JPH0647691B2 - 溶鋼中の介在物の低減方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は溶鋼中に懸濁する脱酸生成物を主体とする非金
属介在物を効果的に除去分離し、酸素濃度が低く、洗浄
度に優れた溶鋼を得る方法に関するものである。

＜従来の技術＞ 溶鋼中には、一次，二次の脱酸生成物、あるいは耐火物
やスラグに起因する介在物が懸濁し、これを鋳造工程ま
でに溶鋼中から分離除去することが清浄で品質に優れる
鋼の製造のために重要である。このために種々の溶鋼の
脱酸、介在物の分離方法が提案、実施されてきた。

例えば、日本鉄鋼協会編の鉄鋼便覧第３版第２巻、P.67
1〜P.693に詳述されているように、介在物を分離して十
分に低い酸素濃度を達成するには、大型の真空装置など
の設備が必要なことや、鋳造前にこのための処理時間が
必要であり、コストの大きな増加は避けられなかった。

また特開昭56-71563にはタンデッシュから鋳型に注入さ
れる溶鋼流路をなす浸漬ノズル中を流下する溶鋼に電磁
力を作用させることにより、溶鋼を撹拌させ、溶鋼又は
介在物によるノズル詰りを防止する技術が開示されてい
るが、鋳型内では溶鋼の凝固が進行中であり、また注入
流の下降が強く介在物が浮上分離しにくい条件下なので
酸素低減効果が少なく、本発明とは目的の異なる別の技
術である。

また、その他の従来技術として、特公昭59-29083には容
器の外周に回転磁界を設置し、電磁力によって容器中の
溶鉄を回転させて、介在物の浮上分離を促進する方法が
提案されている。本方法は介在物の分離効果に優れ、極
めて低酸素濃度の溶鉄を得ることができるが、100ton以
上の大型の実用生産設備に適用する場合には、設備費用
が高額となり、また、処理のための時間を特別に要する
ので経済的ではない。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明は比較的簡単な設備で、特別な処理時間を必要と
せずに溶鋼中の介在物を容易に分離除去する方法を提供
するものである。

＜問題解決のための手段＞ 本発明は以上の課題を解決するために、溶鋼流路管内
に、該管外に設けた磁界発生装置により磁界を発生さ
せ、流路管内を流れる溶鋼に流れと垂直方向に回転運動
を与え、溶鋼中の介在物を凝集、肥大化させ、次いで流
路管から流出した溶鋼流を容器内で変更・減速させるこ
とにより肥大化した介在物の浮上を促進させる溶鋼中の
介在物の低減方法を提案するものである。

＜発明に至る経過と作用＞ 溶鋼中の介在物を低減するために、溶鋼浴を撹拌するこ
とにより、介在物間の衝突確率を増大させ、溶鋼中の介
在物を凝集、肥大させ、介在物の浮上を促がすことは公
知である。このためには、溶鋼を強力に撹拌することが
必要であるが、従来の方法では、撹拌力を増大させる事
にのみ力点が置かれ、撹拌の内容については十分な吟味
がなされていなかった。本発明では、一次精錬炉から鋳
造工程までの各種の処理工程において、容器から容器に
溶鋼を移し変える際、例えば連続鋳造時の取鍋からタン
ディッシュへの溶鋼の注入などの溶鋼流路管内で、溶鋼
を特定の方向に撹拌することによって、介在物を急速に
凝集、肥大させ、次容器で浮上分離させる方法が介在物
の低減に効果的であることを知見した。

このために、流路管の外側に磁界発生装置を設置し、流
路管内の溶鋼に電磁力を作用させて溶鋼の流れと直角方
向に溶鋼を回転運動させ、溶鋼は流路内を回転運動しな
がら流れるようにする。このとき、溶鋼中に懸濁する介
在物は溶鋼よりも比重が小さいために求心力が働き、流
路管の中心部に集まることとなり、その結果、流路の中
心部で介在物が相互に衝突し、凝集、襞が急速に進むこ
ととなる。一般に50μｍ以下、特に10μｍ以下の小型の
介在物は200μｍ以上の大型介在物に凝集、肥大する
と、溶鋼との密度差による浮力効果によって容易に分離
される。

以上のように大型化した介在物は、比重差に基づく浮力
による浮上速度が大きいのと、溶鋼流路管から出た直
後、例えば連続鋳造のタンディッシュ等の容器に溶鋼流
を衝突させ向を変更することにより強撹拌して再度肥大
化を促進したのち溶鋼流を減速・滞留させることによっ
て溶鋼から浮上分離が容易に行われる。かくして、特別
な大型の設備や、そのための特別の処理時間を設けるこ
となく溶鋼中の介在物の分離除去が可能である。

