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is an overall view of a continuous casting apparatus that performs continuous casting. First, the structure of the continuous casting apparatus will be described. A continuous casting apparatus is an apparatus which casts the molten steel after a secondary refining process continuously, for example.
As shown in FIG. 1, the continuous casting apparatus 1 is formed by a tundish 4 into which the molten steel 3 in the ladle 2 is poured, a mold 5 for casting the molten steel 3 in the tundish 4, and the mold 5. A support roll 7 that supports the slab 6 is provided.
図１，２に示すように、タンディッシュ４は、溶鋼３を鋳型５に装入する注入口１０が設けられた底部１１と、底部１１の周縁から立ち上がる周壁１２とを備えている。また、タンディッシュ４は、取鍋２内の溶鋼３を注入する注入室１３と、溶鋼３を鋳型５に鋳込むストランド室１４とに仕切る仕切堰１５を有している。注入室１３は、注入口１０が設けられていない底部１１ａと、周壁１２と、仕切堰１５とで囲まれた部分で構成されている。また、ストランド室１４は、注入口１０が設けられた底部１１ｂと、周壁１２と、仕切堰１５とで囲まれた部分で構成されている。図２には、平面視でＴ字状のタンディッシュ４ａと、Ｉ型のタンディッシュ４ｂ，４ｃが示されているが、本発明のタンディッシュ４の平面視の形状は限定されず、図２に示したいずれのタンディッシュ４ａ、４ｂ、４ｃでもよいし、その他の形状のタンディッシュであってもよい。また、タンディッシュ４のストランド数についても限定されない。また、連続鋳造装置１で鋳造される鋳片６の形状は、限定されず、スラブ、ブルーム、ビレット等であってもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the tundish 4 includes a bottom portion 11 provided with an inlet 10 for charging the molten steel 3 into the mold 5, and a peripheral wall 12 rising from the periphery of the bottom portion 11. The tundish 4 has a partition weir 15 that partitions the injection chamber 13 into which the molten steel 3 in the ladle 2 is injected and the strand chamber 14 into which the molten steel 3 is cast into the mold 5. The injection chamber 13 is configured by a portion surrounded by a bottom portion 11 a where the injection port 10 is not provided, a peripheral wall 12, and a partition weir 15. The strand chamber 14 is configured by a portion surrounded by a bottom portion 11 b provided with the inlet 10, a peripheral wall 12, and a partition weir 15. 2 shows a T-shaped tundish 4a and I-type tundishes 4b and 4c in plan view, but the shape of the tundish 4 of the present invention in plan view is not limited, and FIG. Any of the tundishes 4a, 4b, and 4c shown in FIG. Further, the number of strands of the tundish 4 is not limited. Moreover, the shape of the slab 6 cast by the continuous casting apparatus 1 is not limited, and may be a slab, a bloom, a billet, or the like.
図３Ａ及び図３Ｂは、注入室及びストランド室の断面図である。図３Ａに示すように、タンディッシュ４の仕切堰１５には、注入室１３とストランド室１４とを連通させる湯道１６が形成されている。ストランド室１４の底部１１ｂであって、湯道１６のストランド室側の出口１７と繋がる底部１１ｂ１を見たとき、当該底部１１ｂ１の内面は、湯道１６の出口１７の下端以下に位置している。言い換えれば、湯道１６の出口１７と繋がるストランド室１４の底部１１ｂ１は、湯道１６の出口１７の最下端部と同じ高さ、或いは、湯道１６の出口１７の最下端部よりも低い位置である。 3A and 3B are cross-sectional views of the injection chamber and the strand chamber. As shown in FIG. 3A, the runner 16 that connects the injection chamber 13 and the strand chamber 14 is formed in the partition weir 15 of the tundish 4. A bottom 11b of the strands chamber 14, when viewed bottom 11b 1 connected strands chamber side of the outlet 17 of the runner 16, the inner surface of the bottom portion 11b 1 is positioned below the lower end of the outlet 17 of the runner 16 ing. In other words, the bottom 11 b 1 of the strand chamber 14 connected to the outlet 17 of the runner 16 is the same height as the lowermost end of the outlet 17 of the runner 16 or is lower than the lowermost end of the outlet 17 of the runner 16. Position.
図３Ｂに示すように、タンディッシュ４の仕切堰１５に湯道１６を形成した場合であって、湯道１６の出口１７と繋がる底部１１ｂ１を見たとき、当該底部１１ｂ１が、湯道１６の出口１７の下端よりも上方に位置する場合があるが、本発明のタンディッシュ４では、このような構造のタンディッシュは対象としていない。つまり、ストランド室１４の底部１１ｂ１が湯道１６の出口１７の最下端部よりも高いのは対象としていない。 As shown in FIG. 3B, when a runner 16 is formed in the partition weir 15 of the tundish 4, when the bottom 11 b 1 connected to the outlet 17 of the runner 16 is viewed, the bottom 11 b 1 is In some cases, the tundish 4 of the present invention is not intended for the tundish 4 of the present invention. That is, the bottom 11b 1 of the strand chamber 14 is not intended to be higher than the lowermost end of the outlet 17 of the runner 16.
図４は、仕切堰１５を幅方向で且つ垂直に断面した場合（図２のＡ−Ａ断面）の断面図である。図４に示すように、仕切堰１５に形成する湯道１６の個数は、１個、或いは、複数（例えば、２個、３個）であってもよく個数は限定されない。仕切堰１５に複数の湯道１６を設ける場合は、仕切堰１５を正面視した場合に幅方向に並べて配置することが望ましい。また、図４に示すように、断面視の湯道１６の形状は、円形であっても、楕円形であっても、四角形であってもよい。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the partition weir 15 taken along the width direction and perpendicularly (cross-section AA in FIG. 2). As shown in FIG. 4, the number of runners 16 formed in the partition weir 15 may be one or plural (for example, two, three), and the number is not limited. When providing a plurality of runners 16 in the partition weir 15, it is desirable to arrange them side by side in the width direction when the partition weir 15 is viewed from the front. Moreover, as shown in FIG. 4, the shape of the runner 16 in cross-sectional view may be circular, elliptical, or quadrangular.
