JPH07290210A

JPH07290210A - 溶融金属中の非金属介在物の除去方法および除去装置

Info

Publication number: JPH07290210A
Application number: JP8303494A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tozawa; 宏一戸澤; Yoshihide Kato; 嘉英加藤; Masakatsu Nara; 正功奈良; Seiji Nabeshima; 誠司鍋島; Kenichi Tanmachi; 健一反町
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】溶鋼表面のスラグを巻き込む等のおそれがな
く、しかも安価かつ簡便に、溶融金属中の非金属介在物
を効果的に浮上分離させて効率良く除去する。【構成】溶融金属を回流槽に導入するに際し、水平
一方向成分を有する角度の吐出孔を少なくとも１個そな
えるロングノズルを用いるものとし、このノズルに不活
性ガスを流しつつ、溶融金属を、該回流槽の回転中心か
ら離れた底面近傍位置で該回流槽の接線方向に吐出する
ことにより、該回流槽で溶融金属に回転・遠心力を付与
すると同時に、不活性ガス気泡を回転中心部に浮上・集
中させることによって、溶融金属中の非金属介在物を該
ガス気泡に凝集・合体させ、一方清浄化した溶融金属
は、隣接する整流槽との間の中間壁に設けた開口部を介
して整流槽に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶融金属中に存在す
る非金属介在物の除去方法および除去装置に関するもの
である。特に溶融金属が溶鋼である場合には、連続鋳造
用タンディッシュ内における溶鋼中の介在物除去に適用
して好適なもので、取鍋からタンディッシュに溶鋼を注
入する際に介在物を積極的に浮上させ、高清浄度鋼を得
る上でとりわけ有利なものである。

【０００２】

【従来の技術】この発明は、鋳造前の溶融金属中に存在
する非金属介在物の除去技術として、溶融金属の種類を
問わずいずれにも適用可能な技術であるが、以下、その
代表例として、連続鋳造用タンディッシュ内における溶
鋼中の介在物を除去する場合、特に取鍋からタンディッ
シュに溶鋼を注入する際に介在物を積極的に浮上させ、
高清浄度鋼を得る場合の適用について述べる。

【０００３】製鋼工程の連続鋳造法においては、溶鋼が
取鍋からロングノズルを経てまたは直接タンディッシュ
へ供給され、ついで連続鋳造用モ−ルドへ供給される。
このタンディッシュでは、非金属介在物を浮上させて分
離除去し、鋼品質の向上を図っている。しかしながら、
介在物粒子の浮上速度は極めて遅いことから、タンディ
ッシュ内での滞留時間内には完全に浮上分離できず、あ
る程度はモ−ルド内溶鋼への混入が避けられなかった。

【０００４】このため、従来から非金属介在物の除去方
法に関し、種々の提案がなされている。例えば実開昭57
−200353号公報では、タンディッシュ内に堰を設け、こ
の堰によってタンディッシュ内の溶鋼流を制御して介在
物の浮上分離を促進する方法が提案されている。しかし
ながら、堰による溶鋼流制御では、流れに帯同して移動
する微細な介在物を浮上させ、完全に除去することはで
きなかった。

【０００５】また、特開昭54−141329号公報、特公昭58
-53357号公報、特公昭58−116963号公報、特公昭59-108
63号公報および特開昭61-82955号公報等では、タンディ
ッシュ底面に多孔質レンガや有孔レンガを設け、これら
を通してガスをタンディッシュ溶鋼内に吹込み、このガ
ス浮上によって介在物の分離を促進させる方法が開示さ
れている。しかしながら、タンディッシュ底面レンガか
らのガス吹込み法は、タンディッシュの連続使用回数の
増加につれて穴詰まりを生じ、均一なガス吹込みができ
なくなり、介在物の除去効果が低減することの他、溶鋼
表面のスラグを巻き込んだりする等の問題があった。ま
た、穴詰まりを解消するために、タンディッシュの補修
・交換等が必要であるため、生産性の低下も招いてい
た。

