JP5025312B2 - Method of pouring into casting mold for ingot casting to improve the surface of steel ingot by generating swirling flow in runner - Google Patents
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Description
この発明は、取鍋と下注造塊用鋳型への注入管の接続部に大気が侵入しないように該接続部分をシールする不活性なシールガスが該接続部分から注入管および湯道を通じて下注造塊用鋳型内へ流入するが、この流入したシールガスを湯道に連接する複数の下注造塊用鋳型に分散させることで各下注造塊用鋳型に流入するシールガス量を減少して得られた鋼塊の表面肌を改善する下注造塊用鋳型への注湯方法に関する。 In the present invention, an inert sealing gas for sealing the connection portion so that the atmosphere does not enter the connection portion of the injection pipe to the ladle and the mold for ingot casting is dropped from the connection portion through the injection pipe and the runner. It flows into the casting ingot mold, but the amount of seal gas flowing into each casting mold is reduced by dispersing the flowing seal gas in multiple casting molds connected to the runner. It is related with the pouring method to the mold for undercast ingot which improves the surface skin of the steel ingot obtained by doing this.
大気中で溶鋼を下注造塊用鋳型で鋳造する際に、大気中の酸素と溶鋼成分の反応によって酸化物系介在物が生成するのを防止するため、取鍋の溶鋼開閉ゲート部に設けたフードと注入管の上部入口との間にアルゴンや窒素などの不活性ガスをシールガスとして吹き込み、溶鋼と大気の接触を防止することが行なわれている。 In order to prevent the formation of oxide inclusions due to the reaction between oxygen and molten steel components in the atmosphere when casting molten steel in the mold for casting ingots in the atmosphere, it is provided at the molten steel opening and closing gate of the ladle. An inert gas such as argon or nitrogen is blown as a sealing gas between the hood and the upper inlet of the injection tube to prevent contact between the molten steel and the atmosphere.
取鍋のフード部分から吹き込まれたシールガスは、注入管内で溶鋼の流れに巻込まれて注入管および湯道を通過して気泡となって下注造塊用鋳型内に流入し、下注造塊用鋳型を通じて大気中に放出される。シールガスの気泡が下注造塊用鋳型内に流入しない場合は、下注造塊用鋳型内で溶鋼の表面は水平なまま溶鋼面は鋳造の進行に伴って静かに上昇してゆく。しかし、シールガスの気泡が下注造塊用鋳型内に流入する場合は、シールガスの気泡が浮上して溶鋼の表面から離脱する際に、気泡が下注造塊用鋳型内の溶鋼の表面を盛り上げたりあるいは弾けたりして溶鋼の表面に大きな揺らぎ(ボイリング)が生じる。溶鋼の表面に大きな揺らぎが生じた時には、溶鋼の波やスプラッシュが下注造塊用鋳型内壁の溶鋼面位置より高い位置で凝固し、この先行して凝固した位置の内壁面の部分に溶鋼面が上昇して本体が凝固する。この結果、鋼塊の表面が二重肌になったり、あるいは溶鋼の表面を覆っている被覆材の溶融層と未溶融層が混合されて未溶融の被覆材を鋳型と溶鋼の間に巻込んで凝固し、鋼塊の表面に凹みや肌荒れを生じたりするなど、鋼塊の表面肌の悪化が発生し易い。その他、溶鋼の表面を覆っている被覆材を溶鋼中に巻込み、巻込まれた被覆材が溶鋼から浮上分離しきらず、鋼塊表層の初期凝固シェルにトラップされたまま凝固してしまうおそれもある。特にシールガスとしてアルゴンガスを用いた場合には、窒素ガスを用いた場合と比べて、シールガスの巻込みによる下注造塊用鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎが顕著に発生する。この場合、シールガスの巻込みによる下注造塊用鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎは、特に注入管の直近の下注造塊用鋳型内で起こり易い。 The seal gas blown from the hood part of the ladle is wound into the molten steel flow in the injection pipe, passes through the injection pipe and the runner, becomes a bubble, and flows into the casting mold for the lower casting ingot. Released into the atmosphere through the lump mold. In the case where the seal gas bubbles do not flow into the lower casting ingot mold, the molten steel surface rises gently with the progress of casting while the surface of the molten steel remains horizontal in the lower casting ingot mold. However, if the seal gas bubbles flow into the mold for ingot casting, the bubbles will rise to the surface of the molten steel in the mold for ingot casting when the bubbles rise and leave the surface of the molten steel. A large fluctuation (boiling) is generated on the surface of the molten steel by raising or flipping the steel. When large fluctuations occur on the surface of the molten steel, the molten steel wave and splash solidify at a position higher than the position of the molten steel surface of the inner wall of the mold for casting ingot, and the surface of the molten steel is formed on the inner wall portion at the position where the solidification has occurred earlier. Rises and the body solidifies. As a result, the surface of the steel ingot has a double skin, or the molten layer and unmelted layer of the coating material covering the molten steel surface are mixed and the unmelted coating material is wound between the mold and the molten steel. The surface of the steel ingot is liable to deteriorate, for example, the surface of the steel ingot is solidified and the surface of the steel ingot is dented or rough. In addition, the coating material covering the surface of the molten steel is wound into the molten steel, and the wrapped coating material may not float and separate from the molten steel and may solidify while trapped in the initial solidification shell of the steel ingot surface layer. . In particular, when argon gas is used as the seal gas, fluctuations in the surface of the molten steel in the casting for ingot casting due to the entrapment of the seal gas are significantly generated as compared with the case where nitrogen gas is used. In this case, the fluctuation of the surface of the molten steel in the casting for ingot casting due to the entrapment of the seal gas is likely to occur particularly in the casting for casting ingot in the immediate vicinity of the injection pipe.
