JP7477040B2

JP7477040B2 - 鋼の製造方法

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Publication number: JP7477040B2
Application number: JP2023501443A
Authority: JP
Inventors: 章敏松井; 裕計近藤; 洋晴井戸
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Description

本発明は、連続鋳造用タンディッシュ内で溶鋼中の非金属介在物の分離除去を促進させ、清浄性の高い鋼を製造する方法に関する。

例えば、軸受鋼に代表されるように、優れた転動疲労寿命や静粛性が求められる鋼材においては、鋼中の非金属介在物を極力低減することが必要である。鋼中の非金属介在物（以下、単に「介在物」とも記す）として、脱酸生成物、溶鋼－スラグ－耐火物間の反応による生成物、炭化物や窒化物が挙げられる。

軸受鋼などのＡｌ脱酸を行う場合には、溶鋼中の脱酸直後の介在物は基本的にＡｌ_２Ｏ_３であるが、例えば、生成したＡｌ_２Ｏ_３が、スラグ中のＣａＯとの反応によりＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３系介在物となることが知られている。また、溶鋼中のＡｌがスラグ中や耐火物中のＭｇＯと反応して溶鋼中にＭｇがピックアップされ、このＭｇが溶鋼中のＡｌ_２Ｏ_３と反応することでＭｇＯ－Ａｌ_２Ｏ_３系介在物となることが知られている。

このように、溶鋼中には様々な形態の介在物が存在している。なかでも、５０μｍを超えるような大型の介在物が鋼材中に残存した場合には、ほぼ確実に鉄鋼製品の欠陥因子となる。このため、大型の介在物は、確実に溶鋼中から除去する必要がある。

溶鋼中の非金属介在物は、溶鋼との比重差で浮上し、溶鋼中から除去される。しかし、全ての介在物が浮上するのではなく、取鍋～タンディッシュ～鋳型を経て、連続鋳造後の鋳片内に残存するものもある。５０μｍを超えるような大型の介在物が鋳片に残存すると、鉄鋼製品の欠陥に繋がる。このため、大型の介在物を溶鋼から除去するための様々な手法が提案されている。

例えば、特許文献１には、溶鋼を連続鋳造用鋳型に供給するタンディッシュに３段の堰を設置する技術が開示されている。特許文献１によれば、注入ノズル浸漬位置から鋳型への流出口への方向に向かって、下堰、上堰、下堰の３段の堰を順に設置することで、タンディッシュ内において介在物の分離除去を促進できるとしている。

特許文献２には、取鍋からの溶鋼注入部と鋳型への溶鋼の流出口との間に、上堰と下堰とを設けた鋼の連続鋳造用のタンディッシュが開示されている。特許文献２によれば、上堰と下堰を同じ位置に上下方向に配置し、上堰と下堰との間に要綱が通過するスリットを形成することで、大型介在物のみならず、微小な介在物も十分に分離除去されて、溶鋼を清浄化できるとしている。

また、特許文献３には、溶鋼注入流がタンディッシュ底部に衝突する溶鋼注入部と、溶鋼注入部位を四方向から囲み、１．０ｍｍ以上の開口幅の切り欠きを有する壁部と、該壁部の上端に溶鋼注入部位側を向いた庇状部と、を有する堰が配置されたタンディッシュが開示されている。特許文献３によれば、庇状部を有する堰を配置することで、タンディッシュにおける介在物の浮上分離が促進され、鋳型に注入される溶鋼の清浄性が高まり、連続鋳造によって製造される鋳片の清浄度を向上できるとしている。

