JP2953197B2 - ノズル詰まりを防止した溶鋼の供給方法 - Google Patents

ノズル詰まりを防止した溶鋼の供給方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼中の非金属介在物
のノズル内面への付着を抑制しつつ溶鋼をノズルを通し
て供給する、ノズル詰まりを防止した溶鋼の供給方法に
関する。さらに詳述すれば、本発明は、鋼の連続鋳造時
のタンディッシュおよび取鍋のノズルの閉塞を防止する
ことにより、操業の安定化、効率化さらには歩留りの向
上を図ることができる、ノズル詰まりを防止した溶鋼の
供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車用鋼板に要求される加工
性、とりわけ深絞り性を確保するためにTiを含有した低
炭素鋼や極低炭素鋼が盛んに用いられている。これらの
Ti含有低炭素鋼やTi含有極低炭素鋼の製造では、Tiを含
有しない従来の極低炭素Alキルド鋼に比較すると、非金
属介在物に起因して、例えばフクレ疵や連続鋳造時のノ
ズルの閉塞といった問題が発生し、操業上の大きな問題
となっている。
【0003】例えば、現状では、0.02〜0.06% (以下、
本明細書においては特にことわりがない限り「%」は
「重量%」を意味するものとする) のTiを含有する溶鋼
を、ノズルを通して鋳込む場合に非金属介在物によるノ
ズル閉塞が多発している。
【0004】ノズル閉塞の発生原因として、Ti添加によ
り溶鋼の粘度が増加して Al2O3介在物の浮上が抑制され
ることが考えられるが、さらに、ノズル内面に付着した
Al2O3 粒子間を溶鋼が流通する際に、Ti添加によりAl2O
3 介在物と溶鋼との濡れ性が向上し、溶鋼の流通が一層
抑制されることも発生原因として考えられる。
【0005】また、研究発表資料「アルミ−チタン脱酸
時の介在物の析出機構」 (日本学術振興会、製鋼第19委
員会鋼中非金属介在物小委員会 第4回研究会資料、平
成3年5月20日) の第4頁には、[Ti]が0.1 %以上にな
るとTiNのノズル内面への付着が発生し、その量は[Ti]
の増加に伴って増加し、逆にAl2O3 量は減少していたこ
とが報告されている。
【0006】従来、Tiを含有する溶鋼を鋳込む場合のノ
ズル閉塞防止方法として、特開昭61−1457号公報や同63
−63558 号公報等には、溶鋼にCa合金またはCa化合物を
添加する方法が提案されている。しかし、この方法に
は、金属Caが高価であるために経済的でないこと、耐火
物と溶鋼との接触面が低融点化し溶損し易くなること、
さらにはCaを含む非金属介在物が製品欠陥の原因になる
ことといった問題があり、その実施は容易ではない。
【0007】特開平3−17219 号公報には、タンディッ
シュノズルの閉塞を防止するために、Tiを0.010 %以上
含有する鋼を連続鋳造するに際して鋳型への注入前に、
溶鋼にAlを添加し、鋳造量に応じた溶鋼中の[Al]が [Al]/[Ti]≧1.6 ×10-6χ2 −6×10-4χ+0.6 (ただ
し、χ:溶鋼重量(t)) を満足する範囲となる脱酸調整を行うことにより、ノズ
ル閉塞を防止する技術が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平3−17
219 号公報により提案された技術では、[Al]/[Ti]の下
限を溶鋼重量との関係で規定しており、溶鋼重量が100
トン以下の場合には、この式により規定される下限値よ
り小さな[Al]/[Ti]値で鋳込みを行わざるを得ない可能
性があり、この場合には採用できないため、適用に限界
がある。
【0009】ここに、本発明の目的は、Ti含有低炭素鋼
やTi含有極低炭素鋼といったノズル詰まりが問題である
鋼種について、溶鋼中の非金属介在物のノズル内面への
付着を抑制しつつ溶鋼をノズルを通して供給することが
できる、ノズル詰まりを防止した溶鋼の供給方法を提供
することにあり、例えば、鋼の連続鋳造時のタンディッ
シュおよび取鍋にそれぞれ設けられた溶鋼供給用のノズ
ルの閉塞を防止することにより、操業の安定化、効率化
さらに歩留りの向上を図ることができる、ノズル詰まり
を防止した溶鋼の供給方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の研
究発表資料の第4頁に記載された事実、すなわちTiの歩
留り向上のためにAl添加後にTiを添加するという事実と
溶鋼中のアルミナクラスタがTiを添加することにより小
径化するという事実とに基づいて鋭意研究を重ねた結
果、N含有量を適当な範囲に抑制した溶鋼にAl、Tiをこ
の順に添加して[Ti]を増加せしめ、[Al]:0.02 %以上、
[Ti]:0.005〜1.0 %、T.O:0.01%以下の溶鋼を用いれ
ば、たとえ溶鋼中でTiNが生成してもノズル詰まりを生
じるには至らず、Ti添加を行わない溶鋼と同等かそれ以
上の耐ノズル詰まり性が得られることを知見し、さらに
鋭意検討を重ねて本発明を完成した。
【0011】ここに、本発明の要旨とするところは、例
