JPH1043845A

JPH1043845A - 溶融金属の連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH1043845A
Application number: JP20149696A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Harada; 寛原田; Kiyomi Shio; 紀代美塩; Takashi Morohoshi; 隆諸星; Kenichi Miyazawa; 憲一宮沢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】添加物質の種類（数）の増大、及び元素の特性
（化学反応速度、融点、被酸化度など）の種類の増大、
並びにこれらの添加タイミングを自在に調整する。【解決手段】容器内の溶融金属を該容器の注入孔から鋳
型に注入するに際してストッパーを用いて溶融金属の注
入量を制御しながら行う連続鋳造方法であって、全注入
期間の少なくとも一部の期間において、該ストッパー内
を貫通する管路から溶融金属流中に、および該ストッパ
ーの外に設けた別の管路から鋳型内溶融金属湯面上に、
同時に合金および／又は精錬フラックスを供給すること
を特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の連続鋳
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鋳型あるいはタンディッシュ
などの容器内の溶融金属に、合金又は精錬フラックス等
を添付する方法はいろいろ提案されている。例えば、特
開昭６０−１５０５７号公報、あるいは特開昭６２−１
１４７４８号公報等に記載のストッパー内を通して添加
する方法、またはワイヤーによる添加方法、さらには本
発明者らが先に提案したパーティクル添加方法（特開平
７−２９０１９５号公報）などがある。

【０００３】ストッパー内を通して添加する方法は、特
開昭６０−１５０５７号公報、および特開昭６２−１１
４７４８号公報などがあるが、いずれもタンディッシュ
内の溶融金属の精錬を主眼においた技術である。前者
は、ａ）タンディッシュノズルを経て溶鋼を連続的に通
過させる工程、ｂ）高融点の反応性金属の酸化物及び／
または硫酸化物が、タンディッシュノズルを通過する前
に形成されないか或いは該ノズルを詰まらせるに十分な
量ではノズル穴に接触しないような形態で且つタンディ
ッシュノズルに近接する位置において、反応性金属を溶
鋼中に供給する工程、及びｃ）連続鋳造装置内で溶鋼を
連続的に鋳造する工程を備えたことを特徴とする連続鋳
造時の溶鋼に反応性金属を添加してタンディッシュノズ
ルの詰まりを防止する方法である。

【０００４】一方、後者は、ストッパーロッドの耐火材
中央部に耐火材冷却用流体、バブリング用ガス、ノズル
洗浄用酸素、合金元素、副原料、脱酸剤等の粉体を供給
するための各々独立した配管を設けて溶鋼の流量調整以
外の機能を兼用させたことを特徴とする連続鋳造設備用
レードル、及びタンディッシュ用ストッパーロッドであ
る。

【０００５】ワイヤー添加方法とは、添加物質を主成分
とした金属ワイヤーを作成し、これをストッパー内を貫
通させて連続的に供給する方法である。

【０００６】パーティクル添加方法とは、特開平７−２
９０１９５号公報のように、鋳型〜鋳片間の潤滑を目的
として鋳型内の溶融金属湯面上に供給するフラックスの
中に、添加すべき元素を予め混合しておいて、フラック
スの消費量、およびフラックス中の目的元素の含有量、
ならびにその添加・混合歩留りとを調整する方法であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最近では、注文単位重
量の小さい製品が増えており、添加物質も複数を同時に
用いることが多くなってきている。添加物質と言って
も、単なる溶解で済む合金成分の原料、例えば、フェロ
マンガンなどや、金属アルミニウム粒などであったり、
鋳型混入スラグの形態制御用の生石灰、コークス粉など
多様になってきている。そこで、本願発明者らは、上記
の各従来方法を用いて、複数の添加物質を用いた連続鋳
造操業を試験的に行い、問題点を抽出した。

【０００８】その結果、これらの元素の中に、その特性
に大きな差のある元素が混在する場合、例えば、比較的
空気酸化され易い元素（Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇなど）と比較
的空気に酸化され難い元素（Ｐ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｏ，Ｃｕ
など）、あるいは融点の大幅にに異なる元素（Ｔｉ＝１
７２５℃、Ａｌ＝６６０℃）など、これらの元素の機能
を十分に発揮させる上で、以下の問題があることを知見
した。

