JPH09295109A - 清浄溶湯の連続鋳造法 - Google Patents

清浄溶湯の連続鋳造法

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JPH09295109A
JPH09295109A JP13055396A JP13055396A JPH09295109A JP H09295109 A JPH09295109 A JP H09295109A JP 13055396 A JP13055396 A JP 13055396A JP 13055396 A JP13055396 A JP 13055396A JP H09295109 A JPH09295109 A JP H09295109A
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bubbles
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mold
passing
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JP13055396A
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Mitsuo Uchimura
光雄 内村
Wataru Yamada
亘 山田
Shigenori Tanaka
重典 田中
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳片欠陥の原因と考えられる脱酸生成物,鍋
スラグ,タンディッシュスラグおよびモールドパウダー
の巻き込み、および気泡のモールド内への侵入を防止し
て、さらにノズル閉塞を防止する清浄溶湯の連続鋳造法
を提供する。 【解決手段】 タンディッシュ8と浸漬ノズル6の間で
溶湯に回転運動を与えながら炉壁2より不活性ガスを吹
き込み、微細介在物を含めた介在物を除去し、またこの
部位の溶湯通過断面積を制御することにより、吹き込ん
だ不活性ガスの上昇速度より溶湯の下降速度を小さくし
てモールド11への気泡の侵入を防止し、さらに溶湯回
転部の下端Aから浸漬ノズルの吐出孔Bまでの距離を7
0cm以下にすることにより吐出流に回転流を与え、湯
面変動を防止してモールドパウダーの巻き込みを防止す
る気泡,介在物のない清浄溶湯の連続鋳造法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の製造におい
て薄板製品,厚板製品,条鋼製品等の製品欠陥につなが
る介在物の除去して、清浄な溶湯を得る連続鋳造法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車や家電用薄板材および海洋
構造物,貯槽,石油およびガス運搬用鋼管,高張力線材
などの表面や内質の欠陥に対する要求は厳しさを増して
おり、これらの欠陥は、鋳片の表面気泡,内部気泡,内
部割れ,中心偏析,介在物等に起因して発生する。この
中で介在物や気泡は、薄板の表面疵や厚板の内部欠陥お
よび線材では圧延時の断線原因となる。
【0003】これら製品欠陥となる介在物や気泡の起源
は、その成分から推定すると脱酸生成物や鍋スラグ,タ
ンディッシュスラグ,モールドパウダーおよびノズル閉
塞の防止用に吹き込む不活性ガスである。この中で、脱
酸生成物がアルミナのようなクラスター形成介在物の場
合、タンディッシュ溶湯の微細なアルミナは単独に存在
していてもノズル閉塞の原因になるばかりでなく、本発
明者の研究によると、注入・凝固工程において凝集・粗
大化して、鋳片欠陥の原因となり、また鍋スラグ、タン
ディッシュスラグ成分の介在物が鋳片で観察される例も
多い。
【0004】一方、ノズル閉塞の防止用にノズル内へ吹
き込む不活性ガスは、ノズル閉塞の防止対策として効果
的で生産性の増大には有効であるが、しかし吹き込んだ
不活性ガスがモールド内に巻き込まれ、これが凝固シェ
ルに捕捉され、このように捕捉された気泡は製品の表面
