JPH11179497A

JPH11179497A - 清浄鋼の鋳込み用タンディッシュ

Info

Publication number: JPH11179497A
Application number: JP35561097A
Authority: JP
Inventors: Seiji Furuhashi; 誠治古橋; Yoshiki Ito; 義起伊藤; Hideo Mizukami; 英夫水上; Tadashi Hirashiro; 正平城
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JP3264238B2

Abstract

(57)【要約】【課題】タンディッシュを用いておこなう連続鋳造に
おいて、特に、高級鋼の鋳造で問題となる微小介在物を
低減し、清浄鋼を効率よく溶製することができる清浄鋼
の鋳込み用タンディッシュを提供する。【解決手段】取鍋からの溶鋼を受容する溶鋼受容槽
と、鋳型へ溶鋼を給湯する溶鋼給湯槽と、前記溶鋼受容
槽と溶鋼給湯槽とを接続する溶鋼通路と、溶鋼通路内の
溶鋼に回転磁界を付与する電磁攪拌装置を備え、さら
に、溶鋼受容槽の内部に取鍋から注入した溶鋼を湯面方
向に誘導する下堰と、溶鋼通路に介在物を捕捉する不活
性ガスの吹き込み口と、溶鋼給湯槽の内部に溶鋼通路か
ら流入する溶鋼を湯面方向に誘導する下堰と上堰を設け
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、連続鋳造のタンデ
ィッシュに関し、特に、鋼中介在物の浮上分離を利用し
た清浄鋼の鋳込み用タンディッシュに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造では、溶鋼を取鍋から一旦
タンディッシュに移した後、鋳型に注湯する方法で鋳片
を製造している。

【０００３】ところで、近年、鋼の高級化指向に伴って
鋼中介在物（以下、単に「介在物」という）の低減が重
要課題となっている。そのため、大型介在物のみなら
ず、これまであまり問題とならなかった微小介在物まで
も除去する必要がでてきた。

【０００４】微小介在物の除去に関しては、これまで、
精錬段階では、ＲＨでの環流時間の増加、鋳造段階で
は、タンディッシュの大型化による滞留時間の確保やタ
ンディッシュ内へのセラミックフィルタの設置、あるい
は鋳型内での電磁ブレーキなどによる溶鋼の流動制御、
等の対策が実施されてきた。

【０００５】しかし、ＲＨでの環流時間の増加は、生産
性の低下や大幅なコストの増大を招く。タンディッシュ
を大型化しても滞留時間の確保には限界があり微小介在
物の除去効果は少ない。セラミックフィルタによる介在
物の除去技術もセラミックフィルタ詰まりの問題が生じ
連続操業には適用できない。また鋳型内での電磁ブレー
キによる流動制御も安定な給湯流制御には限界があり、
鋳型に給湯する前に介在物を除去することが必須とな
る。

【０００６】近年、タンディッシュでの介在物の除去技
術として、タンディッシュヒータが注目されている。こ
の技術は、タンディッシュを第１槽である取鍋からの溶
鋼受容槽と第２槽である鋳型への溶鋼給湯槽に分割し、
この両槽を接続する溶鋼通路の外側に設けた誘導加熱コ
イルで溶鋼を加熱することにより、溶鋼給湯槽内での湯
面方向への溶鋼流動を促し介在物の浮上除去を促進する
とともに、ピンチ力（溶鋼を溶鋼通路の中心軸方向に移
動させる電磁気力）の作用による溶鋼の移動とは相対的
に介在物を溶鋼通路の内壁に移動させその内壁で介在物
を捕捉するものであり、微小介在物まで効率よく除去で
きる効果が実証されているが、溶鋼通路の内壁への介在
物付着による溶鋼通路の詰まりが発生し、長時間鋳造が
不可能であること、溶鋼通路の耐火物の補修に多大なコ
ストがかかること、１ＭＷ級の大出力の誘導加熱装置を
必要とすること、等、実用上問題が多い。

