JPH08267198A

JPH08267198A - 高清浄度鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH08267198A
Application number: JP9433495A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Okimura; 利昭沖村; Yoshio Nakajima; 義夫中島; Koji Akiyama; 浩二秋山; Atsuo Yamamoto; 厚夫山本
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】竪型タンディッシュを使用して清浄化された
溶鋼を連鋳用鋳型に送り込み、高度に清浄化された鋳片
を得る。【構成】炉体１０の上方から下方に向けて成分調整機
構２０，介在物凝集機構３０，温度調整機構４０及び鎮
静整流機構５０が設けられているタンディッシュを用
い、ロングノズル２を介して取鍋５から送り込まれた溶
鋼１を下降流としてタンディッシュ内に送り込む。ロン
グノズル２としては、底部が閉塞され、下向き角度が０
〜４５度の吐出口６が側面に複数個設けられたものを使
用する。【効果】取鍋５内の溶鋼１が均一流として強制撹拌帯
域に送り込まれるため、介在物の凝集肥大化及び浮上分
離が促進され、高度に清浄化された溶鋼１が連鋳用鋳型
４に注湯される。また、大気による汚染を防止し、成分
・温度も高精度でコントロールされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精錬機能を備えたタン
ディッシュで不純物を除去し、定常部又は非定常部に拘
らず高度に清浄化された溶鋼を連鋳用鋳型に注湯し、高
清浄度鋼を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉，電気炉等の精錬炉で溶製された溶
鋼は、取鍋及びタンディッシュを経て連鋳用鋳型に送り
込まれ、連鋳スラブに製造される。スラブの清浄度を高
めるため、精錬炉における操業条件や取鍋内での精錬条
件等に関して種々の改良が施されてきている。取鍋内で
は、各種精錬剤が必要に応じて添加され、溶鋼に含まれ
ている不純物元素が除去される。また、真空処理によっ
て溶鋼を脱ガスする場合もある。このようにして清浄度
が高められた溶鋼は、タンディッシュを介して連鋳用鋳
型に注湯される。しかし、溶鋼は、タンディッシュを通
過する間に雰囲気ガスや耐火物ライニングと接触し、ガ
ス吸収やライニング材の溶出等によって汚染され易い。
また、取鍋からタンディッシュに供給された溶鋼には、
精錬反応によって生成したＡｌ₂ Ｏ₃ 等の介在物が溶鋼
から除去されずに残留している。更に、転炉等での精錬
により生じた酸化物等の不純物を含むスラグの一部が取
鍋内の溶鋼表面に残留浮遊している場合もある。

【０００３】溶鋼に含まれている介在物は、連鋳時には
浸漬ノズル等を閉塞させる原因となり、鋳造条件を不安
定にする。介在物が連鋳スラブに持ち込まれると、後続
する圧延段階で疵発生原因となり、歩留りを低下させ
る。そこで、タンディッシュ内の溶鋼に含まれている介
在物を除去するため、従来から種々の提案がされてい
る。たとえば、特開平１−２２４１５２号公報では、溶
鋼に含まれている介在物の浮上分離を促進させるよう
に、タンディッシュ内で溶鋼の流動方向を強制的に変更
させて上昇流を作る複数の堰を設けたタンディッシュが
紹介されている。特開平１−１４２６５１号公報，特開
平３−１７２２１号公報等では、タンディッシュ内部を
堰で上流側と下流側に区分し、真空脱ガス装置を介して
上流側から下流側に溶鋼を送っている。

【０００４】

【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、浮上分離効果によって溶鋼の清浄度は確
かに向上する。しかし、鋼材の清浄度に対する要求が苛
酷になってきている最近、堰による浮上分離作用だけで
は、要求される清浄度まで溶鋼の介在物を除去すること
は困難である。清浄度を高めるために複数の堰を設けた
タンディッシュでは、タンディッシュの保守管理が面倒
になり、結果として製造コストを上昇させる原因にな
る。しかも、浮上分離を促進させるために溶鋼の表面積
を十分に確保する必要があるが、表面積が大きな場合に
は雰囲気からガス成分が吸収され易く、溶鋼の［Ｏ］，
［Ｎ］等が高くなる。堰によってタンディッシュ内部を
区分した上流側と下流側とを真空脱ガス装置で連絡する
方法では、設備構成が複雑になる。また、タンディッシ
ュが大気に開放されていると、下流側で溶鋼が大気から
ガス成分を吸収し、真空脱ガスの処理効果が損なわれ
る。ガス成分の吸収は、タンディッシュ全体を密閉雰囲
気に保持することによって防止できる。しかし、それに
よって設備構成が一層複雑化し、タンディッシュの占有
スペースも大きくなるため、実際的な解決策ではない。

