JP2020157350A - 旋回流付与装置、タンディッシュ、鋼の連続鋳造システム及び鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
図1に、鋼の連続鋳造システム1000における旋回流付与装置100の配置例を概略的に示す。また、図2に、旋回流付与装置100の構成を概略的に示す。
図3に、本体10の中心を通る垂直面にて切断した場合における当該本体10の端面形状を概略的に示す。図3に示すように、本体10は、全体として円筒状であり、当該円筒の円断面の中心線が上下方向となるように設置される。円筒の円断面の中心線が上下方向となるようにすることで、ロングノズル3から下向きに吐出される溶鋼の運動エネルギーを、旋回流の角運動エネルギーに効率的に変換することができる。
羽根体20は、ロングノズル3から本体10の内部へと流入する溶鋼吐出流に対して旋回周速度を付与する。そのような羽根体20としては種々の形態が考えられる。以下、一例を説明するが、羽根体の形態はこれに限定されるものではない。
上述したように、旋回流付与装置100は、本体10の全体がタンディッシュ2内の溶鋼中に浸漬するように、タンディッシュ2の容器内側の底面2aに設置可能に構成されている。例えば、図2に示すように、旋回流付与装置100は、本体10を支持する脚部30を備えていてもよい。脚部30は、本体10の下端とタンディッシュ2の底面2aとの間に隙間を確保可能な長さを有していればよい。脚部30は本体10のどの部分に固定されていてもよい。脚部30の数は、本体10を支持可能な数であればよく、特に限定されるものではない。
旋回流付与装置100をタンディッシュ2の一部品とみなすことも可能である。図7にタンディッシュ2の形態の一例を示す。図7に示すように、タンディッシュ2は、その容器内に、旋回流付与装置100を備えている。
本開示の技術は、上記した旋回流付与装置100やタンディッシュ2のほか、鋼の連続鋳造システムとしての側面も有する。図1に示すように、本開示の鋼の連続鋳造システム1000は、取鍋1と、取鍋1の下方に設置されたタンディッシュ2と、取鍋1からタンディッシュ2内に溶鋼を注入するロングノズル3と、タンディッシュ2の下方に設置された鋳型4と、タンディッシュ2から鋳型4へと溶鋼を注入する浸漬ノズル5と、ロングノズル3の下方、且つ、タンディッシュ2の容器内側の底面2aに設置され、ロングノズル3からの溶鋼吐出流に対して旋回周速度を付与する、旋回流付与装置100とを備える。
本開示の旋回流付与装置100によれば、円筒状の本体10の内部で、ロングノズル3から下向きに吐出された溶鋼の運動エネルギーの一部を羽根体20によって旋回流の角運動エネルギーに変換し、さらに、羽根体20よりも下方における内径の絞込みによって、角運動量保存則を利用した周方向流速の加速を行うことができる。こうして得られた旋回流は、下記2つの作用によって溶鋼清浄化に寄与する。
(1)旋回流中では、溶鋼よりも軽い非金属介在物粒子や、気泡に対して向心力が作用する。向心力は、非金属介在物粒子や気泡を旋回中心部に集めてそれらの凝集を促し、装置100から流出後、タンディッシュ2内で、非金属介在物の浮上を促進する。
(2)旋回流それ自体に作用する遠心力は、装置100の流出口10bにおいて装置100からの吐出流を半径方向に拡大・分散させる。その結果、吐出流の有する運動エネルギーが散逸され、タンディッシュ2内の流れが穏やかになり、非金属介在物の浮上時間を確保することができる。
1.1.実施例A
図8に実施例Aに係る旋回流付与装置の形態を示す。実施例Aでは、本体上部の内径を480mmとし、本体下部の内径を100mmまで絞るものとした。また、中心部材がドーム状で、その周囲に下に凸の3次元曲面を有する羽根を6枚有する羽根体(図4参照)を、本体の内部に固定するものとした。さらに、内径を100mmに絞った本体下部の内面には、全周に孔径0.4mmのガス吹き孔を配置し、その内部のスリット状空間にArガスを供給する流通路が本体の肉中を通って延びるものとした。さらに、本体上端から上に立設部を配置し、タンディッシュの蓋の上にまで到達できるよう延伸するものとし、立設部の肉中をArガス供給経路がさらに延びて、コネクターを介して外部のArガス管に接続できる構成とした。
図9に実施例Bに係る旋回流付与装置の形態を示す。実施例Bでは、本体上部の内径を600mmとし、本体下部の内径を150mmまで絞るものとした。また、中心部材がドーム状で、その周囲に下に凸の3次元曲面を有する羽根を6枚有する羽根体を、本体内部に固定するものとした。実施例Bの羽根体は実施例Aのものと相似形とした。実施例Bにおいては、実施例Aとは異なり、溶鋼へと不活性ガスを吹き込む構造を設けなかった。
図10に実施例Cに係る旋回流付与装置の形態を示す。実施例Cでは、本体上部の内径を540mmとし、本体下部の内径を112mmまで絞るものとした。また、全体が円錐状でその周辺部に斜めの流路を穿った羽根体(図6参照)を、本体内部に固定するものとした。
