JPS5943833A - 溶銅中の異物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶鋼中の異物を溶鋼の移送］稈中にフィルタ
ーを設けて除去覆る異物除去方法に関するしのである。

通常銅系の連続ν１造ラインにおいＣは、原料オ′３１
をシャフト炉等のガス溶鋼類又は電気］ニネルギーを利
用した誘導炉により溶解し、溶鋼をラウンターを通して
鋳型内に注湯し、連続的に鋳造している。しかし原材料
には異物が付着してＪ３す、またラウンターからは熱的
影響により、耐火材が剥離するため、溶鋼中にはアルミ
ナ、シリカ、鉄等の異物が混入し、介在物粒子として懸
濁していることが多い。これを鋳造ターるど、鋳塊しい
ては最終製品の品質を著しく低下させる原因となってお
り、溶鋼中から鋳造直前までの間にこれ等介在物を分離
除去することが強く望まれている。

最近２年間の統計によると、銅系の連続鋳造圧延により
製造した荒引線を細線に伸線加工する工程において、断
線の原因は第１表に示すように、異物や栄によるものが
多く、両者を合けると断線の８１％に達している。とこ
ろで巣は異物のぬけからと考えられるところからｌ１ｌ
ｌ線域Ｃの伸線ＩＩＬを向上させるためには、異物を除
去する必要があることが判る。

第１表 断線原因　　　　　　　欠陥数　　％ 異物（耐火材）　　　　　　１１９　　２３．２ＩＩ（
酸化銅・スラグ）　　　２Ｇ　　　／１．８ｎ　（鉄系
）　　　　　　　　１０９　　２１．３そげ　　　　　
　　　　　１０　　３．ＩＩしほり　　　　　　　　　
　２７　　　！’ｉ、２カッピング　　　　　　　５１
．０ 巣　　　　　　　　　　　　　　　　　　１９４　　　
３８．０その他　　　　　　　　　１５　　２．７合計
　　　　　　　　　５１４　１００．０一方このような
断線原因につながる異物の混入経路を調べると、異物の
内耐火祠系のほどんどど、鉄系の大部分は溶鋼移送工程
中で混入し、その他は、移送工程前に外部から混入する
しので、溶銅中の異物除去は重要な課題どなっている。

一般に金属溶湯中の異物を工業的規模で弾装的に除去す
る方法としては、アルミニウムについて、イン・ライン
で溶湯中に不活性ガスを吹き込み、バルブによる異物を
浮上分ｌ１ｉＩＩ覆る方法、又は溶湯移送工程中にフィ
ルターを設けてその網１］に異物を付着させる方法が用
いられている。このような方法が工業的規模で行イ【ね
れるのは鉛やアルミニウムのような低融点金属に限られ
でおり、袖山の高い銅系になると極めて少なく、わずか
に↑１なわれた例においてもイの効果は期待はり”れＣ
・あった。

その主な理由は溶鋼温度がｉ、ｏｏｏ’ｃ以上と高いた
め除去装置や部月が溶鋼の高温熱衝撃ヤ）鉱滓による腐
食に耐えられ４ｙいためであり、溶鋼を通した直後から
フィルターが劣化し、異物を除去りるどころか、かえっ
てフィルターの破損により溶鋼を汚染し、鋳博しいては
最終製品の品質を逆に低下するのが現状であった。

一般に静止状態にある溶鋼中の異物は直径１００μ以下
の微細なものであり、その大きさの範囲内では異物の浮
上、沈降速度はストークスの法則にしたがって次式で現
わされる。

１ρＳ−ρ　１１ Ｖｍ＝に−−ｏ　　−Ｄ２ η 但し　■Ｉｌｌ：異物の浮上速度　　　１に定数ρＳ　
：溶銅の密度 ρ　：異物の密度 η　：溶鋼の粘性例数 ｇ　　：重力の加速度 Ｄ　＝異物の直径 要するに異物の浮上速度は、異物の粒子半径の自乗に比
例して小さくなり、粒子直径が小さくなると非常に遅く
なる。故に従来用いられＣいるラウンター内では準静止
領域内において、比較的大きな異物は浮−ト速度が大き
いため、注湯［１に〒る前に溶鋼より軽いしのは表面に
浮上し、鉱滓に接触同化して吸収され、Ｊ、た溶銅Ｊ：
り重いものは底に沈降し、いずれにしても溶鋼から分離
される。