【０００５】本発明者等は、このような問題を解決する
ものとして、竪型タンディッシュを特願平７−３０１２
３号で提案した。この竪型タンディッシュでは、内部を
上から下に向かって流れる溶鋼に対し成分調整，介在物
浮上分離，温度調整，鎮静整流化等の処理が順次施さ
れ、高度に清浄化された溶鋼が連鋳用鋳型に送り出され
る。また、竪型であることから、雰囲気に開放された開
口面積も従来の舟型タンディッシュに比較して小さく、
雰囲気ガスの吸収も抑制される。本発明は、この竪型タ
ンディッシュを更に改良したものであり、成分調整，介
在物浮上分離，温度調整，鎮静整流化等の各機構を垂直
に配置した竪型タンディッシュの長所を活用し、ロング
ノズルから吐出されてタンディッシュ下部に至るまでの
溶鋼の流れを介在物の凝集合体及び浮上分離に適した流
れにすることにより、清浄度の高い溶鋼を連鋳用鋳型に
注湯し、高清浄度鋼を製造することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、ロングノズルを介して取鍋から送り込まれ
た溶鋼を下降流として連鋳用鋳型に送り出す竪型の炉体
をもち、該炉体の上方から下方に向けて成分調整機構，
介在物凝集機構，温度調整機構及び鎮静整流機構が設け
られているタンディッシュを用いて高清浄度鋼を溶製す
る際、底部が閉塞され、下向き角度が０〜４５度の吐出
口が側面に複数個設けられたロングノズルを前記タンデ
ィッシュ内の溶鋼に浸漬させ、該ロングノズルから溶鋼
を前記タンディッシュに供給することを特徴とする。本
発明で使用される竪型タンディッシュは、内部の溶鋼下
降流に対して各種作用を効果的に付与するため、直径に
対する軸方向長さの比率が１．０以上の円筒形炉殻を持
つことが好ましい。

【０００７】介在物凝集機構としては、炉壁に設けら
れ、溶鋼に不活性ガスを吹き込む多孔質ノズル、及び更
に炉体を取り囲む電磁撹拌装置が使用される。この帯域
において介在物の凝集合体を促進させるのに好適な溶鋼
流をロングノズルからタンディッシュ内に送り込むた
め、底部が閉塞され、下向き角度が０〜４５度の吐出口
が側面に複数個設けられたロングノズルを使用する。成
分調整機構としては、ワイヤ状，粉末状，顆粒状，ペレ
ット状等の成分調整材を溶鋼の表層部に供給する機構を
備えたものが使用される。なかでも、効果的な成分調整
をする手段としては、ワイヤフィーダが効果的である。
温度調節機構としては、誘導コイルへの電流印加による
誘導加熱方式が好適である。また、鎮静整流機構として
は、溶鋼に静磁場を印加して整流化させるコイルが炉体
を取り囲むように設けられる。

【０００８】

【作用】以下、図面を参照しながら、本発明をその作用
と共に具体的に説明する。本発明で使用するタンディッ
シュは、図１に示すように垂直方向に長い炉体１０をも
っている。炉体１０は、垂直方向に長い竪型になってお
り、上方から下方に向けて成分調整機構２０，介在物凝
集機構３０，温度調整機構４０及び鎮静整流機構５０が
区分して設けられている。炉体１０は、たとえば直径Ｄ
に対する軸方向長さＨの比Ｈ／Ｄが１．０以上の円筒状
の炉殻をもつことが好ましい。円筒状の炉内空間は、収
容した溶鋼１を均等に流動させ、滞留部分を作らない上
でも有効である。溶鋼１は、取鍋５に装着されたロング
ノズル２から炉体１０の内部に送り込まれる。ロングノ
ズル２には、たとえば下向き角度が２０度の吐出口６が
Ａ−Ａ’断面で示すように４個形成されている。ロング
ノズル２から炉体１０の内部に送り込まれた溶鋼１は、
タンディッシュの内部を加工する過程で成分調整，介在
物除去，温度調整，鎮静整流化等の処理を受ける。そし
て、底壁１１に設けられている浸漬ノズル３から連鋳用
鋳型４に送り出され、スラブ等の連鋳片に鋳造される。

