JPH10328794A - 連続鋳造用タンディッシュにおける介在物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造のタンディッシュ内において、溶鋼
中の非金属介在物を安価に且つ効率良く除去する。 【解決手段】 取鍋２から溶鋼注入部５に注入された溶
鋼３をタンディッシュ出口６から鋳型４に中継供給する
連続鋳造用タンディッシュ１において、溶鋼注入部とタ
ンディッシュ出口との間の中央位置近傍に、タンディッ
シュ内面側壁と密着する邪魔板８を両端に備えた上堰７
を設け、邪魔板の幅（ω）をタンディッシュの溶鋼収納
幅（Ｗ）の５％から５０％の範囲とし、上堰の下端とタ
ンディッシュ内面底部との距離を１００ｍｍ以上とし、
上堰の溶鋼への浸漬深さ（ｈ）をタンディッシュの溶鋼
収納深さ（Ｈ）の５％以上に制御しつつ鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンディッシュ内
に注入された溶鋼中の非金属介在物を効率良く除去する
ことができる連続鋳造用タンディッシュにおける介在物
除去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼中の非金属介在物（以下、「介在
物」と記す）は、最終製品における表面疵等欠陥の発生
原因となるので、溶鋼中から極力分離して除去する必要
がある。従って、介在物の低減技術は連続鋳造法により
良質な鋳片を得るための重要な技術であり、従来から、
鋳型での磁場による流動制御に見られるように、種々の
対策が実施されてきた。

【０００３】しかし、生産性向上のために鋳片引抜き速
度を高速度化させた最近の操業形態では、鋳型内での介
在物の分離・除去に限界があり、更に、近年の要求され
る品質の厳格化も加味されて、介在物の低減対策として
鋳型内に供給する以前に溶鋼の清浄性を向上させること
が極めて重要となっている。そのため、タンディッシュ
についても各種の介在物低減対策が提案されている。

【０００４】例えば、特開平７−１３２３５３号公報
（以下、「先行技術１」と記す）には、タンディッシュ
内の溶鋼通路に下堰、上堰、下堰の３つの堰を順に設
け、これらの堰により溶鋼流動を制御して介在物を分離
・除去する方法が、特開平６−７９０４号公報（以下、
「先行技術２」と記す）には、タンディッシュ内に横向
きの貫通孔を備えた仕切り堰を２つ以上設けて溶鋼流を
横方向の整流にすると共に、２つの仕切り堰に挟まれた
タンディッシュ底面から不活性ガスを吹き込み、ガス気
泡により介在物を分離・除去する方法が、又、特開平７
−１３２３５４号公報（以下、「先行技術３」と記す）
には、タンディッシュの底面を、注入部と流出部とが深
く、注入部と流出部との間を浅い水平部とした凹凸形状
とすることで介在物を分離・除去する方法が開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１では、３つ
の堰により溶鋼流の主流を強制的にタンディッシュ内の
溶鋼表面直下を通過させるので、介在物は浮上・分離
し、除去効率は向上するが、堰は耐火物製で消耗品であ
り、堰を３つ設けることは耐火物コストを上昇させる。
更に、溶鋼注入部と下堰との間には、鋳造終了時に溶鋼
が残留して、歩留りの低下をもたらすと共に、タンディ
ッシュコストの削減を目的としたタンディッシュを熱間
のまま無補修で連続的に再使用する（「熱間回転使用」
という）際には、残溶鋼処理の専用設備が必要となり、
製造コストを上昇させる。

【０００６】先行技術２では、堰とガス気泡による相乗
作用で、介在物低減効果は期待できるが、仕切り堰やガ
ス吹き込みを行なうための耐火物費用やガス吹き込み設
備の費用、及び、安定的にガス吹き込みを行なうための
保守・保全等の費用により増加する製造コストに比較し
て、介在物の低減効果は期待した程ではない。又、先行
技術２も仕切り堰を用いているため、先行技術１に示し
た下堰と同じく、熱間回転使用における弊害を有してい
る。

【０００７】先行技術３では、流出部を深くすること
で、水平部の溶鋼流を安定した水平流とすることがで
き、浅い水平部において介在物の浮上・分離が促進され
るが、実際の操業においては、鋳造終了時の注入部凹部
内の残溶鋼処理の問題や、タンディッシュ耐火物施工上
の問題、更には溶鋼と耐火物との接触面積が多いことに
起因する溶鋼の熱損失の問題等、総合的に判断すると必
ずしも介在物の低減策として優れたものでない。