【０００６】さらに特開昭58-22317号公報，特開平１−
312024号公報、特公平２-12665号公報等では、回転磁界
を印加して溶鋼に遠心力を与え、非金属介在物を回転中
心部に集中させて浮上させる方法が開示されている。し
かしながら、介在物の浮力以外に溶鋼に回転力を与え、
遠心力により介在物を中心に集める方法は、大型の介在
物に対しその回転数を大きくした場合には有効であるも
のの、アルミナ等のクラスタ状の介在物に対しては比重
差が小さいことから、あまり効果はなかった。また回転
磁界等の大型の設備を必要とすることから、設備費が増
大したり、設備保守が煩雑となる点にも問題を残してい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の諸
問題を有利に解決するもので、(1) アルミナクラスタ等
の比重差の小さい微細な介在物でも効果的に浮上・分離
させて効率良く除去することができ、(2) 溶鋼表面のス
ラグを巻き込む等の問題がなく、(3) 設備が安価で、保
守が簡単な、溶融金属中の非金属介在物の除去方法を、
その実施に用いて好適な除去装置と共に提案することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】さて発明者らは、上記の
目的を達成すべく、回流槽と整流槽をそなえる非金属介
在物の分離・除去機能を持つ容器中における溶鋼の流動
形態および非金属介在物の挙動について広範な実験と検
討を重ねた結果、以下に述べる知見を得た。 (1) 溶融金属を供給するノズルを、水平一方向成分を有
する角度の吐出孔を少なくとも１個持つロングノズルと
し、溶融金属を回流槽の回転中心から離れた底面近傍位
置で回流槽の接線方向に吐出させてやると、溶融金属は
回流槽中を水平回転流となって旋回する。 (2) この旋回運動の回転数は、回流槽径、吐出孔面
積、単位時間当たりの吐出量および吐出流のヘッド
圧等によって変化するが、通常の取鍋−ロングノズル−
タンディッシュ（回流槽）の設備で、鋼を連続鋳造した
場合には25〜100rpm 程度の旋回流を確保することがで
きる。 (3) この場合、旋回回転数を上げるためには、長尺のロ
ングノズルを用い、吐出流のヘッド圧を高めることが効
果的である。 (4) また、該ノズルに不活性ガスを導入してやると、不
活性ガス気泡も非金属介在物と同様、回流槽を旋回しな
がら回転中心部に浮上・集中する。 (5) その際、該不活性ガス気泡と溶融金属の旋回流は相
互に作用し合い、局所的な乱流状態を増大させると同時
に非金属介在物を吸着する。 (6) その結果、溶融金属中の非金属介在物はガス気泡近
傍で凝集・合体が促進され、通常の旋回流だけによる場
合よりも非金属介在物の凝集・合体効果は向上する。す
なわち、アルミナクラスタ等の比重差の小さい微細な介
在物でも効果的に浮上・分離させることができ、効率良
い除去が可能となる。 (7) さらに、清浄化した溶融金属の回流槽から整流槽に
流出させる開口部を、回流槽と整流槽との間の中間壁の
上部で、しかも開口部上端が通常操業時における溶融金
属湯面高さよりも低い位置に設けてやれば、溶鋼表面の
スラグ巻き込みが回避される。 (8) また、回流槽壁上端の一部にオ−バ−フロ−用の切
開部を設けておけば、回流槽内溶融金属面上に使用回数
の増加に伴って滞積する非金属介在物を、一時的に該回
流槽内の溶融金属湯面高さを上げることによって、効果
的にオ−バ−フロ−排出できる。 (9) さらに、ロングノズルの吐出孔が詰まった場合に
は、ロングノズルのみを交換すれば良いので、保守が簡
単なだけでなく、作業性も良い。この発明は、上記の知
見に立脚するものである。

【０００９】すなわちこの発明は、円筒状の回流槽に収
容した溶融金属を、該回流槽内で水平に回転流動させる
ことによって、該溶融金属中の非金属介在物を浮上・分
離する一方、清浄化した溶融金属を該回流槽と連接した
整流槽に導いてその整流化を図る、溶融金属中の非金属
介在物の除去方法において、溶融金属を回流槽に導入す
るに際し、水平一方向成分を有する角度の吐出孔を少な
くとも１個そなえるロングノズルを用いるものとし、こ
のノズルに不活性ガスを流しつつ、溶融金属を、該回流
槽の回転中心から離れた底面近傍位置で該回流槽の接線
方向に吐出することにより、該回流槽で溶融金属に回転
・遠心力を付与すると同時に、不活性ガス気泡を回転中
心部に浮上・集中させることによって、溶融金属中の非
金属介在物を該ガス気泡に凝集・合体させ、一方清浄化
した溶融金属は、隣接する整流槽との間の中間壁に設け
た開口部を介して整流槽に供給することを特徴とする溶
融金属中の非金属介在物の除去方法（第１発明）であ
る。