【０００９】介在物凝集機構３０は、不活性ガス３１を
溶鋼１の内部に吹き込むように、複数個の多孔質ノズル
３２を縦方向に少なくとも二段以上重ねて炉体１０の内
周面に沿って埋設している。介在物凝集機構３０に送り
込まれる溶鋼１は、下向き角度が２０度の吐出口６が側
壁に４個形成されているロングノズル２から供給される
ため、偏流が極力抑えられた状態で介在物凝集帯域に万
遍なく送り込まれる。なかでも、図１のＡ−Ａ’断面で
示すように複数の吐出口６を軸対象に配置するとき、溶
鋼１の偏流がタンディッシュ内に生じることが抑制され
る。

【００１０】これに対し、一つの吐出口をもつロングノ
ズルを使用する場合には、溶鋼１の均一な撹拌を不可能
にする著しい偏流がタンディッシュの上部に生じ、介在
物の凝集合体が十分に行われないままタンディッシュの
下方に通過してしまう溶鋼量が増加する。また、吐出口
６が上向きであると、ロングノズル２から吐出された溶
鋼１によってタンディッシュ内の溶鋼湯面が乱され、湯
面上に存在するスラグの侵入頻度が著しき増加し、却っ
て溶鋼が汚染され、また均一な成分調整が困難になる。
他方、下向き角度が４５度を超えると、介在物が効果的
な凝集合体を受けないままタンディッシュの下方に送ら
れる溶鋼量が増加し、溶鋼１の清浄化が不十分になる。
この点、下向き角度が０〜４５度の範囲に維持された複
数個の吐出口６を設けることにより、湯面のスラグ巻込
みや偏流の発生を防ぎながら、均一な流れとして介在物
凝集帯域に溶鋼１を送り込み、介在物の凝集合体が促進
される。

【００１１】成分調整機構は２０は、フェロアロイ等の
成分調整材を溶鋼１の上層部に送り込む。図１に示した
例では、成分調整用ワイヤ２１をリール２２から巻き出
し、適宜のガイド（図示せず）によって溶鋼１の上層部
に送り込んでいる。しかし、これに拘束されることな
く、粉末状，顆粒状，ペレット状等の成分調整材を適宜
のホッパーから溶鋼１に供給する手段を採用することも
できる。ワイヤーフィーダを採用するとき、合金添加歩
留りが一定で且つワイヤ２１の投入量を細かく調整でき
るため、成分の微調整が可能になる。また、装置そのも
のがコンパクトであることから、タンディッシュに付帯
させることも容易になる。更に、鋳造速度の変化に伴っ
て溶鋼通過速度も変わるが、ワイヤフィーダの場合、溶
鋼通過速度に応じてワイヤ供給速度を増減することによ
って、成分を一定に調整することも容易である。

【００１２】多孔質ノズル３２から吹込まれた不活性ガ
ス３１は、溶鋼１の内部で微細な気泡３３となって上昇
する。溶鋼１中に浮遊しているＡｌ₂ Ｏ₃ 等の介在物
は、上昇中の気泡３３に捕捉されて凝集し、気泡３３と
共に溶鋼１の表面に浮上する。介在物を効率よく捕捉す
るためには、溶鋼１の内部に生じた気泡３３を可能な限
り微細にし、且つ溶鋼１の表面までの浮上距離を大きく
することが好ましい。この点、本発明で使用するタンデ
ィッシュは、炉体１０が竪型になっているため、従来の
舟型タンディッシュに比較して浴深を十分に大きく取る
ことができる。したがって、微細な気泡３３によって介
在物を効率よく凝集させると共に、浮上促進に必要な気
泡３３を合体させる距離も十分に取れる。気泡３３によ
る介在物の凝集分離は、炉体１０を取り囲んで設けた電
磁撹拌装置３５で溶鋼１を撹拌することによっても促進
される。気泡３３によっても溶鋼１は撹拌されるが、電
磁撹拌装置３５を組み合わせるとき、撹拌効果が一層顕
著になる。撹拌によって、気泡３３と介在物の接触頻度
が増大し、介在物の捕捉効率が向上する。また、この帯
域で溶鋼１が撹拌されるため、上方帯域で添加された成
分調整材２１が溶鋼１の内部に均等に分散され、溶鋼１
が均質化される。

【００１３】非金属介在物が除去された溶鋼１は、鋳造
に必要な温度を補償するため、温度調整機構４０で必要
温度に加熱される。温度調節機構４０としては、たとえ
ば炉体１０を取り囲むように配置された誘導コイル４１
が使用される。誘導コイル４１によって溶鋼１の内部に
誘導電流を発生させ、ジュール熱により溶鋼１を昇温さ
せる。このとき、炉体１０が円筒形状であるので、誘導
コイル４１による作用が溶鋼１に万遍なく働き、溶鋼１
が効率よく誘導加熱される。また、炉体１０の上流側に
ある溶鋼１の温度を連続的に測定しながら、その測定結
果を加熱装置にフィードフォワードし、出力電流の調整
を行うとき、目標とする鋳造温度に精度良くコントロー
ルできる。

