JPH11156501A

JPH11156501A - 連続鋳造用タンディッシュ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11156501A
Application number: JP32164197A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Tomino; 伸一郎冨野; Toyoichiro Azuma; 豊一郎東; Kazuhiko Takeuchi; 和彦竹内
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-15
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JP3408127B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融金属の連続鋳造をオープン注入によって
行う場合において、注入流の飛散の発生を防止して注入
流を整流化するタンディッシュ及びその製造方法を提供
する。【解決手段】溶融金属を連続鋳造する鋳型への溶湯注
入時に溶湯流が周辺雰囲気に曝されるオープン注入を行
うための注入ノズルを有する連続鋳造用タンディッシュ
において、該注入ノズルの上部には長さ５０ｍｍ以上で
貫通孔を有する耐火物製の整流筒を有することを特徴と
する連続鋳造用タンディッシュ及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属を連続鋳
造する鋳型への溶湯注入時に溶湯流が周辺雰囲気に曝さ
れるオープン注入を行うための注入ノズルを有する連続
鋳造用タンディッシュに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼を代表とする溶融金属は、転炉ある
いは電気炉等での精錬を完了した後、主に連続鋳造法に
よって鋳造し、鋳片とする。精錬を完了した溶融金属は
取鍋に収容され、次いでタンディッシュと呼ばれる中間
容器を経て連続鋳造鋳型内に注入され、鋳型の下方に引
抜かれる過程で四周から凝固が進行し、最終的に凝固が
完了した鋳片となる。タンディッシュを用いる理由は、
複数ストランドへ同時に溶融金属を分配するため、及び
連続鋳造においては鋳造は取鍋１ヒート分の鋳造が完了
しても鋳造を中断せず、取鍋複数ヒートにわたって鋳造
を連続することが行われるが、取鍋交換時に鋳型への溶
融金属の供給が中断することを防止するための中間容器
として機能するためである。

【０００３】タンディッシュは溶融金属を中間的に収容
する容器であり、その内表面は耐火物で覆われ、底部に
溶融金属を連続鋳造鋳型内に注入するための耐火物製の
注入ノズルを有する。同時に多数の鋳型による鋳造を行
う多ストランドミルにおいては、タンディッシュの注入
ノズルは鋳型の数だけ存在する。各注入ノズルにおいて
は、通常、注入流路の開閉及び注入流の流量を制御する
ためのバルブに相当する耐火物製ストッパーあるいはス
ライディングノズルが設置される。

【０００４】鋳片の断面サイズの大きいスラブ連続鋳造
装置、あるいはブルーム連続鋳造装置においては、注入
ノズルは連続鋳造鋳型内まで延び、鋳型内の溶融金属浴
内に浸漬する浸漬ノズルを用い、注入時に溶融金属が周
囲の雰囲気と接触して酸化が進行することを防止する。
しかし、小断面のビレット連続鋳造装置においては、鋳
型の断面サイズが小さいため、浸漬ノズルを鋳型内に装
入することが困難であり、タンディッシュ底部の注入ノ
ズルから下方の鋳型内への注入流が周辺雰囲気に曝され
るオープン注入が一般的に用いられている。

【０００５】オープン注入を行う場合、注入流は安定し
た整流であることが必須である。注入流が整流でなく、
飛散を伴う場合、飛沫の表面からの酸化の進行、鋳型内
溶湯表面の不安定化によって製造した鋳片の表面品質欠
陥が増大する。また飛沫が鋳型の壁面に付着・成長する
と、鋳型直下で凝固シェルが破断して内部の溶湯が外部
に漏出するブレークアウトが発生する原因となる。ま
た、鋳型の壁面への飛沫の付着により、鋳型内溶湯表面
レベル検出器の誤動作に伴う溶湯表面レベル変動が増大
したり、鋳片の上端の液面レベルが鋳型下端から抜け出
てしまうトラブルの原因となる。

【０００６】オープン注入を行う場合、注入流量制御の
ためのストッパーやスライディングノズルを使用するこ
とは一般に困難である。ストッパーやスライディングノ
ズルを用いて注入流路を絞ることにより注入流量を制御
しようとすると、注入流が整流ではなくなり、飛散が生
じるからである。そのため、オープン注入を行う場合
は、ストッパーは注入ノズルの開閉にのみ使用し、注入
中はストッパーを全開としてストッパーによる注入流量
制御は行わない。従って、鋳型内への注入流量は、タン
ディッシュ内の溶融金属の静圧と注入ノズルの断面積の
みで決定されることとなる。多ストランド連続鋳造機に
おいては、タンディッシュ内の溶融金属の静圧はすべて
のストランドの注入流量に影響するので、通常は一定に
保つ。従って、注入ノズルの貫通孔の断面積は一定に保
たれる必要があり、注入中の注入ノズルの貫通孔内壁の
溶損は最小限に抑える必要がある。

