JP7453525B2

JP7453525B2 - 取鍋内スラグの流出防止方法

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Publication number: JP7453525B2
Application number: JP2020054664A
Authority: JP
Inventors: 政樹宮田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2024-03-21
Anticipated expiration: 2040-03-25
Also published as: JP2021155770A

Description

本発明は、取鍋内スラグの流出防止方法に関する。

取鍋からタンディッシュへ出鋼する際、末期に出鋼孔直上に渦流が発生し、溶鋼と共にスラグが流出してしまう。かかるスラグ流出を防止するために、例えば以下の特許文献１では、出鋼孔を閉塞させるためのストッパーの先端部から、溶鋼と浮遊スラグの界面近傍部に対して冷却用粉体を吹き出して、浮遊スラグの固化・改質を行うとともに、ストッパー閉操作を行うことで、スラグカットを行う方法が開示されている。

また、以下の特許文献２には、転炉の出銑又は出鋼時に排出孔を閉塞するためのヘッド部と、かかるヘッド部を排出孔に導くためのガイド部と、を有するダーツ状の流出防止具の周りに、スラグの粘度又は見かけの粘度を高める物質を付帯したスラグの流出防止装置が開示されている。

特開昭６０－１９０５０５号公報特開２０１８－１８４６４５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている方法は、転炉のようにストッパーの上下動距離が比較的短い場合には適用しやすいが、取鍋のようにストッパーの上下動距離が長くなる容器の場合には、不向きである。例えば、３００ｔ規模の溶鋼取鍋に上記特許文献１に開示されている方法を適用する場合、ストッパーの上下動距離は４ｍ以上となる。この場合、ストッパーの駆動装置や粉体供給装置は極めて大がかりなものとなり、設備費用が掛かる。また、ストッパーの駆動や、ストッパーから粉体を吹き付ける孔の補修等に時間を要するため、生産性が低下してしまう。

また、上記特許文献２に開示されている方法では、ダーツ状の流出防止具の芯棒を出鋼孔へ差し込んで固定しないと、流出防止具と出鋼孔との間に大きな隙間が生じ、スラグが多量に流出してしまう。そのため、出鋼末期に流出防止具とスラグとを容器の底部付近まで導く必要があり、取鍋に適用する場合、上記特許文献１に開示されている方法と同様に、上下動距離が長くなってしまう。

更に、取鍋底部の出鋼孔入側の耐火物は、出鋼回数が増加すると、溶鋼流による摩耗や地金・スラグ除去を目的とした酸素吹付洗浄によって溶損し、歪な形状となってくる。そのため、上記特許文献１及び特許文献２に開示の方法を用いたとしても、歪な形状の出鋼孔入側とストッパー等との間に大きな隙間が生じ、この隙間からスラグが多量に流出するようになる。

取鍋出鋼孔の耐火物は、例えば１００回程度の使用で交換せねばならないほど溶損速度が大きいため、交換してもすぐに歪な形状となってしまう。そのため、取鍋の出鋼孔からのスラグの流出を安定して防止可能な方法が、希求されている現状にある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、出鋼孔の入側の一部に溶損が存在していたとしても、外部へのスラグの流出をより確実に防止して、生産性を向上させることが可能な、取鍋内スラグの流出防止方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、出鋼孔に嵌まり込むことで出鋼孔を閉塞する、特定の密度を有するスラグカットボールとあわせて、特定の平均粒径を有する特定素材の粒状体であるスラグカット粒を投入することで、出鋼孔の入側の一部に溶損が存在していたとしても、外部へのスラグの流出をより確実に防止することが可能であるとの知見を得ることができた。
かかる知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。

（１）取鍋から溶鋼を取り出す際の取鍋内スラグの流出防止方法であって、取鍋の底部に設けられた出鋼孔を閉塞させるものであり、密度が４．０～５．０ｇ／ｃｍ^３の範囲内であるスラグカットボールと、ＭｇＯを主成分とする平均粒径が５０ｍｍ以下の粒状体であるスラグカット粒と、を、二次精錬終了後に、前記出鋼孔の直上付近のスラグに向けて投入する、取鍋内スラグの流出防止方法。
（２）前記スラグカット粒の投入量を、前記スラグカットボールの体積以上とする、（１）に記載の取鍋内スラグの流出防止方法。
（３）前記スラグカット粒を投入した後に、前記スラグカット粒の投入部位に向けて前記スラグカットボールを投入する、（１）又は（２）に記載の取鍋内スラグの流出防止方法。