この現象を防止するための従来の技術には、注入管を太径化して注入管内の流速を低減することで溶鋼中のシールガスの浮上を促進し、シールガスの下注造塊用鋳型内への流入を低減するボイリング抑制造塊方法(例えば、特許文献1参照。)や、注入管とその直近の下注造塊用鋳型を結ぶ湯道の間にガス抜き管を立てることで、シールガスの下注造塊用鋳型内への流入を防止する下注造塊法がある(例えば、特許文献2参照。)。 The conventional technique for preventing this phenomenon is to increase the diameter of the injection pipe and reduce the flow velocity in the injection pipe to promote the rising of the seal gas in the molten steel, and the inside of the casting gas casting mold Boiling suppression ingot-making method (see, for example, Patent Document 1) for reducing the inflow into the pipe, and a degassing pipe standing between the injection pipe and the casting mold for the immediate ingot-making ingot. There is a lower casting ingot method that prevents gas from flowing into the casting mold (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献1に記載の注入管を太径化する方法では、シールガスの注入管内へ流さずに、シール体により大気の流入を防止した状態であっても、下注造塊用鋳型内へのシールガスの流入を防止して表面肌不良を皆無にすることはできておらず、一方、シール体無しで大気の巻込みがある状態では、シール体有りの場合よりも多くの表面肌不良が発生している。このことから、シールガスを流した状態では、注入管内でのガスの巻込みがさらに増加するために、十分なシールガス浮上効果が得られないと言える。シールガスを流した状態において注入管内でガスを浮上させる場合や注入流量を大きくする場合には、さらに太径の注入管を用いる必要があると考えられ、鋳造歩留りの悪化や注入管の設置場所の不足が予測される。
However, in the method of increasing the diameter of the injection tube described in
特許文献2に記載の注入管とその直近の下注造塊用鋳型を結ぶ湯道の間にガス抜き管を立てる方法では、注入管から分岐した湯道毎にガス抜き管を立てる必要があり、注入管から分岐した湯道が多い程、鋳造歩留りが悪化し、ガス抜き管の設置場所の不足も予測される。また、鋳造歩留りの悪化を小さくするためにガス抜き管を細くすると、シールガスを多量に巻込んだ場合には、ガス抜き管の上端から気泡と共に溶鋼が吹き上がるおそれがある。
In the method of standing a degassing pipe between the injection pipe described in
本発明が解決しようとする課題は、シールガスを使用する溶鋼の下注造塊方法において、1本の湯道から複数の下注造塊用鋳型への溶鋼の流入を複数の下注造塊用鋳型へ順次分岐する形態で鋳造する場合に、湯道を流れる溶鋼を旋回流とすることで注入管内で巻込んだシールガスの気泡を湯道内の中心部に集め、下注造塊用鋳型内への流入を複数の下注造塊用鋳型に分散させることで、下注造塊用鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎを軽減し、鋼塊の表面肌の悪化や下注造塊用鋳型内で溶鋼の表面を覆っている被覆材の巻込みを防止できる方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a plurality of sub-casting ingots for inflow of molten steel from one runway to a plurality of molds for sub-casting ingots. When casting in the form of branching to the casting mold, the molten steel flowing in the runner is turned into a swirling flow to collect the sealing gas bubbles in the injection pipe at the center of the runner, and the mold for the ingot casting Dispersing the inflow into multiple molds for ingot casting ingots reduces fluctuations in the surface of the molten steel in the ingot casting molds, worsens the surface of the steel ingot, and molds for ingot casting It is providing the method of preventing the envelopment of the coating | covering material which has covered the surface of the molten steel in the inside.
