JP5621214B2 - 連続鋳造用取鍋及び連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンディッシュに溶鋼を供給する際に用いられる連続鋳造用取鍋及び当該取鍋を用いた連続鋳造方法に関する。

鋼の連続鋳造においては、精錬工程で成分と温度を調整された溶鋼は、取鍋内に貯留された状態で、連続鋳造工程を実施する連続鋳造機まで輸送される。輸送された溶鋼は、取鍋の底面に形成された流出口と、当該流出口に接続され、流量を制御可能なスライディングノズルである注入ノズル等を通じて、取鍋からタンディッシュ内に供給される。また、取鍋内が空になると、次の取鍋が搬送され、連続鋳造中に溶鋼が連続的にタンディッシュ内に供給される。

上述の取鍋の側壁には、当該取鍋内の溶鋼の温度を維持するため、耐火レンガ、耐火性ボード等の耐火物が内張りされている（特許文献１）。また、取鍋内の溶鋼の上部は、一般にスラグと称される精錬工程で発生した、酸化カルシウム（ＣａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの混合物である溶融酸化物で覆われている。さらに、焼きもみなどの保温材や取鍋蓋などが取鍋に設けられ、取鍋内の溶鋼の温度の維持が図られている。

このように取鍋内の溶鋼は熱放出がある程度抑制される処置を行って操業されているものの、熱放出を完全に抑制することはできない。例えば３００ｔｏｎ規模の取鍋でも、実際には１分間に０．３℃程度の温度が降下している。これは、主として、取鍋内の溶鋼が取鍋の側壁から抜熱されることに起因している。したがって、溶鋼は側壁近傍ほど温度が低い状態となる。

図１０に示すように、取鍋１００の側壁１０１近傍の溶鋼Ｍの温度が低くなると、鋼は溶融状態では温度が低いほど比重が大きくなるため、内部の溶鋼Ｍに比して側壁１０１近傍の溶鋼Ｍが下方に降下する。このため、内部側の溶鋼Ｍは上昇する。したがって、取鍋１００内の側壁１０１近傍で熱対流が形成される。熱流体解析によれば、この側壁１０１近傍の熱対流による下降流Ｆの速度は、０．０１ｍ／ｓ〜０．０５ｍ／ｓ程度となる（非特許文献１）。一方、溶鋼Ｍ中の介在物Ｒは浮力により浮上しようとする。この介在物Ｒの浮上速度は、比重３０００ｋｇ／ｍ^３、１００μｍ直径の介在物Ｒで０．００４ｍｍ／ｓ程度となる。したがって、１００μｍ程度の直径の介在物Ｒは側壁１０１近傍の下降流Ｆの形成により浮上し難いため、側壁１０１近傍に常に浮遊することになる。

特開平４−１００６７２号公報

E.F.Rodorigues et al.,＜ＵＲＬ：http://ichmt.org/abstracts/CHT-97/poster1.html＞

かかる場合、取鍋１００の底面に形成された流出口１０２からタンディッシュに溶鋼Ｍを供給する際、側壁１０１近傍に１００μｍ程度の直径の介在物Ｒが浮遊しているため、流出口１０２の上方に浮遊している１００μｍ程度の直径の介在物Ｒが、取鍋１００からタンディッシュに流出してしまう。ちなみに、流出口１０２は、通常、図１１に示すように、取鍋底面の側壁１０１近傍に設置されているため、側壁１０１近傍に浮遊している１００μｍ程度の直径の介在物Ｒが、流出口１０２からタンディッシュに流出し易い。したがって、図１１に示すように取鍋１００内の溶鋼Ｍが少量になるにつれて、上述した側壁１０１近傍に浮遊する介在物Ｒが取鍋１００からタンディッシュにより多く流出してしまう。また、このとき流出口１０２の上方では溶鋼Ｍの渦流が発生し、この渦流に介在物Ｒが巻き込まれて流出口１０２から流出し易くなる。そして、この介在物Ｒがタンディッシュを介して連続鋳造機の鋳型に流れると、最終的に製造される鋼の品質が低下するおそれがある。しかしながら、現状では、このように取鍋からタンディッシュ内に介在物が流出することを取鍋段階で抑制する対策は何ら講じられていない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、取鍋からタンディッシュに溶鋼を供給する際に、溶鋼中の介在物が取鍋から流出するのを抑制することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、鋼の連続鋳造用の取鍋であって、少なくとも平面視で取鍋底面の流出口と取鍋の側壁との最短距離に位置する取鍋の側壁を含む領域の内部に、抵抗加熱体が設けられ、前記抵抗加熱体の加熱熱流束Ｗ（Ｗ／ｍ^２）は、下記式（１）を満たすものであり、前記抵抗加熱体の下端部は取鍋内側の底部の上面から１ｍの高さまでの範囲となる位置であり、前記抵抗加熱体の上端部は少なくとも最大溶鋼湯面位置であることを特徴としている。
０＜Ｗ≦２Ｑ・・・・（１）
但し、Ｑ：側壁からの溶鋼の抜熱熱流束（Ｗ／ｍ^２）
なお、抵抗加熱体は、通電によりそれ自体が発熱する構造を有するものをいう。