【０００８】このように従来のタンディッシュにおける
介在物除去方法は、製造コストの上昇に比較して期待す
る効果が得られず効率的でない。

【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、溶鋼歩留りを低下させる
ことなく、又、熱間回転使用においても専用の残溶鋼処
理設備が必要でなく、安価に且つ効率良く介在物を除去
することができるタンディッシュにおける介在物除去方
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用
タンディッシュにおける介在物除去方法は、取鍋から溶
鋼注入部に注入された溶鋼をタンディッシュ出口から鋳
型に中継供給する連続鋳造用タンディッシュにおいて、
溶鋼注入部とタンディッシュ出口との間の中央位置近傍
に、タンディッシュ内面側壁と密着する邪魔板を両端に
備えた上堰を設け、前記邪魔板の幅をタンディッシュの
溶鋼収納幅の５％から５０％の範囲とし、前記上堰の下
端とタンディッシュ内面底部との距離を１００ｍｍ以上
とし、上堰の溶鋼への浸漬深さをタンディッシュの溶鋼
収納深さの５％以上に制御しつつ鋳造することを特徴と
するものである。

【００１１】発明者等は、タンディッシュ内における３
次元の溶鋼流動をナビエ・ストークスの方程式を用いて
数値解析し、タンディッシュ内の溶鋼流動パターンを調
査した。又、タンディッシュに注入される溶鋼に介在物
を混入させた数値解析も行い、介在物の浮上・分離効率
も合わせて調査した。尚、数値解析は、１ストランドの
タンディッシュの下で、溶鋼通過量（単位時間当たりに
タンディッシュから鋳型に供給される溶鋼量）と同一の
溶鋼量をタンディッシュ内に注入して、タンディッシュ
内溶鋼滞留量を一定に保持する条件で行なった。

【００１２】図３〜図７に数値解析により得られたタン
ディッシュ内溶鋼の流動パターンの概略図を示す。これ
らの図において、１はタンディッシュ、３は溶鋼、５は
溶鋼注入部、６はタンディッシュ出口、７は上堰、８は
邪魔板、９はロングノズル、１３は浮上点である。

【００１３】図３は、上堰７が設置されていないタンデ
ィッシュ１での数値解析により得た溶鋼流動パターンの
概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図であ
る。タンディッシュ１内の溶鋼３は、タンディッシュ耐
火物への熱伝導とタンディッシュ内溶鋼表面での放射伝
熱とにより冷却され、そのため、タンディッシュ１内に
注入された直後の溶鋼３とタンディッシュに滞留する溶
鋼３とには、常に温度差があり、この温度差により溶鋼
３の密度差が発生してタンディッシュ１に注入された直
後の溶鋼３は浮力を受ける。

【００１４】ロングノズル９を介して取鍋から注入され
た溶鋼３は、タンディッシュ１の底部に衝突（この衝突
位置を「溶鋼注入部５」と定義する）した後、取鍋から
の重力落下による慣性力で四方八方に広がる。注入され
た溶鋼３の大部分はタンディッシュ１の内面側壁にぶつ
かり、そして、タンディッシュ出口６に向い、側壁に沿
って流れる。この時、注入された直後の溶鋼３とタンデ
ィッシュ１内に滞留する溶鋼３との温度差により、側壁
を沿う流れは上昇流となって浮上し、溶鋼表面直下を通
過（以下、この位置を「浮上点１３」と定義する）した
後、タンディッシュ出口６付近ではタンディッシュ出口
６に向かって下降し、タンディッシュ出口６から鋳型内
に供給される。

【００１５】この浮上点１３の近傍では、介在物の浮上
・分離のために必要な浮上距離が短いので、溶鋼中介在
物は溶鋼３と分離して、溶鋼３の清浄化が進む。即ち、
浮上点１３の面積を拡大することが、タンディッシュ１
における介在物の浮上・分離に効率的となる。しかし、
浮上点１３の形成は溶鋼通過量に左右され、溶鋼通過量
が増大して、タンディッシュ内溶鋼滞留量を溶鋼通過量
で除算した値（以下、「計算滞留時間」と記す）が、１
８分以下になると、注入流の慣性力が大きくなるため、
浮上点１３はタンディッシュ出口６側にずれて狭くな
り、更に溶鋼通過量が増大して、計算滞留時間が１０分
以下になると、浮上点１３が形成されなくなり、介在物
の浮上・分離が阻害される。このように、浮上点１３を
溶鋼通過量に関わらず、常に形成するためには、タンデ
ィッシュ１内の溶鋼流動を制御する必要がある。尚、図
３は計算滞留時間が２０分の条件である。

