JPH11245003A

JPH11245003A - 連続鋳造タンディッシュ、連続鋳造用整流筒及び連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH11245003A
Application number: JP5502898A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Toki; 正弘土岐; Satoshi Ito; 智伊藤; Kazuyoshi Machida; 和喜町田; Katsuya Senda; 勝也千田; Keiji Ogura; 啓至小椋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】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場
合において、注入流の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タンデ
ィッシュを用いた連続鋳造方法を提供する。【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
うための注入口を有する連続鋳造用タンディッシュにお
いて、前記注入口は入口部とその下部に位置する径拡大
部とさらにその下部に位置する出口部を有し、該注入口
径拡大部の内径は該注入口入口部の内径よりも大きいこ
とを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ及び該タンデ
ィッシュを用いた連続鋳造方法である。注入口入口部の
内径と注入口径拡大部の内径との比が０．７５乃至０．
９が好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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口を有する連続鋳造
用タンディッシュ及び該タンディッシュを用いた連続鋳
造方法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注入口を有
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口は鋳型の数だ
け存在する。各注入口においては、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
口を構成する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
シュ底部の注入口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、ストッパーは注入口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口の貫通孔のうちの最
小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、注入口の貫通孔のうちの最小
断面積は一定に保たれる必要があり、注入中の注入口の
貫通孔の最小断面積部の内壁の溶損は最小限に抑える必
要がある。

【０００７】注入口を構成する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（Ｚ
ｒＯ₂）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２２０ｍｍを超える耐火物の製造は困難であ
り、注入ノズルの長さは２２０ｍｍ以下に制約されてい
る。

【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
合において、注入流を整流化するために前記注入ノズル
とその上部に配置する整流筒とを用いて注入口の貫通孔
の総合長さを長くする方法が特願平９−３２１６５１号
により提案されている。この発明により、オープン注入
における注入流の溶融金属飛散は大幅に低減したが、よ
り良好な鋳片の品質を得るためには一層の整流化のため
の改善が必要である。また、注入口の貫通孔の総合長さ
を十分に確保できない場合においても十分な整流化が得
られる方法が必要とされている。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タンディッシュを用いた連続
鋳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】本発明は、上記課題を解
決するために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
注入口を有する連続鋳造用タンディッシュにおいて、前
記注入口は入口部とその下部に位置する径拡大部とさら
にその下部に位置する出口部を有し、該注入口径拡大部
の内径は該注入口入口部の内径よりも大きいことを特徴
とする連続鋳造用タンディッシュ及び該タンディッシュ
を用いた連続鋳造方法である。注入口入口部の内径と注
入口径拡大部の内径との比が０．７５乃至０．９が好適
である。注入口は、注入口入口部と注入口径拡大部より
なる整流筒と、その下部に位置し注入口出口部よりなる
注入ノズルとよりなることとすることができる。本発明
は更に、注入口入口部とその下部に位置する注入口径拡
大部とを有し、該注入口径拡大部の内径は該注入口入口
部の内径よりも大きいことを特徴とする連続鋳造用整流
筒である。

【００１０】注入口径拡大部の内径をその上の注入口入
口部の内径よりも大きくすることにより、注入口の上端
の入口部にまず内径が小さい絞り部があり、その下に内
径が大きい径拡大部が存在することにより、注入口を流
れる溶融金属流の整流化が促進され、結果として注入口
から排出された注入流の整流化がより改善されるという
結果を生むことができる。整流化効果は、注入口入口部
の内径と注入口径拡大部の内径との比が０．７５乃至
０．９としたときに最も大きくなる。

【００１１】注入口を、注入口入口部と注入口径拡大部
よりなる整流筒と、その下部に位置し注入口出口部より
なる注入ノズルとで構成することにより、注入ノズルを
溶融金属による溶損の少ないジルコニア耐火物とするこ
とができ、注入口出口部は溶損による内径の変化が少な
くなるのでオープン注入において注入中の溶融金属流量
の変化を少なくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】注入口１の入口部３、径拡大部
４、出口部５の長さと内径を、それぞれ図１に示すよう
にＬ１、Ｄ１、Ｌ２、Ｄ２、Ｌ３、Ｄ３とおく。注入口
１の上端が丸みをおびている場合は、Ｌ１には当該丸み
部も含む。また、Ｄ１とＤ２の値が等しい場合は、Ｌ１
は前記丸み部のみの長さとする。

