JPH0133271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は異鋼種小量鋼材を連続鋳造によつて
得るべく、連続鋳造工程で溶鋼の成分調整を行う
方法に関するものである。 周知のように鋼材の製造過程においては、強さ
や靭性、耐銹性、耐摩耗性等を向上させるべくそ
の鋼材の用途や目的に応じてAl、Ti、Ｖ、Ｂ、
Ni、Cr、Mo、Cu、Nb等の合金成分を添加して
鋼の成分調整を行うことが多い。従来このような
成分調整方法としては、上述のような合金成分を
含有する合金材例えばFe合金や単体（以下これ
らを成分調整用添加物と記す）を転炉吹錬前に転
炉中に装入するかあるいは転炉出鋼時に溶鋼に添
加する方法、あるいは出鋼後取鍋において添加す
る方法が一般的であつた。このような従来方法で
は、特定成分に調整された鋼材の生産量が転炉出
鋼量により制約され、またこの転炉出鋼量は転炉
容量により制約されるから、結局転炉容量の整数
倍の量の鋼材が生産されることになる。 しかるに最近では鋼材の用途、目的に応じた最
適な成分の鋼材の要請が強まり、また用途や目的
も細分化されるているため、多品質小量鋼材の生
産が要求されるようになつている。この場合その
要求生産量が転炉容量よりも小さい場合が多く、
したがつてその場合には前述の従来方法で成分調
整して生産すれば、余剰材が発生してしまい、ま
た要求生産量が転炉容量より大きい場合でも要求
生産量と転炉容量の倍数との差の余剰材が発生
し、その結果、トータルコストが高くなつてしま
う問題がある。このような余剰材の問題を解消す
る方法としては、合金成分最終目標の異なる鋼種
を転炉において一括して溶製し、また鋳塊製造法
としては連続鋳造法を用いずにいわゆる造塊−分
塊圧延法を採用して、各インゴツトの鋳造時に成
分調整を行う方法がある。しかしながらこの場合
には連続鋳造法を採用した場合と比較してコスト
高となる問題がある。 一方、Alの添加方法に関しては、特開昭51−
42050号公報において、連続鋳造機のタンデイツ
シユノズルからモールド内へ溶融Alを添加する
方法が提案されている。しかしながらこの方法に
おいては溶鉄が凝固完了するまでに添加したAl
が均一に分散しないおそれがおり、またAl添加
によつて溶鋼が温度降下してタンデイツシユノズ
ル詰りが生じ易い問題があり、さらに添加材の添
加による溶鋼の凝固温度の変動や熱伝導特性の変
動によつて円滑な鋳込み作業が困難となるおそれ
がある等の問題があり、したがつてこの提案の方
法を前述のような異鋼種小量生産のための成分調
整に適用することは実際には困難であつた。 この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、前記提案の方法のような問題を招くことな
く、連続鋳造工程において成分調整用添加物を添
加して、１チヤージの転炉吹錬溶鋼から２種以上
の成分の鋼を円滑に得ることができるようにする
ことを目的とするものである。 すなわちこの発明の成分調整方法は、成分調整
用添加物を予め溶融して密閉容器内に保持してお
き、一端が前記密閉容器内の溶融添加物液面下に
開口する中空部材の他端部を連続鋳造機のタンデ
イツシユ内の溶鋼中にタンデイツシユの注出口の
直上位置から離れた位置においてその液面上から
浸漬させ、前記密閉容器内を加圧することにより
溶融添加物を前記中空部材を介してタンデイツシ
ユ内溶鋼中に加圧注入するとともに、タンデイツ
シユ内において溶鋼の撹拌を行ない、かつタンデ
イツシユ内の溶鋼を加熱することを特徴とするも
のである。 以下この発明の方法をさらに詳細に説明する。 第１図はこの発明の方法を実施している状況の
一例を示すものであり、第１図において１は取鍋
であつて、その取鍋１内の溶鋼２はその底部に設
けられた注出口３からスライデイングゲート４お
よびノズル５を介してタンデイツシユ６内に注入
