JPH04319054A - 鋼の連続鋳造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼の連続鋳造の注入方法
において、浸漬ノズルの閉塞とノズルの内壁の溶損を同
時に防止しながら、圧延後の製品品質の優れた鋳片を製
造する鋼の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造において、図１に示すタンディ
ッシュ２，モールド５の間に上ノズル３を介して、浸漬
ノズル４より溶鋼６を注入する際に、ストッパー１と上
ノズル３と浸漬ノズル４の一つまたは複数箇所から不活
性ガスを矢印方向に吹き込み、浸漬ノズル内壁およびそ
の他の溶鋼と接する耐火物界面に溶鋼中から析出したア
ルミナや付着したアルミナが成長し、ノズル内の溶鋼流
路を狭めることを抑制する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】不活性ガスを溶鋼の注
入流に吹き込むことは、浸漬ノズルの閉塞を防止したり
、介在物の溶鋼中からの除去を目的として、一般に行わ
れる。

【０００４】しかしながら吹き込む流量が適性でないと
、浸漬ノズルの閉塞防止効果が充分得られない他、ノズ
ルの異常溶損を招いて鋳造作業に支障を来したり、モー
ルド内への溶鋼の供給が乱される等の影響のために、得
られる鋼の品質が却って悪化する問題がある。

【０００５】本発明は、上記課題を有利に解決した鋼の
連続鋳造方法を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、鋼の連
続鋳造におけるタンディッシュからモールドへの注入方
法において、タンディッシュのストッパーと、上ノズル
と、スライディングノズル用プレートと、中間ノズルと
、浸漬ノズルのいずれか一つまたは複数の耐火物から吹
き込む不活性ガスの流量と、溶鋼の注入流量との関係が
、湾曲型連鋳機に対しては、不活性ガス吹込流量Ｑｇ（
Ｎｌ／分）とノズル内通過溶鋼流量Ｑｓ（ｔ／分）との
関係において下記数１，２，３，４で示される領域内に
あり、かつ浸漬ノズルの溶鋼と接する部分の全部または
一部が、Ｃ：１５〜３０％，ＣａＯ：１０〜３０％，Ｚ
ｒ０２　：４５〜６５％の成分を有することを特徴とす
る鋼の連続鋳造方法である。

【０００７】

【数１】Ｑｇ＝０（ｌ／ｍｉｎ）

【０００８】

【数２】Ｑｇ＝２０（ｌ／ｍｉｎ）

【０００９】

【数３】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝１．５

【００１０】

【数４】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝６．０

【００１１】また第２の本発明は、鋼の連続鋳造におけ
るタンディッシュからモールドへの注入方法において、
タンディッシュのストッパーと、上ノズルと、スライデ
ィングノズル用プレートと、中間ノズルと、浸漬ノズル
のいずれか一つまたは複数の耐火物から吹き込む不活性
ガスの流量と、溶鋼の注入流量との関係が、垂直部を有
する連鋳機に対しては、不活性ガス吹込流量Ｑｇ（Ｎｌ
／分）とノズル内通過溶鋼流量Ｑｓ（ｔ／分）との関係
において下記数５，６，７，８で示される領域内にあり
、かつ浸漬ノズルの溶鋼と接する部分の全部または一部
が、Ｃ：１５〜３０％，ＣａＯ：１０〜３０％，Ｚｒ０
２　：４５〜６５％の成分を有することを特徴とする鋼
の連続鋳造方法である。

【００１２】

【数５】Ｑｇ＝０（ｌ／ｍｉｎ）

【００１３】

【数６】Ｑｇ＝３０（ｌ／ｍｉｎ）

【００１４】

【数７】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝１．５

【００１５】

【数８】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝６．０

【００１６】

【実施例】以下図面に基づいて、本発明の実施例を作用
とともに説明する。

【００１７】図１は本発明の実施例を示す。即ち本実施
例は、連続鋳造で用いるタンディッシュ２、モールド５
の間に上ノズル３を介して浸漬ノズル４より溶鋼６を注
入する際に、ストッパー１と上ノズル３と浸漬ノズル４
の一つ、または複数箇所から不活性ガスを矢印方向に吹
き込み、浸漬ノズル内壁およびその他の溶鋼と接する耐
火物界面に溶鋼中から析出したアルミナや、付着したア
ルミナが成長しノズル内の溶鋼流路を狭めることを抑制
するものである。