欠陥の原因となる〔材料とプロセスVol.4(199
1),p.1290〕場合があることが良く知られてい
る。
【0005】これらの防止対策の一つとして、本発明者
は特願平6−268168号および特願平7−3637
9号に、回転運動を与えた溶湯に対し炉壁から不活性ガ
スを吹き込み、不活性ガスが中心部に集積する間に微細
介在物を捕捉して、微細介在物を含め介在物および気泡
を浮上分離する方法を提案した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、介在物
性欠陥のもう一つの大きな起源は、モールドパウダーの
巻き込みである。モールドパウダーの巻き込みは、モー
ルド内湯面の盛り上がりやパウダー近傍の溶湯流速の影
響を受け、パウダーが溶湯内に削り込まれたり、巻き込
まれることにより発生することが良く知られている。従
ってパウダーの巻き込み防止には、モールド湯面の変動
の防止が不可欠である。
【0007】このモールド湯面の変動は、浸漬ノズルの
吐出流が凝固シェルに衝突・反転して上昇流に転ずるな
どが原因で発生し、浸漬ノズルからの溶湯の吐出流速や
吐出流の分散程度の影響を受ける。
【0008】また浸漬ノズルからの吐出流のうち、クレ
ーター内へ侵入する溶湯が連鋳機の曲げ部より深く侵入
した場合、侵入溶湯中の介在物は凝固シェルに捕捉さ
れ、モールド・クレーター内での浮上分離の機会が失わ
れることになる。従って吐出流の侵入深さおよび反転流
をできるだけ小さくする方法の確立が、モールドパウダ
ーの巻き込みを含めた介在物防止対策として非常に重要
である。
【0009】これら吐出流の制御技術の一つとして、浸
漬ノズルで注入流に旋回流を与える方法〔材料とプロセ
スVol.18(1995)−1116〕が良く知られ
ている。しかしながらこの浸漬ノズルで溶湯に旋回流を
与える方法を実機に適用しようとした場合、ノズル内面
の付着物の成長のため、ノズル形状の変化や片流れなど
が発生する。
【0010】その結果、注入時間である数100分の
間、初期の安定した注入流を維持することは困難で、旋
回流に乱れが発生してモールド湯面の変動を長時間の間
小さく維持することは困難である。また注入流を工業的
規模で旋回させる方法の確立が必要である。
【0011】従って、介在物や気泡に起因した製品欠陥
の発生を防止し、また生産性を妨害するノズル閉塞を防
止するには、微細介在物やタンディッシュスラグ,鍋ス
ラグおよび気泡の浸漬ノズル内への侵入を防止するだけ
ではなく、モールド内におけるパウダーの巻き込みを、
長時間安定に防止する技術の確立が重要である。
【0012】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
金属の連続鋳造において不活性ガスに起因した製品欠陥
につながる介在物を除去して、清浄な溶湯を得る連続鋳
造法を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、タンディッシュとモールドの間に円筒部を設け、
該円筒部を通過する溶湯に回転運動を与えながら円筒の
内壁より不活性ガスを吹き込み、遠心力により気泡を中
心部に集積して、気泡の集積・浮上により、気泡と介在
物を浮上分離する連続鋳造における溶湯の清浄化法であ
って、前記円筒部内を通過する溶湯の通過速度を気泡の
上昇速度より小さくすることにより、介在物と気泡のモ
ールド内への侵入を防止して、かつ溶湯回転部の下端を
浸漬ノズルの吐出孔から上部70cm以内に設置するこ
とにより、モールド内への吐出流の侵入深さ,および反
転流を小さくして、パウダーの巻き込みを防止すること
を特徴とする気泡,介在物のない清浄溶湯の連続鋳造法
である。
【0014】また上記清浄溶湯の連続鋳造法において、
円筒の溶湯通過断面積Sと通過溶湯量tとの間に、下記
(1)式の関係を成立させることを特徴とするものであ
る。
【0015】
【数2】
【0016】ただし S: 円筒の溶湯通過断面積(m
2 ), t: 通過溶湯量 (ton/sec), ρ: 溶湯の密度 (ton/m3 ) である。
【0017】
