JPH09300050A - タンディッシュ内溶鋼の清浄化方法 - Google Patents

タンディッシュ内溶鋼の清浄化方法

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JPH09300050A
JPH09300050A JP12156396A JP12156396A JPH09300050A JP H09300050 A JPH09300050 A JP H09300050A JP 12156396 A JP12156396 A JP 12156396A JP 12156396 A JP12156396 A JP 12156396A JP H09300050 A JPH09300050 A JP H09300050A
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JP
Japan
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tundish
gas
molten steel
nozzle
injection
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JP12156396A
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Katsuhiro Sasai
勝浩 笹井
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンディッシュ内の酸素濃度を迅速で、且つ
効率的に低減することにより溶鋼の空気酸化を防止し、
さらにタンディッシュ内における介在物除去効果をも向
上させるタンディッシュ内溶鋼の清浄化方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 鋼の連続鋳造において、タンディッシュ
内に不活性ガスを吹き込み酸素濃度を低減する際、不活
性ガス吹き込み用ノズルにおけるlog Reを3.5以下
になるようにノズル径および不活性ガス流量を制限する
ことを特徴とするタンディッシュ内溶鋼の清浄化方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造にお
いて取鍋からタンディッシュ内に溶鋼を注入する際、急
激な溶鋼の空気酸化を防止し、タンディッシュ内溶鋼の
清浄化を図る方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造において、タンディッシュ
は取鍋と鋳型間に位置し、操業、品質上最も重要な役割
を果たす部分の一つである。その機能は、鋳型内への溶
鋼供給量の調節、溶鋼貯蔵、介在物の分離除去等であ
る。特に、介在物除去の機能は、近年の鋼材品質厳格化
に伴い極めて重要な機能となっている。しかし、取鍋か
らタンディッシュ内に溶鋼を注入する際、空気酸化によ
る溶鋼汚染の問題が生じるため、タンディッシュにおけ
る介在物除去効果が十分に発揮されていないのが現状で
ある。このため、タンディッシュ内における溶鋼汚染防
止を目的として、例えば特開昭61−17345号公報
に記載されているように、注入初期に保温材ボードで蓋
をしたタンディッシュ内に不活性ガスを吹き込むことに
より、注入溶鋼の空気酸化防止が図られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タンデ
ィッシュ内に溶鋼を注入するためには、タンディッシュ
蓋に溶鋼注入用ノズルを挿入できる空間が必要であり、
さらにタンディッシュ蓋およびタンディッシュ本体の熱
変形まで考慮すると、タンディッシュを完全に密閉する
ことは難しい。特に、タンディッシュが大型化している
現在では、熱変形の影響が大きく、密閉化はより困難な
ものとなっている。さらに、タンディッシュ内への不活
性ガスの吹き込みは、溶鋼注入用ノズルの周囲にある空
間やタンディッシュ蓋に設けたガス吹き込み用ノズルか
ら行われているが、この方法ではかえって注入点やタン
ディッシュ蓋の隙間から空気を巻き込み、溶鋼の酸化を
激しくするといった問題が生じる。このため、従来のシ
ール方法では空気酸化を防止できる程度までタンディッ
シュ内の酸素濃度を低減できていないのが現状である。
【0004】これらの問題に鑑み、本発明は、溶鋼の清
浄性を低下させる主原因となっているタンディッシュ内
溶鋼の空気酸化を防止するために、タンディッシュ内の
酸素濃度を迅速で、且つ効率的に低減できる方法を提供
することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼の連続鋳造
において、タンディッシュ内に不活性ガスを吹き込み酸
素濃度を低減する際、不活性ガス吹き込み用ノズルにお
けるlog Reが3.5以下を満足するようにノズル径お
よび不活性ガス流量を制限することを特徴とするタンデ
