JP4349224B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、鋳型に溶鋼を注入する浸漬ノズルの溶損を、可及的に抑制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。
鋼の連続鋳造においては、通常、浸漬ノズルを使用して鋳型内に溶鋼を給湯する。この浸漬ノズルは、通常、アルミナグラファイト質のものが用いられている。また、アルミナグラファイト質でない場合は、酸化物系の耐火物が使用されている。
このような浸漬ノズルを使用する鋼の連続鋳造では、一般にモールドフラックス（パウダー）を使用しているが、このモールドフラックスは、フッ化物を含む酸化物であるので、浸漬ノズルが溶損する。
したがって、浸漬ノズルの溶損度合いによっては、浸漬ノズルに孔が開いたり、破損したりするので、溶損がある程度まで進むと、鋳造を中止するか、もしくは浸漬ノズルを交換する必要がある。
このようなことから、浸漬ノズルの溶損を防止する方法がいくつか提案されている。たとえばモールドフラックスが浸漬ノズルに接触しないように、浸漬ノズルの周りに遮蔽物を設置し、モールドフラックスと浸漬ノズルが直接接触しないようにすることで、溶損を防止する技術が提案されている。
特開平５−３１８０５８号公報
また、浸漬ノズル近傍のモールドフラックスに不活性ガスを吹きつけ、モールドフラックスと浸漬ノズルが接触しないようにする方法が提案されている。
特開２００１ー２５９８０２号公報
前記特許文献１で提案された技術では、遮蔽物の材質が問題となる。この特許文献１では、モールドフラックスの融点より高い融点を有する材料（たとえば、合金鋼）を使用することが提案されている。また、遮蔽物は溶鋼に接触しないように支持することが提案されている。
しかしながら、溶鋼に接触することなく溶融したフラックスを遮蔽することは困難であり、遮蔽は固体状態のフラックスにとどまるのが現実である。また、浸漬ノズルの溶損は溶融フラックスと溶鋼との界面で最も進行するので、この特許文献１に記載された技術では、一番溶損の激しい、溶融フラックスと溶鋼が接触している、いわゆるメニスカスでのモールドフラックスの遮蔽ができない。
また、前記特許文献２で提案された技術では、溶鋼にガスを吹き付けることで低下する温度を補償するために、誘導加熱装置を装備しており、非常に大がかりな設備を必要とする。
したがって、現実には、モールドフラックスとの接触部分をより耐食性の高いジルコニアグラファイト質で作成すること、さらに溶損しやすい部分の肉厚をあらかじめ大きくしておくことなどで対処している。しかしながら、これらの方法では、既に限界が来ており、連続鋳造時における浸漬ノズルの溶損をより少なくする技術の開発が望まれている。
本発明が解決しようとする問題点は、大きな設備投資を行わずに、連続鋳造時における浸漬ノズルの溶損を低減する現在の技術には既に限界がきているという点である。
本発明の連続鋳造方法は、
大きな設備投資を行うことなく、一番溶損の激しい、溶融フラックスと溶鋼が接触している部分においても浸漬ノズルの溶損を可及的に抑制するために、
鋼の連続鋳造時、
溶鋼表面より上部であって、
鋳型へ溶鋼を注入する耐火物製の浸漬ノズルと、溶融フラックスと粉末フラックスとからなるモールドフラックスが接触する部分とその上部のみに、不活性ガスを導入することを最も主要な特徴としている。
大きな設備投資を行うことなく、一番溶損の激しい、溶融フラックスと溶鋼が接触している部分においても浸漬ノズルの溶損を可及的に抑制するために、
鋼の連続鋳造時、
溶鋼表面より上部であって、
鋳型へ溶鋼を注入する耐火物製の浸漬ノズルと、溶融フラックスと粉末フラックスとからなるモールドフラックスが接触する部分とその上部のみに、不活性ガスを導入することを最も主要な特徴としている。
本発明では、浸漬ノズルのモールドフラックスと接触する部分の酸素ポテンシャルを低下させることで、連続鋳造時、鋳型へ溶鋼を注入する浸漬ノズルの溶損速度を飛躍的に減少できるという利点がある。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１および図２を用いて説明する。
従来、モールドフラックスによる浸漬ノズルの溶損は、溶融したフラックスと浸漬ノズルが直接反応することによるものと考えられていた。
従来、モールドフラックスによる浸漬ノズルの溶損は、溶融したフラックスと浸漬ノズルが直接反応することによるものと考えられていた。
したがって、このような考え方から、従来は、特許文献１のように遮蔽物によってフラックスが浸漬ノズルに接触しないようにするとか、特許文献２のようにガスによってフラックスが浸漬ノズルに接触しないようにするという方法が提案されていた。
発明者は、浸漬ノズルの材質と溶融フラックスとの反応を速度論的な実験を行い検討した結果、溶融フラックスと浸漬ノズルの材質を接触させても周りの雰囲気が不活性ガス雰囲気であるならば、浸漬ノズルの溶損反応はほとんど進行しないことを知見した。
つまり、発明者は、溶融したフラックス、固体のフラックスともに浸漬ノズルに接触させても、接触する部分の酸素ポテンシャルを低下させさえすれば、溶損反応の速度は劇的に小さくなることを知見したのである。
モールドフラックスと、浸漬ノズルが接触する部分の酸素ポテンシャルを低下させるには、溶鋼表面より上部であって、鋳型へ溶鋼を注入する浸漬ノズルとモールドフラックスが接触する部分とその上部のみに、不活性ガスを導入することが考えられる。これが請求項１の本発明である。そして、この浸漬ノズルとモールドフラックスが接触する部分とその上部のみに、不活性ガスを導入する方法として、以下の方法が考えられる。
