JP4293383B2

JP4293383B2 - 鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP4293383B2
Application number: JP12881897A
Authority: JP
Inventors: 宏清水; 淳久保田; 健太郎森; 正之中田; 晋一杉山; 敬二吉岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JPH10314899A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンディッシュを熱間状態で繰り返し再使用する際に、タンディッシュ内に付着残留する鋼や鋼滓による非金属介在物を低減することができる鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉、電気炉等の精錬炉で溶製された溶鋼は、取鍋に受けられ、必要に応じてＲＨ脱ガス装置等の２次精錬工程を経由した後、タンディッシュに注入され、次いで、タンディッシュノズルから連続鋳造装置の鋳型に連続的に鋳造され、鋳片になる。
【０００３】
鋳造終了時のタンディッシュ内部には、溶鋼とタンディッシュ−フラックスや取鍋内鋼滓を起源とする鋼滓とが残留しており、これらを放置するとタンディッシュ底壁や側壁（以下、底壁と側壁とを「内壁」と記す）に固化付着し、再使用の際、浸漬ノズルの閉塞や注入された溶鋼中に再溶解して品質の低下を招く。そのため、鋳造終了後、タンディッシュを傾転させ、又はタンディッシュノズルから、溶鋼及び鋼滓を排出した後、再使用する方法が行なわれる。しかし、完全には排出されないために、これらの付着物による酸化物系の非金属介在物（以下、「介在物」と記す）が発生し、鋳片の品質が低下する。そのため、これに対応する様々な方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平８−１２８８号公報（以下、「先行技術１」と記す）には、タンディッシュを再使用する際に、タンディッシュ内に残留した溶鋼及び鋼滓をタンディッシュノズルから排出した後、タンディッシュノズル周囲に枠を設置すると共に、鋳造開始後には、タンディッシュ内の溶鋼湯面を浮遊する鋼滓に脱酸剤もしくは改質剤を投入する方法が開示されている。先行技術１によれば、タンディッシュノズル周囲の枠により、タンディッシュ壁に固化付着した鋼（以下、「残鋼」と記す）やタンディッシュ壁に固化付着した鋼滓（以下、「残滓」と記す）が、タンディッシュノズル内に流入することが防止され、ノズル閉塞が回避でき、又、脱酸剤もしくは改質剤により鋼滓の酸素レベルが低下するので、残鋼及び残滓に起因する介在物を低減することが可能としている。
【０００５】
又、特開平８−３０９５１６号公報（以下、「先行技術２」と記す）には、タンディッシュを再使用する際に、タンディッシュノズルを取り外した後、取り外した開孔部周囲の残鋼を押し上げ、押し上げられた残鋼を酸素濃度が５％以下の不活性ガス雰囲気中で、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ₂、Ｎ₂の少なくとも１種を作動ガスとしたプラズマ炎を用いて切除する方法が開示されている。先行技術２によれば、不活性ガス雰囲気中でプラズマ炎を用いて切除するので、切除される残鋼が酸化されず、且つ効率的に除去でき、その結果、残鋼に起因する介在物を防止できるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術１では、高温のタンディッシュにおいて枠を設置する必要があり、人手では困難であり、専用の装置が必要となる。又、次鋳造の溶鋼をタンディッシュ内に溜めた後に、溶鋼上の鋼滓に脱酸剤もしくは改質剤を投入するため、脱酸剤もしくは改質剤の投入以前に、酸素濃度の高い鋼滓と注入された溶鋼とが既に反応して、溶鋼中には介在物が形成される。
【０００７】
又、先行技術２では、残鋼の酸化は防止できるので、残鋼起因の介在物は発生しないが、残滓中のＦｅＯ等低級酸化物と溶鋼との反応により生成する介在物は防止できない。又、残鋼を押し上げる装置やプラズマ切断装置が必要であり、更に、タンディッシュ内を不活性ガス雰囲気とするための不活性ガスが必要で、製造コストが上昇する。
【０００８】