本発明によれば、少なくとも平面視で取鍋底面の流出口と取鍋の側壁との最短距離に位置する取鍋の側壁を含む領域の内部に、抵抗加熱体が設けられており、抵抗加熱体の下端部は取鍋内側の底部の上面から１ｍの高さまでの範囲となる位置であり、抵抗加熱体の上端部は少なくとも最大溶鋼湯面位置としているので、抵抗加熱体による溶鋼の加熱によって、少なくとも平面視で取鍋底面の流出口近傍の側壁からの溶鋼の抜熱を抑制することができる。そして前記抵抗加熱体の加熱熱流束Ｗ（Ｗ／ｍ^２）は、０＜Ｗ≦２Ｑ（但し、Ｑ：側壁からの溶鋼の抜熱熱流束（Ｗ／ｍ^２））を満たしている。これによって、少なくとも流出口の上方の溶鋼の熱対流による下降流を抑制することができるので、流出口の上方に浮遊している１００μｍ程度の直径の溶鋼中の介在物を浮上させることができる。したがって、介在物が取鍋からタンディッシュに流出するのを抑制することができる。ちなみに、最大溶鋼湯面位置とは、２次精錬が終了した溶鋼を取鍋に供給して貯留した状態で、タンディッシュへ溶鋼の供給を開始するまでの間の溶鋼の湯面位置を意味している。また、少なくとも平面視で取鍋底面の流出口と取鍋の側壁との最短距離に位置する取鍋の側壁を含む領域とは、抵抗加熱体の取鍋の側壁の周方向の長さとしては、特に規定するものではないが、例えば、取鍋の側壁の１／４周が好ましく、１／２周がより好ましい。もちろん、取鍋の側壁の全周に亘って設けられると、取鍋全周に亘って側壁近傍の下降流が抑制できるため、より確実に介在物を浮上させることができる。したがって、抵抗加熱体のコストや要求される鋼の品質によって任意に設定することができる。

また、取鍋の側壁の全周に亘って設けられる場合、溶鋼の抜熱を取鍋全体で抑制することができるため、取鍋に内張りされるウェアレンガが、必ずしも断熱機能を有するものを使用する必要がない。通常は、断熱機能を有する耐火物は空隙率が高いため、熱間強度が小さく、溶鋼により溶損しやすいが、取鍋の側壁の全周に亘って設けられる場合、必ずしも断熱機能を有するものを使用する必要がないため、緻密な耐火物を使用しても良く、この場合は熱間強度が高いため、溶鋼による溶損速度を小さくでき、耐火物コストを低廉化できるという副次的な効果も併せて享受できる。

別な観点による本発明は、前記取鍋を用いた鋼の連続鋳造方法であって、前記抵抗加熱体の加熱熱流束Ｗ（Ｗ／ｍ^２）は、下記式（１）を満たすものであり、前記抵抗加熱体の加熱熱流束によって、前記側壁からの溶鋼の抜熱を抑制し、当該溶鋼の下降流を抑制することを特徴としている。
０＜Ｗ≦２Ｑ・・・・（１）
但し、Ｑ：側壁からの溶鋼の抜熱熱流束（Ｗ／ｍ^２）