上記の課題を達成するための本発明の手段は、請求項1の発明では、取鍋から注入管を経て下注造塊用の湯道に溶鋼を流す際に、垂直に配設した注入管の上部入口から溶鋼を流して落下させる。この場合、この注入管の下端部に段差部を設け、該段差部において、溶鋼の流れを垂直落下から切り替えて段差部の終端部に向け、さらにこの段差部の終端部に設けた下向きの下垂管部で溶鋼の流れを下垂管部の方向の下部に向けるものとし、さらに段差部の底面の延長線より低位かつ直近に位置する段差部の終端部の下垂管部の側壁に配設の出口から水平方向の湯道に溶鋼を流すことで、湯道において旋回流を発生させて下注造塊用鋳型への注湯方法である。従来の下注造塊用鋳型への湯道における溶鋼の流れは、湯道方向に向いた水平流であったが、本発明の請求項1の手段では、湯道に旋回流を発生させてシールガスの気泡を湯道の中心部に位置させた状態で下注造塊用鋳型へ下注ぎして鋼塊表面肌を改善する注湯方法である。
According to the first aspect of the present invention, the injection pipe arranged vertically when flowing the molten steel from the ladle through the injection pipe to the runner for the ingot casting The molten steel is poured from the upper entrance of the steel and dropped. In this case, a step portion is provided at the lower end portion of the injection pipe, and the flow of the molten steel is switched from the vertical drop toward the end portion of the step portion at the step portion. The flow of the molten steel is directed to the lower part in the direction of the downpipe pipe part in the pipe part, and the outlet provided on the side wall of the downpipe pipe part at the end of the step part located lower and closest to the extension line of the bottom face of the step part This is a method for pouring molten steel into a horizontal runner to create a swirling flow in the runner and pouring it into a casting mold for ingot casting. The flow of molten steel in the runner to the casting mold for the conventional ingot casting was a horizontal flow facing the runner direction. However, in the means of
請求項2の発明では、段差部の終端部の下垂管部の側壁に配設の出口の位置を注入管の中心軸から水平方向に注入管の太さの1/2〜3倍ずらし、かつ、段差部の底面の延長線より出口の上端面を0〜300mm下部に偏位させ、該出口から水平方向の湯道に溶鋼を流すことを特徴とする請求項1の手段の湯道に旋回流を発生させて鋼塊表面肌を改善する下注造塊用鋳型への注湯方法である。
In the invention of
請求項3の発明では、注入管の下端部に設けた段差部を水平方向に配設して該段差部に溶鋼を流すことを特徴とする請求項2の手段の湯道に旋回流を発生させて鋼塊表面肌を改善する下注造塊用鋳型への注湯方法である。 According to a third aspect of the present invention, a stepped portion provided at the lower end portion of the injection pipe is disposed in the horizontal direction, and molten steel is caused to flow through the stepped portion. It is a pouring method to the mold for undercast ingot which improves the surface skin of a steel ingot.
請求項4の発明では、注入管の下端部に設けた段差部を斜め下方向に配設して該段差部に溶鋼を流すことを特徴とする請求項2の手段の湯道に旋回流を発生させて鋼塊表面肌を改善する下注造塊用鋳型への注湯方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the step portion provided at the lower end portion of the injection pipe is disposed obliquely downward and the molten steel is caused to flow through the step portion. This is a pouring method for a mold for ingot casting to improve the surface of the steel ingot.