以上説明したように本発明によれば、出鋼孔の入側の一部に溶損が存在していたとしても、外部へのスラグの流出をより確実に防止して、生産性を向上させることが可能である。

連続鋳造機における出鋼操作を説明するための説明図である。使用回数を重ねた取鍋の出鋼孔近傍の状態を模式的に示した説明図である。本発明の実施形態に係るスラグカットボール及びスラグカット粒による出鋼孔の閉塞について模式的に示した説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（取鍋内スラグの流出防止方法の概略について）
以下では、まず、本発明の実施形態に係る取鍋内スラグの流出防止方法の概略について、図１～図３を参照しながら説明する。図１は、連続鋳造機における出鋼操作を説明するための説明図であり、図２は、使用回数を重ねた取鍋の出鋼孔近傍の状態を模式的に示した説明図である。図３は、本発明の実施形態に係るスラグカットボール及びスラグカット粒による出鋼孔の閉塞について模式的に示した説明図である。

一般的な連続鋳造機において、溶鋼が注入される取鍋１０には、図１に示したように、出鋼孔１１が設けられている。取鍋１０の内部には、溶鋼２１が存在しており、かかる溶鋼２１の表面に、二次精錬処理によって生成した溶融スラグ２３が浮遊している。用いる取鍋１０の容量等にもよるが、溶鋼２１の深さは、数ｍ程度となり、溶融スラグ２３の厚みは、１００ｍｍ程度となることが多い。

取鍋１０に注入された溶鋼２１は、出鋼孔１１を介してタンディッシュ３０へと連続的に注ぎ込まれる。溶鋼２１は、タンディッシュ３０において介在物が除去されながら、鋳型へと注ぎ込まれ、スラブ等の鋼片が製造される。

ここで、取鍋１０の溶鋼２１上に浮遊している溶融スラグ２３が、出鋼孔１１を介して外部へと流出するのを防止するために、出鋼孔１１に嵌まり込むことで出鋼孔１１を閉塞させるスラグカットボール４０が、取鍋１０内（より詳細には、出鋼孔１１の直上付近）のスラグに向かって投入される。なお、スラグカットボール４０は、溶鋼２１と溶融スラグ２３との界面に浮遊させておくことが必要であるため、スラグカットボール４０の密度は、溶鋼２１の密度（概ね７ｇ／ｃｍ^３程度である。）と溶融スラグ２３の密度（概ね３．０～３．５ｇ／ｃｍ^３程度である。）との間の特定の値（より詳細には、４～５ｇ／ｃｍ^３の範囲内）となるように、設定される。

二次精錬終了後に投入されるスラグカットボール４０は、溶鋼２１と溶融スラグ２３との界面近傍を浮遊しており、出鋼末期に出鋼孔１１へ嵌る確率が低い。また、取鍋１０における出鋼孔１１の入側の耐火物は、図２に模式的に示したように、取鍋１０の使用回数が多くなると溶損して、歪な形状となってくる。すると、スラグカットボール４０によって安定して取鍋１０からの溶融スラグ２３の流出を抑制することは、更に困難になる。これは、歪な形状の出鋼孔１１の入側と、スラグカットボール４０との間に大きな隙間が生じて、かかる隙間から溶融スラグ２３が多量に流出してしまうからである。

取鍋出鋼孔の耐火物は、例えば１００回程度の使用で交換せねばならないほど溶損速度が大きいため、交換してもすぐに歪な形状となってしまう。そのため、取鍋１０の使用回数によらず、出鋼孔１１からのスラグの流出を防止することが重要となる。

そこで、本発明の実施形態に係る取鍋内スラグの流出防止方法では、二次精錬終了後に、スラグカットボール４０とあわせて、特定の平均粒径を有する特定の素材の粒状体であるスラグカット粒を投入する。具体的には、ＭｇＯを主成分とする平均粒径が５０ｍｍ以下の粒状体であるスラグカット粒を投入する。