ィッシュ内溶鋼の清浄化方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】一般に、取鍋からタンディッシュ
内に溶鋼を注入する際、取鍋ロングノズルが湯面下に浸
漬されるまでは注入流の攪拌エネルギーが非常に大きい
ため、注入初期は溶鋼表面積が増大し、下記(1)式の
反応で示される空気酸化に起因して多数の介在物が生成
する。 4Al(溶鋼中)+3O2 (空気中)=2Al2 3 (介在物) (1) このように、注入初期の空気酸化速度は定常状態のそれ
に比べて極めて速く、タンディッシュにおける溶鋼汚染
の最大の原因となっている。
【0007】本発明者らは、この注入初期の空気酸化を
防止するために、タンディッシュに蓋をし、タンディッ
シュ内をArガスで置換した上で、溶鋼の注入を開始す
る方法について検討してきたが、従来のタンディッシュ
内へのArガス吹き込み方法では、工業的に溶鋼の酸化
が問題にならない程度(酸素濃度1.0%以下)まで酸
素濃度を低減できないことが分かった。
【0008】図1は従来のタンディッシュシール方法を
説明するための図である。溶鋼注入に先だって、タンデ
ィッシュ1内の空気2をArガス3で置換するために、
取鍋5内溶鋼を溶鋼注入用ノズル6を介して注入するた
めの注入孔7やタンディッシュ蓋4にガス吹き込み用ノ
ズル8を設置し、ここからArガス3をタンディッシュ
1内に吹き込んでいる。しかし、溶鋼注入用ノズル6と
注入孔7の隙間を閉じることは操業上困難であり、且つ
タンディッシュ蓋4は熱応力により変形するため、タン
ディッシュ1を完全に密閉化することはできない。この
ため、タンディッシュ蓋4に設置したガス吹き込み用ノ
ズル8からタンディッシュ1内にArガス3を吹き込む
と、Arガス3噴流が外部から空気2を巻き込み、タン
ディッシュ1内の酸素濃度を十分に低減できない。
【0009】本発明者らは、タンディッシュ内に空気を
巻き込み難いArガス吹き込み方法を開発すべく、ガス
吹き込み用ノズルの径とArガス流量を変更し、タンデ
ィッシュ内の到達酸素濃度に及ぼす影響を調査した。こ
のデータを種々の方法で詳細に解析した結果、測定され
た到達酸素濃度CO2,TD から、下記(2)式を用いて算
出した空気の巻き込み量QAir とタンディッシュ内への
吹き込みArガス流量QArの比QAir /QArはRe数
(=ノズル出口のガス流速・ノズルの内径/ガスの動粘
性係数)で統一的に整理できることを明らかにした。 QAir /QAr=CO2,TD /(CO2,Air−CO2,TD ) (2) その結果を図2に示す。この図から、本発明者らは、ガ
ス吹き込みノズルにおけるlog Reを3.5以下に設定
することにより、タンディッシュ内への空気巻き込みを
大幅に抑制できることを見いだした。
【0010】以下では本発明を具体的に説明する。容量
50tクラスのタンディッシュでは内容積が10Nm3
度あり、このタンディッシュ内(タンディッシュ温度1
300℃)の酸素濃度を1min 間で1%まで低減するた
めには均一混合を仮定しても317Nm3 /hの吹き込みA
rガス流量が必要となる。このArガスを図1のように
注入側と非注入側の2本のガス吹き込み用ノズルから供
給するとすれば、ノズル径20mmではlog Reは4.8
4となり、従来のArガス吹き込み方法は空気を巻き込
み易い条件であることが分かる。これに対し、単純にlo
g Reが3.5以下になるように吹き込みArガス流量
を低減すると、14.6Nm3 /hとなり酸素濃度低減に必
要な全Arガス流量が確保できなくなる。
【0011】したがって、本発明を実施するためには、
タンディッシュ内をArガスで置換するために必要な吹
き込みArガス流量を全体として確保した上で、各ガス
吹き込み用ノズルにおけるlog Reを3.5以下にする
必要がある。具体的には、Arガスの配管を増やし複数
のガス吹き込み用ノズルを配置すること、或いはArガ
ス配管の数は同じでガス吹き込み用ノズルを分岐させれ
ば、本発明の条件(log Re≦3.5)を満足させるこ
とができる。また、ガス吹き込み用ノズルの内径を拡大
することも有効であるが、これだけでタンディッシュ内
の酸素濃度を1min 間で1%まで低減するためには、ガ
ス吹き込み用ノズルの内径を44cmにする必要があり、
実用的ではない。このため、ガス吹き込み用ノズルの径
拡大は、前述の方法と組み合わせて、補助的に用いるこ
とが好ましい。さらに、本発明を適用できるガス種はA
rガスだけに限られたものではなく、その他の不活性ガ
スについても同様の効果を有する。
【0012】以上で述べたように、本発明によりタンデ
ィッシュの気密性が低い状態であっても、空気の巻き込
みを防止できるため、タンディッシュ内の酸素濃度を効
率的で且つ迅速に低減でき、注入初期の激しい空気酸化
を防止することができるため、鋳片の品質は格段に向上
できる。
【0013】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。 実施例1:図3に示すように、容量50tのタンディッ
