JP5850776B2 - 連続鋳造用タンディッシュ - Google Patents

Description

本発明は介在物の浮上効果に優れた、平面内郭形状がお結び形（三角形または三つの長辺を曲線あるいはそれぞれ複数の直線あるいはそれぞれ一つの直線で連結した形状）の連続鋳造用２ストランドタンディッシュに関するものである。

連続鋳造は、転炉や二次精錬設備で溶製された溶鋼を、取鍋からロングノズルを介してタンディッシュに注湯し、一定レベルまで貯留した後、この溶鋼を、浸漬ノズルを介して鋳型に供給して冷却し、鋳片を製造する技術である。
この連続鋳造によって鋳片を製造する際、溶鋼がタンディッシュを通過する間に雰囲気ガスや耐火物ライニングと接触し、ガス吸収やライニング材の溶出等によって汚染され易い。また、取鍋からタンディッシュに供給された溶鋼には、精錬反応によって生成したＡｌ_２Ｏ_３等の介在物が溶鋼から除去されずに残留していることもある。

ところで、溶鋼に含有される介在物は、鋳造時には浸漬ノズル等を閉塞させる原因となり、鋳造条件を不安定にするとともに、介在物が連鋳スラブに持ち込まれると、鋳片の清浄度が低下し、後続する圧延段階で疵発生原因となり、歩留まりを低下させる。
そこで、従来から、鋳片の清浄度を高めるために、タンディッシュ内の溶鋼に含まれている介在物を除去するための種々の提案がなされている。
その一つとして、所謂、Ｔ型２ストランドタンディッシュのように、タンディシュの形状や特殊堰の設置により、溶鋼のパスラインを強制的にＴ型とすることで、パスラインを長くし介在物の浮上分離性を高めることが提案されている。

例えば、特許文献１には、Ｔ型２ストランドタンディッシュにおいて、取鍋からの溶鋼を装入する注入室と該注入室の溶鋼を連続鋳造鋳型に装入する分配室とを備え、この注入室と分配室とを仕切る仕切堰を設け、この仕切堰の形状を最適化することにより、微細な介在物についても浮上分離可能とすることが開示されている。

また、特許文献２には、取鍋からの溶鋼を装入する注入室と前記注入室の溶鋼を鋳型に装入する分配室とを備える容量が１０〜３０ｔｏｎの２ストランドのＴ型タンディッシュにおいて、分配室の半幅と注入室の半幅との関係を適正化し、タンディッシュ凹部の半幅とノズル孔距離との関係を適正化し、分配室の奥行きと凹部の長さとの関係を適正化し、さらに、注入室の半幅と凹部の半幅と分配室１１の奥行きとの関係を適正化することにより、介在物の浮上分離性を改善することが開示されている。

特開２０１０−１６７４５７号公報 特開２０１０−１９４５５６号公報

上記特許文献１、２に記載されるようなＴ型２ストランドタンディッシュにおいては、溶鋼のパスラインがＴ型であるためタンディッシュ内のスペースを有効に活用したパスラインとなっているが、逆に、パスラインをＴ型に強制するために、ロングノズル付近を中絞り形状にする必要があった。これによりタンディッシュ容量を大きくすることができず、介在物浮上効果が小さいという問題があった。
そこで２ストランドタンディッシュの介在物浮上分離機能を改善するためには、タンディッシュの容量拡大が望まれるが、同時に、拡大したスペースを有効に活用し、介在物浮上分離効果を高めることができるような溶鋼パスラインの設計が必要となる。

本発明は、上記従来技術の課題解決を目的としてなされたものであって、連続鋳造用２ストランドタンディッシュにおいて、大容量であって、しかも、介在物の浮上分離効果に優れ、清浄度の高い鋳片を得ることができるような連続鋳造用２ストランドタンディッシュを提供することを目的とする。