このように、先行技術１及び先行技術２共に、残鋼及び残滓に起因する介在物を防止するのに、その効果を十分に発揮しているとは言いがたく、改善の余地が大きいのが現状である。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、タンディッシュを再使用する際に、残鋼及び残滓に起因する介在物を防止し、清浄な鋼を製造することができる連続鋳造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による鋼の連続鋳造方法は、連続鋳造終了後のタンディッシュ内に残留する溶鋼及び鋼滓を排出した後、このタンディッシュを再使用する連続鋳造方法において、タンディッシュ内に強還元剤を主成分とする改質剤を添加し、排出する前のタンディッシュ内に残留する鋼滓中の低級酸化物濃度を２ｗｔ％以下とし、且つ、溶鋼及び鋼滓を排出した後のタンディッシュ内壁に付着残留する付着物中の低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計を５ｗｔ％以下とすることを特徴とするものである。
【００１１】
鋳造終了時にタンディッシュ内に残留する溶融状態の鋼滓は、取鍋内溶鋼湯面上の取鍋内鋼滓が連続鋳造の末期にタンディッシュ内へ流出したものや、タンディッシュ内に添加した介在物吸収剤であるタンディッシュ−フラックスや保温剤が溶融したものの混合物から成り、酸化物を主成分とする。取鍋内鋼滓には低級酸化物が含まれており、又、タンディッシュ内での空気による溶鋼の酸化もあり、タンディッシュ内の鋼滓には低級酸化物が含まれる。低級酸化物とは、ＦｅやＭｎの酸化物、例えばＦｅＯやＭｎＯであり、溶鋼中に混入した低級酸化物は、溶鋼中のＡｌやＴｉ等の酸素との親和力が強い元素と反応して、Ａｌ₂Ｏ₃やＴｉＯ₂等の酸化物を形成し、溶鋼中に介在物を発生させる。
【００１２】
鋳造終了後、溶鋼及び鋼滓を排出して再使用に供するが、溶鋼及び鋼滓は完全には排出できず、残鋼及び残滓が混合し、固化・付着した付着物として、タンディッシュ内壁に残る。そこに新たに溶鋼を注入すると、付着物は再溶解し、残滓中の低級酸化物はＡｌ₂Ｏ₃やＴｉＯ₂等を形成するが、ＡｌやＭｇ等の強還元剤を主成分とする改質剤を添加して、予めタンディッシュ内の鋼滓中の低級酸化物濃度を２ｗｔ％以下としておけば、次鋳造の溶鋼との反応により生成するＡｌ₂Ｏ₃やＴｉＯ₂等の介在物は少なくなる。その結果、鋳造開始時期の溶鋼の清浄性の劣化は少なくなり、図１（図１の詳細は後述）に示すように、鋳造開始時期の鋳片（ボトム鋳片という）の品質が合格水準を満たす。
【００１３】
鋼滓の排出後に改質剤を添加しても、鋼滓は固化して改質剤と反応しないが、排出前は溶融しているので、容易に反応して鋼滓中の低級酸化物濃度を２ｗｔ％以下とすることができる。又、先の鋳造中に改質剤を添加すると、改質剤の一部が先の鋳造の溶鋼中に溶け込み、先の溶鋼成分値に異常を起こす虞があり、好ましくない。
【００１４】
また、本発明では、溶鋼及び鋼滓を排出した後のタンディッシュ内壁に付着残留する付着物中の低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計を５ｗｔ％以下とする。
【００１５】
タンディッシュ内壁の付着物中の残鋼即ち地鉄の表面は、次鋳造の待機中に空気中の酸素と反応して、ＦｅＯ等の低級酸化物を生成する。この低級酸化物は、次鋳造の溶鋼中にＡｌ₂Ｏ₃やＴｉＯ₂等を形成するが、付着物中の地鉄濃度を少なくすれば低級酸化物も減少して、生成するＡｌ₂Ｏ₃やＴｉＯ₂も少なくなる。従って、鋼滓中の低級酸化物濃度を２ｗｔ％以下として、更に、タンディッシュ内壁の付着物中の低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計を５ｗｔ％以下とすることで、溶鋼の清浄性の劣化はより一層防止され、図２（図２の詳細は後述）に示すように、鋳片の品質は、要求される品質水準が高い厳格材の合格水準を満足する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に基づき説明する。図３〜図５は、本発明の第１の実施の形態の説明図であり、図３は鋳造終了直後のタンディッシュ内の状況を、図４は溶鋼及び鋼滓のタンディッシュからの排出状況を、図５は排出後、次鋳造を待機中のタンディッシュの状況を示した図である。
【００１９】
先ず、第１の実施の形態例について説明する。鋳造工程では、図３に示すように、内面を耐火物で構築されたタンディッシュ１が、タンディッシュカー（図示せず）に搭載され、鋳型２の上方所定位置に配置される。タンディッシュ１は上部開口部を蓋３で覆われ、タンディッシュ１の片方の側面上部には排出口４が備えられている。更に、タンディッシュ１の底部には、タンディッシュ耐火物に嵌合する上ノズル５と、上ノズル５の下面側の固定板７と摺動板８とから成るスライディングノズル６と、スライディングノズル６の下面側の浸漬ノズル９とが備えられ、タンディッシュ１から鋳型２への溶鋼流出孔が形成される。タンディッシュ１は取鍋（図示せず）から注入された溶鋼１０を連続的に鋳型２に注入し、溶鋼１０は鋳型２内で冷却されて鋳片１３となる。タンディッシュ１内の溶鋼１０の上には、取鍋内鋼滓やタンディッシュ−フラックス又は保温剤を起源とする溶融状態の鋼滓１１が存在する。