される。このタンデイツシユ６内は堰７によつて
少くとも二つの領域６Ａ，６Ｂに区分されてい
る。すなわち一方の領域６Ａは前記取鍋１から溶
鋼２が注入される領域であつて、その領域（以下
これを撹拌領域と記す）６Ａの溶鋼中には、取鍋
１からのノズル５が浸漬されるほか、後述する中
空部材８の一端部８Ｂが浸漬されており、またそ
の撹拌領域６Ａの底部には溶鋼を撹拌するための
撹拌ガス吹込み用のポーラスプラグ等の吹込口９
が設けられており、さらにその撹拌領域６Ａの側
壁部には、撹拌領域６Ａ内の溶鋼２を誘導加熱等
により加熱するための加熱手段１０が設けられて
いる。また、タンデイツシユ６内の他方の領域
（以下これを静置領域と記す）６Ｂの底部には溶
鋼２を注出するための注出口１１が形成されてお
り、その溶鋼は注出口１１からスライデイングゲ
ート１２および浸漬ノズル１３を介して連続鋳造
用モールド１４内に注入されるようになつてい
る。 前記中空部材８は溶融Al等の溶融添加物１５
を保持する密閉容器１６から溶融添加物１５をタ
ンデイツシユ６の撹拌領域６Ａの溶鋼２中に導く
ためのものであり、全体として逆Ｕ字状をなすよ
うに作られるとともに、その一方の端部８Ａが密
閉容器１６内の溶融添加物１５中に浸漬され、か
つ他方の端部８Ｂが前記撹拌領域６Ａの溶鋼２中
に浸漬され、さらにその中間部８Ｃが密閉容器１
６内の溶融添加物１５の液面より上方に位置する
ように配置されている。またその中空部材８の最
上部の位置、もしくは最上部よりも密閉容器１６
の側の位置には必要に応じて中空部材８内へAr
ガス等のガスを吹込むためのポーラスプラグ１７
が設けられている。前記密閉容器１６の上部に
は、その内部の空間を加圧するための加圧気体供
給配管１８が接続されており、またその密閉容器
１６内には溶融添加物１５の液位を検出するため
の例えば炭素棒等の液面レベル検出計１９が挿入
されている。密閉容器１６はその重量の検出、ひ
いては密閉容器１６内の溶融添加物１５の重量の
検出を行うためのロードセル等の重量計２０を介
してエレベータ２１上に載置されており、このエ
レベータ２１により垂直なガイドレール２２に沿
つて昇降し得るように構成されている。 次に第１図に示されるような装置を用いて連続
鋳造機のタンデイツシユ６内の溶鋼２中に成分調
整用添加物を添加するこの発明の方法の一例を説
明する。 成分調整用の添加物は予め別の溶解炉により溶
融して、これを密閉容器１６内に収容・保持して
おく。そして添加時には密閉容器１６をエレベー
タ２０により降下させて中空部材８の一端部８Ｂ
をタンデイツシユ６の撹拌領域６Ａ内の溶鋼２中
に浸漬させ、加圧気体供給配管１８から密閉容器
１６内にArガス等の加圧気体を供給して密閉容
器１６内を加圧し、中空部材８を介して密閉容器
１６Ａ内の溶融添加物１５をタンデイツシユ６の
撹拌領域６Ａ内の溶鋼２中に加圧注入添加する。
溶鋼２中に加圧注入された溶融添加物は溶鋼との
液−液反応により速やかに溶鋼に均一混合され、
また撹拌領域６Ａでは取鍋１からノズル５を介し
て流入される溶鋼の流れにより撹拌されて溶融添
加物の均一混合が助長されるが、その均一混合を
より一層促進させるためにはタンデイツシユ撹拌
領域６Ａの底部の吹込口９からArガス等の撹拌
用ガスを吹込み、領域６Ａ内の溶鋼２を撹拌する
ことが望ましい。またこのようなガス吹込みによ
つて、撹拌領域６Ａにおける溶鋼中介在物の浮上
も促進され、かつ溶鋼温度の均一化も図れる。な
お撹拌領域６Ａに対する撹拌手段としては、ガス
吹込みのほか、電磁撹拌等を採用しても良い。ま
た撹拌領域６Ａ内において溶融添加物の添加によ
り溶鋼２の温度降下が予想される場合には、誘導
加熱あるいはプラズマ加熱等の加熱手段１０によ
り溶鋼２を加熱することができる。 このようにして撹拌領域６Ａにおいて成分調整
用の添加物が添加されかつ成分、温度とも均一化
された溶鋼２は、堰７を通つて静置領域６Ｂに流