【００１０】またこの発明は、円筒状の回流槽と該回流
槽と隣接する整流槽とからなり、該回流槽には、水平一
方向成分を有する角度の吐出孔を少なくとも１個そなえ
るロングノズルを、回流槽の回転中心から離れた位置に
て、ノズルの吐出孔を回流槽の接線方向と一致させて設
置し、かつ隣接する整流槽との間の中間壁には、清浄化
した溶融金属の流出を司る開口部を設けると共に、整流
槽の回流槽とは反対側の底面には溶融金属の流出口を設
けたことを特徴とする溶融金属中の非金属介在物の除去
装置（第２発明）である。。

【００１１】上記した第２発明において、非金属介在物
をより効果的に除去するには、開口部を、中間壁の上部
で、しかも開口部上端が通常操業時における溶融金属の
湯面高さよりも低くなる位置に設けることが好ましい。
また、回流槽内に滞留した非金属介在物を槽外に効果的
に排出するには、回流槽壁上端の一部にオ−バ−フロ−
用の切開部を設け、回流槽内溶融金属面上に非金属介在
物が溜まった場合に、一時的に該回流槽内の溶融金属湯
面高さを上げて非金属介在物をオ−バ−フロ−させるこ
とが望ましい。

【００１２】

【作用】この発明では、ロングノズルを長尺化してタン
ディッシュ底面近くに吐出孔を設けることにより、格別
の設備なしに溶融金属に水平回転流を与えることがで
き、また取鍋スライディングノズル部から不活性ガスを
吹込むようにしたので、連続使用回数が増大しても確実
にガスを吹込むことができる。かくして、ロングノズル
の吐出孔を水平方向に向け、その吐出流を利用して堰内
で旋回流を形成することにより、遠心力による介在物の
中心部への集中をより効果的に実現できる。また、不活
性ガスの同時吹込みにより、極微細な介在物やクラスタ
状の介在物のような浮上速度の小さい介在物すなわち回
転流による求心運動速度が小さい介在物についてもガス
気泡にこれらの介在物を吸着させることによって、効果
的に分離除去することができる。すなわち、ガス気泡は
比重差が大きいため確実に溶鋼中を浮上するだけでな
く、回転により中心に集中するため、溶鋼中の介在物を
吸着して効果的に分離することができるのである。しか
も、中間壁の高さを湯面高さより高くし、湯面下の開口
部から溶鋼を排出するようにしたので、短絡流の防止は
勿論のこと、浮上した介在物やスラグの巻き込みを効果
的に防止することができ、介在物の分離が確実となる。
さらに、回流槽の堰の一部にオ−バ−フロ−部を設ける
ことにより、分離集積した介在物を回流槽から容易に排
除することができる。

【００１３】図１に、この発明に従う非金属介在物の除
去装置の好適例を図解する。この例は、１ストランド用
タンディッシュであり、図中番号１はタンディッシュ本
体、２は取鍋、３は取鍋スライディングノズル、４はガ
ス吹込み管、５はロングノズル、６は吐出孔、７は中間
壁、８は開口部、９は浮上した介在物（スラグ）、10は
オ−バ−フロ−樋、11は浸漬ノズル、12は清浄化された
溶鋼、そして13が回流槽、14が整流槽である。さてこの
発明では、タンディッシュ本体１の内部に中間壁７を設
け、この中間壁７で隔離した回流槽13の内壁側底面近く
に配置した水平一方向の吐出孔６を有するロングノズル
５を介して、取鍋２から溶鋼を回流槽13の円周方向に向
けて注入することにより、回流槽内に旋回溶鋼流を形成
する。さらに、取鍋から注入される溶鋼中に、取鍋スラ
イディングノズル３からスライディングノズルガス吹込
み管４を通してＡｒガス等の不活性ガスを吹込み、ロン
グノズル吐出孔６から溶鋼吐出流にガス気泡を分散させ
る。