本発明の上記方法の手段とする理由および原理について説明する。先ず、従来の下注造塊方法では、湯道内の溶鋼流は単なる水平流である。先ず取鍋から注入管へ溶鋼を流す際に、注入管の上部入口を取鍋の溶鋼開閉ゲート部に設けたフードで覆って、かつ、この入口をアルゴンや窒素などのシールガスで遮蔽する。しかし、このシールガスが取鍋からの溶鋼流に巻き込まれ、溶鋼と共に注入管へ入って出口から湯道に流され、溶鋼が水平流となって流れるとき、溶鋼中に含有のシールガスが気泡となって溶鋼から容易に分離し湯道の上面壁の部分に気泡となって浮上する。すなわち、注入管に多数の下注造塊用鋳型が直列に配設されている1本の水平な湯道の中で、注入管から直近の下注造塊用鋳型までの湯道内でシールガスは気泡となり、湯道の水平な上面壁部に溜まり、溜まった大部分の気泡が注入管に直近の下注造塊用鋳型へ巻き込まれて流入する。このために直近の下注造塊用鋳型内の溶鋼表面には、巻込まれたシールガスによる揺らぎが発生する結果、溶鋼表面の被覆材が溶鋼に巻き込まれる問題があった。 The reason and principle of the method of the present invention will be described. First, in the conventional ingot casting method, the molten steel flow in the runner is a mere horizontal flow. First, when flowing molten steel from the ladle to the pouring pipe, the upper inlet of the pouring pipe is covered with a hood provided at the molten steel opening / closing gate portion of the ladle, and this inlet is shielded with a sealing gas such as argon or nitrogen. However, when this seal gas is entrained in the molten steel flow from the ladle, enters the injection pipe together with the molten steel, flows from the outlet to the runner, and when the molten steel flows as a horizontal flow, the seal gas contained in the molten steel is bubbled It easily separates from the molten steel and rises as bubbles on the upper wall of the runway. That is, in one horizontal runner in which a large number of casting molds are arranged in series on the injection pipe, the sealing gas is formed in the runway from the injection pipe to the nearest casting mold. Becomes bubbles and accumulates on the horizontal upper surface wall of the runner, and most of the accumulated bubbles are drawn into the casting mold for the ingot and cast into the casting tube. For this reason, there has been a problem that the coating material on the surface of the molten steel is caught in the molten steel on the surface of the molten steel in the casting mold for the last ingot.
しかしながら、本発明の手段では、注入管の下端部に段差部を設け、この段差部の終端部に下垂管部を設け、この段差部の底面の延長線より低位、かつ、直近に位置する段差部の終端部の下垂管部を形成する側壁に出口を配設することにより、段差部の底面の延長線よりも湯道への出口の上端面を下方に位置するようにずらし、さらに、この出口の位置を注入管の縦方向の中心軸の位置から水平方向にずらすことで、注入管を流れる溶鋼は出口から水平に延びる湯道に旋回流となって流入することとなる。このように溶鋼が旋回流となって湯道を流入することで、湯道を流れる溶鋼に遠心力が作用する。さらに、この旋回流となった溶鋼は含有しているシールガスの気泡に比して比重が大きいので、遠心力が作用した溶鋼は湯道の周壁部に拡大する。一方、シールガスの気泡は溶鋼に比して比重が小さいので湯道の中心部に集まる力が気泡に働く。この湯道の中心部に集まろうとするシールガスの気泡の力の方が湯道内で浮力により浮上分離しようとする力よりも大きいので、湯道におけるシールガスの気泡が浮上分離する作用が妨げられる。この結果、溶鋼はシールガスの気泡を湯道の中心部に内在した状態のまま、下注造塊用鋳型に順次注入されて行く。そこで、気泡を湯道の中心部に有して下注造塊用鋳型に流入する溶鋼は、注入管から直近にある下注造塊用鋳型のみならず最も遠い位置にある下注造塊用鋳型にも気泡が均等に分散されて下注ぎされる。このようにシールガスの気泡は分散されて下注造塊用鋳型に流入されるので、各下注造塊用鋳型に流入されるシールガスの気泡の量は略均一となる結果、1本の下注造塊用鋳型当たりの気泡の量は少なくなる。そこで、下注造塊用鋳型内を上昇する湯面は静かに上昇して気泡により揺らぐことがなくなり、下注造塊用鋳型内の溶鋼表面の被覆材は溶鋼中に巻き込まれることがなくなる。 However, in the means of the present invention, a step portion is provided at the lower end portion of the injection tube, a drop tube portion is provided at the end portion of the step portion, and the step located lower and closest to the extension line of the bottom surface of the step portion. By disposing the outlet on the side wall that forms the drooping pipe portion at the terminal end of the section, the upper end surface of the outlet to the runner is shifted downward from the extension line of the bottom surface of the stepped portion, and this By shifting the position of the outlet in the horizontal direction from the position of the longitudinal central axis of the injection pipe, the molten steel flowing through the injection pipe flows into the