JP5500401B2 - 衝撃保証用ビームブランクの連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、衝撃保証用ビームブランクの連続鋳造方法に係り、さらに詳しくは、溶鋼の無酸化鋳造を行うための、衝撃保証用ビームブランクの連続鋳造方法に関する。

連続鋳造とは、溶鋼を一定形状のモールドに連続的に注入し、目的に応じてビレット(Billet)やブルーム(Bloom)、ビームブランク(Beam Blank)、スラブ(Slab)などの鋳片を生産するための一連の工程である。

連続鋳造設備において、液相の溶鋼は、まずモールドを通過しながら２０％程度凝固した後、ストランドを通過しながら残り８０％が完全に冷却されて、前述したように固相の鋳片になる。

本発明の目的は、低温衝撃保証用ビームブランクを生産するためにＡｌが添加される場合、無酸化鋳造を実施し得るようにした、連続衝撃保証用ビームブランクの連続鋳造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、無酸化鋳造を行うようにタンディッシュから浸漬ノズルを介して連続鋳造用モールドに溶鋼を注入するが、前記浸漬ノズルは、ビームブランクの両側フランジを形成する連続鋳造用モールドの一側に位置して、前記連続鋳造用モールド内に溶鋼を注入する。

前記浸漬ノズルは、溶鋼吐出口が下方に開口したストレート型(straight type)を採用する。

前記溶鋼の注入された連続鋳造用モールドの内壁に、主成分としてＣａＯ：３２．７〜３３．７ｗｔ％、ＳｉＯ_２：２９．３〜３０．３ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：８．９０〜９．９０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：１．８〜２．８ｗｔ％、Ｆ：１．１０〜２．１０ｗｔ％、およびＣ：１５．６〜１６．６ｗｔ％を有するモールドパウダーが供給される。

鋳片を引き抜くことなく、前記鋳造用モールドで鋳片を待機させた後、タンディッシュを取り替えて連続鋳造を行うコンパウンド(compound)連連鋳を行う。

前記タンディッシュの取替は５分以内で行う。

前記連続鋳造用モールドで待機する溶鋼のモールドレベルを２５〜３５％に維持する。

前記タンディッシュの取替の際に前記モールドパウダーを除去し、前記浸漬ノズルの位置した反対側の溶鋼に連結棒を挿入する。

前記タンディッシュの取替の後、溶鋼のモールド内注入速度を０．５５〜０．７ｍ／ｍｉｎに維持する。

本発明は、タンディッシュから浸漬ノズルを介して連続鋳造用モールドに溶鋼を注入するが、浸漬ノズルを、ビームブランクの両側フランジを形成する連続鋳造用モールドの一側に位置させ、溶鋼を注入する。

これは、溶鋼の再酸化を防止し且つノズル詰まり問題を起こさないから、低温衝撃保証鋼の生産を可能にし、タンディッシュの取替の際に連結棒投入時間を短縮する効果を持つ。

また、本発明は、溶鋼吐出口が下方に開口したストレート型の浸漬ノズルを採用して浸漬ノズルの使用寿命を向上させることにより、オープンノズルの未使用による連鋳数の減少を補償する。

また、本発明は、鋳片を引き抜くことなく、連続鋳造用モールドで鋳片を待機させた後、タンディッシュを取り替えて連続鋳造を行うコンパウンド連連鋳を行う。

よって、優れた品質の低温衝撃保証用鋼を生産することができるのはもとより、連続鋳造時間が短縮され、連鋳数が向上して生産性が高まる。

表１の比較例としてオープンノズルを適用した側面図である。 表１の比較例としてオープンノズルを適用した平面図である。 表１の発明例として浸漬ノズルを適用した側面図である。 表１の発明例として浸漬ノズルを適用し、連結棒が挿入された位置を示す側面図である。 表１の発明例として浸漬ノズルを適用し、連結棒が挿入された位置を示す平面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。

