JPH09248660A

JPH09248660A - 溶融金属用の注入ノズルおよび注入方法

Info

Publication number: JPH09248660A
Application number: JP8300896A
Authority: JP
Inventors: Takeo Imoto; 健夫井本; Shinya Kitamura; 信也北村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融金属の移し変えに伴うスラグ流出を低減
し、高歩留りを維持しつつスラグ起因の品質低下を抑制
する。【解決手段】取鍋からノズルを介してタンディッシュ
に溶鋼を注入する際、スラグ流出が発生する時期に、ノ
ズル内に多孔質体１０で形成されたスラグ遮断物を挿入
する。溶鋼だけを多孔質体１０を通過させることによっ
て、スラグの通過を抑制しつつ、歩留り良く溶鋼を注入
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低合金鋼、各種ス
テンレス鋼、高Ｎｉ鋼および各種非鉄合金などの溶融金
属を注入する際に用いる注入ノズル、およびこれを用い
る注入方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属から金属製品を得るプロセスに
おいて、溶融金属とその表面に浮かぶスラグを分離する
ことは、優れた製品品質を維持するための重要課題とな
っている。例えば、転炉を用いて溶鋼の脱硫あるいは脱
燐処理を行った際に生成するスラグを、転炉から取鍋に
流出させると製品欠陥につながることが多い。欠陥にな
らないとしても、取鍋内で、脱硫スラグと脱硫処理した
溶鋼とが混ざると、溶鋼の硫黄濃度が高くなって製品成
分を満足しなくなることがある。特に、連続鋳造におけ
る取鍋からタンディッシュへのスラグ流入は、スラグ自
体が介在物欠陥となるので重大な問題である。

【０００３】こうしたスラグ流出の低減技術は、これま
でにも数多く開発されている。例えば、転炉内で使用す
るスラグボールや、特開昭６０−２１０３５２号公報記
載の取鍋内で用いるフローティングバルブなどが良く使
われている。フローティングバルブとは、メタル比重
（＝７トン／ｍ³前後）とスラグ比重（＝１〜２トン／
ｍ³前後）の比重差を利用して、中位程度の比重（３〜
５トン／ｍ³前後）を持つスラグ遮断および栓の機能を
有する物体であって、これを取鍋内溶鋼中に浮かべて溶
鋼の注入を行うものである。フローティングバルブは、
比重差から溶鋼層とスラグ層の境目に浮遊することにな
り、注入末期にスラグ流出寸前に注入孔の栓になるので
ある。

【０００４】また、スラグ遮断物体を固定して利用する
方法としては、特開昭６３−１６８５５号公報記載のよ
うに多孔質体を注入ノズル入口に設置する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】フローティングバルブ
は、スラグの表面が固化しているときなどに注入孔直上
に保持することが難しく、不測のスラグ流入を招く問題
があった。

【０００６】また、予め多孔質体をノズルに固定配置す
る方法は、長時間注入すると介在物やスラグあるいは地
金の付着などによって多孔質体に詰まりを生ずることが
多く、安定した制御を行うことが困難であるといった欠
点があった。

【０００７】本発明は、上記課題を解決し、スラグ流出
防止を高い成功率で実現でき、しかも、多孔質体の目詰
まりを少なくできる注入ノズルおよび注入方法を提供す
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の注入ノズルは、
容器から別の容器に溶融金属を注入する際に用いる注入
ノズルにおいて、注入ノズル内の溶融金属流路の少なく
とも一箇所に、溶融金属の流動方向軸と異なる角度の移
動方向軸を有し、かつ溶融金属流に接触する面の少なく
とも一箇所に多孔質体を有する移動構造体を配設したこ
とを特徴とする溶融金属用の注入ノズル、および、底部
の注入孔の下側に浸漬注入ノズルを配設した第１容器か
ら別の第２容器に溶融金属を注入しながら連続鋳造を行
う際に、第１容器の注入孔と浸漬注入ノズルとの間に介
在させて溶融金属注入量を調整するためのスライディン
グノズルにおいて、スライディングノズルのプレートの
うち少なくとも一つに設けた注入孔に、空孔率が７０〜
９０％である耐火物製多孔質体を配設したことを特徴と
する溶融金属用の注入ノズルである。