本発明によれば、取鍋からタンディッシュに溶鋼を供給する際に、溶鋼中の介在物が取鍋から流出するのを抑制することができる。

本実施の形態にかかる取鍋の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 本実施の形態にかかる取鍋の構成の概略を示す横断面の説明図である。 側壁及び抵抗加熱体の構成の概略を示す横断面の説明図である。 側壁の温度分布及び各部材の諸元を示す説明図である。 取鍋内の溶鋼及び介在物の流れの様子を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる取鍋の構成の概略を示す横断面の説明図である。 他の実施の形態にかかる取鍋の構成の概略を示す横断面の説明図である。 実施例１において、側壁の内部及び外部の温度分布の測定結果を示すグラフである。 実施例２において、取鍋内の介在物の濃度の最大値の比率についてのシミュレーション結果を示すグラフである。 従来の取鍋内の溶鋼及び介在物の流れの様子を示す説明図である。 従来の取鍋内の溶鋼及び介在物の流れの様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる取鍋１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。図２は、取鍋１の構成の概略を示す横断面の説明図である。

取鍋１は、図１及び図２に示すように、側壁１０と底部１１を備えた中空の略円筒形状を有し、内部に溶鋼Ｍを貯留することができる。また、取鍋１の上面は開口し、当該上面には開閉自在な取鍋蓋１２が設けられている。なお、取鍋１内の溶鋼Ｍの上部は、精錬工程で発生した溶融酸化物であるスラグＳで覆われている。

取鍋１の底部１１には、流出口２０が形成されている。流出口２０には、取鍋１から下方向に延伸する注入ノズル２１が接続されている。この流出口２０と注入ノズル２１により、取鍋１内の溶鋼Ｍを、取鍋１の下方に設けられたタンディッシュ２２に供給することができる。図２では、流出口２０は、取鍋１の底部１１の中心部と側壁１０との中間点に設けられている。

取鍋１の側壁１０の内部には、通電により発熱する抵抗加熱体３０が埋設されている。抵抗加熱体３０は、少なくとも平面視で取鍋１内側の底面１１ａ（底部１１の上面）の流出口２０と取鍋１の側壁１０との最短距離に位置する取鍋１の側壁１０を含む領域に配置されていれば良く、ここでは、流出口２０と取鍋１の側壁１０との最短距離の位置する取鍋１の側壁１０部分が中心となる様に、側壁１０の１／４周に配置されているケースを示す。また、抵抗加熱体３０は、その下端部３０ａが取鍋１内側の底面１１ａからの高さＨが１ｍとなる位置までの範囲に配置されており、また、その上端部は最大溶鋼湯面位置まで配置されている。

次に、側壁１０及び抵抗加熱体３０の構成について詳しく説明する。

側壁１０には、図３に示すように、外側から鉄皮４０、パーマネントレンガ４１、抵抗加熱体３０、ウェアレンガ４２がこの順で配置されている。なお、パーマネントレンガ４１は半永久的に鉄皮４０に固定された耐火レンガであり、ウェアレンガ４２は溶鋼Ｍとの接触により浸食されたときに定期的に補修される耐火レンガである。

抵抗加熱体３０は、通常、複数のヒータパネル４３を有している。ヒータパネル４３の外側の形状は、パーマネントレンガ４１の曲率半径に適合するように湾曲している。また、ヒータパネル４３の内側の形状は、ウェアレンガ４２の曲率半径に適合するように湾曲している。そして、ヒータパネル４３は、例えば接着剤によってパーマネントレンガ４１に貼り付けられて設置されている。

各ヒータパネル４３には、当該ヒータパネル４３に通電するためのケーブル４４がそれぞれ接続されている。ケーブル４４は、例えば鉄皮４０及びパーマネントレンガ４１の厚み方向に形成された孔４５を介して、図示しない電源に接続されている。なお、各ヒータパネル４３に溝を設け、ケーブル４４を当該溝に配設することにより、ヒータパネル４３とパーマネントレンガ４１が密着するようにしてもよい。

また、抵抗加熱体３０は、その加熱熱流束Ｗ（Ｗ／ｍ^２）が下記式（１）を満たすように発熱する。
０＜Ｗ≦２Ｑ・・・・（１）
但し、Ｑ：側壁１０からの溶鋼Ｍの抜熱熱流束（Ｗ／ｍ^２）