【発明の実施の形態】以下実施の形態により、作用とと
もに本発明を詳細に説明する。
【0018】本発明は、タンディッシュの出側とモール
ドとの間において、溶湯に回転運動を与えながら炉壁よ
り不活性ガスを吹き込むことにより、微細介在物も含め
た介在物を除去し、また溶湯が通過するガス吹き込み円
筒の断面積を制御することにより、吹き込んだ不活性ガ
スがモールドへ侵入するのを防止する。
【0019】さらに浸漬ノズルの吐出孔から溶湯回転部
の下端までの距離を70cm以下にすることにより、注
入流に回転運動を付加して、注入流の侵入深さ、反転流
を緩和してモールドパウダーの巻き込みを防止すること
を特徴とする、気泡,介在物のない清浄溶湯による連続
鋳造法である。本発明によれば、ノズル閉塞による吐出
孔形状の変化がなく、上記効果を長期間維持することが
できる。
【0020】図1に本発明の連続鋳造法を実施する装置
における気泡,介在物の遠心分離装置の概略を示す。不
活性ガス吹き込み介在物遠心分離部5はタンディッシュ
8と浸漬ノズル6との間に設置して、溶湯通過断面積が
Sの溶湯回転通過円筒12内で、電磁攪拌コイル1によ
り回転運動を与えながら、円筒壁に埋め込んだポーラス
プラグまたはアルミナグラファイトからなる耐火物2に
より不活性ガスを吹き込む。
【0021】ガス吹き込み耐火物2から吹き込んだ不活
性ガスは、炉壁における剪断力と、遠心力場であること
から、微細気泡9に分断,微細化される。この微細気泡
9は遠心分離により中心部に集積し、各気泡は中心部に
近づくにつれ接近するため、合体,粗大化して、大気泡
10となり浮上する。
【0022】気泡が炉壁から中心部に移動する間に、気
泡の表面には介在物が集積して介在物は気泡とともに浮
上,分離する。この際前記(1)式を満足することによ
り、気泡は溶湯の流れに乗らず、浮上分離する。なお
(1)式の左辺は、溶鋼の回転などを考慮した場合の気
泡の上昇速度に相当する。
【0023】このように微細介在物を含めた介在物分離
用に付加した回転力は、浸漬ノズル6の長さが短い場
合、吐出孔13まで伝搬して、モールド11内溶湯の湯
面変動の低減が長時間維持できることを知見して、本発
明を成し遂げた。
【0024】
【実施例】図2は、100〜400rpmで溶湯を回転
し、炉壁より不活性ガスを吹き込んだ場合の、湯面変動
に及ぼす回転部の下端Aから浸漬ノズルの吐出孔の上端
Bまでの距離Lの影響である。A,B間の距離Lが小さ
い場合、湯面変動は小さく安定して、Lの距離が大きく
なると湯面変動の改善効果は次第に小さくなる。
【0025】図3は、100〜400rpmで溶湯を回
転し、炉壁より不活性ガスを吹き込んだ場合の、鋳片の
介在物量に及ぼす回転部の下端Aから浸漬ノズルの吐出
孔Bまでの距離Lの影響である。A,B間の距離Lが大
きいほど鋳片のパウダー系介在物が増大して、L<70
0mmにおいて、介在物量が低位に安定することが分か
る。
【0026】図4は、鋳片のパウダー系介在物量と湯面
変動量の関係を示し、湯面変動が大きい場合、鋳片のパ
ウダー系介在物が増加する。なお実験に用いたパウダー
は、湯面変動で巻き込まれやすい低粘度パウダーを採用
し、鋳片中の介在物起源はその成分と形態で判定した。
【0027】図5は、Lを500mmに設定して、極低
炭素アルミキルド鋼を対象に介在物,気泡除去部に回転
運動を与え、不活性ガス吹き込み遠心分離により気泡お
よび介在物を除去した場合と、回転運動を与えない場合
の湯面変動の経時変化の比較例、また図6は、その際の
鋳片のパウダー系介在物の比較例である。また表1に種
々の鋼種の、気泡介在物の除去効果を示す。
【0028】
【表1】
【0029】本方法によって、モールドの湯面変動は長
時間に亘り小さく維持することができ、また本方法は、
回転運動を与えない場合と比べ、鋳片のパウダー系介在
物および気泡量が少なく、鋳片欠陥の大幅な低減が可能
である。またノズル閉塞の発生頻度も低減できる。
【0030】これらの理由は本方法によれば、微細アル
ミナの除去が可能で、その結果ノズル付着が発生せず
