JP7269480B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高清浄鋼の連続鋳造方法に関する。

加工用途の鋼材、例えば、ブリキ、ＩＦ鋼、棒鋼、線材等に用いられる鋼材には、加工時の割れ発生を抑制するため、鋼材に含まれるアルミナ等の介在物量を低減することが求められている。
このため、鋼材を溶製する際の製造工程においては、介在物の生成抑制や浮上除去が行われている。この製造工程の一つである連続鋳造工程では、溶湯（溶鋼）を取鍋（溶鋼鍋）からタンディッシュへ注入し、更にタンディッシュ内の溶湯を鋳型に注入することによって、鋳片を製造しているが、このタンディッシュにおいても介在物の生成抑制や浮上除去を行う技術が検討されている。

例えば、特許文献１には、誘導加熱用タンディッシュにおいて、誘導加熱部に受湯室と出湯室とを接続するスリーブ状の溶湯通路を設け、この溶湯通路と出湯室の底面との間に２００ｍｍ以上の段差を設けることにより、出湯室内に流入した溶鋼が撹拌され、更に、溶湯内の介在物の浮上効果を高めることができると記載されている。
また、特許文献２には、出鋼工程と真空脱ガス工程の間で炭素成分を溶鋼に添加し真空脱ガス処理を行った後、最終のＡｌ脱酸を行い、その後、タンディッシュに注湯する高清浄鋼の製造方法が記載されている。このタンディッシュは、受湯部と排湯部に区切られ、かつ、溶鋼流路の受湯部側の開口部の受湯部の底面からの高さ位置を、受湯部側の溶鋼深さの０．２倍以下としている。
そして、特許文献３には、タンディッシュ内に、溶鋼を通すための貫通孔（湯道）を有する堰を設け、この貫通孔に、貫通孔を通過する溶鋼を加熱するための加熱手段（例えば、誘導加熱手段）を設けることが記載されている。この加熱手段で貫通孔を通過する溶鋼を加熱することにより、貫通孔を通過した後の溶鋼は、その周囲の溶鋼よりも高温状態となるため強い浮力が働く。これにより、タンディッシュ内の溶鋼湯面に向かう溶鋼の流れが形成されるため、介在物の浮上分離が可能となる（例えば、段落［００１８］）。

実開平６－８６８４９号公報 特開２０１６－２０４６９３号公報 特開２００８－２６４８３４号公報

しかしながら、特許文献１～３に記載の方法では、相応の溶鋼の高清浄化は図れるものの、極めて高度な清浄性が要求される場合には、その効果が十分ではなかった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、溶湯の更なる高清浄化が可能な連続鋳造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造方法は、溶湯を取鍋からタンディッシュを介して鋳型へ注入し鋳片を製造する連続鋳造方法において、
前記タンディッシュは、該タンディッシュ内を受湯室と出湯室とに区分し、かつ、前記受湯室から前記出湯室へ向けて溶湯が流れる１本以上４本以下の湯道を下部に備えた堰を有し、前記湯道はその断面形状を円形に換算して直径を１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲に設定し、
前記湯道を前記受湯室側から前記出湯室側へかけて下方に向けて傾斜させ、かつ、｛前記湯道の前記受湯室側端面と前記出湯室側端面の各中心位置の高低差（ｍｍ）｝／｛前記湯道の水平方向の長さ（ｍｍ）｝で定義される前記湯道の傾きを０．５×１０^－２以上９．５×１０^－２以下の範囲とし、
前記タンディッシュを平面視して、前記取鍋から前記受湯室に溶湯を注入するためのロングノズルの中心位置と、前記湯道の前記受湯室側端面と前記出湯室側端面の各中心位置を通る湯道中心軸仮想線との最短距離を、前記ロングノズルの外径の２倍以上にし、
塩基度＝（質量％ＣａＯ）／｛（質量％ＳｉＯ _２ ）＋（質量％Ａｌ _２ Ｏ _３ ）｝が１．０以上４．０以下、かつ、ＣａＯ量、ＳｉＯ _２ 量、及び、Ａｌ _２ Ｏ _３ 量の合計量に対するＡｌ _２ Ｏ _３ 量が１０質量％以上であるフラックスを、前記受湯室の溶湯表面に配置し、該フラックスの厚みを５ｍｍ以上５０ｍｍ以下にする。