スラグカットボール４０と、スラグカット粒と、を出鋼孔１１に向けて（より詳細には、出鋼孔１１の直上付近の溶融スラグ２３に向けて）投入することで、スラグカットボール４０の周囲には、スラグカット粒が存在するようになる。スラグカット粒は、ＭｇＯ（融点：２８５２℃）を主成分とする平均粒径が５０ｍｍ以下の粒状体であるため、スラグカット粒の周囲に存在する溶融スラグ２３には、液相状態にある溶融スラグと、固相状態にあるスラグカット粒と、が共存するようになる。このような固液共存状態が実現することで、液相（すなわち、溶融スラグ２３）の見かけの粘度が増加する。この見かけの粘度が増加した固液共存状態の溶融スラグを、本明細書では「粘度増加部」と称する。

図３に模式的に示したように、スラグカットボール４０の周囲に粘度増加部５０が存在することで、スラグカットボール４０は、出鋼流に乗って出鋼孔１１へと引き寄せられる。そのため、たとえスラグカットボール４０を出鋼孔１１の直上に正確に投入できなかったとしても、スラグカットボール４０は、出鋼孔１１に確実に嵌まり込むようになる。これにより、たとえ出鋼孔１１の入側の耐火物が溶損していたとしても、溶損が生じている出鋼孔１１の大部分をスラグカットボール４０により閉塞させることが可能となる。また、スラグカットボール４０の周囲には粘度増加部が存在しており、溶損が生じている出鋼孔１１の大部分はスラグカットボール４０により閉塞されているため、スラグの流出を安定して防止することが可能となる。

（取鍋内スラグの流出防止方法の詳細について）
以下では、上記のような概要を有する取鍋内スラグの流出防止方法について、詳細に説明する。
本実施形態に係る取鍋内スラグの流出防止方法は、上記のように、取鍋から溶鋼を取り出す際に適用される方法である。本実施形態に係る取鍋内スラグの流出方法では、密度が４～５ｇ／ｃｍ^３の範囲内であるスラグカットボールと、ＭｇＯを主成分とする平均粒径が５０ｍｍ以下の粒状体であるスラグカット粒と、を、二次精錬終了後に、出鋼孔の直上付近のスラグに向けて投入する。

使用するスラグカットボールについて、その密度は４．０～５．０ｇ／ｃｍ^３の範囲内とする。スラグカットボールの密度が４．０ｇ／ｃｍ^３未満である場合には、取鍋内の溶融スラグの密度が概ね３．０～３．５ｇ／ｃｍ^３程度であるためにスラグカットボールが溶融スラグの底部よりも十分に下に行かず、出鋼時に溶融スラグが流出しやすくなってしまう。スラグカットボールの密度は、好ましくは４．２ｇ／ｃｍ^３以上である。

一方、スラグカットボールの密度が５．０ｇ／ｃｍ^３超となる場合には、取鍋内における溶鋼の深さが比較的深いときにスラグカットボールが溶鋼流に引きずられて沈降することで、意図するタイミングよりも早く出鋼孔を塞いでしまう。その結果、取鍋内残鋼量が増えて、生産性が低下してしまう。転炉におけるスラグの流出防止を意図する場合においても同様の懸念は存在するが、転炉の場合には、出鋼時間を少し延ばすことで、炉内の残鋼量を減らすことは可能である。一方で、取鍋の出鋼速度は、図１に示した模式図からも容易に想像できるように連続鋳造機の鋳造速度と連動しているため、取鍋の出鋼速度が顕著に低下する場合には、取鍋内に多量の溶鋼を残して出鋼を停止しなければならなくなる。このような取鍋からの出鋼に特有の事情により、スラグカットボールの密度を、溶鋼２１の密度（概ね７ｇ／ｃｍ^３）の近傍の値ではなく、５．０ｇ／ｃｍ^３以下とすることが重要である。スラグカットボールの密度は、好ましくは４．８ｇ／ｃｍ^３以下であり、より好ましくは４．５ｇ／ｃｍ^３以下である。