上記式（１）の根拠について説明する。発明者らが汎用の数値熱流体解析ソフト「ＦＬＵＥＮＴ」を用いてシミュレーションを行ったところ、抵抗加熱体３０による加熱を少しでも行えば、取鍋１から流出する介在物の個数が減少することが分かった。このシミュレーションの結果については、実施例２において詳しく説明する。

溶鋼Ｍの抜熱がゼロになると、図１０に示した抜熱に起因する溶鋼Ｍの熱対流、すなわち溶鋼Ｍの下降流Ｆがなくなる。そうすると、溶鋼Ｍの介在物の浮上分離効果は最大となる。また、抵抗加熱体３０によって溶鋼Ｍに付与される加熱熱流束はＷ／２となる。したがって、抵抗加熱体３０による加熱熱流束Ｗの好適な上限値は、上記式（１）で示した溶鋼Ｍの抜熱熱流束Ｑの２倍となる。なお、抵抗加熱体３０の加熱熱流束Ｗを２Ｑより大きくすると、側壁１０近傍の溶鋼Ｍが温められて上昇することで溶鋼Ｍの対流が発生して下降流が発生することも懸念されるため、上昇流発生による悪影響が出ない範囲で、加熱熱流束Ｗを溶鋼Ｍの抜熱熱流束Ｑの２倍よりも大きくなる様に加熱しても良い。但し、加熱コストを考慮すると、加熱熱流束Ｗの上限値は溶鋼Ｍの抜熱熱流束Ｑの２倍とすることが、最も好適である。

なお、抵抗加熱体３０の加熱熱流束Ｗの値を上記式（１）の範囲内でどの値に設定するかは、要求される鋼の品質によって任意に設定することができる。例えば介在物を全く許容しないような高い品質が要求されている場合、抵抗加熱体３０の加熱熱流束Ｗは２Ｑに設定される。これに対して、介在物がある程度許容されているような場合は、要求レベルに応じて、加熱熱流束Ｗの値を任意に設定することができる。したがって、加熱熱流束Ｗの下限値は、０＜Ｗとなる。

また、品質の要求レベルに応じて、抵抗加熱体３０の加熱熱流束Ｗを下記式（２）の範囲としてもよく、より好ましくは下記式（３）としてもよい。
１．５Ｑ≦Ｗ≦２Ｑ・・・・（２）
１．８Ｑ≦Ｗ≦２Ｑ・・・・（３）

ここで、後述の実施例２の結果（図９）を参照すると、例えば加熱熱流束Ｗがゼロの場合、すなわち溶鋼Ｍの抜熱熱流束Ｑが４７００Ｗ／ｍ^２の場合、例えば１００μｍの直径の介在物は７．４％程度取鍋１内に残留した。これに対して、取鍋１内に残留する介在物が５％となる、すなわち介在物の取鍋１内の残留改善率が３５％（＝（７．４％−５％）／７．４％）となるのは、溶鋼Ｍの抜熱熱流束が１１７５Ｗ／ｍ^２の場合であった。この抜熱熱流束から加熱熱流束Ｗを算出すると、加熱熱流束Ｗは１．５Ｑとなった。そこで、加熱熱流束Ｗの好ましい下限値を、上記式（２）で示したように１．５Ｑとした。

また、介在物が取鍋１内に残留するのをさらに抑制するため、取鍋１内に残留する介在物が３．７％となる、すなわち介在物の残留改善率が５０％（＝（７．４％−３．７％）／７．４％）となるのは、溶鋼Ｍの抜熱熱流束が４７０Ｗ／ｍ^２の場合であった。この抜熱熱流束から加熱熱流束Ｗを算出すると、加熱熱流束Ｗは１．８Ｑとなった。そこで、加熱熱流束Ｗのより好ましい下限値を、上記式（３）で示したように１．８Ｑとした。

発明者らは、上記式（１）における溶鋼Ｍの抜熱熱流束Ｑの算出方法を検討した。側壁１０の外側の空気Ａ、鉄皮４０、パーマネントレンガ４１、抵抗加熱体３０、ウェアレンガ４２、側壁１０の内側の溶鋼Ｍについて、各部材の温度分布及び諸元は図４に示すように設定した。温度分布は図中の折れ線グラフであり、各部材の諸元は表中の値である。

