JPH0947861A - 取鍋内溶湯の注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取鍋から別容器への溶融金属注入末期に、ス
ラグ流出を防止しつつ、取鍋内残湯量を大幅に減少せし
めて歩留りの向上を図り、しかも従来の注入量低位抑制
を無くし、通常の注入流量で注入を行えるようにする。 【解決手段】連続鋳造における取鍋からタンディッシュ
に溶鋼を注入する工程の末期において、(1) スラグ検出
器１０を用いて取鍋１から流出するスラグＢを検知した
後、取鍋１からの溶融金属Ａの注入を取鍋開閉装置５に
より一時停止させ、(2) 溶融金属の温度およびスラグの
物性値から決定される一定時間の間、取鍋１からの溶融
金属Ａの注入を一時停止した状態を保持し、(3) 前記一
定時間の経過後、再び取鍋１からの溶融金属Ａの注入を
開始し、再度スラグ検出器１０を用いてスラグＢの流出
を検知して溶融金属Ａの注入を取鍋開閉装置５により最
終的に停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属の鋳造
工程における溶融金属を収容した取鍋から別の容器へ溶
融金属を注入する工程、例えば連続鋳造において溶鋼を
レードルからタンディッシュに注入する工程の末期にお
いて、取鍋内スラグがタンディッシュへ流入するのを防
止するための取鍋内溶湯の注入方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、連続鋳造で鋳片を製造する場
合、転炉や電気炉などの製鋼炉で製造された溶鋼を取鍋
に入れ、二次精錬における真空脱ガス処理等で清浄な溶
鋼とした後、この取鍋を連続鋳造設備上まで運搬し、こ
こで取鍋内の溶鋼を中間容器としてのタンディッシュに
注入し、さらにこのタンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に
鋳込んでいる。このような連続鋳造においては、取鍋か
らタンディッシュへの溶鋼注入末期における取鍋内スラ
グによる溶鋼汚染がしばしば問題となる。

【０００３】この溶鋼汚染は、取鍋内溶鋼が減少し、溶
鋼湯面上のスラグ層が取鍋底部の注入孔へ接近するに伴
い溶鋼注入流へのスラグ混入が増大することに起因する
ことが分かっている。そのため、従来より、取鍋からの
溶鋼注入流へのスラグ混入によるタンディッシュへのス
ラグ流入を防止する対策として、種々のスラグ検知手段
が提案されてきた。例えば、特公平７−４１４０２号公
報では、冶金容器の出鋼口煉瓦に送信コイルと受信コイ
ルを埋設し、溶鋼とスラグの導電率の違いを検出するこ
とによりスラグの割合を知る方法が開示されている。こ
れらのスラグ検知方法の思想は、スラグ検知手法に差は
あるものの、いずれも溶鋼流へのスラグ混入率がある一
定量を越えたときにスラグ流出と認識し、注入を停止さ
せるものである。

【０００４】一方、取鍋からタンディッシュに流出する
スラグを低減し、かつ取鍋内残湯量を最小とする注入末
期の注湯方法として、特開昭７−９０９６号公報には、
注入末期の渦発生限界注入流と残湯量の関係を求めてお
き、取鍋のロードセルから現在の残湯量を把握すると共
に、単位時間当たりのロードセル値変化からその時点の
注入量を把握し、現在の残湯量から算出した渦発生限界
注入量と現状の注入量とが一致するように制御すること
で、渦発生しない領域の注入量でタンディッシュ内に注
湯し、これによりスラグの混入を防止する手法が提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】取鍋内スラグの注入流
への混入は、図４に示すように、取鍋１内の溶湯Ａが鋳
造の進行に伴って減少し、スラグ層が取鍋底部の注入孔
に接近するにつれてスラグＢの混入が増加していく連続
的過程である。従って、例えば前述した特公平７−４１
４０２号公報に開示されているスラグ検知手段を用いて
注入停止を行った場合、スラグ検知の閾値（設定レベ
ル）を適当に設定したとしても、スラグ検知後の注入停
止の時点においては、不可避的に取鍋１内に溶湯Ａが残
留することになる。