実際に使用するスラグカットボールは、上記のような密度に関する条件を満足していれば、特に限定されるものではない。また、一見、取鍋内において高温の溶鋼によって長時間加熱されることにより、スラグカットボールが溶融してしまうのではないかと考えうる。しかしながら、先だって言及したように、スラグカットボールの周囲には溶鋼よりも融点の高いスラグカット材が存在しているため、スラグカットボールが取鍋内に投入されてから出鋼孔を閉塞するまでの間に、スラグカットボールが溶融することはない。そのため、スラグカットボールの融点は、特に規定するものではない。

また、スラグカットボールの投入タイミングについては、二次精錬が終了した後であれば、特に限定されるものではなく、溶融スラグの全体が完全に固化する前までの任意のタイミングで投入することが可能である。また、スラグカットボールの投入方法についても、特に限定されるものではなく、公知の投入方法を利用することができる。

本実施形態に係る取鍋内スラグの流出防止方法では、上記のスラグカットボールに加えて、ＭｇＯを主成分とする平均粒径が５０ｍｍ以下の粒状体であるスラグカット粒が、出鋼孔の直上付近の溶融スラグに向けて投入される。

上記のようなスラグカット粒は、液相状態にある溶融スラグからの加熱により完全には溶融することなく（すなわち、少なくとも一部は固相の状態を維持したままで）、溶融スラグ中に存在することができる。これは、溶融スラグから酸化物主体のスラグカット粒への熱伝導率は金属と比べて非常に小さいために、取鍋の内部から溶鋼のほぼ全てが流出するまでの間で完全に溶融し難いためである。その結果、かかるスラグカット粒は、少なくとも一部が固相のままで存在して、スラグカットボールの周囲の溶融スラグ中に分散することとなる。溶融スラグ中に、上記のような高融点の物質であるスラグカット粒が存在することで、スラグカット粒が存在している部分の溶融スラグは、見かけの粘度が増加することとなる。見かけの粘度が増加した溶融スラグ（粘度増加部５０）がスラグカットボールの周囲に存在することで、先だって言及したように、スラグカットボールの溶融を防止するだけでなく、スラグカットボールを出鋼流に乗せて出鋼孔へと引き寄せることができる。

ここで、スラグカット粒の平均粒径が５０ｍｍを超える場合には、スラグカット粒の投入量が一定であるとしたときに、溶融スラグとスラグカット粒との接触面積が小さくなってしまい、溶融スラグへの溶解や分散が生じにくくなる。その結果、溶融スラグの流動性を十分に低減する（換言すれば、溶融スラグの見かけの粘度を十分に増加させ、粘度増加部５０をスラグカットボールの周囲に存在させる）ことができない。一方、スラグカット粒の平均粒径の下限値は、特に規定するものではないが、平均粒径が５ｍｍ未満であるスラグカット粒の割合が多くなると、界面張力の影響が強く出てしまい、スラグカット粒の溶融スラグへの溶解や分散が生じにくくなることがある。従って、平均粒径が５ｍｍ未満のスラグカット粒の割合（質量割合）は、スラグカット粒の全質量の２０質量％以下であることが好ましい。本実施形態において、スラグカット粒の平均粒径は、好ましくは、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。なお、本明細書において、平均粒径は、篩を用いた分級法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

また、上記のような平均粒径を有するスラグカット粒は、ＭｇＯを主成分とする物質で形成される。ここで、上記において「主成分」とは、着目する物質の全質量に対して、該当する成分の質量割合が５０質量％以上である成分のことを言う。また、スラグカット粒には、脈石成分等の不純物が含まれうる。

スラグカット粒によりスラグカットボール周囲の溶融スラグの流動性を下げるためには、スラグカット粒が、取鍋出鋼終了時まで、ある程度固相として存在していることが求められる。これは、液相状態のスラグに対して固相粒子を分散させることによる見かけの粘度の増加効果が、非常に大きいためである。このような条件を満足する物質が、取鍋スラグへの溶解度が低くかつ高融点である、ＭｇＯを主成分とする物質である。

上記のようなＭｇＯを主成分とする物質として、例えば、ＭｇＯそのもの、ＭｇＯ系煉瓦屑等を挙げることができる。これらの物質は、その高い融点のために溶融スラグ中に固相状態で存在して、溶融スラグの見かけの粘度を十分に増加させることができる。

