JPS58945B2 - レンゾクチユウゾウチユウヘンノ ギヨウコソシキノ カイゼンホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、連続鋳造鋳片の凝固組織の改善方法に関す
るものである。

従来、たとえば鋼の連続鋳造に当り鋳型へ溶鋼を供給す
るのに、普通、溶鋼を取鍋からタンディツシュに移し、
さらにタンディツシュの底部で鋳型自溶湯面下に没入さ
せた浸漬ノズルを通じておこなっていた。

ここで、溶鋼の供給量の調節は、通常、もっばらノズル
ストッパに頼り、タンディツシュの溶湯面から鋳型自溶
湯面までの溶鋼高さによって生ずる溶鋼静圧の変化に基
く溶鋼の浸漬ノズル内通過速度の影響に対して、溶鋼の
鋳型内への供給流量を適切に制御し得るように、例えば
連鋳スラブの場合、鋳型開口断面積に比べて約１／１０
０〜１／２００の開口断面積のはなはだしく細径の浸漬
ノズルを使用していた。

従って、鋳型に供給される溶鋼は、鋳型内における鋳片
の引抜き速度よりもはるかに大きい速度で浸漬ノズルを
通過して注入されるため、タンディツシュから鋳型に至
る経路の溶鋼に接する耐火物の浸食が促進され、耐火物
起因の非金属介在物を増大させることになり、更にまた
溶鋼中に含まれる非金属介在物の比重が溶鋼の比重より
かなり小さいにもかかわらず、タンディツシュから鋳型
までの間で上記非金属介在物の浮上する機会が非常に少
なくなり、加えて鋳型内の溶鋼面上に浮上している非金
属介在物も注入溶鋼流によって鋳型内に巻き込まれて鋳
片内にはいり込み、その結果として鋳片の品質とくに凝
固組織が悪くなる欠点があった。

また、別に鋳型に注入する溶鋼の温度（鋳造温度）をそ
の液相温度よりも高く過熱すると鋳片の偏析を助長する
ことになるため、上記鋳造温度を低くすることが望まれ
るが、この場合には前記の理由で開口断面積を小さくし
た浸漬ノズルの内部に一次脱酸生成物または空気酸化に
よって生じたアルミナクラスターなどが付着し、浸漬ノ
ズルの断面閉塞を生じて円滑な鋳造作業を阻害するきら
いがあり、したがって鋳造温度につき上記過熱の程度を
低く抑えることの制限となり、鋳片に生ずる偏析を小さ
くすることはできないところにも欠点があった。

一方、上述した非金属介在物は、溶鋼が大気に接触した
際の酸化等の反応により生成するもの、あるいは耐火物
との接触流速が大きいときの侵食反応により生成するも
のなどが大部分を占めていることが知られており、この
点に関して、特公昭４３〜１７４９号公報において、Ｒ
Ｈ法により脱ガスした溶鋼を取鍋下層部に貯留させると
共に、この下層部に挿入した接続槽上外管を通り、循環
促進ガスの吹込みにより溶鋼を接続槽に送入し、接続槽
から直接に連続鋳造鋳型に流出させる連続鋳造方法が提
案されているが、この方法ではＲＨ処理後の滓切りと溶
湯中の非金属介在物の浮上分離が阻害される。

すなわちＲＨ処理による脱ガスを直接取鍋でおこなうと
まず第１に完全に大気との遮断が困難で、そのための鋼
滓の共存と溶鋼の攪拌残流による非金属介在物の懸在と
を避けることができない欠点があり、ｔｉ鋼滓の共存は
、温度の下降に応じて必要としない成分の溶湯への復帰
を生ずる欠点も残されていた。

そこで、上述した従来の種々の欠点を解消するために、
連鋳鋳型に供給される溶鋼の流入速度を鋳片の引抜き速
度に近づけて非金属介在物の浮上の機会をつくり、細径
の浸漬ノズルの使用を避けて溶湯通路の閉塞事故をなく
すとともに、溶湯の鋳造温度の過熱程度を低下して偏析
の発生を抑える連続鋳造鋳片の凝固組織の改善方法を見
い出したものである。

この発明の目的は、前述した種々の欠点を伴わず、鋳片
内の非金属介在物の減少と偏析の発生の軽減とを達成す
る連続鋳造鋳片の凝固組織の改善方法を提案するところ
にある。