入する。堰７から静置領域６Ｂにおける溶鋼２の
流れは撹拌を殆どともなわない押出し流れ（プラ
グフロー）となり、その溶鋼２は連続的に浸漬ノ
ズル１３を介してモールド１４内に鋳込まれる。 前記撹拌領域６Ａ内の溶鋼２に対する溶融添加
物１５の添加速度は、密閉容器１６内の圧力によ
つて調整することができる。また溶融添加物１５
の添加速度は、密閉容器１６の液面レベル検出計
１９および／または重量計２０によつて監視する
ことができる。そこで所定の鋼種の鋳込みを行う
ためには、目標とする鋼成分値に応じ、取鍋１か
らタンデイツシユ６への溶鋼の注入速度、タンデ
イツシユ６の撹拌領域６Ａにおける溶鋼２の滞留
量等を勘案して溶融添加物１５の添加速度を調整
すれば良い。そしてその所定の鋼種の鋳込み量が
目標量に達したことが取鍋１のクレーンスケー
ル、タンデイツシユ重量計、タンデイツシユ液面
計等により確認されれば、密閉容器１６からの溶
融添加物１５の添加を停止させる。そのためには
密閉容器１６に対する加圧を停止させて、その内
圧を減じれば良い。そして加圧注入停止後密閉容
器１６を上昇させて中空部材８を撹拌領域６Ａの
溶鋼２中から引上げる。 また溶融添加物の加圧注入を伴つた第１の鋼種
の鋳込み終了に引続いて、同じ合金成分を含有し
しかもその成分濃度が異なる第２の鋼種を鋳込む
場合には、第１の鋼種の鋳込み量が目標量が上記
と同様に確認された後、溶融添加物１５の添加を
停止させずに添加速度のみを変化させれば良い。
すなわち前述の場合と同様に取鍋１からタンデイ
ツシユ６への溶鋼の注入速度、タンデイツシユ６
の撹拌領域６Ａにおける溶鋼滞留量等を勘案し、
第２の鋼種の成分目標値に応じた添加速度に調整
する。そして第２の鋼種の鋳込み後、さらに同一
の合金成分を含有しかつ成分濃度が異なる第３の
鋼種を続いて鋳込む場合も同様に操作すれば良
い。なおこのように順次成分濃度の異なる鋼種を
鋳込む場合には、通常は添加合金元素濃度の低い
ものから順次鋳込むことが望ましい。 前述のようにタンデイツシユ６の撹拌領域６Ａ
においては添加された溶融添加物の均一混合およ
び温度の均一化が速やかになされ、その均一混合
された溶鋼は堰７から押出し流れとなつて静置領
域６Ｂに流入し、その押出流れのまま浸漬ノズル
１３を経てモールド１４内に鋳込まれる。したが
つて鋳込まれた鋳片における異鋼種の継目では鋳
込み成分の変化はステツプ状となり、異鋼種の継
目における中間成分の領域が極めて短かくなつ
て、目標鋼種以外の不要な中間成分の鋼材発生量
が著しく少なくなる。したがつて同一の転炉吹錬
溶鋼によつて異なる品種の小量の鋼を連続鋳造に
より連続的に鋳造することが、不要材の発生量増
大を招くことなく実際的かつ低コストで実施可能
となる。 なお溶融添加物１５は撹拌領域６Ａの溶鋼中に
浸漬された中空部材８の先端部８Ｂから直接溶鋼
中に加圧注入されるから、タンデイツシユ内スラ
グや大気により酸化されるおそれがなく、したが
つて添加歩留りは著しく高く、また溶鋼の清浄度
も確保される。また添加物と溶鋼とは液−液混合
がなされるから、固形の添加物を添加する固−液
混合の場合を比較して合金成分の均一分散が速や
かになされ、またその液−液混合による作用と前
述のような取鍋１からの溶鋼流による撹拌作用、
さらにはArガス吹込み等の撹拌手段による作用
とが相俟つて、合金成分の均一混合効果が著しく
増大し、その結果同一鋼種内において成分が均一
な鋼材を容易に得ることができ、しかもタンデイ
ツシユ６の堰７による押出し流れへの変換効果と
上述の撹拌領域６Ａにおける均一混合効果とが相
俟つて、前述のように異鋼種間の継目における不
要な中間成分の鋼材の発生を可及的に少なくする
ことができるのである。 なおまた、密閉容器１６から撹拌領域６Ａへの
溶融添加物の添加開始直後の短期間においては、
撹拌領域６Ａ内に滞留する溶鋼の全量を速やかに
目的とする成分値とするべく溶融添加物の添加速