【００１８】ノズル内にアルミナが付着することは、鋳
造中にノズルがやがて閉塞して鋳造の継続が不可能とな
り、急に起こる場合は溶鋼がモールド下から漏れる事故
を生じたり、ノズルを介してモールド内に供給される溶
鋼の流れが乱されて、鋳造スラブの品質を悪化させる。 従がって本発明は、ノズル内のアルミナの付着を防止あ
るいは抑制することを通じて、連続鋳造の生産性を向上
し、鋳造製品の品質を改善することを可能とするもので
ある。

【００１９】本発明の特徴は、上記耐火物界面における
アルミナの付着や析出の抑制、あるいは防止に最も効果
的な不活性ガスの吹き込みと、鋳造速度の条件を与える
ことにある。即ち不活性ガスを吹き込む箇所および吹き
込み位置より、溶鋼の流れの下流側に位置する耐火物内
の溶鋼流路界面において、本発明の特徴とする効果が期
待される。

【００２０】本発明を適用する注入装置は、溶鋼の流量
制御がストッパーで行われるものでも、またスライディ
ングノズルで行われるものであってもよく、本発明の適
用によって同様の効果が期待される。

【００２１】本発明で用いる浸漬ノズルをはじめとする
注入系の耐火物材質は、アルミナグラファイト質、マグ
ネシアカーボン質、ロー石質、ジルコニアと石灰を主成
分とするもののいずれであってもよく、本発明の適用に
よって同様の効果が得られる。

【００２２】図２は、本発明の根拠となった浸漬ノズル
の閉塞防止と溶損防止の両方を満たす不活性ガス吹き込
み流量と、ノズル内通過溶鋼流量との関係を示す。図中
（ａ）はノズル内壁にアルミナ付着の限界線を示し、こ
の線を挟んで領域（イ）側はアルミナが付着し、ノズル
が閉塞する領域である。領域（ロ）側はアルミナの付着
がなく、ノズルが閉塞しにくい領域である。

【００２３】図中、（ｂ）はノズル内壁が溶損する限界
線を示し、この線を挟んで領域（ロ）側はノズル内壁の
溶損がない領域であり、領域（ハ）側はノズル内壁が溶
損する領域である。即ち領域（ロ）はアルミナによるノ
ズルの閉塞がなく、かつノズルが溶損することもない連
続鋳造を行う上で好適な操業条件を表している。

【００２４】本図中の（ａ）および（ｂ）は、不活性ガ
ス吹き込み流量Ｑｇ（１／ｍｉｎ）とノズル内通過溶鋼
流量Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）を変数とする下記の数９，数１
０で表される

【００２５】

【数９】 　　線（ａ）・・Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（
ｌ／ｍｉｎ）＝１．５

【００２６】

【数１０】 　　線（ｂ）・・Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（
ｌ／ｍｉｎ）＝６．０

【００２７】従って、連続鋳造を
行う上で好適な操業条件である領域（ロ）は下記の数１
１で表される。

【００２８】

【数１１】 　　Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）
≦６．０かつ 　　Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）
≧１．５但し、Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＞０，Ｑｇ（ｌ／ｍ
ｉｎ）＞０とする。

【００２９】本条件は実際の鋳造によって確かめられた
ものであるが、以下の図３と図４で説明する考え方およ
び実験事実によって確認できている。

【００３０】図３は、ノズル内壁と溶鋼との界面に働く
剪断力Ｓと関数Ｆとの関係を表す。関数ＦはＱｓ＋０．
０４Ｑｇで表される。図中（ｃ）はノズル内壁と溶鋼と
の界面に働く剪断力Ｓと関数Ｆとの関係である。（ｄ）
は付着アルミナをノズル内壁から離脱させるのに必要な
剪断力の下限を示す。