図５Ａ及び図５Ｂは、仕切堰１５を奥行方向で且つ垂直に断面した場合（図２のＢ−Ｂ断面）の湯道１６の形状を示している。図５Ａに示すように、本発明のタンディッシュ４の湯道１６は、注入室１３からストランド室１４へ直線状に貫通する形状であって、図５Ｂに示すように、途中で屈曲した形状ではない。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、タンディッシュの整備を行う際は、タンディッシュを略９０度傾動させた後、湯道１６にパイプを挿入して、パイプから酸素等を吹き込むことにより、湯道１６に付着した地金等を燃焼熱によって溶融し、地金を除去する。図５Ａに示すように、湯道１６が直線状である場合には、パイプを問題無く湯道１６に挿入することができるが、図５Ｂに示すように、湯道１６が途中で屈曲している場合は、パイプを湯道１６の全体に挿入することができない。場合によっては、湯道１６及び仕切堰１５を溶損させてしまう虞がある。それゆえ、本発明のタンディッシュ４の湯道１６は、仕切堰１５内を注入室１３からストランド室１４へ直線的に貫通するものを対象としている。 5A and 5B show the shape of the runner 16 when the partition weir 15 is sectioned in the depth direction and perpendicularly (cross section BB in FIG. 2). As shown in FIG. 5A, the runner 16 of the tundish 4 of the present invention has a shape penetrating linearly from the injection chamber 13 to the strand chamber 14, and as shown in FIG. Absent. As shown in FIGS. 5A and 5B, when the tundish is maintained, the tundish is tilted by approximately 90 degrees, and then a pipe is inserted into the runner 16 and oxygen or the like is blown from the pipe. The metal or the like attached to the road 16 is melted by the combustion heat, and the metal is removed. As shown in FIG. 5A, when the runner 16 is straight, the pipe can be inserted into the runner 16 without any problem. However, as shown in FIG. 5B, the runner 16 is bent halfway. If so, the pipe cannot be inserted into the entire runner 16. In some cases, the runner 16 and the partition weir 15 may be melted. Therefore, the runner 16 of the tundish 4 of the present invention is intended for a linear passage through the partition weir 15 from the injection chamber 13 to the strand chamber 14.
以下、さらに、タンディッシュの構成について詳しく説明する。
湯道の内径（円相当径）Ｄは、式（１）に示すように、０．０８ｍ以上である。
0.08≦D (円相当径) [m] ・・・（１）
湯道の内径が０．０８ｍ未満の場合は、鋳造中に湯道１６内に介在物等が詰まってしまい鋳造できなくなる可能性がある。なお、上述したように、湯道１６は、楕円形や四角形も含むため、式（１）で示したように湯道１６の内径は、円に換算したときの円相当径である。
Hereinafter, the structure of the tundish will be described in detail.
The inner diameter (equivalent circle diameter) D of the runner is 0.08 m or more as shown in the equation (1).
0.08 ≦ D (Equivalent circle diameter) [m] (1)
When the inner diameter of the runner is less than 0.08 m, there is a possibility that inclusions and the like are clogged in the runner 16 during casting, making casting impossible. As described above, since the runner 16 also includes an ellipse and a quadrangle, the inner diameter of the runner 16 is an equivalent circle diameter when converted to a circle as shown in the equation (1).
湯道の縦径ｄ1は、式（２）に示すように、０．３ｍ以下である。
d1≦0.3 [m] ・・・（２）
湯道の縦径ｄ1が０．３ｍを超えている場合、取鍋２のノズルの開口時に当該ノズルから落下した砂等の大部分が湯道１６を通ってストランド室１４に流入し易くなる。取鍋２の開口時における多量の砂がストランド室１４に入ってしまうと、介在物の欠陥になり易い。つまり、湯道の縦径ｄ1を０．３ｍ以下にすることによって、ストランド室１４ではなく注入室１３側で砂を浮上させることができる。なお、湯道の縦径ｄ1は、図４に示すように、湯道１６を垂直に断面した場合の垂直方向の径である。
The longitudinal diameter d 1 of the runner is 0.3 m or less as shown in the equation (2).
d 1 ≦ 0.3 [m] (2)
When the longitudinal diameter d 1 of the runner exceeds 0.3 m, most of sand or the like that has fallen from the nozzle when the nozzle of the ladle 2 is opened easily flows into the strand chamber 14 through the runner 16. . If a large amount of sand enters the strand chamber 14 when the ladle 2 is opened, it tends to cause defects in inclusions. That is, by setting the longitudinal diameter d 1 of the runner to 0.3 m or less, the sand can be floated not on the strand chamber 14 but on the injection chamber 13 side. As shown in FIG. 4, the longitudinal diameter d 1 of the runner is a diameter in the vertical direction when the runner 16 is sectioned vertically.
さて、図６に示すように、注入室１３側の湯道１６の入口１８と、ストランド室１４側の湯道１６の出口１７との水平距離（湯道の水平方向の長さ）を「ｘ1」、湯道１６の出口１７と湯道１６の入口１８との高低差（湯道の上下方向の高さ）を「ｙ1」としたとき、湯道１６の長さである「(x1 2+y1 2)0.5」は、式（３）を満たしている。
0.115≦(x1 2+y1 2)0.5≦1 [m] ・・・（３）
湯道１６の長さ（(x1 2+y1 2)0.5)が式（３）の下限値を下回る場合、仕切堰１５の厚みが薄すぎて、当該仕切堰１５が不安定になる虞がある。湯道１６の長さ（(x1 2+y1 2)0.5)が式（３）の上限値を上回る場合、湯道１６が長すぎるために、鋳造中等に湯道１６が詰まる虞がある。特に、湯道の内径（円相当径）Ｄが小さい場合には、顕著になる。
Now, as shown in FIG. 6, the horizontal distance (the horizontal length of the runner) between the inlet 18 of the runner 16 on the injection chamber 13 side and the outlet 17 of the runner 16 on the strand chamber 14 side is expressed by “x 1 ”, when the height difference between the outlet 17 of the runner 16 and the inlet 18 of the runner 16 (height in the vertical direction of the runner) is“ y 1 ”, the length of the runner 16 is“ (x 1 2 + y 1 2 ) 0.5 ”satisfies the formula (3).
0.115 ≦ (x 1 2 + y 1 2 ) 0.5 ≦ 1 [m] (3)
When the length of the runner 16 ((x 1 2 + y 1 2 ) 0.5 ) is less than the lower limit of the formula (3), the partition weir 15 is too thin and the partition weir 15 may become unstable. There is. When the length of the runner 16 ((x 1 2 + y 1 2 ) 0.5 ) exceeds the upper limit value of the formula (3), the runner 16 is too long, and the runner 16 may be clogged during casting. . In particular, it becomes remarkable when the inner diameter (equivalent circle diameter) D of the runner is small.
また、湯道１６の傾きを表す「y1/x1」は、式（４）を満たしている。
0.05≦y1/x1≦1 [-] ・・・（４）
湯道１６の傾き(y1/x1)が式（４）の下限値を下回る場合、湯道１６が緩やか過ぎて、鋳造終了時に、注入室１３や湯道１６内の溶鋼３がストランド室１４に排出され難い。溶鋼３が注入室１３や湯道１６に残ってしまうと、歩留が低下するうえに、タンディッシュ４を整備する際に、溶解するための酸素洗浄の負荷が大きくなる。式（４）の下限値を、湯道１６の角度に変換すると、３ｄｅｇである。一方、湯道１６の傾き(y1/x1)が式（４）の上限値を上回る場合、湯道１６を構成する仕切堰１５の端部Ｐ１（図６参照）が鋭利になり過ぎて、鋭利になった部分が欠損する虞がある。式（４）の上限値を、湯道１６の角度に変換すると、４５ｄｅｇである。
Further, “y 1 / x 1 ” representing the inclination of the runner 16 satisfies the formula (4).
