JP4186660B2 - タンディッシュ内溶融金属の流動制御パッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶融金属の連続鋳造において、特に清浄度の高い連続鋳造鋳片を得るために使用される、タンディッシュ内溶融金属の流動制御パッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属、例えば溶鋼を連続鋳造するに際して、清浄度の高い鋳片を得るためには、タンディッシュに注入された溶鋼が最も短い距離を経て鋳型へ至る、いわゆる「短絡（ショートサーキット）流れ」を抑制することが、重要と考えられている。これは、注入された溶鋼中に存在する非金属介在物等の不純物が、タンディッシュ内で浮上分離することなく、直接鋳型へと流れ込むのを、防止するためである。
【０００３】
この課題に対しては、タンディッシュの底部に、短絡流れを阻害する障害物、、いわゆる下堰を設置することが、一般的に行われれている。この下堰によって、溶鋼鍋から注入された溶鋼をタンディッシュ内の上部に誘導することができ、短絡流れを防止するとともに、湯面における溶鋼中の非金属介在物等の浮上分離を促進することが可能となる。
【０００４】
また、清浄度の高い鋳片を得るためには、上記短絡流れの抑制とは別に、タンディッシュ内の溶鋼の「高速な流れ」を抑制することも重要である。すなわち、高速な流れがあると、タンディッシュ内へ注入された溶鋼が鋳型へ流入するまでの時間が十分に得られないため、溶鋼中に存在する非金属介在物等の不純物が浮上分離する時間が不足することになり、十分な不純物除去がなされないまま、鋳型内へ溶鋼が流入してしまう。さらに、高速な流れがスラグおよびメタル間の乱れを生じさせ、スラグの溶鋼中への巻込みを助長することもある。従って、この溶鋼の高速な流れを抑制することも重要である。
【０００５】
ここで、溶鋼の高速な流れの抑制に対しては、上記のタンディッシュ底部に設置する下堰は十分な効果があるとは言えなかった。なぜなら、溶鋼鍋から注入された溶鋼をタンディッシュ内の上部に誘導することにより、高速な流れをスラグおよびメタル界面に生じさせ、ひいてはタンディッシュ内全体に高速な循環流を生じさせる結果となるからである。
【０００６】
以上のように、従来は、タンディッシュ内の短絡流れおよび高速な流れの抑制に関しては、十分に達成しているとは言いがたく、溶鋼中の非金属介在物等の不純物分離が不十分であった。
【０００７】
これに対して、特許文献１には、タンディッシュ内で溶融金属の乱流を抑制する設計がなされた、タンディッシュ内で用いる衝突パッドが開示されている。この衝突パッドは、衝突面を備えたベースと、該ベースから上方に延び且つ溶融金属の流れを受け入れるための上側開口部を備えた、内部空間を囲む外側側壁部とを有し、該外側側壁部が開口部に向かって内方かつ上方に延びる、少なくとも第一部分を備えた環状の内面を含むパッドにおいて、外側側壁部が無端であり、内部空間を完全に囲むことを特徴とするものである。
【０００８】
この衝突パッドが所期するところは、タンディッシュに注入される溶融金属の流れを流入流れに戻るように向け直して、対抗した流れを互いに減速させ、それによりタンディッシュ内の乱流を最小限にし、高速の流れを抑制することにある。
【０００９】
しかしながら、上記の特許文献１に開示されたタンディッシュ内用の衝突パッドは、外側側壁部が無端であるために、溶鋼鍋からの注入流の減衰が一様になされてしまい、タンディッシュの長手方向、つまり一般に鋳型への流出口がある方向と、長手と直交する方向、つまり一般に鋳型への流出口がある方向と直交する方向との減衰が、常に同じ程度になってしまう。これではタンディッシュ内の溶鋼流動を十分に制御できているとは言いがたく、一般に長方形状であるタンディッシュ形状にしたがった最適な流動状態に制御することは難しい。すなわち、タンディッシュ内の短絡流れおよび高速な流れの抑制は、十分に行われないのである。
【００１０】
