JP2016215238A - Runner for underfeed ingot-making and underfeed ingot-making method - Google Patents

Runner for underfeed ingot-making and underfeed ingot-making method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress surely involution of a material in a mold, without damage of productivity, and without causing erosion and breakage of refractory with a simple structure.SOLUTION: A start part 5c of a runner for underfeed ingot-making is the runner start part 5c which is used for performing underfeed ingot-making. A taper part 11 extending toward an inside side of a casting mold 1 is formed on a lower entry hole 6 formed on a bottom of the casting mold 1, and when inner diameter on an inlet side of the taper part 11 is d, inner diameter on an outlet side is d, length of the taper part 11 along a vertical direction is s, and a casting flow rate of molten steel per unit time which is casted to the casting mold 1 side through the taper part 11 is Q, the taper part 11 is formed into a shape which satisfies a predetermined formula. The taper part 11 is formed so that, in a cross section obtained by cutting the taper part 11 along the vertical direction, an end part on the inlet side and an end part on the outlet side of the taper part 11 are connected with a straight line for satisfying relationship of the predetermined formula.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、溶鋼を下注ぎで注入しつつ鋼塊を製造する際に用いられる下注ぎ造塊用の湯道及び下注ぎ造塊方法に関するものである。   The present invention relates to a runner for a bottom pouring ingot used for producing a steel ingot while pouring molten steel by bottom pouring and a method for pouring ingot casting.

一般に、鋳型内で溶鋼を凝固させて鋼塊(鋳塊)を製造する造塊法として、鋳型内への溶鋼の注入方式が異なる上注ぎ法と下注ぎ法とが知られている。これらの造塊法は、圧延鋼材では製造できないような形状の製品や大型の製品の製造などに適用されるが、特に下注ぎ法は、良好な鋳塊肌が得られるという利点を有しているため、品質が重視される高級鋼の製造などに適用される。この下注ぎ造塊法は、予め大定盤上に二重定盤を配置し、その上に鋳型を配置した構成となっている。そして、この大定盤から水平方向に湯道用耐火煉瓦を設置するための溝を形成しておき、また二重定盤には垂直方向に貫通孔が形成されている。この溝、ならびに貫通孔に湯道をすでに形成した耐火煉瓦を設置し、取鍋から鋳型へ通ずる湯道を形成する。そして、下注ぎ造塊法では、この丸孔状の湯道を通った溶鋼が湯道の先端口から鋳型内に吐出されることで、鋳型に溶鋼が供給されて鋼塊の鋳込みが行われる。   In general, as an ingot forming method in which molten steel is solidified in a mold to produce a steel ingot (ingot), an upper pouring method and a lower pouring method in which molten steel is injected into the mold are known. These ingot-making methods are applied to the production of products with shapes that cannot be produced with rolled steel or large-sized products, but the down-pour method has the advantage that a good ingot skin can be obtained. Therefore, it is applied to the production of high-grade steel where quality is important. This bottom pouring ingot method has a structure in which a double surface plate is previously disposed on a large surface plate, and a mold is disposed thereon. And the groove | channel for installing the refractory brick for runners is formed in the horizontal direction from this large surface plate, and the through-hole is formed in the vertical direction in the double surface plate. Refractory bricks with runners already formed in these grooves and through holes are installed to form runners that lead from the ladle to the mold. In the bottom pouring ingot method, the molten steel that has passed through the round hole-like runner is discharged into the mold from the end of the runner, so that the molten steel is supplied to the mold and the ingot is cast. .

この下注ぎ造塊方法では、鋳型内に下注ぎされた溶鋼の再酸化や抜熱の防止などを目的として、溶鋼の浴面(表面)に対して溶鋼被覆剤の添加が行われている。この溶鋼被覆剤は、溶湯の表面を被覆することで、溶鋼の大気酸化の防止や溶湯の表面からの抜熱を抑制することができる。しかし、浴面に浮遊する溶鋼被覆剤は、溶鋼の浴面が鋳型内で乱れるなどして溶鋼中に巻き込まれると、非金属介在物による欠陥となって製品の品質を著しく低下させたり、欠陥発生部位の切捨てにより製品の歩留まりを低下させたりする場合がある。したがって、鋳鍛鋼を鋳込む場合は、上述した非金属介在物による欠陥が完全に抑制されている状態が好ましい。   In this bottom pouring and ingot-making method, a molten steel coating agent is added to the bath surface (surface) of the molten steel for the purpose of preventing reoxidation of the molten steel poured down into the mold and preventing heat removal. This molten steel coating agent can prevent the atmospheric oxidation of molten steel and suppress heat removal from the surface of the molten metal by covering the surface of the molten metal. However, when the molten steel coating that floats on the bath surface is entangled in the molten steel because the molten steel bath surface is disturbed in the mold, it becomes a defect due to non-metallic inclusions, and the quality of the product is significantly reduced, The yield of the product may be reduced by cutting off the occurrence site. Accordingly, when casting forged steel, it is preferable that the above-described defects due to non-metallic inclusions are completely suppressed.

このような介在物欠陥は、主に鋳型内に供給された型内材(溶鋼被覆剤)の巻き込みが原因で発生することが多いと考えられている。つまり、型内材は、鋳込まれた溶鋼の表面を覆うように浮遊して溶鋼の保温を行うものであるが、湯道から鋳型内に吐出される溶鋼の勢いが強すぎるなどして溶鋼が鋳型内で強く攪拌されると、浮遊している型内材が溶鋼中に巻き込まれて介在物欠陥(粗大介在物欠陥)が発生する。   It is considered that such inclusion defects often occur mainly due to entrainment of the in-mold material (molten steel coating agent) supplied into the mold. In other words, the mold inner material floats so as to cover the surface of the cast molten steel, and keeps the molten steel warm, but the molten steel discharged from the runner into the mold is too strong and the molten steel Is strongly stirred in the mold, the floating mold material is caught in the molten steel and inclusion defects (coarse inclusion defects) are generated.

それ故、このような介在物欠陥の発生を抑制するためには、湯道の先端口から鋳型内に吐出される溶鋼の勢いを下げて、型内材の巻き込みを防止する必要がある。そのため、特許文献1〜3では、さまざまな手段で鋳型内での溶鋼の流れを変えることにより、型内材の巻き込みを防止できるようにしている。
例えば、特許文献1には、湯道の先端部(湯道の吐出口)を、基端側から先端側に向かうにつれて口径が大きくなるようなテーパ状に形成して、湯道から鋳型内に吐出される溶鋼の勢いを下げて、型内材の巻き込みを防止可能な技術が開示されている。
Therefore, in order to suppress the occurrence of such inclusion defects, it is necessary to reduce the momentum of the molten steel discharged from the runner end of the runner into the mold to prevent the in-mold material from being caught. Therefore, in Patent Documents 1 to 3, it is possible to prevent the in-mold material from being caught by changing the flow of molten steel in the mold by various means.
For example, in Patent Document 1, the leading end of a runner (runner discharge port) is formed in a tapered shape such that the diameter increases from the base end side toward the tip end side, and the runner enters the mold. A technique capable of reducing the momentum of discharged molten steel and preventing the in-mold material from being caught is disclosed.

また、特許文献2には、鋳型の底部に設けられた湯道の吐出口が、吐出口たる起点から下方に向かって曲線状に縮径する断面形状(曲線テーパ形状)となった造塊設備が開示されている。この特許文献2に示されるような吐出口を湯道に設けた場合にも、湯道の吐出口から鋳型内に吐出される溶鋼の勢いを下げることが可能となり、型内材の巻き込みを抑制可能となる。   Patent Document 2 discloses an agglomeration facility in which a runner discharge port provided at the bottom of a mold has a cross-sectional shape (curve taper shape) whose diameter decreases in a curved shape downward from a starting point as a discharge port. Is disclosed. Even when a discharge port as shown in Patent Document 2 is provided in the runner, it is possible to reduce the momentum of the molten steel discharged from the runner discharge port into the mold and suppress the entrainment of the mold inner material. It becomes possible.