【００２０】
鋳造終了時、少量の溶鋼１０と鋼滓１１とをタンディッシュ１内に残留させて鋳型２への鋳造を停止する。その際に、残留する鋼滓１１の重量を推定する。鋼滓１１の重量は、鋼滓１１の厚みを測定することで、把握することができる。次いで、シュート１４を介して、タンディッシュ１内にＡｌやＭｇ等の強還元剤を主成分とする改質剤１５を鋼滓１１の重量に応じて添加し、鋼滓１１に含まれる低級酸化物を還元して、低級酸化物濃度を２ｗｔ％以下にする。
【００２１】
次いで、図４に示すように、タンディッシュ１を傾転装置（図示せず）又はクレーン（図示せず）等により傾転させ、溶鋼１０と鋼滓１１とを排出口４から排滓ポット１６内へ排出する。排出の際に、溶鋼１０及び鋼滓１１は、溶鋼１０と鋼滓１１とが混合して固化・付着した付着物１２として、タンディッシュ１の内壁に残留する。この付着物１２を採取して、付着物１２中の低級酸化物と地鉄との濃度を分析する。付着物１２中の低級酸化物濃度と地鉄濃度の合計が、５ｗｔ％以下の場合には、介在物が少なく清浄性が高いので、品質要求の高い品種に運用することができる。又、付着物１２中の低級酸化物濃度と地鉄濃度の合計を５ｗｔ％以下とするためには、改質剤１５による低級酸化物の還元を促進すると共に、鋳造終了後、溶鋼１０の温度が十分高いうちに迅速に排出作業を行い、溶鋼１０の付着量を減少させることが好ましい。
【００２２】
次いで、浸漬ノズル９を交換し、図５に示すように、タンディッシュ１をダミーバー１７が挿入された鋳型２の上方に配置して、次鋳造を開始する。次鋳造の待機中に、タンディッシュ１内を不活性ガス雰囲気として保温すれば、より介在物の低減効果が高くなる。
【００２３】
次に、第２の実施の形態例について説明する。図６は、第２の実施の形態例の説明図であり、タンディッシュ内壁にＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系粉末で被覆層を形成したタンディッシュを示した図である。
【００２４】
第２の実施の形態例では、第１の実施の形態例に従って、溶鋼１０及び鋼滓１１を排出した後、付着物１２が残留したタンディッシュ１の内壁に、慣用の吹きつけ法や溶射法により、付着物１２が覆われるようにＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系粉末で被覆層１８を形成する。被覆層１８の形成後は、第１の実施の形態例に従い次鋳造を行なう。但し、第２の実施の形態例では、付着物１２が次鋳造の溶鋼１０と直接接触することがないので、改質剤１５を添加する必要はない。
【００２５】
【実施例】
図３に示した構成の連続鋳造装置における実施例を説明する。タンディッシュ容量は、約８０トンであり、鋳造終了時、４トンの溶鋼を残留させて鋳造を終了する。対象鋼種を低炭素Ａｌキルド鋼（Ｃ≒０．０４ｗｔ％）とし、鋳片寸法は厚みが２５０ｍｍ、幅が２１００ｍｍ、鋳片引抜き速度は１．５ｍ／ｍｉｎの条件で、取鍋内鋼滓中の低級酸化物濃度は、転炉出鋼時にＣａＯ系改質剤を添加して１．５ｗｔ％以下に制御している。タンディッシュ内には、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系のタンディッシュ−フラックスを添加し、タンディッシュ内に残留する鋼滓の改質剤としてはＡｌショットを用いた。そして、Ａｌショット添加後、鋼滓を採取して、鋼滓中の低級酸化物を分析し、又、溶鋼及び鋼滓の排出後、タンディッシュ内壁の付着物を採取して、低級酸化物と地鉄とを分析した。ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系粉末は、吹きつけ法によりタンディッシュ内壁へ被覆した。
【００２６】
又、比較のためタンディッシュ内の鋼滓に改質剤を添加せずに、タンディッシュ内に残留する鋼滓中の低級酸化物を２ｗｔ％を超える範囲とした比較例も実施した。
【００２７】
鋳造後、得られた鋳片から介在物調査用試片を採取して、顕微鏡観察及び化学分析による介在物調査を実施し、鋳片の介在物量を介在物指数で評価した。又、鋳片を圧延して薄鋼板を製造し、薄鋼板において介在物起因の表面欠陥を調査し、薄鋼板の表面欠陥発生率と鋳片の介在物指数とを関連つけて、鋳片の介在物指数を定量化した。
【００２８】
表１に、実施例及び比較例の試験条件と鋳片の平均介在物指数とをまとめて示す。尚、表１におけるボトム鋳片とは、鋳造を開始して得られる最初の鋳片で、本実施例の場合には、２ストランドであるため、ボトム鋳片は２つとなる。又、ミドル鋳片とはボトム鋳片以外の全鋳片である。平均介在物指数は、ボトム鋳片とミドル鋳片とを区別した複数の鋳片の介在物指数の平均値である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１において、No.１〜Ｎo.６が本発明の実施例で、No.７〜No.１２及びNo.１６〜No.２７は比較例であり、No.１３〜No.１５は、タンディッシュ内壁にＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系粉末を吹きつけた本発明の実施例である。