また、外側側壁部が無端であって内部空間が閉ざされているため、タンディッシュ内への溶融金属の供給が終了または一旦停止された際、該内部空間内に溶融金属が残され、この残った溶融金属は、そのまま凝固してしまうため、衝突パッドごと回収しなくてはならなくなる。その結果、衝突パッドは使い捨てとなる可能性が高い。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２８３６９６６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、タンディッシュに注入された溶融金属流の減衰を、その流れの方向毎に適正に制御し、タンディッシュ内の溶融金属流動を最適状態とすることにより、タンディッシュ内溶融金属の短絡流れおよび高速な流れの抑制を実現し、非金属介在物等の浮上分離を促進することを可能とする、タンディッシュ内溶融金属の流動制御パッドについて、提案することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、取鍋から連続鋳造用タンディッシュに注入される溶融金属流がタンディッシュ底部に衝突する部分に設置される、タンディッシュ内溶融金属の流動制御パッドであって、溶融金属流の衝突部を囲んでタンディッシュの底部から上方へ伸びる壁と、該壁の上端部から壁の囲み中心へ向かって延びる庇状部とを有し、タンディッシュの長辺内壁と対向する側の、少なくとも壁に、切欠きを有し、
該切欠きの開口幅ｄが、下記式を満足し、かつ該パッドの底面から庇状部までの高さｈが 30mm 以上であることを特徴とするタンディッシュ内溶融金属の流動制御パッドである。
記
0.01 ≦ｄ／ { Ｌ１−（２×ｔ１） } ≦ 0.5
ここで、Ｌ１：パッド内壁のタンディッシュ長手方向の間隔
ｔ１：パッド庇状部のタンディッシュ長手方向の長さ
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の流動制御パッドを、図面に従い具体的に説明する。図１に、この発明に従う流動制御パッド（以下、単にパッドという）をタンディッシュ内に配置した例を示し、また図２に、同様の位置に、上記した特許文献１に記載の衝突パッドを配置した例を示す。
【００１６】
まず、図１および２において、番号１は溶鋼鍋、２はタンディッシュ、２ａはタンディッシュノズル、３はタンディッシュ内の溶鋼、４はタンディッシュ内溶鋼の湯面、５は鋳型である。図１は、このタンディッシュ２の底面の、溶鋼鍋１からの溶鋼３を導く供給ノズル１ａの直下に、この発明のパッド６を配置し、供給ノズル１ａからの溶鋼の注入流７を、パッド６により流れ８および９に変換した状態を示す。すなわち、８はタンディッシュ長辺方向の流れおよび９はタンディッシュ短辺方向の流れを、それぞれ示す。
【００１７】
ここで、パッド６は、図３に示すように、溶鋼流の衝突部を取り囲んでタンディッシュ２の底部から上方へ伸びる壁60と、該壁60の上端部から壁60の囲み中心へ向かって延びる庇状部61とを有し、さらに少なくとも壁60（図示例では壁60および庇状部61）に、タンディッシュ２の長辺内壁と対向する側に、切欠き62を形成したものである。図３に示した例では、パッド６を、線対称をなす２つの部分６ａおよび６ｂから構成して、部分６ａおよび６ｂとの間に隙間をとって、部分６ａおよび６ｂをタンディッシュ２の底面上に、図１に示すように配置することによって、両部分間の隙間を切欠き62としたものである。
【００１８】
また、図４に示すように、底面63を介して、図３に示したパッド６の２つの部分６ａおよび６ｂを一体にし、タンディッシュ２の長辺内壁と対向する側の主に壁60にのみ、切欠き62を形成することも可能である。さらに、図５に示すように、図４において、主に壁60にのみ形成した切欠き62を、底面63の一部にまで及ばせることも可能である。要は、タンディッシュ２の長辺内壁と対向する側の少なくとも壁60の一部に切欠き62が存在すればよい。
【００１９】
さて、溶鋼鍋１からの注入流７は、パッド６の底部に衝突した後、底部に沿った流れに変わる。この溶鋼流れは、パッド６の壁60内側に衝突し、さらに壁60上端のタンディッシュ２底部と平行に壁60の囲み中心側へ延びる庇状部61により、溶鋼鍋１からの注入流７に干渉する方向に誘導される。この注入流７との干渉により、パッド６により誘導された溶鋼流れは、当初の勢いを減衰された流れ８および９となる。
【００２０】
一方、図２には、図１と同様の位置に上掲の特許文献１に記載の衝突パッド10を配置し、供給ノズル１ａからの溶鋼の注入流７を、衝突パッド10により流れ11および12に変換した状態を示した。この流れ11はタンディッシュ長手方向の流れ、および、流れ12はタンディッシュ長手と直交する方向の流れである。
