JPH06114510A - 非金属介在物の混入を抑制した連続注湯方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンディッシュ内で非金属介在物を効率よく
浮上分離させ、清浄度の高い溶湯を連続鋳造鋳型に供給
する。 【構成】 底部が閉塞され且つ水平又は斜め上向きの吐
出口２１を複数有するロングノズル２０を介して、内部
に上側堰３２_R ，３２_L 及び下側堰３３_R ，３３_L が設
けられたタンディッシュ３０に溶湯を取鍋１０から注入
する。ロングノズル２０は、その下端が上側堰３２_R ，
３２_L に対向する位置に配置される。ロングノズル２０
から吐出された溶湯は、上側堰３２_R ，３２_L に向かう
水平方向又は斜め上向きの流れとして流動した後で下降
流に変換し、タンディッシュ３０の底面と上側堰３２
_R ，３２_L の下端との間を潜り、次いで下側堰３３_R ，
３３_Lを溢流して連続鋳造鋳型４０_R ，４０_L に流入す
る。 【効果】 タンディッシュ３０内に生じる溶湯の上昇流
及び水平流によって非金属介在物の浮上分離が促進され
ると共に、滞留時間の長期化に伴って浮上分離がより完
全になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、取鍋からタンディッシ
ュに注湯された溶湯等の溶融金属を、非金属介在物が混
入することがないように連続鋳造装置の鋳型に注湯する
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法でスラブ等の鋳片を製造する
とき、取鍋に収容されている溶湯は、タンディッシュに
一旦注湯された後、連続鋳造鋳型に鋳込まれている。タ
ンディッシュは、複数の連続鋳造鋳型に必要量の溶湯を
供給する機能に加え、非金属介在物を浮上分離させるこ
とにも役立つ。この場合の非金属介在物としては、取鍋
内ですでに溶湯に含まれている脱酸生成物，取鍋からタ
ンディッシュに注湯される際に溶湯流の空気酸化によっ
て生成されタンディッシュに持ち込まれる酸化物等があ
る。

【０００３】取鍋からタンディッシュに出湯される過程
において、非金属介在物の浮上は、出湯された溶湯の流
動状態によって大きく作用される。なかでも、タンディ
ッシュ内における溶湯の滞留時間が非金属介在物の浮上
分離に与える影響が大きい。すなわち、図１に示すよう
に、取鍋から注湯された溶湯が連続鋳造鋳型に出湯され
る間でタンディッシュ内に滞留する時間が長くなるほ
ど、溶湯から浮上分離する非金属介在物の量が多くなる
傾向を示す。

【０００４】非金属介在物の浮上分離を促進させること
により、連続鋳造鋳型に清浄な溶湯が送り込まれ、清浄
度の高いスラブが製造される。たとえば、Ａｌキルド鋼
等を連続鋳造するとき、鋳片中に残留するアルミナクラ
スター等の非金属介在物は、鋳片の品質を著しく阻害す
る。アルミナクラスター等の非金属介在物は、取鍋内に
含まれている脱酸生成物，取鍋→タンディッシュ間での
溶湯の再酸化により生じるアルミナ等に由来するもので
ある。この種の非金属介在物を連続鋳造鋳型内で浮上分
離させることには限界があり、タンディッシュ内で非金
属介在物を浮上分離させた後の清浄な溶湯を連続鋳造鋳
型に送り込むように、従来から種々の手段が提案されて
いる。

【０００５】たとえば、特開平１−２２４１５２号公報
では、タンディッシュの内部に堰を設け、非金属介在物
の浮上分離に有効な溶湯の流れを形成させることが紹介
されている。特開昭６３−１５７７４５号公報では、堰
を設けたタンディッシュ内に不活性ガスを吹込むことに
よって非金属介在物の浮上分離を促進させることが提案
されている。また、特開平２−２９９７５１号公報で
は、磁場を印加することにより溶鋼に回転流を与え、介
在物の浮上を促進させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】タンディッシュ内部に
堰を設けるとき、溶湯の滞留時間が長くなり、その分だ
け多量の非金属介在物が浮上分離する。しかし、単に堰
を設けただけでは、それによる効果が十分でなく、却っ
て頻繁なライニングの張替え作業が必要とされる欠点が
大きくなる。