【０００９】また、本発明の注入方法は、底部の注入孔
の下側に浸漬注入ノズルを配設した第１容器から別の第
２容器に溶鋼を注入しながら連続鋳造を行う際に、第１
容器の注入孔と浸漬注入ノズルとの間に介在させて溶鋼
注入量を調整するためのスライディングノズルを前記本
発明のいずれかの注入ノズルとし、連続鋳造の進行に伴
って第１容器内の残留溶鋼重量が初期充填重量の２０％
以下になった操業期間のうち少なくとも一回、多孔質体
を有する移動構造体または耐火物製多孔質体を注入ノズ
ル内に移動させて多孔質体を溶鋼流に接触させることを
特徴とする注入方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、鋼の連続
鋳造を例にして図１に基づいて説明する。

【００１１】図１（ａ）は連続鋳造用の取鍋に設けられ
た羽口を側面から見た断面図である。炉底耐火物１で浮
き上がりを防止されている上部羽口煉瓦２が鉄皮３に配
置され、上部羽口煉瓦２の周囲には、交流電流の印加と
スラグ流入によるノズル内のインピーダンス変化の検知
が可能なスラグセンサー４が設置されている。下部羽口
５は直接タンディッシュ内部に挿入され、連続鋳造中
は、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入量はスライデ
ィングノズルによって制御される。

【００１２】スライディングノズルには、固定された上
部プレート６と下部プレート９の間に二枚の可動式中間
プレートがある。一枚は流量制御プレート７であり、開
度を調整することによってタンディッシュへの流量調整
を行う。もう一枚のスラグ制御プレート８には、二箇所
の通過口が設けられている。図１（ｂ）はスラグ制御プ
レート８だけを上から見た図であるが、片方の通過口に
は多孔質体１０が埋め込まれており、スラグ制御プレー
ト８の移動によって溶鋼を円空間通路１１と多孔質体１
０通路の内何れかを通過させることができる。取鍋の残
溶鋼が多い場合には、スラグ制御プレート８の円空間通
路１１に溶鋼を通過させ、注入の末期には、スラグ制御
プレート８を移動させて多孔質体１０に溶鋼を通過させ
て注入を行う。注入末期には、溶鋼表面に浮かんだ取鍋
スラグが渦流によってノズル内に侵入するが、多孔質体
１０によってスラグのタンディッシュへの侵入が抑制さ
れて溶鋼だけが優先的に多孔質体１０を通過するため、
タンディッシュへのスラグ汚染を抑制した上で歩留り良
く溶鋼を注入することができる。

【００１３】多孔質体内に溶鋼を通過させ続けると、鋼
中の微小介在物が付着し続けて長時間の連続使用後には
詰まりが発生するが、本発明では、多孔質体１０に溶鋼
を通過させる時間は取鍋スラグがノズルに侵入する可能
性がある注入末期だけに限定することができるため、安
定的な操業が実現できる。

【００１４】多孔質体１０の組成は、高温の溶融金属を
用いる場合には高融点のセラミックス質が望ましく、ア
ルミナやジルコニア、ムライト、チタン酸化物などの酸
化物や、ＳｉＣやサイアロン、ＢＮなどの非酸化物、ま
たそれらの複合材料などが適している。

【００１５】発明者らの調査の結果、多孔質体１０の空
孔率を７０〜９０％にすると溶融金属の通過圧損が少な
く、かつ、スラグ流出防止効果が大きいことが明らかに
なっている。本発明を鋼の連続鋳造に実施する場合に
は、多孔質体１０によるスラグ制御は、二次精錬工程ま
でに溶製された取鍋溶鋼の重量がタンディッシュへの注
入によって初期の２０％以下になった領域において行う
ことが効率的である。これは、１００〜３５０ｔ規模の
各種製鋼工場における実態調査の結果、取鍋からのスラ
グ流出のほとんどが初期溶鋼量の２０％以下になってか
ら開始することが明らかになったためである。ノズル内
への多孔質体１０の挿入は、スラグセンサー４によって
ノズル内へのスラグ流入開始を判断した直後に速やかに
操作することで、多孔質体１０による圧損抵抗が影響す
る時間を短縮できると共に、多孔質体１０の劣化を最小
限にすることができ、使用回数の延長などを図ることが
できる。