この場合も、図１に示した、この発明の場合と同様に、溶鋼鍋１からの注入流７は、衝突パッド10の底部に衝突した後、底部に沿った流れに変わり、次いで衝突パッド10の側壁に衝突し、さらに側壁上端の庇状の突出部分により、溶鋼鍋１からの注入流７に干渉する方向に誘導される結果、溶鋼流れは、当初の勢いを減衰された流れ11および12となる。
【００２１】
ところが、この従来の衝突パッド10においては、流れ11および流れ12は同等の減衰を受けるため、本来問題になっていないタンディッシュ長手と直交する方向の流れ12まで、不必要な減衰をうける。そのため、本来重要であるタンディッシュ長手方向の流れ11の減衰が不十分なっていたのである。
【００２２】
これに対し、この発明のパッド６では、そのタンディッシュの長辺に対向する側に切欠き62を設けることにより、タンディッシュ長手と直交する方向の流れ９が必要以上の減衰を受けることを防止した。その結果、本来問題ではないタンディッシュ長手と直交する方向の流れ９における減衰が抑制されることになり、問題であったタンディッシュ長手方向の流れ10が十分な減衰をうけることになり、溶鋼注入流７から最終的に鋳型５へとつながる溶鋼流れが十分に減衰されるのである。さらに、タンディッシュ長手と直交する方向の流れ９は、タンディッシュ長辺内壁に沿った上昇流となり、溶鋼を湯面４に導いて不純物の浮上分離を促進するのに寄与する。
【００２３】
このように、この発明のパッドを用いることにより、短絡流れおよび高速な流れが抑制され、清浄度の高い鋳片を得るためのタンディッシュ内溶鋼流動を得ることが可能となる。
【００２４】
ここで、パッド６に設ける、切欠き６２の開口幅ｄは、図３〜５に示すように、パッドの内側形状を基準とする、以下の式を満足する値とする。
0.01≦ｄ／{Ｌ１−（２×ｔ１）}≦0.5
ここで、Ｌ１：パッド内壁のタンディッシュ長手方向の間隔
ｔ１：パッド庇状部のタンディッシュ長手方向の長さ
【００２５】
すなわち、ｄ／｛（Ｌ１−（２×ｔ１）｝が０．０１未満の場合は切欠きを設けた効果が殆どなく、図２に例示した従来のパッドと同じように、タンディッシュの長手方向の流れの減衰効果に劣るものとなる。一方、ｄ／｛（Ｌ１−（２×ｔ１）｝＞０．５では、切欠きから流出する流れが過大なものとなり、その一部が高速流れとなってスラグとメタルとの界面をかく乱し、スラグの巻き込みを生じるため、好ましくない。
なお、パッド庇状部のタンディッシュ長手と直交する方向の長さｔ２は、取鍋からの溶鋼注入流（溶下流）と衝突しない程度であれば、特に規定する必要はないが、ｔ１と同等としておくことが好ましい。
【００２６】
さらに、図３〜５に示す、パッドの底面から庇状部までの高さｈは、３０ｍｍ以上とする。なぜなら、３０ｍｍ未満の場合、パッドの内壁および庇状部によって、パッドの底部に沿った流れが、注入流へ誘導されるための十分なスペースが確保できず、注入流との干渉による減衰効果が得られないからである。
【００２７】
この発明に従うパッドをタンディッシュ２の底面上に配置するに当り、図１に示すように、タンディッシュ２の長辺内壁との間に、若干の隙間をもって、パッド６を配置することが好ましい。すなわち、この隙間を介して、タンディッシュ２の長辺内壁に沿った、溶鋼上昇流９を形成することが、溶鋼流の制御に有利であるからである。この隙間は、150mm 以下とすることが推奨される。
【００２８】
なお、この発明に従うパッドは、以上に示した矩形のパッドに限らず、例えば図６に示すように、平面形状が円形のパッドであってもよい。この円形状の場合も、タンディッシュ２の長辺に対向する側に、切欠き62を設けることによって、上述と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
このような円形パッドにおいて、上述した切欠き62の開口幅ｄは、次式を満足すればよい。
0.01≦ｄ／｛Ｌ３−（２×ｔ３）｝≦0.5
ここで、Ｌ３：パッド内壁のタンディッシュ長手方向の最大間隔
ｔ３：パッド庇状部のタンディッシュ長手方向の長さ
【００３０】
また、図６に示したパッドでは、壁60から庇状部61までを曲面で連続させているが、上述した図３〜５に示した矩形のパッドにおいても、壁60から庇状部61までを曲面で連続させてもよい。
