JPH09300051A - 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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JPH09300051A
JPH09300051A JP12156496A JP12156496A JPH09300051A JP H09300051 A JPH09300051 A JP H09300051A JP 12156496 A JP12156496 A JP 12156496A JP 12156496 A JP12156496 A JP 12156496A JP H09300051 A JPH09300051 A JP H09300051A
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JP
Japan
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tundish
molten steel
gas
nozzle
injection
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JP12156496A
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English (en)
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Katsuhiro Sasai
勝浩 笹井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、
タンディッシュの酸素濃度迅速で、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。 【解決手段】 鋼の連続鋳造において、注入前のタンデ
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、溶鋼注入用ノズルから不活性ガスを吹き込むと共
に、酸素との結合性が高く、タンディッシュ温度でガス
化する金属をタンディッシュ内に添加することを特徴と
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、
タンディッシュを完全に密閉することは不可能である。
また、タンディッシュ内に不活性ガスを吹き込む場合、
溶鋼注入用ノズルの周囲にある空間から不活性ガスを吹
き込んでいるが、この方法ではかえって注入点で空気を
巻き込み溶鋼の酸化が激しくなるといった問題も生じ
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】本発明の要旨は、鋼の連
続鋳造において、注入前の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、溶鋼注入用ノズル
から不活性ガスを吹き込むと共に、酸素との結合性が高
く、タンディッシュ温度でガス化する金属をタンディッ
シュ内に添加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、取鍋に取り付けた溶鋼注入用ノ
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、鋳込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、溶鋼の酸化を防止で
きる程度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、
タンディッシュ蓋4に設けた取鍋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、注入孔7を閉じ
ることは操業上困難であり、このためガス吹き込み用ノ
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噴流が周辺の空気2を巻き込むため、タ
ンディッシュ1内の酸素濃度は十分に低減できない。
【0009】本発明者らはガス吹き込み用ノズル8から
吹き込まれたArガス3が巻き込む空気2量を詳細に測
定した結果、巻き込み空気流量はガス吹き込み用ノズル
の径に反比例し、且つガス吹き込み用ノズル出口からタ
ンディッシュ底部までの距離に比例すること、さらに巻
き込んだ空気流量はArガス流量の数倍にも達してお
り、タンディッシュ内の酸素濃度低減にはこの問題を解
決することが必須であることを見いだした。
【0010】上記結果から、本発明者らは、注入前のタ
ンディッシュ内の酸素濃度を効率的に低減するために
は、ガス吹き込み用ノズル出口からタンディッシュ底部
までの距離(ノズル高さ)を小さくし、さらにガス吹き
込み用ノズルの径を大きくすることが有効であると考
え、その方法として溶鋼注入用ノズルからArガスを吹
き込む方法を発明した。
【0011】図2に本発明を実施した場合の鋳造状況を
示す。タンディッシュ1に蓋4をし、鍋スライディング
ノズル9と溶鋼注入用ノズル6の接合部近くにArガス
導入管10を配置し、注入前にここからArガス3を溶
鋼注入用ノズル6の内側に吹き込む。吹き込まれたAr
ガス3は溶鋼注入用ノズル6を通り、タンディッシュ1
底部付近のノズル出口11からタンディッシュ1内に供
給される。従来のガス吹き込み用ノズルの径は20〜3
0mm程度であるが、溶鋼注入用ノズル出口径は200〜
300mm程度あり、径拡大の効果により空気巻き込み量
は約1/10になる。さらに、溶鋼注入用ノズル出口か
らタンディッシュ底部までの距離は、溶鋼注入を安定的
に実施する目的からタンディッシュ深さの1/2〜1/
4程度まで小さくしているため、ノズル高さ低減の効果
によりガス吹き込み用ノズルの場合に比べて空気巻き込
み量は1/2〜1/4になる。この効果を全て考慮する
と、本発明により空気巻き込み量は従来の1/20〜1
/40程度まで低減することが可能であり、工業的に問
題とならない程度までタンディッシュ内の酸素濃度を低
減できる。
【0012】しかしながら、本発明のようにArガスの
みでタンディッシュ内の酸素濃度を低減するには、比較
的多量のArガスを吹き込んでも、5分程度の時間を要
し、精錬−鋳造間で待ち時間が生じるため、操業上必ず
しも満足できるものではなかった。そこで、少量のAr
ガスでも、短時間で十分にタンディッシュ内の酸素濃度
を低減できる方法についてさらに検討を続けた結果、本
発明のArガス吹き込み方法と併用して、金属Mgをタ
ンディッシュ内に添加することが有効であることを見い
だした。
【0013】金属Mgの沸点は1100℃程度であり、
溶鋼注入前のタンディッシュ内(1300℃以上)に添
加するとMg蒸気となり、下記(2)式により空気中の
酸素と反応するため、タンディッシュ内の酸素濃度を低
減することができる。 2Mg(ガス)+O2 (ガス)=2MgO(固体) (2)
【0014】しかし、金属Mgの添加だけでは、(2)