【０００７】不活性ガスの吹込みによって非金属介在物
の浮上分離を促進させる方法においても、ガス吹込み管
の損傷が避けられない。また、ガス吹込みのために、余
分な設備を付設する必要が生じる。また、磁場の印加に
より溶鋼に回転流を与える方法も、十分な効果が得られ
ない。しかも、何れの方法においても付帯設備をタンデ
ィッシュに設置する必要が生じ、施工，補修，保守等の
作業性が悪く、或いは余分な設備負担を必要とすること
から、実用的なものではない。しかも、非金属介在物が
湯面に浮上することを促進させるための補助的な手段に
止まり、タンディッシュ内における溶湯の滞留時間を長
くすることに関してはあまり有効な手段ではない。

【０００８】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、取鍋からタンディッシュに注湯さ
れた溶湯の流動状態を改善することにより、余分な設備
負担を招くことなく、タンディッシュ内における溶湯の
滞留時間を長くし、非金属介在物の浮上分離を効果的に
行うことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の連続注湯方法
は、その目的を達成するため、タンディッシュを経由し
て取鍋内溶湯を連続鋳造鋳型に供給する際、底部が閉塞
され且つ水平又は斜め上向きの吐出口を複数有するロン
グノズルを前記取鍋に装着し、内部に上下の堰が設けら
れたタンディッシュの上堰側に対向する位置に前記ロン
グノズルの下端部を配置し、前記ロングノズルから吐出
された溶湯を上側堰に向かう水平方向又は斜め上向きの
流れとして流動させた後で下降流に変換し、前記タンデ
ィッシュの底面と前記上側堰の下端との間を潜らせ、次
いで下側堰を溢流させて前記連続鋳造鋳型に流動させる
ことを特徴とする。

【００１０】また、この方法に使用される装置は、底面
との間に間隙をもって上側堰を配置し、底面から下側堰
を起立させたタンディッシュと、前記上側堰に対向する
位置に閉塞下端部が配置され、取鍋の底部孔に装着され
たロングノズルと、前記下側堰と前記タンディッシュの
側壁内面で区画された部分の前記タンディッシュの底壁
に設けられた注湯口の下方に配置された連続鋳造鋳型と
を備え、前置タンディッシュ内に吐出された溶湯流が水
平方向又は斜め上向きの流れとなって前記上側堰に向け
て流動するように、水平又は斜め上向きの吐出口が前記
ロングノズルの下端部に形成されていることを特徴とす
る。

【００１１】

【作 用】本発明においては、取鍋からタンディッシュ
に供給される溶湯の静圧及び落下エネルギーを、ロング
ノズルから吐出される溶湯を水平流又は斜め上向きの浮
上流とすることによって非金属介在物の浮上促進に活用
する。しかも、タンディッシュに送り込まれた溶湯は、
上側堰及び下側堰に沿ってタンディッシュ内で上昇及び
下降を繰り返す。そのため、長い滞留時間をもった溶湯
の流動状態がタンディッシュ内で得られることと相俟つ
て、溶湯から非金属介在物が一層効率よく分離される。

【００１２】特に、水平又は斜め上向きの吐出口を複数
有するロングノズルを使用することにより、取鍋から送
り込まれた溶湯は、タンディッシュ内の溶湯表面に向か
った流れとなり、タンディッシュ短辺壁に向かった水平
流を形成することができる。このとき、溶湯表面近傍の
水平流に働く溶湯静圧が小さいため、溶湯に比較して比
重の小さい非金属介在物は、容易に溶湯表面に浮上分離
する。この時点で溶湯から分離しえない介在物も若干量
あるが、残留介在物は、タンディッシュ内に設けた上側
堰及び下側堰によって形成された流路を長い滞留時間か
けて溶湯が流動する間にほとんど浮上分離する。したが
って、溶湯は、連続鋳造鋳型に注湯される段階で極めて
清浄なものとなり、得られた鋳片にクラスター等の非金
属介在物が残留することがなくなる。

