JPS63238957A - 連続鋳造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鋳型の湯面に浮遊させるパウダの巻込みを
抑制した連続鋳造方法に関する。

［従来の技術］ 鋼の連続鋳造においては、従来、第６図に示すように、
タンディツシュ１の底部の溶鋼流出部分に取付けられた
浸漬ノズル２を鋳型３内の溶鋼に浸漬させて、タンディ
ツシュ１内の溶鋼をこの浸漬ノズル２の先端部に形成さ
れた一対の溶鋼吐出口４から鋳型３に注入している。こ
の吐出口４は浸漬ノズル２の周壁下端部に下向きに傾斜
して形成されており、この吐出口４に沿って流出した溶
鋼は鋳型３の内壁近傍で上昇流となり、鋳型３内の湯面
に向かって流れる。そして、この上昇流によって溶鋼中
の介在物を浮上させ、この介在物を溶鋼肩面に浮遊せし
めているパウダ５に吸着させて溶鋼から除去している。

また、パウダ５は溶鋼の熱により溶融して鋳型３の内壁
と凝固殻６との間に流れ込み、これらの間の潤滑性を高
めている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、吐出口４から吐出した溶鋼流が瀉血に到
達すると、溶鋼中にパウダ５を巻込んでしまう虞がある
。このように溶鋼中にパウダ５を巻込むと、鋳片中の介
在物となり、品質欠陥となってしまう。ところが、溶鋼
は極めて高温であるため、どのような条件でパウダ５の
巻込みが発生するかを把握することが困難であり、また
、巻込み閤を定量的に把握することも困難である。従っ
て、パウダの巻込みによる鋳片の介在物欠陥を有効に防
止することができないという問題点がある。

この発明は、係る事情に関がみてなされたものであって
、鋳片の巻込みを抑制することができ、鋳片の介在物欠
陥を減少させることができる連続鋳造方法を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る連続鋳造方法は、タンディツシュの底部
に設けた浸漬ノズルを鋳型内の溶鋼に浸漬させ、タンデ
ィツシュ内の溶鋼をこの浸漬ノズルから鋳型内に注入し
て連続鋳造する連続鋳造方法であって、浸漬ノズルの溶
湯吐出口の口径、溶湯吐出角度及び吐出口の浸漬深さ、
並びに、鋳片サイズ及び鋳造速度をパラメータとし、こ
れらの値に基いて溶湯流の仕事率を桿出し、連続鋳造装
置をシミュレートしたシミュレーション装置にて、鋳型
内の温血に浮遊させたパウダの巻込み倒をシミュレート
した値と前記溶湯の仕事率との関係からパウダの巻込み
指数を算出し、この指数が所定値以下になるように前記
パラメータを調節して連続鋳造することを特徴とする。

［作用］ この発明においては、所定のパラメータにより予め算出
した溶湯流の仕事率と、シミュレーション［１によりパ
ウダの巻込みｊをシミュレートした値との関係に基いて
、パウダ巻込み指数を算出し、この指数が所定値以下に
なるようにパラメータを調節する。このように、パウダ
の巻込み指数を求めることができるので、この指数に基
いてパウダの巻込みが少ない条件を設定することができ
る。

〔実施例］ 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について具
体的に説明する。

第１図は浸漬ノズルから鋳型内に溶鋼を注入する状態を
示す模式図である。タンディシュ１１は鉄皮に耐火物が
内張すされて構成されており、図示しない取鍋から溶鋼
が注入されるようになっている。このタンディツシュ１
１の底部には、浸漬ノズル１２が取付けられており、こ
の浸漬ノズル１２は、筒状の耐火物でつくられている。

そして、この浸漬ノズル１２の周壁下部には、所定角度
下方を向けて一対の溶鋼吐出口１３が形成されている。

タンディツシュ１１の下方には、鋳型１４が配設されて
おり、この鋳型１４は銅でつくられており筒状をなし、
図示しない水冷手段により水冷されるようになっている
。浸漬ノズル１２は、この鋳型１４内の溶鋼２０中に浸
漬され、タンディツシュ１１内の溶鋼をその？８鋼叶出
口１３から鋳型１４内に注入するようになっている。こ
の場合に、鋳型１４内には溶鋼と共に図示しないガス供
給手段からアルゴンガスが供給され、このアルゴンガス
により吐出する溶鋼の上昇速度を増加させる。一方、溶
鋼２０の溌面上には、パウダ２１が浮遊せしめられてお
り、溶ｕＡ２０の酸化を防止すると共に、鋳型１４と溶
鋼２０が凄固して形成した凝固＠１９との間の潤滑性を
高めるようになっている。