しかし小さな異物は浮上、沈降速度がｉｙ＜、分離され
る前に鋳型に注湯されることになる６イれ故微小異物を
除去するには鋳造速Ｌαが一定のどぎには、溶鋼の流れ
の断面積を大きくし、移送方向への流速を小さくづるか
、ラウンターを長大化して溶鋼の流れを小さくづる必要
がある。しかし何れもラウンターの人へ１１化を招き、
溶鋼のラウンター内での滞在時間が長くなり、温度降下
や表面酸化などを生ずるため適用しがたいものて゛あっ
た。。

本発明はこれに鑑み、溶鋼中の異物除去について一連の
調査仙究の結果、工業的規模で溶４・シ中の異物を除去
するためには、フィルターを用いることが効果及び価格
の点で有利であること、フィルターとし７４２Ｍ（］　
Ｏ０・２Ａｌ　ｚ　Ｏ３・５Ｓｉ　０とＡｌ２Ｏ２とを
高温で焼結した３Ａ＋２０３　・２ＳｉＯｚが良く、１
，０００°Ｃ以上の溶鋼中で耐高温、耐熱衝撃性が優れ
ていること、所定寸法の異物を除去するためには、溶鋼
の移送方向への流中とフィルターのセル間隔に対応して
決められる寸法以上の厚さを有するフィルターを用いれ
ばよいこと、更にはポーラス状を呈するフィルターが、
特に溶鋼面上に浮く鉱滓により侵食され易いこと等を知
見し、異物除去方法を開発したしので、溶鋼の移送通路
中にフィルターを設ｃノで、溶鋼中の異物を防去する方
法において、フィルターに２ＭＱ０・　２△１２０３　
・　５３ｉＱどＡｌ７Ｏ３を高温で焼結した３Ａｌｚ’
０３　・　２ＳｉＯｚからなるフィルターを用いたとを
特徴と４するｂのＣある。

即ち本発明は銅系溶湯の鋳造ラインにおいて、原材料を
シャツ１へ炉のようなガス燃焼炉Ｖは誘導炉で溶解し、
溶湯をラウンターを通し−Ｃｕｒ型内に連続的に注渇し
、溶湯を移送する通路内に２Ｍ（１０・　２Ａｌｚ０・
　５３ｉＱとＡｌ７ｏ３を高温で焼結した３Ａ１２０３
　・　２Ｓ！Ｏｚからなるノイルターを設け、該フィル
ターを通し−Ｃ溶銅中の異物を除去するもので、溶鋼を
移送覆る通路、例えば、ラウンター内に前記フィルター
を設置づることににす、該設置部分では高々フィルター
のセル間隔にみあうだ（プ浮上もしく　Ｇ、！沈降させ
れば異物が除去されることから、その除去率は非常に人
さい。

実操業条件に近い（１１静−止溶鋼下でノイルターによ
る溶鋼中の異物除去効果を把握するため、一連の調査を
行ない、１，１００〜１，２００°（］の温度範囲（・
例えば厚さ５ｍｍのフィルターを用いた場合、第１図に
示すようにフィルターセル（１）の間隔（２）ににる異
物粒径と（の除去率との間には、第２図に示す関係があ
ることが判った。即ちフィルターのセル間隔が０．４ｍ
ｍ’Ｃは２２μ程度の異物が９０％。

１７μ程度の異物が５０％、１０μ程度の異物が１０％
除去できる。このことから最終的に所定寸法の異物を５
０％以上除去する条イ！１どしては、次式（求められる
。

ｔＶ　　　　　　　１ 一≧−・□Ｘ　　５，１ｘ１０−５ ｅ　　　Ｄ２１ＤＳ−ＤＩ 但し　　ｔ　：フィルターの厚さく　ｃｍ　、）ｅ：フ
ィルターのセル間隔（ｃｍ　） Ｖ：溶銅の移送方向への流速＜ｃｍ／ｓ）ρＳ：溶銅の
密度（９７６ｍ） ρ：異物の密度（Ｇ／ｃｍ） 溶鋼中で使用するフィルターどしては、耐熱性及び熱衝
撃性が大きく、熱膨張係数が小さいことが必要である。

この点前記２Ｍｇ０・　　２Ａ１２０３　・　５３ｉ　
０とＡｌ２Ｏ３を高温で焼結した３ＡｌｚＯ３・　２Ｓ
ｉＯからなるフィルターは第２表に示すように従来の５
ｉＯｚからなるフィルターに比較し、はるかに優れた特
性を示し、溶鋼中に浸漬して使用した場合の有効使用時
間、即ちフィルターのセルにキレツが入り、その破片が
溶鋼中に混入するまでの時間も、従来の８１０２からな
るフィルターの１０倍以上であることが判る。