本発明に係る連続鋳造方法は、下部に湯道を備えた堰を有するタンディッシュを用い、湯道を受湯室側から出湯室側へかけて下方に向けて傾斜させ、かつ、｛湯道の受湯室側端面と出湯室側端面の各中心位置の高低差（ｍｍ）｝／｛湯道の水平方向の長さ（ｍｍ）｝で定義される湯道の傾きを０．５×１０^－２以上９．５×１０^－２以下の範囲にするので、受湯室の溶湯表面上のフラックスの巻き込みを抑制できると共に、出湯室での溶湯流の上向きの流れを抑制できる。
更に、タンディッシュを平面視して、取鍋から受湯室に溶湯を注入するためのロングノズルの中心位置と、湯道中心軸仮想線との最短距離を、ロングノズルの外径の２倍以上にするので、ロングノズルからのボイリングや取鍋交換時のロングノズルの上下動によって、フラックスが受湯室の溶湯に混入した際に、混入したフラックスが直接湯道に供給されることを抑制して、溶湯から浮上することを促進でき、出湯室へのフラックスの流出を抑制できる。
これにより、従来と比較して溶湯の更なる高清浄化が図れる。

本発明の一実施の形態に係る連続鋳造方法の説明図である。 同連続鋳造方法を適用したタンディッシュの平面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の連続鋳造方法に想到した経緯について説明する。

タンディッシュ内に湯道を備えた堰を配置して、タンディッシュ内を受湯室と出湯室に区分し、この湯道に溶湯（溶鋼）を流通させて鋳造を行う場合、介在物は溶湯内を浮上する特性を有するため、湯道を堰の下部に設けることで、清浄性のある溶湯を湯道に流通させることができる。なお、堰の内部に誘導加熱装置（加熱装置）を設けることで、湯道を流通する溶湯を加熱（誘導加熱）することも併せて行われる場合が多い。
湯道を流通する溶湯について、前記した特許文献３には、湯道で加熱された溶湯は、湯道出口からの噴出後、タンディッシュの出湯室内の上部（溶湯表面）に向かう流れとなるため、介在物の浮上除去が促されることが記載されている。

しかし、本発明者らが、湯道を流通する溶湯の挙動を検討した結果、以下の通りであった。
（１）誘導加熱を適用する前提では、その配置の都合上、湯道は４本以下となる場合が多い。また、湯道は、加熱装置の都合により、その流路（開口部）の断面形状を円形に換算して直径が３００ｍｍ以下となる場合が多い。
（２）この程度の直径を有する４本以下の湯道に、鋳造する溶湯を流通させる場合、湯道の出口からタンディッシュの出湯室に噴出された溶湯流（溶湯の流れ）は、直進性が高いことが判明した。更に、湯道の長さが長い場合（例えば、８００ｍｍ以上、更には１０００ｍｍ以上（近年は加熱装置の鉄心のコンパクト化が図られているため、鉄心の大きさを考慮すれば２０００ｍｍ以下程度）の場合）は、この傾向が強いものと考えられた。

（３）出湯室に噴出された溶湯流は、主として湯道を延長した先に存在するタンディッシュの内壁に衝突し（通常のタンディッシュの構成、即ち、溶湯を凝固させることなく鋳型へ注入可能な構成であれば、溶湯流が内壁に衝突する現象が発生）、その後、上向きや下向き等の流れに分岐する。また、衝突するまでには流れの分散も見られ、衝突前の溶湯の流れから上向きや下向きに分岐する流れも存在する。
（４）更に、湯道内で溶湯を加熱する場合は、加熱の程度に応じて上向きに分岐する流れも発生する。
そして、本発明者らは、湯道の出口から噴出された溶湯流（タンディッシュ内壁に衝突した後の溶湯流を含む）について、介在物の浮上効果はあるものの、上向きの流れが出湯室湯面の撹拌の原因にもなり得ることを知見した。
更に、受湯室の溶湯には、湯道の入口に向かう溶湯流が発生するが、湯道の入口近傍では溶湯に渦様の流れ等による撹拌が発生する場合があり、受湯室湯面上のフラックスを巻き込む場合があることも判明した。

以上より、本発明者らは、湯道を持つ堰を配置したタンディッシュを用いて溶湯を鋳造する場合、湯道の入口近傍における溶湯の撹拌とこれに伴うフラックスの溶湯への巻き込み、そしてこの清浄性の低い溶湯が出湯室に供給され、更に湯道の出口以降の上向きの流れによる出湯室の溶湯の撹拌が、溶湯の高清浄化を抑制する因子になり得ることを知見した。