このように構成された設備によりこの実施例に係る方法
を実施するためには、先ず、浸漬ノズルの溶鋼吐出口１
３の口径、溶鋼吐出角度及び吐出口の浸漬深さ、並びに
、鋳片サイズ、鋳造速度及びアルゴンガス流量をパラメ
ータとし、以下の方法に基いて溶ｔａの仕事率を計算に
より求める。

ここで、溶鋼流が図中矢印３０．３１で示すように、溶
鋼吐出角に沿って流れ、鋳型１４の内壁近傍で溶鋼湯面
に向かって上昇するという直線の軌跡をとると仮定する
。

一方、溶湯吐出口１３の口径をＲｆｌ、溶鋼の経路を×
１吐出した溶鋼の初速をＶｆｌ、溶鋼湯面での溶鋼の流
速をＶＭとすると、ＶＭは以下に示す−（１）乃至（４
）式で近似される。

（×／Ｒ口〈４．８の場合）ＶＭ−Ｖａ・・・（１）（
４，８≦Ｘ／ＲＯ＜８．２の場合） ＶＭ−２，２ＶＤ／　（Ｘ／Ｒａ　）　　　・”　（２
）（８，２≦Ｘ／ＲＯ＜３６．５の場合）ＶＭ−６，３
Ｖｏ　　／　　（Ｘ／Ｒｅ　　）　　　　　＝　　（３
）（Ｘ／Ｒｅ≧３６．５） ＶＭ−２３０ＶＩ＋　／　（Ｘ／Ｒａ　）２　＝　（４
）また、その他のパラメータを以下のように現す。

θ：吐出角度じ） ｗｒｉｗ片１　（Ｉ Ｄ：鋳片厚み（ｍ） ＩＯ＝吐出口の浸漬深さく吐出口上端から溶鋼湯面まで
の距離）　（ｍ） ｖｃ：鋳造速度（ｍ／分） ＱＡＯ：アルゴンガス流量（ゲージ圧が２ｋｇ／ａｍの
場合）　（２／分） 更に、諸定数を以下のように現す。

ρ−Ｆ　＝溶鋼の密度（トン／ｍ３） ＴＦ：溶鋼の温度（Ｋ） ＴＡ：アルゴンガスの温度（Ｋ） ＰＡＯ：アルゴンガスの圧力（ｋ（１／Ｃｍ２）この場
合に、溶鋼の流Ｗｈ　Ｑ　Ｆは以下の（５）式％式％ （１，０２・Ｗ−Ｄは鋳型の断面積を示す）また、アル
ゴンガスの流１１ＱＡは以下の（６）式で示される。

ＱＡ−（ＰＡＯ・　ＱＡ　　ロ　／ＴＡ）Ｘ（ＴＦ／Ｐ
Ａ）Ｘ１／２・・・・・・・・・（６）ここで、ＰＡは
大気圧と溶鋼の静圧との和を示し、以下の（７）式で示
される。

ＰＡ− １，０３＋ρＦ　　（Ｉｏ　＋Ｒｏ　／２）／　１０・
・・・・・・・・〈７） 全吐出量をＱ　ｔ　ｓ吐出口の断面積をＳとすると、こ
れらは夫々以下の（８）、（９）式で示される。

ＱＴ織ＱＦ十ＱＡ・・・・・・・・・°（８）Ｓ−πＸ
　（Ｒｅ　／２）２・・・・・・・・・（９）これらに
基いて、吐出する溶鋼の初速度Ｖｏは以下のく１０）式
で示される。

Ｖｏ−Ｑｔ／Ｓ・・・・・・・・・（１０）また、吐出
角度は、アルゴンガスを含有した吐出溶鋼が及ぼされる
浮力により以下のように修正される。ここで、吐出角度
は（１）式のに基いて決定されると仮定する。

