JPH0987729A - 溶鋼成分調整用合金鉄ワイヤおよびその使用に適した小ロット用タンディッシュ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 連続鋳造設備を用いて品質の安定した小ロ
ットの鋼種を効率よく安価に生産できる、溶鋼成分調整
用合金鉄ワイヤおよびその使用に適した小ロット用タン
ディッシュを提供する。 【解決手段】 内部に合金鉄を通気可能に充填したフー
プ被覆ワイヤを用いワイヤ自体に撹拌用のガスを流すと
ともに、投入ワイヤのフープが溶鋼内の適正高さ位置で
融解されるように、フープ肉厚を、タンディッシュの区
分堰の高さ、湯面高さ、およびワイヤ投入速度に基づい
て設定し、さらにこのワイヤが投入されるタンディッシ
ュの成分調整室にワイヤ投入時の巻き込みスラグによる
汚染防止用の小堰を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼成分調整用合
金鉄ワイヤおよびその使用に適した小ロット用タンディ
ッシュに関し、詳しくは、連続鋳造設備における多品種
小ロット生産用の堰区分型のタンディッシュに用いて好
適な、溶鋼成分調整用合金鉄ワイヤおよびその使用に適
した小ロット用タンディッシュに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼製品要求の多様化に伴い、もと
もと大ロット生産に適するように造られている連続鋳造
設備を多品種小ロット生産にも適用する工夫がなされる
ようになってきた。例えば、実公平7-15659 号公報に
は、マルチストランド方式の連続鋳造設備に設けたタン
ディッシュを、分割用堰により複数の堰に区分し、区分
された室にそれぞれモールドに溶鋼を注入するためのタ
ンディッシュノズルを設けるとともに、少なくとも一室
に添加合金投入ホッパと底吹式ガスバブリング装置とを
設けた小ロット生産用タンディッシュにあって、前記底
吹式ガスバブリング装置を底部にもち、かつ、前記添加
合金投入ホッパの下方に設置したコップ状受堰を敷設し
たことを特徴とする小ロット生産用タンディッシュが開
示されている。

【０００３】この底吹式ガスバブリング装置は、溶鋼の
温度や成分調整のために撹拌用として設けられ、ポーラ
ス煉瓦で構成されている。しかし、ポーラス煉瓦からな
る撹拌用の底吹式ガスバブリング装置は、操業中にポー
ラス煉瓦に溶鋼が徐々に浸透して撹拌能力が漸次低下
し、溶鋼の成分・温度が不均一の度を増すため品質の信
頼性に乏しいという問題を抱えている。

【０００４】成分調整用合金の添加方法に関しては、上
記の粒状合金投入・底吹撹拌による方法以外に、例えば
特開昭50-128603 号公報に開示されるように、不活性ガ
ス上吹バブリングのランス中に金属または合金のワイヤ
を送り込み、ランス下端近傍で溶鋼と接触し溶解せしめ
るという方法もある。この方法では上記のような問題は
起こらないが、ワイヤの周囲から下方にガスを噴出して
バブリングを行うためワイヤ自体に撹拌力が及びにくい
から溶鋼の成分・温度の不均一を招きやすいほか、ラン
スの消耗による不純物の混入やランス交換作業による能
率低下およびコストアップなどの問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の問
題に鑑み、本発明は、連続鋳造設備を用いて品質の安定
した小ロットの鋼種を効率よく安価に生産できる、溶鋼
成分調整用合金鉄ワイヤおよびその使用に適した小ロッ
ト用タンディッシュを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶鋼成分
調整用合金鉄ワイヤの合金充填率が低い場合、その溶鋼
への投入時に、溶鋼の撹拌の程度がとくに大きくなる現
象がみられることに着目し、鋭意検討を重ねて本発明を
なすに至った。本発明は、外周を鉄主体の非通気層（フ
ープ）で被覆され、内部に合金鉄が通気可能に充填され
てなることを特徴とする溶鋼成分調整用合金鉄ワイヤで
ある。該合金鉄ワイヤにおいては可能な通気量が少なく
とも１ＮＬ／min となるように構成するのが好ましい。
かかる通気量を確保するためには、充填される合金鉄の
断面中心付近にパイプ状の通気孔を設けるか、あるい
は、合金鉄として多孔質材料のものを用いるのがよい。