（１）図１に示す方法は、浸漬ノズル１の構造を簡単にするために、浸漬ノズル１のモールドフラックス２（溶融フラックス２ａと粉末フラックス２ｂ）に接触する部分とその上部を覆い、かつ、その下端は連続鋳造中には溶融フラックス層内に位置するようなカバー３を設置し、このカバーと浸漬ノズルとの間の空間部分にＡｒガスや窒素ガスなどの不活性ガスを充満させて鋳造するものである（請求項２の本発明）。
この際、従来の方法のようにモールドフラックス２と浸漬ノズル１を隔離してやる必要はない。ただし、この図１に示した方法は、浸漬ノズル１設置時の作業が繁雑になるので、浸漬ノズル１の外周部にあらかじめカバー３を設置するなどの工夫が必要である。なお、図１中の４は鋳型、５は溶鋼、６は凝固シェルを示す。
（２）図２に示す方法は、浸漬ノズル１にあらかじめ工夫をしておくことで、取り扱いを簡単にする方法である。すなわち、浸漬ノズル１の側壁に、その軸方向にスリット状の空隙１ａを形成すると共に、前記側壁のモールドフラックス２（溶融フラックス２ａと粉末フラックス２ｂ）と接触するメニスカス近傍位置の外周側を通気性のあるポーラス質部１ｂとなし、この空隙１ａに吹き込んだ前記不活性ガスをポーラス質部１ｂから外側のモールドフラックス２に向けて噴出させるものである（請求項３の本発明）。
この図２の方法は、周りの雰囲気と遮蔽されてはいないが、浸漬ノズル１が溶損する近傍の酸素ポテンシャルを優先的に下げることができるので、少ない不活性ガスで効果を発揮する。また、このような構造の浸漬ノズルに、図１のようにカバーを設置する方法も有効である。
以上の本発明方法によれば、浸漬ノズル１が溶融フラックス２ａや粉末フラックス２ｂと接触する部分の酸素ポテンシャルを効果的に低下させることができるので、浸漬ノズル１の溶損反応はほとんど進行せず、溶損の進行を効果的に抑制することができる。
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
鋳型厚さが２３０ｍｍ、幅が１２５０ｍｍの垂直曲げ型連続鋳造機を使って、下記表１に示す化学組成の低炭素アルミキルド鋼を鋳造した。下記表２には使用したモールドフラックスの組成を、下記表３には使用した浸漬ノズルの化学組成を示す。
鋳型厚さが２３０ｍｍ、幅が１２５０ｍｍの垂直曲げ型連続鋳造機を使って、下記表１に示す化学組成の低炭素アルミキルド鋼を鋳造した。下記表２には使用したモールドフラックスの組成を、下記表３には使用した浸漬ノズルの化学組成を示す。
まず最初に、浸漬ノズルとモールドフラックスが接触する部分とその上部に、不活性ガスを導入しない通常の方法で鋳造を行った。１ヒートの鋳造量は約１００トンで、１０ヒートを連続して鋳造したところ、浸漬ノズルの溶損量は１５ｍｍであった。
これに対して、図１に示した方法で、Ａｒガスを１０Ｎｍ3／分で流して鋳造を行ったところ、１０ヒートを連続鋳造した後の浸漬ノズルの溶損量は５ｍｍと飛躍的に小さくなった。
また、図２に示した方法で、Ａｒガスを５Ｎｍ3／分で流して鋳造を行ったところ、１０ヒートを連続鋳造した後の浸漬ノズルの溶損量は７ｍｍと、図１の場合と同様に飛躍的に小さくなった。
これらの結果をまとめたのが、図３である。
これらの結果をまとめたのが、図３である。
なお、本発明は上記した実施例に限らず、本発明の技術的思想の範囲内であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは、言うまでもない。
以上の本発明は、浸漬ノズルを使用する連続鋳造であれば、湾曲型、垂直型など、どのような方式の連続鋳造であっても、また、どのような形態の浸漬ノズルであっても適用できる。
１ 浸漬ノズル
１ａ 空隙
１ｂ ポーラス質部
２ モールドフラックス
２ａ 溶融フラックス
２ｂ 粉末フラックス
３ カバー
４ 鋳型
５ 溶鋼
１ａ 空隙
１ｂ ポーラス質部
２ モールドフラックス
２ａ 溶融フラックス
２ｂ 粉末フラックス
３ カバー
４ 鋳型
５ 溶鋼
Claims (3)
- 鋼の連続鋳造時、
溶鋼表面より上部であって、
鋳型へ溶鋼を注入する耐火物製の浸漬ノズルと、溶融フラックスと粉末フラックスとからなるモールドフラックスが接触する部分とその上部のみに、不活性ガスを導入することを特徴とする連続鋳造方法。 - 前記接触する部分とその上部を覆い、かつ、その下端は連続鋳造中には溶融フラックス層内に位置するようなカバーをあらかじめ外周部に設置してある浸漬ノズルを用い、
前記カバーと浸漬ノズルとの間の空間部分に不活性ガスを充満させて鋳造することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。 - 浸漬ノズルの側壁にスリット状の空隙を形成すると共に、この空隙の外周側所定位置に通気性を有するポーラス質部を設け、前記空隙に供給した不活性ガスを前記ポーラス質部から噴出させることで、浸漬ノズルとモールドフラックスが接触する部分とその上部に、不活性ガスを導入することを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造方法。
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| CN102029385B (zh) * | 2009-09-26 | 2013-03-20 | 大冶特殊钢股份有限公司 | 优特钢模铸保护浇铸工艺 |
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