【００１４】上記の構成とすることにより、溶鋼中の非
金属介在物には、溶鋼との比重差（溶鋼≒7.2 、非金属
介在物≒２〜４）により旋回流の回転中心方向への求心
力と浮力が作用し、非金属介在物は回転中心部に集まり
浮上する傾向がある。しかしながら、この介在物のみに
働く力では、溶鋼からの分離は充分とはいい難い。この
点、ガス気泡を分散させたこの発明では、ガス気泡は、
その比重は溶鋼に対してほぼ０と考えて良く溶鋼との比
重差が大きいため、確実に溶鋼中を浮上し、かつ回転に
より集中化するため、溶鋼中に浮遊している介在物を確
実に吸着して分離することができる。なお、近年のよう
に溶鋼の清浄性が高い場合には、鋼中の介在物数も少な
く、介在物間の凝集合体確率が低下するため、凝集合体
による肥大化による浮上促進効果はあまり期待できない
が、このような場合であっても、ガス気泡を吹込んでや
れば介在物を効果的にガス気泡に吸着させることができ
るので、その浮上分離が可能となるのである。

【００１５】ガスにより吸着浮上した介在物９は、回流
槽13の内側に溜まり、その量が増えた場合には鋳込み中
にタンディッシュ内の溶鋼量を増加させることにより、
湯面レベルを高くして分離凝集した介在物をオ−バ−フ
ロ−桶10から容易に排出することができる。また、回流
槽13内に注入された溶鋼は湯面下に設けられたトンネル
状の開口部８から流出するようにしたので、溶鋼メニス
カス部に浮上した介在物は槽の外側へは流出せず、非金
属介在物が除去された清浄性の高い溶鋼12のみが整流槽
14へ供給され、その結果、高清浄度鋼が鋳造される。

【００１６】この発明において、ロングノズル５の配置
位置は、図１に示した位置に限定されるものではなく、
回流槽13内の円周方向のどの位置でも良く、また回転中
心からできるだけ離れている方が好ましいけれども、実
操業上５〜15cm程度壁面から離れていても良い。また、
ロングノズルの吐出孔７の位置に関しても底面近くが好
ましいが、ある程度、底面から離れていても良い。

【００１７】図１では、吐出孔の角度は水平としてある
が、図２に示すのように、たとえば水平方向から下向き
15°〜45°程度のロングノズル吐出孔を使用すれば、吐
出孔の位置をある程度底面から離して高くしても槽内の
溶鋼全体を旋回させることができる。このとき、介在物
の浮上分離も気泡の効果により、同様に達成することが
でき、しかもこの場合はロングノズルの長さを短くする
ことができるので、ランニングコストの低減にも有効で
ある。

【００１８】図３は、この発明を２ストランド用のタン
ディッシュに適用した例で、回流槽13を挟んで両側に整
流槽14, 14が設けてある。また図４は、この発明を４ス
トランド用タンディッシュに適用した例であるが、その
基本構成は図１の１ストランド用の場合と同様である。

【００１９】さらにこの発明において、円筒状の回流槽
とは、図１，３，４に示したような横断面が円形に限定
されるものではなく、図５に示すように、正方形の角に
Ｒを付加した形状（同図ａ）、長方形の角にＲを付加し
た形状（同図ｂ）、らせん形でロングノズルが旋回流れ
の障害にならないようにした形状（同図ｃ）、楕円形で
図５ｃと同様の効果を有する形状（同図ｄ）なども含む
ものである。

【００２０】

【実施例】図１に示した除去装置（１ストランド用タン
ディッシュ）を用い、以下の条件で低炭アルミキルド鋼
を 100 ton×５チャ−ジ鋳造した。・タンディッシュ容量：10 ton, バス深さ：１ｍ・回流槽：内径 600mmの円筒形・開口部：底面から 650mmを中心に 100mmｈ×200mm ｗ
を２箇・ロングノズル：外径 140mm, 内径 90 mm, 吐出孔径 8
0mm の水平１孔, 吐出孔位置は回転中心部から 180mmで
かつ底面から 100mm ・溶鋼流量：2.3 ton/min ・Arガス吹込み流量：０, 25, 50, 100, 250 l/min ・溶鋼流の回転数：25〜30 rpm

【００２１】上記の条件で鋳造して得た鋳片の介在物量
について調べた結果を図６に示す。なお、介在物量は酸
素濃度で比較した。同図より明らかなように、Arガス流
量が多くなるほど介在物除去効果は高く、とくに吹込み
量が100 l/min 以上の場合にとりわけ良好な結果が得ら
れた。

