JPH08332551A

JPH08332551A - 竪型タンディッシュを使用した溶鋼の成分調整方法

Info

Publication number: JPH08332551A
Application number: JP16141395A
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: 1995-06-05
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】竪型タンディッシュを使用して、Ｙ，Ｃｅ，
Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を高い歩留りで添加し、高
度に成分調整された溶鋼を得る。【構成】成分調整領域２０，強制撹拌領域３０，温度
調整領域４０及び鎮静整流化領域５０を縦方向に区分し
て設けた竪型タンディッシュを使用し、Ｙ，Ｃｅ，Ｌ
ａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を鉄シースで被覆したワイヤ
２１を溶鋼注入速度に応じて投入速度で供給する。或い
は、易酸化性元素を含む粉粒状の合金鉄を不活性ガスキ
ャリアで吹き込むインジェクション法で易酸化性元素を
添加することもできる。【効果】介在物の凝集肥大化及び浮上分離が促進さ
れ、高い歩留りで易酸化性元素が溶鋼１に添加され、高
度に成分調整された溶鋼が得られる。

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
ュを経て連鋳鋳型に溶鋼を供給する連続鋳造において、
タンディッシュ内で溶鋼を高精度で成分調整する方法に
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、取鍋に受けられ、ＲＨ真空脱ガス等の二次精錬工
程を経た後、タンディッシュを経由して連鋳用鋳型に送
り込まれ、連鋳スラブに製造される。このとき、溶鋼の
成分調整は、通常ＲＨ真空脱ガス等の二次精錬工程で最
終的に微調整される。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によって汚染され易
く、微調整後の溶鋼成分が変動することが多々ある。特
に、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を含む溶鋼
を連鋳する場合、二次精錬ヤードから連鋳ヤードに溶鋼
を輸送する間及びタンディッシュ内を溶鋼が通過する間
に大気中の酸素や耐火物中の易還元性酸化物との接触に
より、易酸化性元素が容易に酸化されてしまう。易酸化
性元素の酸化に起因した成分調整のズレは、タンディッ
シュ内又は連鋳鋳型内で最終的に成分調整することによ
り解消される。たとえば、特開平５−１３１２５１号公
報では、脱酸剤を浸漬ノズル内の溶鋼に添加する最終脱
酸が紹介されている。また、特開平５−２３７６１３号
公報では、従来の舟型タンディッシュに注入された溶鋼
にワイヤフィード法でＣａを添加している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最終成分調整を浸漬ノ
ズル内又は連鋳鋳型内で行うとき、確かに大気又は耐火
物による再酸化の機会が少なくなる。しかし、凝固が始
まるまでの時間が短くなるため、溶鋼中の成分を均一化
することが極めて難しく、最終製品の材質等にバラツキ
が生じ易い。また、舟型タンディッシュ内で成分を添加
する方法では、使用する舟型タンディッシュが大気との
接触面積が大きい横長であることから、大気との接触で
再酸化が促進され、しかも溶鋼を十分に撹拌できないた
め、鋳型内添加と同様に溶鋼の成分を均一化することが
難しい。更に、易酸化性元素を添加すると、酸素との反
応によって生じた脱酸生成物が介在物として鋼中に残留
し、鋼材の品質を劣化させる場合がある。そのため、連
鋳鋳型内での溶鋼の凝固が進行する前に介在物を除去し
ておく必要があるが、鋳型内における溶鋼の凝固速度が
早く、介在物が浮上する前に凝固シェルに捕捉されてし
まう虞れがある。その結果、溶鋼の清浄度が悪化しがち
になる。

【０００４】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、先に特願平
７−３０１２３号で提案した竪型タンディッシュの長所
を活用してＹ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を添
加することにより、鋳造に最適な状態で目標とする成分
・温度に厳密に管理された清浄度の高い溶鋼を連鋳鋳型
に送り出し、健全な連鋳片を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の成分調整方法
は、その目的を達成するため、ワイヤフィード法による
場合、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
物凝集合体機構，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連続鋳
造する際、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を鉄
製シースで被覆したワイヤを前記タンディッシュに送り
込まれる溶鋼の注入速度に応じた投入速度で供給するこ
とを特徴とする。また、インジェクション法による場合
には、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を含む粉
粒状の合金鉄を不活性ガスキャリアでインジェクション
する。

【０００６】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。成分調整機構とし
ては、ワイヤフィード法やインジェクション法が好適で
ある。介在物凝集合体機構としては、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。温度調整機構
としては、誘導コイルに電流を供給する誘導加熱方式が
効果的である。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。