ここで、文献 Ｊ．Ｐ．ホールマン著 平田賢監訳 伝熱工学 ＜上＞ ブレイン図書出版株式会社 第１版 （１９８２） ｐｐ２９〜３３に記載されているとおり、鉄皮４０側の熱流束一定の条件から下記式（４）が得られ、溶鋼Ｍ側の熱流束一定の条件から下記式（５）が得られる。
ｈ_０（Ｔ_０−Ｔ_Ａ）＝α_Ｓ（Ｔ_１−Ｔ_０）＝α_Ｐ（Ｔ_２−Ｔ_１）＝ｑｔ_Ｈ／２＋α_Ｈ（Ｔ_３−Ｔ_２）・・・・（４）
−ｑｔ_Ｈ／２＋α_Ｈ（Ｔ_３−Ｔ_２）＝α_Ｗ（Ｔ_L−Ｔ_３）・・・・（５）

上記式（４）及び（５）から、Ｔ_３、Ｔ_０が以下の通りに求まり、溶鋼Ｍの抜熱熱流束Ｑを示す上記式（５）は、下記式（６）で表される。
Ｑ＝α_Ｗ（Ｔ_L−Ｔ_３）・・・・（６）
但し、
Ｔ_３＝Ｔ_０−ｑｔ_Ｈ／２／α_Ｈ＋ｈ_０（１／α_Ｓ＋１／α_Ｐ＋１／α_Ｈ）（Ｔ_０−Ｔ_Ａ）
Ｔ_０＝｛Ｔ_Ｌ＋ｈ_０Ｔ_Ａ（１／α_Ｓ＋１／α_Ｐ＋１／α_Ｈ＋１／α_Ｗ）＋ｑｔ_Ｈ（１／α_Ｗ＋１／２／α_Ｈ）｝／｛１＋ｈ_０（１／α_Ｓ＋１／α_Ｐ＋１／α_Ｈ＋１／α_Ｗ）}

次に、以上のように構成された取鍋１の作用について、図５に基づいて説明する。

鋼の連続鋳造においては、先ず、２次精錬が終了した溶鋼Ｍを貯留した取鍋１は、タンディッシュ２２の上方に輸送される。そして、通常、２次精錬が終了してから３０分程度経過した後に、取鍋１からタンディッシュ２２への溶鋼Ｍの供給が開始される。その後、鋼の連続鋳造が約２時間行われ、この間取鍋１からタンディッシュ２２へ溶鋼Ｍが連続的に供給される。したがって、取鍋１内には溶鋼Ｍが約２時間３０分程度、貯留されていることになる。

本実施の形態においては、２次精錬が終了してから連続鋳造が終了する１５分前までの間、抵抗加熱体３０を通電することにより取鍋１内の溶鋼Ｍを加熱した。このとき、抵抗加熱体３０の加熱熱流束Ｗが上記式（１）を満たすように、抵抗加熱体３０を発熱させた。これによって、側壁１０からの溶鋼Ｍの抜熱が減少し、この抜熱による溶鋼Ｍの下降流Ｆ_１は小さくなるか、あるいはゼロになる。したがって、側壁１０近傍の介在物Ｒの浮上速度を溶鋼Ｍの下降流Ｆ_１の速度よりも大きくすることができ、当該介在物Ｒを浮上させることができる。このため、介在物Ｒが流出口２０に流れるのを抑制することができる。

そして、介在物Ｒが十分に浮上した溶鋼Ｍは、流出口２０から流出し、注入ノズル２１を通じてタンディッシュ２２に供給される。

以上の実施の形態によれば、取鍋１の側壁１０内部に側壁１０の１／４周に抵抗加熱体３０が設けられているので、抵抗加熱体３０による溶鋼Ｍの加熱によって、側壁１０からの溶鋼Ｍの抜熱を抑制することができる。これによって、溶鋼Ｍの熱対流による下降流Ｆ_１を抑制することができるので、溶鋼Ｍ中の介在物Ｒを上昇させることができる。したがって、介在物Ｒが取鍋１からタンディッシュ２２に流出するのを抑制することができる。

ちなみに、流出口２０と取鍋１の側壁１０との最短距離の位置する取鍋１の側壁１０部分が中心となる様に、図６に示すように側壁１０の１／２周に亘って配置されていても良く、また、図７に示すように側壁１０の全周に亘って配置されていても良い。