特開平７－１３２３５３号公報特開２００７－９０４２４号公報特許第５５５６４２１号公報

しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。即ち、特許文献１－３ともに、比較的複雑な堰の構成であり、耐火物コストが高いことや、堰製作の煩雑さに難点がある。また、鋼材の品質は溶鋼スループット（単位時間あたりの溶鋼流量）と密接な関係があることが知られているが、特許文献１、特許文献２ともに、溶鋼スループットについての言及が無い。このため、特許文献１－３には、これら発明を実施するための条件が十分に開示されているとは言い難い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造用タンディッシュに溶鋼スループットに応じた堰を設けることで、比較的単純な堰形状で、溶鋼中の介在物の浮上分離を促進させ、清浄性の高い鋼を製造する方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］連続鋳造用タンディッシュを用いる鋼の製造方法であって、前記連続鋳造用タンディッシュは、溶鋼注入部と鋳型への溶鋼の流出口との間に設けられる堰を有し、前記堰は、上方に溶鋼が通過するための開口部を有し、前記堰を通過する溶鋼のスループットＱ（ｔｏｎ／ｓｅｃ）と、前記開口部の面積Ｓ（ｍ^２）とが、下記の（１）式を満たす、鋼の製造方法。
０．０１５≦Ｑ／（ρ×Ｓ）≦０．０６５・・・（１）
（１）式において、ρは溶鋼の密度(ｔｏｎ／ｍ^３)である。
［２］前記連続鋳造用タンディッシュにおける溶鋼深さＨ（ｍ）と、前記開口部での溶鋼の通過高さｈ（ｍ）とが、下記の（２）式を満たす、［１］に記載の鋼の製造方法。
０．１５≦ｈ／Ｈ≦０．４５・・・（２）
［３］前記連続鋳造用タンディッシュにおける溶鋼表面の全面積をＡ_１（ｍ^２）とし、溶鋼表面の溶鋼流速が０．０３ｍ／ｓｅｃ以下の面積をＡ_２（ｍ^２）としたとき、Ａ_２／Ａ_１が０．４０以上である、［１］または［２］に記載の鋼の製造方法。

本発明によれば、溶鋼スループットに応じた適切な形状の堰をタンディッシュに設置することで、連続鋳造用タンディッシュにおいて溶鋼中の介在物を効率的に分離除去することができ、清浄性の高い鉄鋼製品を製造することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態で使用する連続鋳造用タンディッシュの概略構成を示す俯瞰図である。図２は、図１に示す連続鋳造用タンディッシュの側面からの断面概略図である。図３は、タンディッシュ内における溶鋼の流れを説明する概略図である。図４は、堰の形状を示す概略図である。図５は、堰の他の形状を示す概略図である。図６は、数値シミュレーションによって得られた、タンディッシュ内溶鋼の最表面における溶鋼流速の分布を示す図である。図７は、実施例２における、ｈ／Ｈと５０μｍ以上の介在物個数との関係を示す図である。図８は、実施例２における、ｈ／ＨとＢ１０寿命との関係を示す図である。図９は、形状の異なる２つのタンディッシュの概略平面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態の一例を具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態で使用する連続鋳造用タンディッシュの概略構成を示す俯瞰図であり、図２は、図１に示す連続鋳造用タンディッシュの側面からの断面概略図である。

連続鋳造用タンディッシュ１（以下、「タンディッシュ１」と記載する。）の上方に配置される取鍋２から、取鍋２の底部に設置される注入ノズル４を通して、取鍋２に収容された溶鋼１１をタンディッシュ１の内部に注入する。タンディッシュ１は、外殻を鉄皮５とし、鉄皮５の内側に内張耐火物６が施工されて構成されている。タンディッシュ１の底面には、連続鋳造機の鋳型３へ溶鋼１１を供給する流出口７が設けられており、流出口７から浸漬ノズル１０を通して鋳型３へ溶鋼１１を供給する。鋳型内へ供給された溶鋼１１は鋳型３と接触して冷却されて凝固し、外殻を凝固シェル（図示せず）とし、内部を未凝固の溶鋼１１とする鋳片１３が形成される。この鋳片１３が鋳型３の下方に連続的に引き抜かれて、溶鋼１１の連続鋳造が行われる。流出口７の上方にはストッパー９が設けられており、ストッパー９が上下に移動することで流出口７の開口面積が変化し、これによりタンディッシュ１から鋳型３への溶鋼流量が調整できるようになっている。なお、鋳型３への溶鋼流量の調整方式は、ストッパー方式でなく、スライディングノズル方式を用いてもよい。