【０００７】注入ノズルの耐火物材質としては、通常は
アルミナグラファイトが用いられる。しかし、アルミナ
グラファイトは溶融金属による溶損の進行が十分には防
止し得ないので、オープン注入を行う場合、溶融金属に
よる溶損が極小であるジルコニア（ＺｒＯ₂）耐火物の
使用が必須となる。ジルコニア耐火物製の注入ノズル
は、ジルコニア耐火物の製造方法の制約から、長さ２２
０ｍｍを超える耐火物の製造は困難であり、無理に製造
した場合、コストアップによる鋳造コストの増大の原因
となる。一方、タンディッシュ底部の耐火物の厚みは、
熱歪によるタンディッシュ鉄皮変形を防止するために
は、通常３００ｍｍは必要である。従って、従来は、図
５（ａ）に示すように、注入ノズル２の上端はタンディ
ッシュ底部耐火物６表面よりも低い位置に存在し、注入
ノズルの上部に溶融金属の湯溜り部１８が存在すること
となっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなオープン
注入に対応した注入ノズルを有するタンディッシュを用
いて溶融金属の連続鋳造をオープン注入によって行う場
合、注入流が整流とならず、飛散が発生することを完全
に防止することができなかった。飛散が発生することに
よる問題は上述したとおりである。本発明は、このよう
な飛散の発生を防止してオープン注入の注入流を整流化
するタンディッシュ及びその製造方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らがタンディッ
シュ内の溶融金属の流動と注入流の乱れとの関係につい
て研究を進めた結果、タンディッシュ内においては図５
（ｂ）に示すような溶融金属の流れが存在し、取鍋から
ロングノズル１０を経た溶融金属流１９はタンディッシ
ュ壁に衝突してタンディッシュ底部に沿った溶融金属流
２０となり、この溶融金属流２０が注入ノズル上部の湯
溜り部１８にぶつかることに伴い、湯溜り部内の渦２１
が発生し、この渦２１が注入流の乱れの原因となってい
ることをつきとめた。

【００１０】本発明は、上記研究結果に基づいてなされ
たものであり、その要旨とするところは、溶融金属を連
続鋳造する鋳型への溶湯注入時に溶湯流が周辺雰囲気に
曝されるオープン注入を行うための注入ノズルを有する
連続鋳造用タンディッシュにおいて、該注入ノズルの上
部には長さ５０ｍｍ以上でかつ貫通孔を有する耐火物製
の整流筒を有することを特徴とする連続鋳造用タンディ
ッシュである。

【００１１】上記連続鋳造用タンディッシュにおいて、
整流筒の貫通孔の内径が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とす
ることが好ましい。また、整流筒の上端は前記タンディ
ッシュの注入ノズル近傍の底部耐火物表面より５ｍｍ以
上上部とすることができる。整流筒がアルミナ含有量６
０重量％以上の流し込み耐火物製であるとすることが好
ましい。整流筒下端の貫通孔の内径と注入ノズル上端の
貫通孔の内径との差が１０ｍｍ以下であるとすることが
好ましい。

【００１２】また、タンディッシュ底部耐火物の表面を
構成する耐火物を築造する前に予め成形した整流筒を注
入ノズルの上部に設置することを特徴とする上記に記載
の連続鋳造用タンディッシュの製造方法、及び、整流筒
と注入ノズルを接合して一体ノズルとし、この一体ノズ
ルをタンディッシュに組み込むことを特徴とする上記に
記載の連続鋳造用タンディッシュの製造方法である。