また、抵抗加熱体３０の加熱熱流束Ｗが上記式（１）を満たしているので、溶鋼Ｍに適切な量の加熱熱流束を付与することができる。これによって、溶鋼Ｍの抜熱をより確実に抑制することができ、介在物Ｒを十分に浮上させることができる。

また、抵抗加熱体３０は、その下端部３０ａが取鍋１内側の底面１１ａ（底部１１の上面）からの高さＨが１ｍまでの範囲となる位置に配置されているが、発明者らが調べたところ、この下端部３０ａの高さが１ｍ未満の位置では、溶鋼Ｍの熱対流による下降流が小さいことが分かった。したがって、高さＨが１ｍまでの範囲となる位置には、抵抗加熱体３０を必ずしも配置する必要はないため、下端部３０ａが上記範囲に位置していても良い。もちろん、抵抗加熱体３０は、下端部３０ａが取鍋１内側の底面１１ａに位置するように配置されていても良い。

以下、本発明の取鍋を用いた場合の溶鋼の抜熱抑制効果について説明する。本実施例においては、先に図４に示した側壁１０を用い、下記の条件において、側壁１０の内部及び外部の温度分布を測定する実験を行った。なお、パーマネントレンガ４１にはシリカ質の耐火レンガ用いられ、ウェアレンガ４２にはアルミナ質の耐火レンガが用いられた。また、抵抗加熱体３０のヒーターにはカーボンヒーターが用いられた。また、流出口２０は、取鍋１の底部１１の中心部と側壁１０との中間点に設けられており、抵抗加熱体３０は、取鍋１の側壁１０との最短距離の位置する取鍋１の側壁１０部分が中心となる様に、側壁１０の１／４周に亘って配置した。

側壁１０内の鉄皮４０、パーマネントレンガ４１、抵抗加熱体３０、ウェアレンガ４２の熱伝導率及び厚みは、表１に示したとおりである。また、抵抗加熱体３０の加熱量（加熱熱流束）は、０（ｋＷ／ｍ^２）、４．７（ｋＷ／ｍ^２）、１２．４（ｋＷ／ｍ^２）の３種類の条件とした。

以上の条件で実験を行った結果を表２及び図８に示す。表２中の試験Ｎｏ．１は図８中の“○”に該当し、表２中の試験Ｎｏ．２は図８中の“□”に該当し、表２中の試験Ｎｏ．３は図８中の“■”に該当する。

表２及び図８を参照すると、試験Ｎｏ．１に比べて、試験Ｎｏ．２及び試験Ｎｏ．３の方が溶鋼からの抜熱熱流束を抑制できることが分かった。すなわち、本発明の抵抗加熱体を用いた場合、溶鋼からの抜熱熱流束を十分に抑制できることが分かった。

次に、本発明の取鍋を用いた場合の介在物の除去効果について説明する。本実施例では、先に図７に示した取鍋１を用いた場合において、汎用の数値熱流体解析ソフト「ＦＬＵＥＮＴ」を用いてシミュレーションを行った。また、本実施例の取鍋１の流出口２０も、取鍋１の底部１１の中心部と側壁１０との中間点に設けられているが、抵抗加熱体３０は、側壁１０の全周に亘って配置した場合を想定した。

本実施例の解析は、２次元軸対象解析とし、取鍋１を直径４ｍ、深さ４ｍの円筒形状とした。取鍋１内の溶鋼Ｍの上部は高温のスラグＳで覆われていることから断熱と仮定し、底部１１においては、４７００Ｗ／ｍ^２で抜熱される場合を想定した。また、側壁１０においては、０Ｗ／ｍ^２、５００Ｗ／ｍ^２、１０００Ｗ／ｍ^２、２５００Ｗ／ｍ^２、４７００Ｗ／ｍ^２の５通りの条件で抜熱される場合を想定した。なお、抜熱が０Ｗ／ｍ^２の場合は、抵抗加熱体３０の加熱によって溶鋼Ｍの抜熱がない状態を示し、抜熱が４７００Ｗ／ｍ^２の場合は、抵抗加熱体３０による溶鋼Ｍの加熱を行っていない状態を示している。溶鋼Ｍについては、比重が７２００ｋｇ／ｍ^３、熱膨張率が１．２５×１０^−４、熱伝導率が４１Ｗ／ｍＫ、比熱が７５０Ｊ／ｋｇＫとした。溶鋼Ｍ中の介在物Ｒについては、濃度の輸送方程式にストークス浮上速度を考慮し、溶鋼Ｍの湯面において単純除去されるモデルとした。