本発明は、タンディッシュの大容量化を図るとともに、大容量化した分のスペースを有効活用し介在物の浮上分離効果を最大限発揮させるべく、連続鋳造用２ストランドタンディッシュの形状及び構造について鋭意研究したものであって、まず連続鋳造用２ストランドタンディッシュの平面内郭形状を従来のようなＴ型（図１参照）ではなく、平面形状がほぼ台形あるいは三角形の受湯部と平面形状がほぼ長方形の注湯部からなる形状（図２参照）に変更してタンディッシュを大容量化したものである。

また、本発明は、タンディッシュを大容量化し、その平面内郭形状を六角形状とした際に、タンディッシュの受湯部と注湯部との間に堰を形成し、この堰によって溶鋼のパスラインを適正に維持し、これによって、介在物の浮上分離を効果的に行うものである。

また、本発明は、上記堰に、受湯部と注湯部を連通させ、溶鋼を通す連通孔を設けることにより、介在物の浮上分離をより効果的に行うものである。

また、本発明は、上記連通孔と堰の合計断面積を、定常状態の溶鋼流路断面積以上と定めることにより、介在物の浮上分離をより効果的に行うものである。

さらに、本発明は、上記堰の適正位置に連通孔の設置位置を定めることにより、介在物の浮上分離効果を最大限に発揮させるものである。

本発明は、上述したところを特徴とする連続鋳造用２ストランドタンディッシュであって、
「（１） 取鍋からロングノズルを介して溶鋼を受け入れる受湯部と、浸漬ノズルを介して該溶鋼を鋳型に注湯する注湯部とを備え、ロングノズルの中心と浸漬ノズルの中心が一直線上に並んでいない連続鋳造用２ストランドタンディッシュにおいて、
上記受湯部と注湯部との間には堰が設けられて受湯部と注湯部とが区画形成され、上記タンディッシュの内郭を構成する辺と上記堰によって平面形状がほぼ台形あるいは三角形の上記受湯部が構成され、また、上記タンディッシュの内郭を構成する残りの辺と上記堰によって平面形状がほぼ長方形の上記注湯部が構成され、上記堰には受湯部と注湯部を連通する連通孔が設けられ、上記連通孔と堰の合計断面積は定常状態の溶鋼流路断面積以上であることを特徴とする連続鋳造用２ストランドタンディッシュ。
（２） 上記堰には、複数の連通孔が設けられていることを特徴とする前記（１）に記載の連続鋳造用２ストランドタンディッシュ。
（３） 上記堰の下方のコーナー部あるいはコーナー近傍には、鼠孔が設けられていることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の連続鋳造用２ストランドタンディッシュ。
（４） 上記連通孔の最上端から定常状態の溶鋼表面までの距離は、１００〜１５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の連続鋳造用２ストランドタンディッシュ。」
との構成を備えるものである。

本発明は、連続鋳造用２ストランドタンディッシュの平面内郭形状を、平面形状がほぼ台形あるいは三角形の受湯部と平面形状がほぼ長方形の注湯部からなる形状にすることにより、タンディッシュの大容量化を図ることが出来る。そして、これによってタンディッシュ内のスペースが増え介在物が浮上するまでの平均滞留時間が増大し介在物の浮上分離機能を高めることが出来る。
また、本発明は、タンディッシュの受湯部と注湯部との間には堰を設けて受湯部と注湯部とを区画形成し、これによって溶鋼のパスラインを適正化することができ、さらに堰の適正位置に受湯部と注湯部とを連通する連通孔を設けることによって、介在物の浮上分離を効果的に行うことが出来るので、製造される鋳片には介在物の混入がなく、清浄かつ均質な鋳片を得ることができる。

従来の連続鋳造用Ｔ型２ストランドタンディッシュの平面概観図を示す。 本発明の連続鋳造用２ストランドタンディッシュの一例を示し、（ａ）は、平面形状がほぼ台形あるいは三角形の受湯部と平面形状がほぼ長方形の注湯部からなる平面内郭形状を有する連続鋳造用２ストランドタンディッシュの平面概観図、（ｂ）は、Ａ−Ａ線における断面図を示す。 本発明タンディッシュを用いた場合と、比較例タンディッシュを用いた場合の、介在物の浮上分離率（％）と介在物粒子径（介在物の大きさ）との関係を示すグラフである。