【０００７】特開平６−５９７号公報には、タンディッ
シュを同じく２槽に分割し、溶鋼受容槽となる第１槽を
円筒形状とし、その第１槽の外部から溶融金属（溶鋼と
同じ）を水平回転させる移動磁界を付与する非金属介在
物の除去装置が開示されており、第１槽内で介在物を中
心部に集積させ、その外周付近から第２槽に溶鋼を流入
させることで清浄度の高い溶鋼を鋳型内に給湯すること
が可能であると記載されている。しかし、この方法では
第１槽内の大容量の溶鋼を攪拌させるに必要な大型の移
動磁界発生装置が必要であり、また、タンディッシュの
鉄皮も総ステンレス製とする必要があるなど設備的な問
題があり実用的でない。

【０００８】また、一般的な介在物の別の除去手段とし
て、タンディッシュの底部からＡｒなどの不活性ガスを
溶鋼中に吹き込み、介在物を不活性ガスの気泡に捕捉さ
せ、除去する方法が提案されている。しかし、この方法
は不活性ガスの気泡径の制御が重要で、微細な気泡の吹
き込みが必要となる。つまり介在物を捕捉するためには
ガス気泡と介在物との接触頻度が重要であり、単にノズ
ルからのガス気泡の吹き込みによる方法では、溶鋼中に
侵入する気泡は界面張力で肥大化し、介在物の除去効果
は小さい。そこで、微細なガス気泡を吹き込む方法が種
々提案されている。例えば、文献（鉄と鋼７８（１９９
２）ｐ．７４５）には、ガス吹き込みノズルに超音波を
付与することによる気泡の微細化が記載されている。し
かし、多孔質耐火物からのガス吹き込みやノズル部に超
音波を付与した場合、耐火物の破壊等の問題が懸念さ
れ、また、溶鋼中へのガス気泡の均一分散が困難である
等の問題もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人は、特開平
６−３１４０９号公報で、取鍋からの溶鋼受容槽と、鋳
型への溶鋼供給槽（溶鋼給湯槽と同じ）と、両槽を接続
する溶鋼流通路（溶鋼通路と同じ）と、溶鋼流通路内の
溶鋼に回転磁界を印可する電磁攪拌装置を備えた清浄鋼
の溶製装置および溶製方法を提案した。

【００１０】しかし、この手段においても、特に微小介
在物の浮上が不充分であり、高級鋼の製造において介在
物は依然問題となっていた。本発明は、上記特開平６−
３１４０９号公報の発明をさらに改良したものであり、
その目的は、特に、高級鋼で問題となる微小介在物を低
減し、清浄鋼を効率よく溶製することができる清浄鋼の
鋳込み用タンディッシュを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記特開
平６−３１４０９号公報に記載の発明を基に、微小介在
物の浮上促進を図るための技術開発に取り組み以下の知
見を得た。

【００１２】(a) 溶鋼通路内で、溶鋼を電磁攪拌しなが
ら不活性ガスを吹き込むことにより、不活性ガスの気泡
が微細化かつ分散し、上記気泡による微小介在物の捕捉
が容易となり、溶鋼給湯槽での微小介在物の浮上除去が
可能となる。

【００１３】(b) 溶鋼給湯槽の内部に下堰を設けること
により、微小介在物を捕捉した気泡の湯面への浮上が容
易になり、微小介在物および気泡の除去が促進される。
さらに、同槽の内部に上堰を追設することにより、上記
の作用が一層促進される。