【０００７】また、前記合金鉄ワイヤは、そのフープの
肉厚が、タンディッシュ内の溶鋼深さ（湯面高さ）、タ
ンディッシュを区分する堰の高さ、およびワイヤの送り
速度に基づいて設定されることを特徴とし、この設定
は、フープの肉厚をＨ(mm)、湯面高さをｂ(mm)、堰の高
さをａ(mm)、ワイヤの送り速度をｖ(mm/s)、フープの融
解速度定数をｋ(mm/s)として、以下の式を満たすように
行うのが好ましい。

【０００８】ｋ（ｂ−ａ）／ｖ＜Ｈ＜ｋｂ／ｖ また、本発明は、前記合金鉄ワイヤの使用に適した小ロ
ット用タンディッシュであり、該タンディッシュは、堰
により複数の室に区分され、各室にそれぞれモールドに
溶鋼を注入するためのタンディッシュノズルが設けら
れ、かつ、成分調整が行われる室には室区分用の前記堰
と前記タンディッシュノズルへの流入孔の間に小堰が設
けられてなることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の溶鋼成分調整用合金鉄ワ
イヤおよびその使用に適した小ロット用タンディッシュ
の説明図を図１に示す。図１の（ａ）は全体の概略断面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）および
（ｄ）は好ましい形態の合金鉄ワイヤの断面図である。
図１において、１は取鍋、２はロングノズル、３はタン
ディッシュ、４はイマージョンノズル（タンディッシュ
ノズル）、５は堰、51は窓、６は小堰、７は合金鉄ワイ
ヤ、71はフープ、72は合金鉄、73はパイプ状の通気孔、
74は多孔質の合金鉄、８は溶鋼、81は鋼浴面、９はモー
ルド、10は気泡、Ｇは撹拌用のガス、Ｘは受鋼室、Ｙは
成分調整室である。

【００１０】図１に示されるように、小ロット生産に対
応するタンディッシュ３は、堰５によって複数の室に区
分されている。取鍋１にて大ロット用に成分調整された
溶鋼８は、ロングノズル３を経由して受鋼室Ｘに注入さ
れ、受鋼室Ｘの底部のイマージョンノズル４を介してモ
ールド９に鋳込まれるとともに、その一部は堰５に設け
た窓51から溢流して成分調整室Ｙに導かれ、合金添加お
よび撹拌により小ロット向けに成分を調整され、成分調
整室Ｙの底部のイマージョンノズル４を介して受鋼室Ｘ
とは別のモールド９に鋳込まれる。

【００１１】この合金添加および撹拌の工程で、本発明
によれば、フープ71で被覆され内部に合金鉄72，74を通
気可能に充填した合金鉄ワイヤ７を、成分調整室Ｙ内の
溶鋼８に送り込み、合金鉄ワイヤ７の内部に撹拌用のガ
スＧを流すことで、溶鋼８中でフープ71が融解を終える
合金鉄ワイヤ７先端において合金鉄72または74自身の内
部から直接気泡10を噴出させて溶鋼を撹拌することがで
きる。なお、ガスＧには、ArあるいはＮ₂ などの不活性
ガスを用いる。それゆえ、前記した従来技術の諸問題、
すなわち、底吹バブリングにおけるポーラス煉瓦の経時
劣化の問題や、上吹ランスでのワイヤ周辺の不均一撹拌
およびランス交換による能率低下などの問題は解消さ
れ、溶鋼８の温度および成分を容易に均一化させながら
安定した成分調整を行うことができるのである。