添付した図面を参照しつつ、本発明について詳述する。

図１に従来のＴ型２ストランドタンディッシュの平面概観図を、また、図２に本発明の一例として、平面形状がほぼ台形あるいは三角形の受湯部と平面形状がほぼ長方形の注湯部からなる平面内郭形状を有する連続鋳造用２ストランドタンディッシュを示す。
図１に示すように、従来のＴ型２ストランドタンディッシュ２１は、取鍋からロングノズル２４を介して溶鋼を受け入れる受湯部２２と、浸漬ノズル２５，２５’を介して該溶鋼を鋳型に注湯する注湯部２３とを備え、その平面形状は、受湯部２２が短辺２６と二つの側辺２７（縦側辺２７ａと横側辺２７ｂからなる），２７’（縦側辺２７ａ’と横側辺２７ｂ’からなる）で囲まれたほぼ長方形の領域として形成され、また、注湯部２３は、長辺２９と二つの側辺２８，２８’で囲まれたほぼ方形の領域として形成されている。
ロングノズル２４を介して受湯部２２に供給された溶鋼は、図中の矢印で示すパスラインｆ_１→ｆ_２に沿って流れ、注湯部２３において二方向のｆ_３，ｆ_３’に分岐し、それぞれの浸漬ノズル２５，２５’を経由して鋳型に流れ込む。そして、溶鋼がパスラインに沿って流れる間に、溶鋼中に含有されている介在物は浮上し分離される。
しかし、上記従来のＴ型２ストランドタンディッシュ２１では、受湯部２２から注湯部２３への溶鋼の流れｆ_１→ｆ_２が二つの縦側辺２７ａ，２７ａ’で規制されていることによって適正なパスラインが維持されているのであって、仮に、従来のＴ型２ストランドタンディッシュ２１において、大容量化を図ろうとして、受湯部２２の側壁を構成する二つの側辺２７，２７’を左右に拡げた場合には、溶鋼の適正なパスラインを形成することができなくなり、その結果として、介在物の浮上分離が上手くいかず、鋳片への介在物の混入を招くという事態が生じる。
このようは欠点を解消したのが、本発明の大容量かつ平面内郭形状がお結び型（例えば、六角形形状）の連続鋳造用２ストランドタンディッシュである。

図２は、本発明の一例としての、平面形状がほぼ台形あるいは三角形の受湯部と平面形状がほぼ長方形の注湯部からなる平面内郭形状を有する連続鋳造用２ストランドタンディッシュの平面概観図である。
本発明の連続鋳造用２ストランドタンディッシュ（以下、単に、「本発明タンディッシュ」という）１は、取鍋からロングノズル４を介して溶鋼を受け入れる受湯部２と、浸漬ノズル５を介して該溶鋼を鋳型に注湯する注湯部３とを備えており、ロングノズル４の中心と浸漬ノズル５の中心が一直線上に並んでいない２ストランドタンディッシュである。
本発明タンディッシュの平面内郭形状は、短辺６と二つの斜辺７，７’と二つの側辺８，８’と長辺９で形成される六角形形状となっており、図１に示される前記従来のＴ型２ストランドタンディッシュ２１における側辺２７の縦側辺２７ａと横側辺２７ｂ、および側辺２７’の縦側辺２７ａ’と横側辺２７ｂ’を、ほぼ斜め方向に拡張した形状に相当する。
本発明では、タンディッシュの平面内郭形状をこのような六角形とすることによって、タンディッシュ、特に、受湯部２、の大容量化を図っており、これによって、タンディッシュ内のスペースが増え介在物が浮上するまでの平均滞留時間が増大し介在物の浮上分離機能を高めることが出来る。