次に本発明の具体的実施方法について、連続鋳造時の取
鍋とタンディッシュ間の流路に本発明を適用した場合を
例にとり、第１図に基づいて説明する。

取鍋１からタンディッシュ２への注入には通常、耐火物
製のノズル、いわゆるロングノズル３を用い、この管内
を溶鋼４が流れることによって大気中の酸素による溶鋼
の酸化を防止している。この注入用ノズルの周囲に回転
磁界発生装置５を設置する。このようにして、ノズル内
の溶鋼中に回転磁界をノズルの流路の横断面方向に適用
する。このとき回転磁界の作用により、ノズルの流路方
向への誘導電流が誘起され、磁場と電流の相互作用によ
って溶鋼は横断面方向の回転運動を生じ、回転しながら
ノズル内を下方に流れることとなる。このような回転運
動によって、流路内溶鋼中の介在物は溶鋼よりも密度が
小さい、通常、介在物組成にもよるが３〜４cm³／ｇの
密度差があるので、求心力により流路の中心部に集ま
り、介在物間の合体、凝集によって、介在物の個数を減
じて、その分だけ大きな介在物となる。このような大型
化した介在物はタンディッシュ２に流入すると、浮力を
受けて容易に浮上して、溶鋼から分離される。因みに溶
鋼中での介在物の浮上速度は一般にストークスの法則に
より、介在物の相当直径の２乗に比例するからである。

ｕ：浮上速度，μ：溶鋼の粘度， △ρ：溶鋼と介在物の密度差， Ｄｐ：介在物の直径，ｇ：重力加速度 この方法において、流路内での介在物の凝集肥大の効果
を十分得るには流路管内での溶鋼の滞留時間に応じて、
回転速度を大きくすることが必要である。滞留時間と比
較して回転力が小であると、十分な凝集効果が得られな
いうちに溶鋼が流路管を通り抜けてしまうこととなるか
らである。これらの関係については、流路管長さや、流
路の内径、溶鋼の流速および要求される介在物の低減速
度に応じて、回転磁界の強さを設定することが必要であ
る。

＜実施例＞ 以下実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
第１図に示す方法において、回転磁界発生装置として、
３相２極の誘導電動機のステーター相当のものを用い、
流路内中心部に空芯時で800Gaussの磁界強さを適用し、
その回転速度は3000回転／分のものを用いた。ほぼ均一
の磁界が得られる長さは400mmに設定した。流路の直径
は80mmであり、1.5〜2.2ton/minの速度で溶鋼を流し、
ほぼこれと等しい速度でタンディッシュから連続鋳造の
モールド（図示せず）に溶鋼をノズル６を通じて流出さ
せた。タンディッシュ内の溶鋼量は定常期で約12tonで
あり、この状態で約100tonの溶鋼（低炭素アルミキルド
鋼相当でＣ/0.04〜0.06，Si/0.01〜0.05，Mn/0.2〜0.
3，Al/0.03〜0.06）を通過させた。注入開始後10分以後
の定常状態の時期に相当する位置の製品の酸素分析を行
った。このような実験を42チャージ行った。その結果を
第２図に示すが、酸素濃度は13〜22ppmの範囲にあり平
均値は17.4ppmであった。また従来法として上述と全く
同じ実験を46チャージ調査し、その製品板の酸素濃度は
15〜31ppmで平均値は20.8ppmであった。

これらのデータから本発明は酸素濃度の低減効果に優れ
ることおよび、酸素濃度のバラツキの減少に極めて効果
的なことが明らかである。

＜発明の効果＞ 本発明を実施することにより、安価な設備と安価な処理
費用で、しかも特別な処理時間を要せずに溶鋼中の介在
物を低減して酸素濃度の低い清浄な鋼を製造できる。

本発明の実施について、連続鋳造時の取鍋とタンディッ
シュ間への適用について説明したが本発明の原理上、そ
の他、各種の溶鋼流路で、その下流に介在物が浮上分離
しやすい容器が配設された設備に適用可能なことは明ら
かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する設備の一例の概略図で第２図
は本発明の効果を示す酸素濃度分布図である。 １…取鍋，２…タンディッシュ， ３…ロングノズル，４…溶鋼， ５…回転磁界発生装置，６…ノズル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶鋼流路管内に、該管外に設けた磁界発生
   装置により磁界を発生させ、流路管内を流れる溶鋼に流
   れと垂直方向に回転運動を与え溶鋼中の介在物を凝集、
   肥大化させ、次いで流路管から流出した溶鋼流を容器内
   で変更・減速させることにより肥大化した介在物の浮上
   を促進させることを特徴とする溶鋼中の介在物の低減方
   法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の溶鋼流路管が
   溶鋼の連続鋳造時の取鍋からタンデッシュへの溶鋼の流
   れを導く取鍋に接続されたロングノズルであることを特
   徴とする溶鋼中の介在物の低減方法。