0.05 ≦ y 1 / x 1 ≦ 1 [-] (4)
When the slope (y 1 / x 1 ) of the runner 16 is below the lower limit of the formula (4), the runner 16 is too gentle, and at the end of casting, the molten steel 3 in the pouring chamber 13 and the runner 16 becomes the strand chamber. 14 is difficult to be discharged. If the molten steel 3 remains in the pouring chamber 13 and the runner 16, the yield decreases, and the load of oxygen cleaning for melting when the tundish 4 is prepared increases. When the lower limit of the equation (4) is converted into the angle of the runner 16, it is 3 deg. On the other hand, when the slope (y 1 / x 1 ) of the runner 16 exceeds the upper limit of the equation (4), the end P1 (see FIG. 6) of the partition weir 15 constituting the runner 16 becomes too sharp. There is a possibility that the sharpened part may be lost. When the upper limit value of the equation (4) is converted into the angle of the runner 16, it is 45 deg.
図６に示すように、注入室１３の底部１１ａを見たとき、当該底部１１ａは、湯道１６
の入口１８に繋がり且つ水平である平坦部１１ａ１と、平坦部１１ａ１に繋がっていて傾斜する傾斜部１１ａ２とを有していたとする。この場合、傾斜部１１ａ２の開始から終わりまでの高低差（注入室の傾斜高さ）を「ｙ３」、傾斜部１１ａ２の開始から終わりまでの水平長さ（注入室の傾斜長さ）を「ｘ３」としたとき、注入室１３の傾斜部１１ａ２の傾き(y3/x3)は、式（５）を満たしている。
As shown in FIG. 6, when the bottom 11 a of the injection chamber 13 is viewed, the bottom 11 a
To the flat portion 11a 1 and the horizontal leads to the inlet 18, and it has an inclined portion 11a 2 that is inclined leading to the flat portion 11a 1. In this case, the height difference from the start to the end of the inclined portion 11a 2 (inclination height of the injection chamber) is “y 3 ”, and the horizontal length from the start to the end of the inclined portion 11a 2 (inclination length of the injection chamber) Is “x 3 ”, the inclination (y 3 / x 3 ) of the inclined portion 11 a 2 of the injection chamber 13 satisfies the expression (5).
0≦y3/x3≦0.36 [-] ・・・（５）
傾斜部１１ａ２の傾き(y3/x3)が式（５）の下限値を下回る場合、傾斜部１１ａ２は下方に傾斜していることになり、鋳造終了時に、注入室１３に溶鋼３が残り易くなる。溶鋼３が注入室１３に残ってしまうと、歩留が低下する。一方、傾斜部１１ａ２の傾き(y3/x3)が式（４）の上限値を上回る場合、傾斜部１１ａ２の傾斜が大き過ぎる。そのため、取鍋２から溶鋼３を注入した場合、溶鋼３の仕切堰１５に向かう流れが強すぎて、一気に仕切堰１５に沿って溶鋼３が上昇して、タンディッシュ４の上端を閉鎖する蓋にまで達する虞がある。タンディッシュ４の上端を閉鎖する蓋に溶鋼３が達した場合は、蓋とタンディッシュ４との隙間から溶鋼３が流れ出る虞がある。式（５）の上限値を、傾斜部１１ａ２の角度に変換すると、２０ｄｅｇである。
0 ≦ y 3 / x 3 ≦ 0.36 [-] (5)
If the inclination of the inclined portion 11a 2 (y 3 / x 3) is less than the lower limit of the formula (5), the inclined portion 11a 2 will be inclined downwardly, at the time of casting ended, the molten steel injection chamber 13 3 Tends to remain. If the molten steel 3 remains in the injection chamber 13, the yield decreases. On the other hand, when the slope of the inclined portion 11a 2 (y 3 / x 3 ) exceeds the upper limit of the formula (4), is too large inclination of the inclined portion 11a 2. Therefore, when the molten steel 3 is poured from the ladle 2, the flow of the molten steel 3 toward the partition weir 15 is too strong, and the molten steel 3 rises along the partition weir 15 at once, and the lid that closes the upper end of the tundish 4 May reach up to When the molten steel 3 reaches the lid that closes the upper end of the tundish 4, the molten steel 3 may flow out from the gap between the lid and the tundish 4. The upper limit of the formula (5), it is converted into the angle of the inclined portion 11a 2, a 20 deg.
また、注入室の傾斜長さ(x3)は、式（６）を満たしている。
x3≧0.5 [m] ・・・（６）
注入室の傾斜長さ(x3)が下限値を下回る場合、取鍋２のノズルから注入した溶鋼３が平坦部１１ａ１と傾斜部１１ａ２との境界に直接当たり易くなり、境界部分が溶損する虞があると共に溶鋼３の流れが不安定になり易い。取鍋２のノズルは、溶鋼３の注入量の調整のために１００ｍｍ程度芯がズレる可能性があるため、傾斜部１１ａ２に直接、溶鋼３を当てるためにも注入室の傾斜長さ(x3)は０．５ｍ以上あることが望ましい。
Further, the inclined length (x 3 ) of the injection chamber satisfies the formula (6).
x 3 ≧ 0.5 [m] (6)
When the inclined length (x 3 ) of the injection chamber is below the lower limit value, the molten steel 3 injected from the nozzle of the ladle 2 is likely to directly contact the boundary between the flat portion 11a 1 and the inclined portion 11a 2 and the boundary portion is melted. The flow of the molten steel 3 tends to become unstable. Nozzle ladle 2, there is a possibility that deviate the 100mm about the core in order to adjust the injection amount of the molten steel 3, directly to the inclined portion 11a 2, the length also of the injection chamber inclined to shed the molten steel 3 is (x 3 ) is preferably 0.5 m or more.
上述した実施形態では、注入室１３の底部１１が傾斜部１１ａ２を有し（y3≧0, x3≧0）且つ平坦部１１ａ１を有する(x2≧x3)ことを前提として説明したが、図７に示すように、注入室１３の底部１１が平坦部１１ａ１のみを有し（y3＝0、x2=x3）の場合がある。この場合は、式（５）の値は、零となるが、条件を満たしているため、図７の形状も適用可能である。また、式（６）は、x3=x2≧0.5になるため平坦部１１ａ１の長さが式（６）を満たせばよい。 In the embodiment described above, the description is made on the assumption that the bottom 11 of the injection chamber 13 has the inclined portion 11a 2 (y 3 ≧ 0, x 3 ≧ 0) and the flat portion 11a 1 (x 2 ≧ x 3 ). However, as shown in FIG. 7, the bottom 11 of the injection chamber 13 may have only the flat portion 11a 1 (y 3 = 0, x 2 = x 3 ). In this case, the value of Expression (5) is zero, but the condition shown in FIG. 7 is applicable because the condition is satisfied. Further, since Expression (6) satisfies x 3 = x 2 ≧ 0.5, the length of the flat portion 11a 1 only needs to satisfy Expression (6).