【００１３】注入ノズル２の上部に整流筒１を配置した
結果、連続鋳造鋳型への注入流は非常に良好な整流とな
った。整流筒を配置した結果として注入ノズル上部の湯
溜り部１８がなくなり、注入流の乱れの原因となってい
た渦２１の発生がなくなったためと考えられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】タンディッシュ底部の構造は、外
側に外皮となる鉄皮が存在し、その上に断熱を目的とす
る断熱ボードが配置され、その上にパーマレンガが配置
され、更にその上にウェアレンガ、最上層部にコーティ
ング耐火物が配置される。鉄皮を除くタンディッシュ底
部の耐火物の厚みは３００ｍｍ前後となる。オープン注
入用のジルコニア耐火物製の注入ノズル２は、図１に示
すようにタンディッシュ底部に配置される。オープン注
入の場合、鋳片断面積が小さいので単位時間の注入量は
少なく、注入ノズルの貫通孔５の内径は１４〜１９ｍｍ
φ前後となる。また、ジルコニア耐火物の製造制約に基
づき、注入ノズル２の高さは１００〜１５０ｍｍ前後で
ある。

【００１５】注入ノズル２の上部には、図１に示すよう
に貫通孔４を有する耐火物製の整流筒１を配置する。整
流効果を十分に発揮させるためには、整流筒の高さは５
０ｍｍ以上である必要がある。整流筒の上端がタンディ
ッシュ底部耐火物表面より低くて大きな段差が生じる
と、整流筒の上部に湯溜り部が形成され、そこに有害な
渦が発生して注入流の飛散の原因となるので、整流筒の
上端とタンディッシュ底部耐火物表面との間に大きな段
差が生じないように整流筒を配置する必要がある。

【００１６】整流筒の貫通孔４の内径は、好ましくは１
５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とする。１５ｍｍ未満の貫通孔
の内径では実質上鋳型への注入流量を確保することがで
きず、また５０ｍｍを超える貫通孔の内径では、その貫
通孔が湯溜り部となりその中に有害な渦が発生するから
である。整流筒の上部に耐火物製のストッパー８を配置
し、該ストッパー８と整流筒１との間の開閉によって注
入流のオンオフ制御を行う場合においては、整流筒の貫
通孔は注入ノズルの貫通孔の内径よりも若干太い方が、
再度ストッパーを開いたときに注入を安定して再開でき
るという有利な点を有する。

【００１７】オープン注入に用いる注入ノズルの貫通孔
の内径は細いので、タンディッシュに溶融金属を注入す
る前に注入ノズル内に異物が落下すると、その注入ノズ
ルからの注入が不可能になる場合がある。図３に示すよ
うに、整流筒１の上端をタンディッシュの注入ノズル近
傍の底部耐火物６表面よりも５ｍｍ以上上部に配置する
ことにより、たとえタンディッシュ底部の注入ノズル近
傍に異物が存在していたとしても、その異物の注入ノズ
ル内への落下を防止することができ、注入ノズル詰りに
よる注入異常事故の発生を防止できるという有利な点を
有する。

【００１８】整流筒を構成する耐火物は、焼成レンガと
したり、あるいは機械的突き固めを行うようなコストの
かかる製造方法を採用する必要はなく、流し込み耐火物
製とし、耐火物を型枠に流し込んで製造したもので十分
な性能を有する。材質はアルミナ含有量を６０重量％以
上とすることが好ましい。これにより、整流筒としての
十分な耐久性を確保することができる。このような耐火
物材質を選択することにより、整流筒としての十分な機
能と耐久性を維持しつつ、製造コストを低減するという
効果が得られる。

【００１９】注入ノズルの貫通孔５の内径とその上部の
整流筒の貫通孔４の内径とは、必ずしも一致する必要は
ない。しかし、両者の接触部において両貫通孔の内径が
近い方が溶融金属流入通路の段差が緩和され、注入流を
整流化するうえで好ましい。具体的には、整流筒下端の
貫通孔の内径と注入ノズル上端の貫通孔の内径との差が
１０ｍｍ以下であることが望ましい。前記内径差が１０
ｍｍを超えると、整流筒と注入ノズルの段差で流れに乱
れが生じ、注入流が不安定化するという不都合が生じ
る。

【００２０】整流筒と注入ノズルはそれぞれ別個に製作
し、タンディッシュ耐火物築造時にそれぞれタンディッ
シュに組み込むことが行われる。図１に示すような整流
筒と注入ノズルをタンディッシュの上方から挿入するタ
イプにおいては、まず注入ノズルを挿入し、次いでその
上部に整流筒を挿入し、次いでタンディッシュ底部及び
壁面を構成する耐火物を整流筒の周囲を含めて充填す
る。

【００２１】タンディッシュに組み込む前に整流筒と注
入ノズルとを接着して一体とすることができる。これに
より、整流筒と注入ノズルの中心を正確にあわせて接着
した上でタンディッシュに装着できるので、両者の芯ず
れの発生を防止することができる。また、熱間でタンデ
ィッシュのノズルを整備する際の工程を簡略化すること
ができる。