アルゴンガスの単位時間当りの重量をＭＡとすると、こ
のＭＡは以下の（１１）式で示される。

ＭＡ　＝４０ＸＱａ　／８．１５””・・・（１１）溶
鋼の見掛は比重ρ工は以下の（１２）式で示される。

ρｒ＝（ＱＦ”ＱＦ＋ρａ”Ｑａ）／ＱＴ・・・・・・
・・・（１２） ここで、ρＡ−ＭＡ／ＱＡであるから、（１２）式を更
に以下に示す（１３）式で現すことができる。

ρＴ−（ＱＦ　−ＱＦ　＋ＭＡ　）　／ＱＴ・・・・・
・・・・（１３） 一方、吐出溶鋼が及ぼされる浮力による加速度Ａは以下
の式（１４）で示される。

Ａ−（ρＦ−ρＴ）０丁　　・・・・・・・・・（１４
）また、吐出溶鋼が吐出口から湯面に至るまでの時間を
ｔとすると、ｔは以下の（１５）式で示される。

ｔ−４，８ＲＯ／Ｖｏ　　　”・・”　（１５）ここで
、浮力に基く溶鋼の速度Ｖａ＝Ａｊであるから、式（１
４）、（１５）によりこのｖ８を求めることができる。

他方、修正した溶鋼吐出角度をθ′とすると、溶鋼の吐
出速度の垂直成分ＶＹ及びその水平成分Ｖｘは、夫々以
下の（１６）式及び（１７）式で示される。

Ｖｙ−ＶａＳｉｎθ’　−Ｖｅ　””・”　（１６）Ｖ
ｘ　−Ｖａ　ｃｏｓθ′　　・・・・・・・・・（１７
）従って、θ′はこの（１６）、（１７）式に基いて、
以下の（１８）式で示される。

θ’　−ｔａｎ４　（Ｖｖ／Ｖｘ　）・”−（１８）こ
の（１８）式に前に求めたＶａを代入することにより、
θ′を求めることができる。

ｌ鋼湧面の溶鋼の速度ＶＭは（１）乃至（４）式で示さ
れ、溶鋼の経路Ｘは以下の（１９）式で示される。

Ｘ＝　ｉｏ　＋Ｒｏ　／２＋　（（Ｗｘｌ、０２）／２
）Ｘ　（ｔａｎθ’　＋１／ｃｏｓθ′）・・・・・・
（１９） 従って、（１９）式と（１０）式で求めたＶａとからＶ
Ｍを求めることができる。

以上示した式により溶鋼の仕事率を求める。

ここで、吐出時における溶鋼の仕事率をＥａ、場面にお
ける溶鋼の仕事率をＥＭとすると、これらＥｏ及びＥＭ
は、夫々以下の（２０）式及び（２１）式で示される。

Ｅｏ　　＝　　１／２　　（ＭＦ　　・　Ｖ”　　／　
　Ｉｏ　　）・・・・・・・・・（２０） Ｅｖ＝１／２　（ＭＦＭ−Ｖｖ”） ・・・・・・・・・（２１） ここで、吐出溶鋼（アルゴンガスを含まない）の吐出口
における中位時間当りの重量をＭＦ％その肩面における
単位時間当りの風量をＭＦＭとすると、これらは夫々（
２２）式及び（２３）式で示される。

ＭＦ−ＱＦ　・ρＦ　　　　・・・・・・・・・（２２
）ＭＦＭ−Ｆ　・（１−ｓｉｎθ′）／２・・・・・・
・・・（２３） これらの式によりＥａ及びＥＭを求めることができる。

なお、以上の場合に、定数として以下の値を用いる。

ρＦ　−７，２（トン／ｍ３） ＴＦ　−１８０３（Ｋ） ＴＡ−２９８（Ｋ） ＰＡ　ａ　−３，０３（ｋ（１１０Ｉｌｒ２）（大気圧
子ゲージ圧） 次に、連続鋳造装置をシミュレートしたシミュレーショ
ンｆｉ置にて、パウダの巻込みをシミュレートする。第
２図はシミュレーション装置を示す模式図である。ここ
では、浸漬ノズル及び鋳型等は実機をシミュレートした
形状とし、溶鋼の代りに水３２を使用し、パウダの代り
に適当な油３３を使用する。そうすると、吐出流による
油の巻込みを実機におけるパウダの巻込みに近似させる
ことができ、パウダの巻込み量を推定することができる
。この場合に、吐出口から水が吐出すると、図中ａの領
域が負圧になり、その上方の油を巻込む。この駆動力は
、上で求めた吐出時における溶鋼の仕事率ＥＯに対応す
る。また、吐出口から吐出した水は上昇流となり更に反
転流となって、水面近傍の領域すで油を巻込む。この駆
動力は、上で求めた溶鋼場面における溶鋼の仕事率ＥＭ
に対応する。即ち、スラグの巻込みとＥｏ及びＥＭとは
相関があると推測することができる。