また、図８に示すように、注入室１３の底部１１が傾斜部１１ａ２のみを有する(y3≧0、x3≧0)場合がある。この場合も、傾斜部１１ａ２は、式（５）及び式（６）を満たせばよく、図８の形状も適用可能である。
以下の説明では、図６〜図８に示したタンディッシュ４の全てに適用するとして説明を続ける。図６のタンディッシュの場合は、y3≧0, x2≧x3、図７のタンディッシュの場合は、y3＝0、x2=x3, 図８のタンディッシュの場合は、y3≧0,x2=x3を満たすとする。
Moreover, as shown in FIG. 8, the bottom 11 of the injection chamber 13 may have only the inclined portion 11a 2 (y 3 ≧ 0, x 3 ≧ 0). Also in this case, the inclined portion 11a 2 only needs to satisfy the expressions (5) and (6), and the shape of FIG. 8 is also applicable.
In the following description, the description will be continued assuming that it applies to all of the tundish 4 shown in FIGS. In the case of the tundish in FIG. 6, y 3 ≧ 0, x 2 ≧ x 3 , in the case of the tundish in FIG. 7, y 3 = 0, x 2 = x 3 , in the case of the tundish in FIG. Assume that 3 ≧ 0, x 2 = x 3 is satisfied.
さて、前チャージ（前ヒート）での鋳造を終了する場合は、取鍋２のノズルから注入室１３への溶鋼３の注入を停止しつつ、タンディッシュ４内の溶鋼３を鋳型５に供給する。即ち、前ヒートでの鋳造を終了する場合は、タンディッシュ４内の溶鋼３の湯面を定常状態から徐々に低下させ、タンディッシュ４内の前チャージの溶鋼３をできるだけ鋳型５に供給する。このとき、注入室１３及びストランド室１４の湯面は徐々に下降して、湯道１６の高さになった場合には、ストランド室１４の湯面上のスラグが注入室１３へと逆流する虞がある。 When the casting with the pre-charge (pre-heat) is finished, the molten steel 3 in the tundish 4 is supplied to the mold 5 while the injection of the molten steel 3 from the nozzle of the ladle 2 into the pouring chamber 13 is stopped. . That is, when finishing the preheating, the molten steel 3 in the tundish 4 is gradually lowered from the steady state, and the precharged molten steel 3 in the tundish 4 is supplied to the mold 5 as much as possible. At this time, the molten metal surface of the injection chamber 13 and the strand chamber 14 gradually descends, and when the height of the runner 16 is reached, the slag on the molten metal surface of the strand chamber 14 flows back to the injection chamber 13. There is a fear.
そこで、発明者は、湯道１６の形状及び注入室１３の形状について検証を行い。湯道１６の形状及び注入室１３の形状を、後述するように指数Ａ及び指数Ｂに指数化したうえで、これら指数Ａ及び指数Ｂが式（７）を満たすようにすることによって、ストランド室１４の湯面上のスラグが注入室１３へと逆流しない形状を見出した。
B≦-0.7tanh(3.5A-2.3)+1.1 ・・・（７）
A=(x1 2/(x1 2+y1 2))2・(x3 2/(x3 2+y3 2))3・(x2/x3)0.4
B=y2/x1、y2=d1(1+y1 2/x1 2)0.5-y1
次に、式（７）で示されたパラメータ、指数Ａ、指数Ｂについて説明する。
図６に示すように、式（７）の「y2」は、湯道１６のストランド室側の出口１７と、湯道１６の注入室側の入口１８との高低差（湯道の上下方向の重なり度合）である。
Therefore, the inventor verified the shape of the runner 16 and the shape of the injection chamber 13. The shape of the runner 16 and the shape of the injection chamber 13 are indexed into an index A and an index B as will be described later, and the index A and the index B satisfy the formula (7). The shape in which the slag on the surface of No. 14 flows back to the injection chamber 13 was found.
B ≦ -0.7tanh (3.5A-2.3) +1.1 (7)
A = (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2・ (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3・ (x 2 / x 3 ) 0.4
B = y 2 / x 1 , y 2 = d 1 (1 + y 1 2 / x 1 2 ) 0.5 -y 1
Next, the parameters, index A, and index B shown in Expression (7) will be described.
As shown in FIG. 6, “y 2 ” in Expression (7) is the difference in height between the outlet 17 on the strand chamber side of the runner 16 and the inlet 18 on the injection chamber side of the runner 16 (up and down direction of the runner). Degree of overlap).
指数Ａは、「湯道と注入室の底部の形状の指数」である。即ち、指数Ａにおいて、(x1 2/(x1 2+y1 2))2は、湯道の形状であって傾斜の指数であり、x3 2/(x3 2+y3 2)は、傾斜部１１ａ２の傾斜の指数であり、(x2/x3)0.4は、平坦部１１ａ１の長さ及び傾斜部１１ａ２の長さの指数である。指数Ａの数値が小さいほど湯道の形状が急になり、スラグの逆流抑制を図ることができる。 The index A is “the index of the shape of the bottom of the runner and the injection chamber”. That is, in the index A, (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2 is the shape of the runner and is an index of inclination, and x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 ) Is an index of inclination of the inclined part 11a 2 , and (x 2 / x 3 ) 0.4 is an index of the length of the flat part 11a 1 and the length of the inclined part 11a 2 . As the value of the index A is smaller, the shape of the runner becomes steeper and the backflow of slag can be suppressed.
また、上述したように、式（７）の「ｙ２」は、湯道の上下方向の重なり度合であるが、鋳造終了時に湯面を降下させ、湯面が湯道に到達した場合の状況を考えると、「ｙ２」は、「湯面下降時における注入室１３とストランド室１４とを湯面が繋がる上下距離」と見ることができる。また、指数Ｂの「ｘ１」は、湯道の水平方向の長さであるが、湯面が湯道に到達した場合の状況を考えると、「ｘ１」は、湯道内をスラグが注入室１３へ向けて流れる距離（スラグ逆流可能距離）と見ることができる。 In addition, as described above, “y 2 ” in Expression (7) is the degree of overlap in the vertical direction of the runner, but the situation when the melt surface is lowered when casting ends and the melt surface reaches the runner In this case, “y 2 ” can be regarded as “the vertical distance at which the molten metal surface connects the injection chamber 13 and the strand chamber 14 when the molten metal surface is lowered”. In addition, “x 1 ” of the index B is the horizontal length of the runner, but considering the situation when the hot water surface reaches the runner, “x 1 ” is injected by slag in the runner It can be seen as the distance flowing toward the chamber 13 (slag backflow possible distance).
つまり、指数Ｂが小さいほど、スラグが注入室１３に到達し難く、指数Ａが小さい場合は、指数Ｂが大きくてもスラグが注入室１３に到達し難い。式（７）の範囲は、図９に示す範囲となる。式（７）を満たす場合、スラグが注入室１３に入り難く、鋳造停止後、溶鋼３の湯面を下降させた場合に、ストランド室１４のスラグが注入室１３に逆流することを防止することができる。 That is, the smaller the index B, the harder the slag reaches the injection chamber 13. When the index A is small, the slag does not easily reach the injection chamber 13 even if the index B is large. The range of Expression (7) is the range shown in FIG. When the formula (7) is satisfied, it is difficult for the slag to enter the injection chamber 13, and the slag in the strand chamber 14 is prevented from flowing back into the injection chamber 13 when the molten steel 3 is lowered after the casting is stopped. Can do.