さらに、特許文献3には、湯道内(注湯管内)にねじりテープ状の部材を設け、湯道を流れる溶鋼に旋回流を生起する技術が開示されている。このように溶鋼に旋回流を生起すれば、旋回を起こした分だけ吐出方向に沿った溶鋼の流れが弱くなって、溶鋼表面に裸湯が発生しにくくなり、型内材の巻き込みを防止することが可能となる。   Further, Patent Document 3 discloses a technique in which a twisted tape-like member is provided in the runner (inside the pouring pipe), and a swirling flow is generated in the molten steel flowing through the runner. If a swirl flow is generated in the molten steel in this way, the flow of the molten steel along the discharge direction is weakened by the amount of swirl, and bare metal is less likely to be generated on the molten steel surface, preventing the in-mold material from being caught. It becomes possible.

特開平9−239494号公報JP-A-9-239494 特開2012−86233号公報JP 2012-86233 A 特開2007−216295号公報JP 2007-216295 A

ところで、上述した特許文献1に示すように、湯道の吐出口(吐出側の端部)をテーパ状に形成すれば、湯道から溶鋼が拡散するように吐出され、拡散が起こった分だけ湯道から吐出される溶鋼の流れが弱くなって、型内材の巻き込まれが起き難くなると考えられる。
ところが、このような湯道から吐出される溶鋼の流れは、鋳型の大きさや鋳型への溶鋼の供給速度(鋳込み流量)が密接に関係するものとなっている。この点、引用文献1には、鋳込み流量の記述はあるものの、この鋳込み流量を変えた場合にテーパ形状をどのような形状とすればよいかについては全く記載されておらず、実際に湯道から鋳型内に吐出される吐出流速の値も不明となっている。それ故、特許文献1の方法を採用しても、さまざまなサイズの鋼塊を鋳造する製造現場では、湯道から吐出される溶鋼の流れを十分に弱くすることができず、結果として型内材の巻き込みの抑制ができない可能性がある。
By the way, as shown in Patent Document 1 described above, if the runner outlet (end on the discharge side) is formed in a tapered shape, the molten steel is ejected from the runner so as to diffuse, and the amount of diffusion has occurred. It is considered that the flow of molten steel discharged from the runner becomes weak, and it is difficult for the in-mold material to be caught.
However, the flow of molten steel discharged from such a runner is closely related to the size of the mold and the supply rate (casting flow rate) of the molten steel to the mold. In this respect, although the cited document 1 has a description of the casting flow rate, it does not describe at all what the taper shape should be made when the casting flow rate is changed. The value of the discharge flow rate discharged from the mold into the mold is also unknown. Therefore, even if the method of Patent Document 1 is adopted, the flow of molten steel discharged from the runner cannot be sufficiently weakened at the manufacturing site where steel ingots of various sizes are cast. There is a possibility that entrainment of the material cannot be suppressed.

また、特許文献1のテーパ形状には、テーパ形状に形成する湯道の長さ、言い換えればテーパ形状に形成された部分の鉛直方向に沿った長さについての規定がない。それゆえ、特許文献1のテーパ形状には、湯道の長さが短くて、テーパの出側の開口径が大きくなるような形状、つまりテーパー角度が大きな形状も含まれる。
ところが、吐出口のテーパ角度をあまり大きくしすぎると、テーパ面に沿って溶鋼を拡散することができなくなり、吐出する溶鋼の流れが吐出口の側壁から剥離してしまう。そうすると、テーパ面に沿って溶鋼が流れなくなり、結果として湯道の吐出口をテーパ形状に形成しても、湯道から吐出される吐出流速が十分に低減できず、型内材の巻込みを確実に抑制できなくなる可能性もある。
Further, the taper shape of Patent Document 1 does not define the length of the runner formed in the taper shape, in other words, the length along the vertical direction of the portion formed in the taper shape. Therefore, the tapered shape of Patent Document 1 includes a shape in which the length of the runner is short and the opening diameter on the taper outlet side is large, that is, a shape having a large taper angle.
However, if the taper angle of the discharge port is too large, the molten steel cannot be diffused along the tapered surface, and the discharged molten steel flow is separated from the side wall of the discharge port. Then, the molten steel does not flow along the tapered surface, and as a result, even if the runner outlet is formed in a tapered shape, the discharge flow rate discharged from the runner cannot be reduced sufficiently, and the inside of the mold is entrained. There is also a possibility that it cannot be reliably suppressed.

また、特許文献2に開示されるようにテーパ面を曲面状に形成する場合でも、鋳込み流量が大きいときには溶鋼の慣性によって曲面状のテーパに沿うことができず、吐出する溶鋼の流れが吐出口の側壁から剥離することがある。加えて、特許文献2でも、鋳込み流量とテーパ形状との関係がわかっていないので、実際に製造現場に適用することは困難である。   Further, even when the tapered surface is formed in a curved surface as disclosed in Patent Document 2, when the casting flow rate is large, the curved steel taper cannot be aligned due to the inertia of the molten steel, and the flow of the molten steel to be discharged is the discharge port. May peel from the side wall. In addition, even in Patent Document 2, since the relationship between the casting flow rate and the taper shape is not known, it is difficult to actually apply to the manufacturing site.

なお、テーパ面を曲線状に形成する場合、テーパ面の中にはテーパ角が大きくなる部分が必ず存在することになる。例えば、特許文献2に示されるテーパ面の場合であれば、先端に近い場所で急激に湯道の径が拡大し、テーパ角度が大きくなる。それ故、開口に近い部分では上述した剥離が生じやすくなり、剥離が生じた場合には吐出流速の低減が十分に行われず、型内材の巻込みを確実に抑制するのが困難になる。   When the tapered surface is formed in a curved shape, a portion where the taper angle becomes large always exists in the tapered surface. For example, in the case of the tapered surface shown in Patent Document 2, the diameter of the runner abruptly increases near the tip, and the taper angle increases. Therefore, the above-described peeling tends to occur near the opening, and when peeling occurs, the discharge flow rate is not sufficiently reduced, and it becomes difficult to reliably suppress the entrainment of the in-mold material.

さらに、特許文献3の技術では、旋回流を生起可能なねじりテープ状の部材を湯道内に設置せねばならず、このような部材を設ければ湯道の耐火物の溶損や破損が大きくなるリスクがある。また、ねじりテープ状の部材は形状が複雑であるため、このように複雑な形状を耐火物で製造することは困難であり、鋳型の製造コストの高騰に繋がる虞がある。さらに、旋回流を発生させると、旋回方向に流れを生じさせる分、湯道から鋳型内に吐出される溶鋼の吐出流速が低下し、鋳型内に供給される溶鋼の供給速度(鋳込み速度)が小さくなる。そのため、鋳込み時間が長くなって鋼塊の生産性の低下を招いたり、沈降性介在物欠陥などの発生リスクを高くしたりする虞もある。   Furthermore, in the technique of Patent Document 3, a twisted tape-like member capable of generating a swirling flow must be installed in the runner, and if such a member is provided, the refractory in the runner is greatly damaged or damaged. There is a risk. Moreover, since the shape of the twisted tape-like member is complicated, it is difficult to produce such a complicated shape with a refractory material, which may lead to an increase in the production cost of the mold. Furthermore, when the swirl flow is generated, the discharge flow rate of the molten steel discharged from the runner into the mold is reduced by the amount of flow generated in the swirl direction, and the supply speed (casting speed) of the molten steel supplied into the mold is reduced. Get smaller. Therefore, there is a possibility that the casting time becomes long and the productivity of the steel ingot is reduced, or the risk of occurrence of sedimentary inclusion defects is increased.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、耐火物の溶損や破損を招くことなく、また簡単な構造でありながら、型内材の巻き込みを生産性を損なうことなく確実に抑制することができる下注ぎ造塊用の湯道及び下注ぎ造塊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 circumstances, and does not cause melting or damage of the refractory, and while having a simple structure, reliably entraining the in-mold material without impairing productivity. It is an object of the present invention to provide a runner for bottom pouring and an ingot casting method that can be suppressed.