【００１６】図４は、タンディッシュ内溶鋼流動パター
ンを制御するために、溶鋼注入部５とタンディッシュ出
口６との間の中央位置に、上堰７のみを設置したタンデ
ィッシュ１での数値解析により得た溶鋼流動パターンの
概略正面図である。尚、図４は溶鋼通過量が適正で、計
算滞留時間が２０分の条件である。この場合には、上堰
７により、上堰７の上流と下流とに浮上点１３が形成さ
れ、浮上点１３の範囲が拡大するので、介在物の浮上・
分離が促進される。しかし、溶鋼通過量が増大して計算
滞留時間が１２分になると、注入流の慣性力が大きくな
るので、図５に示すように、上堰７の上流側の浮上点１
３が消滅し、浮上点１３は上堰７の下流側の一か所にな
り、介在物の浮上・分離は悪化する。又、計算滞留時間
が１２分の条件において、溶鋼通過量が多いことを考慮
して、上堰７の設置位置を下流のタンディッシュ出口６
側にずらした場合には、図６に示すように、上堰７の上
流側には浮上点１３が形成されるが、上堰７の下流側で
は浮上点１３が形成されないため、介在物の浮上・分離
効率が悪い。このように上堰７のみ設置しただけでは、
安定して浮上点範囲を拡大できない。尚、図５は、計算
滞留時間が１２分の条件下で、溶鋼注入部５とタンディ
ッシュ出口６との間の中央位置に上堰７のみを設置した
タンディッシュ１での数値解析により得た溶鋼流動パタ
ーンの概略正面図、図６は、計算滞留時間が１２分の条
件下で、タンディッシュ出口６側に上堰７のみを設置し
たタンディッシュ１での数値解析により得た溶鋼流動パ
ターンの概略正面図である。

【００１７】これに対し、図７は、溶鋼注入部５とタン
ディッシュ出口６との間の中央位置に、タンディッシュ
１の内面側壁と密着する邪魔板８、８を備えた上堰７を
設置したタンディッシュ１での数値解析により得た溶鋼
流動パターンの概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）
は平面図である。尚、図７は計算滞留時間が１２分の条
件である。タンディッシュ１の側壁と密着する邪魔板
８、８を設置することで、溶鋼流の主流である側壁に沿
った流れが邪魔板８、８によって遮断されるため、溶鋼
通過量に関わらず、上堰７の上流と下流とに安定して浮
上点１３が形成され、介在物の浮上・分離が促進され
る。

【００１８】その際に、邪魔板８、８の幅が、タンディ
ッシュ１の溶鋼収納幅の５％未満では側壁に沿った溶鋼
流に変化が現れず、又、タンディッシュ１の溶鋼収納幅
の５０％を超えると溶鋼流が絞られ、局所的に高速流が
発生して、介在物の浮上が妨げられる。更に、熱間回転
使用の際、タンディッシュ１の排滓作業を妨げないため
に、上堰７とタンディッシュ１の内面底部との距離は１
００ｍｍ以上が必要であり、又、上堰７の溶鋼３への浸
漬深さをタンディッシュ１の溶鋼収納深さの５％以上確
保しないと、上堰７での溶鋼３の潜り込みが無く、上堰
７の下流での溶鋼３の上昇流が期待できない。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき説明する。
図１は本発明の１つの実施の形態を示した連続鋳造用タ
ンディッシュの概要図であり、（ａ）は正面断面図、
（ｂ）は側面断面図である。

【００２０】内面を耐火物で構築された直方体形状のタ
ンディッシュ１の上方には取鍋２が配置されており、取
鍋２内の溶鋼３は取鍋２の底部に設置したロングノズル
９を介してタンディッシュ１内の溶鋼注入部５に注入さ
れる。注入された溶鋼３は、溶鋼収容深さをＨ、溶鋼収
容幅をＷ、溶鋼収容長さをＬ、そして、タンディッシュ
内溶鋼滞留量をＶとして、タンディッシュ１内に滞留す
る。その際に、タンディッシュ内溶鋼滞留量（Ｖ）が３
０トンから１００トンの範囲となるように、溶鋼収容深
さ（Ｈ）、溶鋼収容幅（Ｗ）、及び、溶鋼収容長さ
（Ｌ）を決めることが好ましい。タンディッシュ内溶鋼
滞留量（Ｖ）が３０トン未満では、溶鋼の絶対量が少な
く、タンディッシュ内溶鋼表面やタンディッシュ耐火物
への熱ロスが大きくなって介在物の浮上性で不利となる
ためであり、又、１００トンを超える容量は現在の製鋼
炉の炉容積に比較して大きすぎ、耐火物コストが増加し
て現実的でないためである。