【０００９】ストッパー内添加方法は、タンディッシュ
内溶融金属は撹拌力が弱く均一混合させるのが難しい。

【００１０】ワイヤー添加方法は、ノズルから鋳型内へ
の溶融金属流による強い撹拌エネルギーを利用できる
点、及びワイヤー状に加工できれば、元素の種類に因ら
ない点で優れている。しかし、添加物質の種類が増えて
くると、ワイヤーの製作費が高い上に、ワイヤー供給装
置までも複数必要となるという問題が生じてくる。これ
はワイヤー直径と供給速度（ｍｍ／秒）により、添加物
質の供給速度（ｋｇ／秒）が決まるため、添加物質毎に
変えようとすると、供給装置を個別に割り当てる必要が
出てくる。あるいは、添加物質の含有量をいろいろ変化
させたワイヤーを製作する必要が出て来る。いずれにし
ても実用的でないし、操業にも支障があるなどの問題が
あった。

【００１１】パーティクル添加方法は、通常用いる鋳型
フラックスに混合させるので、安価で簡便であり、同時
に複数の元素の供給が簡便に達成できる。しかし、もと
もと鋳型フラックスの目的は、溶融金属と鋳型あるいは
気相との界面に存在することによる鋳型潤滑や保温など
である。つまり、フラックスは溶融金属中に混入すると
有害なものであって、品質欠陥となり得る。従って、フ
ラックスと溶融金属とを撹拌・混合することは、本来抑
制すべきことである。

【００１２】一方、フラックス中の添加物質を溶融金属
中に迅速にかつ歩留り良く溶解・反応させる観点から見
ると、強撹拌は必須である。つまり、相反する面を有し
た添加方法である。打開策として現状では、湯面より下
方において電磁力などによる撹拌を行っており、実質的
には電磁力装置を随伴すべき技術になっている。

【００１３】さらに、パーティクル添加方法の最大の問
題は、空気などによる被酸化性の強い元素に向かない点
にある。通常、鋳型の上方空間は、特にシールしておら
ず、空気が存在する。また、鋳型フラックス自体は、Ｓ
ｉＯ₂、ＣａＯなどの金属酸化物であって、酸素の供給
源である。このような状態で加熱されれば被酸化性の強
い添加物質は、フラックスの供給から溶解・反応完了前
に容易に酸化されてしまう。酸化により高融点（鋼より
高融点）・難反応性の酸化物（ＴｉＯx、Ａｌ₂Ｏ₃な
ど）となってしまうと、添加効果はほとんど期待できな
い。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の問題
点を解消するために発明されたものであり、添加物質の
種類（数）の増大、及び元素の特性（化学反応速度、融
点、被酸化度など）の種類の増大、並びにこれらの添加
タイミングとを自在に調整でき、添加量と歩留まりに応
じて添加物質の効果を発揮させることができる簡便な方
法であって、下記の要旨とする。

【００１５】（１）容器内の溶融金属を該容器の注入孔
から鋳型に注入するに際してストッパーを用いて溶融金
属の注入量を制御しながら行う連続鋳造方法であって、
全注入期間の少なくとも一部の期間において、該ストッ
パー内を貫通する管路から溶融金属流中に、および該ス
トッパーの外に設けた別の管路から鋳型内溶融金属湯面
上に、同時に合金および／又は精錬フラックスを供給す
ることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。

【００１６】（２）好ましくは、該ストッパー内を貫通
する管路から溶融金属流中に供給する精錬フラックスの
化学反応速度が、該ストッパー外に設けた別の管路から
鋳型内溶融金属湯面上に供給する精錬フラックスの化学
反応速度よりも大きいことを特徴とする上記（１）記載
の溶融金属の連続鋳造方法。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１により本発明の実施の形態を
詳細に説明する。まず、設備構成を説明する。例えば、
タンディッシュ１あるいは取鍋（図示しない）などの溶
融金属保持用容器から別の容器である鋳型４などに溶融
金属６を注入する際、容器の注入孔（ノズル）３から鋳
型４への注入量を制御するためにストッパー５を用い
る。ストッパー５の内部には、冷却用水あるいは空気用
配管９’、鋳型４への添加物質用の配管９を３種類、上
方から下方に、かつストッパー５下端から噴出するよう
に配設してある。

【００１８】添加物質用配管９の元管には、添加物種類
を切り替えるための切り替え弁１１と、キャリアガスと
しての不活性ガス供給配管９”とに連結してある。切り
替え弁１１の上流側には、例えば５種類の添加用ホッパ
ー８の配管と連結してある。この方式で添加する物質
は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇである。これら
は比較的酸化され易いので、鋳型フラックス中に混合し
て添加する方法によると歩留りが悪い（図２および図
３）ために不向きな元素である。不活性ガスをキャリア
ーガスにすれば、ストッパー５内において空気に接触す
ることがないので、これらの酸化され易い元素の添加に
適している。