【０００７】

【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、上方から成分調整機構２０，介
在物凝集合体機構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るように、垂直方向に長い
形状になっている。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、たとえば取鍋５に装着されたロングノズル２
の吐出口６から炉体１０の内部に送り込まれ、タンディ
ッシュ内部を下降する過程で成分調整，介在物除去，温
度調整，鎮静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、スラブ等として鋳造される。

【０００８】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。ワイヤフィーダは、合金添加歩留ま
りが一定で且つワイヤの投入量を細かく調整できるため
成分の微調整が可能であることに加え、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
ることも容易である。しかし、成分調整材の添加は、ワ
イヤーフィード法に限らず、上方投入法，キャリアガス
を共に吹き込むインジェクション法等を採用することも
可能である。特に、大気との接触機会が多い通常の上方
添加法でＹ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を添加
する場合、酸化ロスの増加や添加歩留りの低下等により
厳密な調整が困難になる。この点、ワイヤフィード法で
は、Ｆｅシースで被覆したワイヤを使用することにより
酸化ロスや歩留り低下等を抑え、必要添加量の易酸化性
元素を添加できる。また、タンディッシュの上部に蓋を
装着し、内部をアルゴン等に不活性雰囲気に維持してお
くと、大気からの酸素侵入が完全に防止され、易酸化性
元素の消耗が更に抑制される。しかも、ワイヤフィード
法では、鋳造速度の変化に伴って変動する溶湯通過速度
に応じてワイヤ供給速度を調整することにより、成分を
一定に調整することも容易になる。

【０００９】他方、インジェクション法では、アルゴン
等の不活性ガスをキャリアとし、易酸化性元素を含む粉
粒状の合金鉄を溶鋼内部に供給することによって、大気
に曝すことなく易酸化性元素を添加できる。したがっ
て、易酸化性元素の消耗を低く抑制できる。介在物凝集
合体機構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。多孔質ノズル３２から吹き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。

【００１０】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をできるだけ微細にし、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とることができる。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の合体を行
わせる距離も十分にとれる。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３
５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３
５を組み合わせるとき、一層の撹拌効果が得られる。撹
拌により、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、上方の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。

【００１１】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。温度調整された溶鋼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、上流側の強制撹拌領
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。

【００１２】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
物凝集合体機構３０，温度調整機構４０及び鎮静整流機
構５０を設けているので、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は、それぞれの帯域で処理さ
れた後、高精度に成分調整され且つ清浄度が高い溶鋼と
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、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍ
ｇ等の易酸化性元素が再酸化される懸念もほとんどな
い。その後も、成分調整された溶鋼は、下流側で介在物
除去，温度調整等の処理が施されるので、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に送り出される。大気との接触を避け
るために、炉体１０の開口部を覆う蓋体を装着する場合
でも、開孔面積が小さいことから使用する蓋体も小型で
よく、封止機構も簡単になる。また、円筒形状の炉体１
０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。

【００１３】

【実施例】

実施例１：（ワイヤフィード法による成分調整）転炉−ＲＨ脱ガス工程で溶製した低炭素Ａｌキルド鋼
を、図１の竪型タンディッシュを経由して連続鋳造し
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。成分調整領域では、ワイヤフィー
ダを使用してＹ含有ワイヤを投入し、溶鋼１にＹを添加
した。Ｙ含有ワイヤとしては、Ｙを軟鋼製で厚み０．２
ｍｍの鉄シースに包み込んだ径６ｍｍのワイヤを使用し
た。ワイヤ投入速度は、鋳造速度に応じて最大１００ｍ
／分までの範囲で変化させた。鋳造速度は、１．０〜
１．８ｍ／分であった。介在物凝集領域では、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、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を湯面高さの変化に応じて自動
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。

【００１４】強制撹拌領域では、電磁撹拌装置３５によ
り溶鋼１に対して磁界の回転速度が６０ｒｐｍとなるよ
うに磁場を回転させ、溶鋼１に回転流を発生させると共
に、１０Ｎｌ／分の流量でアルゴンガスを多孔質ノズル
３２から吹込んだ。温度調整領域では、電力容量１ＭＷ
の誘導コイル４１を使用し、上層域の温度を連続的に検
出しながら溶鋼温度に応じて誘導コイル４１の出力を調
整し、溶鋼１を誘導加熱した。鎮静整流化領域では、最
大磁束密度０．２テスラーの静磁場を印加した。この条
件下でタンディッシュから鋳型にかけては不活性ガスの
導入を一切行わずに、８トン／鍋の溶鋼を８鍋分連続鋳
造した。