【００２１】溶鋼注入部５の反対側のタンディッシュ１
の底部には、タンディッシュ出口６が設置されており、
タンディッシュ１内に注入された溶鋼３は、タンディッ
シュ出口６に接続する浸漬ノズル１０を介して、タンデ
ィッシュ出口６から１分間当たりの溶鋼通過量をＱとし
て鋳型４内に供給される。鋳型４内に供給された溶鋼３
は、鋳型４内で冷却されて凝固し、鋳片１１が形成され
る。その際に、取鍋２からの１分間当たりの溶鋼注入量
（Ｑ’）を溶鋼通過量（Ｑ）に略等しく制御して、タン
ディッシュ内溶鋼滞留量（Ｖ）を一定値となるように制
御する。

【００２２】溶鋼注入部５とタンディッシュ出口６との
間の中央位置近傍に、タンディッシュ１の両側壁、及び
底面と密着し、幅がωとω’である耐火物製の邪魔板
８、８ａを備えた耐火物製の上堰７を設置する。上堰７
の下端とタンディッシュ１の内面底部との距離は１００
ｍｍ以上を確保して設置し、且つ、上堰７の溶鋼３への
浸漬深さ（ｈ）が常に、溶鋼収納深さ（Ｈ）の５％以上
を確保するように、タンディッシュ内溶鋼滞留量（Ｖ）
を制御する。邪魔板８、８ａの幅ω及びω’は、タンデ
ィッシュの溶鋼収納幅（Ｗ）の５％から５０％の範囲の
任意の値とし、左右の邪魔板８と８ａとで幅を同一にす
る必要はない。又、邪魔板８、８ａは長方形に限るもの
ではなく、台形でもよい。台形の場合には、最大幅をタ
ンディッシュの溶鋼収納幅（Ｗ）５０％以下、最小幅を
溶鋼収納幅（Ｗ）の５％以上とすればよい。又、上堰７
及び邪魔板８、８ａの厚みは、耐火物の強度上１００ｍ
ｍ以上とすればよい。

【００２３】溶鋼注入部５及びタンディッシュ出口６の
タンディッシュ１の溶鋼収容長さ方向の位置は、溶鋼収
納長さ（Ｌ）に対し、それぞれのタンディッシュ１の短
辺面側壁１２、１２ａからの距離がＬ／５以内であるこ
とが好ましい。これは、短辺面側壁１２、１２ａからの
距離がＬ／５を超える場合には、溶鋼注入部５と短辺面
側壁１２との間、及びタンディッシュ出口６と短辺面側
壁１２ａとの間に溶鋼流の停滞域が生成して、タンディ
ッシュ１内の溶鋼流動パターンが変化し、期待する浮上
点が形成されなくなるためである。又、溶鋼注入部５と
タンディッシュ出口６との間の中央位置近傍とは、溶鋼
注入部５とタンディッシュ出口６との間の中央位置から
上流側及び下流側にそれぞれＬ／１０離れた範囲内を示
す。上流側及び下流側にＬ／１０程度離れても、タンデ
ィッシュ１内の溶鋼流動パターンは期待した通りに制御
される。

【００２４】そして鋳造に際し、計算滞留時間が２０分
未満となるように、タンディッシュ内溶鋼滞留量（Ｖ）
又は１分間当たりの溶鋼通過量（Ｑ）を制御する。計算
滞留時間が２０分以上では、邪魔板及び上堰の設置効果
が無く、耐火物コストのみ上昇するからである。

【００２５】尚、図１に示すタンディッシュ１の形状は
直方体であるが、横断面が台形の場合にも本発明は支障
なく適用できる。その場合には、溶鋼収納幅（Ｗ）を、
邪魔板８、８ａ設置場所において、加重平均して決めれ
ばよい。又、図１においては邪魔板８、８ａを対向して
設置しているが、設置場所が溶鋼注入部５とタンディッ
シュ出口６との間の中央位置近傍であれば、対向する必
要は無い。更に、図１に示すタンディッシュ１は単スト
ランドであるが、タンディッシュ１の溶鋼収容長さ方向
の中央に溶鋼注入部５を設けた２ストランドの場合に
も、同様に適用できることはいうまでもない。