【０００６】また、特開平７−９０９６号公報に開示さ
れている方法においては、流出スラグを低減した上で取
鍋内残湯量を最小とすることができるものの、取鍋内残
湯量が低下するに従って注入量も低下していくため、鋳
造速度を低下させずに所期の効果を得ようとすると、複
数の取鍋から同時注湯可能なタンディッシュを用いなけ
ればならないという操業・設備上の大きな負担を受け
る。即ち、一般的に実施されている単一取鍋からの注入
法では、渦発生に伴うスラグ流出防止のためには、注入
流量を低位に抑制しなければならず、タンディッシュへ
の注入流量が鋳造速度に追随できなくなるという根本的
な問題が生じる。

【０００７】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、取鍋から別容器への
溶融金属注入末期に、スラグ検知器を用いてスラグ流出
を防止しつつ、取鍋内残湯量を大幅に減少せしめて歩留
りの向上を図ることができ、しかも従来のような渦発生
防止のための溶湯注入流量の低位抑制を必要とせず、通
常の注入流量で注入を行うことのできる取鍋内溶湯の注
入方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、注入末期におけるスラグ検知から取鍋
溶湯注入停止に至る間、以下に示すプロセスを採用す
る。即ち、溶融金属の鋳造工程における溶融金属を受容
する取鍋から別の容器に溶融金属を注入する工程の末
期、特に鋼の連続鋳造における取鍋からタンディッシュ
に溶鋼を注入する工程の末期において、図１に示すよう
に、(1) スラグ検出器１０を用いて取鍋１から流出する
スラグＢを検知した後、取鍋１からの溶融金属Ａの注入
をスライディングノズル装置などの取鍋開閉装置５によ
り一時停止させ、(2) 溶融金属の温度およびスラグの物
性値から決定される一定時間の間、取鍋１からの溶融金
属Ａの注入を一時停止した状態を保持し、(3) 前記一定
時間の経過後、再び取鍋１からの溶融金属Ａの注入を開
始し、再度スラグ検出器１０を用いてスラグＢの流出を
検知して溶融金属Ａの注入を取鍋開閉装置５により最終
的に停止させることを特徴とする。

【０００９】従来から実施されているスラグ検知による
注入終了においては、終了時に不可避的に溶湯が取鍋内
に残留することが判っている。本発明者等は、この際に
残留する溶湯の量が、取鍋底部の注入孔を通過する溶湯
の単位時間当たりの流量が同一であっても、さらにはス
ラグ検知において同一の閾値にもかかわらず、溶融スラ
グの物性値に大きく依存して変動することを見い出し
た。即ち、鋳造速度・鋳造サイズが同一で、しかもスラ
グ検知による取鍋開閉装置を閉とする操作条件が同一の
条件下であっても、溶湯の精錬操作の違いに起因する取
鍋スラグの性質によって、閉操作終了後の取鍋内溶湯の
残留量が大きく変化することが判った。

【００１０】さらに、実験・調査を継続した結果、スラ
グの性質の内、特に溶湯との濡れ性、即ちスラグと溶湯
間の界面張力が、取鍋からの注入末期においてスラグの
注入流への混入され易さに大きく影響することを見い出
した。具体的には、鋳造前の精錬段階において、スラグ
と溶湯の双方が十分に脱酸された場合においては、注入
終了後の取鍋内残湯量が少なくなり、逆にスラグの脱酸
が不十分である場合には残湯量が多くなることが判明し
たのである。このことから、スラグ中の成分である（Ｆ
ｅＯ），（ＭｎＯ）等の低級酸化物の濃度が高いほど、
スラグと溶湯間の界面張力が低下し、両者間が濡れ易く
なり、その結果、注入末期においては、図４に示すよう
に、スラグの溶湯注入流への同伴が早い時期から発生す
るため、スラグ検知時の残湯量が増加するものと推察し
た。