【００３１】
【実施例】
図１に示したパッド６を用い、次の条件で連続鋳造鋳片を製造した。
＜基本条件＞
・タンディッシュ容量：５０ｔｏｎ
・ストランド数：２ストランド
・溶鋼注入速度：８ｔｏｎ ／ｍｉｎ （ストランドあたり４ｔｏｎ ／ｍｉｎ ）
・タンディッシュ形状：底部幅０．８ ｍ、溶鋼深さ１．４ ｍ
この発明の実施条件（パッドの仕様）は、表１に発明例として示す通りである。
【００３２】
また、従来技術に従う比較例１として、図２に示したパッドを用い、上記した基本条件で連続鋳造鋳片を製造した。この比較例１で用いたパッドの諸元は、表１に示す通りである。
【００３３】
さらに、比較例２として、好適条件を外れた条件として、図７に示したパッドを13用い、上記した基本条件で連続鋳造鋳片を製造した。すなわち、図７に示すパッド13は、庇状部がタンディッシュ長手方向のみに設置されており、長手方向の流れ14のみ減衰され、長手方向と直交する方向の流れ15は減衰されない形状となっている。
ここで、図７における符号14は、図３〜５に示した場合と同様、長手方向の流れであり、同様に流れ15は長手と直交する方向の流れである。
なお、比較例２で用いたパッドの諸元は、表１に示す通りである。
【００３４】
【表１】

【００３５】
発明例および比較例１，２に従い得られた連続鋳造鋳片を熱間圧延および冷間圧延して冷延コイルとし、介在物に起因した冷延コイルでの欠陥の発生率について調べた結果を図８に示す。
なお、ここに欠陥の発生率は冷延コイルの全長に対する介在物起因の欠陥の総長さを％で表示したものである。
同図に示したとおり、比較例１に比べて、発明例では介在物に起因した製品欠陥を大幅に低減することができた。
また、比較例２においては、発明例に比べて、大幅に介在物に起因した製品欠陥が増加しており、この発明の範囲が適切であることを示している。
さらには、発明例の中でも、より好ましい条件を満たしている、発明例１〜５においては、製品欠陥を一段と低減することができた。
【００３６】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、タンディッシュ内における、短絡流れおよび高速な流れが抑制され、介在物に起因した製品欠陥を大幅に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に従うタンディッシュパッドの好適例を示す図である。
【図２】 従来の衝突パッドを示す図である。
【図３】 この発明に従うタンディッシュパッドを示す図である。
【図４】 この発明に従うタンディッシュパッドを示す図である。
【図５】 この発明に従うタンディッシュパッドを示す図である。
【図６】 この発明に従うタンディッシュパッドを示す図である。
【図７】 タンディッシュパッドの比較例を示す図である。
【図８】 各パッドを用いて連続鋳造を行った際の連続鋳造鋳片の欠陥生率を比較して示す図である。
【符号の説明】
１ 溶鋼鍋
２ タンディッシュ
２ａ タンディッシュノズル
３ タンディッシュ内溶鋼
４ タンディッシュ内溶鋼の湯面
５ 鋳型
６ パッド
７ 溶鋼鍋からの注入流
８ 溶鋼の流れ
９ 溶鋼の流れ
１０ 衝突パッド
１１ 溶鋼の流れ
１２ 溶鋼の流れ
１３ パッド
１４ 溶鋼の流れ
１５ 溶鋼の流れ

Claims (1)

1. 取鍋から連続鋳造用タンディッシュに注入される溶融金属流がタンディッシュ底部に衝突する部分に設置される、タンディッシュ内溶融金属の流動制御パッドであって、
   溶融金属流の衝突部を囲んでタンディッシュの底部から上方へ伸びる壁と、該壁の上端部から壁の囲み中心へ向かって延びる庇状部とを有し、タンディッシュの長辺内壁と対向する側の、少なくとも壁に、切欠きを有し、
   該切欠きの開口幅ｄが、下記式を満足し、かつ該パッドの底面から庇状部までの高さｈが 30mm 以上であることを特徴とするタンディッシュ内溶融金属の流動制御パッド。
   記
   0.01 ≦ｄ／ { Ｌ１−（２×ｔ１） } ≦ 0.5
   ここで、Ｌ１：パッド内壁のタンディッシュ長手方向の間隔
   ｔ１：パッド庇状部のタンディッシュ長手方向の長さ

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