本発明の衝撃保証用ビームブランクの連続鋳造方法は、図３に示すように、精錬過程を済ませた溶鋼をレードル１からタンディッシュ３に注入した後、タンディッシュ３に注入された溶鋼ｍを浸漬ノズル９を介して連続鋳造用モールド７に注入する。

浸漬ノズル９の使用は、低温衝撃保証用鋼を生産するためである。

低温衝撃保証用鋼は、Ａｌを添加するので、図１に示すように、溶鋼ｍをオープンノズル５を介して連続鋳造用モールド７に注入すると、溶鋼ストリーム(stream)の大気露出による溶鋼の再酸化が激しく発生する。

溶鋼の再酸化は、オープンノズル５の詰まり問題を発生させるともに、サイズの大きい大型製品の場合には圧延比の低下により素材の表面にガス性欠陥を発生させる。

したがって、低温衝撃保証用鋼の生産の際に溶鋼の再酸化を防止するために、図３に示すように、ノズルの端部が連続鋳造用モールド７内に位置する浸漬ノズル９を使用する。浸漬ノズル９は、タンディッシュ３から連続鋳造用モールド７に溶鋼ｍを注入するとき、溶鋼ｍと大気との接触を遮断する無酸化鋳造を行わせる。

図３〜図５に示すように、浸漬ノズル９は、ビームブランクの両側フランジを形成する連続鋳造用モールド７の一側に位置して、連続鋳造用モールド７内に溶鋼ｍを注入する。浸漬ノズル９の位置は、連続鋳造のためのタンディッシュ３の取替の際に、後述する連結棒１１の挿入時間を短縮して連鋳時間を短縮する。この際、浸漬ノズル９の位置が溶鋼の均一凝固に影響を及ぼさない。

浸漬ノズル９は、寿命向上のために、溶鋼吐出口が下方に開口したストレート型(Straight type)を採用する。ストレート型の浸漬ノズルは、下部側面が開口した溶鋼吐出口を有するホール型(hole type)の浸漬ノズルに比べて内径を広めることにより、浸漬ノズルの詰まりを防止し且つ寿命も向上させる。浸漬ノズルの寿命向上は浸漬ノズルの取替時間を短縮して連鋳数の向上につながる。

ホール型の浸漬ノズルの場合には、浸漬ノズルの下部のホール周囲に急激な浸食が発生して浸漬ノズルの寿命が低下し、連鋳数が低くなる。また、浸漬ノズルの寿命低下はタンディッシュの取替頻度を増加させる。

溶鋼ｍが注入される連続鋳造用モールド７の内壁にモールドパウダーが供給される。モールドパウダーは、溶鋼の保温、再酸化の防止、介在物の浮上分離、並びに凝固シェルとモールド間の潤滑作用のために供給される。

モールドパウダーの成分はＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、ＦおよびＣを含む。

浸漬ノズルとしてストレート型を採用する場合、モールドパウダーの主成分はＣａＯ：３２．７〜３３．７ｗｔ％、ＳｉＯ_２：２９．３〜３０．３ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：８．９０〜９．９０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：１．８〜２．８ｗｔ％、Ｆ：１．１０〜２．１０ｗｔ％、およびＣ：１５．６〜１６．６ｗｔ％である。モールドパウダーには、前記成分の他にも、蛍石、ソーダ灰などの溶融特性成分がさらに含まれる。

モールドパウダーは、上述した主成分に蛍石、ソーダ灰などが含まれて全体重量１００％になる。

前記モールドパウダーの成分のうち、ＣａＯ、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３は、介在物の浮上分離および再酸化に関与し、Ｎａ_２ＯおよびＦはモールドパウダーの粘度、溶融点の調節、潤滑作用および熱伝達速度を均一化する。Ｃはモールドパウダーの溶融速度を調節し、保温性を強化する。