【００１１】上記の実験結果および推察結果から、発明
者等はスラグ検知後、図１に示すように、最初のスラグ
検知信号を受けて取鍋開閉装置をいったん閉にすること
により、溶湯注入流の影響を受けて巻き込まれ易い形状
となっているスラグ−湯面界面を元の平面形状に回復せ
しめ、溶湯にスラグが混入しない状態で注入を再開すれ
ば取鍋残留溶湯量を少なくできることに着目した。

【００１２】さらに、取鍋開閉装置をいったん閉にして
一定時間保持することを特徴としているが、閉の状態で
必要以上の時間保持すると、タンディッシュ内への注入
停止に伴う鋳造能率の阻害や、取鍋開閉装置と湯面の接
触部分での溶湯凝固による注入再開不能等の問題が生じ
る。一方、保持時間が短すぎるとスラグと溶湯の界面が
平滑に回復する以前に注入を再開することとなり、開操
作と同時にスラグが流出してしまう危険性がある。

【００１３】この問題の解決のため、発明者等は上記保
持時間を溶湯温度とスラグ物性から決定する手法を案出
した。上記保持時間は、取鍋開閉装置をいったん閉にし
た後、スラグと溶湯が分離し、両者の界面が平面になる
までに要する時間であるが、この時間は以下のように決
定される。前述したようにスラグ中の（ＦｅＯ），（Ｍ
ｎＯ）等の低級酸化物濃度の増加に伴ってスラグと溶湯
間の界面張力が低下し、その結果、図２（ａ）に示すよ
うに、注入末期においてスラグが流出を開始する限界の
溶湯深さは深くなる。従って、スラグ中の酸化物濃度が
高い場合、スラグ流出検知後に注入を停止した段階にお
いて、取鍋内に多量の溶湯が残留することになる。しか
も、注入停止後、スラグ−溶湯界面の形状が平滑面に回
復するまでの時間も界面張力が高い場合に比べ長いの
で、注入停止後の保持時間を十分長くとらないと、再度
注入を開始する際、スラグを巻き込むことになる。

【００１４】そこで、本発明においては、精錬終了後の
スラグ組成と溶湯温度からスラグと溶湯間の界面張力を
推定し、さらに注入の一時停止後のスラグ−湯面界面が
平滑に回復するまでの時間を図２（ｂ）に示すように半
実験的に求め、それを基に上記保持時間を予め決定して
おき、その決められた保持時間経過後に再度注入を開始
し、２回目のスラグ検知によって最終的に注入を停止す
る。

【００１５】−作用− 通常実施されているような最初のスラグ検知による注入
停止操作においては、スラグの流出を確実に防止するこ
とができるものの、注入停止後の取鍋内には相当量の溶
湯が残留する。しかし、本発明では、いったん注入停止
を行った後、スラグ−溶湯界面を平滑に回復せしめ、次
いで注入を再開するため、再注入から２回目のスラグ検
知までの間に相当する分だけ取鍋内残湯量を減少せしめ
ることができ、その結果、歩留りを大幅に向上させるこ
とができる。さらには、取鍋内残湯量が減少するに伴
い、残湯の後処理作業の軽減や取鍋耐火物の損耗減少な
ど、広範囲に及ぶ効果が得られる。

【００１６】加えて、注入停止後の保持時間をスラグの
性状に応じて適正に選択できるので、必要以上の保持時
間を設定することによる取鍋開閉装置回りの地金凝固等
に起因する閉塞現象を防止することができ、逆に保持時
間が短すぎる場合のスラグ−溶湯界面回復前の注入によ
るスラグ流出を確実に防止できる。さらに、取鍋からの
溶湯を通常の溶湯注入量でタンディッシュに注入するこ
とができ、また注入を一時停止するものの、この停止時
間は鋳造に影響を与えない程度の時間であり、従来のよ
うな渦流出防止のため溶湯注入流量を低位に抑制するこ
とによる、タンディッシュへの注入流量が鋳造速度に追
随できなくなる、あるいは複数の取鍋を用意するなどの
問題を解消できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示する一実施
例に基づいて詳細に説明する。これは、鋼の連続鋳造に
おいて取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入する例であ
り、図３に、この発明に係る注入方法を実施するための
連続鋳造機の上部の一例を示す。図３において、連続鋳
造機の上部には、上から順に取鍋１，タンディッシュ
２，鋳型３が配設され、取鍋１内の溶鋼Ａが取鍋底部の
注入口４，取鍋開閉装置としてのスライディングノズル
装置（以下、ＳＮ装置と記載）５，タンディッシュ注入
管６（またはロングノズル）を介してタンディッシュ２
内に注入され、タンディッシュ２内の溶鋼がＳＮ装置７
・浸漬ノズル８を介して鋳型３内に鋳込まれる。