【００１３】以下、図面を参照しながら、溶湯の流動状
態を説明する。取鍋１０内に収容されている溶湯１１
は、取鍋底部の出湯孔１２に装着されたロングノズル２
０を経てタンディッシュ３０に送り込まれる。ロングノ
ズル２０は、下端近傍に吐出口２１を備え、下端が閉塞
下端面２２となっている。吐出口２１は、図２に示すよ
うにタンディッシュ３０の長手方向に沿ったロングノズ
ル２０の側壁に形成されている。吐出口２１の個数は、
特に限定されるものではないが、タンディッシュ３０の
両側下部に配置された連続鋳造鋳型４０に溶湯を供給す
るものにあっては、ロングノズル２０から両側に溶湯を
流動させるため、少なくとも２個以上とすることが好ま
しい。

【００１４】吐出口２１は、図３に示すようにロングノ
ズル２０の半径方向に関して若干上向きに、或いは少な
くとも水平方向に穿設する。たとえば、吐出口２１の中
心は、ロングノズル２０の半径方向に対して水平又は上
向きの傾斜角度αで斜め上向きに延びる。この吐出口２
１により、ロングノズル２０から流出する溶湯流に上向
き及び水平方向の成分が与えられ、ロングノズル２０か
らの吐出流をタンディッシュ３０の長手方向と平行する
水平流に転じることができる。その結果、非金属介在物
の浮上効率が向上する。上向きの傾斜角度αは、タンデ
ィッシュ２０に送り込まれた溶湯の流動状態を考慮し
て、５〜３０度の範囲で設定されることが好ましい。

【００１５】この点、傾斜角度αがマイナス、すなわち
吐出口２１が下向きに傾斜していると、ロングノズル２
０から吐出される溶湯流は、浸漬ノズル５０に向かった
下向きの流れとなる。そのため、タンディッシュ３０に
送り込まれた溶湯３１の表面近傍で水平流が形成され
ず、非金属介在物は、溶湯３１から浮上分離されること
なく、連続鋳造鋳型４０に流入する。また、本発明で使
用するタンディッシュ３０は、上側堰３２_R ，３２_L 及
び下側堰３３_R ，３３_L を長手方向に配列している。上
側堰３２_R と３２_L との間の空間にロングノズル２０が
配置される。上側堰３２_R ，３２_L は、タンディッシュ
３０のほぼ中間深さに位置する下端３２_Rd，３２_Ldをも
ち、タンディッシュ３０の底面との間に間隙３４_R ，３
４_L を形成する。他方、下側堰３３_R ，３３_Lは、タン
ディッシュ３０の底面から起立しており、その上端３３
_Ru，３３_Luはタンディッシュ３０の深さ方向中間部に位
置する。

【００１６】タンディッシュ３０内における溶湯３１の
循環経路を長くするため、ロングノズル２０の吐出口２
１を上側堰３２_R ，３２_L の下端３２_Rd，３２_Ldよりも
高い位置（具体的には、５０〜５００ｍｍ高い位置）に
設定することが好ましい。これにより、吐出口２１から
流出した溶湯は、上側堰３２_R ，３２_L の壁面近傍まで
流動する。また、下側堰３３_R ，３３_L の上端３３_Ru，
３３_Luは、上側堰３２_R ，３２_L の下端３２_Rd，３２_Ld
と同じ高さ或いはそれ以上の高さに位置させることが好
ましい。

【００１７】ロングノズル２０から吐出された溶湯流
は、タンディッシュ３０の長手方向に沿った水平流又は
溶湯表面に向かった斜め上向きの流れとなって上側堰３
２_R ，３２_L の壁面に衝突した後、上昇流及び下降流に
分岐する。上昇流は、上側堰３２_R ，３２_L とロングノ
ズル２０との間に滞留し、溶湯中の非金属介在物をほと
んど浮上分離させる。下降流は、タンディッシュ３０の
底面に衝突した後、下側堰３３_R ，３３_L の干渉を受
け、溶湯表面に向かった上昇流に転換される。その後、
下側堰３３_R ，３３_L を溢流し、タンディッシュ３０の
短辺壁３５_R ，３５_L に向かってほぼ水平に流動する。
そして、短辺壁３５_R ，３５_L の内面に沿って下降し、
浸漬ノズル５０_R ，５０_L の流入孔に至る。

