JPH03243252A - 連鋳用タンディッシュにおける溶鋼の清浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、溶鋼連鋳用タンディツシュにおいて、特定組
成のフラックスとプラズマ加熱を併用して溶鋼の清浄化
を行う方法に関するものである。

従来の技術 連続鋳造された鋳片内に持ち来たされる非金属介在物は
１種々の製品の欠陥を誘発し、その低減のために製造工
程では各種の対策が講じられている。

溶鋼中の非金属介在物の主な起源は、（ａ）脱酸時鋼中
の溶存酸素と脱酸剤が反応して生成する脱酸生成物、（
ｂ）注入時空気中の酸素やタンディツシュに流入する取
鍋スラグ中の低級酸化物（例えば、Ｆｅｄ）と、鋼中の
成分との反応により生成する酸化物、（Ｃ）スラグや耐
火物そのものが巻き込まれて溶鋼中に存在するもの、等
がある。

従来、これらの非金属介在物をタンディツシュ内で除去
するために数多くの技術が開発され使用されてきた。多
くのものは溶鋼と非金属介在物の比重差を利用した浮上
による除去技術（堰の設置や、漏流れの改善、滞留時間
の延長等）であり、大型の非金属介在物の除去には有効
である。

本発明者等は、鋳片内に存在する１００ミクロン以上の
非金属介在物の量と、タンディツシュ内溶鋼中の非金属
介在物の関係をアルミキルド鋼について調査した結果、
現状では溶鋼中には、１〜２０ミクロン程度のＡｌｈ０
３を主体とする微小介在物が大半であり、第１図に示す
如くこの微小介在物の量と鋳片内の大型介在物の量に相
関があることが判った。これの意味するところは、タン
ディツシュ内の溶鋼中の微小介在物が、鋳造時タンディ
ツシュー鋳型間の注入ノズル内或いは鋳型内で凝集肥大
して鋳型内で大型在介物として残留することにある（尚
、第１図中ＥＢ法とは、エレクトロンビーム溶解法のこ
とで、詳細は「鉄と鋼」、第７５年、第１Ｏ号、１８８
７頁参照）。

従って、鋳造時にはタンディツシュの溶鋼中の大型介在
物はいうまでもなく、１０ミクロンレベルの微小介在物
を低減させることが、現在の製品品質を補償するために
重要となってきている。

ところが、上記の１０ミクロンレベルの非金属介在物は
、浮上速度が小さいために上記従来の浮上技術では除去
しきれないのが実情である。

一方、鋳型内への注入溶鋼中の微小介在物を含めた、非
金属介在物量を低減させる方法としては、タンディツシ
ュ注入前に取鍋の段階で徹底的な２次精錬を行い、溶鋼
を清浄化しておく方法があるが、労力、コスト面から不
利となることは免れ得ない。

次に、タンディツシュ内では、前述したように浮上分離
による微小介在物の除去はほとんど期待できないために
、何らかの吸着除去技術を採用する必要がある。この技
術の範噂の中でこれまで試みられている方法としては、
例えば、「鉄と鋼」、８７−Ａ２３１にも報告されてい
る如く、溶鋼中に微細気泡を吹き込み、この気泡表面に
介在物を吸着させて除去する方法、或いはタンディツシ
ュの中間に微小気孔のフィルターを設置して除去する方
法、等がある。

しかしながら、前者は微細気泡を得る技術が難しく鉄鋼
業では実用化されていない、後者は気孔径の小さいフィ
ルターを使用すれば原理的には微小介在物の除去は可能
であるが、大量の溶鋼を処理する現行の連鋳法では、フ
ィルターの目詰まりにより長時間の使用に耐えない欠点
がある。

多くノタンディッシュでは、保温剤或いは空気からの酸
化防止剤の目的で、タンディツシュ内の溶鋼表面にフラ
ックスを添加している。このフラックスの中には、溶解
しないものもあるが、溶鋼表面で溶解するフラックスを
使用する場合には。