尚第２表中、軟化温度は両端を支持しくノイルターを電
気炉内に１！ツＩ−し、１時間の加熱により変型を開始
する温度を示した。耐熱廿ｉ撃性は、電気炉内で１０分
間加熱後、室温で２０分間敢冷する操作を１サイクルど
し、これを１０１ノイクル繰返し、キレツＡｂハクリを
起こり′加熱温度を示した。

また熱膨張係数は９５０℃より　１，３００℃の湿度範
囲における熱膨張係数を示した。更に使用ｉｉＪ能時開
時間度１，１５０°Ｃの溶銅中におりる連続使用ｉ’ｌ
能の時間を示した。

第２表 フィルター　本発明フィルター従来用ノイルター材質　
　　　＜３ＡＩ２０３　　　（ＳｉＯｚ）・　２Ｓｉ　
Ｏｚ　） 軟化温度　　１，２００℃　　　　７５０℃耐熱衝撃性
　１，２５０℃　　　　８００℃熱膨服係数　８．９ｘ
　１０−１５　　　３．７ｘ　１０−６（１／ｄｅａ　
） 使用可能　　１９２１１ｒ　　　　　　１５１１ｒ時　
　間 本発明方法によれば溶鋼の移送通路中に３ＡＩ　２０３
・　２Ｓｉ　ＯｚからなるフーＣルターを設けることに
より、溶鋼中の異物を除ムＪるもので、フィルターが使
用不能となるのは、溶湯表面に浮く鉱滓でフィルターが
著しく寝食され、最終的には穴があくことが一因となっ
ている。これについて検討の結果、高温下において鉱滓
とフィルターの間で次のような化学反応が進行覆ること
を知見し、本発明では、フィルターを溶１シ（表面下に
完全に浸漬することにより、鉱滓との接触を防ＩＬし、
鉱滓による化学侵食をさけることができる。

即ち従来用フィルターである３ｉ０ｚと本発明フィルタ
ーである３Ａ１２０３　・　２ＳｉＯｚは次のような構
造がからなっている。

５ｉＯｚは５ｉＯｚが配位数４であるから３ｉ４＋のま
わりに４箇の０２−が配置された（Ｓｉ　０４　＞’　
−４面体が結晶の構造単位となり、これが３次元の立体
網目状に連結した構造を右している。一方３ＡＩＺＯ３
・　２ＳｉＯｚは部分的にＡＩ３＋が３　ｉ　４＋と入
れかわったものと名えられ（Ｓｉ　０＋　）’　−１１
面体の３　ｉ　４÷と１６換して（Ａ＋　０４　＞”−
を形成し、同様の網目構造を有している。これ等の構造
を有する５ｉＯｚと３Ａｌ　ｚ　０５　　・２Ｓｉ　Ｏ
ｚはＭ（Ｉ　Ｏ，トーｃ　ＯなとのＭＯ塩基性酸化物と
接触すると網目構造の連続を絶ち切られ、科学的に破壊
される。即らＭ○はＭＯ→Ｍ２　＋　＋０２−　とＮ１
１１．５ｉＯｚＬＪ０２を受りてＳｉ　０２−１−２０
２−→（Ｓｉ　０４　）’−あるいは連続する４面体の
数により ２（Ｓｉ　０４　）’−→（ＳｉｚＯ７）６−１０２−
・・・・・・などの大きな陰イオンとなりＭ２＋が４面
体網目の破壊点に位置し、連結されない４面体の頂点の
０２−と作用し、Ｓｉ−０−Ｍの結合を形成する。なお
、溶鋼表面上に）ツクノロは通常第３表に示したような
成分組成であり、主に塩基性酸化物からなる。

このように溶鋼移送工程では、鉱滓により珪酸塩系フィ
ルターが科学的にかなり侵食されやすいため、その使用
においては、スラグと接触しないように工夫する必要が
ある。

第３表 Ｓ！Ｏｚ　　　３４％　　　　　　ＦＣ！０　　２０％
ＣａＯ６％　　　　　ＭｎＯｉｉ％ Ａ＋２０３　１３％　　　　　　ぞのｉｌｌ　　　５％
Ｍｏｏ　　　　ｉｉ％ そこで本発明においては、第３図に承りようにフィルタ
ー（３）の上部に耐火材（４）を接続して溶鋼（５）中
に完全に浸漬して鉱滓（６）どの接触を防止するか又は
第４図に示づように鋳型（７）内に溶鋼を＞＋渇づるフ
ロン１〜ノズル（Ｎ３）内にフィルター（３（）を設け
て鉱滓との接触を防止するにうにした。