実施例A〜Cに係る旋回流付与装置の各々をタンディッシュの容器内側の底部に設置して、連続鋳造における効果を確認した。図11に、実施例Bに係る旋回流付与装置を、ロングノズルの下方であるタンディッシュ底面に設置した適用例を示す。図11に示すタンディッシュは、定常部の溶鋼容量が30tonの舟形タンディッシュである。実施例A及びCについても同様のタンディッシュを採用した。
図11及び12のタンディッシュに対して、下記表1に示す組成の鋼を4ton/minの流量で取鍋からロングノズルを通して注ぎ、タンディッシュ及び浸漬ノズルを介して鋳型(厚み250mm、幅1600mm)に連続的に注入することで連続鋳造を行った。実施例Aについては、Arガスを5NL/minの流量で吹き込んだ。得られた鋳片(スラブ)の幅中央において、表面からスラブの厚み1/8、1/6、1/4、1/3、2/3、3/4、5/6、7/8の計8ヶ所から、直径5mm、長さ40mmのサンプルを切り出し、トータル酸素濃度を分析して、その平均値を各実施例及び比較例の溶鋼清浄化効果の比較に用いた。結果を図13に示す。
2 タンディッシュ
3 ロングノズル
4 鋳型
5 浸漬ノズル
10 本体
20 羽根体
30 脚部
100 旋回流付与装置
Claims (11)
- 取鍋からタンディッシュ内に溶鋼を注入するロングノズルの下に設置され、前記ロングノズルからの溶鋼吐出流に対して旋回周速度を付与する、旋回流付与装置であって、
円断面の中心線が上下方向となるように設置される円筒状の本体と、前記ロングノズルから前記本体の内部へと流入する前記溶鋼吐出流に対して旋回周速度を付与する羽根体とを備え、
前記本体の全体が前記タンディッシュ内の前記溶鋼中に浸漬するように、前記タンディッシュの容器内側の底面に設置可能に構成され、
前記羽根体よりも下方に存在する前記本体の流出口の内径が前記羽根体よりも上方に存在する前記本体の流入口の内径よりも小さい、
旋回流付与装置。 - 前記羽根体よりも下方に存在する前記本体の流出口の内径が前記羽根体よりも上方に存在する前記本体の流入口の内径の1/10以上1/3以下である、
請求項1に記載の旋回流付与装置。 - 前記本体を支持する脚部を備える、
請求項1又は2に記載の旋回流付与装置。 - 前記羽根体が中心部材と前記中心部材の周囲に配置された複数の羽根とを備え、
前記中心部材が上に向かって凸となる凸部を有する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の旋回流付与装置。 - 前記羽根体が中心部材と前記中心部材の周囲に配置された複数の羽根とを備え、
前記羽根は上部から下部に向かうにつれて水平面に対する角度が減少するような羽根形状を有する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の旋回流付与装置。 - 前記羽根体よりも下方において、前記本体の内面から前記溶鋼へと不活性ガスを吹き込む構造を有する、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の旋回流付与装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の旋回流付与装置を容器内に備えるタンディッシュ。
- 前記旋回流付与装置が前記本体を支持する脚部を備え、前記脚部が前記タンディッシュの容器内側の底面に固定されている、
請求項7に記載のタンディッシュ。 - 取鍋と、
前記取鍋の下方に設置されたタンディッシュと、
前記取鍋から前記タンディッシュ内に溶鋼を注入するロングノズルと、
前記タンディッシュの下方に設置された鋳型と、
前記タンディッシュから前記鋳型へと溶鋼を注入する浸漬ノズルと、
前記ロングノズルの下方、且つ、前記タンディッシュの容器内側の底面に設置され、前記ロングノズルからの溶鋼吐出流に対して旋回周速度を付与する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の旋回流付与装置と
を備える、鋼の連続鋳造システム。 - 取鍋からロングノズルを介してタンディッシュ内に溶鋼を注入する第1工程と、
前記タンディッシュ内に注入された溶鋼を鋳型へと注入する第2工程と、
を備え、
前記第1工程において、前記ロングノズルから吐出された溶鋼吐出流を、前記タンディッシュの容器内側の底面に設置された請求項1〜6のいずれか1項に記載の旋回流付与装置の本体の流入口から本体の内部へと流入させ、前記旋回流付与装置の本体の内部に備えられた羽根体を介して前記溶鋼吐出流に対して旋回周速度を付与したうえで、前記本体の流出口から前記溶鋼吐出流を流出させる、
鋼の連続鋳造方法。 - 定常操業時において、前記タンディッシュにおける溶鋼湯面を前記本体の上端よりも上方とする、
請求項10に記載の鋼の連続鋳造方法。
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