JPH0740012A

JPH0740012A - 真空誘導炉用タンディッシュ

Info

Publication number: JPH0740012A
Application number: JP20902993A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hirano; 奨平野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】真空溶解に使用する真空誘導炉用タンディッ
シュにおいて、鋳込みの全期間を通してスカム巻き込み
を防ぐ。鋳込み停止期の残鋼量を少なくする。【構成】溶鋼２０の流動方向に間隔をあけて、タンデ
ィッシュ本体１１内に一対の堰板１３，１４を設ける。
入側の堰板１３は、タンディッシュ本体１１の底面から
離す。出側の堰板１４は、堰板１３の下に形成された隙
間１５より若干高くする。堰板１３，１４の少なくとも
入側の表層にセラミックフォーム１３ｂ，１４ｂを配す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空溶解に使用される
真空誘導炉用タンディッシュに関する。

【０００２】

【従来の技術】真空誘導炉で生成された溶鋼は、タンデ
ィッシュを介して鋳型に注入される。このとき、スラグ
精練を行わない場合でも、溶鋼表面には、溶解中に生成
した脱酸生成物や、溶損・剥離により生じた耐火物（こ
れらを合わせてスカムと呼ぶ）が浮遊している。

【０００３】このスカムは真空誘導炉内で除去するのが
難しいため、出鋼時にそのままタンディッシュを通って
鋳型内へ侵入する。このスカム巻き込みにより、スカム
が最終製品に入って介在物となり、疵の原因ともなる。

【０００４】タンディッシュでスカムを除去する技術と
しては、例えば２重堰を用いるものがある（特開昭５８
−２１２８４８号公報）。

【０００５】これは、図１（Ａ）に示すように、タンデ
ィッシュ本体１内の溶鋼２の流動方向に間隔をあけて、
タンディッシュ本体１内に設置した一対の堰板３，４を
用いる。入側の堰板３は、タンディッシュ本体１の底面
との間に隙間をあけて立設され、その上端がタンディッ
シュ本体１内の溶鋼２の表面上に位置する。また、出側
の堰板４は、タンディッシュ本体１の底面から立ち上が
り、その上端がタンディッシュ本体１内の溶鋼２の表面
直下に位置する。

【０００６】このような２重堰を用いると、タンディッ
シュ本体１内に注入された溶鋼２は、一対の堰板３，４
の間を上昇する。そのため、溶鋼２の表面に浮上してい
るパウダー５に、溶鋼２中のスカムが効率よく捕捉され
る。

【０００７】別のスカム除去技術としては、セラミック
フォームからなる透過型フィルターを用いるものがある
（特開昭５１−１４２１６２号公報）。セラミックフォ
ームは特開昭５１−１４２１６２号公報に示されるよう
にセラミックに多数の空孔を形成したものである。同公
報に示されたフィルターは主にＡｌを対象としている
が、このフィルターを鋼やＮｉ基合金に適用した例もＩ
ＳＩＪ International３２（’９２）６８２には紹介
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、真空溶解では
パウダーを使用しないので、そのタンディッシュに前者
の２重堰は効果がない。

【０００９】一方、透過型フィルターは、鋼やＮｉ基合
金の真空溶解におけるタンディッシュに適用した場合
は、次のような問題を生じる。

【００１０】セラミックフォームからなる透過型フィル
ターをタンディッシュに適用した例を図１（Ｂ）に示
す。透過型フィルター６は垂直な仕切壁としてタンディ
ッシュ本体１内に設置されている。

【００１１】タンディッシュ本体１内に溶鋼２が注入さ
れると、その溶鋼２が透過型フィルター６を通過するこ
とにより、溶鋼２中のスカムが除去されるが、フィルタ
ーの孔内で溶鋼が凝固する所謂メタル詰まりが発生しな
いように、溶鋼温度をフィルターを使用しない場合より
高くする必要がある。鋼やＮｉ基合金の場合、これが１
６００〜１７００℃にもなり、真空誘導炉内の耐火物が
溶損し、スカムの大量発生とこれによるフィルターの目
詰まりが問題となる。

【００１２】また、フィルターを溶鋼が通過するため
に、ヘット圧が必要となる。このヘッド圧は、フィルタ
ーの入側と出側の湯面レベル差Ｈにより確保されるが、
鋳込み停止期には、この湯面レベル差Ｈに相当する溶鋼
が、フィルターの入側に残る。この湯面レベル差Ｈは、
鋼やＮｉ基合金の場合１００ｍｍ以上になることもあ
り、残鋼スクラップ量を増大させる原因になる。

【００１３】このように、従来のタンディッシュにおけ
るスカム除去技術は、例え真空誘導炉用のタンディッシ
ュに適用できたとしても、スカム除去効果の低下や、鋳
込み停止期における残鋼量の増大を避け得ない。