【００２２】整流筒と注入ノズルとが接する面は平面と
せず、図４に示すように段差を設けることもできる。こ
れにより、両者の中心を正確にあわせて装着することが
容易になる。

【００２３】注入ノズルの上方には、注入流のオンオフ
制御のためのストッパーを配置してもよい。本発明の整
流筒を配置する場合、ストッパーの先端と接して注入流
を遮断する相手側は整流筒となる。従って、整流筒の貫
通孔の上端は曲率をもった曲面とし、ストッパー先端と
の円滑な接触及び接触面の破損防止が図られる必要があ
る。なお、整流筒にこのようなストッパーとの接触機能
を持たせた場合であっても、整流筒の耐火物材質として
はアルミナ含有量６０重量％以上の流し込み耐火物にお
いて十分な耐久性を有することが確認されている。

【００２４】

【実施例】鋼のビレット連続鋳造装置において本発明を
適用した。連続鋳造装置は８ストランドミルであり、鋳
片サイズは１３０ｍｍ×１３０ｍｍ、鋳造速度は２．６
〜３．２ｍ／ｍｉｎの条件で鋳造を行った。タンディッ
シュ３は図２に示すとおりのものであり、タンディッシ
ュ容量は３３トンであり、転炉精錬法で精練した溶鋼を
２４０トンの容量の取鍋に受け、この取鍋９からタンデ
ィッシュ３へはロングノズル１０を介して溶鋼を注入す
る。鋳型１３への注入流１２の吐出孔となる注入孔の一
部には上方に耐火物製のストッパー８を配置し、注入流
のオンオフ制御を行う。

【００２５】本発明の注入ノズル２及び整流筒１とし
て、図１（ａ）（ｂ）、図３に示す３タイプ（本発明例
Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３）を用いた。また、比較
例として図５（ａ）に示すものを用いた。本発明例の注
入ノズルは、いずれも高さが１３５ｍｍ、注入流が通過
する貫通孔の内径は１７．５ｍｍφ、ジルコニア耐火物
製である。整流筒は高さが１５０ｍｍ、貫通孔の内径は
Ｎｏ．１及びＮｏ．３が２５ｍｍφ、Ｎｏ．２が５０ｍ
ｍφであり、整流筒と注入ノズルの貫通孔の接合部にお
いては段差が生じないように注入ノズルの貫通孔にテー
パーを設けている。整流筒上端の貫通孔の形状は、スト
ッパーとの接触を良好にするため、３０ｍｍＲの丸みが
付けられている。整流筒は、アルミナ含有量が７５重量
％の流し込み耐火物を用い、流動状態の耐火物を型枠に
流し込み、乾燥のみを行って成形を完了した。比較例の
注入ノズルは高さが１３５ｍｍ、貫通孔の内径は１７．
５ｍｍであり、注入ノズルの上端の貫通孔の形状は、整
流筒と同様に３０ｍｍＲの丸みを持たせている。

【００２６】注入ノズル２、整流筒１はともにタンディ
ッシュ３の上方から設置部位に挿入した。本発明例にお
いては、タンディッシュ底部の最表面の耐火物は、吹き
付け法にて施工され、整流筒１を設置した後に吹き付け
られる。本発明例Ｎｏ．１、Ｎｏ．２においては整流筒
１の上端とタンディッシュ底部耐火物の表面とを同一の
高さとした。本発明例Ｎｏ．３においては、図３に示す
ように整流筒１の上端をタンディッシュ底部耐火物の表
面より５ｍｍ高い位置とした。比較例においては、注入
ノズル２の上端はタンディッシュ底部耐火物の表面より
１５０ｍｍ低い位置にあるため、タンディッシュ底部耐
火物として注入ノズル近傍には流し込み耐火物を使用
し、図５（ａ）に示すような形状のテーパー状の湯溜り
部を形成した。

【００２７】連続鋳造は、平均すると取鍋４ヒートを１
キャストとし、更にキャスト毎にタンディッシュの耐火
物整備を行い、耐火物整備のタイミングで注入ノズル及
び整流筒の交換を行った。