【００１６】

【実施例】本発明のパイロット規模の実施試験を行っ
た。

【００１７】小型の取鍋に、電気炉で溶解した８ｔの溶
鋼と２００ｋｇのスラグを装入した後、耐火物で内張り
をした鋳型内に溶鋼を放流し、ノズル周囲に配置したス
ラグセンサーの信号によってスラグ流出開始を検知した
時点でスライディングノズルのスラグ制御プレートを油
圧で移動させて多孔質体を溶鋼通路に挿入した。その
後、ノズルからの溶鋼流出が少なくなった時点を目視で
判断して流量制御プレートを移動させ放流を停止した。
鋳型内の鋼が冷却した後に、表面に浮かんだスラグを回
収すると共に、取鍋内に残留した鋼重量を測定した。試
験に用いた多孔質体は、チタン酸アルミニウムとムライ
トを主成分とし、空孔の平均径が３ｍｍ程度のものであ
った。

【００１８】図２には、多孔質体の空孔率を変更して行
った実験において、取鍋内に残存した溶鋼量（○印、縦
軸左目盛）と、鋳型内に流出したスラグ量（●印、縦軸
右目盛）を示す。この内、空孔率１００％のデータはス
ラグ制御プレート内の多孔質体通路に多孔質体の埋め込
みを行っていない水準であり、本発明の範囲外である。

【００１９】実験の結果、多孔質体を取り付けた空孔率
９０％以下の全ての範囲において流出スラグ量を４０ｋ
ｇ以下に低減できており、本発明による取鍋からのスラ
グ流出抑制効果が確認できた。また、取鍋内の残湯量は
空孔率の低下と共に上昇した。これは、空孔率を小さく
するとノズル内の溶鋼通過抵抗が大きくなるためであ
り、実生産に適用する場合にはスラグ流出による溶鋼汚
染が小さく、歩留りの観点からも注入終了時の取鍋内の
残溶鋼を低減できる空孔率７０〜９０％の範囲が望まし
い。

【００２０】また、放流開始初期から多孔質体をノズル
に挿入した実験水準においては、多孔質体への介在物付
着が起因と考えられる放流中の溶鋼流出速度の低下や、
長時間使用による多孔質体の破損が発生し、安定的な放
流を行うことができなかった。

【００２１】

【発明の効果】本発明によって溶融金属の移し変えに伴
うスラグ流出を大幅に低減できるので、溶融金属の製造
工程におけるスラグ起因の品質低下を回避することがで
き、効率的な製造が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す図であり、（ａ）は側
面図、（ｂ）は平面図である。

【図２】実施例における多孔質体の空孔率に対する取鍋
内残溶鋼量と鋳型への流出スラグ量を示す図である。

【符号の説明】

１炉底耐火物２上部羽口煉瓦３鉄皮４スラグセンサー５下部羽口６上部プレート７流量制御プレート８スラグ制御プレート９下部プレート１０多孔質体１１円空間通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器から別の容器に溶融金属を注入する
際に用いる注入ノズルにおいて、注入ノズル内の溶融金
属流路の少なくとも一箇所に、溶融金属の流動方向軸と
異なる角度の移動方向軸を有し、かつ溶融金属流に接触
する面の少なくとも一箇所に多孔質体を有する移動構造
体を配設したことを特徴とする溶融金属用の注入ノズ
ル。
【請求項２】底部の注入孔の下側に浸漬注入ノズルを
配設した第１容器から別の第２容器に溶融金属を注入し
ながら連続鋳造を行う際に、第１容器の注入孔と浸漬注
入ノズルとの間に介在させて溶融金属注入量を調整する
ためのスライディングノズルにおいて、スライディング
ノズルのプレートのうち少なくとも一つに設けた注入孔
に、空孔率が７０〜９０％である耐火物製多孔質体を配
設したことを特徴とする溶融金属用の注入ノズル。
【請求項３】底部の注入孔の下側に浸漬注入ノズルを
配設した第１容器から別の第２容器に溶鋼を注入しなが
ら連続鋳造を行う際に、第１容器の注入孔と浸漬注入ノ
ズルとの間に介在させて溶鋼注入量を調整するためのス
ライディングノズルを請求項１または２記載の注入ノズ
ルとし、連続鋳造の進行に伴って第１容器内の残留溶鋼
重量が初期充填重量の２０％以下になった操業期間のう
ち少なくとも一回、多孔質体を有する移動構造体または
耐火物製多孔質体を注入ノズル内に移動させて多孔質体
を溶鋼流に接触させることを特徴とする注入方法。