度を大きくして多量の添加物を急速添加し、その
後は取鍋１からの溶鋼注入速度に応じた小さい添
加速度とすることが望ましい。また溶融添加物を
添加しつつ第１の鋼種の鋳込みを行つた後、これ
に引続いて同一の合金成分を含有ししかもその合
金濃度が高い第２の鋼種を鋳込む場合にも、上記
同様に切替初期段階では撹拌領域６Ａ内溶鋼量に
応じて多量の溶融添加物を急速添加し、その後は
溶鋼流入量に応じた比較的低い添加速度に調整す
ることが望ましい。 上述の例においては密閉容器１６からの溶融添
加物１５の加圧注入開始および停止を密閉容器１
６内への加圧気体の供給および停止（圧力開放）
によつて行うものとしたが、場合によつてはこれ
に併せて第１図に示す中空部材８の頂部のポーラ
スプラグ１７からのArガス等の吹込みを行つて
も良い。すなわち添加開始前に密閉容器１６を上
方から降下させて中空部材８の先端部８Ｂを溶鋼
２中に浸漬させる際には溶鋼２が中空部材８内に
侵入して凝固し、管内を閉塞させるおそれがある
が、中空部材８の浸漬前の段階で密閉容器１６内
への加圧気体の供給を停止させるとともにポーラ
スプラグ１７を介して中空部材８内にガスを吹込
み、中空部材８の先端部８Ｂからガスを流出させ
ながら中空部材８を溶鋼に浸漬させることによつ
て溶鋼の管内侵入を防止することができる。そし
て添加開始時にポーラスプラグ１７からのガス吹
込みを停止させるとともに密閉容器１６内への加
圧気体供給を開始させれば良い。なおこのような
浸漬時におけるポーラスプラグ１７の先端の圧力
P₂は、密閉容器１６内の圧力P₁とほぼ等しく、
しかも中空部材８の先端の溶鋼圧力P₃よりも大
きい値に設定する。また一方、溶融添加物１５の
加圧注入を停止させた後、中空部材８を溶鋼２中
から引上げる際においても溶鋼２が中空部材８内
に侵入凝固して管内を閉塞し、次回の添加を不可
能にすることがあるが、この時点でも密閉容器１
６への加圧気体の供給を停止させるとともにポー
ラスプラグ１７から中空部材８内へガスを吹込
み、かつ圧力関係を前記同様に設定することによ
つて中空部材８の管内への溶鋼の侵入を防止する
ことができる。なおこの場合、上述のような圧力
関係でポーラスプラグ１７を介し中空部材８内へ
ガスを吹込むことによつて、中空部材８内の溶融
添加物１５の流れが遮断されるから、ポーラスプ
ラグ１７からの吹込みを、溶融添加物の溶鋼中へ
の注入停止手段としても機能させることができ
る。さらに、溶融添加物１５の溶鋼中への添加中
においてもP₁＞P₂なる条件でポーラスプラグ１
７を介して中空部材８内へ小量のガスを吹込み、
溶融添加物を気液混相状態で溶鋼中に圧入しても
良く、この場合には気液混相流によつて溶鋼の撹
拌がなされ、添加物の均一混合が促進される。 なお、タンデイツシユ６における堰７の形状
は、要は撹拌領域６Ａから静置領域６Ｂに流れ込
む溶鋼流が押出し流れとなるように定めれば良
く、したがつて堰７は第１図に示すように上側を
溶鋼が流れるような構成に限らず、中間部あるい
は底部に溶鋼が流通する貫通孔もしくはスリツト
を形成した構成としても良い。 以下にこの発明の実施例を記す。 実施例 １ 転炉出鋼後の100トンの溶鋼に対し取鍋にて成
分調整して第１表の鋼種Ａの組成の溶鋼とし、そ
の溶鋼を連続鋳造するにあたつて、先ず前記鋼種
Ａを40トン鋳造し、引続いてタンデイツシユの撹
拌領域内の溶鋼にMn含有量70％のFe−Mn溶融
合金を第１図に示される装置により加圧注入添加
して第１表の鋼種Ｂを30トン鋳造し、さらにFe
−Mn溶融合金の添加量を変えて第１表の鋼種Ｃ
を30トン鋳造した。但し鋳片厚みは200mm、鋳片
幅は1680mm、引抜速度は100cm／min、用いたタ
ンデイツシユの容量は７トンで、その撹拌領域の
容量は４トン、静置領域の容量は３トンである。
また添加するFe−Mn溶融合金は密閉容器にて
1350℃で保持した。なおタンデイツシユの撹拌領