【００１８】このように、タンディッシュ３０に送り込
まれた溶湯が滞留時間の非常に長い経路をとり、しかも
繰返し上昇流に転換されるため、溶湯に含まれている比
重の小さな非金属介在物は、浸漬ノズル５０_R ，５０_L
に至る過程で実質的に完全に溶湯から分離される。図２
に示したタンディッシュ３０内の溶湯３１の循環状態を
図４及び図５の場合と比較するとき、本発明の作用・効
果は一層明瞭になる。

【００１９】底部に単孔を有するロングノズル２０を使
用して取鍋１０内の溶湯１１をタンディッシュ３０に送
り込むとき、ロングノズル２０の吐出口２１を出た溶湯
は、図４に示すように、大半がロングノズル２０直下に
位置するタンディッシュ３０の底面に衝突する。そし
て、底面に沿って水平方向に流れる。また、ロングノズ
ル２０から斜め下向きの流れとなって浸漬ノズル５０
_R ，５０_L に至る溶湯流も生じる。何れの溶湯流にあっ
ても滞留時間が短く、しかも浮上流をほとんど伴わな
い。そのため、このような溶湯流は、非金属介在物の浮
上分離に有効に働かない。

【００２０】また、上向きの吐出口２１をもつロングノ
ズル２０を単に通常のタンディッシュ３０内に配置した
場合にあっても、吐出口２１から流出した溶湯流は、図
５に示すように溶湯表面に向かう浮上流を形成した後、
タンディッシュ３０の短辺壁３５_R ，３５_L に向かって
ほぼ水平に流動し、次いで短辺壁３５_R ，３５_L に沿っ
た下降流として浸漬ノズル５０_R ，５０_L に至る流れを
形成する。この流動状態のうち、吐出口２１から流出し
た直後の浮上流は、図４と比較すると非金属介在物の浮
上分離に有効に作用する。しかし、図２に示した流動状
態と比較すると、タンディッシュ３０内に滞留する時間
が明らかに短い流動経路となっている。そのため、滞留
時間に応じた浮上分離の機会が十分に与えられず、連続
鋳造鋳型４０に送り込まれる溶湯に対する非金属介在物
の混入を避けることができない。

【００２１】

【実施例】下端が閉塞され、水平方向に開口した口径８
０ｍｍの吐出口２１を２個設けたロングノズル２０を、
取鍋１０の底部開口に装着した。タンディッシュ３０と
して、７３００ｍｍ×８００ｍｍの底面及び深さ１５０
０ｍｍの逆台形状の空間部をもつものを使用した。タン
ディッシュ３０には、長手方向中心から両側短辺壁３５
_R ，３５_L に向かって１０００ｍｍの位置に高さ８００
ｍｍの上側堰３２_R ，３２_L を設け、上側堰３２_R ，３
２_L の下端とタンディッシュ３０の底面との間に高さ７
００ｍｍの間隙３４_R ，３４_L を形成した。また、上側
堰３２_R ，３２_L から両側短辺壁３５_R ，３５_L に向か
った１０００ｍｍの位置に、高さ８００ｍｍの下側堰３
２_R，３２_L をタンディッシュ３０の底面から起立させ
た。

【００２２】吐出口２１をタンディッシュ３０の長手方
向に一致させて、ロングノズル２０を上側堰３２_R ，３
２_L で囲まれたタンディッシュ３０の中央空間に配置し
た。ロングノズル２０の閉塞下端面２２を、上側堰３２
_R ，３２_L の下端３２_Rd，３２_Ldより２００ｍｍ高い位
置に設定した。取鍋１０からタンディッシュ３０に注入
速度８トン／分で低炭素Ａｌキルド鋼の溶湯を供給し、
次いで連続鋳造鋳型４０_R ，４０_L に鋳込み、断面１３
２５ｍｍ×２５０ｍｍの鋳片を製造した。得られた鋳片
における非金属介在物の分散状態を調査した。