また、本実施形態に係るスラグカット粒は、上記のＭｇＯを主成分とする物質に加えて、溶融スラグを冷却する物質を更に含んでいてもよい。溶融スラグを冷却する物質が溶融スラグを冷却することで、液相である溶融スラグの粘度が増加するのみならず、冷却時に溶融スラグ中に固相が晶出して、見掛けの粘度が増加することもある。このような、溶融スラグを冷却する物質としては、溶融スラグに投入された後に熱分解して、吸熱反応が進行する物質を挙げることができる。このような溶融スラグを冷却する物質として、例えば、ＣａＣＯ_３（融点：８２５℃）、ＭｇＣＯ_３（融点：５４０℃）、又は、融点が１５００℃未満のドロマイトの少なくとも何れかを挙げることができる。

ここで、かかるスラグカット粒は、溶融スラグとスラグカット粒とが固液共存状態を実現するように、二次精錬終了後に、スラグカットボールとほぼ同時に投入されてもよい。また、二次精錬終了後、スラグカットボールの投入に先立って、溶融スラグにスラグカット粒を投入してもよい。スラグカットボールよりも前にスラグカット粒を投入することで、溶融スラグとスラグカット粒とを十分に反応させて、より確実に粘度増加部を形成させておくことができる。形成された粘度増加部に対してスラグカットボールを投入することで、スラグカットボールをより確実に保護することが可能となる。

なお、本実施形態におけるスラグカット粒の投入量は、取鍋の容積や出鋼孔の孔径、耐火物の溶損度合い等に応じて適宜決定することが好ましいが、スラグカットボールをより確実に保護するために、少なくとも、スラグカットボールの体積以上の投入量とすることが好ましい。例えば、スラグカット粒の投入量は、０．３ｋｇ／ｔｏｎ－溶鋼以上とすることができる。投入量を０．３ｋｇ／ｔｏｎ－溶鋼以上とすることで、より確実に炉外への溶融スラグの流出を防止することが可能となる。また、スラグカット粒の投入量の上限値については、おおよそ５ｋｇ／ｔｏｎ－溶鋼とするのが好ましい。基本的に、投入量が多いほど出鋼時のスラグ流出量は減少するが、投入量が５ｋｇ／ｔｏｎ－溶鋼を超える場合には、スラグ流出量の減少効果が飽和し、スラグカット粒のコストが上昇してしまうためである。

また、スラグカット粒の投入方法についても、特に規定するものではなく、作業者が各種の器具を用いて手動で投入してもよいし、各種の機器が自動的にスラグカット粒を投入するようにしてもよい。

このように、本実施形態に係る取鍋内スラグの流出防止方法によれば、スラグカットボールと、特定の条件を満足するスラグカット粒と、を併用することで、取鍋の使用回数によらずに、出鋼孔からスラグが流出することを防止できる。その結果、タンディッシュへ流出するＳｉＯ_２等の低級酸化物の量が減るため、タンディッシュ内での溶鋼中Ａｌとスラグとの反応による再酸化によるＡｌ_２Ｏ_３系介在物の増加を抑制でき、溶鋼の清浄性を保持することができる。これにより、鉄鋼製品の品質のより一層の向上を図ることが可能となる。

以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る取鍋内スラグの流出防止方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る取鍋内スラグの流出防止方法のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る取鍋内スラグの流出防止方法が下記の例に限定されるものではない。

（実施例１）
主要組成が、Ａｌ_２Ｏ_３：９０質量％、ＭｇＯ：１０質量％の球形スラグカットボールを用いた。スラグカットボールの内部には、比重調整用の鉄芯を入れることが可能であり、本実施例では、スラグカットボールの密度を、５．０ｇ／ｃｍ^３とした。

１０回以上使用した取鍋に対し、溶鋼１００ｔｏｎを注入し、真空脱ガス設備を用いて二次精錬を行った（ＲＨ処理）。ＲＨ処理後の溶融スラグは、主な組成が、ＣａＯ：４０質量％、ＳｉＯ_２：８質量％、ＭｇＯ：１０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：４０質量％であり、スラグ量は、１８ｋｇ／溶鋼ｔｏｎであった。また、溶鋼の温度は、約１６００℃であった。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、平均粒が５０ｍｍ以下のＭｇＯ２０ｋｇと、スラグカットボールと、を投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。