域の溶鋼の加熱、および撹拌のためのArガス吹
込みは行なわなかつた。またFe−Mn溶融合金の
添加速度は第２図実線で示すように変化させた。 実施例 ２ タンデイツシユの撹拌領域の溶鋼をみぞ形誘導
加熱により加熱して1560℃に保ち、またその撹拌
領域の底部から撹拌用のArガスを吹込んだ以外
の点は実施例１と同じ条件で鋼種Ａ、Ｂ、Ｃを鋳
造した。但し撹拌用Arガス吹込み流量は第２図
の破線で示すように変化させた。なおFe−Mn溶
融合金の添加速度パターンは実施例１の場合（第
２図の実線）と同じである。 実施例１および実施例２により鋳造した鋳片の
長さ方向の各位置におけるMn濃度の分布を第３
図に示す。なおここでMn濃度は、長さ方向の各
位置において幅方向に10等分した各箇所の平均濃
度で示す。

【表】 第３図から、実施例１の場合でも３鋼種を連続
的に鋳造することが可能であるが、実施例２の場
合には実施例１と比較して異鋼種継目でのMn濃
度の目標値からのばらつきが少なく、しかもその
ばらつきが生じる鋳片長さ方向の範囲も狭いこと
が確認された。また実施例１および実施例２によ
り得られた鋳片の介在物指数を調べたところ、実
施例１の鋳片の介在物指数を１とすれば、実施例
２の鋳片の場合には0.2に低減されることが判明
した。これは、実施例２の場合ガス吹き撹拌ある
いは溶鋼加熱による溶鋼の粘性低下によつて介在
物の浮上分離が促進されたためと考えられる。 以上の説明で明らかなように、この発明の鋼成
分調整方法によれば、特定鋼種の小量鋼材、ある
いは異鋼種小量鋼材を連続鋳造により低コストか
つ実際的に製造でき、またその場合鋼種間の継目
における中間組成あるいは規格外組成の部分の発
生量が著しく少なく、したがつてトータルコスト
が低減され、しかも添加物がタンデイツシユにお
いて均一に混合されかつ溶鋼温度も均一化される
ため、従来のタンデイツシユノズルからのAl添
加方法の場合のように同一鋼種での鋼材成分が不
均一となつたり温度降下によりノズル詰りが生じ
たりさらには添加材の添加による溶鋼凝固温度の
変動や熱伝導特性の変動により円滑な鋳込み作業
が困難となること等が有効に防止される効果も得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施している状況を
示す略解的な断面図、第２図はこの発明の実施例
における鋳込み時間に対するFe−Mn溶融合金の
添加速度および吹込みArガス流量の変化パター
ンを示す線図、第３図はこの発明の実施例により
得られた鋳片の長さ方向のMn濃度分布を示す線
図である。 １……取鍋、２……溶鋼、６……タンデイツシ
ユ、６Ａ……撹拌領域、６Ｂ……静置領域、７…
…堰、８……中空部材、９……撹拌用ガス吹込
口、１０……加熱手段、１４……モールド、１５
……溶融添加物、１６……密閉容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 成分調整用添加物を予め溶融して密閉容器内
   に保持しておき、一端が前記密閉容器内の溶融添
   加物液面下に開口する中空部材の他端部を連続鋳
   造機のタンデイツシユ内の溶鋼中にそのタンデイ
   ツシユの注出口の直上位置から離れた位置におい
   てその液面上から浸漬させ、前記密閉容器内を加
   圧することにより前記中空部材を介して溶融添加
   物をタンデイツシユ内溶鋼中に加圧注入するとと
   もに、タンデイツシユ内において溶鋼の撹拌を行
   ない、かつタンデイツシユ内の溶鋼を加熱するこ
   とを特徴とする連続鋳造における鋼成分調整方
   法。 ２ 前記タンデイツシユ内を、取鍋からの溶鋼が
   注入される側の領域と、溶鋼をモールドへ注出さ
   せる側の領域とに堰によつて区分し、前記溶鋼が
   注入される側の領域に前記中空部材を浸漬させて
   溶融添加物の加圧注入を行なう特許請求の範囲第
   １項記載の成分調整方法。