【００１３】径拡大部４の内径Ｄ２と出口部５の内径Ｄ
３は同一でもよく、Ｄ３をＤ２より小さくしてもよい。
Ｄ３をＤ１、Ｄ２より小さくし、出口部５を注入ノズル
６としてジルコニア耐火物製とすれば、注入流量は最も
径の小さい出口部５で決定し、かつ出口部５の注入ノズ
ル６が溶損しにくいジルコニア耐火物製なので注入中に
おける注入流量の変動の発生を防止することができる。

【００１４】注入口１の各部の寸法が注入流の整流化の
度合いにどのような影響を与えるかについて、水モデル
実験によって試験を行った。水モデル実験においては、
注入口１の形状は実際の連続鋳造装置と同じ寸法とし、
その他についてはフルード数とレイノルズ数を実際の連
続鋳造装置と一致させた。注入流の整流化の指標として
は、注入口１から流出する注入流の表面にさざなみが立
つまでの長さ（注入口下端からの長さ）（層流長さとい
う）を用い、層流長さが長いほど整流化が改善されてい
るとした。

【００１５】水モデル実験では、注入流量を４８リット
ル／分、Ｄ３＝１８ｍｍ、Ｌ３＝１００ｍｍとし、Ｌ２
／Ｄ２の値とＤ１／Ｄ２の値を変化させて層流長さを評
価した。第１の結果を図２に示す。Ｄ１＝Ｄ２の場合に
おいて、Ｌ２／Ｄ２が大きいほど、すなわち径拡大部４
（この場合は入口部と内径が等しい）の形状が細長くな
るほど、層流長さが長くなり、整流化が改善されること
がわかる。次に、径拡大部４の上部に絞り部としての入
口部３を設け、Ｄ１／Ｄ２を１以下にすると層流長さが
改善されること、Ｄ１／Ｄ２＝０．８の付近に層流長さ
が最も改善される領域があることがわかる。即ち、注入
流の整流化を改善するためには、径拡大部４のＬ／Ｄを
大きくすると同時に、径拡大部の上部に絞り部を設ける
ことが有効であることが判明した。図３には、第２の結
果として、Ｌ２／Ｄ２を一定にしたときに、Ｄ１／Ｄ２
が層流長さが及ぼす影響について明らかにした。Ｄ１／
Ｄ２を１より小さくするにつれて層流長さは改善される
が、小さくしすぎるとかえって層流長さは悪化し、Ｄ１
／Ｄ２が０．７５乃至０．９において整流化が最も改善
されることが判明した。

【００１６】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。オープン注入を行う
ために注入ノズル６としてジルコニア耐火物製のノズル
を用いた場合、注入ノズル６は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６の貫通孔の
内径は１４〜１９ｍｍφ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６の高さは１０
０〜１５０ｍｍ前後である。本発明においては、注入口
１の出口部５をジルコニア耐火物製の注入ノズル６とす
ることが好適である。

【００１７】本発明の注入口入口部３及び径拡大部４
は、注入ノズル６の上方に貫通孔を有する整流筒７を配
置することによって実現することができる。整流筒７の
貫通孔の形状を、入口部３の絞り部とその下の径拡大部
４とで構成する。整流筒７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。

【００１８】タンディッシュ底部耐火物の厚みが薄い場
合、従来法においては整流筒の長さを十分にとれず、整
流化が不完全になる場合があった。本発明においては、
入口部の内径を絞ることにより、短い整流筒長さでも十
分な整流効果が得られるようになった。

【００１９】整流筒７と注入ノズル６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４に示すような
整流筒７と注入ノズル６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６を挿入し、
次いでその上部に整流筒７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２を整流筒７の周囲
を含めて充填する。