この発明は、容器内の溶湯を、容器の底部に間口させた
吸引管および連続管を通し、連鋳鋳型内に浸漬した注入
管ケ介してその鋳型に連続供給するに当り、注入管の鋳
型に対する横断開口面積比ヲ０．２よりも大きくするこ
と、注入管の頂部全真空吸引して注入管内に流入した溶
湯中の非金属介在物を浮上させる機会を与えること、注
入管内の溶湯レベル以下に開口させた上記連結管を通し
て溶湯を注入管内へ流動させるに足る圧力で容器内溶湯
表面を加圧すること、の結合になる連続鋳造鋳片の凝固
組織の改善方法に係る。

そこで、連続鋳造鋳型の開口断面積（Ｓｍ）とこの鋳型
に溶鋼を供給する注入管の開口断面（Ｓｐ）との関係に
ついて種々の検討を重ねた。

すなわち、鋳片に非金属介在物が含まれる場合に、鋳片
の品質は、鋳片鋼種の用途に応じて、非金属介在物の粒
径の大小によって決定される。

したがって許容限界を超える粒径の非金属介在物を鋳片
中に含ませないためには、非金属介在物の浮上速度（Ｖ
ｓ）、溶鋼の注入速度（Ｖｐ）および鋳片の引抜き速度
（Ｖｃ）の関係を明らかにする必要がある。

そこで、非金属介在物の浮上速度Ｖｓ（ｃｍ１５ｅｃ）
がストークスの法則に従うとすると を得る。

上記（１）式を図表化すると第１図に示すグラフを得る
。

（なお、図では、ρ１＝７ｇ／ｃｍ３゜η＝０．０５ｇ
／ｃｍ、ｓｅｃ、ｇ＝９８０ｃｍ１５ｅｃ２とした。

）また、注入管中の非金属介在物が溶鋼流とともに鋳型
内に巻込まれるのは、溶鋼の注入速度Ｖｐに比べて非金
属介在物の浮上速度Ｖｓが小さい場合でもあるものとす
ると、鋳型中に非金属介在物が含まれないためには、 Ｖｓ≧Ｖｐ・・・・・・・・・・・・・・・（２）の関
係でなければならない。

一方、注入管の開口断面積（Ｓｐ）、溶鋼の注入速度（
Ｖｐ）、鋳型の開口断面積（Ｓｍ）および鋳片の引抜き
速度（Ｖｃ）の間には、 Ｖｃ・Ｓｍ＝Ｖｐ・Ｓｐ・・・・・・・・・・（３）な
る関係があり、（１）、 （２）、 （３）式よりを得
ろ。

上式において、ρ１−７ｇ／ｃｍ３．η＝０．０５ｇ／
ｃｍ・ｓｅｃ、ｇ＝９８０ｃｍ１５ｅｃ２とすれば、Ｓ
ｐ／ＳｍとγとＶｃとの関係は、ρ２＝３．６ｇ／ｃｍ
３のときは第２図、ρ２＝３．０ｇ／ｃｍ３のときは第
３図、ρ２＝２．４ｇ／ｃｍ３のときは第４図に示すよ
うに表わされる。

通常、鋳片の引抜き速度はＶｃ＝０．６〜２．４ｍ／ｍ
１ｎ＝１〜４ｃｍ／ｓｅｃの範囲で採用され、また実用
上支障のない非金属介在物の粒径は３００μ〜１５０μ
（すなわち半径γは１５０μ〜７５μ）以下と考えられ
るので、第２図〜第４図から判断されるとおり、注入管
の開口断面積（Ｓｐ）と鋳型の開口断面積（Ｓｍ）との
比をＳｐ／Ｓｍ＞０．２にとるのがよいことがわかる。

次に、この発明の一実施態様を図面に従い説明する。

第５図において、１は内部の圧力を調整可能にした加圧
容器であって、その上蓋１ａには上記加圧容器１の加圧
源である不活性ガスたとえばアルゴンガスの流入口２を
設ける。

３はこの加圧容器１内に配置した溶鋼４の容器（通常に
おいては溶鋼取鍋）であって、主として鋼製の外殻３ａ
と内張り耐火れんが３ｂとからなっている。

そして上記加圧容器１の上蓋１ａには容器３内の溶鋼４
中に浸漬して容器３の底部で間口された耐火れんが製の
吸出管５の上端を固定し、さらにこの耐火れんが製の吸
出管５と同心に、環状に配置した耐火れんが６ａと鋼製
外殻６ｂとからなる溶鋼流の連結管６の一端を固定する
。