以下本発明の実施例について説明する。

実施例１ ベルトアンドホイール型連続鋳造圧延ラインに（１メり
る溶解炉又は保１盲メ）１から鋳型に溶鋼を移ｊスする
ラウンターに第３図に示ずように３Δ１７０３　・２Ｓ
ｉＯｚからなるフィルターを溶鋼中に完全に浸漬させて
設け、連続鋳造圧延して荒引線を製造した。溶鋼上の鉱
滓はフィルターの上部に設（Ｊた耐火材により完全にせ
き止められフィルターとの接触が完全に防止された。

このようにして製造した荒引線を細線状に伸線加工し、
細線領域における断線なしの伸線ｇＢを測定し、その結
果をフィルターを用いることなく連続鋳造圧延した荒引
線の細線領域にＪ３りる…ｉＩ！ｉ！なしの伸線量と比
較し、第４表に示した。尚木発明によるフィルターの耐
用使用時間は１２０時間以上であった。

第４表 伸線　　フィル　　　　　フィルター使用ナイズ　ター
なし　　　　　（セル間隔）＜ｍｍ）　　　　　　　１
ｍｍ　　　２ｍｍ　　　３ｍｍ　　　４ｍｍ０，０２　
　０．４Ｋｇ２．３＃　　１．８Ｋｇ１，６＊ｇ１，２
紹０．０６　１１．ＯＲ３６７、ＯＲ３４３，ＯＲ３３
９，ＯＫ’１３６．０Ｋ９０．１０　４１．ＯＫ！　１
６７．０／（ｇ１３５．０１（ｇ１０３．０Ｋｇ８７．
ｏｌ（ｆｆ実施例（２） 水平連続鋳造ラインにおいて、第４図に承りように溶鋼
を鋳型内に注湯するフロントノズル内に３Δ１２０３　
・　２ＳｉＯｚからなるノイルターを設けて鋳造を行な
った。尚フィルターの設置を容易にするため、フロント
ノズルの長さを従来Ｊ、り長目にした。

水平鋳造法は次の特徴を有しているため、近年多用され
ている方法である。

（１）装置の高さが小さいため、げ家が低く、操業が容
易であり、低湯圧での鋳造がｕＪ　／ｌｌ：である。

（２）保持炉ど鋳型が直結しているため、溶湯酸化防止
等に右利である。

しかしこの鋳造法は注湯口が下部に設けられτいるため
、溶鋼中の沈降性異物に除去が困釘（であり、これ等異
物が全て鋳塊内に混入りる恐れがあった。

本発明により）［１ンｌ〜ノスル内に；３Δ１７ｏ３・
　２ＳｉＱ２からなるフィルターを設りて鋳造した鋳塊
を熱間圧延後、冷間Ｉｔ延にＪ、り厚さ　ｏ、１ｍｍの
箔に仕上げ、その表面性状を顕微鏡により観察し、単位
面積当りの欠陥数を調べた。その結里をフィルターを用
いることなくｔｈ造した鋳塊より製造した箔と比較し、
第５表に示した。

尚本発明のにおりるフィルターの耐用使用時間は４５時
間以上であった３゜ 第５表 セル間隔　　　　　　欠陥数 （ｍｍ）　　１０ｕ　　ｉｉ　〜５０〜１００−１５０
０ｕフィ　−　　　１２３　　８７　　９７　　６４　
　　３８ルタ ー無し 一陽一□−÷□１−□□□−□□□嶋−□□１．静フィ
　　１　　　１８　　１５　　８　　５　　　　３ルタ 一使用 ｎ２　　　２１　　１７　　１３　　８　　　７〃３　
　　３２　　２７　　１９　　１２　　　１２〃４　　
　５９　　４８　　２３　　１６　　　１８第４表及び
第５表から明らかなように本発明方法によれば、溶鋼中
の異物がフィルターにより除去され、鋳塊内部の欠陥が
大幅に減少していることが判る。また欠陥減少は用いた
フィルターサイズに対応していることも判る。