【００１９】ホッパー８の数を増やすか、使用しない元
素と使用する別の元素とを操業中あるいは事前に入れ換
えれば、元素の数がどれだけ増えても対応できる。スト
ッパー５から出た後〜鋳型内溶融金属６中に至る間の酸
化防止手段は、従来通りの対策で良く、特に限定しな
い。

【００２０】つぎに、鋳型４内溶融金属６湯面に潤滑用
の鋳型フラックス１０を供給する設備を、鋳型４近傍に
設置した。鋳型フラックス１０の組成の一例を表１（低
炭素アルミ脱酸鋼の場合）に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】鋳型フラックス１０から溶融金属６中に添
加される合金成分は、Ｃ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ、
Ｖ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂが好ましい（図２および図３）。
これらは、比較的反応し難い安定なものであるため、空
気酸化される可能性のある雰囲気で使用しても問題はな
い。これらの添加物質の区別は、図２に示した歩留り
（縦軸）を臨界点としても良いし、図３に示すその元素
の酸化物標準生成自由エネルギーでも良い。歩留りの臨
界点は工業的な実用レベルとして７０％とし、標準生成
自由エネルギーの臨界点を−１３００００［cal／ｇ・m
ol Ｏ₂］とした。

【００２３】尚歩留りとは、所定の元素について、鋳型
内での溶鋼単位重量当りの添加重量Ｗａ（＝鋳型フラッ
クスの総消費重量×所定の元素の鋳型フラックス内含有
量÷溶鋼鋳造重量）と、タンディッシュ中の溶鋼の成分
値（＝溶鋼単位重量当りの含有量）Ｗｔと、鋳片の成分
値（＝鋳片単位重量当りの含有量）Ｗｓの３つから、
（Ｗｓ−Ｗｔ）／Ｗａ×１００で算定した。しかしなが
ら、これらの臨界値は本来、他の製造条件との兼ね合い
から決定すべきもので、本例に限定すべきものではな
い。

【００２４】なお、いずれの方法においても、添加物質
の形態は、純物質として用いても、鉄合金、あるいは混
合物として用いても良く、特に限定しないが、溶融金属
の熱により溶解する必要から、融点が溶融金属温度を超
えるような酸化物の状態は好ましくない。当然のことな
がら、パーティクル添加方法に適している添加物質をス
トッパー方法に適用しても問題ないが、反対は支障があ
ることは言うまでもない。

【００２５】

【実施例】次に操業方法の一例を示しながら説明する。
鋳片サイズ１２００ｍｍ×２５０ｍｍ、鋳造速度１．５
ｍ／分の条件で冷延メッキ用の低炭素アルミ脱酸鋼の連
続鋳造操業を行った。真空脱ガス処理を経た溶鋼を取鍋
から浸漬ノズルを介してタンディッシュ１に、さらに浸
漬ノズル３を介して鋳型４内に溶鋼を注入する。

【００２６】鋳型４中の溶融金属にストッパー方式によ
り、Ｓｉ、ＴｉおよびＣａ、ならびに鋳型フラックス方
式によりＣ、ＭｎおよびＰ、合計６種類の添加物質を添
加して精錬と合金成分調整とを同時に行った例を説明す
る。タンディッシュ中の溶鋼の成分値Ｗｔと、鋳片の成
分値Ｗｓの対比表を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】Ｓｉ、ＴｉおよびＣａの添加は、比較的空
気酸化され易い元素であるため、ストッパー内添加方式
により、Ｃ、ＭｎおよびＰの添加は、鋳型フラックスに
混合して添加した。ＳｉおよびＴｉは、ストッパー方式
により添加したので、歩留りは８０％〜９０％であっ
た。鋳型フラックス方式により添加したＣ、Ｍｎおよび
Ｐの歩留りはそれぞれ８０％、７５％、８０％であっ
た。

【００２９】Ｃ、ＭｎおよびＰは空気酸化され難いた
め、ストッパー内の配管数を増やす必要がなく、パーテ
ィクル添加方式により簡便に添加できる。また、ストッ
パーから添加すべき元素がない場合、あるいは取鍋交換
中などは、ストッパー内管路の添加物質および不活性ガ
スの供給を停止し、代わりに酸素ガスを供給して、ノズ
ルを酸化洗浄しても良い。