【００３１】剪断力Ｓは、関数Ｆが大きくなる程増大す
る。何故ならば、ノズル内を通過する溶鋼流量と不活性
ガス気泡量が増す程、ノズル内壁近くでの溶鋼流速度が
増し、界面近傍での溶鋼と耐火物との相対速度が増大し
、溶鋼の粘性に起因する剪断力が増大するからである。

【００３２】従って、ノズル内壁に析出あるいは付着し
たアルミナは、この剪断力によって壁から引き離されよ
うとする。そしてある剪断力以上になると、ついにアル
ミナは耐火物の壁から離脱するが、この限界剪断力が（
ｃ）である。Ｂ点は線（ｃ）と線（ｄ）との交点のＦ値
を示す。図中（ロ）はＦ≧Ｂの範囲を示し、アルミナが
付着しない領域である。（イ）はＦ＜Ｂの範囲を示し、
アルミナが付着する領域である。

【００３３】このような考え方によって、実際の鋳造試
験によってこのようなＢの値を調査したところ、図２に
示すようにＢ＝１．５であることが判明した。即ちアル
ミナが付着しない条件は、Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ≧１．５
である。

【００３４】図４は、ノズル内壁溶損速度と関数Ｆとの
関係、およびアルミナの付着速度と関数Ｆとの関係を表
す。関数ＦはＱｓ＋０．０４Ｑｇで表される。図中（ｅ
）はノズル内壁溶損速度と関数Ｆとの関係である。 （ｆ）はアルミナ付着速度と関数Ｆとの関係である。

【００３５】ノズル内壁溶損速度は関数Ｆが大きくなる
程増大する。何故ならば、ノズル内を通過する溶鋼流量
と不活性ガス気泡量が増す程、耐火物界面への熱の供給
速度が増して溶鋼と耐火物との反応が促進されるととも
に、反応生成物が前述の剪断力によって洗い流されやす
くなるからである。

【００３６】一方、アルミナ付着速度も関数Ｆが大きく
なる程増大する。何故ならば、ノズル内を通過する溶鋼
流量と不活性ガス気泡量が増す程、耐火物界面への溶鋼
中アルミナの衝突頻度が増して、耐火物界面に生成した
溶融層にトラップされ易くなったり、あるいはアルミナ
自身が耐火物界面と焼結反応を起こすために、付着し易
くなるからである。

【００３７】しかしアルミナ付着速度は、関数Ｆがある
程度以上増大すると耐火物界面と衝突した時の接触時間
が反応するに充分な時間がとれないために、次第に頭打
ち傾向となる。

【００３８】この結果関数Ｆのある値以上の領域では、
ノズル内壁溶損速度がアルミナ付着速度を上回ることと
なり、耐火物の厚みが時間と共に次第に薄くなるので、
安定した連続鋳造ができなくなる。このようなＦの限界
値は、線（ｅ）と線（ｆ）との交点Ａで表される。図中
（ロ）はＦ≦Ａの範囲を示し、ノズル内壁の溶損が進行
しない領域である。（ハ）はＦ＞Ａの範囲を示し、ノズ
ル内壁の溶損が進行し、安定した鋳造ができない領域で
ある。

【００３９】このような考え方によって、実際の鋳造試
験によってこのようなＡの値を調査したところ、図２に
示すようにＡ＝６であることが判明した。即ちノズルが
溶損しない条件は、Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ≦６である。

【００４０】以上のことより、連続鋳造を行う上で好適
な操業条件である領域（ロ）は下記の数１２で表される
。

【００４１】

【数１２】 　　Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）
≦６．０かつＱｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（ｌ／
ｍｉｎ）≧１．５ただし、Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＞０，Ｑ
ｇ（ｌ／ｍｉｎ）＞０である。

【００４２】図５は、圧延製品の表面疵原因不合率に及
ぼす不活性ガス吹き込み流量の影響を示したものである
。

【００４３】垂直曲げ連鋳機の場合と湾曲型連鋳機の場
合について調査した結果、圧延製品の品質は不活性ガス
流量がある値以上となると悪化する傾向があることが判
明した。この現象は次のように説明することができる。

