JP5067801B2

JP5067801B2 - Ｐｂ含有の溶鋼をタンディッシュから連続鋳造装置へ注湯する方法

Info

Publication number: JP5067801B2
Application number: JP2007316645A
Authority: JP
Inventors: 剛谷口
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: JP2009136899A

Description

この発明は、Ｐｂ含有鋼の連続鋳造において、タンディッシュから溶鋼を鋳型に注鋼して連続鋳造する際に、鋳片に巨大Ｐｂの発生を防止する方法に関し、特にそのためのタンディッシュの構造を特定の構造としてタンディッシュ底面の溶鋼流を０．３６ｍ／ｓ以下にしてＰｂ含有の溶鋼を鋳型に注湯する方法に関する。

Ｐｂ含有鋼の連続鋳造において、溶鋼中のＰｂは比重が溶鋼よりも大きいため、得られたＰｂ含有鋼の鋳片に巨大Ｐｂが発生することがある。この巨大Ｐｂは鋼の品質に重大な悪影響を及ぼすため、発生を防止する必要がある。

Ｐｂ含有鋼の連続鋳造において、鋳片に巨大Ｐｂの発生を防止する従来技術について以下に列挙する。

先ず、取鍋のあるいはタンディッシュにおける溶鋼の出口をそれらの底面より高くすることで、底面に溜まった溶融Ｐｂの流出を防止するＰｂ含有鋼の連続鋳造方法およびそのための容器が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、タンディッシュの底面の耐火物の一部をＰｂが通過可能な耐火物にして底面の耐火物の下にＰｂを溜めることで、巨大Ｐｂの流出を防止する連続鋳造装置のタンディッシュが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

さらに、タンディッシュを複数の室に分割し、出口がある室以外の室内にＰｂを添加することで、この室内の底面に沈澱したＰｂを留めおき、出口のある室から巨大Ｐｂの流出を防止するＰｂ含有鋼の連続鋳造方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

さらに、タンディッシュ内に鋳造速度に対応した量のＰｂを連続的に添加することで、Ｐｂの沈降を防ぎ、巨大Ｐｂの流出を防止する含Ｐｂ鋼の製造方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。

しかしながら、これらの従来技術の方法では、タンディッシュの底面に溜まった溶融Ｐｂを巻き上げて、タンディッシュの出口から巨大Ｐｂの溶滴を鋳型内に流出させる原因となるタンディッシュ内の溶鋼の流れについては、記載されていない。さらに、タンディッシュ内の底面の溶鋼流の流速を制限することで、タンディッシュの底面に溜まった溶融Ｐｂの巻き上げを防止して、タンディッシュから巨大Ｐｂ滴の流出を防止する技術についての報告例は見当たらない。

特開昭５８−１５４４４６号公報特許第１８１９４３０号公報特開昭６３−２２０９５３号公報特開平０８−２０６７９５号公報

この発明が解決しようとする課題は、Ｐｂ含有鋼の連続鋳造において、タンディッシュの底面に溜まった溶融Ｐｂの巻き上げを防止し、タンディッシュから巨大Ｐｂの溶滴が鋳型内に流入することを防止することによって、鋳片における巨大Ｐｂの発生を防止する方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、タンディッシュ３に溶鋼１０を注入する溶鋼注入部４と鋳型に溶鋼１０を注湯する出口ノズル１１を有する溶鋼出口部５との間に、タンディッシュ３内で溶鋼１０の移動を阻止する堰７を設置し、この堰７によりタンディッシュ３内を溶鋼注入部４と出口ノズル１１を有する溶鋼出口部５に分割する。さらに堰７の底面６から１５０〜６００ｍｍの高さ位置９に溶鋼１０の通る穴８を設け、タンディッシュ３の溶鋼注入部４の底面６ａに生じる速い溶鋼１０の流れをこの堰７で妨げることにより出口ノズル１１を有する溶鋼出口部５のタンディッシュ３の底面６ｂの溶鋼１０の流速を０．３６ｍ／ｓ以下にしてタンディッシュの底面に溜まった溶融Ｐｂの巻き上げを防止して溶鋼１０を鋳型に注湯することを特徴とするＰｂ含有鋼をタンディッシュから連続鋳造装置へ注湯する方法である。