【００３０】また、全注入期間にわたって両手段を併用
する方法とは別に、添加物質の目的・種類に応じて、い
ずれかの手段を選択的に使用することが好ましい。鋳型
フラックスについて、通常注入初期のみは発熱性フラッ
クスを使用するが、それ以降は１種類のフラックスを使
用する。添加物質の種類や特性を変更するためには、鋳
型フラックスと添加物質とを別ルートで行う必要があ
り、また、ストッパー方式に比べると空気酸素の問題が
残る。これに対して、ストッパー方式は、瞬時に変更す
るのに適している。従って、短時間に添加する添加物
質、例えばタンディッシュから鋳型に流出したスラグを
無害化するために生石灰などのスラグ改質フラックス
を、取鍋交換中あるいは交換直後、いわゆる「継ぎ目部
位」に限って添加するのが良い。

【００３１】また、パーティクル添加方式に使用すべき
添加物質は、ストッパー式に用いても何ら問題がない。
その反対は問題となる。また、ストッパー式によれば、
管路とタンクとの連結部に切り替え弁を配設することに
より、同一管路から供給する添加物質の種類を容易に切
り替えることができる。これらの特徴を生かして、鋳型
フラックスの種類を漸次切り替えていくのに先立って、
切り替え期間中の添加物質の量をストッパー式により補
完すると良い。

【００３２】継ぎ目部位は溶融金属自体が空気酸化され
易い。この問題のみに対処するため、介在物の形態制御
用精錬フラックス（ＣａＯなど）や、Ａｌ、Ｓｉなどの
脱酸剤をストッパーから添加するのが効果的で良い。溶
融金属の溶存酸素量が増大すると、パーティクル添加に
よる添加物質の歩留りは更に低下する。パーティクル添
加方式のみで対処しようとすれば、添加物質の供給量を
増やして歩留り低下を補償するか、一時的にＡｌなどの
脱酸元素を含有するフラックス種に切り替えなければな
らない。これに対して、ストッパーはタンディッシュか
ら鋳型への注入ノズル上端に位置するので、鋳型に溶融
金属が注入される寸前に、溶融金属中の脱酸をするのに
適している。これにより、フラックス種の切り替えとい
った面倒な操業は不要になる。

【００３３】継ぎ目部位で、ストッパー５から酸素ガス
のみを供給して注入孔の地金切りや、付着物（Ａｌ₂Ｏ₃
などの酸化物）の酸化溶解除去を行ったり、酸素ガスと
被酸化性の高い脱酸剤を同時に添加して溶融金属を一時
的に加熱（テルミット反応による発熱を利用）しても良
い。操業期間のうち必要に応じて「酸素ガス」、「酸化
され易い元素の添加」および「比較的酸化され難い元素
の添加」などを単独で、あるいは組合わせて使い分ける
ことができるようになる。これにより、連続鋳造工程前
の精錬工程（真空ガス処理などの二次精錬）の負荷を軽
減できるという優れた効果を得ることが可能となるので
ある。

【００３４】

【発明の効果】本願発明により以下の飛躍的改善効果を
得ることが可能となった。．添加物質の数がいくら増大しても簡便に対応でき
る。．比較的酸化され易い元素と比較的空気酸化され難い
元素とを同時に組み合わせて供給できる。．継目部位に限り、スラグ改質剤を添加したり、タン
ディッシュから鋳型への注入ノズル上端の付着物の除去
を行うなどの多機能を有することができ、連続鋳造工程
前の精錬工程（真空脱ガス処理などの二次精錬）の負荷
を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の例の説明図。

【図２】鋳型フラックスに混合添加の際の歩留りの説明
図。

【図３】鋳型フラックスに混合添加の際の歩留りの他の
説明図。

【符号の説明】

１：タンディッシュ、３：浸漬ノズル、４：鋳
型、５：ストッパー、６：溶融金属、７：添加物
質、８：ホッパー、９〜９”：管路、１０：鋳型
フラックス、１１：切替弁。

フロントページの続き (72)発明者宮沢憲一千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内の溶融金属を該容器の注入孔から鋳
型に注入するに際してストッパーを用いて溶融金属の注
入量を制御しながら行う連続鋳造方法であって、全注入
期間の少なくとも一部の期間において、該ストッパー内
を貫通する管路から溶融金属流中に、および該ストッパ
ーの外に設けた別の管路から鋳型内溶融金属湯面上に、
同時に合金および／又は精錬フラックスを供給すること
を特徴とする溶融金属の連続鋳造方法。
【請求項２】該ストッパー内を貫通する管路から溶融金
属流中に供給する精錬フラックスの化学反応速度が、該
ストッパー外に設けた別の管路から鋳型内溶融金属湯面
上に供給する精錬フラックスの化学反応速度よりも大き
いことを特徴とする請求項１記載の溶融金属の連続鋳造
方法。