【００２８】連続鋳造を行った結果を表１に示す。本発
明Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３においては、注入流はいずれも整
流を実現し、鋳型内への注入流の飛散の発生は皆無であ
った。それに対し、比較例においては鋳型内への注入流
が乱れて飛散が発生し、その結果として鋳片の表面欠陥
の発生率は本発明に比較して高く、またブレークアウト
の発生率も高いという結果となった。注入ノズルへの異
物落下に伴う鋳造不良事故の発生頻度は、本発明例Ｎ
ｏ．３が最も低く、比較例が最も高いという結果となっ
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】次に、本発明例Ｎｏ．４として、図４に示
すような注入ノズルと整流筒とを接着した一体ノズル１
５を製作し、これをタンディッシュに組み込んで連続鋳
造を行った。一体ノズル１５の全体長さは３００ｍｍと
した。ジルコニア耐火物製の注入ノズル部１７の長さは
１５０ｍｍで貫通孔内径は１７．５ｍｍφとした。整流
筒部１６はアルミナ含有量７５重量％の流し込み耐火物
製とし、貫通孔内径を４０ｍｍφとした。一体ノズル
は、注入ノズルと整流筒を別々に成形し、接着剤で接合
して製造した。

【００３１】タンディッシュ整備とは別に事前に注入ノ
ズルと整流筒とを接合するため、両者の貫通孔の中心を
容易に一致させることができた。この一体ノズルをタン
ディッシュに組み込むので、注入ノズルと整流筒とを別
々にタンディッシュに組み込む方法に比較して容易にタ
ンディッシュ整備を行うことができた。また、製品表面
品質あるいはブレークアウト発生率等の鋳造成績につい
ては、本発明例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２と同等の結果を得る
ことができた。

【００３２】

【発明の効果】オープン注入を行う連続鋳造の注入ノズ
ルの上部に整流筒を配置したタンディッシュの実現によ
り、注入流の整流化が実現し、鋳片の表面品質が向上
し、ブレークアウト発生頻度が低減し、鋳型内の溶湯表
面レベル変動の低減を実現した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタンディッシュの整流筒と注入ノズル
を示す断面図であり、（ａ）は整流筒の貫通孔内径が細
い例、（ｂ）は整流筒の貫通孔内径が太い例である。

【図２】本発明のタンディッシュと取鍋、鋳型の全体配
置を示す断面図である。

【図３】本発明のタンディッシュの整流筒と注入ノズル
を示す断面図である。

【図４】本発明のタンディッシュの一体ノズルを示す断
面図である。

【図５】従来例のタンディッシュの注入ノズルを示す断
面図であり、（ａ）はタンディッシュに組み込まれた注
入ノズルの状況を示す断面図、（ｂ）は従来例における
溶融金属の渦の発生状況を示す断面図である。

【符号の説明】

１整流筒２注入ノズル３タンディッシュ４整流筒の貫通孔５注入ノズルの貫通孔６耐火物７鉄皮８ストッパー９取鍋１０ロングノズル１１溶融金属１２注入流１３鋳型１４鋳片１５一体ノズル１６整流筒部１７注入ノズル部１８湯溜り部１９溶融金属流２０溶融金属流２１渦

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属を連続鋳造する鋳型への溶湯注
入時に溶湯流が周辺雰囲気に曝されるオープン注入を行
うための注入ノズルを有する連続鋳造用タンディッシュ
において、該注入ノズルの上部には長さ５０ｍｍ以上で
かつ貫通孔を有する耐火物製の整流筒を有することを特
徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
【請求項２】整流筒の貫通孔の内径が１５ｍｍ以上５
０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の連
続鋳造用タンディッシュ。
【請求項３】整流筒の上端は前記タンディッシュの注
入ノズル近傍の底部耐火物表面より５ｍｍ以上上部にあ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造用
タンディッシュ。
【請求項４】整流筒がアルミナ含有量６０重量％以上
の流し込み耐火物製であることを特徴とする請求項１乃
至３に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
【請求項５】整流筒下端の貫通孔の内径と注入ノズル
上端の貫通孔の内径との差が１０ｍｍ以下であることを
特徴とする請求項１乃至４に記載の連続鋳造用タンディ
ッシュ。
【請求項６】タンディッシュ底部耐火物の表面を構成
する耐火物を築造する前に予め成形した整流筒を注入ノ
ズルの上部に設置することを特徴とする請求項１乃至５
に記載の連続鋳造用タンディッシュの製造方法。
【請求項７】整流筒と注入ノズルを接合して一体ノズ
ルとし、この一体ノズルをタンディッシュに組み込むこ
とを特徴とする請求項１乃至５に記載の連続鋳造用タン
ディッシュの製造方法。