JPH10175048A

JPH10175048A - 溶鋼の酸化防止方法

Info

Publication number: JPH10175048A
Application number: JP35332096A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sasai; 勝浩笹井; Kenichi Miyazawa; 憲一宮沢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JP3404237B2

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
きる方法がなかった。【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むと共に、スポンジ状
Ｔｉ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示
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、予め、
タンディッシュ内に不活性ガスを吹き込んで、該タンデ
ィッシュ内空間雰囲気ガスに含有される酸素濃度を低減
した後に、取鍋内溶鋼をノズルを介してタンディッシュ
内に注入を開始する溶鋼の酸化防止方法に関して、タン
ディッシュ内に不活性ガスを吹き込むと共に、Ｔｉを重
量％で９０％以上含有する金属部分と空隙とから構成さ
れる塊状物であって、その気孔率１０％以上かつその比
重を４．５未満にしたＴｉ含有塊状物をタンディッシュ
内に添加する溶鋼の酸化防止方法（タンディッシュ内の
空間に存在する酸素ガスの除去方法）であり、特に、Ｔ
ｉ含有塊状物としてスポンジ状Ｔｉを用いる溶鋼の酸化
防止方法にある。

【０００６】なお、ここで言う「Ｔｉを重量％で９０％
以上含有する金属部分と空隙とから構成される塊状物で
あって、その気孔率１０％以上かつその比重を４．５未
満にしたＴｉ含有塊状物」とは、例えば、純Ｔｉワイヤ
ーを絡ませてタワシ状にしたものや、バネ状に加工した
ものを指すが、最も簡便には気孔率１５〜５０％、かつ
Ｔｉ含有濃度が重量％で９９．８％以上でかつ粒径２０
〜５０ｍｍ程度の塊状のいわゆる「スポンジチタン」が
最も好ましい。

【０００７】

【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撹拌エネルギ
ーが非常に大きいため、注入初期は溶鋼表面積が増大
し、（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。

【０００８】４Ａｌ（溶鋼中）＋３Ｏ₂（空気中）＝２Ａｌ₂Ｏ₃（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。

【０００９】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。

【００１０】図２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。

【００１１】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を巻き込み、タンディッシュ１内
の酸素濃度は十分に低減できない。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
吹き込みＡｒガス流量に比例し、且つ吹き込みＡｒガス
流量の数倍にも達していることが明らかになった。さら
に、吹き込みＡｒガスの流量を低減すると空気の巻き込
み量は低減できるが、タンディッシュ容量に対するＡｒ
ガスの絶対量が少なくなるため、タンディッシュ内の酸
素濃度を低減するのに長時間を要し、実用的ではないこ
とが分かった。

【００１２】そこで、本発明者らは、タンディッシュ内
の酸素濃度を短時間で、効率的に低減するために、タン
ディッシュ内に金属を添加し、酸素と結合させることに
より酸素濃度を低減する方法について詳細な検討を行っ
た。その結果、タンディッシュ内に空気巻き込みが問題
とならない程度の流量で不活性ガスを吹き込むと共に、
単位重量当たりの比表面積が大きく、且つ高温で酸素と
の結合性が高い（＝アルミニウム元素の平衡酸素分圧が
低い元素である）スポンジ状Ｔｉ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。なお、ス
ポンジ状Ｔｉが、最も簡便に入手でき、かつ品質上の変
動が少ないので最も好ましく、その意味するところは、
気孔率１５〜５０％、かつＴｉ含有濃度が重量％で９
９．８％以上でかつ粒径２０〜５０ｍｍ程度の塊状のい
わゆる「スポンジチタン」である。また、これ以外に同
様な効果が期待できるものとして、Ｔｉを重量％で９０
％以上含有する金属部分と空隙とから構成される塊状物
であって、その気孔率１０％以上かつその比重を４．５
未満にしたＴｉ含有塊状物、例えば、純Ｔｉワイヤーを
絡ませてタワシ状にしたものや、バネ状に加工したもの
でも構わない。