runner extending horizontally from the outlet as a swirling flow. Thus, centrifugal force acts on the molten steel flowing in the runner as the molten steel turns into a swirling flow and flows into the runner. Further, the molten steel that has turned into a swirling flow has a specific gravity greater than that of the contained sealing gas bubbles, so that the molten steel on which the centrifugal force has acted expands to the peripheral wall portion of the runner. On the other hand, since the bubbles of the seal gas have a smaller specific gravity than the molten steel, the force gathered at the center of the runner acts on the bubbles. Since the force of the bubbles of the seal gas trying to collect in the center of the runway is greater than the force of floating and separating in the runway due to buoyancy, the action of the seal gas bubbles in the runway floating and separating is hindered. It is done. As a result, the molten steel is sequentially injected into the casting mold for the ingot casting in a state where the bubbles of the sealing gas are present in the center of the runner. Therefore, the molten steel that has air bubbles in the center of the runner and flows into the casting mold for casting is used not only for casting casting molds closest to the injection pipe but also for casting castings that are farthest from the casting pipe. Bubbles are evenly dispersed in the mold and poured down. As described above, since the bubbles of the seal gas are dispersed and flow into the casting mold for the lower casting ingot, the amount of the bubbles of the sealing gas flowing into each casting mold for the lower casting ingot is substantially uniform. The amount of air bubbles per lower casting ingot mold is reduced. Therefore, the molten metal surface rising in the casting for ingot casting is gently raised and does not fluctuate due to bubbles, and the coating material on the surface of the molten steel in the casting for casting ingot is not caught in the molten steel.
本発明は上記の手段とすることで、注入管の下端部の段差部の下部から水平な湯道に入った溶鋼は旋回流とされているので、湯道内の溶鋼中に内在するシールガスの気泡は遠心力の作用で、比重の小さいシールガスが旋回流の中心部になって各下注造塊用鋳型に均等に分散されて搬入され、下注ぎされる。この結果、注入管との遠近に関係なく、1本の下注造塊用鋳型当たりに溶鋼と共に下注ぎされるシールガスの気泡の量は平均化される結果、少なくなるので、下注造塊用鋳型内において溶鋼の湯面が揺らぐことなく平穏に上昇し、吹き上がることがない。そこで、得られた鋼塊の表面肌は荒れることなく、さらに、下注造塊用鋳型内の湯面に被覆材を巻き込むこともないので、表面欠陥の無い清浄化された高品質の鋼塊が得られることとなるなど、本願の方法は従来にない優れた注湯方法である。 Since the present invention is the above-mentioned means, the molten steel that has entered the horizontal runner from the lower part of the step portion at the lower end of the injection pipe is swirling, so that the sealing gas contained in the molten steel in the runner The bubbles are caused by centrifugal force, and the seal gas having a small specific gravity becomes the central part of the swirl flow, is uniformly distributed and carried into the respective casting molds for lower casting, and is poured downward. As a result, the amount of the seal gas bubbles to be poured together with the molten steel per one mold for casting ingots is reduced as a result of averaging regardless of the distance from the injection tube. In the casting mold, the molten steel surface rises calmly and does not blow up. Therefore, the surface skin of the obtained steel ingot is not roughened, and further, the coating material is not caught on the molten metal surface in the mold for ingot casting. Therefore, the method of the present application is an excellent pouring method that has never been obtained.