この連結管６の他端を、図示しない真空ポンプに頂部を
連結した注入管７の側壁に取付ける。

この注入管７は主として内張り耐火れんが７ａと鋼製外
殻７ｂとから構成し、前記真空ポンプによって真空度の
調整ができるようにしておく。

また、この注入管７の底端部には、耐火物よりなる注入
管７の開口部８を係止材９により固定して設け、さらに
この開口部８を、上端で包囲するたとえば銅または調合
金製の連続鋳造用水冷鋳型１０を配置し、この鋳型１０
の下方で鋳片１２の中心部の凝固が完了する程度の鋳型
１０からはなれた位置に鋳片１２を支持する案内ロール
１１を配置する。

鋳造の開始に際しては、先ず溶鋼４を満した容器３を、
上蓋Ｉａｋ取りはずした加圧容器１内に揚重機等を使用
して移したのち、上蓋１ａをとりつけるとともに耐火れ
んが製の吸出管５を溶鋼４中に浸漬して、容器３の底部
で注入管７内の溶鋼レベル以下に開口させ、かつ連結管
６を固定して加圧容器１を密閉する。

次に流入口２よりアルゴンガスを送りこんで加圧容器１
の内部を昇圧すると、容器３中の溶鋼４は吸出管５を経
て連結管６内でその加圧力に応じた高さをもって充満し
、第６図に示すようについには注入管７に至り、その底
端開口部８を経て鋳型１０内に注入される段取りとなる
。

このとき鋳型１０内のダミーバー１０ａの上面まで溶鋼
が入ると、注入管７の開口部８は殆んどシールされた状
態となり、更に加圧が進んで鋳型１０内の湯面が上昇す
るのにつれて注入管７上部に真空を作用せしめ、溶鋼頭
圧に応じて徐々に安定するまで真空度を上昇させ、均衡
を保ちながら鋳型１０内の溶鋼の凝固に応じてダミーパ
ー１０ａを介して鋳片１２の引抜きを開始する。

このときの引抜き速度は、注入管７中の溶鋼に作用する
溶鋼頭圧によって生ずる溶鋼の流出速度よりも遅いから
、ここで図示しない真空ポンプにより注入管７内を更に
減圧して引抜き速度に合った注入速度に調整する。

このとき、加圧容器１の加圧力は、減圧した注入管７に
よる溶鋼４の吸い上げ力を減じた大きさで足りる。

なお、注入管７内の溶鋼レベルについて第７図に従い説
明すると、注入管７上面の真空度によってつりあう溶鋼
頭圧による鋳型１０内溶鋼からの高さはαで示され、ア
ルゴンガス２からの加圧を溶鋼４上の溶鋼頭圧βにさら
に加えることにより、引抜き速度に対応して容器３から
鋳型１０に連続して溶鋼を供給することができる。

上記のαは鋳型１０内溶鋼上面から連結管６までの高さ
γより大きい必要があることは明らかであり、溶鋼中の
ガスの放出が真空の作用下でより大きく起るのでγより
小さくなる危険を避けるためαは大きくとっておいた方
がよい。

こうして、加圧容器１内の圧力を低くし相対的に注入管
７の真空度を高めることによって、注入管７の開口部８
における溶鋼の鋳型への注入速度を遅くすることができ
、反対の操作によって溶鋼の鋳型への注入速度をはやめ
ることができる。

従って、溶鋼の注入速度を遅くして鋳片の引抜き速度に
応じて調整することができるので、注入管７の開口断面
積を鋳型１０の開口断面積に近づけることができる。

上述の加圧容器１と注入管７の各圧力を調整することに
より、鋳型１０への溶鋼の注入速度全調整するに際して
は、例えば加圧容器１の圧力測定はストレンゲージ型あ
るいはダイヤフラム型の圧力計を使用し、注入管７の圧
力測定はサーミスタ型、ダイヤフラム型あるいはフィラ
メントチューブ型の圧力計を使用して圧力の検出をおこ
ない、鋳型１０上面の溶鋼レベルを測距離装置あるいは
超音波、電磁波、放射線、光線等を利用した電子回路に
よる測定装置などによって検出しつつ、溶鋼レベルの上
昇時には例えば加圧容器１の放出弁を開いて圧力を減じ
、溶鋼レベルの下降時には加圧容器１の加圧弁を開いて
不活性ガスを送給して圧力を高めて溶鋼レベルを一定に
維持し、鋳型開口断面積に比べて甚しく細径の断面積の
浸漬ノズルの使用を回避する。