【００１４】(c) 溶鋼受溶槽の内部に下堰を設けること
により、溶鋼受容槽における大型介在物の浮上が促進さ
れ、大型介在物の除去が容易になる。

【００１５】本発明は、上記の知見に基づくもので、そ
の要旨は以下の(1) 〜(4) のとおりである。 (1) 取鍋からの溶鋼を受容する溶鋼受容槽と、鋳型へ溶
鋼を給湯する溶鋼給湯槽と、前記溶鋼受容槽と溶鋼給湯
槽とを接続するとともに溶鋼に回転磁界を付与する電磁
攪拌装置を備えた溶鋼通路とから構成されるタンディッ
シュにおいて、不活性ガスの吹き込み口を前記溶鋼通路
に設けたことを特徴とする清浄鋼の鋳込み用タンディッ
シュ。

【００１６】(2) 上記溶鋼給湯槽の内部に、溶鋼通路か
らの溶鋼を湯面方向に誘導する下堰を設けたことを特徴
とする上記(1) 項に記載の清浄鋼の鋳込み用タンディッ
シュ。 (3) 上記下堰と溶鋼給湯槽の給湯口との間に上堰を設け
たことを特徴とする上記(2) 項に記載の清浄鋼の鋳込み
用タンディッシュ。

【００１７】(4) 上記溶鋼受容槽の内部に、取鍋からの
溶鋼を湯面方向に誘導する下堰を設けたことを特徴とす
る上記(1) から(3) 項のいずれかに記載の清浄鋼の鋳込
み用タンディッシュ。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の清浄鋼の鋳込み
用タンディッシュの構成例を示す概略図であり、同図
（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図である。

【００１９】本発明の清浄鋼の鋳込み用タンディッシュ
１０（以下、本発明の装置という）は、取鍋１１からの
溶鋼１２を受容する溶鋼受容槽１３（以下、第１槽とも
いう）と、鋳型１４へ溶鋼１５を給湯する溶鋼給湯槽１
６（以下、第２槽ともいう）と、前記第１槽１３と第２
槽１６とを接続する溶鋼通路１７と、溶鋼通路１７を流
れる溶鋼１８に回転磁界を付与する電磁攪拌装置１９を
備え、さらに、上記溶鋼通路１７に不活性ガスの吹き込
み口２０と、第１槽１３の内部に下堰２１と、第２槽１
６の内部に下堰２２と上堰２３を設けたことを特徴とす
る。

【００２０】本発明の装置は、第１槽では介在物の凝集
肥大化と大型介在物の除去、溶鋼通路ではＡｒガスなど
の不活性ガスの気泡（以下、ガス気泡または気泡ともい
う）による大型介在物から微小介在物までの全ての介在
物の捕捉、第２槽では溶鋼通路内においてガス気泡で捕
捉した介在物をガス気泡と共に全て浮上除去させる、機
能を有する。

【００２１】以下、各槽および溶鋼通路における介在物
の除去に関する各作用を、図１を用いて詳細に説明す
る。本発明の装置は、溶鋼通路１７に不活性ガスの吹き
込み口２０（以下、「ガス吹き込み口」ともいい、「不
活性ガスの吹き込み」を「ガス吹き込み」ともいう）を
設ける。溶鋼通路１７の外周に設置した電磁攪拌装置１
９で、第１槽１３から流入した溶鋼１８に回転磁界を与
えて旋回流を付与するとともに、溶鋼通路１７に設けた
ガス吹き込み口２０から溶鋼通路１７を流れる溶鋼１８
にＡｒガスなどの不活性ガスが吹き込まれる。

【００２２】図２は、本発明におけるガス吹き込みによ
るガス気泡の発生状況を、単なるガス吹き込みと比較し
て説明する模式図で、同図（ａ）はガス吹き込みのみを
おこなう場合、同図（ｂ）は電磁攪拌とガス吹き込みを
併用した本発明の場合である。

【００２３】従来から、一般的にはガス気泡による介在
物の捕捉は知られているが、同図（ａ）に示すように、
ガス吹き込み２６のみの場合は、溶鋼１８とガス気泡２
７の界面張力が大きいため、ガス気泡２７は肥大化した
ものになり、介在物との接触が少なくまたガス気泡の分
散も不充分となり、特に微小介在物の捕捉は難しい。