に、長時間ノズル内面の形状が維持できることによる。
なお気泡は、鋳片皮下5mmに観察される気泡を目視で
判定して、またパウダー系介在物は、全厚試料からスラ
イム法で抽出した介在物により評価し、またノズル閉塞
はストッパーの異常操作で判定した。
【0031】
【発明の効果】以上のごとく本発明による連続鋳造法に
よれば、円筒部内の溶湯の通過速度を気泡の上昇速度よ
り小さくして介在物と気泡のモールド内への侵入を防止
し、また溶湯回転部の下端を浸漬ノズルの吐出孔から上
部70cm以内に設置してパウダーの巻き込みを防止す
ることにより、モールド湯面の大きな変動を防止して長
時間に亘り安定したさく溶湯の供給を維持することがで
きる。
【0032】従って脱酸生成物,スラグ,モールドパウ
ダー,ノズル閉塞防止用に吹き込む不活性ガス等に起因
する製品欠陥の発生を長時間抑制することが可能とな
り、ノズル閉塞の発生頻度も低減するとともに、閉塞に
起因した能率の悪化を防止して生産性の大幅な改善が可
能になり、また気泡,介在物のない清浄溶湯が供給され
て鋳片欠陥も低減し、生産性の向上とともに鋳片品質の
向上を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法を実施する装置における気泡,介在物
の遠心分離装置の概略構造を示す側面図である。
【図2】溶湯を回転し不活性ガスを吹き込んだ場合の、
回転部下端から吐出孔までの距離と湯面変動の関係を示
す図面である。
【図3】溶湯を回転し不活性ガスを吹き込んだ場合の、
溶湯回転部下端から浸漬ノズルの吐出孔までの距離Lと
パウダー系介在物量の関係を示す図面である。
【図4】湯面変動と鋳片に観察される鋳片のパウダー系
介在物量と湯面変動量の関係を示す図面である。
【図5】本発明法における、湯面変動の安定維持時間の
改善効果を示す図面である。
【図6】本発明法における、パウダー系介在物の巻き込
み防止維持時間の改善効果を示す図面である。
【符号の説明】
1 電磁攪拌コイル 2 ガス吹き込み耐火物 3 吹き込みArガス 4 背圧測定装置 5 不活性ガス吹き込み介在物遠心分離部 6 浸漬ノズル 7 ストッパー 8 タンディッシュ 9 微細気泡 10 大気泡 11 モールド 12 溶湯回転通過円筒 13 吐出孔 14 モールド湯面
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 43/00 8719−4K B22D 43/00 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンディッシュとモールドの間に円筒部
    を設け、該円筒部を通過する溶湯に回転運動を与えなが
    ら円筒の内壁より不活性ガスを吹き込み、遠心力により
    気泡を中心部に集積して、気泡の集積・浮上により、気
    泡と介在物を浮上分離する連続鋳造における溶湯の清浄
    化法であって、前記円筒部内を通過する溶湯の通過速度
    を気泡の上昇速度より小さくすることにより、介在物と
    気泡のモールド内への侵入を防止して、かつ溶湯回転部
    の下端を浸漬ノズルの吐出孔から上部70cm以内に設
    置することにより、モールド内への吐出流の侵入深さ,
    および反転流を小さくして、パウダーの巻き込みを防止
    することを特徴とする気泡,介在物のない清浄溶湯の連
    続鋳造法。
  2. 【請求項2】 円筒の溶湯通過断面積Sと通過溶湯量t
    との間に、下記(1)式の関係を成立させることを特徴
    とする請求項1記載の気泡,介在物のない清浄溶湯の連
    続鋳造法。 【数1】 ただし S: 円筒の溶湯通過断面積(m2 ) t: 通過溶湯量 (ton/sec) ρ: 溶湯の密度 (ton/m3
JP13055396A 1996-04-30 1996-04-30 清浄溶湯の連続鋳造法 Withdrawn JPH09295109A (ja)

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