以上の知見に基づき、本発明者らは、本発明の連続鋳造方法に想到した。
まず、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造方法を適用する連続鋳造設備１０について説明する。
図１に示すように、連続鋳造設備１０は、取鍋１１と、取鍋１１からロングノズル１２を介して溶湯が注入されるタンディッシュ１３と、タンディッシュ１３から浸漬ノズル１４を介して溶湯が注入される鋳型（図示しない）とを有する設備である。
タンディッシュ１３には、タンディッシュ１３内を受湯室１５と出湯室１６とに区分し、かつ、受湯室１５から出湯室１６へ向けて溶湯が流れる１本以上４本以下（本実施の形態では２本）の湯道１７を下部に備えた堰１８が設けられ、湯道１７はその断面形状を円形に換算して直径が１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲に設定されている。
湯道１７は受湯室１５側から出湯室１６側へかけて下方に向けて傾斜し、かつ、｛湯道１７の受湯室１５側端面と出湯室１６側端面の各中心位置Ｃ１、Ｃ２の高低差（ｍｍ）｝／｛湯道１７の水平方向の長さ（ｍｍ）｝で定義される湯道１７の傾きが０．５×１０^－２以上９．５×１０^－２以下の範囲に設定されている。
本実施の形態に係る連続鋳造方法は、上記した連続鋳造設備１０を用いて、溶湯を取鍋１１からタンディッシュ１３を介して鋳型へ注入し鋳片を製造（鋳造）する方法である。
以下、詳しく説明する。

前記したように、湯道の出口から噴出された溶湯流において、上向きの流れは出湯室湯面の撹拌の原因にもなり得る。このため、上向きの流れによる出湯室湯面の撹拌を軽減するには、図１に示すように、直線状の湯道１７を受湯室１５側から出湯室１６側へかけて下方に向けて傾斜させる（受湯室１５側端面の中心位置Ｃ１を出湯室１６側端面の中心位置Ｃ２よりも高くする）ことが好ましい。
しかし、傾斜の程度によっては、前記したように、湯道１７の入口近傍で溶湯に渦様の流れ等による撹拌が発生する場合があり、受湯室１５湯面上のフラックスの巻き込みが発生し得るため、湯道の傾斜を適切に設定する必要がある。

なお、湯道１７の長さ方向の中心線（軸心）を出湯室１６に向けて延長して、この中心線が交差する出湯室１６の耐火物壁（タンディッシュ１３内壁）は、通常は直角よりも耐火物壁が外側へ開くように、角度θ（出湯室１６の底面１９（水平方向）に対する傾斜角θ）が例えば６５～８５度程度（９０度未満）で傾斜している。
このため、湯道１７出側から出湯室１６に噴出される溶湯流（一般的な鋳造速度、鋳造サイズ、湯道内径、及び、湯道本数が１～４の場合、湯道１本あたりの溶湯の通過量を３００～１８００ｋｇ／分と想定）が、出湯室１６の耐火物壁に衝突すると、上向きの流れが強い傾向となる。この流れは、溶湯中の介在物を浮上除去する作用よりも、出湯室１６で浮上して溶湯表面に存在している介在物を再度溶湯へ巻き込む作用が強いものと推定される。
従って、湯道１７の傾斜により、このように強くなった上向きの流れを緩和し、介在物の溶湯への再巻き込みを抑制することができる。

そこで、タンディッシュ１３の構成を以下のように規定した。
湯道１７を堰１８の下部に設けたのは、前記したように、介在物が溶湯内を浮上する特性を有することによる。
具体的には、湯道１７の受湯室１５側（入口側）に位置する開口部２０の下端の、受湯室１５の底面２１からの高さ位置が、受湯室１５の最大溶湯深さ（浴深）Ｈの０．２倍（０．２×Ｈ）以下だと好ましい（下限は、例えば０倍（０×Ｈ）、即ち湯道１７入口の開口部２０が受湯室１５の底面２１に接する位置）。
ここで、開口部２０の下端位置を溶湯深さＨの０．２倍以下にしたのは、０．２倍を超えた場合、開口部２０の高さ位置が高くなり過ぎることに伴って湯道１７出口が高くなり、出湯室１６における溶湯中の介在物の浮上時間を十分に確保できずに浮上不足を招く場合や、湯道１７出側から噴出される溶湯流が出湯室１６の湯面を撹拌して溶湯の清浄化を悪化させる場合があることによる。また、１チャージ（１つの取鍋）ごとの鋳造末期にタンディッシュ１３の湯面が低下した際に、受湯室１５湯面上のフラックスを巻き込み易くなる時期が、上記した０．２倍を超えた場合に早期となる。