溶鋼とフラックスの界面が非金属介在物の吸着サイトと
なり微小介在物の除去効果が期待され、伺らかの介在物
低減効果があったとの報告も散見され、前出の「鉄と鋼
Ｊ　、　８７−Ａ２３１にもフラックス処理の技術開発
をおこなっていることが示されている。

所が、溶鋼表面で溶解するフラックスとは、少なくとも
融点が溶鋼温度より低いものに限られる。即ち、一般的
な溶鋼注入温度は１５００−１５５０℃であるので、そ
れよりも融点が低くなければならない、それゆえ、一般
に使用されているフラックスは５ｉ０２を３０〜８０％
を含み、他にＣａＯ１Ａｌ１２０３等を混合したもので
ある。

発明が解決しようとする課題 本発明者等は、５ｉ０２ξ４０％を含むフラックスをタ
ンディツシュで使用し鋳造中の非金属介在物量を調査し
たところ、タンディツシュの下流側にいくに従い１００
ミクロン以上の介在物量は減少していたものの、１〜２
０ミクロンの微小介在物量は下流にいくほど増加し、一
部溶鋼中にＳｉのピックアップが認められた。

これよりこの原因は、溶鋼中のＭとフラックス中の５ｉ
０２が３／２（ＳｉＯｚ）＋２　（Ｍ）→３／２　（Ｓ
ｉ）　＋＜Ｍ、０３＞の反応を起こし、生成した微小の
Ｍ２Ｏ３が溶鋼中に侵入したものと考えられる。

それゆえ、ＭやＴｉ等脱酸性元素を含む溶鋼に対しては
、　５ｉ０２のようなより低級酸化物を多く含むフラッ
クスを使用することは、却って微小介在物の増加につな
がることが分かった。

前述の結果から、溶鋼中のＭやＴｉにより容易に還元さ
れるＳｉＯ２，ＭｎＯ、ＦｅＯ等の低級酸化物含有量の
少ないフラックスを使用すればよいことがわかったが、
逆に安定な酸化物で鉄鋼工程で使用されているものとし
ては、ＣａＯ、ＭｇＯ、７Ｌｈ０３が候補として挙げら
れる。

ところが、上記ノＣａＯ、ＭｇＯ、ＡＱ２０３を主成分
とするフラックスで融点が１５００℃かそれ以下の組成
範囲は非常に限定され、安定して溶融フラックスを形成
することが難しい。

ただ、実用的には、Ｃａ　Ｆ２を多量に添加すると低融
点のフラックスが形成され得るが、よく知られているよ
うに、多量のＣａＦ２を含有する溶融フラックスは、タ
ンディツシュ耐火物の損耗を早め操業上大きな問題とな
るものである。

従って本発明は、５ｉ０２等の低級酸化物含有量を少な
く　Ｌ　、　ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌｈ０３を主成分とす
る融点１５００℃以上のフラックスを微小介在物吸着剤
として効率よく使用する２、連鋳用タンディツシュにお
ける溶鋼の清浄化方法を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、タンディツシュの上流側及び下流側に上部か
ら溶鋼中に浸漬する上堰を設けると共に、上記両種間の
タンディツシュ上に上部カバーを設けて清浄化処理室を
形成し、上記清浄化処理室内の溶鋼上にＣａＯ、ＡＱ２
０３　、　ＭｇＯを主成分とするフラックスを添加する
と共に、上記フラックスをプラズマ加熱により溶解して
ＣａＯ＋　ＮｇＯ／Ａｌ２Ｏ３＋　５ｊ０２＞　１．０
　、５ｉ０２＜　１０％の組成を有する溶融フラックス
層を形成し、この溶融フラックス層により、溶鋼中の非
金属介在物を吸収除去することを特徴とする、連鋳用タ
ンディツシュにおける溶鋼の清浄化方法、である。

以下、本発明の内容を詳細に説明する。

第２図は本発明方法を実施するために使用する装置の説
明図である。

１は連鋳用タンディツシュ本体であり、取鍋２よりロン
グノズル３を介して溶鋼４がタンディツシュｌの端部へ
注入される。タンディツシュｌには、上流側及びそれよ
り下流側に上部から垂下した上堰５及び６が設けられ、
この上堰５及び６の下部はタンディツシュ１内の溶鋼４
中に浸漬される。７は両上堰５及び６の間において上部
に設置した上部カバーで、この３者５．６及び７によっ
て非開放型の清浄化処理室８が形成されている。

