JPH10314901A - 連続鋳造の鋳造開始時における溶鋼の空気酸化防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳片ボトム部は空気酸化されて清浄性が劣る
ため屑化され、歩留り低下の原因となる。そこで、鋳造
開始時の操業の安定性を損なうことなく、且つ、少量の
不活性ガスで確実に空気酸化を防止する方法を提供す
る。 【解決手段】 連続鋳造におけるタンディッシュ５から
鋳型１への鋳造開始時において、鋳型の上部開口部をシ
ールカバー１１で覆い、このシールカバーと鋳型の下部
開口部に設置されたダミーバー１２とで囲まれた鋳型内
に不活性ガスを流して鋳型内を不活性ガス雰囲気とした
後、３枚板構成のスライディングノズル７を用いて溶鋼
４を鋳型内に注入する際に、湯面位置計測手段１４にて
鋳型内溶鋼の湯面位置を連続して計測し、この計測値に
基づきスライディングノズルの開度を調整しつつ溶鋼を
注入し、次いで、鋳型内溶鋼の湯面位置が所定位置とな
った時点で鋳型内溶鋼上にモールドパウダーを添加す
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、鋼の連続鋳造にお
けるタンディッシュから鋳型への鋳造開始時において、
鋳型内へ注入される溶鋼の空気酸化防止方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造では、溶鋼は取鍋からタン
ディッシュに一旦注入された後、タンディッシュから鋳
型に注入される。その際に、取鍋底部にはロングノズル
を、又、タンディッシュ底部にはタンディッシュノズル
を配置し、これらを介して溶鋼は注入されるため、溶鋼
と空気とは遮断され、溶鋼の空気による酸化（以下、
「空気酸化」と記す）が防止されている。

【０００３】しかし鋳造開始時には、タンディッシュ内
も、又、鋳型内も空気開放となっているので、タンディ
ッシュ内ではロングノズルが溶鋼に浸漬されるまでの期
間、又、鋳型内では溶鋼が所定レベルに達して、モール
ドパウダーが添加され溶鋼表面を覆うまでの期間、溶鋼
は空気に曝されたまま注入されるため、空気酸化が起こ
る。空気酸化されると溶鋼中の成分が酸化して、Ａｌ₂
Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＭｎＯやＦｅＯが生成し、そして、こ
れらの酸化物は鋼中では非金属介在物となり、製品にお
ける主要な欠陥となる。

【０００４】連続鋳造においては鋳造開始時の鋳片をボ
トム部と称しており、このボトム部は鋳片の引抜き方向
側から、ボトムクロップとボトム鋳片とに分けられてい
る。上記のようにボトム部に対応する溶鋼は、タンディ
ッシュ内及び鋳型内で空気酸化されるので、ボトム部は
非金属介在物を多く含み、所定の品質要求を満足するこ
とができない。そのためボトムクロップはスクラップと
して切捨てられ、又、ボトム鋳片は低品位の製品への降
格、或いはスクラップ化され、歩留りの低下を招いてい
た。

【０００５】この対策としてタンディッシュにおいて
は、Ａｒガスによるタンディッシュ内雰囲気の調整や、
堰の設置によるロングノズルの浸漬されるまでの時間短
縮等の対策が一般的に実施され、効果を発揮している。
又、鋳型でも鋳造開始時における溶鋼の空気酸化防止方
法が、幾つか提案されている。

【０００６】例えば、特開昭５９−４５０６４号公報
（以下、「先行技術１」と記す）には、上部に浸漬ノズ
ル挿入孔及び不活性ガス吹き込み孔を設けた箱型治具を
鋳型内のダミーバー上に載置し、箱型治具に不活性ガス
を吹き込みながら鋳造を開始する方法が開示されてい
る。先行技術１によれば、箱型治具により非金属介在物
をボトムクロップとして切捨て必要な最小限の範囲内に
封じ込めることができ、且つ、不活性ガスにより酸化物
の生成を抑制することができるとしている。