なお、採取した溶鋼の全酸素量［Ｔ．Ｏ］は、不活性ガス融解赤外線吸収法により測定した。

その結果、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］とほぼ同等であり、取鍋内に残留した溶鋼の量は、約０．３ｔｏｎであった。出鋼末期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］が、出鋼中期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］とほぼ同等であるということは、出鋼末期に、ＳｉＯ_２等の低級酸化物が流出していないことを示している。

（実施例２）
主要組成が、Ａｌ_２Ｏ_３：９０質量％、ＭｇＯ：１０質量％の球形スラグカットボールを用いた。スラグカットボールの内部には、比重調整用の鉄芯を入れることが可能であり、本実施例では、スラグカットボールの密度を、４．０、４．２、４．５、４．８ｇ／ｃｍ^３とした。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、平均粒が５０ｍｍ以下のＭｇＯ２０ｋｇと、スラグカットボールと、を投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、実施例１と同様にして全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を、上記の密度が異なるスラグカットボール毎に５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。得られた結果を、以下の表１にまとめて示した。

上記表１から明らかなように、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、スラグカットボールの密度が低いほど出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］より若干高くなったが、問題無いレベルであった。また、取鍋内に残留した溶鋼の量は、スラグカットボール密度が低いほど若干減少した。出鋼末期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］が、出鋼中期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］とほとんど変わらないということは、出鋼末期に、ＳｉＯ_２等の低級酸化物が流出していないことを示している。

（比較例１）
主要組成が、Ａｌ_２Ｏ_３：９０質量％、ＭｇＯ：１０質量％の球形スラグカットボールを用いた。スラグカットボールの内部には、比重調整用の鉄芯を入れることが可能であり、本比較例では、スラグカットボールの密度を、５．５ｇ／ｃｍ^３とした。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、平均粒が５０ｍｍ以下のＭｇＯ２０ｋｇと、スラグカットボールと、を投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、実施例１と同様にして全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。

その結果、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］とほぼ同等であり、取鍋内に残留した溶鋼の量は、約０．５ｔｏｎであった。出鋼末期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］が、出鋼中期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］とほぼ同等であるということは、出鋼末期に、ＳｉＯ_２等の低級酸化物が流出していないことを示している。しかしながら、スラグカットボールの密度が大きすぎたために、スラグカットボールが早く沈降してしまい、取鍋内に残留した溶鋼の量が多くなって生産性が低下した。

（比較例２）
主要組成が、Ａｌ_２Ｏ_３：９０質量％、ＭｇＯ：１０質量％の球形スラグカットボールを用いた。スラグカットボールの内部には、比重調整用の鉄芯を入れることが可能であり、本比較例では、スラグカットボールの密度を、３．８ｇ／ｃｍ^３とした。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、平均粒が５０ｍｍのＭｇＯ２０ｋｇと、スラグカットボールと、を投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。

その結果、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］の約１．５倍となり、取鍋内に残留した溶鋼の量は、約０．２ｔｏｎであった。出鋼末期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］が、出鋼中期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］の約１．５倍ということは、スラグカットボールが溶融スラグより十分に下に行かないために、溶損が生じている出鋼孔を完全に閉塞させることができず、取鍋内の溶融スラグが流出したことを意味している。

（比較例３）
１０回以上使用した取鍋に対し、溶鋼１００ｔｏｎを注入し、真空脱ガス設備を用いて二次精錬を行った（ＲＨ処理）。ＲＨ処理後の溶融スラグは、主な組成が、ＣａＯ：４０質量％、ＳｉＯ_２：８質量％、ＭｇＯ：１０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：４０質量％であり、スラグ量は、１８ｋｇ／溶鋼ｔｏｎであった。また、溶鋼の温度は、約１６００℃であった。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、平均粒径が５０ｍｍ以下のＭｇＯ２０ｋｇを投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。

その結果、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］の約１．５倍であり、取鍋内に残留した溶鋼の量は、約０．２ｔｏｎであった。出鋼末期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］が、出鋼中期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］の１．５倍ということは、スラグカット粒だけでは溶損が生じている出鋼孔を完全に閉塞させることができずに、取鍋内の溶融スラグが流出したことを意味している。