【００１４】本発明の目的は、パウダーを使用しない真
空溶解において、鋳込みの全期間を通してスカムの巻き
込みを可及的に防止でき、しかも、鋳込み停止期の残鋼
量を少なくすることができる真空誘導炉用タンディッシ
ュを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の真空誘導炉用タ
ンディッシュは、真空誘導炉で生成された溶鋼が注入さ
れ、その溶鋼を鋳型に注入するタンディッシュ本体と、
タンディッシュ本体内の溶鋼の流動方向に間隔をあけて
タンディッシュ本体内に設置された一対の堰板とを具備
し、一対の堰板のうちの、入側の堰板は、タンディッシ
ュ本体の底面との間に隙間をあけて設けられると共に、
上端がタンディッシュ本体内の溶鋼表面より上に位置
し、出側の堰板は、タンディッシュ本体の底面から立ち
上がると共に、その上端が、タンディッシュ本体内の溶
鋼表面と入側の堰板の下端との間に位置し、いずれの堰
板も、少なくとも、入側表面の表層部が、セラミックフ
ォームからなることを特徴とする。

【００１６】ここで、溶鋼とは鋼又はＮｉ基合金の溶湯
のことであり、また溶鋼の表面とは鋳込み定常期におけ
る湯面のことである。

【００１７】

【作用】鋳込み定常期においては、タンディッシュ本体
内に注入された溶鋼が入側の堰板の表面に沿って下降す
る。ここで、堰板の表面はセラミックフォームからなる
ため、溶鋼の下降流はその表面上で複雑な渦となる。こ
れにより、下降流からスカムが吐き出され、セラミック
フォーム面に吸着される。かくして、溶鋼中のスカムが
除去される。

【００１８】鋳込み初期においては、タンディッシュ本
体内に注入された溶鋼が入側の堰板の下をくぐり抜ける
ので、入側の堰板によるスカム吸着作用は期待できな
い。しかし、入側の堰板の下をくぐり抜けた溶鋼は、出
側の堰板の表面に衝突し、その表面も又セラミックフォ
ームからなるため、そのセラミックフォーム面に溶鋼中
のスカムが吸着される。従って、入側の堰板の下を溶鋼
がくぐり抜ける鋳込み初期においても、優れたスカム除
去効果が得られる。

【００１９】鋳込み停止期においては、出側の堰板より
入側に溶鋼が残るが、本発明では堰板を溶鋼が透過する
ことを期待しないので、ヘッド圧が不用であり、入側の
堰板の下に形成される隙間を狭くして出側の堰板を低く
することにより、その残鋼量を少なくできる。すなわ
ち、本発明では出側の堰板は、鋳込み定常期に強力な上
昇流を形成するためのものではなく、鋳込み初期に入側
の堰板の下をくぐり抜けた溶鋼を衝突させてスカムを吸
着させるものであるため、入側の堰板の下に形成される
隙間より高ければ、その高さを低くしてもスカム吸着作
用は低下しない。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は本発明の一実施例を示すタンディッシュの
縦断側面図である。

【００２１】本タンディッシュ１０は、真空溶解に使用
されるもので、真空誘導炉等と共に真空容器内に設置さ
れている。

【００２２】タンディッシュ本体１１は、真空誘導炉で
生成された溶鋼２０が一端側より注入され、他端側に設
けたノズル１２からその溶鋼２０を鋳型に注入する構成
になっている。この構成により、タンディッシュ本体１
１内に注入された溶鋼２０は、タンディッシュ本体１１
内を一端側から他端側へ流動する。

【００２３】タンディッシュ本体１１の内部には、その
内部における溶鋼２０の流動方向に間隔ｇをあけて一対
の堰板１３，１４が設置されている。

【００２４】入側の堰板１３は、タンディッシュ本体１
１の底面上にその底面との間に隙間１５をあけて垂直に
設けられ、その高さは、堰板１３の上端が鋳込み定常期
における溶鋼２０の表面レベルより上方に位置するよう
に設定されている。

【００２５】出側の堰板１４は、タンディッシュ本体１
１の底面から垂直に直接立ち上がり、その高さｈは、入
側の堰板１３の下方に形成される隙間１５の高さｓより
高く、且つ、鋳込み定常期における溶鋼２０の表面レベ
ルより充分に低く設定されている。

【００２６】そして、堰板１３，１４は、基板であるセ
ラミックスボード１３ａ，１４ａの入側表面に、セラミ
ックフォーム１３ｂ，１４ｂを所定の厚みに被覆した２
層構造になっている。