第３図は、横軸にａ領域における３分間当りの油の巻込
み頻度をとり、縦軸にＥｌｌをとって、巻込み頻度とＥ
ａ　との関係を示すグラフ図である。

このグラフ図によれば、両者の間には直１ＩＩｌｌＩ係
があることがわかる。第４図は、横軸にｂ領域における
３分間当りの油の巻込み頻度をとり、縦軸にＥＭをとっ
て、巻込み頻度とＥＭとの関係を示すグラフ図である。

これによれば、この両者間にも直線関係があることがわ
かる。この場合に、領域ａにおける巻込み頻度をＮａと
し、領域すにおける巻込み明度をＮｏとすると、第３図
及び第４図に示す直線は、夫々（２４）式及び（２５）
式で近似することができる。

Ｅａ　＝１３３ＮＡ−２８０””（２４）ＥＭ＝２．１
ＮＢ　＋５９・・・・・・・・・・・・（２５）ここで
、領域ａ及び領域すにおける巻込み頻度は等価であると
仮定すると、式（２４）、（２５）に・より、以下の（
２６）式で示す巻込み指数Ｋを得ることができる。

Ｋ−０，４８εｖ−２８，５＋０．７５Ｘ１０４Ｅａ　
＋２．１　　・・・”！２６＞このように、巻込み指数
を求めることができるので、この値に基いてパウダ巻込
みが少ない条件を設定することができる。

次に、・このパウダ巻込み指数と鋳片欠陥の発生頻度と
の関係について説明する。第５図は、横軸にパウダ巻込
み指数Ｋをとり、縦軸に鋳片欠陥による不良率をとって
、パウダ巻込み指数と不良率との関係を示すグラフ図で
ある。これによれば、パウダ巻込み指数にと鋳片の不良
率との間には相関があり、パウダ巻込み指数Ｋが小さい
ほど不良率が低下することがわかる。不良率を０．１％
以下にするためには、パウダ巻込み係数Ｋが約５５以下
になるように諸条件を調節すればよい。このように、シ
ュミレーション装置により求めたパウダ巻込み係数Ｋが
、実機によるパウダ巻込みによる鋳片欠陥の発生率の指
標になることが確認された。

［発明の効果］ この発明によれば、パウダの巻込み指数を求めることが
できるので、この指数に基いてパウダの巻込みが少ない
鋳造条件を設定することができる。

このため、鋳片の介在物欠陥を減少させることができ、
鋳片の製造歩留を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は浸漬ノズルから鋳型内に溶鋼を注入する状態を
示す模式図、第２図は連続鋳造設備をシミュレートした
シミュレーション装置を示す模式図、第３図及び第４図
はシミュレーション装置による油巻込み頻度と溶鋼の仕
事率との関係を示すグラフ図、第５図はパウダ巻込み指
数と鋳片の不良発生率との関係を示すグラフ図、第６図
は従来の連続鋳造装置を示す断面図である。 １２；浸漬ノズル、１３；溶鋼吐出口、１４；鋳型、２
１：パウダ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ’−３３’ 第２図 第３図 第４図 バり７′°屹込さ指数 彎゛　ｑ　Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タンディッシュの底部に設けた浸漬ノズルを鋳型内の溶
   湯に浸漬させ、タンディッシュ内の溶湯をこの浸漬ノズ
   ルから鋳型内に注入して連続鋳造する連続鋳造方法にお
   いて、浸漬ノズルの溶湯吐出口の口径、溶湯吐出角度及
   び吐出口の浸漬深さ、並びに、鋳片サイズ及び鋳造速度
   をパラメータとし、これらの値に基いて溶湯流の仕事率
   を算出し、連続鋳造装置をシミュレートしたシミュレー
   ション装置にて、鋳型内の湯面に浮遊させたパウダの巻
   込み量をシミュレートした値と前記溶湯の仕事率との関
   係からパウダの巻込み指数を算出し、この指数が所定値
   以下になるように前記パラメータを調節して連続鋳造す
   ることを特徴とする連続鋳造方法。