この湯道１７は、通常考えられる連続鋳造の速度を考慮し、堰１８に設ける湯道１７の本数が１以上４以下、かつ、各湯道１７の断面形状を円形に換算して直径が１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲に、それぞれ設定されている。
ここで、湯道１７の本数は、通常偶数（２又は４）であるが、奇数（１又は３）でもよく、特に、誘導加熱を行う場合は、通常１つの鉄心に対して２本の湯道１７を設けている（鉄心を中心としてその両側に湯道１７を設ける）。このため、タンディッシュ１３は、誘導加熱装置が設置されたもの、設置されていないもの、のいずれでもよい。
なお、湯道１７の断面形状は円形であり、湯道１７の受湯室１５側に位置する開口部２０から出湯室１６側（出口側）に位置する開口部２２まで、同一形状となっているが、受湯室１５側から出湯室１６側へかけて徐々に大きくした形状（ラッパ状や逆テーパ状）等とすることもできる（この場合、出湯室側の開口部の最大直径が上記した範囲にある）。また、断面形状は、円形に限定されるものではなく、例えば、楕円形や多角形等とすることもできる。

湯道１７の傾斜は、以下のように設定する。
誘導加熱の適用も可能とする堰１８の厚み（湯道１７の長さ）は８００ｍｍ以上であり、湯道１７の受湯室１５側端面と出湯室１６側端面の各中心（軸心）位置Ｃ１、Ｃ２の高低差（高さ方向の差：Ｃ１－Ｃ２）は、０ｍｍを超え、タンディッシュ１３の貯蔵量等により２００ｍｍ以下程度である。
ここで、湯道１７の傾斜を、｛湯道の受湯室側端面と出湯室側端面の各中心位置の高低差（ｍｍ）｝／｛湯道の水平方向の長さ（ｍｍ）｝で定義すると、下限値は０．５×１０^－２である。一方、傾斜の上限値は、９．５×１０^－２であり、好ましくは９．０×１０^－２がよい。

前記した特許文献１（図２では約９．７×１０^－２）と特許文献２（図１では約１０．１×１０^－２）に図示される傾きでは、受湯室のフラックスの滓化の程度や滓化したフラックスの粘性にもよるが、受湯室の湯道入口近傍で溶湯は渦様の流れ等による撹拌が発生する場合がある。例えば、受湯室湯面上のフラックスの塩基度＝（質量％ＣａＯ）／｛（質量％ＳｉＯ_２）＋（質量％Ａｌ_２Ｏ_３）｝が１．０～４．０程度、かつ、ＣａＯ量、ＳｉＯ_２量、及び、Ａｌ_２Ｏ_３量の合計量に対するＡｌ_２Ｏ_３量が１０質量％以上程度であっても、フラックスを巻き込む場合があることから、湯道１７の傾斜を９．５×１０^－２以下にするのがよい。
なお、湯道１７の傾斜は、０．５×１０^－２以上であれば、湯道１７が水平な場合と比較して出湯室１６での上向きの流れの抑制効果等による高清浄化効果が明確となる。

上記した湯道１７の傾斜の適正化により、従来の湯道に比べて、受湯室１５の溶湯湯面上（溶湯表面上）のフラックスが溶湯へ巻き込まれることを抑制できるが、受湯室１５には更にフラックスを溶湯へ巻き込む要因が存在する。
例えば、ロングノズル１２からのボイリングである。
一般にロングノズルは取鍋底部に取り付けられ、周囲の雰囲気が取り付け部よりロングノズル内部へ吸い込まれる。このため、取り付け部に緩衝材（パッキン）を配置することが一般的であるが、雰囲気吸い込みの皆無化はできないため、雰囲気が空気の場合は溶湯の酸化が起こり、介在物発生の原因となり、溶湯の高清浄化を阻害する。なお、取り付け部周囲をチャンバー化してアルゴンガス雰囲気とすれば溶湯の酸化を防止できるが、雰囲気吸い込みは発生するため、ロングノズル内部へ吸い込まれたアルゴンガスは、受湯室においてロングノズルから放出され、ボイリングが発生することとなる。特に、取鍋底部に取り付けられるロングノズルが傾いた場合や緩衝材の配置に厚さのばらつきがある場合は、雰囲気吸い込みが顕著となり、ロングノズルからのボイリングが顕著となる。

このようなボイリングは、受湯室の溶湯表面に存在しているフラックスを溶湯中に巻き込む要因となり、湯道の傾斜の適正化による高清浄化効果を発揮できない。
上記したボイリングによるフラックスの巻き込みと似た要因として、非定常部における取鍋交換作業がある。一般的な操業形態として連々鋳造があるが、鋳造中に取鍋を交換する際、取鍋から取り外されるロングノズルに不可避的な上下動が起こる。
この場合も受湯室の溶湯表面に存在しいているフラックスを溶湯中に巻き込む要因となり、上記したボイリングの場合と同様に高清浄化効果の発揮を阻む要因となる。
なお、連々鋳造は、複数の取鍋内の溶湯を連続的に順次鋳造する方法であり、鋳造する溶湯は、同一鋼種でもよく、また、異なる鋼種でもよい。