【００１５】比較例：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、従来の舟型タンディッ
シュを経由して連続鋳造した。タンディッシュとして
は、浴深が０．９ｍで容量が約３０トンの舟型タンディ
ッシュを使用した。Ｙの添加は、実施例１と同様にワイ
ヤフィード法で行い、鋳造速度に応じワイヤ投入速度を
変更した。この場合も、鋳造速度は１．０〜１．８ｍ／
分であり、ワイヤの供給量を実施例１と同じ値に設定し
た。また、鋳造量も、実施例１と同じ８トン／鍋の溶鋼
８鍋分とした。実施例１及び比較例について、タンディ
ッシュ出口で溶鋼を適宜サンプリングし、溶鋼中Ｙ濃度
を分析した。Ｙが全て溶鋼中に溶け込んだものとして計
算されるＹ濃度に対する分析結果の比をＹ添加歩留りα
として求め、実施例１と比較例のＹ添加歩留りαを対比
した。その結果、図２に示すように、実施例１のＹ添加
歩留りαは、８鍋分の溶鋼の連続鋳造中、常に安定して
５０％以上に保持されており、Ｙ濃度が高精度でコント
ロールされていることが判った。これに対し、比較例で
は、５〜２５％の範囲でＹ添加歩留りαが大きくばらつ
いていた。特に取鍋交換時に代表される非定常部では、
Ｙ添加歩留りαが著しく低くなり、Ｙ濃度のバラツキが
大きくなる傾向がみられた。この対比から明らかなよう
に、従来の舟型タンディッシュを使用した場合には、Ｙ
等の易酸化性元素は、非定常部で特に酸化ロスが大きく
なり、結果として成分の微調整が困難になることが判
る。このような問題は、本発明に従って竪型タンディッ
シュ内の溶鋼にワイヤフィード法でＹを添加するとき解
消されることが確認された。

【００１６】実施例２：（インジェクション法による成
分調整）実施例１と同様に、転炉−ＲＨ脱ガス工程で溶製した低
炭素Ａｌキルド鋼を竪型タンディッシュを経由して連続
鋳造した。このとき使用した竪型タンディッシュは、実
施例１と同じ形状及び内容積をもっていた。成分調整領
域では、差圧式ディスペンサを用いてＹ含有合金鉄をア
ルゴンガスキャリアでインジェクションした。鋳造速度
は、１．０〜１．８ｍ／分であった。介在物凝集，強制
撹拌，温度調整，鎮静整流化の各領域では、実施例１と
全く同じ条件下で操業した。その結果、Ｙ添加歩留りα
も、実施例１と同様に８鍋分の溶鋼の連続鋳造中、常に
安定して４０％以上に保持されており、易酸化性元素で
あるＹの酸化ロスが比較例に比べて低くなっていること
が確認された。

【００１７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の成分調
整方法は、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
持ち、上方から下方に向けて成分調整機構，介在物凝集
合体機構，温度調整機構等を配置している竪型タンディ
ッシュの長所を活用し、高い添加歩留りで高精度の成分
調整を可能にしている。ワイヤフィード法では、Ｙ，Ｃ
ｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性元素を鉄シースで被覆した
ワイヤを溶鋼に投入することにより、易酸化性元素の酸
化ロスが抑制され、炉内の下降流に乗って溶鋼中に拡散
されることから添加歩留りも向上する。インジェクショ
ン法では、易酸化性元素を含む粉粒状の合金鉄をアルゴ
ン等の不活性ガスをキャリアに溶鋼内部に供給すること
によって、大気に曝すことなく易酸化性元素を添加で
き、酸化ロスを低く抑えることができる。この方法で
は、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、
高精度で成分調整された清浄度の高い溶鋼が連鋳用鋳型
に送り出される。また、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、高精度で成分
調整され且つ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】本発明に従って成分調整している竪型タンデ
ィッシュの内部を示す説明図

【図２】実施例１と比較例のワイヤフィード法による
Ｙ添加歩留り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
合体機構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：静磁場コイル

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 ３７０Ｂ２２Ｄ 11/10 ３７０Ｄ // Ｂ２２Ｄ 1/00 1/00 ＥＦ (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，介在物凝集合体機構，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
を連続鋳造する際、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性
元素を鉄製シースで被覆したワイヤを前記タンディッシ
ュに送り込まれる溶鋼の注入速度に応じた投入速度で供
給することを特徴とする竪型タンディッシュを使用した
溶鋼の成分調整方法。
【請求項２】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，介在物凝集合体機構，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
を連続鋳造する際、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｍｇ等の易酸化性
元素を含む粉粒状の合金鉄を不活性ガスキャリアでイン
ジェクションすることを特徴とする竪型タンディッシュ
を使用した溶鋼の成分調整方法。