タンディッシュ１の内部には、注入ノズル４の設置位置である溶鋼注入部と流出口７との間に、板状の耐火物製の堰８が設けられている。堰８は、注入ノズル４の設置位置である溶鋼注入部の左右にそれぞれ１個設置されている。この堰８は上方が開口部８ａとなっており、この開口部８ａの部分を溶鋼１１が通過して流出口７へと流れていく。堰８の形状の詳細については後述する。

図１に示すタンディッシュ１は、タンディッシュ１の中央部に注入ノズル４が設置され、注入ノズル４の左右に２つずつ流出口７を設けた４ストランド用のタンディッシュである。本実施形態に係る鋼の製造方法で用いられるタンディッシュは、４ストランドのタンディッシュに限るものではなく、例えば、注入ノズル４の左右に流出口７が１つずつ設置された２ストランドでもよいし、注入ノズル４の左側に流出口７が２つ、右側に流出口７が１つの３ストランドといった形状でも構わない。連続鋳造機及びその時々の生産体制に応じて必要なストランド本数を選択することができる。

本発明者らは、タンディッシュ１内での非金属介在物の浮上分離を促進するための方策を策定すべく、水モデル実験や数値解析による種々の調査を行った。その結果、以下の知見を得た。

タンディッシュ１内で溶鋼中介在物の浮上を促進させるには、タンディッシュ１に溶鋼１１が注入されてから流出口７へと流れ出るまで時間（以下、この時間を滞留時間と記載する。）を長くする必要がある。堰８を設けない場合には、注入ノズル４を介してタンディッシュ１内に注入された溶鋼１１は、タンディッシュ１の底面に沿ってダイレクト（直接）に流出口７へと流れてしまい、滞留時間が短くなる。

したがって、本発明者らは、まずは、タンディッシュ１内に注入した溶鋼１１をタンディッシュ１内で浮上させ、流出口７への経路を長くしてやる必要があると考えた。そこで、注入ノズル４の設置位置である溶鋼注入部と流出口７との間に、上方に開口部８aを有する堰８を設けた。これにより、タンディッシュ１内に注入された溶鋼１１は、堰８によって一旦浮上し、堰８の開口部８ａを通過した後に流出口７へと流れて行くので、タンディッシュ１内に注入された溶鋼１１の滞留時間を長くすることができると考えた。

この時、注入流の浮上を更に促進するために、例えば、特許文献３に開示されている、注入ノズルの下方のタンディッシュ底面に、四角い桝状の耐火物を加えて設置することもより良い方法である。

また、本発明者らは、堰８を通過する溶鋼１１のスループット（単位時間あたりの溶鋼流量）及び堰８の開口部８ａの面積が、介在物の浮上に大きく影響を及ぼすことを見出した。以下、堰８の開口部８ａの面積を面積Ｓと記載する。

図３は、タンディッシュ１内での溶鋼１１の流れを説明する概略図である。なお、図３ではストッパー９の記載を省略している。注入ノズル４からタンディッシュ１内に注入された溶鋼１１は、行く手を堰８に遮られて堰８に沿って上昇し、堰８の上方の開口部８ａを通過する。開口部８ａの通過後は、タンディッシュ１内の溶鋼表面１２及び溶鋼表面１２の近傍に沿ってタンディッシュ１の長手方向に流れ、タンディッシュ１の端部（タンディッシュ１の短辺面）で潜り込み、流出口７へと流れていく。このとき、タンディッシュ１内の溶鋼表面１２を流れる溶鋼１１の流速が大きすぎると、介在物の浮上時間を稼げないことがわかった。即ち、タンディッシュ１内の溶鋼表面１２を流れる溶鋼１１の流速を小さくする必要があることを見出した。

この溶鋼表面１２の溶鋼流速を支配する因子は、堰８の開口部８ａを通過する溶鋼スループットＱ（ｔｏｎ／ｓｅｃ）及び開口部８ａの面積Ｓ（ｍ^２）である。溶鋼密度ρ（ｔｏｎ／ｍ^３）を用いると、開口部８ａを通過する溶鋼１１の平均流速（ｍ／ｓｅｃ）はＱ／（ρ×Ｓ）で算出できる。