上記課題を解決するため、本発明の下注ぎ造塊用の湯道は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の下注ぎ造塊用の湯道は、下注ぎ造塊を行う際に使用される湯道であって、鋳型の底部に形成された下注入口に、前記鋳型の内部側に向かって広がるテーパ部が形成され、前記テーパ部の入側の内径をd、出側の内径をd、前記テーパ部の上下方向に沿った長さをs、前記テーパ部を通って鋳型側に鋳込まれる単位時間当たりの溶鋼の鋳込み流量をQとしたとき、前記テーパ部を、式(1)を満足するような形状とし、前記テーパ部を上下方向に沿って切断した断面形状において、当該テーパ部の入側の端部と出側の端部とを式(2)及び式(3)の関係を満足するような直線で結ぶように、前記テーパ部が形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the runner for the pouring ingot of the present invention takes the following technical means.
That is, the runner for the bottom pouring ingot of the present invention is a runner used when performing the bottom pouring ingot, and is formed in the lower injection port formed at the bottom of the mold and on the inner side of the mold. toward the tapered portion that extends is formed, the inner diameter of d i of the incoming side of the tapered portion, the inner diameter of the exit side of d o, the length along the vertical direction of the tapered portion s, through the tapered portion mold In a cross-sectional shape in which the taper portion is shaped so as to satisfy the formula (1) when the casting flow rate of molten steel per unit time to be cast on the side is Q, and the taper portion is cut in the vertical direction. The tapered portion is formed so as to connect the end portion on the entry side and the end portion on the exit side of the taper portion with a straight line satisfying the relationship of the expressions (2) and (3). Features.

また、本発明の下注ぎ造塊方法は、上述した湯道を用いて、下注ぎ造塊を行うことを特徴とするものである。   Moreover, the bottom pouring ingot method of the present invention is characterized by performing the bottom pouring ingot using the above-described runner.

本発明の下注ぎ造塊用の湯道及び下注ぎ造塊方法によれば、耐火物の溶損や破損を招くことなく、簡単な構造で、型内材の巻き込みを生産性を損なうことなく確実に抑制することができる。   According to the runner and the pouring ingot method of the present invention, the refractory is not damaged or damaged, and the simple structure does not impair the productivity of the in-mold material. It can be surely suppressed.

本実施形態の湯道が設けられた下注ぎ造塊装置を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the bottom pouring ingot apparatus provided with the runner of this embodiment. 実施例及び比較例のシミュレーションに用いたテーパ部を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the taper part used for the simulation of an Example and a comparative example. テーパ部の断面プロファイルの曲線次数と、断面形状との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the curve order of the cross-sectional profile of a taper part, and cross-sectional shape. テーパ部の断面プロファイルの曲線次数を変化させた際に、湯道から吐出される溶鋼の吐出流速がどのように変化するかを示した図である。It is the figure which showed how the discharge flow velocity of the molten steel discharged from a runner changes when the curve order of the cross-sectional profile of a taper part is changed. テーパ部のテーパ角度と、湯道から吐出される溶鋼の吐出流速との関係が、入側の湯道の径を変化させた場合に、どのように変化するかをまとめた図である。It is the figure which put together how the relationship between the taper angle of a taper part and the discharge flow velocity of the molten steel discharged from a runner will change when the diameter of the entrance runner is changed. テーパ部のテーパ角度と、湯道から吐出される溶鋼の吐出流速との関係が、鋳込み流量を変化させた場合に、どのように変化するかをまとめた図である。It is the figure which put together how the relationship between the taper angle of a taper part and the discharge flow velocity of the molten steel discharged from a runner changes when a casting flow rate is changed. テーパ角度が適正な場合における溶鋼の吐出流速の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the discharge flow velocity of molten steel in case a taper angle is appropriate. テーパ角度が適正値より大きな場合における溶鋼の吐出流速の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the discharge flow rate of molten steel in case a taper angle is larger than an appropriate value.

以下、図を参照しながら、本実施形態による下注ぎ造塊用の湯道及び下注ぎ造塊方法について説明する。
まず、図1を参照して、本実施形態の下注ぎ造塊方法が適用される造塊装置2(下注ぎ造塊装置)について説明する。なお、図1は下注ぎ造塊を行う造塊装置2の概略構成を示したものである。
Hereinafter, the runner and the bottom pouring method for bottom pouring ingot according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
First, with reference to FIG. 1, the ingot-making apparatus 2 (under-injection ingot-making apparatus) to which the down-pour ingot-making method of this embodiment is applied is demonstrated. In addition, FIG. 1 shows a schematic configuration of an agglomeration apparatus 2 that performs bottom pouring agglomeration.

図1に示すように、本発明の造塊装置2は、鋼塊を鋳造するものであり、平板状に形成された大定盤3と、この大定盤3の中央に形成された塔状の注入管4とを有する。注入管4の上端より注入された溶鋼は大定盤3の上面に載置された鋳型1へと供給され、この鋳型1により鋳塊が鋳込まれることとなる。
大定盤3は、鋳型1が上面に載置可能とされた平板状の部材であり、この大定盤3の中央には塔状の注入管4が配設されている。大定盤3の内部には、溶鋼を流通させる湯道5が、注入管4の下側と、鋳型1の下側との2点間を水平方向に沿って結ぶように形成されている(後述する水平部5b)。
As shown in FIG. 1, the ingot making apparatus 2 of the present invention casts a steel ingot, and has a large surface plate 3 formed in a flat plate shape, and a tower shape formed in the center of the large surface plate 3. Injection pipe 4. Molten steel injected from the upper end of the injection tube 4 is supplied to the mold 1 placed on the upper surface of the large surface plate 3, and the ingot is cast by the mold 1.
The large surface plate 3 is a flat plate member on which the mold 1 can be placed on the upper surface, and a tower-like injection tube 4 is disposed at the center of the large surface plate 3. Inside the large surface plate 3, a runner 5 for circulating molten steel is formed so as to connect two points of the lower side of the injection pipe 4 and the lower side of the mold 1 along the horizontal direction ( Horizontal part 5b) which will be described later.

注入管4には、その内部に上下方向に沿って貫通する湯道5(後述する垂直部5a)が形成されている。これらの湯道5は、円形の貫通孔を有する耐火煉瓦を設置することで形成され、この湯道5を通じて取鍋7の溶鋼を下方に(鋳型1側に)流通させることができるようになっている。
湯道5は、取鍋7の溶鋼を鋳型1内に流通させる流路であり、垂直部5a、水平部5b、立ち上がり部5cの3つの部分を有している。この垂直部5aは、注入管4及び大定盤3の内部を上下方向に沿って貫通するように形成された部分であって、溶鋼を上方から下方に向かって流通させている部分である。また、水平部5bは、大定盤3の内部を水平方向に沿って貫通するように形成された部分であって、溶鋼を水平に流通させている部分である。さらに、立ち上がり部5cは、大定盤3と二重定盤13の内部を上下方向に沿って貫通するように形成された部分であって、溶鋼を下方から上方に向かって流通させている部分であり、当該鋳型1の内部に連通するようになっている。垂直部5a、水平部5bと同様に、あらかじめ貫通孔を有する耐火物で形成されている。
The injection pipe 4 is formed with a runner 5 (a vertical portion 5a described later) penetrating along the vertical direction. These runners 5 are formed by installing refractory bricks having circular through holes, and the molten steel in the ladle 7 can be circulated downward (to the mold 1 side) through the runner 5. ing.
The runway 5 is a flow path through which the molten steel of the ladle 7 is circulated in the mold 1 and has three parts: a vertical part 5a, a horizontal part 5b, and a rising part 5c. The vertical portion 5a is a portion formed so as to penetrate the inside of the injection tube 4 and the large surface plate 3 along the vertical direction, and is a portion through which the molten steel is circulated from above to below. Moreover, the horizontal part 5b is a part formed so that the inside of the large surface plate 3 might be penetrated along a horizontal direction, Comprising: Molten steel is distribute | circulated horizontally. Furthermore, the rising portion 5c is a portion formed so as to penetrate the inside of the large surface plate 3 and the double surface plate 13 along the vertical direction, and is a portion in which the molten steel is circulated from below to above. Yes, it communicates with the interior of the mold 1. Like the vertical part 5a and the horizontal part 5b, it is formed of a refractory having a through hole in advance.