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1に本発明の実施の形態の一例に用いる注入管1を示す模式的断面図で、図2に本発明の他の実施の形態に用いる注入管1aを示す模式的断面図である。図3は本発明の実施の形態における注入管1から湯道7を通じて各下注造塊用鋳型10へ均等に流入する溶鋼11の旋回流13およびシールガスの気泡15の流入状態を示す模式的断面図である。図4は本発明の実施に不都合な注入管1bの例を示す模式的断面図である。図5は図4の不都合な注入管1bにより生じた湯道7における水平流14およびシールガスの気泡15の下注造塊用鋳型10への流入状態を示す模式的断面図である。さらに図6は本発明の実施の形態の方法を適用した下注造塊用鋳型設備を示す模式的断面図である。すなわち、図6の(a)に、取鍋8から溶鋼11を注入管1および湯道7を経て、湯道7に直列に配列した複数の下注造塊用鋳型10に溶鋼11を下注ぎ鋳造する際の取鍋8、注入管1、湯道7および複数の下注造塊用鋳型10の配置を示す模式的側面図である。さらに図6の(b)は図6の(a)の矢視X−Xで示す模式的平面図である。図7は従来の注入管を用いた造塊装置を示し、(a)は模式的側面図で、(b)は(a)における注入管1、湯道7、下注造塊用鋳型10を示す平面図である。さらに図7の(b)は図7の(a)の矢視X−Xで示す模式的平面図である。図8は本発明の方法と従来例の鋼塊表面肌欠陥の調査結果を示すグラフである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an
先ず、本願発明の第1の実施の形態に用いる設備について図1により説明する。この設備における注入管1は、その上端に溶鋼11を取鍋8から流入する上部入口4を有し、この注入管1の下端部2には段差部3を有する。そして第1の実施の形態の方法では、この段差部3は水平方向の向きを有し、請求項3の手段となっている。さらに、この段差部3の終端部3aには下垂管部5を有する。この下垂管部5は、段差部3の水平な底面3bの延長線の下部に形成されており、その下垂管部5の側壁のうち、その壁面が水平な段差部3の側壁と同一側の側壁5aに、段差部3の方向と直角かつ水平方向に、図6に示すように、左右の出口6が配設されている。これらの左右の出口6から湯道7が水平方向に連接されており、溶鋼11がこの左右の湯道7を経由して下注造塊用鋳型10に注入される。なお、注入管1の段差部3の終端部3aの下垂管部5の下端5bは出口6の下側の直近位置で閉じられている。
First, the equipment used in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
さらに、本発明の第1の実施の形態に用いる設備では、注入管1の下部に水平方向の段差部3を有する。この注入管1において、本願の請求項2の1実施の形態として、段差部3の終端部3aに配設の下垂管部5の側壁5aに開口の出口6は、出口6の中心が注入管1の中心軸から水平方向に注入管1の太さの1/2倍〜3倍の偏位幅3dの範囲で偏位して設けられている。さらに、湯道7の水平な上面壁7aよりも0〜300mm上側へ高くなった位置に偏位して段差部3の底面3aの延長線が位置するように形成するものとして湯道7への出口6の位置を形成する。
Furthermore, the equipment used in the first embodiment of the present invention has a
本発明の第1の実施の形態の下注造塊用鋳型10への注湯方法について説明する。先ず、精錬された溶鋼11を取鍋8のフード9から垂直下向きの注入管1の上部入口4に注入して下方に落下させる。次いで、この注入管1の下端部2に設けた段差部3で、落下した溶鋼11の流れを段差部3の終端部3aに転回させる。さらに、段差部3の終端部3aに配設の下向きの下垂管部5で、溶鋼11の流れを下部に転回させ、段差部3の底面3bより低位で、かつ、底面3bの直近である下垂管部5の側壁5aの位置に段差部3の方向と水平で直角な方向に向いて配設の出口6に転回させる。さらにこの出口6から水平に配設した湯道7に溶鋼11を流すものとしている。このように注入管1の下端部2から段差部3に溶鋼11の流れを方向転換し、さらに段差部3の終端部3aで下垂管部5で再び方向転換して水平の向きとすることにより、下垂管部5に流入した溶鋼11に図3に示す旋回流13を付与する。この旋回流13となった溶鋼11を出口6から湯道7に流すことで、溶鋼11は湯道7内を旋回流13の状態で流れ、各下注造塊用鋳型10の下部の鋳型入口12から下注造塊用鋳型10内に下注ぎされる。この第1の実施の形態における段差部3は請求項3の発明の手段における注入管1の下端部2で水平方向に配設されている。
A method for pouring the casting into the mold 10 for the ingot casting in the first embodiment of the present invention will be described. First, the refined