上記上部カバー７の頂部には、プラズマトーチ９が設け
られており、併せてフラックス投入ホッパー１０が設け
られている。

しかして溶鋼４の湯面が上堰５及び６の下端以上に貯溜
された以降に清浄化処理室８内でプラズマトーチ９によ
りプラズマ加熱を開始し、ホー２バー１０よりフラック
スを投入しつつプラズマにより溶融させ、清浄化処理室
８内の溶鋼を溶融フラックス１２が覆ようにする。断続
的或は連続的にプラズマ加熱を行い、常にフラックスを
溶融させ非金属介在物の吸着によりＡＱ２０３．７４０
２含有量が増加してフラックスの効率が低下すれば、新
たなフラックスを投入する。

上記のプラズマ加熱としては、直流、交流のいずれでも
よく、タンディツシュでのプラズマ加熱技術は、例えば
特開昭５９−１０７７５５号、日本鉄鋼協会共同研究会
第８０回熱経済部会資料（昭和６２年５月２１日、２２
日）、及び前出の「鉄と鋼」、８７−Ａ２３１に示され
ている。

しかして、プラズマ加熱の特徴の第１はその加熱機構に
あり、プラズマの大半の熱はプラズマ気中１１より輻射
熱として放出され、湯面上のフラックス層が優先的に加
熱される。それゆえ、溶鋼瀧度よりフラックス層の温度
を高めることができ。

融点が１５００℃以上の離溶解性のフラックスでも容易
に溶解させることができる。

第２の特徴はプラズマガスは計やＨｅ等の不活性ガスで
あり、清浄化処理室８が不活性ガスで満たされることに
なるため、気相中の酸素により溶鋼の汚染の問題はなく
、更にスラグとフラックスの吸着面積を高めるため、清
浄化処理室８内の溶鋼に対してガスバブリングを行って
も溶鋼の気相からの汚染は防止されるものである・ この様に難溶解性フラックスの溶解のためには、プラズ
マ加熱は最適なものである。更に、清浄化処理室８の上
流側及び下流側に設置された２枚の上堰５及び６により
、上流に存在する取鍋スラグ、鍋ノズル詰め物等が清浄
化処理室８に侵入することが防止されるので溶融フラッ
クスの機能低下が防止できると共に、溶融フラックスの
下流への流出が防止されるのでフラックス使用量が少な
くて済み経済的である。

次に、ＣａＯ、ＡＱ２０３　、　ＭｇＯ、５ｉＱ２の各
成分を含有するフラックスを使用し、第２図に示した実
際の連続鋳造タンディツシュで精錬実験を行い、清浄化
処理室の前後で溶鋼をサンプリングし、非金属介在物の
量を、微小介在物を定量化するのに最適な前述のＥＢ溶
解法により調査した。その結果を第３図に示す。

第３図から明らかなように、（ＣａＯ＋　Ｍｇ０）／　
（Ｓ　ｉｏ２＋Ａ窒、０３）が１．０以上で、且つ（Ｓ
ｉＯ２）の量が１０ｗｔ％以下の溶融フラックスを使用
することにより、微小な非金属介在物の除去効果が顕著
である。

これは前述の如く、（Ｓｉ（）ｚ）の量が１０ｗｔ％よ
り多い場合には、５ｉ０２が３／２（ＳｉＯ２）＋２　
ＣＭ）→３／２　（Ｓｉ）　＋＜Ｍ２Ｏ３＞の反応を起
こし易く、生成した微細なＡ１２０３が溶鋼中に混入し
て非金属介在物となるもノテある。一方ＣａＯ＋　Ｍｇ
Ｏ／５ｉ０２　＋　Ｍ　、０３は塩基度に相当し、塩基
度が１．０より低いと５ｉｎ７の活量が太きくなり、同
時にＡ１１２０３が生威し易くなるものと考えられる。