上述したような造塊装置2にて造塊を行うにあたっては、まず、大定盤3上へ二重定盤13を載置し、さらに二重定盤13上に鋳型1を載置し、その上で、溶鋼が装入された取鍋7を注入管4の上側にクレーンで配置する。その後、取鍋7の底部の出湯口に設けられたスライドバルブ8を開状態とすることで、取鍋7内の溶鋼を注入管4の湯道5に導き入れ、定盤3の湯道5を経由して鋳型1に送る。このようにして湯道5を通って鋳型1に達した溶鋼は、立ち上がり部5cの上端(末端)、下注入口6から鋳型1内に供給される。やがて、鋳型1内に供給される溶鋼の量が鋳型1内の上部の押湯部9まで達すると、溶鋼の流入が停止される。このようにして鋳型1内で冷却された溶鋼を冷却させて凝固したものがインゴット等の鋳塊となる。   In the ingot making by the ingot forming apparatus 2 as described above, first, the double surface plate 13 is placed on the large surface plate 3, and the mold 1 is further placed on the double surface plate 13. Then, the ladle 7 filled with molten steel is arranged on the upper side of the injection pipe 4 with a crane. Thereafter, by opening the slide valve 8 provided at the bottom of the ladle 7, the molten steel in the ladle 7 is introduced into the runway 5 of the injection pipe 4, and the runway 5 of the surface plate 3. To the mold 1 via. The molten steel that has reached the mold 1 through the runner 5 in this way is supplied into the mold 1 from the upper end (terminal) of the rising portion 5 c and the lower inlet 6. Eventually, when the amount of molten steel supplied into the mold 1 reaches the upper feeder 9 in the mold 1, the inflow of molten steel is stopped. In this way, the molten steel cooled in the mold 1 is cooled and solidified to become an ingot such as an ingot.

ところで、上述した造塊装置2で造塊を行う際には、鋳型1内に供給された溶鋼が大気に直接接触すると、溶鋼は大気との接触面から酸化して溶鋼の清浄度が低下してしまう。そこで、下注ぎ造塊方法においては、鋳型1に供給された溶鋼の浴面が大気と接触しないように、溶鋼の鋳型1内への注入が始まった段階で、溶鋼の浴面を被覆するため「型内材10」といわれる被覆材を鋳型1内へ添加する。一般的に、「型内材10」には溶融スラグ成分となる酸化物(例えばSiO−CaO−Al)、および、「型内材10」が均一に溶鋼表面を覆うために粉末の流動性を向上させる目的でCが含まれており、溶鋼より比重が小さな「型内材10」が溶鋼の表面を浮遊しつつ被覆することで、溶鋼の保温が可能となる。 By the way, when the ingot making apparatus 2 performs ingot making, when the molten steel supplied into the mold 1 comes into direct contact with the atmosphere, the molten steel is oxidized from the contact surface with the atmosphere, and the cleanliness of the molten steel decreases. End up. Therefore, in the bottom pouring and ingot-making method, the molten steel bath surface is coated at the stage where injection of molten steel into the mold 1 is started so that the molten steel bath surface supplied to the mold 1 does not come into contact with the atmosphere. A coating material called “in-mold material 10” is added into the mold 1. In general, the “in-mold material 10” includes an oxide (for example, SiO 2 —CaO—Al 2 O 3 ) serving as a molten slag component, and a powder so that the “in-mold material 10” uniformly covers the surface of the molten steel. C is contained for the purpose of improving the fluidity of the molten steel, and the “in-mold material 10” having a specific gravity smaller than that of the molten steel covers the surface of the molten steel while floating, so that the temperature of the molten steel can be maintained.

ただ、上述したように下注入口6から吐出される溶鋼の勢いが強いと、表面に浮上している「型内材10」が溶鋼中に巻き込まれ、巻き込まれた「型内材10」が溶鋼内部に巻き込まれた状態で凝固が行われるので、冷却過程で凝固界面に捕捉された「型内材10」が介在物欠陥になってしまう可能性がある。
そこで、本発明の鋳型1では、湯道5の出側(立ち上がり部5c)にテーパ部11を設けており、テーパ部11を介して湯道5の溶鋼を鋳型1内に吐出するようにしている。言い換えれば、本発明の湯道5では、立ち上がり部5cがテーパ部11を有している。
However, when the momentum of the molten steel discharged from the lower inlet 6 is strong as described above, the “in-mold material 10” floating on the surface is caught in the molten steel, and the “in-mold material 10” entrained is Since solidification is performed in a state of being caught inside the molten steel, the “in-mold material 10” captured at the solidification interface in the cooling process may become inclusion defects.
Therefore, in the mold 1 of the present invention, the tapered portion 11 is provided on the outlet side (rising portion 5 c) of the runner 5, and the molten steel in the runner 5 is discharged into the mold 1 through the tapered portion 11. Yes. In other words, in the runner 5 of the present invention, the rising portion 5 c has the tapered portion 11.

このテーパ部11は、入側(下側)に比べて出側(上側)の方が大きな内径を有するような円錐状の部分であり、円錐状に形成された内周面に沿って溶鋼を拡散しつつ吐出することで、溶鋼が流れる部分の断面積が広くなった分だけ鋳型1内に吐出される溶鋼の流れを抑制できる(弱められる)ようになっている。また、テーパ部11は、上側と下側とに円形の開口を有しており、下側(入側)に位置する開口の内径をd、上側(出側)に位置する開口部の内径をd、テーパ部11の上下方向に沿った長さをs、テーパ部11を通って鋳型1側に鋳込まれる単位時間当たりの溶鋼の鋳込み流量をQとしたとき、式(1)を満足するような形状に形成されるものとなっている。 The tapered portion 11 is a conical portion having a larger inner diameter on the exit side (upper side) than on the entry side (lower side), and the molten steel is fed along the inner peripheral surface formed in a conical shape. By discharging while being diffused, the flow of the molten steel discharged into the mold 1 can be suppressed (weakened) by the amount that the cross-sectional area of the portion through which the molten steel flows is increased. Further, the tapered portion 11, the upper and lower has a circular opening, the inner diameter of the opening located the inner diameter of the opening located on the lower side (the inlet side) to d i, the upper (exit side) Where d o , the length of the taper portion 11 along the vertical direction s, and the casting flow rate of molten steel per unit time cast into the mold 1 through the taper portion 11 as Q, the equation (1) It is formed into a satisfactory shape.

また、このテーパ部11は、テーパ部11を上下方向に沿って切断した断面形状において、テーパ部11の入側の開口端と出側の開口端とを以下の式(2)及び式(3)の関係を満足するような直線で結ぶような形状とされている。   In addition, the tapered portion 11 has a cross-sectional shape obtained by cutting the tapered portion 11 along the vertical direction, and an opening end on the entry side and an opening end on the exit side of the taper portion 11 are expressed by the following equations (2) and (3). ) Is a shape that is connected by a straight line that satisfies the above relationship.

