JP7010575B1 - 鋼の連続鋳造における鋳込流の酸化防止装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ノズルと鋳型間の気中で鋳込流は空気酸化され、鋳込面には常に酸化起因のスラグが生成・浮遊している。スラグの一部は鋳型面に付着して排出され、一部は溶鋼中に混入・残存する。また溶存酸素が増加するので鋳片皮下には気泡欠陥(ブローホール)が発生し易い。
オープンノズルと異なり、ノズル隘路がタンディシュ底板から突き出している三枚ゲート式スライドゲートにおいても同様の問題がある。
それによるとタンディシュカバー部材上に注入流を取り囲んで2重のガスカーテンノズルを設け、内部には還元性ガスを形成して、空気酸化による品質低下を防止している。ガスカーテンは環状ヘッダーパイプに設けた1mmの錐孔列から吹き出し、当然乱流になっている。
当該方法を鋳込流に応用する場合、必要ガス流量が2m3/分以上と記載され、注入量に対して数分の1以下である鋳込量にとってはガス流量は過大になるという問題がある。さらに還元性雰囲気としなければならない(非酸化性だけでは不十分)。
当該方法は、品質向上・ブレイクアウト防止等いろいろ効果があったが、耐熱ばねのコストやメンテナンスの煩わしさがあった。
1)気流膜の厚さが吐出面と傾斜気流ガイド間の距離の5%以上15%以下であること、
2)吐出速度が0.5m/秒以上2.0m/秒以下であること、
3)環状平板ノズルの吐出面の部材を通気性を持つ金属又は耐火物によって構成すること、
4)気流膜の内側空間の酸素ガス濃度を容量濃度で1.0%以下とすること、
のうちどれか一つ以上を組み込んだことを特徴とする第1発明に記載した鋳込流の空気酸化防止方法である。
第2に、鋳込流の酸化によって鋳込面に形成される浮遊スラグが減少し、スラグの鋳込流による叩き込みが少なくなって、マクロ非金属介在物の混入が減少する。
第3に、Al含有鋼の場合、Alの酸化による浮遊スラグの硬質化・肥大化が生じやすいが、それが抑制されスラグカミコミ起因のブレイクアウトが減少する。
第4に、常時鋳型面に自動塗布される潤滑油の一部は空気によって燃焼してロスとなっているが、本発明の酸化防止により、潤滑性能が向上して溶鋼の付着現象が減少し、且つ消費原単位は半減する。
第5に、装置は低廉であり、不活性ガス消費量も大きくはなく、コスト上問題が無い。
不活性ガスを送風室10に送り、垂直下方に吐出させて筒状で層流状の気流膜12を形成する。
該吐出板11の通気性を適切に設定すると、送風抵抗から送風室全体が均等な圧力となり吐出圧が安定し、整流格子の機能を果たす。吐出流速が低速であると層流又は層流状の気流が得やすい。
気密性とは、該環状平板ノズル9とタンディシュ底板7との隙間から外気が気流膜内側に侵入しないことを意味する。
上記気密性とは、傾斜気流ガイド14と鋳型カバー間の隙間の気密性を言う。
汚染ガスを遮蔽するような通常のエアカーテンでは強力な吐出と強力な吸引によって乱流域であっても効果を得ているが、本願発明の課題には流量が過大となって適さない。
区間Bが200mmを超えると、それに応じて流速を増加させなければならない。流れの先の表層は渦を伴う緩い乱流となり、当外部では外気と混合する。ある程度の膜厚があると気流表層部は前記の緩い乱流であるが、膜内では層流であって遮蔽効果が継続する。当該状態を層流状とする。流速が秒速数mを超えると全体が乱流になって外気の混合は避けられない。
区間Bは、実際にはロンダーがあるので300mm以下にすることは困難である。通常の約500mmでは流速不足だと気流ガイド近辺で乱流への変化が絡み遮蔽が低下する。
遮蔽区間Bの増加に対応して、流速V・膜厚Dをそれぞれ増加させることの併用が必要になる。
実際の連続鋳造では、高温溶鋼によるガスの膨張や鋳型カバーの上下振動により気流の性状は影響を受け、乱流側に移行し易い。鋳込流の酸化防止のための適正条件は以下とされる。
気流膜厚Dを遮蔽区間Bの5%以上15%以下とし、気流速度を0.5m/分以上2.0m/分以下とする。
以上の範囲で、完全な層流ではないが層流状の膜が形成され内部の酸素の希釈効果が発現する。希釈は侵入抑制と潤滑油の分解した可燃ガスの燃焼により発現する。
区間Bが300mm以下では、流速0.2m/分でも層流が得られるが(タバコ煙が侵入しない)実操業では攪乱要因があるので下限を0.5m/分とした。上限は乱流抑制のため2.0m/秒とした。膜厚の下限は実験から無難な値とし、上限は大きいほど遮蔽効果に良いがガス量が過大となるので当該値とした。最適値は実操業の中で最小流速、最小気流膜厚を求める。
環状平板ノズル27は金枠23の下面に気密性を以て接合され、図1と同様不活性ガスによる気流膜28が形成される。対面には傾斜気流ガイド29が設けられる。
冶金的効果を得るには少なくとも酸素濃度1%以下が必要条件であることが解る。
吐出板の材質を耐火物又は金属と特定した理由は、鋳込流の強烈な放射熱に対処するためである。
環状平板ノズルの形状は円盤状としたが角状でもよい。その際、対面する気流ガイドの形状も角状にしなければならない。
ロンダーの設計寸法を見直し、ロンダー高さを200mm以下とした。Bは500mmから300mmに短縮される。前記簡易実験装置(気流膜厚20mm)において、流速1.0m/分で酸素濃度0.5%以下が認められた。最適条件はこの近辺にあると考えらる。
6;凝固殻 7;タンディシュ底板 8;ロンダー 9;環状平板ノズル 10;送風室 11;吐出板 12;気流膜 13;鋳型カバー 14;傾斜気流ガイド 20;タンディシュ 21;タンディシュノズル 22;ガイドノズル 23;金枠 24;固定耐火物板 25;ゲート板 26;油圧シリンダー
27;環状平板ノズル 28;気流膜 29;傾斜気流ガイド A;気流長 B;遮蔽区間
Claims (1)
- 鋼の連続鋳造において、鋳込流の空気による酸化を防止する方法であって、タンディシュ底板又はスライドゲートノズルの底板と鋳型カバーのどちらか一方に気密性を以て鋳込流を取り囲む平板内均等な吐出圧を持つ環状平板ノズルを接続し、該環状平板ノズルから垂直方向に不活性ガスを層流状に吐出して厚膜筒状の気流膜を形成し、他方には気密性を以て傾斜気流ガイドを設け、該気流膜を受け遠心状に放散させて外気の気流膜内側への侵入を防止するに当たり、気流膜の厚さが吐出面と傾斜気流ガイド間の距離の5%以上15%以下であり、吐出速度が0.5m/秒以上2.0m/秒以下であり、気流膜内側の酸素ガス濃度を容量濃度で1.0%以下とすることを特徴とする鋳込流の空気酸化防止方法。
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