そこで本発明者らは、ボイリングや取鍋交換作業の際に巻き込まれるフラックスについて、再度の溶湯表面への浮上を促進することに着目した。
本発明者らの知見では、ボイリングや取鍋交換作業の際にフラックスが巻き込まれる範囲はロングノズル周辺であり、再度の溶湯表面への浮上もロングノズル周辺領域であった。
ところが前記した通り、湯道の入口近傍では溶湯に渦様の流れ等による撹拌が発生する場合があり、この領域の広さを避けてロングノズル（周辺領域）を配置すれば、ロングノズル周辺で再浮上するフラックスが、浮上前に湯道入口に供給されることを抑制できることを知見した。

即ち、図２に示すように、タンディッシュ１３を平面視して、１）取鍋１１から受湯室１５に溶湯を注入するためのロングノズル１２の中心位置Ｐと、一方の湯道１７の受湯室１５側端面と出湯室１６側端面の各中心位置Ｃ１、Ｃ２を通る湯道中心軸仮想線Ｌ１との最短距離ｄ１（以下、平面視距離ｄ１とも記載）、及び、２）ロングノズル１２の中心位置Ｐと、他方の湯道１７の受湯室１５側端面と出湯室１６側端面の各中心位置Ｃ１、Ｃ２を通る湯道中心軸仮想線Ｌ２との最短距離ｄ２（以下、平面視距離ｄ２とも記載）をそれぞれ、ロングノズル１２の外径Ｄの２倍以上にした。ここで、ロングノズルの外径とは、溶湯への浸漬部分の最大外径である。なお、図２においては、図面の簡略化のため、平面視距離ｄ１、ｄ２が外径Ｄの２倍以上にはなっていない。また、図１、図２中の符号２３は、出湯室１６底部に設けられ、鋳型に浸漬ノズル１４を介して溶湯を注湯（排出）する排出孔である。
通常、湯道の直径（内径）は３００ｍｍ以下程度であり、ロングノズルの外径は１５０ｍｍ～４００ｍｍ程度であるため、上記した平面視距離ｄ１、ｄ２をロングノズルの外径Ｄの２倍以上とすれば、ロングノズル周辺で再浮上するフラックスが、浮上前に湯道入口に供給されることを抑制でき、湯道の傾斜を適正化した高清浄化効果を維持向上できる。
なお、平面視距離ｄ１、ｄ２の上限値は、溶湯の顕著な温度低下が無ければ特に設定する必要はないが、２．５ｍ（外径Ｄの約６～１７倍）程度であっても実用可能と考えられる。

次に、受湯室１５の溶湯表面に配置するフラックスの組成について説明する。
フラックスの組成を規定することにより、タンディッシュ１３内溶鋼の再酸化防止とフラックスの溶湯への巻き込み防止をより顕著に行える。
タンディッシュ１３では、一般に、ＣａＯ－ＳｉＯ_２系やＣａＯ－ＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３系のフラックスが用いられている。
前記したように、受湯室１５では湯道１７入口へ向かう溶湯流が発生するが、この溶湯流によって湯道１７入口近傍の溶湯が撹拌され、受湯室１５湯面上のフラックスが巻き込まれる場合がある。特に、鋳造しているチャージの末期は、受湯室１５湯面の高さが低下する場合があり、この傾向が強くなる。

そこで、本発明者らは種々の実験を行った結果、受湯室１５側のフラックス組成を適正化し適度な配合を保つことにより、湯道１７近傍で発生する撹拌渦への巻き込みを抑制することができ、溶湯の清浄化が図られることを知見した。
即ち、本発明者らは、溶湯へのフラックスの巻き込みを抑制するため、ＣａＯの滓化（ＣａＯを多く含むフラックスの溶融時の流動性）を適切に制御することに想到した。
具体的には、塩基度を１．０以上４．０以下（更には３．７以下）とするとよい。
塩基度の算出には、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、及び、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）による（質量％ＣａＯ）／｛（質量％ＳｉＯ_２）＋（質量％Ａｌ_２Ｏ_３）｝を用いる。ここで、ＣａＯとＳｉＯ_２のみによる塩基度指標＝（質量％ＣａＯ）／（質量％ＳｉＯ_２）を用いた場合、Ａｌ_２Ｏ_３が含まれないことから、アルミナ介在物とフラックス中のＣａＯによって生成するＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３系の低融点酸化物の生成が考慮されず、Ａｌ_２Ｏ_３の高清浄化への影響が考慮されないことになる。