そして、本発明タンディッシュでは、前記一つの斜辺７と一つの側辺８の交点と、残りの他の斜辺７’と残りの他の側辺８’の交点とをほぼ結ぶように、堰１０を設け、堰１０によってタンディッシュの受湯部２と注湯部３とを区画形成する。
言い方を変えれば、受湯部２は、短辺６と二つの斜辺７，７’と堰１０によって囲まれたほぼ台形状の領域として区画形成され、また、注湯部３は、長辺９と二つの側辺８，８’と堰１０によって囲まれたほぼ長方形の領域として区画形成される。
なお、上記でいう斜辺７と側辺８の交点、あるいは、斜辺７’と側辺８’の交点とは、厳密な意味での交点である必要はなく、斜辺７と側辺８の交点近傍、あるいは、斜辺７’と側辺８’の交点近傍であればよい。
つまり、上記のように区画形成された本発明タンディッシュでは、受湯部２の領域が、従来のＴ型２ストランドタンディッシュの受湯部の領域より拡大されているが、それによって、タンディッシュ内の溶鋼流が乱されず介在物の浮上分離効果に悪影響を及ぼさないという条件が満たされておれば、堰１０の先端は斜辺７と側辺８の交点近傍、あるいは、斜辺７’と側辺８’の交点近傍であればよい。
本発明では、受湯部２が、短辺６と二つの斜辺７，７’と堰１０によって囲まれたほぼ台形状の領域として区画形成されていることによって、従来のＴ型２ストランドタンディッシュの受湯部に比してその領域が拡大され、ひいては、タンディッシュの大容量化が図られている。

本発明では、受湯部２と注湯部３とを区画形成する上記堰１０には、受湯部２と注湯部３を連通する連通孔１１を形成する。
取鍋からロングノズル４を介して受湯部２に受け入れられた溶鋼の一部は、受湯部２と注湯部３を連通する連通孔１１を通って、Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３（Ｆ３’）のパスラインに沿って注湯部３へ流れるが、タンディッシュが大容量化されたことによって、溶鋼の残部は、Ｆ４（Ｆ４’）→Ｆ５（Ｆ５’）→Ｆ２→Ｆ３（Ｆ３’）というパスラインに沿った流れを生じ、連通孔１１を通って、注湯部３へ流入し、さらに、注湯部３に形成されたそれぞれの浸漬ノズル５（５’）を介して鋳型内へ注湯される。
そして、本発明では、堰１０と連通孔１１を設けたことによって、上記Ｆ４（Ｆ４’）で示す溶鋼流が直接浸漬ノズル５（５’）へ向かうことは阻止され、上記Ｆ４（Ｆ４’）→Ｆ５（Ｆ５’）→Ｆ２というパスラインに沿って連通孔１１を通して流れるから、Ｆ４（Ｆ４’）→Ｆ５（Ｆ５’）→Ｆ２→Ｆ３（Ｆ３’）というパスラインに沿って流れる溶鋼のパスラインが長くなり、また、溶鋼のタンディッシュ内滞留時間が長くなるため、介在物の浮上分離が効果的に行われる。その結果として、鋳片の清浄度が向上する。
なお、図２では、連通孔１１は、堰１０の長さ方向ほぼ中央部に設けているが、これは、Ｆ４→Ｆ５という溶鋼流と、Ｆ４’→Ｆ５’という溶鋼流のパスライン長さ、滞留時間を同じようにするためである。
したがって、Ｆ４→Ｆ５およびＦ４’→Ｆ５’という溶鋼流のパスライン長さ、滞留時間をほぼ同じにできるのであれば、連通孔１１を堰１０の長さ方向に複数個所設けることも勿論可能である。
また、連通孔の形状については、図２（ｂ）に示す長方形の孔形状ばかりでなく、正方形、円形等いかなる孔形状であっても構わない。

本発明では、確実に、溶鋼のパスラインを長くし、また、溶鋼の滞留時間を長くするために、上記堰１０の断面積を、定常状態の溶鋼流路断面積以上と定める。
これは、受湯部２からの溶鋼流が堰１０の上部をあふれ出して注湯部３流れ出すような場合には、Ｆ４（Ｆ４’）→Ｆ５（Ｆ５’）→Ｆ２→Ｆ３（Ｆ３’）というパスラインに沿った溶鋼の流れを形成することができないばかりか、浮上分離された介在物が再度溶鋼流中に混入してしまい、清浄度の高い鋳片を製造することができなくなるからである。