本発明者らは、開口部８ａを通過する溶鋼の平均流速（ｍ／ｓｅｃ）を、下記（１）式を満たすように制御することで、介在物の浮上分離が促進され、清浄性の高い鉄鋼製品を製造することが可能になることを見出した。

０．０１５≦Ｑ／（ρ×Ｓ）≦０．０６５・・・（１）
Ｑ／（ρ×Ｓ）が０．０６５超の場合には、タンディッシュ１内の溶鋼表面１２を流れる溶鋼１１の流速が速すぎて、介在物の浮上除去が十分ではない。また、Ｑ／（ρ×Ｓ）が０．０１５を下回る場合には、開口部８ａの面積Ｓが大きくなり過ぎて、開口部８ａを通過した後の溶鋼流がタンディッシュ１の端部まで到達せず、ダイレクト（直接）に流出口７へ向かうようになり、介在物の除去が十分ではないことがわかった。

次に、本実施形態に係る鋼の製造方法で用いるタンディッシュ１の堰８の形状について説明する。図４は、堰の形状を示す概略図である。堰８の上方に開口部８ａを設けている。開口部８ａの幅Ｗと、溶鋼１１の通過高さｈとで囲われた領域（図４の斜線部）が、開口部８ａの面積Ｓとなる。溶鋼スループットは、連続鋳造機の鋳型サイズと鋳片引き抜き速度とによって決定される。この溶鋼スループットと溶鋼深さＨとに対して、（１）式の関係が満たせるように、開口部８ａの幅Ｗ及び溶鋼１１の通過高さｈを設計すればよい。また、堰８の厚みについては、堰８の強度や施工のしやすさ、コストなどを鑑みて任意に設計すればよい。なお、鋳造終了時に相対する一対の堰８で囲まれた領域に溜まる残鋼量を低減する目的で、堰８に抜き孔８ｂを設けてもよい。抜き孔８ｂは、タンディッシュ１内の溶鋼流動に影響せず、鉄鋼製品の品質に影響を及ぼさない程度のサイズ（５０ｍｍ×５０ｍｍ程度）の孔を任意の高さに任意の個数で設置すればよい。

また、本実施形態において、開口部８ａを通過する溶鋼スループットＱについては、０．１５ｔｏｎ／ｓｅｃ以下で、特に顕著な効果があることも確認している。これは、溶鋼スループットＱが大きすぎる場合、それに対応する開口部８ａの面積Ｓが必要となるので、堰の製造、設置の難易度が高く、コストが上昇するなどの弊害があるからである。

更に、開口部８ａの形状については、図４に示すような矩形に限らず、例えば図５（Ａ）に示すように、段差を持った形状や、図５（Ｂ）に示すように、半円状の形状であってもよい。

次に、本発明者らは、溶鋼深さＨと、開口部８ａでの溶鋼の通過高さｈとの関係について調査した。その結果、溶鋼深さＨに対する溶鋼の通過高さｈの比、つまり、ｈ／Ｈが、下記の（２）式を満たすことが好ましいことがわかった。

０．１５≦ｈ／Ｈ≦０．４５・・・（２）
ｈ／Ｈが０．１５を下回る場合、タンディッシュ１内の溶鋼表面１２に近い領域のみを溶鋼１１が通過することになり、タンディッシュ１内の溶鋼表面上に浮いているタンディッシュスラグを溶鋼流が削り込み、タンディッシュスラグが溶鋼内に混入し、製品欠陥に繋がるおそれがあることがわかった。また、ｈ／Ｈが０．４５を上回る場合、流出口７に近い領域を溶鋼１１が通過することになるので、開口部８ａを通過した後に溶鋼流がダイレクトに流出口７に向かってしまい、鉄鋼製品の清浄性が低下することがわかった。

また、本発明者らは、清浄度の高い鉄鋼製品を製造するための影響因子をより定量的に調査するために数値シミュレーションを実施した。以下、その詳細について数値シミュレーションの一例を用いて説明する。