【０００７】又、特開昭６０−６２５３号公報（以下、
「先行技術２」と記す）には、タンディッシュ底面と鋳
型上面との間に、その領域を非酸化性雰囲気空間とする
伸縮可能な遮蔽板を設置し、上記空間内のタンディッシ
ュ底部に開閉可能な底板を有するモールドパウダー貯蔵
容器を配置した断気装置が開示されている。先行技術２
によれば、非酸化性雰囲気で鋳造を開始し、鋳型内溶鋼
が所定のレベルに達した時に非酸化性雰囲気でモールド
パウダーを添加することができるので、鋳造開始からモ
ールドパウダー添加までの期間が完全に断気され、非金
属介在物を減少させることができるとしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先行技術１及
び先行技術２では、共に、鋳型内が断気装置にて囲まれ
ており、鋳型内を目視できない。凝固シェルの成長促進
や鋳型の溶損防止等から、鋳型内への溶鋼注入量は適正
に制御されねばならないが、刻一刻上昇する鋳型内溶鋼
の湯面位置が確認できない先行技術１及び先行技術２で
は、注入量の制御ができない。そのため、鋳型上端から
溶鋼が溢れる、所謂オーバーフロー事故や、鋳片引抜き
開始時の凝固シェルの未発達によるブレークアウト事故
の虞があり、連続鋳造において最も作業事故の多い鋳造
開始作業を、より一層不安定にしている。更に、先行技
術１では、箱型治具の密閉性が悪いため、大量の不活性
ガスが必要であり、又、先行技術２でも、非酸化性雰囲
気空間が広く、同様に大量の不活性ガスが必要である。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、鋳造開始時の操業の安定性を
損なうことなく、且つ、少量の不活性ガスで確実に空気
酸化を防止することができる方法を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による連続鋳造の
鋳造開始時における溶鋼の空気酸化防止方法は、連続鋳
造におけるタンディッシュから鋳型への鋳造開始時にお
いて、鋳型の上部開口部をシールカバーで覆い、このシ
ールカバーと鋳型の下部開口部に設置されたダミーバー
とで囲まれた鋳型内に不活性ガスを流して鋳型内を不活
性ガス雰囲気とした後、３枚板構成のスライディングノ
ズルを用いて溶鋼を鋳型内に注入する際に、湯面位置計
測手段にて鋳型内溶鋼の湯面位置を連続して計測し、こ
の計測値に基づきスライディングノズルの開度を調整し
つつ溶鋼を注入し、次いで、鋳型内溶鋼の湯面位置が所
定位置となった時点で鋳型内溶鋼上にモールドパウダー
を添加することを特徴とするものである。

【００１１】本発明では、鋳型の上部開口部を脱着可能
なシールカバーで覆い、このシールカバーと鋳型の下部
開口部に設置されたダミーバーとで囲まれた狭い範囲の
みを不活性ガス雰囲気とするので、鋳型への注入開始前
に少量の不活性ガスで確実に且つ迅速に雰囲気調整を行
なうことができる。そのため、タンディッシュから鋳型
に注入される溶鋼は鋳型内で空気と接触せず、空気酸化
が防止される。

【００１２】そして、３枚板構成のスライディングノズ
ルを用いているので、鋳型への溶鋼注入量調整のために
スライディングノズルの摺動板が摺動しても、浸漬ノズ
ルは固定され移動しない。そのため、シールカバーも移
動する必要がなく、シールカバーと浸漬ノズルとの接触
部の密閉性が確保され、シールカバーによる雰囲気調整
が確実に行なわれる。

【００１３】又、鋳型内への溶鋼注入時、鋳型の上部開
口部はシールカバーで覆われているので鋳型内を目視す
ることはできないが、鋳型内溶鋼湯面を湯面位置計測手
段にて連続して計測し、この計測値に基づきスライディ
ングノズルの開度を連続して調整しつつ溶鋼を注入する
ので、鋳型内を目視する必要なく、鋳型内への溶鋼の注
入量が適正に制御される。

【００１４】そして、鋳型内溶鋼の湯面位置が浸漬ノズ
ルの吐出孔上端位置を超えた時点で、鋳型内溶鋼上にモ
ールドパウダーを添加する。吐出孔が溶鋼中に埋没する
と、鋳型内の溶鋼湯面は鎮静するので、モールドパウダ
ーは溶鋼に巻き込まれることなく、溶鋼上で溶融して溶
鋼を覆い、溶鋼と空気とを遮断する。尚、吐出孔が溶鋼
に埋没する以前にモールドパウダーを添加すると、溶鋼
と空気との遮断は達成されるが、溶鋼湯面が乱流となっ
ているので、モールドパウダーが溶鋼中に巻き込まれ、
モールドパウダー性の非金属介在物となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明を適用した鋳片断面が矩形型の
連続鋳造機鋳型部の正面断面の概要図であり、図１は鋳
型内への溶鋼の注入開始前を、又、図２は鋳型内溶鋼湯
面が所定位置に達し、鋳型内へのモールドパウダー添加
後の状態を示す。