【００１２】撹拌を均一に行うためには、ガスＧの流量
すなわち合金鉄ワイヤ７の通気量は、少なくとも１ＮＬ
／min とするのが望ましい。それには、図１（ｃ）に示
すように合金鉄72の断面に中空の通気孔73をもたせる
か、図１（ｄ）に示すように充填材として多孔質の合金
鉄74を用いて、合金鉄ワイヤ７を構成するのが好適であ
る。１ＮＬ／min 以上の通気量を確保するための通気孔
73の孔径あるいは多孔質の合金鉄74の気孔率または充填
率は、実験により容易に求められる。なお、この通気量
に関しては、特に上限を設けないが、過剰なガスの添加
はタンディッシュ内のスラグを巻き込むことにより、鋳
片の品質を悪化させるおそれがある。鋳片品質向上の観
点から 100ＮＬ／min までにとどめておくのが望まし
い。

【００１３】また、本発明においては、合金鉄ワイヤ７
の成分が受鋼室Ｘ側に逆流し、そこの溶鋼８を汚染する
ことを防ぎ、かつ、成分調整室Ｙ内の溶鋼８中で合金鉄
ワイヤ７を未融解のままタンディッシュ３の敷部（底
面）に衝突させないために、合金鉄ワイヤ７先端のフー
プ71が、堰５に開けた窓51の下縁部（堰口という）とタ
ンディッシュ３の敷部の間でちょうど融解を終えるよう
にフープ71の肉厚Ｈ（mm）が設定される。すなわち、タ
ンディッシュ３内の溶鋼深さ（湯面高さ；タンディッシ
ュ３の敷部から鋼浴面81までの距離）、堰５の高さ（タ
ンディッシュ３の敷部から堰口までの距離）、およびワ
イヤの送り速度に基づいて設定される。具体的には、フ
ープ71の肉厚Ｈ(mm)が、湯面高さをｂ(mm)、堰５の高さ
をａ(mm)、合金鉄ワイヤ７の送り速度をｖ(mm/s)、フー
プ71の融解速度定数をｋ(mm/s)として、以下の式を満た
すように設定される。

【００１４】ｋ（ｂ−ａ）／ｖ＜Ｈ＜ｋｂ／ｖ この融解速度定数ｋは、用いる合金鉄ワイヤ７の規格に
応じて予め求めておけばよい。また、同じ規格に適用す
べき合金鉄ワイヤ７のフープ71の肉厚がたまたま不揃い
であった場合でも、上式を変形した式、ｋ（ｂ−ａ）／
Ｈ＜ｖ＜ｋｂ／Ｈ、を満足するように合金鉄ワイヤ７の
送り速度ｖを制御することにより、連続して操業を続け
ることができる。

【００１５】なお合金鉄ワイヤ７の外径については特に
限定されず、従来多用されている 0.1mm〜10mmの範囲の
外径が適用可能である。フープ71の肉厚を上記のように
設定することにより、合金鉄ワイヤ７先端のフープ71が
堰口と敷部の間で融解を終え、剥き出しとなった合金鉄
72または74が、それ自身から吐出される撹拌用のガスＧ
の作用で速やかに撹拌・溶解し、溶鋼８の成分・温度が
均一化する。