本発明では、堰１０に形成する連通孔１１の位置を、連通孔の最上端から定常状態の溶鋼表面までの距離が１００〜１５０ｍｍであるような位置と定める。
これは、連通孔の最上端から定常状態の溶鋼表面までの距離が１００〜１５０ｍｍより小さい場合には、受湯部２で浮上分離された介在物が連通孔を通過して注湯部３の溶鋼中に混入してしまい、鋳片内に介在物が残存し、清浄度を高められなくなるからであり、一方、連通孔の最上端から定常状態の溶鋼表面までの距離が１００〜１５０ｍｍより大きい場合には、連通孔を通過した後の溶鋼から溶鋼表面までの垂直距離が大きいため溶鋼中介在物が浮上するのに必要な距離が長くなり、清浄度を高めにくくなるからである。
以上のとおり、本発明の連続鋳造用２ストランドタンディッシュによれば、介在物の浮上分離効果を何ら阻害することなく、タンディシュの大容量化が図れることから、高温状態の溶鋼の熱を有効利用することができるとともに、タンディッシュ内溶鋼の温度管理、成分均質化、鋳型へ注湯する溶鋼温度の管理等を容易に行うことができ、さらに、製造される鋳片の清浄度の向上、材質の均質化を図ることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例として、図２（ａ）に示す平面内郭形状が六角形の２ストランドタンディッシュを用いて、表１に示す連続鋳造条件で表２に示す鋼種を鋳造し、本発明鋳片を製造した。
また、本発明による効果を明らかにするために、比較例として、図１に示すに示す平面内郭形状がＴ型の２ストランドタンディッシュを用いて、同じく表１に示す連続鋳造条件で表２に示す鋼種を鋳造し、比較例鋳片を製造した。
タンディッシュのサイズ・寸法は、図１、図２（ａ）の記号に則して言えば、次のとおりである。
短辺：（６）＝（２６）
長辺：（９）＝（２９）＝２．６×（６）＝２．６×（２６）
浸漬ノズル間距離：（（５）−（５’））＝（（２５）−（２５’））＝１．９×（６）
＝１．９×（２６）
容量：（本発明タンディッシュ）＝１．７×（比較例タンディッシュ）
連通孔：連通孔の上端部位置と、定常状態の溶鋼表面までの距離が１５０ｍｍとなる位置であって、堰（１０）の長さ方向の対称的な２箇所に、縦１００ｍｍ×横３５０ｍｍのサイズの長方形連通孔を形成
鼠孔：２箇所に連通孔を設置した堰のそれぞれの下方のコーナー部あるいはコーナー近傍に、縦１００ｍｍ×横１２０ｍｍのサイズの長方形鼠孔を形成

まず、上記で本発明鋳片と比較例鋳片を製造した後、本発明タンディッシュと比較例タンディッシュそれぞれのロングノズル近傍の介在物の大きさとその個数を調査し、ロングノズルを介してタンディシュ受湯部に受け入れられた溶鋼中に含有されていた介在物（これを、初期介在物という）の大きさとその個数であるとして扱った。
ここで、ロングノズル近傍の介在物の大きさとその個数の調査手法は、以下のとおりである。
まず、１チャージの鋳造時間の半ば（鋳造開始から１時間後）時点で、タンディッシュ内のロングノズル近傍の溶鋼をサンプリングし、サンプリングした溶鋼を凝固させた。この凝固したサンプルから評価用試験片を採取した。
その後、評価用試験片の表面の酸化被膜や外来の狭雑物を除去したものを溶液（具体的にはヨウ素アルコール）で溶解し、３７μｍ以上の介在物を抽出した。あわせて、評価用試験片の溶解量を計量した。顕微鏡観察により、この抽出した介在物の大きさ区分別の個数をカウントし、溶解量と個数から大きさ区分別の単位質量当たりの個数を算出し、その大きさの初期介在物の個数とした。