上記した塩基度が１．０未満の場合、フラックスの滓化が過度に進行し、タンディッシュ１３を構成する耐火物の溶損が進行して、耐火物粒子が溶湯表面のフラックス層に存在することにつながる。この耐火物粒子は受湯室１５内の溶湯流の影響を受け易く、溶湯中への混入により清浄性が悪化する場合がある。
一方、塩基度が４．０を超える場合、滓化不足により、フラックス粒子が溶湯に巻き込まれる場合がある。
なお、滓化状況を適切に制御しても粘性が高過ぎると、フラックスの擾乱が発生した場合に溶湯表面が露出し再酸化が促進されるため、フラックス中のＡｌ_２Ｏ_３濃度（ＣａＯ量、ＳｉＯ_２量、及び、Ａｌ_２Ｏ_３量の合計量に対するＡｌ_２Ｏ_３量）を１０質量％以上とする。これにより、一定の低粘性を確保して、タンディッシュ１３内雰囲気に溶湯表面が曝露されることを抑制できる。ここで、Ａｌ_２Ｏ_３濃度の上限値については、上記したように、塩基度の上限値と下限値を規定しているため、これに従って決まる（例えば、５０質量％程度）。

このように、フラックスの滓化や粘性を制御するには、フラックス中のＣａＯ、ＳｉＯ_２、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の合計濃度が、例えば、７０質量％以上（１００質量％でもよい）であればよい（残部は、フラックスの成分として使用可能な他の成分）。
言い換えると、ＣａＯ量、ＳｉＯ_２量、及び、Ａｌ_２Ｏ_３量の合計量に対するＡｌ_２Ｏ_３量を１０質量％以上とすることによる、上記した作用効果を得ようとすれば、フラックス中のＣａＯ、ＳｉＯ_２、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の合計濃度が７０質量％以上であることが好ましい。即ち、合計濃度が７０質量％未満になると、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の３成分による作用効果の顕著さが低下し易くなる。

なお、塩基度等のフラックス組成は、受湯室１５に添加するフラックスを対象に規定したが、取鍋１１から混入するスラグ量が著しく増加することがある場合は、上記した作用効果が得にくいため、取鍋１１のスラグも同様の組成としておくことが好ましい。このように、取鍋１１からタンディッシュ１３内にスラグが混入する場合は、このスラグも、湯道１７の入口近傍における溶湯の撹拌に伴って、受湯室１５の溶湯表面上のフラックスと共に巻き込まれる対象となる。
また、出湯室１６側のフラックス組成については、受湯室１５側のフラックス組成と同一組成のもの使用できるが、特に限定されるものではなく、異なる組成のフラックス（従来使用しているフラックス）を使用することもできる。

受湯室１５の溶湯表面に配置するフラックスについては、その組成に加えて、その厚みもフラックスの巻き込みに影響を及ぼす場合がある。
ここで、フラックスの厚みが５ｍｍ未満の場合、フラックスの粘性を適正に制御しても、湯道１７の入口近傍における溶湯の撹拌に伴う渦発生時に、渦内部へ少量のフラックスが巻き込まれてしまう場合がある。一方、フラックスの厚みが５０ｍｍ超の場合、フラックスの滓化性を向上させたとしても、部分的に未溶融の状態が生じて、少量のフラックスが容易に巻き込まれる場合がある。
従って、受湯室１５の溶湯表面に配置するフラックスの厚みは５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とするのがよい。
なお、フラックスの厚みは、複数箇所（例えば、３箇所）で計測したフラックスの厚みの平均値である。この各箇所のフラックスの厚み（計測値）は、フラックスが溶融している箇所で、鉄製の細棒を溶鋼まで浸漬させ、この細棒の溶鋼浸漬部が溶解した後に細棒を引き上げ、細棒に付着した溶融状態のフラックスの長さをもとに決定して得られる。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、以下の方法を基本として、実機水準にて各条件を変更し、鋳片の清浄性の評価を行った。なお、評価対象の鋼種は棒線系とした。

（精錬条件）
３５０トンの転炉にて一次精錬を行った後、取鍋内に出鋼した溶鋼（炭素濃度：０．０５～０．１５質量％、溶鋼中の溶存酸素濃度：質量割合で３００～６００ｐｐｍ程度）に、金属アルミニウムを溶鋼１トンあたり０．８～２．０ｋｇ添加し、脱酸処理を行った。そして、取鍋内の溶鋼に対しＬＦ処理を行った後、ＲＥＤＡ方式の真空脱ガス装置（１本の大径浸漬管を用いた装置）による清浄化処理を行った。