上述した式(1)〜式(3)の関係を満足するテーパ部11を立ち上がり部5cに設ければ、テーパ形状とされていない下注入口(従来の下注入口)、例えば円筒状の下注入口から鋳型内に直接溶鋼を吐出するのに比べて、鋳型1内に吐出される溶鋼の流れを抑えることができ、「型内材10」が溶鋼内に捕捉されて生じる介在物欠陥の発生を抑制することが可能となる。なお、二重定盤13を載置せずに鋳型1を大定盤3上へ直接載置する場合もあるが、そのような構成であっても、本発明で規定する注入口と鋳込み流量の関係を満足すれば、本発明の効果が発揮される。   If the rising portion 5c is provided with the tapered portion 11 that satisfies the relationship of the above-described formulas (1) to (3), the lower inlet (conventional lower inlet) that is not tapered, for example, a cylindrical bottom Compared to the case where the molten steel is directly discharged from the inlet into the mold, the flow of the molten steel discharged into the mold 1 can be suppressed, and the inclusion defect caused by the “in-mold material 10” being trapped in the molten steel. Occurrence can be suppressed. Although there is a case where the mold 1 is directly placed on the large surface plate 3 without placing the double surface plate 13, even in such a configuration, the inlet and the casting flow rate defined in the present invention are not affected. If the relationship is satisfied, the effect of the present invention is exhibited.

次に、本発明の下注ぎ造塊用の立ち上がり部5cに設けられるテーパ部11について、このテーパ部11の形状と上述した式との関係を詳しく説明する。
図2に示すように、テーパ部11は、湯道5を介して鋳型1側に送られてきた溶鋼を、テーパ面12に沿って拡散しつつ鋳型1内に吐出する部分であり、先端(上方)に向かうにつれて内径が徐々に広くなるような逆円錐状(漏斗状)に形成されている。
Next, the relationship between the shape of the tapered portion 11 and the above-described formula will be described in detail with respect to the tapered portion 11 provided in the rising portion 5c for the bottom pouring ingot of the present invention.
As shown in FIG. 2, the tapered portion 11 is a portion that discharges the molten steel sent to the mold 1 side through the runner 5 into the mold 1 while diffusing along the tapered surface 12. It is formed in an inverted conical shape (funnel shape) so that the inner diameter gradually increases toward the upper side.

具体的には、テーパ部11は、上方と下方との双方に受かって開口していて、下側の開口から取り込んだ溶鋼を上側の開口から吐出できるようになっている。つまり、テーパ部11に設けられる上側の開口の口径が、上述した式(1)の「入側の内径:do」であり、またテーパ部11に設けられる下側の開口の口径が、式(1)の「出側の内径:di」である。なお、この下側の開口の口径は、湯道の水平部5bの内径と等しいものとされている。 Specifically, the taper part 11 is open by receiving both upward and downward, and the molten steel taken in from the lower opening can be discharged from the upper opening. That is, the diameter of the upper opening provided in the tapered portion 11, the "entry side inner diameter: d o" of the formula (1) described above is also the diameter of the lower opening of which is provided in the tapered portion 11 has the formula (1) “Outside diameter: d i ”. Note that the diameter of the lower opening is equal to the inner diameter of the horizontal portion 5b of the runner.

また、式(1)の「Q」は、鋳込み流量を示している。鋳込み流量は、鋳型1に対して単位時間当たりに供給される溶鋼の量を示している。この鋳込み流量は、鋳造しようとする鋼塊のサイズなどによって変動するが、通常は単位時間当たりに供給される溶鋼の量として、「t/min」で示されるような重量が用いられることが多い。しかし、純度が高い鋼だけでなく合金組成の鋼種の鋳込みも行うことがある製造現場では、溶鋼の組成や成分等で実質的な容積が大きく変化することがある。それゆえ、本発明の下注ぎ造塊方法では、鋳込み流量に「m3/s」で示される容積(体積)を適用している。 Further, “Q” in the equation (1) indicates a casting flow rate. The casting flow rate indicates the amount of molten steel supplied per unit time to the mold 1. The casting flow rate varies depending on the size of the steel ingot to be cast, etc., but usually the weight indicated by “t / min” is often used as the amount of molten steel supplied per unit time. . However, in a manufacturing site where not only high-purity steel but also a steel type having an alloy composition may be cast, the substantial volume may vary greatly depending on the composition and components of the molten steel. Therefore, in the bottom pouring ingot method of the present invention, the volume (volume) indicated by “m 3 / s” is applied to the casting flow rate.

なお、上述した入側の内径:do、出側の内径:di、鋳込み流量:Qの間に、式(1)〜式(3)のような関係が成立するのは、次のような理由からである。
つまり、テーパ部11から吐出される溶鋼の吐出流速Voについては、吐出流速Voを0.55m/s以下としておけば、UT検査などを行っても介在物欠陥が検出されなくなり、型内材10の巻き込みが発生しないことを、操業実績などから発明者らは経験的に知見している。原理的には、型内材10の種類によって密度は増減するために、巻込まれやすさは変化すると考えられるが、当業者が通常使用する種類では差異が見られなかった。
Incidentally, the inner diameter of the entry side as described above: d o, exit side of the inner diameter: d i, casting rate: during Q, the relationship of Equation (1) to (3) is satisfied, the following This is because.
That is, with respect to the discharge flow velocity V o of the molten steel discharged from the taper portion 11, if the discharge flow velocity V o is set to 0.55 m / s or less, inclusion defects will not be detected even if UT inspection or the like is performed. The inventors have empirically found from the operational results that the entrainment of the material 10 does not occur. In principle, since the density increases and decreases depending on the type of the mold inner material 10, the ease of winding is considered to change, but no difference was found in the types normally used by those skilled in the art.

ここで、テーパ部11の入側及び出側はいずれも円形に開口しているのであるから、入側の内径diを用いれば入側の開口面積Siを算出することができ、また入側と同様に出側の内径doを用いれば出側の開口面積Soを算出することができる。一方、溶鋼の鋳込み流量Qは、入側の開口面積Siと入側の吐出流速Viとの積と等しく、また出側の開口面積Soと出側の吐出流速Voとの積に等しい。出側の開口面積Soは入側の開口面積Siよりも大きいため、出側の吐出流速Voは入側の吐出流速Viよりも小さくなる。ここで、入側の吐出流速Viで出側の吐出流速Voを除して、溶鋼の流速を無次元して整理すると、do/diの−1.42乗に比例した。さらに吐出流速Voが0.55m/s以下となる不等式を整理すれば、上述した式(1)の関係が導かれる。以上が式(1)の関係が成立する理由である。 Here, since both the entrance side and the exit side of the taper portion 11 are opened in a circular shape, the entrance-side opening area S i can be calculated using the entrance-side inner diameter d i. it is possible to calculate the output side of the opening area S o with the inner diameter d o of the outlet side similarly to the side. On the other hand, the casting flow rate Q of molten steel is equal to the product of the opening area S i on the inlet side and the discharge flow velocity V i on the inlet side, and is the product of the opening area S o on the outlet side and the discharge flow velocity V o on the outlet side. equal. Since the outlet opening area S o is larger than the inlet opening area S i , the outlet discharge flow velocity V o is smaller than the inlet discharge velocity V i . Here, when the discharge flow velocity V o on the outlet side is divided by the discharge flow velocity V i on the inlet side and the flow velocity of the molten steel is arranged in a dimensionless manner, it is proportional to −1.42 of d o / d i . Further, if the inequalities in which the discharge flow velocity V o is 0.55 m / s or less are arranged, the relationship of the above-described equation (1) is derived. The above is the reason why the relationship of formula (1) is established.

一方、上述した式(1)を満足する場合であっても、テーパ部11の内周面(以降、この内周面をテーパ面12ということがある)の傾き(テーパ角θ)が大きすぎる場合は、テーパ面12に沿って溶鋼を案内することができなくなり、流れの剥離という状態に陥る。この状態になると溶鋼の流れはテーパ面12に沿うことなく、溶鋼の拡散が不十分となって入側の吐出流速をほぼ保ったまま鋳型1内に流れ込むために、型内材10の巻き込みが発生する可能性が高くなる。また、テーパ部11の入側から出側までの距離sが短すぎる場合にも、テーパ部11のテーパ角θが大きくなりすぎて、出側の吐出流速Voが0.55m/sを超える可能性がある。 On the other hand, even when the above-described expression (1) is satisfied, the inclination (taper angle θ) of the inner peripheral surface of the tapered portion 11 (hereinafter, this inner peripheral surface may be referred to as the tapered surface 12) is too large. In this case, it becomes impossible to guide the molten steel along the tapered surface 12, and the flow is separated. In this state, the flow of the molten steel does not follow the tapered surface 12, and the molten steel is insufficiently diffused and flows into the mold 1 while maintaining the discharge flow rate on the inlet side. It is more likely to occur. Further, if the distance s to the outlet side from the inlet side of the tapered portion 11 is too short even by the taper angle θ of the tapered portion 11 is too large, the discharge flow rate V o of the outlet side exceeds 0.55 m / s there is a possibility.