【００１６】図において、相対する鋳型長辺２と、鋳型
長辺２内に内装された相対する鋳型短辺３とから構成さ
れた鋳型１の上方所定位置に、内面を耐火物で構築さ
れ、図示せぬタンディッシュカーに搭載されたタンディ
ッシュ５が配置されている。タンディッシュ５底部の耐
火物には上ノズル６が嵌合して配置され、この上ノズル
６の下面側には上部固定板１８、摺動板１９、下部固定
板２０、及び油圧シリンダー２１から成る３枚板構成の
スライディングノズル７が配置されている。そして、下
部固定板２０の下面側には整流ノズル８と浸漬ノズル９
とが順に配置され、タンディッシュ５から鋳型１への溶
鋼流出孔２３が形成される。油圧シリンダー２１はスラ
イディングノズル制御装置１６と連結されており、溶鋼
流量調整のために、スライディングノズル制御装置１６
の信号により油圧シリンダー２１を作動させてスライデ
ィングノズル７の開度調整が行なわれる。

【００１７】鋳型１の下部開口部にはダミーバー１２が
配置され、ダミーバー１２と鋳型１とはシール材１７に
て密閉状態にシールされている。そして、鋳型１の上部
開口部全面はシールカバー１１で覆われている。シール
カバー１１は、鋼板等の耐熱性材料で構築し、取扱い易
さを考慮して、鋳型１のサイズにより２〜１０枚に分割
されることが好ましく、又、シールカバー１１と浸漬ノ
ズル９との接触部は例えば図示せぬセラミックファイバ
ー等でシールして、密閉性を高めることが好ましい。

【００１８】このシールカバー１１を貫通して、脱着可
能な不活性ガス導入管１３とマイクロ波レベル計の湯面
検出端子１５とが、鋳型１内に挿入されている。尚、本
実施の形態では湯面位置計測手段として、マイクロ波レ
ベル計を用いており、このマイクロ波レベル計はマイク
ロ波レベル計本体１４と湯面検出端子１５とから構成さ
れる。マイクロ波レベル計本体１４の信号は、スライデ
ィングノズル制御装置１６に入力され、マイクロ波レベ
ル計本体１４の信号によりスライディングノズル７の開
度調整ができるよう構成されている。

【００１９】連続鋳造機鋳型部をこのように構成して、
以下に本発明の手順を説明する。 〔工程１〕；スライディングノズル７を閉じた状態で、
シールカバー１１とダミーバー１２とで囲まれた鋳型１
内にＡｒガスやＮ₂ ガス等の不活性ガスを不活性ガス導
入管１３より供給し、鋳型１内を不活性ガス雰囲気とす
る。 〔工程２〕；タンディッシュ５内に注入された溶鋼４
を、スライディングノズル７を開口して、浸漬ノズル９
の吐出孔１０を介して鋳型１内に注入開始する。この
時、不活性ガスは引続き供給される。 〔工程３〕；鋳型１内の溶鋼湯面位置をマイクロ波レベ
ル計にて連続して計測し、マイクロ波レベル計本体１４
から計測した信号をスライディングノズル制御装置１６
に送り、溶鋼湯面の上昇速度が所定の値となるように、
スライディングノズル７の開度を調整する。 〔工程４〕；鋳型１内の溶鋼湯面位置が吐出孔１０を超
えた時点で、シールカバー１１の一部を取外して鋳型１
内の溶鋼４上にモールドパウダー２２を添加する。モー
ルドパウダー２２の添加後は不活性ガスの供給を停止し
て、不活性ガス導入管１３を取り外す。 〔工程５〕；引続きマイクロ波レベル計にて溶鋼湯面位
置を計測しつつ溶鋼注入量を制御し、溶鋼湯面位置が鋳
型１上端から５０〜２５０ｍｍとなった時点で、ダミー
バー１２の引き抜きを開始する。この後は、マイクロ波
レベル計に代わり、渦流式距離計、ガンマー線、熱電対
等の周知の湯面検出装置により溶鋼湯面を検出して、そ
の検出信号によりスライディングノズル７の開度調整を
行なって、鋳造を継続する。

【００２０】尚、上記では湯面位置計測手段としてマイ
クロ波レベル計を用いて説明したが、湯面位置計測手段
として熱電対を用いても、本発明は支障なく実施でき
る。

【００２１】

【実施例】図１に示す構成の連続鋳造機を用いた本発明
の実施例を以下に説明する。

【００２２】鋳片断面寸法が、厚み２５０ｍｍ、幅１９
５０ｍｍ、鋳型長さが９００ｍｍであるスラブ連続鋳造
機にて、炭素濃度が０．０８ｗｔ％のＡｌ−Ｓｉキルド
鋼を鋳造した。鋼製のシールカバーは長さ４００ｍｍ
で、浸漬ノズルを境に左右の片側に各３個、合計６個の
シールカバーで鋳型幅１９５０ｍｍを覆っている。