【００２４】同図（ｂ）に示すように、電磁攪拌とガス
吹き込み２６を併用した場合は、溶鋼の旋回Ａの効果に
よりガス吹き込み口でガス気泡２７は微細化し、かつ溶
鋼中に均一に分散する。

【００２５】図３は、本発明におけるガス気泡による介
在物の捕捉ならびに除去のメカニズムを説明する模式図
である。同図に示すように、微細化されたガス気泡２７
は、旋回する溶鋼に比べ低密度であるため求心力Ｂが作
用し溶鋼通路１７の中心軸に向かって移動していく。こ
の過程でガス気泡２７は介在物２８と衝突しながら移動
するため微小介在物を含む全ての介在物２８は容易に捕
捉される。さらに、溶鋼の旋回Ａにより、微小介在物の
凝集肥大化ならびに溶鋼通路１７の中心軸上への介在物
の集積化が促進され、ガス気泡２７による介在物２８の
捕捉がより効果的になる。ガス気泡２７は旋回しながら
溶鋼通路１７を移動して合体するため、溶鋼通路１７の
出口では大きな径の気泡となり浮上し易くなる。なお、
溶鋼の旋回により、溶鋼通路の内壁への介在物の付着が
防止されるので溶鋼通路の詰まりの問題は発生しない。

【００２６】本発明の装置は、その好適態様にあって
は、第１槽１３の内部に下堰２１を備える。図１に示す
ように、取鍋１１から第１槽１３に注入された溶鋼１２
は注湯流２４によって攪拌され、その影響で、溶鋼中の
小型介在物は凝集肥大化し大型介在物となる。大型介在
物は浮力により湯面上に浮上しスラグ２５にて除去され
る。溶鋼通路１７の手前に下堰２１を設置することによ
り、上記の注湯流２４による溶鋼の攪拌が一層促進され
るため、小型介在物の凝集肥大化が促進され大型介在物
として浮上し易くなる。さらに、取鍋１１からの介在物
を含む溶鋼の溶鋼通路１７への直接流入を防止し湯面側
に溶鋼を誘導することが可能となるため、大型介在物の
浮上除去が一段と効果的になる。

【００２７】本発明の装置は、その好適態様にあって
は、第２槽に下堰２２や上堰２３を設ける。図１に示す
ように、前記介在物を捕捉したガス気泡２７を含む溶鋼
２９が溶鋼通路１７から第２槽１６に流入し、下堰２２
に衝突する。この下堰２２は溶鋼２９を湯面側に誘導
し、介在物を捕捉したガス気泡ならびに肥大化した介在
物の浮上を促進する。したがって、湯面でのガス気泡の
捕捉は容易となり、さらに介在物吸収能の高いスラグ２
５を湯面上に置くことで浮上した介在物も完全に除去さ
れる。このようにして介在物が除去され清浄化された溶
鋼を給湯口３０より鋳型１４に注入して清浄鋼を得るこ
とができる。さらに、上記下堰２２と給湯口３０の間に
上堰２３を設けることにより、介在物を捕捉し浮上した
ガス気泡が再び第２槽１６の溶鋼中に進入しないように
溶鋼の流動がより適正化され、湯面でのガス捕捉ならび
に介在物の除去がより効果的になる。

【００２８】次に、溶鋼通路、ガス吹き込み口および堰
の構造について、図１を用いて説明する。溶鋼通路１７
は、タンディッシュ１０の底に近い位置に１本〜４本程
度設けるが、第２槽１６に向かってわずかに下り勾配を
設けることで、鋳込み末期における第２槽１６への溶鋼
の流れが容易になる。溶鋼通路１７の長さは、旋回流に
誘導されたガス気泡２７が中心軸上まで到達できること
が必要であり、通常５００〜２０００ｍｍである。電磁
攪拌装置１９は、この溶鋼通路１７をほぼ覆う範囲に設
置するのが望ましいが、少なくとも溶鋼通路１７の入側
から溶鋼通路の長さの１／３の範囲に設置すればよい。