（比較例４）
主要組成が、Ａｌ_２Ｏ_３：９０質量％、ＭｇＯ：１０質量％の球形スラグカットボールを用いた。スラグカットボールの内部には、比重調整用の鉄芯を入れることが可能であり、本比較例では、スラグカットボールの密度を、４．５ｇ／ｃｍ^３とした。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、スラグカットボールを投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、実施例１と同様にして全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。

その結果、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］の約２倍となり、取鍋内に残留した溶鋼の量は、約０．２ｔｏｎであった。出鋼末期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］が、出鋼中期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］の約２倍ということは、スラグカットボールだけでは溶損が生じている出鋼孔を完全に閉塞させることができずに、取鍋内の溶融スラグが流出したことを意味している。

（比較例５）
主要組成が、Ａｌ_２Ｏ_３：９０質量％、ＭｇＯ：１０質量％の球形スラグカットボールを用いた。スラグカットボールの内部には、比重調整用の鉄芯を入れることが可能であり、本比較例では、スラグカットボールの密度を、４．５ｇ／ｃｍ^３とした。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、平均粒が５０ｍｍ以下のＣａＯ２０ｋｇと、スラグカットボールと、を投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、実施例１と同様にして全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。

その結果、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］の約１．５倍であり、取鍋内に残留した溶鋼の量は、約０．３ｔｏｎであった。出鋼末期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］が、出鋼中期におけるタンディッシュ内の溶鋼の［Ｔ．Ｏ］の約１．５倍ということは、取鍋内でＣａＯが完全に溶解してしまい粘度増加部を維持できなかった結果、スラグカットボールだけでは溶損が生じている出鋼孔を完全に閉塞させることができずに、取鍋内の溶融スラグが流出したことを意味している。

（比較例６）
主要組成が、Ａｌ_２Ｏ_３：９０質量％、ＭｇＯ：１０質量％の球形スラグカットボールを用いた。スラグカットボールの内部には、比重調整用の鉄芯を入れることが可能であり、本比較例では、スラグカットボールの密度を、４．５ｇ／ｃｍ^３とした。

取鍋の底部に設けられた出鋼孔の上方に存在するスラグに向けて、平均粒径が６０ｍｍのＭｇＯ２０ｋｇと、スラグカットボールと、を投入した。投入後、タンディッシュ内から、出鋼中期の溶鋼と、出鋼末期の溶鋼と、をそれぞれ採取し、全酸素量［Ｔ．Ｏ］を測定した。また、取鍋内に残留した溶鋼の量を測定した。このような操作を５０回実施して平均値を算出し、評価を行った。

その結果、取鍋からの出鋼末期にタンディッシュ内で採取した溶鋼中の［Ｔ．Ｏ］は、出鋼中期の［Ｔ．Ｏ］の約１．５倍であり、取鍋内に残留した溶鋼の量は、約０．３ｔｏｎであった。スラグカット粒の平均粒径が６０ｍｍでは、溶融スラグとスラグカット粒との接触面積が小さくなって溶融スラグへの溶解や分散が生じにくくなり、溶融スラグの流動性を十分に低減すること（換言すれば、溶融スラグの見かけの粘度を十分に増加させ、粘度増加部５０をスラグカットボールの周囲に存在させること）ができず、出鋼末期にタンディッシュへ溶融スラグが流出してしまった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０取鍋
１１出鋼孔
２１溶鋼
２３溶融スラグ
３０タンディッシュ
４０スラグカットボール
５０粘度増加部

Claims

取鍋から溶鋼を取り出す際の取鍋内スラグの流出防止方法であって、
取鍋の底部に設けられた出鋼孔を閉塞させるものであり、密度が４．０～５．０ｇ／ｃｍ^３の範囲内であるスラグカットボールと、ＭｇＯを主成分とする平均粒径が５０ｍｍ以下の粒状体であるスラグカット粒と、を、二次精錬終了後に、前記出鋼孔の直上付近のスラグに向けて投入する、取鍋内スラグの流出防止方法。
前記スラグカット粒の投入量を、前記スラグカットボールの体積以上とする、請求項１に記載の取鍋内スラグの流出防止方法。
前記スラグカット粒を投入した後に、前記スラグカット粒の投入部位に向けて前記スラグカットボールを投入する、請求項１又は２に記載の取鍋内スラグの流出防止方法。