【００２３】また、比較例１として、下端に吐出口２１
が形成されたロングノズル２０を使用して堰が設けられ
ていない通常のタンディッシュに溶湯を注入し、連続鋳
造鋳型に鋳込んだ（図４）。比較例２として、下端に吐
出口２１が形成されたロングノズル２０を使用し、上側
堰３２_R ，３２_L 及び下型堰３３_R ，３３_L が設けられ
てるタンディッシュに溶湯を注入した。更に、比較例３
として、水平方向に開口した吐出口２１をもつロングノ
ズル２０を使用して通常のタンディッシュ３０に注入し
た（図５）。何れの比較例においても、得られた鋳片に
おける非金属介在物の分散状態を調査した。

【００２４】調査結果を、図６に示す。なお、図６にお
いては、比較例１で得られた鋳片の非金属介在物指数を
基準値１．０とし、この基準値との比較で比較例２，３
及び実施例で得られた鋳片の清浄度を表している。図６
から明らかなように、本発明によるとき、比較例１に比
べて非金属介在物を６０％も低減することができた。こ
れに対し、本発明で規定したロングノズル２０及びタン
ディッシュ３０に関する何れかの要件を欠く比較例２又
は比較例３では、非金属介在物の低減が３０〜４０％に
留まっていた。このことから、ロングノズル２０に設け
た水平又は上向きの吐出口２１及びタンディッシュに設
けた上側堰３２_R ，３２_L 及び下型堰３３_R ，３３_L に
よって、非金属介在物の除去が効率よく行われているこ
とが判る。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、水平又は上向きの吐出口を穿設したロングノズルと
上側堰及び下側堰を設けたタンディッシュを使用するこ
とによって、タンディッシュに注入された溶湯を上昇流
及び水平粒として循環させると共に、タンディッシュ内
における溶湯の滞留時間を長くしている。これによっ
て、溶湯に含まれている非金属介在物が効率よく浮上分
離され、清浄度の高い溶湯が連続鋳造鋳型に注入され
る。その結果、得られた鋳片は、アルミナクラスター等
の非金属介在物が少ない高品質のものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 タンディッシュ内の溶湯滞留時間と非金属介
在物浮上率との関係を示すグラフ

【図２】 本発明に従った連続注湯装置

【図３】 上向きの吐出口を穿設したロングノズル

【図４】 従来のロングノズル及びタンディッシュを使
用した注湯状態

【図５】 上向きの吐出口を穿設したロングノズルを使
用して注湯を行っている状態

【図６】 本発明の効果を具体的に表した図表

【符号の説明】

１０ 取鍋 ２０ ロングノズル ２１ 吐出口 ３０ タンディッシ
ュ ３２_R ，３２_L 上側堰 ３３_R ，３３_L 下
側堰 ３５_R ，３５_L 短辺壁 ４０_R ，４０_L 連
続鋳造鋳型 ５０_R ，５０_L 浸漬ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュを経由して取鍋内溶湯を
   連続鋳造鋳型に供給する際、底部が閉塞され且つ水平又
   は斜め上向きの吐出口を複数有するロングノズルを前記
   取鍋に装着し、内部に上下の堰が設けられたタンディッ
   シュの上堰側に対向する位置に前記ロングノズルの下端
   部を配置し、前記ロングノズルから吐出された溶湯を上
   側堰に向かう水平方向又は斜め上向きの流れとして流動
   させた後で下降流に変換し、前記タンディッシュの底面
   と前記上側堰の下端との間を潜らせ、次いで下側堰を溢
   流させて前記連続鋳造鋳型に流動させることを特徴とす
   る非金属介在物の混入を抑制した連続注湯方法。
2. 【請求項２】 底面との間に間隙をもって上側堰を配置
   し、底面から下側堰を起立させたタンディッシュと、前
   記上側堰に対向する位置に閉塞下端部が配置され、取鍋
   の底部孔に装着されたロングノズルと、前記下側堰と前
   記タンディッシュの側壁内面で区画された部分の前記タ
   ンディッシュの底壁に設けられた注湯口の下方に配置さ
   れた連続鋳造鋳型とを備え、前置タンディッシュ内に吐
   出された溶湯流が水平方向又は斜め上向きの流れとなっ
   て前記上側堰に向けて流動するように、水平又は斜め上
   向きの吐出口が前記ロングノズルの下端部に形成されて
   いることを特徴とする非金属介在物の混入を抑制した連
   続注湯装置。