えばタンディッシュ等の溶鋼収容容器に収容された、N
含有量:0.0016重量%以下の溶鋼にAlを添加し、その後
にTiを添加することにより、溶鋼のAl含有量:0.02重量
%以上、Ti含有量:0.005 重量%以上1.0 重量%以下、
トータル酸素含有量(T.O) ≦0.01重量%としてから、ノ
ズルを通して溶鋼を供給することを特徴とするノズル詰
まりを防止した溶鋼の供給方法である。
【0012】
【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。な
お、以降の本発明の説明は、溶鋼をノズルを通して供給
する例として、タンディッシュ内溶鋼をタンディッシュ
ノズルを介して鋳型に注入する態様 (鋳込み) を用いて
行うが、これは説明の便宜上のためであり、本発明はか
かる態様にのみ限定されるものではない。本発明は、こ
の態様以外にも、例えば取鍋から直接鋳型へ溶鋼を供給
する態様や、取鍋からタンディッシュに溶鋼を供給する
態様等にも等しく適用できる。
【0013】本発明では、溶鋼にAl−Ti脱酸を行うに際
して、まずTiの歩留り向上を図るためにAl添加した後、
Tiを添加する。
【0014】図1および図2は、前述の研究発表資料の
第11頁に記載された、Alを添加後2.5 分間経過時にTiを
添加した場合の[Al]、[Ti]およびT.O の経時的変化を、
またTiを添加後5分間経過時にAlを添加した場合の[A
l]、[Ti]およびT.O の経時的変化を、それぞれ示すグラ
フである。なお、溶鋼のN量は0.0011%であった。
【0015】図2から明らかなように、Tiを添加してか
らAlを添加すると、AlはTiよりも脱酸力が強い元素であ
るために形成されたTi酸化物がAlにより還元され、図1
のAl添加後にTiを添加する場合と比較すると、[Ti]が大
きく変動してしまう。そこで、本発明では、添加するTi
の歩留り向上および[Ti]の安定化を図って所定量の[Ti]
を確保するため、Al添加後にTiを添加する。
【0016】ところで、タンディッシュの浸漬ノズルへ
の介在物の付着量は、アルミナクラスターとTiNとの量
に大きな影響を受ける。図3は、Al−Ti脱酸時のノズル
への介在物付着機構を解明するために、7水準の[Ti]毎
の介在物の面積率を介在物の種類毎に分けて表したグラ
フである。なお、図3に示すグラフにおける [N] 濃度
は0.0015%である。
【0017】同図からも明らかなように、 [N] 濃度を
低下させてTiN生成量を減少させても溶鋼中アルミナ
クラスターの生成量は [Ti] 量の影響を受けて変動す
る。溶鋼中のアルミナクラスターの生成量が多くなる
と、ノズル閉塞が促進されることはよく知られているこ
とである。そこで、Al添加後であってAlと溶鋼中の
[O]との反応が充分に進行してAl2O3 が生成した段階
で、Tiを投入すれば、溶鋼中にAl−Ti−O介在物は生成
しない。AlおよびTiの同時添加を行うと、大きなアルミ
ナクラスターが生成し、その後の浮上分離が遅くなるの
はAlとTiの添加時に生成する介在物のAl−Ti−Oが鋼中
のAlに還元されていくことも原因の一つである。よっ
て、Al添加後にAl2O3 が生成するのに充分な時間を確保
し、Al−Ti−O介在物を生成させないために、Al添加後
にTiを添加する。Tiの添加時期は、Al添加後5〜10分間
経過後とすることが望ましい。なお、Al添加時期は何ら
限定を要するものでなく、例えば取鍋において行っても
よく、タンディッシュにおいて行ってもよい。ただし、
本発明を取鍋〜タンディッシュへの溶鋼の供給に適用す
る場合には取鍋あるいはそれ以前の工程で行っておくこ
とは言うまでもない。
【0018】次に、Al添加後にTiを添加した場合の[Ti]
とノズル内面の介在物付着量 (付着厚さ) との関係を図
4にグラフで示す。なお、溶鋼のN量は0.0015%であっ
た。図4から、[Ti]が0.01%以上0.05%以下のときに介
在物付着量が略最小になること、および[Ti]が1%のと
きの介在物付着量は0.001 %の場合と同程度になること
がわかる。
【0019】[Ti]が0.01%以上0.05%以下の時に介在物
付着量が最小になるのは、酸素活量係数と[Ti]との関係
をグラフで示す図5から明らかなように、Tiを添加する
ことにより溶鋼中の酸素の活量が低下するため、 Al2O3
の表層が分解して付着介在物であるAl2O3 が小さくなる
ためと考えられる。
【0020】また、[Ti]が1%のときの介在物付着量が
0.001 %のときの介在物付着量と同程度になるのは、前
述のようにTiを添加することによりAl2O3 が小さくなる
が、Al2O3 が小さくなっても[Ti]が0.1 %以上ではTiN
が生成するため、ノズル内面へのTiNの付着が促進され
るためであると考えられる。
【0021】そこで、本発明では、このTiNの生成を阻
止することを目的として、鋼中の[N] を0.0016%以下に
抑制する。すなわち、[N] が0.0016%以下の溶鋼にAl、
Tiの順に添加を行って、溶鋼中の[Al]:0.02%以上、[T