数値シミュレーションは、汎用の流体解析ソフトを使用した。評価したいタンディッシュ１、注入ノズル４、流出口７、堰８の形状に合わせてモデル形状を作成し、メッシュを生成した。解析は、三次元定常熱流動解析であり、考慮する流体は、溶鋼のみの単相モデルで、非圧縮性流体とした。流動に関する基礎方程式としては、時間平均の質量保存式、時間平均の運動量保存式（ブシネスク近似による浮力項を考慮）、時間平均のエネルギー保存式を考慮した。乱流モデルとしては、標準ｋ－εモデルを用いた。

次に、数値シミュレーションで用いた溶鋼の物性値について説明する。溶鋼の密度を７０５０ｋｇ／ｍ^３とし、粘性係数を０．００５ｋｇ／ｍ／ｓｅｃとし、比熱を８２４Ｊ／ｋｇ／Ｋとし、熱伝導率を４０．３Ｗ／ｍ／Ｋとし、熱膨張率を１．１３５×１０^－５／Ｋとした。

次に、境界条件について説明する。タンディッシュ１内への溶鋼注入（流入）に関しては、注入ノズル４からの所定の溶鋼スループットに応じた溶鋼流量を、注入ノズル４の内径に一様な流速として規定した。流出口７ではゲージ圧を０Ｐａとして溶鋼を流出させた。温度の境界条件としては、タンディッシュ１内の溶鋼表面での熱損失を４０ｋＷ／ｍ^２とし、タンディッシュ１の壁面及び底面からの熱損失を４ｋＷ／ｍ^２とした。

上記の溶鋼の物性値などに関しては、任意の温度における値を使用している。その時々の操業条件に応じて、大きく逸脱しない程度の値に変更してもよい。

数値シミュレーションによって得られた、タンディッシュ１内の溶鋼１１の最表面における溶鋼流速の分布を図６に示す。図６は、タンディッシュを真上から見た図となる。図６は、５ストランドの堰無しタンディッシュの計算事例であり、溶鋼スループットは０．５９ｔｏｎ／ｍｉｎ／ストランドの条件である。図６に示すように、数値シミュレーションを行うことで、溶鋼最表面の流速を定量的に評価することが可能となる。

本発明者らは、このような数値シミュレーションを種々の鋳造条件で実施し、実際の製品の品質結果と照合した。その結果、タンディッシュ１内の溶鋼表面の全面積をＡ_１（ｍ^２）とし、溶鋼表面の溶鋼流速が０．０３ｍ／ｓｅｃ以下の面積をＡ_２（ｍ^２）としたとき、Ａ_２／Ａ_１が０．４０以上であれば、より清浄度の高い鉄鋼製品を安定的に製造できることを見出した。溶鋼表面の溶鋼流速が低い領域を多く確保することで、介在物の浮上分離・除去が安定的に行えるものと推察された。

以上説明したように、本実施形態に係る鋼の製造方法によれば、溶鋼スループットに応じた適切な形状の堰８をタンディッシュ１に設置する。これにより、連続鋳造用タンディッシュにおいて溶鋼中の介在物を効率的に除去分離することができ、清浄性の高い鉄鋼製品の製造が実現できる。

以下、本発明を実施例によってさらに説明する。１チャージの溶鋼量が約２００トンの規模の実機にて、転炉－取鍋精錬炉－ＲＨ真空脱ガス炉－連続鋳造機の工程で、高清浄度鋼の代表として挙げられる軸受鋼を製造した。

図１及び図２に相当する４ストランドのタンディッシュを用いて、連続鋳造機にてブルーム鋳片（３００×４００ｍｍ断面、鋳片引き抜き速度；０．７５ｍ／ｍｉｎ）を製造した。また、堰については、図４に相当するものを使用した。一部の水準においては、１つのストランドを閉止して、３ストランドでの連続鋳造も行った。また、堰を設置しないタンディッシュを用いた比較例（比較例１、２）、及び、堰を設置したものの、Ｑ／（ρ×Ｓ）が（１）式を満たさない条件で連続鋳造した比較例（比較例３～６）も実施した。

連続鋳造で得られたブルーム鋳片を、加熱炉で加熱した後、直径２１５ｍｍのビレットに熱間圧延した。このビレットを更に熱間圧延によって直径６０ｍｍの棒鋼とし、焼鈍処理を経て、製品丸棒とした。この製品丸棒の１／４厚部における圧延方向の縦断面を、検鏡法によって観察した。被検面積は１００００ｍｍ^２とし、直径５０μｍ以上の介在物個数を測定した。