ところで、本発明の請求項2の手段の方法では、湯道7への出口6の中心位置が注入管1の中心軸から偏位する水平方向の偏位幅3dの大きさが、注入管1の太さの1/2倍より小さいと、湯道7内で生じる旋回流13は弱過ぎ十分な旋回流13とならない。一方、偏位する水平方向の偏位幅3dの大きさが注入管1の太さの3倍より大きくなっても、湯道7内に生じる旋回流13は3倍のものと変わらず、その強さは飽和する。したがって水平方向の偏位幅3dの大きさを注入管1の太さの3倍よりも大きくすると、その大きくした分だけ設置スペースが大きくなり、かつ、大きくなっても歩留りは向上しないので、大きさに対する歩留りは悪化するなどのデメリットとなる。そこで、出口6を下垂管部5の側壁5aに配設する位置は、出口6における下垂管部5の中心軸の位置が注入管1の中心軸から水平方向に注入管1の太さの1/2倍〜3倍の範囲の偏位量3dで偏位した位置に配設するものとしている。さらに、段差部3の底面3aの位置から0〜300mm下がった位置に湯道7の上面壁7aが位置するように湯道7への出口6の位置を定める理由は、段差部3の底面3aの位置が出口6に続く湯道7の上面壁7aの位置よりも低過ぎると、湯道7内に旋回流13ができないこととなるからであり、一方、逆に段差部3の底面3aの位置が出口6に続く湯道7の上面壁7aの位置よりも高過ぎると、湯道7内にできる旋回流13が弱すぎることとなるからである。
By the way, in the method of the means of
本願発明の第2の実施の形態に用いる設備である図2に示す注入管1aについて説明する。本願発明の注入管1aは、その下端部2aの段差部3が斜め下方向に配設されており、その段差部3の終端部3aに下向きの下垂管部5を有する。下垂管部5の側壁5aのうち、その壁面が斜め下方向の段差部3の側壁と同一側の側壁5aに、段差部3の張出し方向と直角かつ水平方向に、図6に示すように、左右の出口6が配設されている。第1の実施の形態の設備と同様に、これらの左右の出口6から湯道7が水平方向に連接されており、溶鋼11がこの左右の湯道7を経由して下注造塊用鋳型10に注入される。なお、注入管1aの段差部3の終端部3aの下垂管部5の下端5bは出口6の下側の直近位置で閉じられている。
An
さらに、本発明の第2の実施の形態に用いる設備では、下部に斜め下方向の段差部3を有する注入管1aにおいて、本願の請求項4の1実施の形態として、段差部3の終端部3aに配設の下垂管部5の側壁5aに開口の出口6は、出口6における下垂管部5の中心軸の位置が注入管1aの中心軸から水平方向に注入管1aの太さの1/2倍〜3倍の範囲の偏位量3dで偏位して設けられている。さらに、段差部3の底面3bの延長線3cより0〜300mm下部に湯道7の水平な上面壁7aを偏位させて配設し、この出口6から湯道7に溶鋼11を流すものとしている。このように湯道7への出口6の位置を段差部3の底面3bの延長線3cより下方に配置することで、図3に示すように、湯道7に流入した溶鋼11に旋回流13が生じる。この場合、この旋回流13により質量の大である溶鋼11が遠心力により旋回流13の周囲となり、注入管1bの上部入口4から溶鋼11に巻き込まれたシールガスの気泡15が旋回流13の中心部に位置して湯道7を連接された各鋳型入口12まで流れるので、注入管1aの直近のみでなく遠い部分の鋳型入口12の位置する下注造塊用鋳型10にも略均一に溶鋼11および巻き込まれたシールガスの気泡15が分配されることとなるので、結果的に1本の下注造塊用鋳型10当たりのシールガスの気泡15の量は少なく、下注造塊用鋳型10内の溶鋼上面に気泡による揺らぎを生じることなく、したがって、一連の造塊された鋼塊は均質な清浄な鋼となる。
Furthermore, in the equipment used for the second embodiment of the present invention, in the
これに対し、図4に示す注入管1bにおいて、段差部3の底面3bの延長線3cより上方に出口6および図5の湯道7の上面壁7aが位置すると、図5に示すように、湯道7内に流入した溶鋼11に旋回流13ができないで水平流14となるか、あるいは旋回流13ができても弱い旋回流13となる。このために注入管1bの上部入口4から溶鋼11に巻き込まれたシールガスの気泡15が湯道7内で容易に浮上分離して浮上気泡16となり、湯道7内の注入管1bに近い湯道7の上面壁7aの部分に溜まる。この結果、大部分のシールガスの気泡15が注入管1bの直近の下注造塊用鋳型10内に流入される。さらに、湯道7内に旋回流13ができても、上記段落0020のように、弱すぎる場合にも、湯道7内にシールガスの気泡15が分離浮上して浮上気泡16となり、注入管1bに直近の鋳型入口12にシールガスの気泡15が略流入してしまうこととなる。したがって、このシールガスの気泡15が流入した下注造塊用鋳型10では、下注造塊用鋳型10内で溶鋼上面に気泡による揺らぎを生じ、被覆材を巻き込むこととなり、一方、注入管1bから遠い下注造塊用鋳型10内にはシールガスの気泡15が流入しないため、下注造塊用鋳型10内で溶鋼上面に気泡による揺らぎを生じない。このように一連の下注造塊用鋳型10で造塊した鋼塊の品質にバラツキを生じる。