以上、本発明のタンディッシュ４によれば、タンディッシュ４を、式（１）〜式（７）を満たす構造にすることによって、前チャージにおいて、ストランド室１４内における溶鋼の湯面を降下させる場合に、溶鋼の湯面上に存在するスラグが、ストランド室１４と注入室１３とを貫通する湯道を介して注入室１３に逆流することを抑制することができる。
さて、上述したタンディッシュ４を異鋼種連々鋳造に用いることによって、前チャージと後チャージの切替時におけるスラグの逆流を防止することができるが、より、下記の方法で連続鋳造することによって、よりスラグの逆流を防止することができる。
As described above, according to the tundish 4 of the present invention, the surface of the molten steel in the strand chamber 14 is lowered in the pre-charge by making the tundish 4 satisfy the formulas (1) to (7). In this case, it is possible to suppress the slag present on the molten steel surface from flowing back into the injection chamber 13 through the runner that penetrates the strand chamber 14 and the injection chamber 13.
Now, by using the above-described tundish 4 for casting different steel types, it is possible to prevent the backflow of the slag at the time of switching between the pre-charge and the post-charge, but more by continuously casting by the following method, Slag backflow can be prevented.
図１０を用いて、異鋼種連々鋳造における前チャージと後チャージとの切替について説明する。まず、異鋼種連々鋳造においては、前チャージの溶鋼３と、後チャージの溶鋼３との成分が異なるため、溶鋼３同士が混ざることによる成分変化を防止するため（成分まじりを防止するために、前チャージの溶鋼３を出来る限り少なくしてから後チャージの溶鋼３を注入する。 The switching between the pre-charge and the post-charge in continuous casting of different steel types will be described with reference to FIG. First, in different steel type continuous casting, since the components of the molten steel 3 of the pre-charge and the molten steel 3 of the post-charge are different, in order to prevent the component change due to mixing of the molten steel 3 (in order to prevent component mixing, After the molten steel 3 of the pre-charge is reduced as much as possible, the molten steel 3 of the post-charge is injected.
鋳造をそのまま続ける稀釈鋳造では、前チャージの溶鋼３の注入終了は、図１０のＳ１に示すように、タンディッシュ４内の湯面がストランド室１４の湯道１６よりも上方で行う。即ち、ストランド室１４側の溶鋼の湯面が湯道１６の上端より上方に位置しているときに、前チャージの溶鋼を注入室１３に注入することを終了する。
図１０のＳ２に示すように、前チャージの溶鋼３の注入終了後も、タンディッシュ４内の溶鋼３は鋳型５に供給するため、湯面は次第に低下し、湯面は湯道１６の上端に達する。湯面が湯道１６の上端に達すると、ストランド室１４側に留まっていた湯面上のスラグが、次第にストランド室１４側から注入室１３側へ移動する。
In the dilution casting in which the casting is continued as it is, the injection of the precharged molten steel 3 is completed above the runner 16 of the strand chamber 14 as shown in S1 of FIG. That is, when the molten steel surface on the strand chamber 14 side is located above the upper end of the runner 16, the injection of the precharged molten steel into the injection chamber 13 is terminated.
As shown in S <b> 2 of FIG. 10, since the molten steel 3 in the tundish 4 is supplied to the mold 5 even after the injection of the precharged molten steel 3, the molten metal surface gradually decreases, and the molten metal surface is the upper end of the runner 16. To reach. When the molten metal surface reaches the upper end of the runner 16, the slag on the molten metal surface that has remained on the strand chamber 14 side gradually moves from the strand chamber 14 side to the injection chamber 13 side.
ここで、図１０に示すように、スラグが湯道１６を移動する距離（逆流距離）を「S(US)」としたとき、スラグの逆流距離S(US)が湯道の水平方向の長さx1を超えないようにすればよい。即ち、式（８）を満たしながら、前チャージにおける溶鋼の湯面を、湯道１６の傾斜高さｙ１以下に低下させる。つまり、式(a)で求められる逆流距離S(US)が湯道の水平方向の長さx1に到達してしまう前に、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させる。 Here, as shown in FIG. 10, when the distance (back flow distance) by which the slag moves through the runner 16 is “S (U S )”, the back flow distance S (U S ) of the slag is the horizontal direction of the runner. it may be so as not to exceed the length x 1 of the. That is, while satisfying the formula (8), the molten steel surface in the previous charge is lowered to the inclined height y 1 or less of the runner 16. In other words, before the backflow distance S (U S ) calculated by the equation (a) reaches the horizontal length x 1 of the runner, the hot water surface is lowered to the slope height y 1 or less of the runner 16. Let
S(US)≦x1 ・・・（８）
ただし、S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x1 2/(x1 2+y1 2))2(x3 2/(x3 2+y3 2))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3 …(a)
T=98901(d2b)4/3,Fr=UL/(9.8d1)0.5,t=y2/USである。
なお、逆流距離S(US)の始点は、スラグが湯道１６に入り始める地点であるため、湯道１６の出口１７の上端である。また、逆流距離S(US)の始点から注入室１３側の水平方向を逆流距離S(US)の正としている。また、逆流距離S(US)は、式(a)により求めることができるが、y2>0である場合は式(a)を適用し、y2≦0である場合は、逆流距離S(US)=0とする。
S (U S ) ≦ x 1 (8)
Where S (U S ) = 124.5d 2 b (t / T) 0.7 (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2 (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3 (x 2 / x 3 ) 0.4 (1-Fr) 3 … (a)
T = 98901 (d 2 b) 4/3 , Fr = U L /(9.8d 1 ) 0.5 , t = y 2 / U S.
The starting point of the backflow distance S (U S ) is the upper end of the outlet 17 of the runner 16 because the slag begins to enter the runner 16. Also the horizontal injection chamber 13 side from the start of the reverse flow distance S (U S) as positive backflow distance S (U S). Further, the backflow distance S (U S ) can be obtained from the formula (a), but when y 2 > 0, the formula (a) is applied, and when y 2 ≦ 0, the back flow distance S (U S ) = 0.
そして、図１０のＳ３に示すように、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させた後は、後チャージの溶鋼を注入室１３に注入する。即ち、後チャージの注入を開始する。なお、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させない場合は、注入室１３にスラグが逆流する。
鋳造を一端停止する鋳造でも、前チャージの溶鋼３の注入終了は、稀釈鋳造と同じである（図１０のＳ４）。次に、図１０のＳ５に示すように、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させた後は、シーケンスブロックを鋳型に挿入した後（図１０のＳ５）、後チャージの溶鋼を注入室１３に注入する（図１０のＳ６）。
さて、上述した式(a)は、水モデルの実験で求めたものである。水モデルの実験による式(a)の導出について説明する。
Then, as shown in S <b> 3 of FIG. 10, after the molten metal surface is lowered to the inclined height y <b> 1 or less of the runner 16, the post-charge molten steel is injected into the injection chamber 13. That is, the post-charge injection is started. Note that the slag flows back into the injection chamber 13 when the hot water surface is not lowered to the inclined height y 1 or less of the runner 16.