【００１８】注入口４は、取鍋１の底部に埋設された煉
瓦からなる上ノズルに形成され、取鍋のＳＮ装置５は、
下ノズルを備えたスライドプレートを油圧シリンダ等の
ＳＮ駆動装置９で摺動させてＳＮ孔５ａを開閉する構造
であり、注入口４とＳＮ孔５ａにより、取鍋１の注入孔
が形成されている。このような注入孔において、スラグ
検出器１０を取鍋底部煉瓦内に注入口４を取り囲むよう
に埋設する。

【００１９】このスラグ検出器１０には、例えば、送信
コイルに交流電流を流すと、溶鋼中に渦電流が誘導さ
れ、これにより受信コイルに発生する電圧を測定するセ
ンサーを使用する。前記渦電流は溶鋼Ａに対するスラグ
Ｂの体積率に反比例するため、溶鋼中にスラグが混入し
たことを検知できる。なお、スラグ検出器１０はこれに
限らずその他のスラグ検出器を使用できることはいうま
でもない。

【００２０】ＳＮ駆動装置９を制御する制御装置２０に
は、スラグ検出器１０の検出信号をコネクター，プリア
ンプ等を介して入力する。制御装置２０には、予めスラ
グ検知閾値を設定しておき、測定値がこの閾値を越える
と、スラグ検知信号をＳＮ駆動装置６に出力し、ＳＮ孔
５ａを閉じるようにしている。

【００２１】また、制御装置２０には、図２のスラグ−
溶湯間界面張力に対するスラグ流出限界溶湯高さのデー
タおよびスラグ流出限界溶湯高さに対する溶鋼注入一時
停止後の保持時間のデータを登録しておき、プロセスコ
ンピューター３０から入力された溶鋼温度およびスラグ
の物性値に基づいてスラグと溶湯間の界面張力を求め、
前記データを使用して注入停止の保持時間を選択し、こ
の保持時間だけＳＮ装置５を閉じ状態に保持するように
している。

【００２２】以上のような構成において、溶鋼注入末期
において次のように溶鋼の注入制御を行う（図１参
照）。

【００２３】(1) 溶鋼注入末期においてスラグＢが取鍋
１の注入孔を通って流出を開始すると、これをスラグ検
出器１０が検知し、この検知信号によりＳＮ装置５のＳ
Ｎ孔５ａが閉じ、取鍋１からの溶鋼Ａの注入が一時停止
する。

【００２４】(2) 溶鋼Ａの温度およびスラグＢの物性値
から決定される一定時間の間、ＳＮ装置５のＳＮ孔５ａ
の閉状態が保持される。

【００２５】(3) 前記一定時間が経過すると、ＳＮ装置
５のＳＮ孔５ａが開き、再び溶鋼Ａの注入を開始し、再
度スラグ検出器１０によりスラグＢの流出が検知される
と、ＳＮ装置５のＳＮ孔５ａが閉じ、最終的に注入が停
止される。