（鋳造条件）
上記方法で処理された取鍋内の溶鋼を、湯道を２本備えた堰で受湯室と出湯室に区分けされたタンディッシュの受湯室内に注湯し、受湯室にフラックスを添加した状態で、連続鋳造を実施した。なお、湯道１本あたりの溶鋼通過量（非定常部及び定常部）は、３００～１８００ｋｇ／分とした。
タンディッシュの湯道は、内径を１５０ｍｍ、中心線方向の水平長さを１２００ｍｍとした。
堰の高さ方向における湯道の位置（受湯室側の開口部の下端の高さ位置）は、受湯室の溶鋼の通常操業時の最大深さをＨ（ｍ）として、０．２×Ｈ以下である。
湯道の長さ方向の中心線を出湯室に向けて延長して交差する出湯室の耐火物壁の傾きの角度θは、８０度である。また、この湯道の長さ方向の中心線を出湯室に向けて延長して交差する出湯室の耐火物壁面の位置Ｃ３は、出湯室の底部から約１５０ｍｍの位置である。
実施例と参考例と比較例のいずれも、出湯室側には塩基度２．０（参考例８の受湯室に投入したフラックスと同一）のフラックスを予め投入して鋳造している。なお、受湯室に投入したフラックス中のＣａＯ、ＳｉＯ_２、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の合計濃度は、７０質量％以上である。

（実験結果）
試験条件と、その結果及び評価とを、表１に示す。
表１において、「湯道の傾斜」の欄には、湯道の受湯室側端面と出湯室側端面の各中心位置の高低差（ｍｍ）を、湯道の水平方向の長さ（ｍｍ）で除すことによって算出した傾きを記載した。
「受湯室のフラックス」の「塩基度」の欄には、受湯室内に添加したフラックスの塩基度「（質量％ＣａＯ）／｛（質量％ＳｉＯ_２）＋（質量％Ａｌ_２Ｏ_３）｝」を記載している。
「受湯室のフラックス」の「Ａｌ_２Ｏ_３濃度」の欄には、フラックス中に含有されるＡｌ_２Ｏ_３濃度（即ち、ＣａＯ量、ＳｉＯ_２量、及び、Ａｌ_２Ｏ_３量の合計量に対するＡｌ_２Ｏ_３量）を記載している。
「受湯室のフラックス」の「厚み」の欄には、受湯室の溶湯表面に配置したフラックスの厚みを記載している。
「ＬＮ－スリーブ間距離」の欄には、タンディッシュを平面視した際の、湯道中心軸仮想線と、ロングノズル（ＬＮ）の中心位置との間の最短距離（即ち、平面視距離）を、ロングノズルの外径の倍数で記載している。

「鋳片内の介在物検出個数指数」については、以下の通りとした。
評価には、鋳造における定常部（タンディッシュの湯面高さは最大値で一定）と、非定常部（連々鋳での取鍋交換による継ぎ目近傍）の２箇所の鋳片を用いた。
詳細には、定常部の鋳片は、継ぎ目から５０トン遡った部位を含む鋳片（この鋳片の特定の場所から５０トン鋳造した後に取鍋交換）とした。また、非定常部の鋳片は、取鍋交換が近づき、タンディッシュの湯面高さを低下させ始めた（低下を開始させた）以降であって、継ぎ目から３０トン遡った部位を含む鋳片（当該鋳片の特定の場所から３０トン鋳造した後に取鍋交換）とした。
なお、タンディッシュの湯面高さの低下開始時期は、概ね継ぎ目から４０トン遡った時点である。従って、４０トン遡った時点以降は（４０トン以下の範囲では）、湯面高さが低下し続ける。
上記した溶鋼のトン数は、鋳造条件（例えば、鋳造速度やタンディッシュの容積等）により、取鍋の残湯量により検出できる。

これらの定常部の鋳片と非定常部の鋳片の各代表位置から切り出したサンプル（一辺が３０ｍｍの矩形）を、それぞれ鏡面研磨した後、光学顕微鏡にてアルミナ介在物個数を調査し、単位面積あたりのアルミナ介在物の検出個数に換算した。
更に、参考例２の条件における定常部と非定常部の各検出個数を１．００とし、他の参考例と実施例と比較例の定常部と非定常部のそれぞれの検出個数を指数化した。
ここで、指数化した値の評価は、以下の通りである。
・指数化した値が参考例２の０．９５倍以上、１．６０倍未満：△評価
・指数化した値が参考例２の０．９５倍未満 ：○評価
・指数化した値が参考例２の１．６０倍以上 ：×評価
上記した定常部と非定常部の評価の組み合わせで総合評価を行い、総合評価が△評価以上を良好とした。以下に、総合評価の評価基準を示す。
・総合評価が△評価：△評価と△評価の場合
・総合評価が○評価：一方が△評価で他方が○評価の場合
・総合評価が×評価：いずれか一方又は双方が×評価の場合