つまり、テーパ部11の入側から出側までの距離sが十分に大きい場合や、「鉛直方向に対してテーパ部11の内周面が為す角度」として示されるテーパ角θが、適した角度となっている場合は、テーパ部11の内周面に沿って溶鋼が流れ、内周面に沿って広がるため、出側の吐出流速Voを0.55m/s以下に抑えることが可能となる。ところが、テーパ部11の入側から出側までの距離sが小さすぎる場合や、テーパ角θが大きすぎると、溶鋼の流れが内周面から剥離し、内周面から離れた部分にポテンシャルコアと呼ばれる流速が低下しない領域が形成されるため、溶鋼が内周面に沿って拡散しなくなる。 That is, when the distance s from the entry side to the exit side of the taper portion 11 is sufficiently large, or the taper angle θ shown as “the angle formed by the inner peripheral surface of the taper portion 11 with respect to the vertical direction” is a suitable angle. In this case, the molten steel flows along the inner peripheral surface of the tapered portion 11 and spreads along the inner peripheral surface, so that the discharge-side discharge flow velocity V o can be suppressed to 0.55 m / s or less. Become. However, if the distance s from the entry side to the exit side of the taper portion 11 is too small, or if the taper angle θ is too large, the flow of molten steel peels off from the inner peripheral surface, and the potential core is separated from the inner peripheral surface. Since a region where the flow velocity is not reduced is formed, the molten steel does not diffuse along the inner peripheral surface.

上述した理由から、本発明の湯道の立ち上がり部5cでは、以下の式(2)に示すように、テーパ部11の入側から出側までの距離sを、少なくとも入側の開口の内径の2倍以上として、テーパ角θが大きくなりすぎて溶鋼の流れの剥離が生じることを防いでいる。
また、式(3)に示すように、テーパ角θを7.3deg以下とすることで、テーパ角θが大きくなりすぎて溶鋼の流れの剥離が生じることを防いでいる。なお、上述したテーパ部11の内周面は、一般に中子を用いて成形されるため、製造上の制約から中子の引き抜きを可能とするために、ある程度のテーパ角が設けられている必要がある。それゆえ、本発明のテーパ部11では、テーパ角θの下限値を1deg以上としている。
For the reason described above, in the runner rising portion 5c of the present invention, the distance s from the entrance side to the exit side of the taper portion 11 is at least the inner diameter of the entrance opening, as shown in the following formula (2). As a result, the taper angle θ is prevented from becoming excessively large and peeling of the molten steel flow is prevented.
Moreover, as shown in Formula (3), by setting the taper angle θ to 7.3 deg or less, the taper angle θ is prevented from becoming too large and the molten steel flow is prevented from being separated. In addition, since the inner peripheral surface of the taper portion 11 described above is generally formed using a core, it is necessary to provide a certain taper angle in order to allow the core to be pulled out due to manufacturing restrictions. There is. Therefore, in the taper part 11 of the present invention, the lower limit value of the taper angle θ is set to 1 deg or more.

以上のような理由から、式(2)及び式(3)の関係が導かれる。   For the reasons as described above, the relations of the expressions (2) and (3) are derived.

なお、上述したテーパ角θは、テーパの勾配を意味するものであり、入側の内径:do、出側の内径:di、テーパ部11の入側から出側までの距離sを用いて、式(4)のように示される。 The taper angle θ described above means a taper gradient, and uses an inner diameter: d o on the input side, an inner diameter: d i on the output side, and a distance s from the input side to the output side of the taper portion 11. Is expressed as shown in Equation (4).

また、上述した式(1)〜式(3)の関係は、上下方向に沿って切断したテーパ面12の断面が、曲線ではなく直線となる場合に限ったものである。このようにテーパ部11の形状を、断面が直線である場合に限定するのは、次のような理由による。
まず、テーパ面12の断面を、1次より大きな次数の曲線にしたり、1次未満の次数の曲線にしたりした場合を考える。
Moreover, the relationship of the above-mentioned formulas (1) to (3) is limited to the case where the cross section of the tapered surface 12 cut along the vertical direction is not a curve but a straight line. The reason why the shape of the tapered portion 11 is limited to the case where the cross section is a straight line is as follows.
First, let us consider a case where the cross section of the tapered surface 12 is a curve having an order larger than the first order or a curve having an order less than the first order.

例えば、図3を見ればわかるように、2次〜5次の曲線でテーパ面12の断面が形成された例では、上側の開口と下側の開口とを直線的に結んだ直線状のテーパ面12の断面に対して、テーパ面12の断面が上方に膨らむように湾曲した形状となる。この場合、上側の開口に近づけば近づくほどテーパ角度が大きくなり、直線よりもテーパ角度が大きいものとなる。   For example, as can be seen from FIG. 3, in the example in which the cross section of the tapered surface 12 is formed by a second-order to fifth-order curve, a linear taper that linearly connects the upper opening and the lower opening. With respect to the cross section of the surface 12, the tapered surface 12 has a curved shape so that the cross section swells upward. In this case, the closer to the upper opening, the greater the taper angle, and the greater the taper angle than the straight line.

また、1/2次の曲線でテーパ面12の断面が形成された例では、下側の開口部のテーパ角度が大きくなり、直線よりもテーパ角度が大きいものとなる。つまり、テーパ面12が直線状の断面を有する場合であれば、テーパ面12内のどの位置でもテーパ角を溶鋼の流れがテーパ面12から剥離しない限界の角度に保持することは可能であるが、曲線状の断面を備えたテーパ面12では部分的にテーパ角度が大きくなる場所が生じるため、テーパ面12から溶鋼の流れが剥離してしまうことを確実に抑制することはできない。それゆえ、本発明の鋳型1では、テーパ面12の断面を直線としているのである。   Further, in the example in which the cross section of the tapered surface 12 is formed with a 1/2 order curve, the taper angle of the lower opening is large, and the taper angle is larger than the straight line. That is, if the taper surface 12 has a linear cross section, the taper angle can be maintained at a limit angle at which the molten steel flow does not separate from the taper surface 12 at any position within the taper surface 12. In the tapered surface 12 having a curved cross section, a place where the taper angle is partially increased is generated, so that it is impossible to reliably suppress the flow of molten steel from the tapered surface 12. Therefore, in the mold 1 of the present invention, the tapered surface 12 has a straight section.

上述した式(1)〜式(3)を満足する直線状のテーパ部11を湯道5の末端に設けた湯道5では、溶鋼の鋳込み流量Qが変化した場合にも鋳型1内に吐出される溶鋼の流れを0.55m/s以下に抑えることが可能となる。それゆえ、溶鋼の表面に浮遊する型内材10が溶鋼中に巻き込まれなくなり、型内材10の巻き込みを原因とする介在物欠陥の発生を確実に抑制することが可能となる。また、テーパ部11のような簡単な部材を湯道5の末端に設けるのみであれば、湯道5を構成する耐火物の溶損や破損を招くことがなく、簡単な構造であるため、鋳造にかかる設備コストを高騰させる心配もない。   In the runner 5 in which the linear taper portion 11 satisfying the above-described formulas (1) to (3) is provided at the end of the runner 5, the molten steel is discharged into the mold 1 even when the casting flow rate Q of the molten steel changes. It becomes possible to suppress the flow of the molten steel to be 0.55 m / s or less. Therefore, the in-mold material 10 floating on the surface of the molten steel is not caught in the molten steel, and it is possible to reliably suppress the occurrence of inclusion defects caused by the entrainment of the in-mold material 10. In addition, if only a simple member such as the tapered portion 11 is provided at the end of the runner 5, the refractory constituting the runner 5 does not cause melting or breakage, and is a simple structure. There is no worry of raising the equipment costs for casting.