【００２６】表１に、種々のスラグ組成および溶鋼温度
の溶鋼をタンディッシュに注入した場合の注入終了後の
取鍋内残湯量と流出スラグ量を示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】この表１の結果からも明らかなように、本
発明では、従来法に比較して注入完了後の取鍋内残鋼
は、従来法の約半分にまで減少し、しかも注入の開閉操
作を２回に増やすことによる流出スラグ量の増加代は高
々１０％程度に収めることができた。また、最初のスラ
グ検知後の注入停止時間は、０．５〜５秒程度であり、
この停止時間は鋳造に影響を与えない程度の時間であ
る。

【００２９】なお、以上は連続鋳造における取鍋からタ
ンディッシュへ溶鋼を注入する場合について説明した
が、これに限定されることなく、取鍋から他の容器類に
溶融金属を注入する場合にも、本発明を適用できる。ま
た、スラグ検出器は、送受信コイル方式に限らず、スラ
グと溶融金属とを識別できるセンサーであれば使用可能
である。

【００３０】

【発明の効果】前述したとおり、本発明は、溶融金属を
受容する取鍋から別の容器に注入する工程の末期におい
て、最初のスラグ検知による注入停止後、一定時間保持
した後、再度注入を開始し、２回目のスラグ検知により
最終的に注入を終了するようにしたため、次のような効
果を奏する。

【００３１】(1) スラグ流出の増加を抑制しつつ取鍋内
残湯量を大幅に減少させることができる。残湯量の減少
に伴い、歩留りを大幅に向上することができ、さらに残
湯の後処理の軽減や取鍋耐火物の損耗抑制等の広範囲に
及ぶ効果が得られる。

【００３２】(2) 注入停止後の保持時間はスラグの性状
に応じて適正に選択することができ、保持時間が短い場
合のスラグ流出を確実に防止できると共に、保持時間が
長い場合の取鍋開閉装置回りの地金凝固等による閉塞現
象を防止することができる。さらに、取鍋からの溶湯を
通常の溶湯注入量でタンディッシュに注入することがで
き、また注入を一時停止するものの、この停止時間は鋳
造に影響を与えない程度の時間であり、従来のような渦
流出防止のため溶湯注入流量を低位に抑制することによ
る、タンディッシュへの注入流量が鋳造速度に追随でき
なくなるという根本的問題を解消することができ、また
複数の取鍋を用意する必要がなく、操業・設備上の負担
を軽減することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る取鍋内溶湯の注入方法を順に示
す断面図である。

【図２】（ａ）は、スラグ−溶湯間界面張力に対するス
ラグ流出限界溶鋼高さを示すグラフ、（ｂ）は、本発明
に係るスラグ流出限界溶湯高さに対する溶鋼注入一時停
止後の保持時間を示すグラフである。

【図３】この発明に係る注入方法を実施するための鋼の
連続鋳造機の一例を示す断面図である。

【図４】従来のスラグ検知後の取鍋内残湯を示す断面図
である。

【符号の説明】

Ａ…溶鋼（溶融金属）、Ｂ…スラグ、 １…取鍋 ２…タンディッシュ ３…鋳型 ４…注入口 ５…取鍋のスライディングノズル装置（取鍋開閉装置） ５ａ…スライディングノズル孔 ６…タンディッシュ注入管 ７…タンディッシュのスライディングノズル装置 ８…浸漬ノズル ９…スライディングノズル駆動装置 １０…スラグ検出器 ２０…制御装置 ３０…プロセスコンピューター

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/50 ５４０ Ｂ２２Ｄ 41/50 ５４０ (72)発明者 笹目 欽吾 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属の鋳造工程における溶融金属を
   受容する取鍋から別の容器に溶融金属を注入する工程の
   末期において、(1) スラグ検出器を用いて取鍋から流出
   するスラグを検知した後、取鍋からの溶融金属の注入を
   一時停止させ、(2) 溶融金属の温度およびスラグの物性
   値から決定される一定時間の間、取鍋からの溶融金属の
   注入を一時停止した状態を保持し、(3) 前記一定時間の
   経過後、再び取鍋からの溶融金属の注入を開始し、再度
   スラグ検出器を用いてスラグの流出を検知して溶融金属
   の注入を最終的に停止させることを特徴とする取鍋内溶
   湯の注入方法。