以上の様に連続鋳造タンディツシュにおいて清浄化処理
室を形成し、そしてプラズマ加熱の採用とフラックス組
成の選択により、タンディツシュ内において非金属介在
物を大幅に低減し清浄鋼の製造が可能となるものである
。

尚、数１００ｔの連続鋳造中には、上流より若干のＳ　
ｉ　０２　Ｔ＆分が清浄化処理室内に流入することは不
可避であり、また、Ｍ脱酸鋼では脱酸生成物であるＭ２
Ｏ３が溶融フラックスに吸収され溶融フラックスの５ｉ
０２、Ａ！Ｑ２０３濃度が増加してゆく、それ故、溶融
フラックスは上記５ｉｎ２、Ｍ、０３の増加によっても
終始第３図の条件を満足させるようなものを量的、組成
的に選ぶか、或いは、清浄化処理中にＣａＯやＭｇＯを
添加すればよい。

実施例 以下本発明の実施例を、従来例、比較例と共に示す。

第１表に示す４種の方法により鋳造を実施し、タンディ
ツシュ入側と出側の溶鋼中の介在物量の比較を行った。

尚、鋼種は極低炭Ｍ−Ｔｉ脱酸鋼であり、その他の鋳造
条件はできるだけ同一とした。

（以下余白） 第３表　鋳造条件 溶鋼中の介在物量の評価は、タンディツシュ入、出側よ
り５ｍｍ径のシリカチューブで溶鋼をサンプリングし、
既述のＥＢ法によって評価をおこなった。

又、製造された鋳片の定常部より試片を切出し、断面の
サルファープリントを行い、アルミナクラスターの比較
を行った。

第４図は各々の実施方法によるタンディツシュ入、出側
での介在物量のＥＢ法による調査結果を、第５図は各々
入、出側の介在物量の比を示す。

両図から明らかな如く１本発明方法（ｄ）は、他の方法
（ａ−ｃ）に比ベタンディッシュ出側の介在物量が入側
のそれに比べて大幅に低くなっている。

第６図は鋳造後の鋳片の、サルファープリントによる。

アルミナクラスター個数の相対比較を行ったものであり
、本発明方法（ｄ）によりアルミナクラスターが激減し
た。

発明の効果 以上の如く本発明によれば、高い清浄度の高品質鋳片が
工業的規模で容易に、且つ安定して得られるものである
。

【図面の簡単な説明】 第１図は、溶鋼中の微小介在物量と鋳片内の大型介在物
量との関係を示す図、第２図は、本発明方法の実施に使
用する装置の説明図、第３図は、フラックス中の５ｉ０
２量及び（ＣａＯ＋８ｇ０）／（Ｓｉ０２　＋　Ｍ２Ｏ
３と微小介在物量の減少効果との関係を示す図、第４図
〜第６図は、実施例の結果を示した図、である。 ｌ・・・タンディツシュ、２・・・取鍋、３・◆・ロン
グノズル、４・・・溶鋼、５．６・・・上堰、７・・・
上部カバー、８・・・清浄化処理室、９・・・プラズマ
トーチ、１ｏ・・・フラックスホッパー、１１・・・プ
ラズマ気中、１２・・・溶融フラックス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　タンディッシュの上流側及び下流側に上部から溶鋼中
   に浸漬する上堰を設けると共に、上記両堰間のタンディ
   ッシュ上に上部カバーを設けて清浄化処理室を形成し、
   上記清浄化処理室内の溶鋼上にＣａＯ、Ａｌ＿２Ｏ＿３
   、ＭｇＯを主成分とするフラックスを添加すると共に、
   上記フラックスをプラズマ加熱により溶解してＣａＯ＋
   ＭｇＯ／Ａｌ＿２Ｏ＿３＋ＳｉＯ＿２＞１．０、ＳｉＯ
   ＿２＜１０％の組成を有する溶融フラックス層を形成し
   、この溶融フラックス層により、溶鋼中の非金属介在物
   を吸収除去することを特徴とする、連鋳用タンディッシ
   ュにおける溶鋼の清浄化方法。