【００１３】タンディッシュは溶鋼注入前に予熱され、
１３００℃程度の温度を有している。このため、高温で
酸素との結合性が高いＴｉをタンディッシュ内に添加す
ると、（２）式により空気中の酸素と反応し、タンディ
ッシュ内の酸素濃度は急速に低下する。

【００１４】Ｔｉ＋Ｏ₂（空気中）＝ＴｉＯ₂ ・・・（２）ここで、Ｔｉとしてスポンジ状Ｔｉを使用すると、多く
の気孔が存在するため、単位重量当たりの比表面積が大
きくなり、少ない添加量でも（２）式の反応を効率的に
進行させることができる。しかし、（２）式の反応は単
時間で進行するため、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、外部からタンディッシュ内への
空気流れが生じる。この空気の流れ込みを防止するため
には、スポンジ状Ｔｉの添加により減少していく酸素の
体積分をＡｒガス吹き込みにより補う必要があるが、こ
の場合Ａｒガスの吹き込み流量は少量で良く、空気巻き
込みの問題は生じない。したがって、スポンジ状Ｔｉの
添加と低流量のＡｒガス吹き込み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、タンディッシュ内
へのＡｒガス吹き込みはスポンジ状Ｔｉの添加前から行
い、できるだけ酸素濃度を低減した状態でタンディッシ
ュ内の溶鋼注入位置にスポンジ状Ｔｉを添加した方が効
率的である。添加するスポンジ状Ｔｉの量は、Ｔｉの反
応効率を考慮してタンディッシュ内の酸素量から（２）
式の化学量論的関係を用いて計算できる。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り、タンディッシュ内の酸素
濃度が１％以下に下がらない場合にはさらにスポンジ状
Ｔｉを添加することも可能である。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
できる。

【００１６】

【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。

【００１７】（実施例１）図１に示すように、容量５０
ｔ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２００
ｍｍの位置に設置した。さらに、タンディッシュ蓋の注
入孔７から内径２０ｍｍ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
固定した。Ａｒガスを２０Ｎｍ³／ｈの流量で吹き込む
と共に、スポンジ状Ｔｉをタンディッシュ内に２．０ｋ
ｇ添加した。スポンジ状Ｔｉを添加して１分後に、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１分３０秒後にＡｒガス吹き込み
流量を１Ｎｍ³／ｈに低減し、成分Ｃ：５０ｐｐｍ、Ｓ
ｉ：０．０１５％、Ｍｎ：０．２５％、Ｐ：０．０２
％、Ｓ：０．０１％、Ａｌ：０．０３５％、温度１５５
０℃（タンディッシュ内）の溶鋼２５０ｔを取鍋から２
５ｔ／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。

【００１８】（比較例１）図２に示すように、容量５０
ｔのタンディッシュ（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
の位置に設置した。さらに、タンディッシュ蓋の注入孔
７から内径２０ｍｍ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高さの位置に固
定し、Ａｒガスを２５０Ｎｍ³／ｈの流量で吹き込ん
だ。タンディッシュ内の酸素濃度は徐々に低下し、３分
後に５％となった。しかし、ガス吹き込みをさらに継続
し５分が経過しても、タンディッシュ内の酸素濃度は５
％以下にならなかったので、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８０ｐ
ｐｍに達し、その後除々に低下したが、最終到達値は５
０ｐｐｍ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。

【００１９】

【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】本願を説明するための図である。

【図２】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。

【符号の説明】

１タンディッシュ２空気３Ａｒ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スポンジチタン塊

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め、タンディッシュ内に不活性ガスを
吹き込んで、該タンディッシュ内空間の雰囲気ガス中に
含有される酸素濃度を低減した後に、取鍋内溶鋼をノズ
ルを介してタンディッシュ内に注入を開始する溶鋼の酸
化防止方法に関して、タンディッシュ内に不活性ガスを
吹き込むと共に、Ｔｉを重量％で９０％以上含有する金
属部分と空隙とから構成される塊状物であって、その気
孔率１０％以上かつその比重を４．５未満にしたＴｉ含
有塊状物をタンディッシュ内に添加することを特徴とす
る溶鋼の酸化防止方法。
【請求項２】Ｔｉ含有塊状物としてスポンジ状Ｔｉを
用いることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の酸化防止
方法。