このように本発明によれば、従来困テａとされていた高
融点の銅溶湯中の異物除去が容易となり、鋳塊しいては
最終製品の品質を向上づることかできる等工業上顕著＜
ｊ効宋を奏づるもの′Ｃある、１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ノ２Ｃルターのセル間隔の見取り図、第
２図は同セル間隔と溶銅中の異物除去・脇の□関係を示
づ相関図。第３図及び第４図はイれぞれ本発明の実施例
を示η側断面図である。 １、フィルターのセル ２、セル間隔 ３、フィルター ４、耐火祠 ５、溶鋼 ６、鉱滓 ７、鋳型 ８、フ［］ントノズル 弓「続ネ１１１正目）　（自　発） １．４ｉイ′１の表示 １！ｊ１和！５７年　特ｊ！［願　第１５４８．７９号
２、発明の名称 溶鋼中の異物除去力が１ ３、補正をづ−る者 事（’ｌどの関係　特♂１出願人 住　　所　　　東京都千代田区丸の内２丁目６審′１号
名　　称　　　（５２９）古河電気工業株式会社４、代
即人 住　　所　　　東京都千代田区神［ＥＩ北乗物町１６番
地〒１０１　　　　英　ビル３階 １す搾１１書の発明の詳細な説明の項 補　　正　　の　　内　　容 １、明細書第２頁第１３行に「剥印１１どあ、−テ・５
１「剥向１」と訂正する。 ２、同第４頁第６行に［弾装的］どある・１１強制的」
と訂正する。 ３、同第５更第７行に １゛１ρＳ−ρ１１ Ｖｍ＝Ｋ・□・ｇ・（）２ η　　　　　　　　」 どあるを下記のごとく訂正づる 「　　　　　ｌρＳ−ρＩ Ｖｍ＝Ｋ　　・□・　ｑ　　、　Ｄ　２η　　　　　　
　　」 ４、同第５頁第１１行に１−η二溶銅の粘性例数１とあ
るを「η：溶鋼の粘性係数」とｆｉＪ正する。 ５、同第８頁第１２行に１’　５　ｍｍ　Ｊどあるを「
εｉ　ｃｍ　Ｊと訂正する。 ６、同第９百下から第８行に［熱膨服係数］どあるを［
熱膨張係数１と訂正する。。 ７、同第１０σ第９行に「熱ＷＩ服係数」どあるを［熱
膨張係数］と訂正りる。１ ε”　、＃ｊ　Ｎ頁第２表を［：記の如く八−ＩｊＩη
る１゜第　　２　　表 フィルター　ホ光明ノイルクー従、１１（用〕ｒルクー
材質　　　　（３△ｌ　２０Ｂ　　　＜Ｆ３ｉ　０７　
）・　ン、’：　　ｉ　　０ｚ　　） 軟化Ｆ！、Ｎ　１６：　　　１　、２０（１”Ｇ　　　
　　　７ｂＯ°（：血・ｊ　熱　ｉ＋ｎｉ　　撃　１！
Ｉ：　　　　　１　、２　！ｉ　０　’（：　　　　　
　　　　　　　　８０１）°（〕熱膨づ艮　１糸数　　
　　８，９ｘ　　’１０　　　”　　　　　　　　３，
７ｘ　　ｉｏ　　　”（１，、／ｈＣ１） 使用可能　　１９２　ｈ　ｒ　　　　　　１　ｈ　ｌ＋
　ｒ＋１１’ｉ問 ２０９−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶鋼の移送通路中にフィルターを設けて、溶鋼中
   の異物を除去覆る方法において、フィルターに２Ｍ！］
   　０−ＡＩ　２０Ｂ　　・　５３ｉＱとＡｌ２Ｏ２を高
   温で焼結した３Ａ＋２０３　・　２ＳｉＯｚからなるフ
   ィルターを用いたことを特徴とづる溶銅中の異物除去方
   法
2. （２）移送方向への流速がＶ　ｃｍ　／　ｓで温度が１
   ．１００〜１，２００℃の溶鋼中より直径がＩ）　ｃｍ
   以上の異物を除去するフィルターとして、溶鋼の密度を
   ９８ｇ７０ｍ３、異物の密度をρ’ｊ　／　ｃｍ　３と
   づると、次式で厚さくｔｃｍ）とセル間隔（ｅｃｍ＞を
   規定したフィルターを用いる特許請求の範囲第１項記載
   の異物除去方法。 ｔ　　Ｖ　　　　１ 一≧　−・□Ｘ’　５．１ｘ１０−５ ｅ　　　Ｄ２　１０−ρ５Ｉ
3. （３）フィルターを移送通路の溶鋼中に、完全に浸）６
   した状態に設岡する特許請求の範囲第１　＋ＩＶ又は第
   ２項記載の異物除去方法。