シュ1(深さ1.2×幅1.5×長さ6.0m)に蓋4
をした上で、注入側と非注入側のタンディッシュ蓋4に
設けた2つのArガス配管10にノズル先端9を20個
に分岐し、その1つの内径を30mmとしたガス吹き込み
用ノズル8を取り付けた。なお、このArガス吹き込み
用ノズルは分岐した20個のノズル先端に均等にArガ
スが分配されるように設計してある。上記タンディッシ
ュでは均一混合を仮定すると、1min 間で酸素濃度を
1.0%にするには全体で342Nm3 /hのArガスを吹
き込む必要がある。そこで、注入前に上記ガス吹き込み
用ノズルを用いて注入側に175Nm3 /h、非注入側に1
75Nm3 /hのArガスを吹き込んだ。本吹き込み方法で
は、log Reは3.4となり、空気巻き込みを防止でき
る条件になっている。吹き込み開始から1分後にタンデ
ィッシュ内の酸素濃度が1%となったため、成分C:5
0ppm 、Si:0.015%、Mn:0.25%、P:
0.02%、S:0.01%、Al:0.035%、温
度1550℃(タンディッシュ内)の溶鋼250tを取
鍋から20t/minで注入した。この時、タンディッシュ
出側の溶鋼中全酸素量は注入初期から一定値を示し、安
定して全酸素量15ppm を確保できた。これにより、溶
鋼汚染は確実に防止でき、圧延後の成品には表面欠陥は
全く発生しなかった。
【0014】比較例1:図1に示すように、容量50t
のタンディッシュ(深さ1.2×幅1.5×長さ6.0
m)に蓋をした上で、注入側と非注入側のタンディッシ
ュ蓋4に設けた2つのArガス配管10に内径30mmの
ガス吹き込み用ノズル8を取り付けた。注入前に、上記
ガス吹き込み用ノズルを用いて注入側に175Nm3 /h、
非注入側に175Nm3 /hのArガスを吹き込んだ。本吹
き込み方法では、logReは4.7となり、空気巻き込
みが激しい条件になっている。吹き込み開始から5min
が経過してもタンディッシュ内の酸素濃度は10%以下
にならなかったため、そのままの状態で、成分C:50
ppm 、Si:0.015%、Mn:0.25%、P:
0.02%、S:0.01%、Al:0.035%、温
度1550℃(タンディッシュ内)の溶鋼250tを取
鍋から20t/minで注入した。この時、タンディッシュ
出側の溶鋼中全酸素量は注入初期に90ppm に達し、そ
の後除々に低下したが、最終到達値は50ppm であっ
た。このため、注入初期の溶鋼汚染を防止できず、圧延
後の成品には表面欠陥が発生した。
【0015】
【発明の効果】以上のごとく、本発明のタンディッシュ
内溶鋼の清浄化方法によれば、タンディッシュ内の酸素
濃度を迅速に、且つ効率的に低減できるため、Arガス
のコストを低下できるばかりでなく、最も激しい注入初
期の溶鋼汚染を確実に防止できるため、鋳片の品質も極
めて向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のタンディッシュシール方法を説明するた
めの図である。
【図2】空気の巻き込み量QAir とタンディッシュ内へ
の吹き込みArガス流量QArの比QAir /QArとRe数
の関係を示す図である。
【図3】本発明の実施状況を説明するための図である。
【符号の説明】
1:タンディッシュ 2:空気 3:Arガス 4:タンディッシュ蓋 5:取鍋 6:溶鋼注入用ノズル 7:注入孔 8:ガス吹き込み用ノズル 9:ガス吹き込み用ノズルの先端 10:Arガス配管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼の連続鋳造において、タンディッシュ
    内に不活性ガスを吹き込み酸素濃度を低減する際、不活
    性ガス吹き込み用ノズルにおけるlog Reを3.5以下
    になるようにノズル径および不活性ガス流量を制限する
    ことを特徴とするタンディッシュ内溶鋼の清浄化方法。
JP12156396A 1996-05-16 1996-05-16 タンディッシュ内溶鋼の清浄化方法 Withdrawn JPH09300050A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110295268A (zh) * 2019-06-17 2019-10-01 首钢集团有限公司 一种获得单炉次吹氩流量的方法
JP2020075279A (ja) * 2018-11-09 2020-05-21 日本製鉄株式会社 溶鋼への合金添加方法
JP6784349B1 (ja) * 2019-07-01 2020-11-11 Jfeスチール株式会社 高清浄鋼の製造方法
WO2021002130A1 (ja) * 2019-07-01 2021-01-07 Jfeスチール株式会社 高清浄鋼の製造方法

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