【００２０】注入口１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７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７となる。従って、整流筒７
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７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。

【００２１】

【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、この取鍋からタンデ
ィッシュへはロングノズルを介して溶鋼を注入する。

【００２２】注入口出口部５を構成する注入ノズル６
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。注入口入口部３及び径拡大部４を構成する整流筒７
の高さはいずれも１００ｍｍである。

【００２３】本発明例はＮｏ．１、２であり、断面図を
図４に示す。比較例はＮｏ．３、４であり、断面図を図
５に示す。本発明例Ｎｏ．１において、Ｄ２＝４０ｍ
ｍ、Ｄ１＝３２ｍｍ、Ｌ２／Ｄ２＝２．５、Ｄ１／Ｄ２
＝０．８とし、本発明例Ｎｏ．２においては、Ｄ２＝５
０ｍｍ、Ｄ１＝４０ｍｍ、Ｌ２／Ｄ２＝２、Ｄ１／Ｄ２
＝０．８とした。比較例においてはＤ１／Ｄ２はいずれ
も１、比較例Ｎｏ．３においてはＤ１＝Ｄ２＝４０ｍｍ
（本発明例Ｎｏ．１のＤ２と同じ）、比較例Ｎｏ．４に
おいてはＤ１＝Ｄ２＝５０ｍｍ（本発明例Ｎｏ．２のＤ
２と同じ）とした。

【００２４】整流筒７と注入ノズル６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６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７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。

【００２５】注入ノズル６、整流筒７はともにタンディ
ッシュの上方から設置部位に挿入した。本実施例におい
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７を設置した後に吹き付けら
れる。

【００２６】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。

【００２７】連続鋳造を行った結果を表１に示す。本発
明例は注入流は整流を実現して良好であり、その結果と
して鋳片表面欠陥発生率は低く、ブレークアウトの発生
もなかった。それに対し、比較例においては鋳型内への
注入流にやや飛散があり、鋳片表面欠陥発生率、ブレー
クアウト発生率ともに本発明例に対して高い値を示し
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】オープン注入を行う連続鋳造の注入口に
注入口入口部と注入口径拡大部を設けることにより、注
入流の整流化がより一層改善され、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】注入口の形状を示す断面図であり、（ａ）は本
発明、（ｂ）は従来例を表す図である。

【図２】本発明の水モデル実験の結果を示す図である。

【図３】本発明の水モデル実験の結果を示す図である。

【図４】本発明の注入口を示す断面図である。

【図５】比較例の注入口を示す断面図である。

【符号の説明】

１注入口２タンディッシュ耐火物３入口部４径拡大部５出口部６注入ノズル７整流筒

フロントページの続き (72)発明者千田勝也君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者小椋啓至君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内

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
うための注入口を有する連続鋳造用タンディッシュにお
いて、前記注入口は入口部とその下部に位置する径拡大
部とさらにその下部に位置する出口部を有し、該注入口
径拡大部の内径は該注入口入口部の内径よりも大きいこ
とを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
【請求項２】注入口入口部の内径と注入口径拡大部の
内径との比が０．７５乃至０．９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】注入口は、注入口入口部と注入口径拡大
部よりなる整流筒と、その下部に位置し注入口出口部よ
りなる注入ノズルとよりな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】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
うためのタンディッシュの注入口を構成し、注入ノズル
上部に配置される連続鋳造用整流筒において、前記整流
筒は注入口入口部とその下部に位置する注入口径拡大部
とを有し、該注入口径拡大部の内径は該注入口入口部の
内径よりも大きいことを特徴とする連続鋳造用整流筒。
【請求項５】溶融金属を連続鋳造する鋳型への溶湯注
入時にタンディッシュ注入口からの溶湯流が周辺雰囲気
に曝されるオープン注入を行う溶融金属の連続鋳造方法
において、請求項１乃至３に記載の連続鋳造用タンディ
ッシュを用いることを特徴とする溶融金属の連続鋳造方
法。