Even in the casting where the casting is stopped once, the injection of the precharged molten steel 3 is the same as in the dilution casting (S4 in FIG. 10). Next, as shown in S5 in FIG. 10, after lowering the melt surface to below the inclined height y 1 of the runner 16, (S5 in FIG. 10) after insertion of the sequence block in the mold, the rear charge Molten steel is injected into the injection chamber 13 (S6 in FIG. 10).
Now, the above-described equation (a) is obtained by an experiment of a water model. The derivation of equation (a) from the water model experiment will be described.
水モデル実験では、実機を相似的に１／３にした１／３モデルで実験を行った。水モデルのタンディッシュは、図１１に示すＴ型タンディッシュとした。ストランド数は５ストランドとした。また、水モデルのタンディッシュにおいて、仕切堰１５に設けた湯道１６は、ストランド室１４から注入室１３へ向けて延びる直線状とした。湯道１６の出口１７と繋がるストランド室１４の底部１１ａは、湯道１６の出口下端以下に位置させた。 In the water model experiment, the experiment was conducted with a 1/3 model in which the actual machine was similarly reduced to 1/3. The water model tundish was a T-type tundish shown in FIG. The number of strands was 5 strands. Further, in the tundish of the water model, the runner 16 provided in the partition weir 15 has a linear shape extending from the strand chamber 14 toward the injection chamber 13. The bottom part 11 a of the strand chamber 14 connected to the outlet 17 of the runner 16 was positioned below the lower end of the outlet of the runner 16.
図１１の１／３モデルのタンディッシュの仕切堰１５は、水の流れが分かるように、透明のアクリル樹脂を用いた。水モデルでは、水を溶鋼とし、オイルをスラグとして実験を行った。水及び溶鋼の流体の物性の関係は、表１に示す通りである。また、オイル及びスラグの物性の関係は、表２に示す通りである。 A transparent acrylic resin was used for the partition weir 15 of the 1/3 model tundish of FIG. 11 so that the flow of water could be understood. In the water model, experiments were conducted using water as molten steel and oil as slag. The relationship between physical properties of water and molten steel fluid is as shown in Table 1. The relationship between the physical properties of oil and slag is as shown in Table 2.
水モデルでは、タンディッシュ内に水を満たし、ストランド室１４側の水面には、スラグのモデルであるオイルを成層させた。一定の流量で水をストランド室１４のノズルから抜き、その様子をタンディッシュ４の上方に設けたビデオカメラで撮像した。ビデオカメラの撮像では、オイルが湯道１６を逆流する様子を中心に撮像した。そして、オイルが湯道１６の出口１７から入口１８までに到達する時間を計測した。水モデルの結果は、表３の通りである。 In the water model, the tundish was filled with water, and the slag model oil was stratified on the water surface on the strand chamber 14 side. Water was extracted from the nozzle of the strand chamber 14 at a constant flow rate, and the state was imaged with a video camera provided above the tundish 4. In the imaging of the video camera, the imaging was performed mainly on the state in which oil flows backward through the runner 16. Then, the time for the oil to reach from the outlet 17 to the inlet 18 of the runner 16 was measured. The results of the water model are shown in Table 3.
発明者らは、水モデルの結果に基づき、湯道を通るスラグ（オイル）の移動距離について検証を行った。検証を行うにあたって、高橋らによって導出された式（ｂ）を参考にした。式（ｂ）は、油膜の広がりに対する液体の物性値の影響を考慮した油膜の広がり距離Sに関する実験式である。
S=1.19M(1.25+μL/μU)0.5(t/T)0.7 ・・・(b)
ただし、 M=5d2b/4(2(σL-σU-σUL)/ρU(1-ρU/ρL)g)0.5
T=(8.3ρU(1-ρU/ρL)g(d2b)2(ρLμL)0.5/16(σL-σU-σUL)2)2/3
g:重力加速度
t:時間
なお、式（ｂ）は、「高橋照男ら：化学工学論文集、第５巻第５号（１９７９）pp.526-531）」に記載されている。
The inventors verified the moving distance of the slag (oil) through the runner based on the result of the water model. In conducting the verification, the formula (b) derived by Takahashi et al. Was referred to. Formula (b) is an empirical formula regarding the spread distance S of the oil film in consideration of the influence of the physical property value of the liquid on the spread of the oil film.
S = 1.19M (1.25 + μ L / μ U ) 0.5 (t / T) 0.7 ... (b)
Where M = 5d 2 b / 4 (2 (σ L -σ U -σ UL ) / ρ U (1-ρ U / ρ L ) g) 0.5
T = (8.3ρ U (1-ρ U / ρ L ) g (d 2 b) 2 (ρ L μ L ) 0.5 / 16 (σ L -σ U -σ UL ) 2 ) 2/3
g: Gravity acceleration
t: Time Note that the formula (b) is described in “Tetsuo Takahashi et al .: Chemical Engineering Papers, Vol. 5, No. 5, (1979) pp. 526-531)”.
上述した式（ｂ）では、タンディッシュの底面の形状の影響、湯道におけるスラグの逆流等の影響が考慮されていない。そこで、式（ｂ）及び水モデルの実験結果を基にして、タンディッシュの底面の形状の影響、湯道におけるスラグの逆流等が考慮された回帰式(c)を導出した。
S(US)=0.2M(1.25+μL/μU)0.5(t/T)0.7(x1 2/(x1 2+y1 2))2(x3 2/(x3 2+y3 2))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3・・・(c)
ただし、 Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US
d1：湯道の縦径
d2：湯道の横径
Us：湯面(水)の降下速度
UL：湯道内の平均溶鋼速度
b：オイル厚（スラグ厚）
そして、式(b)の液体の物性値に実機の値を代入して整理すると、上述した式(a)になる。
In the above-described equation (b), the influence of the shape of the bottom surface of the tundish, the influence of the backflow of slag in the runner, etc. are not taken into consideration. Therefore, based on the equation (b) and the experimental results of the water model, a regression equation (c) was derived in consideration of the influence of the shape of the bottom surface of the tundish, the backflow of slag in the runway, and the like.
S (U S ) = 0.2M (1.25 + μ L / μ U ) 0.5 (t / T) 0.7 (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2 (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3 (x 2 / x 3 ) 0.4 (1-Fr) 3 ... (c)
However, Fr = U L /(9.8d 1 ) 0.5
t = y 2 / U S
d 1 : Length of runner
d 2 : Horizontal diameter of the runway
U s : Descent speed of hot water (water)
U L : Average molten steel speed in the runway
b: Oil thickness (slag thickness)
Then, when the values of the actual machine are substituted into the physical property values of the liquid of the formula (b) and rearranged, the above formula (a) is obtained.