【００４４】即ち吹き込まれた不活性ガスは、浸漬ノズ
ルを通ってモールド内に至りモールド内にて浮上するが
、ガス流量が多くなるにつれてモールド内の溶鋼とパウ
ダーの界面を攪拌する力が強くなる結果、溶鋼が凝固を
開始するメニスカス部においてパウダーを巻き込み、表
面疵を生成したり、浮上する途中でＡｒガスが凝固シェ
ル界面に捕捉される頻度が増加し、鋳片の表層直下に介
在物を包含した気泡状の欠陥を生成すると考えられる。

【００４５】垂直曲げ連鋳機の場合には、不活性ガス流
量が３０（Ｎｌ／分）を越えると品質の悪化が顕著とな
るのに対し、湾曲型連鋳機の場合には、不活性ガス流量
が２０（Ｎｌ／分）を越えると品質の悪化が顕著となる
。垂直曲げ連鋳機の方が品質が悪化し始めるＡｒ流量が
湾曲型連鋳機より低いのは、垂直部を有しているためＡ
ｒガスが浮上しやすく、凝固シェル界面に捕捉される頻
度が相対的に少ないためと考えられる。

【００４６】以上のように、Ａｒガス流量は製品品質を
左右する重要な操業条件であり、品質面からの適正な流
量範囲が存在する。即ちＡｒガス吹き込み流量は、湾曲
型連鋳機の場合には２０（Ｎｌ／分）以下とし、垂直曲
げ型連鋳機または垂直型連鋳機の場合には、３０（Ｎｌ
／分）以下とすることが良好な製品品質を得るのに有効
である。

【００４７】本発明は以上に述べた浸漬ノズルの閉塞防
止条件と溶損防止条件、および良好な製品品質を得るた
めの不活性ガス吹き込み条件とを考慮したノズル内通過
溶鋼流量と、不活性ガス吹き込み流量の関係における適
正操業範囲を与えるものであり、これを図６に示す。

【００４８】図６において、線（ａ）および線（ｂ）は
それぞれ次の数１３および数１４に示す関係式で表され
る。

【００４９】

【数１３】 　　線（ａ）：Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（ｌ
／ｍｉｎ）＝１．５

【００５０】

【数１４】 　　線（ｂ）：Ｑｓ（ｔ／ｍｉｎ）＋０．０４Ｑｇ（ｌ
／ｍｉｎ）＝６．０

【００５１】又、線（ｇ）および線
（ｈ）はそれぞれ次の数１５および数１６に示す関係式
で表される。

【００５２】

【数１５】線（ｇ）：Ｑｇ＝２０（ｌ／ｍｉｎ）

【００
５３】

【数１６】線（ｈ）：Ｑｇ＝３０（ｌ／ｍｉｎ）

【００
５４】（Ａ）は線（ａ），線（ｂ），線（ｇ）および縦
軸とで囲まれた範囲であり、（Ｂ）は線（ａ），線（ｂ
），線（ｇ）および線（ｈ）とで囲まれた範囲である。 図６において、湾曲型連鋳機に対する本発明が目的とす
る適正操業条件は（Ａ）で表され、垂直部を有する連鋳
機に対する本発明が目的とする適正操業条件は（Ａ）お
よび（Ｂ）で表される。

【００５５】実際の鋳造作業は、生産性の確保と耐火物
コストの抑制の観点から、浸漬ノズルの一回あたり使用
時間はできるかぎり長いことが望ましい。例えば２００
分以上の鋳造が安定して行われるためには、浸漬ノズル
の材質も選ぶ必要があり、検討の結果、ジルコニアライ
ム質浸漬ノズルがこの目的のために適当であることが判
明した。

【００５６】図７は２００分鋳造後の浸漬ノズル内付着
物厚みと不活性ガス吹き込み流量の関係を、ジルコニア
ライム質浸漬ノズルと、その他の従来材質浸漬ノズルと
で比較したものである。

【００５７】図７に示す実施例で用いた浸漬ノズルの材
質を表１に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】この場合のノズル内通過溶鋼流量は、２（
ｔ／分）であるが、従来材質浸漬ノズルでは、不活性ガ
ス吹き込み流量が低下すると、付着物厚みがノズル閉塞
危険域である１０ｍｍを越えるのに対し、ジルコニアラ
イム質浸漬ノズルを用いた場合には、不活性ガス吹き込
み流量が低下しても、付着物厚みはノズル閉塞危険域を
下回っており、長時間の鋳造を安定して続けることが可
能となっている。