【００２６】

【実施例】図１に示す直方体形状のタンディッシュにて
本発明を実施した。使用したタンディッシュは、溶鋼収
容深さ（Ｈ）が１．２ｍ、溶鋼収容幅（Ｗ）が１．２
ｍ、溶鋼収納長（Ｌ）が７ｍで、タンディッシュ内溶鋼
滞留量が７０トンであり、タンディッシュの溶鋼収納長
さ方向の略中央位置に厚み２００ｍｍの上堰と邪魔板を
設置した。上堰の下端とタンディッシュ底部との距離は
６００ｍｍ、上堰の溶鋼浸漬深さ（ｈ）は６００ｍｍ、
邪魔板の幅は３００ｍｍである。又、溶鋼注入部をタン
ディッシュ短辺面側壁から１．０ｍの位置に、タンディ
ッシュ出口をタンディッシュ短辺面側壁から０．７ｍの
位置に設置した。そして、低炭素Ａｌキルド鋼を、厚み
２５０ｍｍ、幅２１００ｍｍの鋳片サイズで、単ストラ
ンドで鋳造した。

【００２７】鋳片引抜き速度を５水準として、１分間当
たりの溶鋼通過量を４トン、５トン、６トン、８トン、
及び１０トンとした。タンディッシュ内溶鋼滞留量と溶
鋼通過量とで求める計算滞留時間は、それぞれ１７．５
分、１４．０分、１１．７分、８．８分、及び７．０分
である。

【００２８】又、上堰及び邪魔板の効果を確認するた
め、上堰も邪魔板も設置せずに、その他の条件を上記と
同一条件にした鋳造（従来例）も実施した。

【００２９】これらの条件で鋳造した鋳片を薄鋼板に圧
延し、薄鋼板において介在物による品質欠陥発生率を調
査した。その結果を図２に示す。図２に示すように、従
来例では、溶鋼通過量が多くなるに従い、介在物の浮上
・分離が十分に行なえず、品質欠陥が増加する。それに
対し、本発明の実施例では、従来例に比較して品質欠陥
発生率を低く抑えることが可能となり、特に、計算滞留
時間が８．８分と７分の鋳造条件において、介在物の低
減効果が顕著で、溶鋼通過量による介在物の浮上・分離
効率に差がなくなり、安定した操業が可能であった。

【００３０】このように、上堰と邪魔板とを設置するこ
とで、タンディッシュ底部に設置した堰のようにメンテ
ナンス性を悪化させることなく、介在物を効率良く除去
することができた。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、タンディッシュ両側壁
に密着する邪魔板を備えた上堰をタンディッシュの略中
央に設置することで、溶鋼通過量に関わらず介在物の除
去効率を高めることができ、その結果、溶鋼歩留りを低
下させることなく、又、熱間回転使用においても全く問
題なく、介在物の少ない高品質の鋳片を安価に安定して
製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態を示した連続鋳造用
タンディッシュの概要図であり、（ａ）は正面断面図、
（ｂ）は側面断面図である。

【図２】本発明の実施例と従来例とで、介在物による品
質欠陥発生率を比較して示した図である。

【図３】堰のないタンディッシュでの数値解析により得
た溶鋼流動パターンの概略図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図４】溶鋼通過量が適正な条件下で、上堰のみを設置
したタンディッシュでの数値解析により得た溶鋼流動パ
ターンの概略正面図である。

【図５】溶鋼通過量が過多の条件下で、上堰のみを設置
したタンディッシュでの数値解析により得た溶鋼流動パ
ターンの概略正面図である。

【図６】溶鋼通過量が過多の条件下で、上堰のみをタン
ディッシュ出口側に設置したタンディッシュでの数値解
析により得た溶鋼流動パターンの概略正面図である。

【図７】邪魔板と上堰とを設置したタンディッシュでの
数値解析により得た溶鋼流動パターンの概略図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ 取鍋 ３ 溶鋼 ４ 鋳型 ５ 溶鋼注入部 ６ タンディッシュ出口 ７ 上堰 ８ 邪魔板 ９ ロングノズル １０ 浸漬ノズル １１ 鋳片 １２ 短辺面側壁 １３ 浮上点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 健太郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 清水 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 中田 正之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋から溶鋼注入部に注入された溶鋼を
   タンディッシュ出口から鋳型に中継供給する連続鋳造用
   タンディッシュにおいて、溶鋼注入部とタンディッシュ
   出口との間の中央位置近傍に、タンディッシュ内面側壁
   と密着する邪魔板を両端に備えた上堰を設け、前記邪魔
   板の幅をタンディッシュの溶鋼収納幅の５％から５０％
   の範囲とし、前記上堰の下端とタンディッシュ内面底部
   との距離を１００ｍｍ以上とし、上堰の溶鋼への浸漬深
   さをタンディッシュの溶鋼収納深さの５％以上に制御し
   つつ鋳造することを特徴とする連続鋳造用タンディッシ
   ュにおける介在物除去方法。