また、製品寿命の評価のために、転動疲労寿命試験を実施した。転動疲労寿命試験は、上記製品丸棒を輪切りにして円盤に粗加工し、通常の焼入れ及び低温焼戻しの熱処理を施した後に、表面を機械仕上げ加工して試験片を製作した。この試験片を用いて転動疲労寿命試験を行った。この転動疲労寿命試験には森式スラスト型転動疲労試験機を用い、ヘルツ最大接触応力：５２６０ＭＰａ、繰り返し応力数：３０Ｈｚ、潤滑油：＃６８タービン油の条件で行った。試験は、試験片が剥離するまでの負荷回数を測定し、その試験結果がワイブル分布に従うものとして、試験片数の１０％が疲労破壊する寿命（Ｂ１０寿命）をワイブル確率紙により求めた。介在物個数及びＢ１０寿命評価は、左右のストランドからそれぞれサンプルを採取して評価した。

表１及び表２に、本発明例及び比較例の操業条件及び５０μｍ以上の介在物個数（１０００ｍｍ^２あたりの個数に換算）、Ｂ１０寿命の評価結果を示す。

堰を設置していない比較例１、２は、５０μｍ以上の介在物個数が２．０～２．４個／１０００ｍ^２であり、Ｂ１０寿命が０．３～０．６×１０^７回であり、劣位であった。

比較例３、４は、右ストランド側のＱ／（ρ×Ｓ）の値が本発明の範囲外であり、この右ストランド側の製品丸棒では、５０μｍ以上の介在物個数が１．６個／１０００ｍ^２であり、Ｂ１０寿命が３．５～４．１×１０^７回であった。これらの値は、Ｑ／（ρ×Ｓ）の値が本発明の範囲内である左ストランド側と比較してやや劣位であった。右ストランド側は、溶鋼スループットに対して堰の開口部の面積が大きすぎるために、十分な介在物除去効果を発揮できなかったと考えられる。なお、比較例３、４は、左ストランド側は本発明の範囲を満足するが、１チャージ全体では本発明の範囲を満足しないので、比較例と表示した。

比較例５、６は、Ｑ／（ρ×Ｓ）の値が本発明の範囲よりも大きいものであり、比較例５、６での５０μｍ以上の介在物個数は１．４～１．８個／１０００ｍｍ^２であり、Ｂ１０寿命が２．９～４．４×１０^７であり、やや劣位であった。これは、溶鋼スループットに対して堰の開口部の面積が小さいために、介在物除去効果が小さかったと考えられる。

一方、本発明例１～８においては、５０μｍ以上の介在物個数が０．２～１．０個／１０００ｍｍ^２であり、Ｂ１０寿命が７．１～９．５×１０^７回であり、良好な結果であった。

なお、実施例１では簡単のために、鋳片引き抜き速度が０．７５ｍ／ｍｉｎの一定、溶鋼深さＨも５７０ｍｍの一定とし、堰の開口幅Ｗも３００ｍｍで固定しているが、これ以外の条件においても、本発明の条件の範囲内であれば良好な品質の鉄鋼製品が得られることを確認している。具体的には、鋳片引き抜き速度が０．４０～２．００ｍ／ｍｉｎの範囲内、溶鋼深さＨが４００～１０００ｍｍの範囲内、堰の開口幅Ｗが２００～８００ｍｍの範囲内で確認を行っている。

実施例１と同様に、１チャージの溶鋼量が約２００トンの規模の実機にて、転炉－取鍋精錬炉－ＲＨ真空脱ガス炉－連続鋳造機の工程で、高清浄度鋼の代表として挙げられる軸受鋼を製造した。堰の開口幅Ｗ及び溶鋼の通過高さｈを変化させ、５０μｍ以上の介在物個数及びＢ１０寿命の評価を実施例１と同一の方法で実施した。操業条件及び結果を表３及び表４に示す。また、図７に、ｈ／Ｈと５０μｍ以上の介在物個数との関係を示し、図８に、ｈ／ＨとＢ１０寿命との関係を示す。