本発明は上記の手段のＰｂ含有の溶鋼をタンディッシュから連続鋳造装置へ注湯することとしたことで、Ｐｂ含有鋼の連続鋳造において、タンディッシュの底面に溜まった溶融Ｐｂの巻き上げを防止し、タンディッシュから巨大Ｐｂの溶滴が鋳型内に流入することが阻止できるので、鋳造されたＰｂ含有鋼には巨大Ｐｂのない高品質のＰｂ含有鋼であった。

溶融Ｐｂは溶鋼１０より比重が大きいため、タンディッシュ３の底面６に溜まり易い。しかし、タンディッシュ３の出口ノズル１１がある溶鋼出口部５のタンディッシュ３の底面６の溶鋼流速が０．３６ｍ／ｓを超えると、タンディッシュ３の底面６に溜まった溶融Ｐｂの巻き上げが発生する。その結果、タンディッシュ３の出口ノズル１１から巨大Ｐｂの溶滴が鋳型内に流出し、鋳造された鋳片の組織に巨大Ｐｂが発生する。しかし、タンディッシュ３の底面６の溶鋼流速が０．３６ｍ／ｓ以下であれば、タンディッシュ３の底面６に溜まった溶融Ｐｂの巻き上げは発生しないため、鋳造された鋳片に巨大Ｐｂが発生することはない。

図１に示す堰の無いタンディッシュ３を用いて、表１に示す条件で、予め取鍋１内にＰｂを添加してＰｂ濃度を０．１５〜０．２５質量％に成分調整したＪＩＳ規格のＳ４５Ｃに鉛を添加した鉛含有鋼の溶鋼１５０ｔを３チャージずつ連続鋳造した。得られた鋳片を圧延して巨大Ｐｂの調査を行った結果、図２のグラフに示すように、タンディッシュ３の底面６の溶鋼１０の流速が０．３６ｍ／ｓ以下であれば、溶融Ｐｂの巻き上げが発生しないため、鋳片に巨大Ｐｂが発生しなかった。一方、タンディッシュ３の底面６における最大の溶鋼流速が０．３６ｍ／ｓを超える範囲では、鋳片に巨大Ｐｂが発生した。この巨大Ｐｂの発生は、タンディッシュ３の底面６における最大の溶鋼流速が大きくなる程、巨大Ｐｂの発生が多くなることが分かった。

しかし、巨大Ｐｂの発生を抑制するために、タンディッシュ３の底面６における溶鋼流速を０．３６ｍ／ｓ以下の低速にして出口ノズル１１から鋳型に注湯して連続鋳造すると生産性が低下してしまう。

そこで、図３に示すように、タンディッシュ３の溶鋼注入部４から出口ノズル１１の間に堰７を設置し、出口ノズル１１を有する部分を溶鋼出口部５とする。このようにすることで、溶鋼注入部４のタンディッシュ３の底面６ａに生じた流速０．３６ｍ／ｓを超える速い溶鋼流がタンディッシュ３の出口ノズル１１に直接向かう溶鋼の流れを妨げることができる。また、溶鋼注入部４から出口ノズル１１がある溶鋼出口部５へ溶鋼１０が通過する穴８を底面６から高い位置の堰７に設けることで、出口ノズル１１がある溶鋼出口部５の底面６ｂの溶鋼流速を０．３６ｍ／ｓ以下にすることができる。

この場合、堰７の穴８の高さ位置９は、表２に示すように、タンディッシュ１の底面６から１５０〜６００ｍｍであれば良い。比較例１〜３のように、穴８の高さ位置９が１５０ｍｍより低いと、出口ノズル１１がある溶鋼出口部５の底面６ｂの溶鋼流速を抑える効果が小さい。また、比較例４のように穴８の高さ位置９を６００ｍｍより高くしても出口ノズル１１がある溶鋼出口部５の底面６ｂの溶鋼流速を抑える効果に変化は無いが、鋳造終了時にタンディッシュ３の溶鋼注入部４の残鋼が多くなって歩留の低下が大きくなる。