【００２７】本タンディッシュ１０において鋳込みが開
始されると、図３（Ａ）に示すように、タンディッシュ
本体１１内に注入された溶鋼２０が、入側の堰板１３の
下をくぐり抜けて出側の堰板１４の表面に衝突する。こ
の衝突による乱流により、溶鋼２０からスカムが吐き出
され、そのスカムが堰板１４の表層に設けられたセラミ
ックフォーム１４ｂに吸着される。

【００２８】鋳込み定常期においては、図２に示すよう
に、タンディッシュ本体１１内に注入された溶鋼２０
が、入側の堰板１３の表面に当たり、下方の隙間１５に
向かって堰板１３の表面に沿った下降流を生じる。ここ
で堰板１３は表層がセラミックフォーム１３ｂからな
り、その表面の抵抗が大きい。そのため、セラミックフ
ォーム１３ｂの表面に沿って下降する溶鋼２０は複雑な
渦を生じ、スカムを吐き出す。溶鋼２０から吐き出され
たスカムは、セラミックフォーム１３ｂの表面に吸着さ
れる。このようにしてスカムを除去された溶鋼２０は、
堰板１３の下の隙間１５を通って堰板１３の出側に流入
し、ノズル１２から鋳型に注入される。

【００２９】堰板１３，１４におけるセラミックフォー
ム１３ｂ，１４ｂは、溶鋼２０の透過を意図していない
ので、メタル詰まりを特に考慮する必要がない。従っ
て、溶鋼温度を特に高くする必要がない。

【００３０】鋳込み停止期においては、図３（Ｂ）に示
すように、出側の堰板１４の入側に溶鋼２０が残るが、
その堰板１４の高さが低いために、残鋼量は僅かとな
る。

【００３１】入側の堰板１３の下方に形成される隙間１
５の高さｓは、溶鋼２０をスムーズに通過させるために
５ｍｍ以上が望ましい。また、出側の堰板１４の高さｈ
を低くするために、２０ｍｍ以下が望ましい。

【００３２】入側の堰板１３と出側の堰板１４の間隔ｇ
は、溶鋼２０をスムーズに流すために５ｍｍ以上が望ま
しい。また、出側の堰板１４の負担を軽減するために、
３０ｍｍ以下が望ましい。

【００３３】出側の堰板１４の高さｈは、スカム流出防
止のために、隙間１５の高さｓより大きくし、その高さ
ｓと前記間隔ｇの和（ｓ＋ｇ）以上が望ましい。また、
鋳込み停止時の残鋼スクラップ低減のために５０ｍｍ以
下が望ましい。

【００３４】他に考慮すべき寸法としては、入側の堰板
１３の入側表面に被覆されたセラミックフォーム１３ｂ
の表面積がある。この表面積は、鋳込み定常期における
溶鋼２０の表面より下方に、鋳込み量１トン当たり１０
０ｃｍ²以上確保されることが望まれる。例えば、堰板
１３の幅が１６ｃｍの場合、その下端から溶鋼２０の表
面までの高さを１９ｃｍとすれば、堰板１３の湯面下の
表面積は４９４ｃｍ²となり、その入側表面全体にセラ
ミックフォームが配されているとすれば、３トンの溶鋼
２０を鋳込むと、鋳込み量１トン当たりの前記表面積は
１６５ｃｍ²となり、入側表面のほぼ２／３以上の範囲
にセラミックフォームが配されていれば、前記表面積は
１００ｃｍ²以上となる。

【００３５】セラミックフォーム１３ｂ，１４ｂの厚み
ｄは、セラミックフォーム中に溶鋼２０を取り込んでそ
の流れを阻止するために５ｍｍ以上が望ましい。厚みｄ
の上限については何ら制限がなく、堰板１３，１４の全
体をセラミックフォーム製としてもよい（図５（Ｂ）参
照）。また、入側表面と合わせて出側表面にセラミック
フォームを設けたサンドイッチ構造を採用してもよい
（図５（Ａ）参照）。

【００３６】セラミックフォームの材質としては、溶鋼
に浸漬された状態でも侵食されない耐火物であればよ
く、例えばＡｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＭｇＯを主成分とす
るものが挙げられる。

【００３７】セラミックフォームにおける空孔の直径
（孔径）は、pores per inchで表わして５〜３０ppi が
望ましい。５ppi 未満では孔径が大きくなりすぎて、セ
ラミックフォームの強度が低下する。３０ppi 超では、
孔径が小さくなりすぎ、堰板表面が平滑になって溶鋼に
渦を発生させることが困難になると共に、溶鋼の浸透が
不足して、スカム除去効果が低下する。