【００１６】また、本発明の合金鉄ワイヤ７の使用に適
した小ロット用タンディッシュは、、タンディッシュ３
の成分調整室Ｙにおける堰５とイマージョンノズル４に
通じる開口部との間に、小堰６を設けてなる。そして、
合金鉄ワイヤ７を、堰５と小堰６の間の領域に投入す
る。この構成により、合金鉄ワイヤ７の溶鋼８への投入
時に、鋼浴面81上の図示しないタンディッシュスラグが
巻き込まれても、それを小堰６によって滞流させ、イマ
ージョンノズル４側への流出を妨げるとともに、浮上時
間を稼ぐことができるので、成分調整室Ｙ内の溶鋼８の
清浄度を確保することができる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）Ｓ含有量のみが互いに異なる表１に示す成
分の鋼Ａおよび鋼Ｂを、２ストランド鋳造の連続鋳造設
備を用いて並列的に製造するに際し、取鍋精錬段階では
Ｓ含有量の低い鋼Ａの成分に調整しておき、その溶鋼を
図１に例示した本発明の小ロット用のタンディッシュ３
の受鋼室Ｘに注入し、堰５を経て成分調整室Ｙに導かれ
た溶鋼に本発明の要件を満たすFeＳワイヤを投入して鋼
Ｂの成分に調整することによって、ストランド別にＳ含
有量の異なる鋼Ａ，Ｂを鋳造し、発明例とした。ワイヤ
およびタンディッシュの諸元ならびに鋳造条件を表２に
示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】図２は、発明例および比較例による鋳片
（鋼Ｂ）のＳ含有量の度数分布図である。なお、比較例
は、従来の非通気性ワイヤ投入・底吹ガスバブリングに
よる鋳片のデータである。分析位置は、鋳片の幅方向に
１／４、厚さ方向に１／４の部位とし、鋳片のｎ数は発
明例、比較例とも 300である。図２より、Ｓ含有量の目
標値（本実施例では0.01wt％）±0.002 wt％の範囲（下
限〜上限）に納まる度数比率で成分的中率を評価する
と、比較例では80％であったが、発明例では97.8％と大
幅に向上しており、本発明の効果が顕著に現れた。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、連続鋳造設備を用いて
品質の安定した小ロットの鋼種を効率よく安価に生産で
きるという格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶鋼成分調整用合金鉄ワイヤおよびそ
の使用に適した小ロット用タンディッシュの説明図であ
り、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ矢視図、（ｃ）および（ｄ）は好ましい形態の合金鉄
ワイヤの断面図である。

【図２】発明例および比較例による鋳片のＳ含有量の度
数分布図である。

【符号の説明】

Ｇ ガス Ｘ 受鋼室 Ｙ 成分調整室 １ 取鍋 ２ ロングノズル ３ タンディッシュ ４ イマージョンノズル（タンディッシュノズル） ５ 堰 ６ 小堰 ７ 合金鉄ワイヤ ８ 溶鋼 ９ モールド 10 気泡 51 窓 71 フープ 72 合金鉄 73 通気孔 74 多孔質の合金鉄 81 鋼浴面

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２１Ｃ 7/00 Ｃ２１Ｃ 7/00 Ｈ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周を鉄主体の非通気層（フープ）で被
   覆され、内部に合金鉄が通気可能に充填されてなる溶鋼
   成分調整用合金鉄ワイヤ。
2. 【請求項２】 可能な通気量が、少なくとも１ＮＬ／mi
   n であることを特徴とする請求項１記載の溶鋼成分調整
   用合金鉄ワイヤ。
3. 【請求項３】 合金鉄が、その断面の中心付近にパイプ
   状の通気孔を有することを特徴とする請求項１または２
   に記載の溶鋼成分調整用合金鉄ワイヤ。
4. 【請求項４】 合金鉄が、多孔質材料からなることを特
   徴とする請求項１または２に記載の溶鋼成分調整用合金
   鉄ワイヤ。
5. 【請求項５】 フープの肉厚が、タンディッシュ内の溶
   鋼深さ（湯面高さ）、タンディッシュを区分する堰の高
   さ、およびワイヤの送り速度に基づいて設定されたこと
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の溶鋼成分
   調整用合金鉄ワイヤ。
6. 【請求項６】 フープの肉厚Ｈ(mm)が、湯面高さをｂ(m
   m)、堰の高さをａ(mm)、ワイヤの送り速度をｖ(mm/s)、
   フープの融解速度定数をｋ(mm/s)として、以下の式を満
   たすように設定されたことを特徴とする請求項５記載の
   溶鋼成分調整用合金鉄ワイヤ。 ｋ（ｂ−ａ）／ｖ＜Ｈ＜ｋｂ／ｖ
7. 【請求項７】 堰により複数の室に区分され、各室にそ
   れぞれモールドに溶鋼を注入するためのタンディッシュ
   ノズルが設けられ、かつ、成分調整が行われる室には室
   区分用の前記堰と前記タンディッシュノズルへの流入孔
   との間に小堰が設けられてなることを特徴とする、請求
   項１〜６のいずれかに記載の溶鋼成分調整用合金鉄ワイ
   ヤの使用に適した小ロット用タンディッシュ。