【００２２】また図７に、整流槽内の溶鋼中におけるア
ルミナクラスタの混入状態について調査した結果を、Ar
ガス吹込みの有無で比較して示す。同図より明らかなよ
うに、溶鋼流中にArガスを分散させることによって、ア
ルミナクラスタ等の比重差の少ない微細な介在物につい
ても、効率良く浮上・分離・除去することができた。

【００２３】さらに、従来のガス吹込み法のように湯面
の介在物やスラグの再巻き込みは認められず、またレン
ガからの吹込みのような穴詰まりの問題もなく、連続的
な吹込みが可能であった。なお、鋳込最終時に回流槽内
に溶鋼が残留するのを防止するために、中間壁の底部に
小穴を開けておくことは有利である。

【００２４】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、溶鋼表面の
スラグ等を巻込むおそれなしに、アルミナクラスタ等の
比重差の少ない微細な介在物をも効果的に浮上・分離さ
せ、効率良く除去することができる。またこの発明は、
回転磁界発生装置等の特別の装置を必要としないので、
設備費が安くすみ、また保守も簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した１ストランド用タンディッ
シュを示した図である。

【図２】溶鋼流の好適吐出角度を示した図である。

【図３】この発明を適用した２ストランド用タンディッ
シュを示した図である。

【図４】この発明を適用した４ストランド用タンディッ
シュを示した図である。

【図５】回流槽の好適横断面形状を示した図である。

【図６】Arガス流量と鋳片内介在物量との関係を示した
グラフである。

【図７】整流槽内における溶鋼中に混入したアルミナク
ラスタ量を、Arガス吹込みの有無で比較して示したグラ
フである。

【符号の説明】

１タンディッシュ本体２取鍋３取鍋スライディングノズル４ガス吹込み管５ロングノズル６吐出孔７中間壁８開口部９浮上した介在物（スラグ） 10 オ−バ−フロ−樋 11 浸漬ノズル 12 清浄化された溶鋼 13 回流槽 14 整流槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２１Ｃ 7/00 Ｐ (72)発明者奈良正功千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者鍋島誠司千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者反町健一千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の回流槽に収容した溶融金属を、
該回流槽内で水平に回転流動させることによって、該溶
融金属中の非金属介在物を浮上・分離する一方、清浄化
した溶融金属を該回流槽と連接した整流槽に導いてその
整流化を図る、溶融金属中の非金属介在物の除去方法に
おいて、溶融金属を回流槽に導入するに際し、水平一方向成分を
有する角度の吐出孔を少なくとも１個そなえるロングノ
ズルを用いるものとし、このノズルに不活性ガスを流し
つつ、溶融金属を、該回流槽の回転中心から離れた底面
近傍位置で該回流槽の接線方向に吐出することにより、
該回流槽で溶融金属に回転・遠心力を付与すると同時
に、不活性ガス気泡を回転中心部に浮上・集中させるこ
とによって、溶融金属中の非金属介在物を該ガス気泡に
凝集・合体させ、一方清浄化した溶融金属は、隣接する
整流槽との間の中間壁に設けた開口部を介して整流槽に
供給することを特徴とする溶融金属中の非金属介在物の
除去方法。
【請求項２】円筒状の回流槽と該回流槽と隣接する整
流槽とからなり、該回流槽には、水平一方向成分を有す
る角度の吐出孔を少なくとも１個そなえるロングノズル
を、回流槽の回転中心から離れた位置にて、ノズルの吐
出孔を回流槽の接線方向と一致させて設置し、かつ隣接
する整流槽との間の中間壁には、清浄化した溶融金属の
流出を司る開口部を設けると共に、整流槽の回流槽とは
反対側の底面には溶融金属の流出口を設けたことを特徴
とする溶融金属中の非金属介在物の除去装置。
【請求項３】請求項２において、開口部を、中間壁の
上部で、しかも開口部上端が通常操業時における溶融金
属の湯面高さよりも低くなる位置に設けたことを特徴と
する溶融金属中の非金属介在物の除去装置。
【請求項４】請求項２または３において、回流槽壁上
端の一部にオ−バ−フロ−用の切開部を設けたことを特
徴とする溶融金属中の非金属介在物の除去方法。