【００１４】温度を調整された溶鋼１は、必要に応じて
鎮静化され、整流状態で浸漬ノズル３から連鋳用鋳型４
に送り出される。そのため、温度調整機構４０の下方
に、鎮静整流機構５０を設けている。鎮静整流機構５０
としては、炉内を下降している溶鋼１に上向きの力とな
る静磁場をかけるように、炉体１０を取り囲んで配置さ
れたコイル５１が使用される。これにより、溶鋼１中に
残る介在物の浮上促進を図ることができ、上流側の強制
撹拌帯域で凝集肥大化した介在物は、ここでほぼ全量が
浮上分離される。鎮静整流化は、浸漬ノズル３を介して
連鋳用鋳型４に溶鋼１を供給する際、浸漬ノズル３内に
偏流を生じさせない上でも有効である。

【００１５】このようにして、竪型の炉体１０を基本と
し、垂直方向に沿って上方から成分調整機構２０，介在
物凝集機構３０，温度調整機構４０及び鎮静整流機構５
０を設けたタンディッシュに、下向き角度が０〜４５度
で複数の吐出口６をもつロングノズル２から送り込まれ
た溶鋼１は、それぞれの帯域で処理された後、清浄度の
高い溶鋼として連鋳用鋳型４に送り込まれる。このと
き、溶鋼１が大気と接触する面積が従来の舟型タンディ
ッシュに比較して大幅に少なくなっているので、大気か
らガス成分を吸収することが防止される。しかも、成分
調整された溶鋼１は、下流側で介在物除去，温度調整等
の処理が施されるため、大気との接触に起因した再酸化
や吸窒が抑制される。その結果、清浄度が高く、目標と
する成分及び温度をもつ溶鋼１が安定して連鋳用鋳型４
に送り込まれる。大気との接触を避けるために、炉体１
０の開口部を覆う蓋体を装着する場合でも、開口面積が
小さいことから、使用する蓋体が小型のものでよく、封
止機構も簡単になる。また、円筒形状の炉体１０を使用
する場合には、各種コイル３５，４１，５１の電磁力が
効率よく溶鋼１に作用すると共に、内部に生じた撹拌流
に取り残される滞留部分がなくなる。したがって、浸漬
ノズル３から送り出される溶鋼１は、品質安定性に優れ
たものとなる。

【００１６】

【実施例】転炉−ＲＨ脱ガス工程で溶製した低炭素Ａｌ
キルド鋼を、図１のロングノズル２及び竪型タンディッ
シュを経由して連続鋳造した。ロングノズル２として
は、下向き角度２０度で４個の吐出口６を軸対象に設け
たものを使用した。竪型タンディッシュは、浴深３ｍ，
内径１ｍ及び容量１６トンであった。介在物凝集帯域で
は、タンディッシュ内溶鋼１の湯面高さを渦流式レベル
計で測定しながら、測定された湯面高さの変化に応じて
溶鋼湯面から０．８〜１．２ｍの範囲に設置されている
多孔質ノズル３２を自動的に選択し、選択された多孔質
ノズル３２から不活性ガス３１としてＡｒを溶鋼１内に
吹き込んだ。Ａｒガスの吹込み量は、定常部では８０Ｎ
ｌ／分とし、取鍋交換時等の非定常部では１２０Ｎｌ／
分に増量した。電磁撹拌用の磁極も、湯面の下方０．６
ｍの位置に磁極の中心がくるように、溶鋼１の湯面高さ
に応じて変更しながら撹拌用の磁場を印加した。電磁撹
拌パワーは、定常部では磁界の回転速度が６０ｒｐｍと
なるように磁場を印加し、非定常部では９０ｒｐｍまで
回転数を増加させた。温度調整帯域では、電力容量１Ｍ
Ｗの誘導コイル５１を使用した。上層域の溶鋼温度を連
続的に測定し、溶鋼温度に応じて流動コイル５１の出力
を調整しながら、溶鋼１を誘導加熱した。また、鎮静整
流帯域では、最大磁束密度０．２テスラの静磁場を印加
した。タンディッシュから連鋳用鋳型４にかけては、不
活性ガスの導入を一切行わずに、８５トン／鍋の溶鋼１
を８鍋分連続鋳造した。