【００２９】ガス吹き込み口２０は、この電攪装置の設
置範囲内で、溶鋼通路１７の長手方向の中央部から第１
槽側に複数個設ける。図１では、ガス吹き込み口２０を
溶鋼通路の底部に設けたが、他の位置に設けても良い。

【００３０】第１槽の下堰２１は、取鍋１１からの注湯
流２４が直接に溶鋼通路１７に流入しないように、取鍋
の注湯位置と溶鋼通路の間で溶鋼通路の入口を覆うよう
に設ける。通常、下堰２１の幅と高さは、それぞれ第１
槽の幅の５０〜１００％、第１槽の深さの２０〜６０％
である。

【００３１】第２槽の下堰２２と上堰２３は、同図に示
すように、通常、第２槽のほぼ中央部に設けるが、溶鋼
通路側あるいは給湯口側に寄せても良い。下堰２２は、
溶鋼通路から流出する溶鋼が下堰２２に衝突するように
溶鋼通路１７の出口を覆うように設置し、その幅と高さ
は、通常、それぞれ第２槽の幅の５０〜１００％、第２
槽の深さの２０〜６０％である。上堰２３の幅と高さ
は、それぞれ第２槽の幅の５０〜１００％、第２槽の深
さの２０〜６０％である。

【００３２】

【実施例】（実施例１）本発明の装置として、図１に示
したように、溶鋼受容槽１３と溶鋼注湯槽１６とこれら
を接続する溶鋼通路１７を備えた構造で、表１に示す基
本構成の装置を製作した。

【００３３】

【表１】

【００３４】本発明例１は、電磁攪拌装置とガス吹き込
み口を有しており、これに加えて、本発明例２では第２
槽に下堰、本発明例３では第１槽に下堰、本発明例４で
は第２槽に下堰と上堰、本発明例５では第１槽および第
２槽に下堰、本発明例６では第１槽に下堰および第２槽
に下堰と上堰、を設けた。なお、溶鋼通路は、長さ１５
００ｍｍ、内径２００ｍｍとし、その外側に出力が３０
０ｋＷの電磁攪拌装置を溶鋼通路の入側から１０００ｍ
ｍの間に設置した。ガス吹き込み口は、溶鋼通路の入口
から３００〜８００ｍｍの範囲の上下面にそれぞれ６ヶ
所設け、ガス吹き込み用の多孔質耐火物プラグを取り付
けた。第１槽の下堰は、高さと幅がそれぞれ同槽の深さ
の５０％、同槽の幅の７０％、であり、溶鋼通路の手前
５００ｍｍの位置に設けた。第２槽の下堰と上堰は、下
堰の高さと幅がそれぞれ同槽の深さの５０％、同槽の幅
の７０％で、上堰の高さと幅がそれぞれ同槽の深さの５
０％、同槽の幅の１００％であり、図１に示すように第
２槽のほぼ中央位置に設けた。

【００３５】なお、表１には、実施例２で使用する従来
例の基本構成も比較して示す。従来例１は２槽の構造で
溶鋼通路に電磁攪拌装置を有したもの、従来例２は槽の
分離がない単一槽の構造で槽の底部に不活性ガスの吹き
込み口（６箇所）を有したもの、従来例３は単一槽で不
活性ガスの吹き込み口を有しないものである。

【００３６】（実施例２）実施例１で製作した本発明例
１〜６および従来例１〜３の装置を用い、表２に示す鋳
造条件で最大７チャージの連続鋳造試験をおこなった。
なお、本発明例１〜６および従来例２のガス吹き込み
は、Ａｒガスを用い、総計で流量を１０×１０^-4Ｎｍ³
／秒とした。