【００３１】
No.１３〜No.１５のＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系粉末を吹きつけた実施例を除き、タンディッシュ内の鋼滓中の低級酸化物濃度とボトム鋳片の平均介在物指数との関係を図１に示す。低級酸化物濃度が２．０ｗｔ％以下であれば、平均介在物指数は１．０以下となり、汎用の薄鋼板（一般材ともいう）の表面品質合格水準を満たしていた。尚、平均介在物指数と薄鋼板の表面欠陥発生率との関連から、平均介在物指数が１．０以下であれば、一般材の合格水準を満たすことが分かっている。
【００３２】
更に、タンディッシュ内の鋼滓中の低級酸化物濃度が２ｗｔ％以下のNo.１〜No.６の実施例及びNo.７〜No.１２の比較例におけるタンディッシュ内壁の付着物中の低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計と、ミドル鋳片の平均介在物指数との関係を図２に示す。低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計が５ｗｔ％以下であれば、平均介在物指数は０．５以下となり、要求される品質水準が高い薄鋼板（厳格材ともいう）の表面品質合格水準を満たしていた。尚、平均介在物指数と薄鋼板の表面欠陥発生率との関連から、平均介在物指数が０．５以下であれば、厳格材の合格水準を満たすことが分かっている。
【００３３】
又、タンディッシュ内壁にＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系粉末を吹きつけた実施例においては、タンディッシュ内の鋼滓中の低級酸化物濃度及び付着物中の低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計値に係わらず、ボトム鋳片は一般材の合格水準を、又、ミドル鋳片は厳格材の合格水準を満たしていた。
【００３４】
これに対して、タンディッシュ内の鋼滓中の低級酸化物濃度が２ｗｔ％を越えた比較例では、いずれの場合も、ボトム鋳片が一般材の合格水準を満足することがなかった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、タンディッシュを再使用する際に、タンディッシュ内壁の付着物中の低級酸化物を低く抑える、若しくは、付着物を被覆して無害化するために、残鋼及び残滓に起因する介在物を防止して、清浄な鋼を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼滓中の低級酸化物濃度とボトム鋳片の平均介在物指数との関係を、本発明の実施例と比較例とで比較して示した図である。
【図２】本発明の実施例において、付着物中の低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計と、ミドル鋳片の平均介在物指数との関係を示した図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態の説明図であり、鋳造終了直後のタンディッシュ内の状況を示す図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態の説明図であり、溶鋼及び鋼滓のタンディッシュからの排出状況を示す図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態の説明図であり、排出後、次鋳造を待機中のタンディッシュの状況を示す図である。
【図６】本発明の１つの実施の形態の説明図であり、内壁にＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系粉末で被覆層を形成したタンディッシュを示す図である。
【符号の説明】
１タンディッシュ
２鋳型
３蓋
４排出口
６スライディングノズル
９浸漬ノズル
１０溶鋼
１１鋼滓
１２付着物
１５改質剤
１８被覆層

Claims

連続鋳造終了後のタンディッシュ内に残留する溶鋼及び鋼滓を排出した後、このタンディッシュを再使用する連続鋳造方法において、タンディッシュ内に強還元剤を主成分とする改質剤を添加し、排出する前のタンディッシュ内に残留する鋼滓中の低級酸化物濃度を２ｗｔ％以下とし、且つ、溶鋼及び鋼滓を排出した後のタンディッシュ内壁に付着残留する付着物中の低級酸化物濃度と地鉄濃度との合計を５ｗｔ％以下とすることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。