【００１７】比較のため、同様な精錬工程で溶製した低
炭素Ａｌキルド溶鋼を、下向き角度５０度で４個の吐出
口を設けたロングノズル（比較例１）及び上向き角度１
０度で４個の吐出口を設けたロングノズル（比較例２）
を使用し、同じ竪型タンディッシュを経由して連続鋳造
した。タンディッシュ出口で溶鋼を適宜サンプリング
し、分析により溶鋼中全酸素量Ｔ．［Ｏ］_TDを求めた。
この溶鋼中全酸素量Ｔ．［Ｏ］_TDとＲＨ真空脱ガス処理
後の溶鋼中全酸素量Ｔ．［Ｏ］_RHとの比を介在物排出率
として算出した。比較例１の介在物排出率を基準値１と
して、実施例と比較例との算出結果を比較して介在物排
出指数αとして図２に示す。なお、ＲＨ真空脱ガス処理
後の溶鋼中全酸素量Ｔ．［Ｏ］_RHは、実施例及び比較例
共に全く同一であった。下向き角度２０度の吐出口を形
成したロングノズル２を用いた実施例では、介在物排出
指数αが０．５であり、下向き角度５０度の比較例１に
比べて連鋳用鋳型４に排出された介在物が１／２に減少
していることが判る。このことは、大きすぎる下向き角
度で吐出口を形成したロングノズルでは、竪型タンディ
ッシュ内の強制撹拌帯域における介在物の凝集肥大化及
び鎮静整流化帯域における介在物の浮上促進が効果的に
行われていないことを示す。更に、上向き角度１０度の
吐出口を形成したロングノズルを使用した比較例２で
は、介在物排出指数がα＝１．２と比較例１よりも一層
悪化している。これは、溶鋼湯面に浮遊しているスラグ
が溶鋼に巻き込まれた結果、溶鋼が汚染されたことを示
すものと推察される。以上のことから、ロングノズルに
形成する吐出口の下向き角度を０〜４５度の範囲内に維
持するとき、タンディッシュ内で効果的な介在物の凝集
合体、更には浮上分離が確実に行われることが判った。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、上方から下方に向けて成分調整機構，介在物凝集機
構，温度調整機構等を配置している竪型タンディッシュ
を使用し、底部が閉塞され、側面に下向き角度０〜４５
度で複数個の吐出口が形成されたロングノズルを介して
取鍋からタンディッシュに溶鋼を送り込むことにより、
溶鋼中の介在物を効率よく凝集合体させ浮上分離でき
る。また、従来の舟型タンディッシュに比較して大気と
接触する表面が大幅に少なくなり、しかも非金属介在物
の浮上分離に必要な浴深が十分に取れるため、吸窒，再
酸化等を防止しながら、高度の処理効果を上げることが
できる。円筒形の炉体を使用したものでは、溶鋼に対し
て電磁効果が均等に作用し、品質安定性に優れた高清浄
度鋼が得られる。更に、密閉用の蓋体を装着する場合で
も、炉体上部の開口面積が小さいことから、小型の蓋体
が使用でき、封止機構も簡単な構造になる。このように
して、本発明によるとき、清浄度が高い高品質の溶鋼が
連鋳用鋳型に注湯され、健全で且つ品質が常に高位に安
定した連鋳スラブが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】竪型タンディッシュを使用した操業状態

【図２】本発明実施例と比較例における介在物排出指
数αを対比したグラフ

【符号の説明】

１：溶鋼２：ロングノズル３：浸漬ノズル
４：連鋳鋳型５：取鍋６：吐出口１０：炉
体１１：底壁２０：成分調整機構２１：ワ
イヤ状の成分調整材２２：リール３０：介在物
凝集機構３１：不活性ガス３２：多孔質ノズル
３３：気泡３５：電磁撹拌装置４０：温度調整機構４１：誘導コイル５０：鎮
静整流機構５１：コイル

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Ｂ２２Ｄ 11/10 ３６０Ｂ２２Ｄ 11/10 ３６０Ｚ３７０３７０ＤＣ２１Ｃ 7/00 Ｃ２１Ｃ 7/00 Ｋ (72)発明者山本厚夫広島県呉市昭和町11番１号日新製鋼株式会社鉄鋼研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロングノズルを介して取鍋から送り込ま
れた溶鋼を下降流として連鋳用鋳型に送り出す竪型の炉
体をもち、該炉体の上方から下方に向けて成分調整機
構，介在物凝集機構，温度調整機構及び鎮静整流機構が
設けられているタンディッシュを用いて高清浄度鋼を溶
製する際、底部が閉塞され、下向き角度が０〜４５度の
吐出口が側面に複数個設けられたロングノズルを前記タ
ンディッシュ内の溶鋼に浸漬させ、該ロングノズルから
溶鋼を前記タンディッシュに供給することを特徴とする
高清浄度鋼の製造方法。