【００３８】次に、本タンディッシュの使用結果を説明
する。

【００３９】５００ｋｇ真空誘導炉にてＳＵＳ３０４鋼
を溶製し、本発明の効果を明確にするため、アルミナ微
粉末からなる異物を１００ｇ添加した。この溶鋼を本タ
ンディッシュを用いて上注ぎにて鋳込んだ。タンディッ
シュ本体の深さは１２０ｍｍ、内幅は１００ｍｍ、鋳込
み定常期の湯面レベルは１００ｍｍであった。また、一
対の堰板は孔径を種々調整したセラミックフォーム板
（材質；９０％Ａｌ₂Ｏ₃−１０％ＺｒＯ₂，厚み；２
０ｍｍ）からなり、その設置条件を種々変更した。セラ
ミックフォーム板の孔径および設置条件を表１に示す。

【００４０】製造された鋳塊を図４に示す外径２００ｍ
ｍの円柱棒体に鍛造し、鋳型内の底部（Ｂ）、中央部
（Ｍ）、上部（Ｔ）にそれぞれ相当する長手方向３位置
から、清浄度判定用および酸素分析用の各試料を採取し
た。試料を分析した結果を表２に示す。清浄度はＪＩＳ
Ｇ０５５５により評価し、Ｂ系とＣ系の合計量を×１
０^-3％で表わした。また酸素はppm にて表わした。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】No. ９は堰を設けなかった比較例、No. ８
はセラミックボードからなる２重堰を設けた比較例であ
る。本発明が対象とする真空誘導炉用タンディッシュで
はパウダーを使用しないので、セラミックスボードから
なる２重堰は、スカムの除去に効果がない。また、No.
７はセラミックフォームからなる堰を使用したが、入側
のみの１重堰のため、鋳込み初期および末期に鋳込まれ
たＢ，Ｔの純度が低い。

【００４４】これらに対し、No. １〜６はセラミックフ
ォームからなる２重堰を用いた本発明例である。これら
は鋳込み初期、定常期、末期のいずれにおいても比較例
８，９より高いスカム除去効果を示す。

【００４５】但し、No. ４はセラミックフォームの孔径
が小さいため、スカム除去効果がやや劣る。No. ５は入
側の堰板の下方に形成される隙間の高さｓが大きいため
に、湯面下の堰板表面積が減少し、鋳込み定常期以降の
スカム吸着効果が低下する。また、隙間の高さｓの増大
に伴って出側の堰板の高さｈが大きくなったため、鋳込
み停止期の残鋼量が増大する。No. ６は入側の堰板と出
側の堰板の間隔ｇが大きいため、スカム除去効果が若干
劣る。

【００４６】なお、上記実施例は一対の堰板を一組設け
た構成としたが、図５（Ａ）に示すように、その一対の
堰板１３，１４を２組以上設けてもよい。また、図５
（Ｂ）に示すように、一対の堰板１３，１４の出側に入
側の堰板１３や出側の堰板１４のみを１または複数設け
てもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の真空誘導
炉用タンディッシュは、堰板の少なくとも入側表面にセ
ラミックフォームを配した２重堰を用いることにより、
鋳込み定常期のみならず鋳込み初期においてもスカムを
効果的に除去できる。また、そのスカム除去効果を維持
しつつ鋳込み停止期の残鋼量を低減できる。更に、その
２重堰はタンディッシュ本体内に設置され、タンディッ
シュの外形を大きくしないので、内容積が限られた真空
容器を使用する真空溶解に特に適したスカム除去手段と
言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスカム除去対策を講じたタンディッシュ
を示す縦断側面図である。

【図２】本発明タンディッシュの一例を示す縦断側面図
で、鋳込み定常期を示す。

【図３】鋳込み初期および鋳込み停止期を示す縦断側面
図である。

【図４】試料の採取位置の説明図である。

【図５】本発明タンディッシュの他の例を示す縦断側面
図である。

【符号の説明】

１０タンディッシュ１１タンディッシュ本体１２ノズル１３入側の堰板１４出側の堰板１３ｂ，１４ｂセラミックフォーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空誘導炉で生成された溶鋼が注入さ
れ、その溶鋼を鋳型に注入するタンディッシュ本体と、タンディッシュ本体内の溶鋼の流動方向に間隔をあけて
タンディッシュ本体内に設置された一対の堰板とを具備
し、一対の堰板のうちの、入側の堰板は、タンディッシュ本
体の底面との間に隙間をあけて設けられると共に、上端
がタンディッシュ本体内の溶鋼表面より上に位置し、出側の堰板は、タンディッシュ本体の底面から立ち上が
ると共に、その上端が、タンディッシュ本体内の溶鋼表
面と入側の堰板の下端との間に位置し、いずれの堰板も、少なくとも、入側表面の表層部が、セ
ラミックフォームからなることを特徴とする真空誘導炉
用タンディッシュ。