前記の成分からモールドパウダーを構成する場合、ビームブランクの品質が向上し且つ線状疵の発生率が最小化される。線状疵は圧延方向に平行に発生するクラックである。

一方、本発明の衝撃保証用ビームブランクの連続鋳造方法は、コンパウンド連連鋳を採用する。コンパウンド連連鋳は、鋳片を引き抜くことなく、連続鋳造用モールド７で溶鋼ｍを待機させた後、タンディッシュ３を取り替え、連続鋳造を行う方法である。

説明の便宜上、ビームブランクと鋳片とを混用して使用する。

コンパウンド連連鋳は、鋳片を引き抜き、ダミーバーを装入してモールドをシールした後、タンディッシュを取り替えて連続鋳造を行う一般連連鋳に比べて、タンディッシュ３の取替時間を短くすることが可能である。タンディッシュ３の取替時間を短くすることは、連鋳時間を短縮する効果がある。

コンパウンド連連鋳の際に、タンディッシュ３の取替時間は５分以内で行う。これは、タンディッシュ３の取替時間が５分以上かかると、鋳片連結部の先端浮き上がり現象が発生して設備事故の危険があり、製品の品質に問題が発生しうるためである。

浸漬ノズル９を介して連続鋳造用モールド７に注入される溶鋼ｍの注入速度は、１連鋳のときに０．２５〜０．５ｍ／ｍｉｎ、タンディッシュ３が取り替えられた２連鋳のときから最後の連鋳までは０．５５〜０．７ｍ／ｍｉｎとなるようにする。これはタンディッシュ３の取替による溶鋼の降温を防止して鋳片連結部１３の先端浮き上がり現象を防止する。

図４に示すように、コンパウンド連連鋳の際に連続鋳造用モールド７で待機する溶鋼ｍのモールドレベルは２５〜３５％である。これはタンディッシュ３の取替後に連続鋳造用モールド７内に新しく注入される溶鋼Ｍのレベルを６５〜７５％に維持して鋳片の連結を容易にする。

コンパウンド連連鋳の際に連続鋳造用モールド７で待機する溶鋼ｍは、ある程度降温が発生した状態であり、タンディッシュの取替後に連続鋳造用モールド７内に新しく注入される溶鋼Ｍは、降温が発生していない高温状態である。したがって、タンディッシュの取替後に連続鋳造用モールド７内に注入される溶鋼Ｍのレベルを高くすると、鋳片の連結がより容易になる。

連続鋳造用モールド７で待機する鋳片のモールドレベルが２５％より低い場合或いは３５％より高い場合には、鋳片の連結が不良であって鋳片連結部の先端浮き上がり現象が発生するおそれがある。

連続鋳造用モールドで待機する鋳片のモールドレベルが２５％より低ければ、連結部１３の外周面が凝固する前に鋳片がモールドから抜け出して鋳片の連結が不良になる。これに対し、連続鋳造用モールドで待機する鋳片のモールドレベルが３５％より高ければ、速い冷却により鋳片の連結が不良になる。

図４および図５に示した連続鋳造用モールド７で待機する溶鋼ｍと、タンディッシュの取替後にモールド内に注入される溶鋼Ｍとを互いに連結するために、連結棒１１が挿入される。連結棒１１は、連続鋳造用モールド７で待機する溶鋼ｍと、連続鋳造用モールド７内に新しく注入される溶鋼Ｍとの容易な相互連結のために、両側端部に溝を備えた形状を有することが好ましい。

連結棒１１は、モールドパウダーを除去した後、連続鋳造用モールド７で浸漬ノズル９の位置した反対側の溶鋼ｍに挿入される。これは、連結棒１１の速い溶鋼挿入を可能にして連連鋳待機時間を減らす。連結棒の挿入の後、連続鋳造用モールド７内に溶鋼Ｍを注入する。