次に、本発明の下注ぎ造塊用の湯道及び下注ぎ造塊方法が備える作用効果を、実施例及び比較例を用いて、さらに詳しく説明する。
実施例及び比較例は、図2に示すようなテーパ部11に対して、パラメータとして「入側の開口の内径:di (m)」、「出側の開口の内径:do(m)」、「テーパ部11の入側から出側までの距離:s(m)」、「テーパ角度:θ(deg)」、「鋳込み流量:Q(m3/s)」を変化させた場合に、テーパ部11の出側で溶鋼の吐出流速がどのように変化するかをシミュレーションを用いて実験したものである。
Next, the operation and effects provided by the runner and the method for bottom pouring ingots according to the present invention will be described in more detail using Examples and Comparative Examples.
Examples and Comparative Examples, with respect to the tapered portion 11 as shown in FIG. 2, as a parameter, "the inner diameter of the opening of the inlet side: d i (m)", "the exit side of the aperture inner diameter: d o (m) ”,“ Distance from entry side to exit side of taper part 11: s (m) ”,“ Taper angle: θ (deg) ”,“ Pouring flow rate: Q (m 3 / s) ” An experiment was conducted using simulation to see how the discharge speed of the molten steel changes on the exit side of the tapered portion 11.

なお、シミュレーションには流体解析ソフトウェアである「ANSYS Fluent 14.5」を用い、シミュレーションの実験条件は表1に示すようなものを採用した。また、シミュレーションで求める「テーパ部11の出側における溶鋼の吐出流速」とは、テーパ部11(湯道5)の中心を通って上下に伸びる線上において、テーパ部11の出側で生じる溶鋼の流量を計測したものである。なお、以降では、このテーパ部11から溶鋼内に突出される溶鋼の吐出流速を、単に「吐出流速」と呼ぶことがある。   In addition, the fluid analysis software “ANSYS Fluent 14.5” was used for the simulation, and the simulation experimental conditions shown in Table 1 were adopted. In addition, the “discharging flow rate of molten steel on the outlet side of the taper portion 11” obtained by simulation means that the molten steel generated on the outlet side of the taper portion 11 on a line extending vertically through the center of the taper portion 11 (runner channel 5). The flow rate is measured. Hereinafter, the discharge flow rate of the molten steel protruding from the tapered portion 11 into the molten steel may be simply referred to as “discharge flow rate”.

まず、テーパ部11の断面が示す曲線の次数を、1/2次〜5次で変化させた場合に、吐出流速がどのように変化するかを上述したシミュレーションにより求めた。
なお、テーパ部11の断面が示す曲線の次数が1次の場合とは、上下方向に沿って切断されたテーパ部11の断面が直線で構成されていることを示しており、入側の開口と出側の開口とが直線で結ばれた断面を有する状態を示している。また、テーパ部11の断面が示す曲線の次数が2次〜5次の場合とは、入側の開口と出側の開口とを結ぶ直線に対して、この直線より上方に向かって膨らむように湾曲した曲線にテーパ部11の断面が形成されていることを示している。さらに、テーパ部11の断面が示す曲線の次数が1/2次の場合とは、入側の開口と出側の開口とを結ぶ直線に対して、この直線より下方に向かって膨らむように湾曲した曲線にテーパ部11の断面が形成されていることを示している。
First, it was calculated | required by the simulation mentioned above how the discharge flow rate changes, when the order of the curve which the cross section of the taper part 11 shows changes by 1/2 order-5th order.
Note that the case where the order of the curve indicated by the cross section of the taper portion 11 is the first order indicates that the cross section of the taper portion 11 cut along the vertical direction is configured by a straight line, and the opening on the entry side. And the exit opening have a cross section connected by a straight line. Further, when the order of the curve indicated by the cross section of the taper portion 11 is from the second order to the fifth order, the straight line connecting the opening on the entry side and the opening on the exit side swells upward from the straight line. It shows that the cross section of the taper portion 11 is formed in a curved curve. Further, when the order of the curve indicated by the cross section of the tapered portion 11 is 1/2, the curve connecting the opening on the entry side and the opening on the exit side is curved so as to swell downward from the straight line. It is shown that the cross section of the taper portion 11 is formed in the curved line.

「テーパ部11の断面が示す曲線の次数」を変えた場合に、吐出流速がどのように変化するかを計測し、計測結果を表2及び図4に示す。   When the “order of the curve indicated by the cross section of the taper portion 11” is changed, how the discharge flow rate changes is measured, and the measurement results are shown in Table 2 and FIG.

図4に示すように、「テーパ部11の断面が示す曲線の次数」が1より大きい場合には、次数が大きくなればなるほど、溶鋼の吐出流速が大きくなる傾向がある。また、「テーパ部11の断面が示す曲線の次数」が1より小さい場合にも、次数が小さくなればなるほど、溶鋼の吐出流速が大きくなる傾向があり、溶鋼の吐出流速は次数が1の前後で極小値をとることがわかる。このことから、溶鋼の吐出流速を低減するのに最も効果的なテーパ部11の断面形状は、径方向の距離を変数とした場合に、変数の1次曲線、つまり径方向の距離に対して直線的に変化するような形状であると判断できる。   As shown in FIG. 4, when the “order of the curve indicated by the cross section of the taper portion 11” is larger than 1, the discharge flow rate of molten steel tends to increase as the order increases. In addition, even when the “order of the curve indicated by the cross section of the taper portion 11” is smaller than 1, the smaller the order, the higher the discharge flow rate of the molten steel. It turns out that it takes a minimum value. From this, the cross-sectional shape of the taper portion 11 that is most effective for reducing the discharge flow rate of molten steel is the linear curve of the variable, that is, the radial distance when the radial distance is a variable. It can be determined that the shape changes linearly.

そこで、テーパ部11の断面形状を直線状とした場合に、上述したパラメータを変更した場合の吐出流速の変化を実験により求めた。結果を、表3に示す。   Therefore, when the cross-sectional shape of the taper portion 11 is a straight line shape, the change in the discharge flow rate when the above-described parameters are changed was obtained by experiments. The results are shown in Table 3.

表3及び図5、図6に示すように、鋳込み流量Qを2.2t/minに保持したまま、テーパ角度θを0degから大きくすると、テーパ角度θが大きくなるに連れて吐出流速は低下する傾向が見られる。また、このように吐出流速がテーパ角度θに対して低下するという傾向は、入側の内径diを80mmに保持したまま、テーパ角度θを増加させた場合にも、同様に見られる。このことから、吐出流速は、テーパ角度θ、鋳込み流量Q、入側の内径diなどにそれぞれ影響することがわかる。 As shown in Table 3, FIG. 5, and FIG. 6, when the taper angle θ is increased from 0 deg with the casting flow rate Q maintained at 2.2 t / min, the discharge flow rate decreases as the taper angle θ increases. There is a trend. Furthermore, tendency thus discharge flow rate is reduced relative to the taper angle theta while holding the inner diameter d i of the inlet side to 80 mm, even when increasing the taper angle theta, similarly seen. From this, it can be seen that the discharge flow rate affects the taper angle θ, the casting flow rate Q, the inner diameter d i on the entry side, and the like.