S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x1 2/(x1 2+y1 2))2(x3 2/(x3 2+y3 2))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3 ・・・(a)
ただし、 T=98901(d2b)4/3
Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US
スラグ（オイル）の逆流距離S(US)の実測値と計算値とをまとめると、図１２に示すようになった。
S (U S ) = 124.5d 2 b (t / T) 0.7 (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2 (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3 (x 2 / x 3 ) 0.4 (1-Fr) 3 ... (a)
T = 98901 (d 2 b) 4/3
Fr = U L /(9.8d 1 ) 0.5
t = y 2 / U S
FIG. 12 shows a summary of the measured and calculated values of the slag (oil) backflow distance S (U S ).
図１２に示すように、スラグ（オイル）の逆流距離S(US)の実測値と計算値とは相関関係があることを確認できる。したがって、式（８）を満たすように、連続鋳造を行うことによって、異鋼種連々鋳造における前チャージと後チャージとの切替時、即ち、湯面の降下時に注入室１３にストランド室１４からのスラグが逆流することを防止することができる。 As shown in FIG. 12, it can be confirmed that there is a correlation between the measured value and the calculated value of the backflow distance S (U S ) of the slag (oil). Therefore, by performing continuous casting so as to satisfy the formula (8), the slag from the strand chamber 14 to the pouring chamber 13 is switched at the time of switching between the pre-charge and the post-charge in the continuous casting of different steel types, that is, when the molten metal surface is lowered. Can be prevented from flowing backward.
表４，５は、本発明の連続鋳造用タンディッシュ、及びそのタンディッシュを用いた連続鋳造方法を用いた実施例と、本発明とは異なるタンディッシュ及び連続鋳造方法を用いた比較例とを示している。なお、実施例及び比較例は、水モデルによる結果を実機に換算したものである。この水モデルの実験は、１／３のスケールで行った。また、実施例及び比較例での実施条件は上述した水モデルと同様である。 Tables 4 and 5 show examples of the tundish for continuous casting according to the present invention and examples using the continuous casting method using the tundish, and comparative examples using a tundish and continuous casting method different from the present invention. Show. In addition, an Example and a comparative example convert the result by a water model into a real machine. This water model experiment was performed on a 1/3 scale. Moreover, the implementation conditions in the examples and comparative examples are the same as in the water model described above.
なお、水モデルのタンディッシュにおいて、仕切堰１５に設けた湯道１６は、ストランド室１４から注入室１３へ向けて延びる直線状とした。湯道１６の出口１７と繋がるストランド室１４の底部１１ａは、湯道１６の出口下端以下に位置させた。
実施例及び比較例では、スラグ逆流抑制、操業性の２項目について評価を行った。表には評価として、良好「○」、不良「×」を示した。全ての項目について良好である場合は、総合評価の欄に良好を示す「○」を示した。
In the tundish of the water model, the runner 16 provided in the partition weir 15 has a linear shape extending from the strand chamber 14 toward the injection chamber 13. The bottom part 11 a of the strand chamber 14 connected to the outlet 17 of the runner 16 was positioned below the lower end of the outlet of the runner 16.
In Examples and Comparative Examples, evaluation was performed on two items of slag backflow suppression and operability. The table shows good “◯” and bad “×” as evaluation. When all items were satisfactory, “◯” indicating good was indicated in the column for comprehensive evaluation.
図１３に示すように、前チャージの鋳造終了後、湯面を降下させた場合にストランド室１４のスラグが湯道１６を通って注入室１３に逆流することがある。この場合には、注入室１３に逆流したスラグと後チャージの溶鋼３とが混ざってしまう。即ち、スラグ叩き込みが発生する。スラグ叩き込みが発生した場合、図１４に示すように、稀釈連続鋳造であってもシーケンスブロックを挿入する鋳造であっても、前チャージと後チャージとを繋ぐ鋳片では、スラグ系介在物による増加した長いクロップが発生する。 As shown in FIG. 13, the slag in the strand chamber 14 may flow back to the pouring chamber 13 through the runner 16 when the molten metal surface is lowered after the completion of the precharge casting. In this case, the slag flowing back into the injection chamber 13 and the post-charge molten steel 3 are mixed. That is, slag hitting occurs. When slag struck, as shown in FIG. 14, the increase in slag inclusions in the slab that connects the pre-charge and the post-charge, whether it is dilution continuous casting or casting in which a sequence block is inserted Long crops occur.
このように、スラグが注入室１３まで逆流してしまった場合は、長いクロップが発生するため、スラグ逆流抑制の評価は不良「×」となる。一方、スラグが湯道１６を通過したものの、注入室１３内に入らなかった場合は、図１４に示すように、稀釈連続鋳造であってもシーケンスブロックを挿入する鋳造であっても、前チャージと後チャージとを繋ぐ鋳片の一部は、成分規格外れクロップが発生するものの、スラグ系介在物によるクロップよりも長さは非常に短い。この場合は、スラグの逆流抑制ができているため、スラグ逆流抑制の評価は良好「〇」となる。操作性の不良とは、湯道の詰まり等が発生する虞があり、耐火物の耐久性が低下すること、取鍋２の砂がストランド室１４へ流出することなどを示している。 Thus, when slag has flowed back to the injection chamber 13, a long crop is generated, so the evaluation of slag backflow suppression is poor “x”. On the other hand, when the slag passes through the runner 16 but does not enter the injection chamber 13, the precharge is performed regardless of whether it is dilution continuous casting or casting in which a sequence block is inserted as shown in FIG. A part of the slab connecting the post-charge and the post-charge has a very short length as compared with a crop made of slag inclusions, although a crop out of component specification occurs. In this case, since the backflow suppression of the slag can be performed, the evaluation of the backflow suppression of the slag is good “◯”. Poor operability indicates that there is a risk of clogging of the runner, etc., which means that the durability of the refractory is reduced, and that the sand in the ladle 2 flows out into the strand chamber 14.
なお、図１５に示すように、前チャージと後チャージとの切替において、前チャージの湯面を低くせずに、即ち、湯面を湯道に到達させる前に溶鋼を注入した場合、図１６に示すように、稀釈連続鋳造であってもシーケンスブロックを挿入する鋳造であっても、前チャージの溶鋼と後チャージの溶鋼とが大量に混ざり成分が規格から外れる長いクロップが発生する。 In addition, as shown in FIG. 15, in the case of switching between the pre-charge and the post-charge, when the molten steel is injected without lowering the molten metal surface of the pre-charge, that is, before the molten metal surface reaches the runner, FIG. As shown in FIG. 4, in both dilution continuous casting and casting in which a sequence block is inserted, a large amount of pre-charged molten steel and post-charged molten steel are mixed and a long crop is generated in which the components deviate from the standard.
実施例では、タンディッシュは、式（１）〜式（７）及び式（８）を全て満たしているため、スラグ逆流抑制及び操作性も良好であった。一方、比較例１では、式（４）の上限値を上回っており、比較例２では、式（２）の上限値を上回っている。また、比較例３では、式（４）の下限値を下回っており、比較例４では、式（１）の下限値を下回っている。比較例５及び７では、式（３）の下限値を下回ると共に上限値を上回っている。比較例６及び７では、式（６）の下限値を下回っている。したがって、比較例１〜７では、操業性が不良であった。 In the examples, since the tundish satisfies all of the expressions (1) to (7) and (8), the slag backflow suppression and operability were also good. On the other hand, in the comparative example 1, it exceeds the upper limit of Formula (4), and in the comparative example 2, it exceeds the upper limit of Formula (2). Moreover, in the comparative example 3, it is below the lower limit of Formula (4), and in the comparative example 4, it is below the lower limit of Formula (1). In Comparative Examples 5 and 7, the value is below the lower limit value of the formula (3) and exceeds the upper limit value. In Comparative Examples 6 and 7, it is below the lower limit value of Equation (6). Therefore, in Comparative Examples 1-7, the operability was poor.