【００２３】不活性ガスとしてＡｒガスを用い、不活性
ガス導入管より１５０リットル／分で供給した。Ａｒガ
スを供給して３分経過後に鋳型内が不活性雰囲気である
ことを確認した後、取鍋からＡｒガス雰囲気としたタン
ディッシュ内に溶鋼を注入し、次いで、タンディッシュ
内溶鋼高さが４００ｍｍとなった時点で溶鋼を鋳型内に
注入開始した。

【００２４】鋳型への溶鋼注入後、約３０秒で浸漬ノズ
ルの吐出孔が埋没したので、シールカバーの一部を外し
て、モールドパウダーを添加した。モールドパウダー添
加後２０秒経過した時点で、溶鋼湯面位置が鋳型上端か
ら１２０ｍｍとなったので、ダミーバーの引抜きを開始
した。その後は、渦流式距離計を配置して、溶鋼湯面位
置を計測し、渦流式距離計による計測値をスライディン
グノズル制御装置に入力してスライディングノズルの開
度を調整した。

【００２５】尚、比較のために、鋳型内をＡｒガス雰囲
気とせず、その他の条件は上記と同一とした鋳造（従来
例）も実施した。

【００２６】得られた鋳片から鋳造長さ方向で総酸素量
（以下、「Ｔ．〔Ｏ〕」と記す）を分析して、鋳造開始
時期の空気酸化の影響を受けない定常域鋳片のＴ．
〔Ｏ〕との差をΔＴ．〔Ｏ〕として、空気酸化の程度を
調査した。ΔＴ．〔Ｏ〕が大きいことは空気酸化が激し
いことを表している。

【００２７】本発明による実施例におけるＴ．〔Ｏ〕の
調査結果を、横軸を鋳造開始からの鋳造長さ、縦軸をΔ
Ｔ．〔Ｏ〕として、従来例と比較して図３に示す。図３
に示すように、本発明の実施例と従来例とでは、鋳造長
さ４ｍまでの範囲でΔＴ．〔Ｏ〕の値に大きな差が見ら
れ、鋳型内を不活性雰囲気とすることで、ΔＴ．〔Ｏ〕
を半分以下に低減することができた。この結果、ボトム
鋳片の清浄性を向上することができると共に、ボトムク
ロップ長さが減少して、歩留りを１．２％向上すること
ができた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、操業の安定性を損なう
ことなく、鋳型内への鋳造開始時期の溶鋼の空気酸化を
防止することが可能となり、ボトム鋳片の非金属介在物
が大幅に低減されると共に、ボトムクロップ量を減少す
ることができ、歩留りの大幅な向上が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した鋳片断面が矩形型の連続鋳造
機鋳型部の正面断面の概要図で、鋳型内への溶鋼の注入
開始前を示した図である。

【図２】本発明を適用した鋳片断面が矩形型の連続鋳造
機鋳型部の正面断面の概要図で、鋳型内へのモールドパ
ウダー添加後を示した図である。

【図３】Ｔ．〔Ｏ〕の調査結果を、実施例と従来例とで
比較して示した図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 鋳型長辺 ３ 鋳型短辺 ４ 溶鋼 ５ タンディッシュ ６ 上ノズル ７ スライディングノズル ８ 整流ノズル ９ 浸漬ノズル １０ 吐出孔 １１ シールカバー １２ ダミーバー １３ 不活性ガス導入管 １４ マイクロ波レベル計本体 １５ 湯面検出端子 １６ スライディングノズル制御装置 ２２ モールドパウダー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造におけるタンディッシュから鋳
   型への鋳造開始時において、鋳型の上部開口部をシール
   カバーで覆い、このシールカバーと鋳型の下部開口部に
   設置されたダミーバーとで囲まれた鋳型内に不活性ガス
   を流して鋳型内を不活性ガス雰囲気とした後、３枚板構
   成のスライディングノズルを用いて溶鋼を鋳型内に注入
   する際に、湯面位置計測手段にて鋳型内溶鋼の湯面位置
   を連続して計測し、この計測値に基づきスライディング
   ノズルの開度を調整しつつ溶鋼を注入し、次いで、鋳型
   内溶鋼の湯面位置が所定位置となった時点で鋳型内溶鋼
   上にモールドパウダーを添加することを特徴とする連続
   鋳造の鋳造開始時における溶鋼の空気酸化防止方法。