実施例 普通鋼で４０ｋｇ／ｍｍ２級５８４１相当の厚板材を、
通常の出鋼条件で溶製し、この溶鋼を従来のタンディツ
シュ→浸漬ノズル→連続鋳造機による鋳造と、この発明
の加圧容器→減圧注入管→Ｓｐ／Ｓｍ＞０．２の開口部
→連続鋳造機による鋳造をおこなつだ。

この結果を表に示す。

上表において非金属介在物の集積量指数とは、１鋳片に
含まれる非金属介在物をスライム法（単位重量電解残渣
測定法）および鋳片断面の単位面積当シの個数で測定し
く実際には上記両測定の結果はほぼ一致した。

）従来法による値を基準値１としたときの比をいう。

上表から明らかなように、本発明方法によって、鋳片３
００μ以上の有害な非金属介在物の含有量をかなり少な
くすることができた。

なお、第５図に示す加圧容器１の上蓋１ａに溶鋼４の導
入口として耐火れんが１３ａを内張りしだ溶鋼導入管１
３を固定し、この上端に加圧容器１の加圧状態を維持し
うるスライドゲートノズル１４を介して溶鋼取鍋１５を
接続することにより、連続連続鋳造（連々鋳）が可能に
なる。

すなわち、加圧容器１の圧力は、減圧した注入管７によ
る溶鋼４の吸い上げ力を減じた大きさで足りるから、溶
鋼導入管１３および溶鋼取鍋１５で生ずる溶鋼静圧もさ
ほど大きな値を必要としないので連々鋳が容易に可能と
なるのである。

なお、上述において加圧容器１内に別体の溶湯の容器４
を配置しているが、溶湯の容器の開口部を直接上蓋で密
閉し、溶湯表面を加圧するようにしてもよい。

上述したように、減圧注入管と加圧容器の各圧力を調整
することによって溶湯注入量を調節することが可能とな
り、しかも注入管の開口部における溶湯の流速を鋳片の
引抜き速度に近づけることができ、したがって鋳型内へ
の注入溶湯流の勢いを極めて弱くしかつ溶湯流の到達深
さを浅くすることができるから、非金属介在物の溶湯か
らの浮上が容易になって大部分は鋳型内に侵入しないで
減圧注入管の溶湯面上に溜り、凝固鋳片内の非金属介在
物量がすこぶる減少する。

また、凝固鋳片に偏析が生ずるのを避けるために溶湯の
過熱温度（鋳造温度）を低くした場合でも、注入管の開
口部の断面積を大きくすることができるから、注入管の
閉塞事故を生ずることがなく、偏析の回避を逃げつつ連
続して円滑な鋳造作業をおこなうことができる。

さらに、従来のタンディツシュ→浸漬ノズルによる方法
に比べて溶湯が空気に触れる機会がないから、非金属介
在物の生成を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非金属介在物の浮上速度と半径と比重との関係
を示すグラフ、第２図ないし第４図は注入管と鋳型の各
開口断面積比と非金属介在物の半径と鋳片の引抜き速度
との関係を示すグラフ、第５図はこの発明の一実施態様
を示す連続鋳造装置の縦断側面図、第６図は溶鋼の注入
時の説明図、第７図は溶鋼レベルの説明図である。 ３・・・容器、４・・・溶湯、５・・・吸出管、６・・
・連結管、７・・・注入管、１０・・・鋳型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容器内の溶湯を、容器の底部に開口させた吸出管お
   よび連結管を通し、連鋳鋳型内に浸漬した注入管を介し
   てその鋳型に連続供給するに当り、注入管の鋳型に対す
   る横断開口面積比を０．２よりも大きくすること、注入
   管の頂部を真空吸引すること、注入管内の溶湯レベル以
   下に開口させた上記連続管を通して溶湯を、注入管内へ
   流動させるに足る圧力で容器内溶湯表面を加圧すること
   、の結合になること乞特徴とする連続鋳造鋳片の凝固組
   織の改善方法。