【００３７】

【表２】

【００３８】表３に鋳型給湯口の出口で溶鋼をサンプリ
ングし、溶鋼中のトータル酸素量（以下、単に「酸素
量」ともいう）を調査した結果を示す。なお、取鍋から
注湯された溶鋼中のトータル酸素値は４０ｐｐｍであっ
た。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３に示すように、本発明例１〜６は、従
来例１〜３に比べ酸素量が大幅に低減した。特に本発明
例５と６は酸素量が１０ｐｐｍ未満であり極めて良好で
あった。従来例３は、酸素量が依然高く介在物がほとん
ど除去されていない。従来例１と２は、酸素量の低減が
少なく不充分である。

【００４１】図４は、鋳片表層の介在物径分布をスライ
ム抽出法により調査した結果のグラフである。本発明例
１〜６は、全ての介在物粒径にわたり介在物の個数が減
少しており、従来例１〜３に比べ特に微小介在物の低減
効果が著しい。表４に、鋳片を幅１０００ｍｍ×厚０．
７ｍｍのコイルに圧延した後の製品欠陥発生率比を示
す。従来例３の製品欠陥発生率比を１として相対比較し
た。

【００４２】

【表４】

【００４３】表４に示すように、本発明例１〜６の製品
欠陥発生率は大幅に低減しており、高品質のコイルが得
られた。

【００４４】

【発明の効果】タンディッシュを用いておこなう連続鋳
造において、特に従来難しかった微小介在物の浮上除去
が容易となり、微小介在物を含む全ての介在物を大幅に
低減した清浄鋼を溶製することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の清浄鋼の鋳込み用タンディッシュの構
成例を示す概略図であり、同図（ａ）は側面図、同図
（ｂ）は平面図である。

【図２】本発明におけるガス吹き込みによるガス気泡の
発生状況を、単なるガス吹き込みと比較して説明する模
式図で、同図（ａ）はガス吹き込みのみの場合、同図
（ｂ）は電磁攪拌とガス吹き込みを併用した本発明の場
合である。

【図３】本発明におけるガス気泡による介在物の捕捉な
らびに除去のメカニズムを説明する模式図である。

【図４】鋳片表層の介在物径分布をスライム抽出法によ
り調査した結果のグラフである。

【符号の説明】

１０タンディッシュ１１取鍋１２、１５、１８、２９溶鋼１３溶鋼受容槽（第１槽）１４鋳型１６溶鋼給湯槽（第２槽）１７溶鋼通路１９電磁攪拌装置２０不活性ガスの吹き込み口２１、２２下堰２３上堰２４注湯流２５スラグ２６ガス吹き込み２７ガス気泡２８介在物３０給湯口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２２Ｄ 43/00 Ｂ２２Ｄ 43/00 ＡＣ２１Ｃ 7/00 Ｃ２１Ｃ 7/00 Ｈ (72)発明者平城正大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】取鍋からの溶鋼を受容する溶鋼受容槽
と、鋳型へ溶鋼を給湯する溶鋼給湯槽と、前記溶鋼受容
槽と溶鋼給湯槽とを接続するとともに溶鋼に回転磁界を
付与する電磁攪拌装置を備えた溶鋼通路とから構成され
るタンディッシュにおいて、不活性ガスの吹き込み口を
前記溶鋼通路に設けたことを特徴とする清浄鋼の鋳込み
用タンディッシュ。
【請求項２】上記溶鋼給湯槽の内部に、溶鋼通路から
の溶鋼を湯面方向に誘導する下堰を設けたことを特徴と
する請求項１に記載の清浄鋼の鋳込み用タンディッシ
ュ。
【請求項３】上記下堰と溶鋼給湯槽の給湯口との間に
上堰を設けたことを特徴とする請求項２に記載の清浄鋼
の鋳込み用タンディッシュ。
【請求項４】上記溶鋼受容槽の内部に、取鍋からの溶
鋼を湯面方向に誘導する下堰を設けたことを特徴とする
請求項１から３のいずれかに記載の清浄鋼の鋳込み用タ
ンディッシュ。