モールドパウダーの除去は、連続鋳造用モールド７で待機する溶鋼ｍと、モールド内に新しく注入される溶鋼Ｍとの円滑な相互連結のために行う。

モールドパウダーを除去しないで連結棒１１を挿入する場合、モールドパウダーの潤滑作用により、連続鋳造用モールド７で待機する溶鋼ｍと、連続鋳造用モールド７内に新しく注入される溶鋼Ｍとの相互連結が難しい。

モールドパウダーの除去には、別途の器具を用いて汲み出し、或いは酸素を吹き込んで燃やす方法が適用できる。

このように連続鋳造用モールド７に連続して注入された溶鋼Ｍは、連続鋳造用モールド７で１次冷却されて外周面に凝固シェルが形成されながら鋳片に形成される。成形された鋳片は、連続鋳造用モールド７内から排出された後、複数のストランド(strand)に沿って移送されるが、この際、噴射される冷却水によって２次冷却されて鋳片の形状、例えばビームブランクに完全に凝固する。

一方、２次冷却の後、鋳片はまっすぐに伸ばすが、この際、鋳片の連結部１３の先端が反ることを防止するために、反り方向の反対側に冷却水を噴射する。冷却水は、シンプルガイド(Simple guide)の下部に小型スプレー(Mist Spray)を設置して行う。これは、金属が温度に応じて膨張または収縮する性質を用いて、鋳片連結部の先端の浮き上がり現象を防止する。ここで、シンプルガイドは、２次冷却された鋳片がまっすぐに伸びるように案内するピンチロールである。

上述した過程によりビームブランクが製造されると、相対的に品質が劣る連結部１３は切り捨て、残り部分のみを用いて所望の製品に圧延すればよい。

参考として、本発明の図面は、説明の便宜のために、連続鋳造用モールド７の大きさを誇張して表現した。また、溶鋼の図面符号をｍとＭに区分したのは、連続鋳造用モールド７で待機する溶鋼ｍと、タンディッシュ３の取替後に連続鋳造用モールド７に新しく注入される溶鋼Ｍを区分するためのものに過ぎず、両溶鋼の成分が異なるという意味ではない。

下記表１はオープンノズルまたは浸漬ノズルの適用による連鋳数の変化を示す。

比較例は、精錬過程を済ませた溶鋼をレードル１からタンディッシュ３に注入した後、タンディッシュ３に注入された溶鋼ｍをオープンノズル５を介して連続鋳造用モールド７に注入したものであり（図１参照）、発明例は、浸漬ノズル９を介して連続鋳造用モールドに注入したものである（図３参照）。ここで、図面符号１１は連結棒が溶鋼に挿入される位置を示す。

表１より、連続鋳造の際に浸漬ノズルを介してタンディッシュの溶鋼を連続鋳造用モールドに注入すると、連鋳数は減少するが、再酸化によるオープンノズルの詰まり現象が防止されて衝撃保証用鋼の生産が可能であることが分かる。

下記表２はモールドパウダー成分による線状疵の発生率を示す。

参考として、比較例のモールドパウダーはオープンノズル注入用モールドパウダーであり、発明例は浸漬ノズルに適用するために構成成分を調節したモールドパウダーである。

表２より、比較例と比較して、発明例のモールドパウダーを使用した場合に線状疵の発生率が低減することが分かる。

下記表３は、浸漬ノズルのタイプによる連鋳数の変化を示す。

表３より、ストレート型の浸漬ノズルを適用する場合、浸漬ノズルの寿命向上により連鋳数が向上することが分かる。

これは、オープンノズルの未使用による連鋳数減少問題をストレート型の浸漬ノズルの採用により解決可能であることを示唆する。

下記表４は連連鋳条件によるタンディッシュ取替時間の変化を示す。

表４より、コンパウンド連連鋳を適用する場合、タンディッシュ取替時間の短縮により連連鋳時間を短縮することができ、モールド内の溶鋼注入速度およびモールドレベルを調節し、シンプルガイドに小型スプレーを追加設置して冷却水を噴射すると、鋳片連結部の先端浮き上がり現象を防止することが分かる。