On the other hand, in the
図1の模式図に示す注入管1の下端部2の水平な段差部3を有し、段差部3の終端部3aに下垂管部5の側壁5aに配設の出口6から溶鋼11を流出して湯道7に旋回流13を発生させた本発明の方法を用い、図6に示す下注造塊の形態において、JIS G 4104のSCR420鋼の5t鋼塊8本を下注造塊用鋳型10により10チャージ鋳造した。鋳造の際、シールガスにはアルゴンを用い、取鍋8のフード9から1Nm3 /minの流量で吹き込んだ。下注造塊用鋳型10内の溶鋼表面の揺らぎの目視調査と得られた鋼塊表面の調査を実施した。その結果、10チャージを平均して表1に示す。
1 has a
図2の模式図に示す注入管1aの下端部2の下部に傾斜した段差部3を有し、段差部3の終端部3aに下垂管部5の側壁5aに配設の出口6から溶鋼11を流出して湯道7に旋回流13を発生させた本発明の方法を用い、図4に示す下注造塊の形態において、JIS G 4104のSCR420鋼の5t鋼塊8本を下注造塊用鋳型10により10チャージ鋳造した。鋳造の際、シールガスにはアルゴンを用い、取鍋8のフード9から1Nm3 /minの流量で吹き込んだ。下注造塊用鋳型10内の溶鋼表面の揺らぎの目視調査と得られた鋼塊表面の調査を実施した。その結果、10チャージを平均して表1に示す。
2 has a stepped
比較例として、図7に示す従来の段差部を有しない注入管1による下注造塊の形態において、JIS G 4104のSCR420鋼の5t鋼塊8本を下注造塊用鋳型10により10チャージ鋳造した。上記の実施例1と同様に、鋳造の際、シールガスにはアルゴンを用い、取鍋8のフード9から1Nm3 /minの流量で吹き込んだ。下注造塊用鋳型10内の溶鋼表面の揺らぎの目視調査と得られた鋼塊表面の調査を実施した。その結果、10チャージを平均して表1に示す。
As a comparative example, in the form of the lower casting ingot by the
本発明の実施例1および実施例2の各方法では、注入管1および注入管1aの各左右の4本ずつの下注造塊用鋳型10a〜10dと下注造塊用鋳型10a’〜10d’において、表1に示すように、下注造塊用鋳型10内の溶鋼表面の揺らぎは、下注造塊用鋳型10a、10b、10a’、10b’の4本は小さく、図8に示すように、得られた鋼塊表面肌欠陥指数は共に0.2未満であり、他の下注造塊用鋳型10c、10d、10c’〜10d’の4本は、表1に示すように、揺らぎは無く、図8に示すように、得られた鋼塊表面肌欠陥指数は共に0であった。このように本願発明の方法では、下注造塊用鋳型10内に揺らぎがあっても小さく、鋼塊の表面肌欠陥も僅かで実質的に影響のないもので、いずれの下注造塊用鋳型10による鋼塊も実用上問題のないものであった。
In each method of Example 1 and Example 2 of the present invention, four casting
これに対し、従来の直管のみからなる注入管を用いた図7に示す装置では、注入管1の各左右の4本ずつの下注造塊用鋳型10a〜10dと下注造塊用鋳型10a’〜10d’において、表1に示すように、下注造塊用鋳型10内の溶鋼表面の揺らぎは左右の直近の下注造塊用鋳型10a、10a’の2本で大であり、図8に示すように、得られた鋼塊表面肌欠陥指数は共に1であった。その他の下注造塊用鋳型10b〜10dおよび下注造塊用鋳型10b’〜10d’の計6本では、表1に示すように、揺らぎは無く、図8に示すように、得られた鋼塊表面肌欠陥指数は共に0であった。このように従来の注入管1では、注入管1の直近の左右の下注造塊用鋳型10による鋼塊は、鋼塊表面肌の欠陥が大きく、このままでは使用にたえないもので、歩留りが悪かった。
On the other hand, in the apparatus shown in FIG. 7 using the conventional injection pipe consisting of only a straight pipe, the left and right
1 注入管
1a 注入管
1b 注入管
2 下端部
3 段差部
3a 終端部
3b 底面
3c 延長線
3d 偏位幅
4 上部入口
5 下垂管部
5a 側壁
5b 下端
6 出口
7 湯道
7a 上面壁
8 取鍋
9 フード
10 下注造塊用鋳型
11 溶鋼
12 鋳型入口
13 旋回流
14 水平流
15 シールガスの気泡
16 浮上気泡
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