堰７の穴８の高さ位置９がタンディッシュ３の底面６から１５０ｍｍにおいて、表３に示すように、堰７の穴８の大きさを変更しても、同じ鋳造時間で鋳造すれば、出口ノズル１１のある溶鋼出口部５の底面６ｂの最大の溶鋼流速は同程度で変化せず、いずれも０．３６ｍ／ｓ以下にすることができ、巨大Ｐｂの発生はなく影響しなかった。

図３に示す本発明で使用するタンディッシュ３を用いて、表２に示す本発明例１〜４の条件で、予め取鍋内にＰｂを添加してＰｂ濃度を０．１５〜０．２５質量％に成分調整したＪＩＳ規定のＳ４５Ｃに鉛を添加した鉛含有鋼からなる溶鋼１５０ｔを３チャージずつ連続鋳造した。すなわち、図３に示した本発明で使用するタンディッシュ３では、溶鋼注入部４から出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の間に、タンディッシュ３の底面６から１５０〜６００ｍｍの高さ位置９に溶鋼１０が通過する穴８を設けた堰７を設置したことで、溶鋼注入部４のタンディッシュ３の底面６ａに生じる速い溶鋼流が妨げられ、高速での鋳造時にも出口ノズル１１がある溶鋼出口部５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速を、０．３６ｍ／ｓ以下で一定とした条件で巨大Ｐｂの発生なく鋳造することができた。

図３に示す本発明で使用するタンディッシュ３を用いて、表３に示す本発明例１、５、６の条件で、予め取鍋内にＰｂを添加してＰｂ濃度を０．１５〜０．２５質量％に成分調整したＪＩＳ規定のＳ４５Ｃに鉛を添加した鉛含有鋼からなる溶鋼１５０ｔを３チャージずつ連続鋳造した。本発明例５は、堰７の穴８がφ１００ｍｍである表３の本発明例１に対して、堰７の穴８をφ５０ｍｍに小さくしたタンディッシュ３である。また、本発明例６は、堰７の穴８がφ１００ｍｍである表３の本発明例１に対して、堰７の穴８をφ１５０ｍｍに大きくしたタンディッシュ３である。これらの本発明例１、５、６のタンディッシュ３では、溶鋼注入部４から出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の間に、タンディッシュ３の底面から１５０ｍｍの高さ位置９に溶鋼１０が通過する穴８を設けた堰７を設置したことで、溶鋼注入部４のタンディッシュ３の底面６ａに生じる速い溶鋼流が妨げられ、高速での鋳造時にも出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の底面５６ｂにおける最大の溶鋼流速を、０．３６ｍ／ｓ以下で一定とした条件で巨大Ｐｂの発生なく鋳造することができた。

図４に示すタンディッシュ３を用い、表２に示す比較例１、２、３の条件で、予め取鍋内にＰｂを添加してＰｂ濃度を０．１５〜０．２５質量％に成分調整したＪＩＳ規定のＳ４５Ｃに鉛を添加した鉛含有鋼からなる溶鋼１５０ｔを３チャージずつ連続鋳造した。図４に示したタンディッシュ３では、溶鋼注入部４から出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の間に、タンディッシュ３の底面６から１５０ｍｍより低い高さ位置９に溶鋼１０が通過する穴８を設けた堰７を設置した。しかし、溶鋼注入部４のタンディッシュ３の底面６ａに生じる速い溶鋼流を十分に妨げることができず、高速での鋳造時には、出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の底面６ｂの溶鋼流速が０．３６ｍ／ｓを超えた。図４に示したタンディッシュ３を用いて、出口ノズルがある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速を、０．２５〜０．７６ｍ／ｓの範囲内で一定とした条件で、各々１５０ｔの溶鋼を３チャージずつ連続鋳造した。

さらに、堰７の穴８の高さ位置９が本発明例４より高い、タンディッシュ３の底面６から７００ｍｍである比較例４のタンディッシュ３を用い、表２に示す条件で、予め取鍋内にＰｂを添加してＰｂ濃度を０．１５〜０．２５質量％に成分調整したＪＩＳ規定のＳ４５Ｃに鉛を添加した鉛含有鋼からなる溶鋼１５０ｔを３チャージ連続鋳造した。出口ノズル１１がある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速は、本発明例４と同じであり、０．３６ｍ／ｓ以下で一定とした条件で鋳造できた。