また、コンパウンド連連鋳を適用する場合、鋳片連結部（鋳片の先端と末端）の損失量も減少して実収率が増加することが分かる。

上述したように、本発明は、浸漬ノズルの使用により溶鋼の再酸化を防止し、 浸漬ノズルの使用による連鋳数減少問題はストレート型の浸漬ノズルの採用により解決し、コンパウンド連連鋳を適用して連連鋳時間を短縮する。

また、コンパウンド連連鋳の際に発生しうる連結部の先端浮き上がり問題は、連続鋳造用モールドで待機する溶鋼のモールドレベルの調節と、タンディッシュ取替後の連続鋳造用モールド内溶鋼注入速度の調節により防止する。

したがって、本発明の衝撃保証用ビームブランクの連続鋳造方法を適用すると、低温衝撃保証鋼の生産が可能であり、幅拡張素材のガス性欠陥が防止されて品質に優れるうえ、連鋳数が向上して生産性も高まる。

本発明の権利は、前述した実施例に限定されず、請求の範囲によって定められるべきである。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された権利範囲内で様々な変形と改作を加え得るのは自明である。

１：レードル
３：タンディッシュ
５：オープンノズル
７：連続鋳造用モールド
９：浸漬ノズル
１１：連結棒
１３：連結部
ｍ、Ｍ：溶鋼

Claims (7)

1. モールド内に配置される吐出口を含むノズルを介して、溶鋼を第１のタンディッシュから前記モールド内に注入する段階と、
   前記溶鋼を冷却してビームブランクを形成する段階と、
   前記第１のタンディッシュから注入された前記溶鋼のレベルが２５％〜３５％になるまで鋳片を引き抜いた後、前記第１のタンディッシュから注入された前記溶鋼を前記モールド内に待機させたまま、取替えられた第２のタンディッシュから前記モールド内に溶鋼を注入して鋳造を行う段階と
   を含み、
   前記モールドは、前記ビームブランクの両側フランジを形成するための２つのフランジ形成領域を含み、前記吐出口は、下方に開口され、前記２つのフランジ形成領域のうち、第１領域に配置される前記溶鋼に浸漬されるように前記第１領域に位置することを特徴とする、溶鋼のビームブランクへの連続鋳造方法。
2. 前記第２のタンディッシュから前記溶鋼を注入する前に、前記２つのフランジ形成領域のうち、第２領域に連結棒を位置させる段階
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼のビームブランクへの連続鋳造方法。
3. 前記連結棒は、前記第１のタンディッシュから注入された前記溶鋼に浸漬される部分と、前記第２のタンディッシュから注入された前記溶鋼に浸漬される他の部分とを含むことを特徴とする、請求項２に記載の溶鋼のビームブランクへの連続鋳造方法。
4. 前記連結棒を位置させる前に、モールドパウダーを除去する段階
   をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の溶鋼のビームブランクへの連続鋳造方法。
5. 前記第２のタンディッシュから前記モールド内に前記溶鋼を注入する速度は、０．５５ｍ／ｍｉｎ〜０．７ｍ／ｍｉｎの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼のビームブランクへの連続鋳造方法。
6. 前記モールドにモールドパウダーを供給する段階
   をさらに含み、
   前記モールドパウダーは、ＣａＯ：３２．７〜３３．７ｗｔ％、ＳｉＯ２：２９．３〜３０．３ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：８．９０〜９．９０ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ：１．８〜２．８ｗｔ％、Ｆ：１．１０〜２．１０ｗｔ％、およびＣ：１５．６〜１６．６ｗｔ％を含むことを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼のビームブランクへの連続鋳造方法。
7. 前記第２のタンディッシュから前記溶鋼を注入する前に、モールドパウダーを除去する段階
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼のビームブランクへの連続鋳造方法。

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