式の反応によりタンディッシュ内の酸素量に相当する体
積収縮が起こり、タンディッシュ内が負圧となるため、
外部からタンディッシュ内に空気の流れが生じる。この
空気の流れ込みを防止するためには、金属Mgの添加に
より減少した酸素の体積分をArガスで補い、タンディ
ッシュ内を正圧にする必要がある。しかし、従来の方法
でタンディッシュ内にArガスを吹き込むと、空気の巻
き込みが生じるため、金属Mgの添加により低下した酸
素濃度が再び上昇することになる。したがって、金属M
gの添加と前述の溶鋼注入用ノズルからのArガス吹き
込み方法を併用することにより、空気の巻き込みを防止
した状態で、効率的にタンディッシュ内の酸素濃度を低
減することができる。
【0015】本発明を実施する場合、Arガス導入管は
溶鋼注入用ノズル、取鍋スライディングノズル等に配置
することができ、溶鋼注入用ノズルを通してタンディッ
シュ内にArガスを供給できればどの位置に配置しても
良い。また、溶鋼の注入はタンディッシュ内の酸素濃度
が1%以下に達してから開始することが好ましい。これ
は、酸素濃度が1%以下になると、溶鋼汚染を工業的に
問題にならない程度まで防止できるためである。勿論、
酸素濃度を低減するためにArガス以外の不活性ガスを
用いることも可能である。
【0016】また、タンディッシュ内に添加する金属は
Mgだけに限られたものではなく、例えばCa等のよう
にタンディッシュ内の温度でガス化し、且つ酸素と結合
し易い金属であれば良い。
【0017】Arガスの吹き込みは溶鋼注入開始前だけ
でなく、注入開始後も実施することが望ましい。注入開
始後に溶鋼注入用ノズルから溶鋼中に吹き込まれたAr
ガス気泡が溶鋼注入流の攪拌エネルギーにより微細化さ
れるため、気泡による介在物の浮上分離促進の効果が期
待できる。さらに、吹き込まれたArガス気泡は溶鋼中
からガス中に移行するため、タンディッシュ内の酸素濃
度を低い状態に維持できる。したがって、注入開始後も
Arガス吹き込みを継続すれば、酸化防止と介在物除去
の両効果により溶鋼清浄性を格段に向上できる。
【0018】
【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2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)に耐火
性蓋4をした上で、内径200mmの溶鋼注入用ノズル6
をタンディッシュ1底部から200mmの位置に設置し、
注入前に溶鋼注入用ノズル6上部のArガス導入管10
からArガス3を100Nm3 /hの流量で吹き込んだ。同
時に、金属Mgもタンディッシュ内に1.0kgを添加し
た。金属Mgを添加した直後に、タンディッシュ内の酸
素濃度は1%以下となり安定したため、吹き込み開始か
ら20秒後にArガス吹き込み流量を1Nm3 /hに低減
し、成分C:50ppm 、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25t/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。
【0019】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)に耐火性蓋4をした上で、内径200mmの溶鋼注入
用ノズル6をタンディッシュ1底部から200mmの位置
に設置した。さらに、タンディッシュ蓋の注入孔から内
径30mmのガス吹き込み用ノズル8を挿入し、タンディ
ッシュ1底部から1.2m高さの位置に取り付けた。A
rガスを250Nm3 /hの流量で吹き込むと共に、金属M
gを1.0kg添加した。金属Mgを添加した直後に、タ
ンディッシュ内の酸素濃度は3%となったが、その後直
ちに酸素濃度は8.5%まで上昇した。金属Mgを添加
してから10分が経過しても、タンディッシュ内の酸素
濃度は8.5%以下にならなかったので、Arガス吹き
込み流量を1Nm3 /hに低減し、そのままの状態で、成分
C:50ppm 、Si:0.015%、Mn:0.25
%、P:0.02%、S:0.01%、Al:0.03
5%、温度1550℃(タンディッシュ内)の溶鋼25
0tを取鍋から25t/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80ppm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。
【0020】比較例2:図1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)に耐火性蓋4をした上で、内径200mmの溶鋼注
入用ノズル6をタンディッシュ1底部から200mmの位
置に設置し、注入前に溶鋼注入用ノズル6上部のArガ
ス導入管10からArガス3を250Nm3 /hの流量で吹
き込んだ。Arガスの吹き込み開始から5分後に、タン
ディッシュ内の酸素濃度が1%以下になったため、Ar
ガスの吹き込み流量を1Nm3 /hに低減し、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25t/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。しかし、タンディッシュ内の酸素濃度を
低減するために5分間の待ち時間を生じたため、次鍋の
精錬時間が長くなり、処理コストは高くなった。
【0021】
【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、操業を乱
すことなく、最も激しい鋳込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】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:鍋スライディングノズル 10:Arガス導入管 11:溶鋼注入用ノズル出口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼の連続鋳造において、注入前のタンデ
    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、溶鋼注入用ノズルから不活性ガスを吹き込むと共
    に、酸素との結合性が高く、タンディッシュ温度でガス
    化する金属をタンディッシュ内に添加することを特徴と
    するタンディッシュ内溶鋼の清浄化方法。
JP12156496A 1996-05-16 1996-05-16 タンディッシュ内溶鋼の清浄化方法 Pending JPH09300051A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008264801A (ja) * 2007-04-17 2008-11-06 Jfe Steel Kk 鋼の連続鋳造方法
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Effective date: 20030930