ここで、取鍋１からタンディッシュ２２への溶鋼Ｍの供給を行うタイミングは、上述したように２次精練が終了してから３０分程度経過したときである。そこで、２次精錬時に取鍋１の溶鋼Ｍ内に均等に存在させた場合の介在物Ｒの溶鋼Ｍ中の濃度に対して、２次精錬が終了してから３０分後の介在物Ｒの溶鋼Ｍ中の濃度の最大値の比率を算出した。具体的には、取鍋１の溶鋼Ｍ内に１０万個の介在物Ｒが均等に存在する状態の濃度に対して、２次精錬が終了してから３０分後の介在物Ｒの濃度分布を計算し、この濃度分布における最大値を求め、その比率を算出した。ちなみに、介在物Ｒのサイズは、品質に影響するサイズとして、直径が１００μｍおよび１５０μｍについて検討した。

以上の条件でシミュレーションを行った結果を図９に示す。図９を参照すると、溶鋼Ｍの抜熱が４７００Ｗ／ｍ^２の場合、１００μｍの介在物Ｒは７％、１５０μｍの介在物Ｒは１．２％程度、取鍋１内に残留している。これに対して、溶鋼Ｍの抜熱を半減させた場合には、１００μｍの介在物Ｒは６％、１５０μｍの介在物Ｒは０．７％となり、溶鋼Ｍの抜熱をゼロにした場合には、いずれの径の介在物Ｒも０％となる。

したがって、溶鋼Ｍの抜熱を減少させる、すなわち抵抗加熱体３０によって溶鋼Ｍを加熱すると、溶鋼Ｍ中に残留する介在物Ｒが減少し、あるいは完全にゼロできることが分かった。したがって、本発明の取鍋を用いた場合、加熱熱流束Ｗの値を任意に設定することで、品質の要求レベルに応じて、介在物を適切に除去することができ、品質の要求レベルが高い場合でも、介在物が取鍋から流出するのを十分に抑制できることが分かった。

本発明は、取鍋からタンディッシュに溶鋼を供給する際に有用である。

１ 取鍋
１０ 側壁
１１ 底部
１１ａ 底面
１２ 取鍋蓋
２０ 流出口
２１ 注入ノズル
２２ タンディッシュ
３０ 抵抗加熱体
４０ 鉄皮
４１ パーマネントレンガ
４２ ウェアレンガ
４３ ヒータパネル
４４ ケーブル
４５ 孔
Ｍ 溶鋼
Ｒ 介在物
Ｓ スラグ

Claims (3)

1. 鋼の連続鋳造用の取鍋であって、
   少なくとも平面視で取鍋底面の流出口と取鍋の側壁との最短距離に位置する取鍋の側壁を含む領域の内部に、抵抗加熱体が設けられ、
   前記抵抗加熱体の加熱熱流束Ｗ（Ｗ／ｍ^２）は、下記式（１）を満たすものであり、
   前記抵抗加熱体の下端部は取鍋内側の底部の上面から１ｍの高さまでの範囲となる位置であり、
   前記抵抗加熱体の上端部は少なくとも最大溶鋼湯面位置であることを特徴とする、連続鋳造用取鍋。
   ０＜Ｗ≦２Ｑ・・・・（１）
   但し、Ｑ：側壁からの溶鋼の抜熱熱流束（Ｗ／ｍ^２）
2. 前記抵抗加熱体は、前記取鍋の側壁の全周に亘って設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造用取鍋。
3. 請求項１または２のいずれかに記載の取鍋を用いた鋼の連続鋳造方法であって、
   前記抵抗加熱体の加熱熱流束Ｗ（Ｗ／ｍ^２）は、下記式（１）を満たすものであり、
   前記抵抗加熱体の加熱熱流束によって、前記側壁からの溶鋼の抜熱を抑制し、当該溶鋼の下降流を抑制することを特徴とする、連続鋳造方法。
   ０＜Ｗ≦２Ｑ・・・・（１）
   但し、Ｑ：側壁からの溶鋼の抜熱熱流束（Ｗ／ｍ^２）

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