表３、表４、図７、図８に示す結果より、ｈ／Ｈが０．１５～０．４５の範囲において、５０μｍ以上の介在物個数は少なく、且つ、Ｂ１０寿命は高位であることから、より品質の良い鉄鋼製品を製造可能なことが確認された。

図９は、形状の異なる２つのタンディッシュの概略平面図である。図９（Ａ）はタンディッシュＡ（符号１Ａ）の概略平面図であり、図９（Ｂ）はタンディッシュＢ（符号１Ｂ）の概略平面図である。図９に示した形状の異なる２つのタンディッシュを準備し、実施例１及び実施例２と同様に、転炉－取鍋精錬炉－ＲＨ真空脱ガス炉－連続鋳造機の工程で、高清浄度鋼の代表として挙げられる軸受鋼を製造した。タンディッシュＡ及びタンディッシュＢにおける操業条件と、それに基づく数値シミュレーション結果と、製品品質結果とを表５に示す。

タンディッシュＡは、左側ストランド数が２基であり、右側ストランド数が１基である。タンディッシュＢは、左側ストランド数が２基であり、右側ストランド数が２基である。いずれのタンディッシュも（１）式及び（２）式の条件を満たしている。また、操業条件から各タンディッシュの数値シミュレーションを行った結果、溶鋼表面の全面積に対するタンディッシュ最表面の溶鋼流速が０．０３ｍ／ｓｅｃ以下となる面積の面積比は、タンディッシュＡが０．６０であり、タンディッシュＢが０．３９であった。

この操業条件下で製造した製品の品質結果は、５０μｍ以上の介在物個数は、タンディッシュＡが０．１個／１０００ｍｍ^２であり、タンディッシュＢが０．４個／１０００ｍｍ^２であった。また、Ｂ１０寿命は、タンディッシュＡが９．７×１０^７回であり、タンディッシュＢが８．９×１０^７回であり、タンディッシュＡの品質が顕著に良好であった。この結果から、溶鋼表面の全面積に対するタンディッシュ最表面の溶鋼流速が０．０３ｍ／ｓｅｃ以下となる面積の面積比が０．４０以上であれば顕著な品質の鉄鋼製品を製造できることが確認された。

このように、本発明にて明示したように、溶鋼スループットに応じて、堰の開口部の適切な面積を設計することで、清浄性が高く、疲労寿命が良好な鉄鋼製品の製造が実現できることが確認された。

１連続鋳造用タンディッシュ
２取鍋
３鋳型
４注入ノズル
５鉄皮
６内張耐火物
７流出口
８堰
８ａ開口部
９ストッパー
１０浸漬ノズル
１１溶鋼
１２溶鋼表面
１３鋳片

Claims

連続鋳造用タンディッシュを用いる鋼の製造方法であって、
前記連続鋳造用タンディッシュは、溶鋼注入部と鋳型への溶鋼の流出口との間に設けられる板状の堰を有し、
前記堰は、上方に溶鋼が通過するための開口部を有し、前記堰を通過する溶鋼のスループットＱ（ｔｏｎ／ｓｅｃ）と、前記開口部の面積Ｓ（ｍ^２）とが、下記の（１）式を満たす、鋼の製造方法。
０．０１５≦Ｑ／（ρ×Ｓ）≦０．０６５・・・（１）
（１）式において、ρは溶鋼の密度（ｔｏｎ／ｍ^３）である。
前記連続鋳造用タンディッシュにおける溶鋼深さＨ（ｍ）と、前記開口部での溶鋼の通過高さｈ（ｍ）とが、下記の（２）式を満たす、請求項１に記載の鋼の製造方法。
０．１５≦ｈ／Ｈ≦０．４５・・・（２）
前記連続鋳造用タンディッシュにおける溶鋼表面の全面積をＡ_１（ｍ^２）とし、溶鋼表面の溶鋼流速が０．０３ｍ／ｓｅｃ以下の面積をＡ_２（ｍ^２）としたとき、Ａ_２／Ａ_１が０．４０以上である、請求項１または請求項２に記載の鋼の製造方法。