ついで、上記で製造した本発明鋳片と比較例鋳片のそれぞれについて、鋳片内に存在する介在物（これを、流出介在物という）の大きさとその個数を調査した。
ここで、流出介在物の大きさとその個数の調査は、鋳片の長さ方向に対して直交する鋳片断面の３方向について、それぞれ、鋳片の厚さ方向の４箇所の領域（表層から５ｍｍまで、５〜１０ｍｍまで、４０〜４５ｍｍまで、７５〜８０ｍｍまで）において合計１２点の評価用試験片を採取した。その後、前記と同一の方法で各評価用試験片における大きさ区分別の単位質量当たりの個数の１２点の平均値を算出し、その大きさの流出介在物の個数とした。

表３に、初期介在物の大きさとその個数、流出介在物の大きさとその個数についての測定結果を示す。
また、表３には、本発明タンディッシュと比較例タンディッシュによる介在物の浮上分離率（％）の値を求め、これを記入した。
ここで、介在物の浮上分離率（％）
＝（初期介在物個数−流出介在物個数）／初期介在物個数×１００
である。

図３は、表３で求めた介在物の浮上分離率（％）と介在物粒子径（介在物の大きさ）との関係を示すグラフである。

表３及び図３の結果によれば、本発明タンディッシュを用いた場合には、介在物の大きさに拘わらず、介在物の浮上分離率が極めて高いことが分かる。
したがって、溶鋼の連続鋳造に際し、本発明の連続鋳造用２ストランドタンディッシュを用いて鋳片を製造した場合には、清浄度の極めて高い鋳片を製造し得ることが分かる。
しかも、本発明のタンディシュは大容量であることから、製造される鋳片の清浄度、鋳片の均質性を損なうことなく、高温状態の溶鋼の熱を有効利用することができるとともに、タンディッシュ内溶鋼の温度管理、成分均質化、鋳型へ注湯する溶鋼温度の管理等を容易に行うことができる。

（１）：本発明の連続鋳造用２ストランドタンディッシュ
（２）：受湯部
（３）：注湯部
（４）：ロングノズル
（５），（５’）：浸漬ノズル
（６）：短辺
（７），（７’）：斜辺
（８），（８’）：側辺
（９）：長辺
（１０）：堰
（１１）：連通孔
（２１）：従来のＴ型２ストランドタンディッシュ
（２２）：受湯部
（２３）：注湯部
（２４）：ロングノズル
（２５），（２５’）：浸漬ノズル
（２６）：短辺
（２７），（２７’）：側辺
（２７ａ），（２７ａ’）：縦側辺
（２７ｂ），（２７ｂ’）：横側辺
（２８），（２８’）：側辺
（２９）：長辺

Claims (4)

1. 取鍋からロングノズルを介して溶鋼を受け入れる受湯部と、浸漬ノズルを介して該溶鋼を鋳型に注湯する注湯部とを備え、ロングノズルの中心と浸漬ノズルの中心が一直線上に並んでいない連続鋳造用２ストランドタンディッシュにおいて、
   上記受湯部と注湯部との間には堰が設けられて受湯部と注湯部とが区画形成され、上記タンディッシュの内郭を構成する辺と上記堰によって平面形状がほぼ台形あるいは三角形の上記受湯部が構成され、また、上記タンディッシュの内郭を構成する残りの辺と上記堰によって平面形状がほぼ長方形の上記注湯部が構成され、上記堰には受湯部と注湯部を連通する連通孔が設けられ、上記連通孔と堰の合計断面積は定常状態の溶鋼流路断面積以上であることを特徴とする連続鋳造用２ストランドタンディッシュ。
2. 上記堰には、複数の連通孔が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２ストランドタンディッシュ。
3. 上記堰の下方のコーナー部あるいはコーナー近傍には、鼠孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造用２ストランドタンディッシュ。
4. 上記連通孔の最上端から定常状態の溶鋼表面までの距離は、１００〜１５０mmであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の連続鋳造用２ストランドタンディッシュ。