表１に示すように、参考例１～３、６、８、実施例４、５、７、はいずれも、湯道の傾斜を適正範囲（０．５×１０^－２以上９．５×１０^－２以下）に設定し、かつ、平面視距離を適正範囲（ロングノズルの外径の２倍以上）に設定した場合の結果である。これにより、定常部と非定常部のいずれについても、鋳片内の介在物検出指数の評価が△又は○となり、受湯室の溶湯表面上のフラックスの巻き込みを抑制でき、かつ、出湯室での溶湯流の上向きの流れを抑制できると共に、フラックスが受湯室の溶鋼に混入した際に、混入したフラックスが直接湯道に供給されることを抑制して、溶鋼から浮上することを促進でき、出湯室へのフラックスの流出を抑制できることが判った。

また、実施例４、５、７は、受湯室の溶湯表面に配置するフラックスの組成を前記した好ましい適正範囲（塩基度：１以上４以下、Ａｌ_２Ｏ_３濃度：１０質量％以上）とし、かつ、受湯室の溶湯表面に配置するフラックスの厚みを前記した好ましい適正範囲（５ｍｍ以上５０ｍｍ以下）に設定した場合の結果であり、これにより、タンディッシュの湯面高さが低下した非定常部において、優れた清浄化効果が得られた。

一方、比較例１、２は、湯道の傾斜を、前記した適正範囲外に設定した場合の結果である。このため、定常部と非定常部のいずれについても、受湯室側のフラックスの巻き込み、及び／又は、出湯室での溶湯流の上向きの流れを抑制できない等により、鋳片内の介在物検出指数の評価が×となった。
また、比較例３は、湯道の傾斜を前記した適正範囲に設定しているものの、平面視距離を、前記した適正範囲外に設定した場合の結果である。このため、受湯室でのフラックスの巻き込みの影響が比較的少ない定常部では△評価となったが、受湯室でのフラックスの巻き込みの影響が大きい非定常部では、フラックスの巻き込みを十分に抑制することができなかったため×評価となった。

従って、本発明の連続鋳造方法を用いることで、従来よりも溶湯の更なる高清浄化が図れることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

１０：連続鋳造設備、１１：取鍋、１２：ロングノズル、１３：タンディッシュ、１４：浸漬ノズル、１５：受湯室、１６：出湯室、１７：湯道、１８：堰、１９：底面、２０：開口部、２１：底面、２２：開口部、２３：排出孔

Claims (1)

1. 溶湯を取鍋からタンディッシュを介して鋳型へ注入し鋳片を製造する連続鋳造方法において、
   前記タンディッシュは、該タンディッシュ内を受湯室と出湯室とに区分し、かつ、前記受湯室から前記出湯室へ向けて溶湯が流れる１本以上４本以下の湯道を下部に備えた堰を有し、前記湯道はその断面形状を円形に換算して直径を１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲に設定し、
   前記湯道を前記受湯室側から前記出湯室側へかけて下方に向けて傾斜させ、かつ、｛前記湯道の前記受湯室側端面と前記出湯室側端面の各中心位置の高低差（ｍｍ）｝／｛前記湯道の水平方向の長さ（ｍｍ）｝で定義される前記湯道の傾きを０．５×１０^－２以上９．５×１０^－２以下の範囲とし、
   前記タンディッシュを平面視して、前記取鍋から前記受湯室に溶湯を注入するためのロングノズルの中心位置と、前記湯道の前記受湯室側端面と前記出湯室側端面の各中心位置を通る湯道中心軸仮想線との最短距離を、前記ロングノズルの外径の２倍以上にし、
   塩基度＝（質量％ＣａＯ）／｛（質量％ＳｉＯ _２ ）＋（質量％Ａｌ _２ Ｏ _３ ）｝が１．０以上４．０以下、かつ、ＣａＯ量、ＳｉＯ _２ 量、及び、Ａｌ _２ Ｏ _３ 量の合計量に対するＡｌ _２ Ｏ _３ 量が１０質量％以上であるフラックスを、前記受湯室の溶湯表面に配置し、該フラックスの厚みを５ｍｍ以上５０ｍｍ以下にすることを特徴とする連続鋳造方法。
   

Images