上記で得られた鋳片を圧延して巨大Ｐｂの調査を行って、表２および表３の右端に巨大Ｐｂの調査結果を示した。いずれの場合も、出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速が本発明の領域である０．３６ｍ／ｓ以下の範囲では、巨大Ｐｂは発生していなかった。一方、出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速が０．３６ｍ／ｓを超える範囲では、巨大Ｐｂが発生していることが確認された。

堰７の穴８の高さ位置９をタンディッシュ３の底面６から１５０〜６００ｍｍの高さにした本発明例１、２、３、４の各タンディッシュ３では、高速での鋳造時にも出口ノズル１１のある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速を、０．３６ｍ／ｓ以下で鋳造できており、巨大Ｐｂは発生していなかった。堰７の穴８の高さ位置９をタンディッシュ３の底面から１５０ｍｍより低くした比較例１、２、３のタンディッシュ３では、低速での鋳造時には、出口ノズル１１がある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速を、０．３６ｍ／ｓ以下で鋳造できており、巨大Ｐｂは発生しなかった。しかし、高速での鋳造時には、出口ノズル１１がある溶鋼出口側５の底面６ｂの溶鋼流速が０．３６ｍ／ｓを超えており、巨大Ｐｂが発生することが確認された。また、堰７の穴８の高さ位置９をタンディッシュ３の底面６から６００ｍｍより高くした比較例４のタンディッシュ３を用いた場合には、巨大Ｐｂは発生しなかった。しかし、出口ノズル１１がある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速は、堰７の穴８の高さ位置９がタンディッシュ３の底面６から６００ｍｍである本発明例４と同じであり、巨大Ｐｂ発生の防止効果にさらなる改善は認められず、鋳造終了時にタンディッシュ３の溶鋼注入部４の残鋼が多くなって歩留が低下するデメリットが発生しただけであった。

堰７の穴８の高さ位置９をタンディッシュ３の底面６から１５０ｍｍの高さにし、堰７の穴８の大きさをφ５０ｍｍ、φ１００ｍｍ、φ１５０ｍｍとした本発明例５、１、６のタンディッシュ３では、出口ノズル１１がある溶鋼出口側５の底面６ｂにおける最大の溶鋼流速は同程度で変化せず、いずれも０．３６ｍ／ｓ以下で鋳造できており、巨大Ｐｂは発生しなかった。このことにより、堰７の穴８の高さ位置９がタンディッシュ３の底面６から１５０ｍｍ以上であれば、堰７の穴８の大きさは巨大Ｐｂの発生に影響しないことが確認された。

内部に堰を有しない従来のタンディッシュを取鍋と共に模式的に示す図である。タンディッシュの底面における溶鋼の最大流速と巨大Ｐｂの発生の関係を示すグラフである。内部に堰を有する本発明例で使用するタンディッシュを取鍋と共に模式的に示す図である。内部に堰を有するが穴の高さ位置の低い比較例のタンディッシュを取鍋と共に模式的に示す図である。

１取鍋
２注入流
３タンディッシュ
４溶鋼注入部
５溶鋼出口部
６底面
７堰
８穴
９穴の高さ位置
１０溶鋼
１１出口ノズル

Claims

タンディッシュの溶鋼注入部と出口ノズルを有する溶鋼出口部の間に溶鋼の移動を阻止する堰を設置し、該堰によりタンディッシュ内を溶鋼注入部と出口ノズルを有する溶鋼出口部に分割し、該堰の底面から１５０〜６００ｍｍの高さ位置に溶鋼の通る穴を設け、溶鋼注入部のタンディッシュ底面に生じる速い溶鋼流をこの堰で妨げることにより出口ノズルを有する溶鋼出口部のタンディッシュ底面の溶鋼流を０．３６ｍ／ｓ以下とすることによりタンディッシュの底面に溜まった溶融Ｐｂの巻き上げを防止して、溶鋼を鋳型に注湯することを特徴とするＰｂ含有鋼をタンディッシュから連続鋳造装置へ注湯する方法。