i]: 0.005〜1.0 %としてから、ノズルを通して溶鋼を
供給する。
【0022】しかし、前述の図4中の斜線付丸印は、他
の本発明例と同様にsol.Al≦0.02%であって[Ti]はおよ
そ0.5 %程度であるが、ノズルへの介在物付着量は多
い。この斜線付丸印と、[Ti]が略同等の3点の丸印との
相違点はT.O であった。ここで、T.O は鋼中に酸化物と
して存在する酸素の合計濃度を表し、この酸化物の大部
分はアルミナ(Al 2 O 3 ) 介在物であるから、TiN以外の介
在物量とT.O との関係は概ね比例していると考えられる
ため、鋳込み前の溶鋼中の介在物数を調査した。結果を
図6にグラフで示す。
【0023】図6から分かるように、sol.Alや[Ti]で溶
鋼中の濃度を抑制しても元の溶鋼の介在物量が多ければ
ノズルへの付着量の増加は免れない。そこで、本発明で
は、介在物付着量とT.O との関係に基づいて鋳込み前溶
鋼のT.O を0.01%以下と限定する。
【0024】以上のようにして、N含有量:0.0016%以
下の溶鋼にAlを添加し、その後にTiを添加することによ
り、溶鋼のAl含有量:0.02%以上、Ti含有量:0.005 %
以上1.0 %以下、トータル酸素含有量T.O:0.01%以下と
してから、ノズルを通して前記溶鋼を供給することによ
り、ノズルの閉塞を防止することができ、操業の安定
化、効率化さらに歩留りの向上を図ることができる。
【0025】さらに、本発明を実施例を参照しながら詳
述するが、これは本発明の例示であり、これにより本発
明が限定されるものではない。
【0026】
【実施例】タンディッシュに一旦溜めた溶鋼にAlを添加
後5分間経過してからTiを添加して、表1に示すN量、
Al量、Ti量およびT.O を有する3種類の溶鋼a〜c各20
0kg を製造し、図7に示す断面形状のアルミナグラファ
イト製タンディッシュノズル1を通して鋳型へ鋳込ん
だ。鋳込み後にタンディッシュノズル1内における付着
介在物の厚さを測定した。付着介在物の厚さが薄ければ
薄いほどそれだけノズル注入時のノズル詰まりが防止さ
れると考えられる。結果を表2に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表2から明らかなように、[Ti]=1.0 %の
場合が[Ti]=0%の場合より介在物付着量の点で改善さ
れ、[Ti]=0.03%の時は介在物付着量は3種類の中で最
小となり、本発明の介在物付着防止効果が明らかであ
る。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
溶鋼をノズルを通して供給する際に、溶鋼中の非金属介
在物のノズル内面への付着を抑制ないしは防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Al添加後にTiを添加を行った場合の[Al]、[Ti]
およびT.O の経時的変化を示すグラフである。
【図2】Ti添加後にAlを添加を行った場合の[Al]、[Ti]
およびT.O の経時的変化を示すグラフである。
【図3】Al−Ti脱酸時のノズルへの介在物付着機構を解
明するために、7水準の[Ti]毎の介在物の面積率を介在
物の種類毎に分けて表したグラフである。
【図4】[Ti]とノズルへの介在物付着量 (付着厚さ) と
の関係を示すグラフである。
【図5】[Ti]と鋼中酸素の活量係数との関係を示すグラ
フである。
【図6】鋳込み前の溶鋼中の介在物数を調査した結果を
示すグラフである。
【図7】実施例に用いたタンディッシュノズルの縦断面
形状を示す説明図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−143740(JP,A) 特開 昭62−45457(JP,A) 特開 昭55−27414(JP,A) 特開 昭51−5232(JP,A) 特開 昭50−59226(JP,A) 特開 昭51−125620(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/10 340 B22D 41/50 510 C21C 7/00 C21C 7/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N含有量:0.0016重量%以下の溶鋼にAl
    を添加し、その後にTiを添加することにより、前記溶鋼
    のAl含有量:0.02重量%以上、Ti含有量:0.005 重量%
    以上1.0 重量%以下、トータル酸素含有量T.O :0.01重
    量%以下としてから、ノズルを通して前記溶鋼を供給す
    ることを特徴とするノズル詰まりを防止した溶鋼の供給
    方法。
JP15085092A 1992-06-10 1992-06-10 ノズル詰まりを防止した溶鋼の供給方法 Expired - Lifetime JP2953197B2 (ja)

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