【００６０】表１の実施例から判断して、本発明に適用
することが適当と考えられる浸漬ノズル成分範囲を表２
に示す。

【００６１】

【表２】

【００６２】

【発明の効果】本発明により、タンディッシュからモー
ルドへの溶鋼注入において、溶鋼注入流量とそれに吹き
込む不活性ガス流量との関係をある条件範囲に限定する
ことによって、浸漬ノズルのアルミナによる閉塞を防止
し、かつ浸漬ノズルの溶損もない安定した鋳造状態と、
圧延後の製品品質欠陥の少ない鋳造片を製造することが
可能となり、連続鋳造の操業安定化と鋳片の品質向上を
図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続鋳造機の浸漬ノズル付近の作用を示す詳細
断面図である。

【図２】不活性ガス吹き込み流量と浸漬ノズル内通過溶
鋼流量との関係を表す図面である。

【図３】ノズル内壁と溶鋼との界面に働く剪断力と関数
Ｆ（Ｑｓ，Ｑｇ）との関係を表す図面である。

【図４】ノズル内壁溶損速度と関数Ｆおよびアルミナ付
着速度との関係を表す図面である。

【図５】圧延製品の表面疵原因不合率に及ぼす不活性ガ
ス吹き込み流量の影響を表す図面である。

【図６】不活性ガス吹き込み流量と浸漬ノズル内通過溶
鋼流量との関係を表す図面において、適正操業範囲を示
す図面である。

【図７】不活性ガス吹き込み流量と２００分鋳造後の浸
漬ノズル内付着物厚みを比較して表す図面である。

【符号の説明】

１　　　　ストッパー ２　　　　タンディッシュ ３　　　　上ノズル ４　　　　浸漬ノズル ５　　　　モールド ６　　　　溶鋼

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼の連続鋳造におけるタンディッシュ
   からモールドへの注入方法において、タンディッシュの
   ストッパーと、上ノズルと、スライディングノズル用プ
   レートと、中間ノズルと、浸漬ノズルのいずれか一つま
   たは複数の耐火物から吹き込む不活性ガスの流量と、溶
   鋼の注入流量との関係が、湾曲型連鋳機に対しては、不
   活性ガス吹込流量Ｑｇ（Ｎｌ／分）とノズル内通過溶鋼
   流量Ｑｓ（ｔ／分）との関係において下記数１，２，３
   ，４で示される領域内にあり、かつ浸漬ノズルの溶鋼と
   接する部分の全部または一部が、Ｃ：１５〜３０％，Ｃ
   ａＯ：１０〜３０％，Ｚｒ０２　：４５〜６５％の成分
   を有することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。 【数１】Ｑｇ＝０（ｌ／ｍｉｎ） 【数２】Ｑｇ＝２０（ｌ／ｍｉｎ） 【数３】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝１．５ 【数４】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝６．０
2. 【請求項２】　　鋼の連続鋳造におけるタンディッシュ
   からモールドへの注入方法において、タンディッシュの
   ストッパーと、上ノズルと、スライディングノズル用プ
   レートと、中間ノズルと、浸漬ノズルのいずれか一つま
   たは複数の耐火物から吹き込む不活性ガスの流量と、溶
   鋼の注入流量との関係が、垂直部を有する連鋳機に対し
   ては、不活性ガス吹込流量Ｑｇ（Ｎｌ／分）とノズル内
   通過溶鋼流量Ｑｓ（ｔ／分）との関係において下記数５
   ，６，７，８で示される領域内にあり、かつ浸漬ノズル
   の溶鋼と接する部分の全部または一部が、Ｃ：１５〜３
   ０％，ＣａＯ：１０〜３０％，Ｚｒ０２　：４５〜６５
   ％の成分を有することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。 【数５】Ｑｇ＝０（ｌ／ｍｉｎ） 【数６】Ｑｇ＝３０（ｌ／ｍｉｎ） 【数７】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝１．５ 【数８】Ｑｓ＋０．０４Ｑｇ＝６．０