また、テーパ角度θを7.3degまで大きくすると、吐出流速がそれ以上は低下しなくなり、テーパ角度θを7.3degより大きくすると今度は吐出流速が増加するようになる。つまり、吐出流速は、テーパ角度θに対して7.3deg付近に極小値を持ち、テーパ部11のテーパ角を7.3deg程度にしたときに、吐出流速を最も小さくできると判断される。
具体的には、過去の操業実績などから、図5に実線で示されるように吐出流速を0.55m/s以下にしたときに、型内材10の巻き込みが抑制され、介在物欠陥の発生を防止できることがわかっている。このことから、吐出流速が図5の実線より小さくなるように、テーパ角度θ、鋳込み流量Q、入側の内径diを決める、言い換えれば、表3の式(1)を満足するように各パラメータを決めることで、型内材10の巻き込みを抑制して、介在物欠陥の発生を防止できることがわかる。
Further, when the taper angle θ is increased to 7.3 deg, the discharge flow rate does not decrease any more, and when the taper angle θ is greater than 7.3 deg, the discharge flow rate increases. That is, it is determined that the discharge flow rate can be minimized when the discharge flow rate has a minimum value in the vicinity of 7.3 deg with respect to the taper angle θ and the taper angle of the taper portion 11 is about 7.3 deg.
Specifically, from the past operation results, when the discharge flow rate is 0.55 m / s or less as shown by the solid line in FIG. It is known that can be prevented. From this, the taper angle θ, the casting flow rate Q, and the inner diameter d i on the entry side are determined so that the discharge flow velocity becomes smaller than the solid line in FIG. 5, in other words, each so as to satisfy the expression (1) in Table 3. It can be seen that by determining the parameters, the inclusion of the in-mold material 10 can be suppressed and the occurrence of inclusion defects can be prevented.

なお、図5や図6の実線より吐出流速が小さくなる場合でも、溶鋼の流れがテーパ部11の内周面から剥離してしまう場合には、実際の吐出流速が図5や図6のように十分に小さくならず、型内材10の巻き込みを確実に抑制できなくなる場合もある。
例えば、図7Aに示すようにテーパ角θが7.3deg以下である場合には、図中の「C」にあるように溶鋼の流れがテーパ部11の内周面(テーパ面12)から剥離することはなく、溶鋼の流れはテーパ面12に沿って拡散し、テーパ部11から吐出される溶鋼の吐出流速も0.55m/s以下となる。
Even when the discharge flow velocity is smaller than the solid line in FIGS. 5 and 6, the actual discharge flow velocity is as shown in FIGS. 5 and 6 when the flow of the molten steel is separated from the inner peripheral surface of the tapered portion 11. May not be sufficiently small, and the entrainment of the mold inner material 10 may not be reliably suppressed.
For example, as shown in FIG. 7A, when the taper angle θ is 7.3 deg or less, the flow of molten steel peels from the inner peripheral surface (taper surface 12) of the taper portion 11 as indicated by “C” in the figure. However, the flow of molten steel diffuses along the tapered surface 12, and the discharge flow rate of the molten steel discharged from the tapered portion 11 is also 0.55 m / s or less.

ところが、図7Bに示すようにテーパ角θが7.3degより大きい場合には、図中の「D」にあるようにテーパ部11の内周面から溶鋼が剥離し、内周面の近傍の流れが吐出流速の方向とは逆転した領域が生じている。このような剥離が生じると、溶鋼の流れがテーパ面12に沿って拡散しなくなり、テーパ部11から吐出される溶鋼の吐出流速が減速されず、0.55m/sを超えてしまう可能性も高くなる。また、内周面の近傍で生じた溶鋼の乱れが生じると、耐火物が剥離したり溶損を助長するリスクも高くなる。   However, when the taper angle θ is larger than 7.3 deg as shown in FIG. 7B, the molten steel peels from the inner peripheral surface of the taper portion 11 as shown by “D” in the drawing, and the flow in the vicinity of the inner peripheral surface. However, there is a region that is reverse to the direction of the discharge flow velocity. When such peeling occurs, the flow of the molten steel does not diffuse along the tapered surface 12, and the discharge flow rate of the molten steel discharged from the tapered portion 11 is not decelerated and may exceed 0.55 m / s. Get higher. Moreover, when the disorder of the molten steel produced in the vicinity of the inner peripheral surface occurs, there is a high risk that the refractory is separated or promotes melting damage.

以上のことから、表3の式(1)を満足するように各パラメータを決めるだけでなく、式(2)や式(3)の関係をも満足するように各パラメータを決めることが必要であると判断される。なお、表3では、式(1)〜式(3)のすべての関係を満足する場合には、溶鋼の吐出流速はいずれも0.263〜0.538m3/sの範囲に収まっており、溶鋼の吐出流速を十分に低く抑えることが可能になり、型内材10の巻き込みを原因とする介在物欠陥の発生を効果的に抑制できていることがわかる。 From the above, it is necessary not only to determine each parameter so as to satisfy Equation (1) in Table 3, but also to determine each parameter so as to satisfy the relationship of Equation (2) and Equation (3). It is judged that there is. In Table 3, when all the relations of the formulas (1) to (3) are satisfied, the discharge speed of the molten steel is within the range of 0.263 to 0.538 m 3 / s, It can be seen that the discharge flow rate of the molten steel can be kept sufficiently low, and the occurrence of inclusion defects caused by the entrainment of the in-mold material 10 can be effectively suppressed.

以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、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値を採用している。   As mentioned above, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

1 下注ぎ造塊用の鋳型
2 造塊装置(下注ぎ造塊装置)
3 大定盤
4 注入管
5 湯道
5b 水平部
5a 垂直部
5c 立ち上がり部
6 下注入口
7 取鍋
8 スライドバルブ
9 押湯部
10 型内材
11 テーパ部
12 テーパ面
13 二重定盤
入側に位置する開口の内径
出側に位置する開口の内径
s テーパ部の上下方向に沿った長さ
Q 鋳型側に鋳込まれる単位時間当たりの溶鋼の鋳込み流量
θ テーパ部のテーパ角
1 Mold for bottom pouring ingot 2 Ingot making device (bottom pouring ingot device)
3 Daijoban 4 injection tube 5 runner 5b horizontal portion 5a vertical portion 5c rising portion 6 under inlet 7 ladle 8 slide valve 9 riser portion 10 inch inside member 11 tapered portion 12 tapered face 13 two Shigesada Release d i input The inside diameter of the opening located on the side d o The inside diameter of the opening located on the exit side s The length along the vertical direction of the taper part Q The casting flow rate of molten steel per unit time cast into the mold side θ The taper angle of the taper part

Claims (2)

下注ぎ造塊を行う際に使用される湯道であって、
鋳型の底部に形成された下注入口に、前記鋳型の内部側に向かって広がるテーパ部が形成され、
前記テーパ部の入側の内径をd、出側の内径をd、前記テーパ部の上下方向に沿った長さをs、前記テーパ部を通って鋳型側に鋳込まれる単位時間当たりの溶鋼の鋳込み流量をQとしたとき、前記テーパ部を、式(1)を満足するような形状とし、
前記テーパ部を上下方向に沿って切断した断面形状において、当該テーパ部の入側の端部と出側の端部とを式(2)及び式(3)の関係を満足するような直線で結ぶように、前記テーパ部が形成されている
ことを特徴とする下注ぎ造塊用の湯道。
It is a runway that is used when performing the pouring ingot,
In the lower injection port formed at the bottom of the mold, a taper portion is formed extending toward the inner side of the mold,
Inner diameter d i of the inlet side the tapered portion, the inner diameter of d o of the outlet side, the length of s along the vertical direction of the tapered portion, per unit time cast into the casting mold side through said tapered portion When the casting flow rate of the molten steel is Q, the tapered portion has a shape that satisfies the formula (1),
In the cross-sectional shape obtained by cutting the taper portion along the vertical direction, the end portion on the entry side and the end portion on the exit side of the taper portion are straight lines that satisfy the relationship of the expressions (2) and (3). The tapered portion is formed so as to be tied.
請求項1に記載された湯道を用いて、下注ぎ造塊を行うことを特徴とする下注ぎ造塊方法。   A bottom pouring ingot method, wherein the pouring ingot is performed using the runner according to claim 1.
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