また、比較例８〜１１では、式（８）を満たしていないため、スラグ逆流抑制が不良であった。
以上、本発明によれば、タンディッシュの形状や連続鋳造の鋳造方法を適正に設定することにより、操業性を確保しつつ、スラグが逆流して注入室に入ることを抑制することができる。
Moreover, in Comparative Examples 8-11, since the formula (8) was not satisfied, the slag backflow suppression was poor.
As described above, according to the present invention, by appropriately setting the shape of the tundish and the casting method of continuous casting, it is possible to prevent the slag from flowing back into the injection chamber while ensuring operability.
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、運転条件や操業条件、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。 It should be noted that matters not explicitly disclosed in the embodiment disclosed this time, such as operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component, 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 連続鋳造装置
２ 取鍋
３ 溶鋼
４、４ａ、４ｂ、４ｃ タンディッシュ
５ 鋳型
６ 鋳片
７ サポートロール
１０ 注入口
１１ 底部
１１ａ 注入室側の底部
１１ａ１ 平坦部
１１ａ２ 傾斜部
１１ｂ ストランド室側の底部
１１ｂ１ 出口と繋がる底部
１２ 周壁
１３ 注入室
１４ ストランド室
１５ 仕切堰
１６ 湯道
１７ 出口
１８ 入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Continuous casting apparatus 2 Ladle 3 Molten steel 4, 4a, 4b, 4c Tundish 5 Mold 6 Cast piece 7 Support roll 10 Inlet 11 Bottom part 11a Bottom part 11a on the injection chamber side 1 Flat part 11a 2 Inclined part 11b On the strand room side Bottom portion 11b Bottom portion 12 connected to one outlet 13 Perimeter wall 13 Injection chamber 14 Strand chamber 15 Partition weir 16 Runway 17 Exit 18 Inlet
Claims (2)
前記湯道の出口と繋がる前記ストランド室の底部は、前記湯道の出口の下端以下に位置し、且つ、式（１）〜式（７）を満たしていることを特徴とする連続鋳造用のタンディッシュ。
0.08≦D (円相当径) [m] ・・・（１）
d1≦0.3 [m] ・・・（２）
0.115≦(x1 2+y1 2)0.5≦1 [m] ・・・（３）
0.05≦y1/x1≦1 [-] ・・・（４）
0≦y3/x3≦0.36 [-] ・・・（５）
x3≧0.5 [m] ・・・（６）
B≦-0.7tanh(3.5A-2.3)+1.1 ・・・（７）
ただし、A=(x1 2/(x1 2+y1 2))2・(x3 2/(x3 2+y3 2))3・(x2/x3)0.4
B=y2/x1、y2=d1(1+y1 2/x1 2)0.5-y1
D：湯道の円相当径
d1：湯道の縦径
x1：湯道の水平方向の長さ
y1：湯道の上下方向の高さ
x2：注入室の水平方向の長さ
y2：湯道の出口上端と注入室底面との上下方向の距離
x3：注入室の傾斜長さ
y3：注入室の傾斜高さ An injection chamber into which molten steel from a ladle is injected; a strand chamber having an injection port for charging the molten steel into a mold; a partition weir that partitions the injection chamber and the strand chamber; and the partition weir; A tundish comprising a runner that penetrates linearly from the injection chamber to the strand chamber,
The bottom part of the strand chamber connected to the outlet of the runner is located below the lower end of the outlet of the runner and satisfies the formulas (1) to (7). Tundish.
0.08 ≦ D (Equivalent circle diameter) [m] (1)
d 1 ≦ 0.3 [m] (2)
0.115 ≦ (x 1 2 + y 1 2 ) 0.5 ≦ 1 [m] (3)
0.05 ≦ y 1 / x 1 ≦ 1 [-] (4)
0 ≦ y 3 / x 3 ≦ 0.36 [-] (5)
x 3 ≧ 0.5 [m] (6)
B ≦ -0.7tanh (3.5A-2.3) +1.1 (7)
However, A = (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2・ (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3・ (x 2 / x 3 ) 0.4
B = y 2 / x 1 , y 2 = d 1 (1 + y 1 2 / x 1 2 ) 0.5 -y 1
D: Circle equivalent diameter of the runway
d 1 : Length of runner
x 1 : Horizontal length of the runway
y 1 : Vertical height of the runway
x 2: the horizontal length of the injection chamber
y 2 : Vertical distance between the upper end of the runner outlet and the bottom of the injection chamber
x 3: slope length of infusion chamber
y 3 : Inclination height of the injection chamber
前記ストランド室側の溶鋼の湯面が前記湯道の上端より上方に位置しているときに、前チャージの溶鋼を注入室に注入することを終了し、
式（８）を満たしながら、前記前チャージにおける溶鋼の湯面を、前記湯道の傾斜高さｙ１以下に低下させた後、後チャージの溶鋼における前記注入室への注入を開始することを特徴とする連続鋳造方法。
S(US)≦x1 ・・・（８）
ただし、
S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x1 2/(x1 2+y1 2))2(x3 2/(x3 2+y3 2))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3
T=98901(d2b)4/3
Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US
Us：溶鋼の湯面降下速度
UL：湯道内の平均溶鋼速度
b：スラグ厚
S(US)：湯道内をスラグが逆流する距離
Fr：フルード数
t：湯面がストランド室側の湯道上端に達してから注入室側の湯道下端に達するまでの時間 When performing continuous casting using the tundish for continuous casting according to claim 1,
When the molten steel surface on the strand chamber side is located above the upper end of the runner, the injection of molten steel of the pre-charge into the injection chamber is terminated.
The molten steel surface in the pre-charge is reduced to a slope height y 1 or less of the runner while satisfying the equation (8), and then injection into the injection chamber in the post-charge molten steel is started. A continuous casting method characterized.
S (U S ) ≦ x 1 (8)
However,
S (U S ) = 124.5d 2 b (t / T) 0.7 (x 1 2 / (x 1 2 + y 1 2 )) 2 (x 3 2 / (x 3 2 + y 3 2 )) 3 (x 2 / x 3 ) 0.4 (1-Fr) 3
T = 98901 (d 2 b) 4/3
Fr = U L /(9.8d 1 ) 0.5
t = y 2 / U S
U s : Molten steel descent speed
U L : Average molten steel speed in the runway
b: Slag thickness
S (U S ): Distance that slag flows back in the runway
Fr: Fluid number
t: Time from the hot water surface reaching the upper end of the runner on the strand chamber side to the lower end of the runner side on the injection chamber side
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