WO2024053290A1 - 連続鋳造用のタンディッシュ、鋼の連続鋳造方法及び、堰 - Google Patents

連続鋳造用のタンディッシュ、鋼の連続鋳造方法及び、堰 Download PDF

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inert gas
continuous casting
tundish
molten steel
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孝平 古米
則親 荒牧
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal

Definitions

  • the present invention relates to a tundish for continuous casting, a method for continuous casting of steel, and a weir.
  • Manufacturing of steel materials is carried out as follows. That is, the molten steel supplied from the ladle to the tundish is supplied to the mold and cast into a slab. The slab is formed into a predetermined shape by processing such as rolling to become a steel material.
  • inclusions such as Al 2 O 3 in the molten steel cause defects in the steel material, it is preferable to separate them from the molten steel before casting and remove them. Specifically, in the tundish, inclusions contained in molten steel are floated and separated.
  • a weir that separates a steel receiving area where molten steel is supplied to the tundish from a semi-stationary steel area where molten steel is discharged from a discharge port provided at the bottom.
  • Patent Document 2 in addition to the weir described in Patent Document 1 being provided on the tundish, a rib is provided on the steel semi-stationary region side that protrudes upward from the bottom of the tundish. ing. Therefore, even if the inclusion moves from the hole of the weir toward the steel quasi-stationary region, the direction of movement is changed upward by the rib. Thereby, inclusions can also be floated on the steel receiving area side.
  • Patent Document 3 in addition to the weir described in Patent Document 1 being provided in the tundish, inert gas is supplied upward from the bottom of the tundish to the steel quasi-stationary region side. things are being done. As a result, even if the inclusions move from the hole of the weir toward the steel quasi-stationary region, the inclusions are floated by the inert gas.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 53-6231 Japanese Patent Application Publication No. 10-216909 Japanese Patent Application Publication No. 2011-143449
  • the present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a tundish for continuous casting, a method for continuous casting of steel, and a weir that can improve the cleanliness of molten steel.
  • the present invention has the following features.
  • a tundish for continuous casting having a storage part for storing supplied molten steel,
  • the storage section includes one or more molten steel outlets through which the molten steel flows out, and a weir formed in a hollow cylindrical shape and arranged upstream of the molten steel than the one or more molten steel outlets.
  • the weir has a bottom portion; a wall portion erected from the bottom portion; an eaves portion provided at one end of the wall portion so as to cover a peripheral edge thereof and facing the bottom portion of the weir; a gas supply unit that supplies an inert gas to an internal space surrounded by the wall part and the bottom part,
  • the gas supply section includes a porous section in which a plurality of pores are formed throughout; a support part that supports the porous part and is provided on the wall of the weir;
  • a tundish for continuous casting comprising: a pipe provided on the wall of the weir between the support part and the bottom of the weir, and discharging the inert gas.
  • the weir has a storage chamber surrounded by the porous part, the support part, the wall part of the weir, and the bottom part of the weir,
  • R Flow rate of inert gas per unit area of porous part [NL/(s ⁇ m 2 )] [6]
  • a weir provided in a tundish for continuous casting and formed in a hollow cylindrical shape, the bottom and a wall portion erected from the bottom portion; an eaves portion provided at one end of the wall portion so as to cover a peripheral edge thereof and facing the bottom portion of the weir; a gas supply unit that supplies an inert gas to an internal space surrounded by the wall part and the bottom part,
  • the gas supply section includes a porous section in which a plurality of pores are formed throughout; a support part that supports the porous part and is provided on the wall part;
  • a weir including a pipe provided on the wall between the support part and the bottom part and discharging the inert gas.
  • the present invention by supplying inert gas through the porous portion, fine inert gas bubbles can be supplied to the molten steel injection region.
  • the volume ratio of inert gas in the molten steel can be increased, and inclusions contained in the molten steel poured into the tundish from the ladle can be efficiently floated. Thereby, the cleanliness of molten steel can be improved.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the weir in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 4 is a top view of the weir in FIG. 3; It is an explanatory view showing a mode where piping is installed. It is an explanatory view showing other aspects where piping is installed. It is a graph showing the relationship between the gas flow rate per unit area and the number density of inclusions. It is a graph showing the number density of inclusions in a conventional example and the present invention.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a tundish for continuous casting.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a side surface of a tundish for continuous casting.
  • a tundish 100 for continuous casting is arranged between a ladle (not shown) in which molten steel MS is stored and a mold 30 in which the molten steel MS is cooled.
  • a tundish for continuous casting (hereinafter simply referred to as a tundish) 100 has a housing section 10 that is open at the top and shaped like a box with a bottom.
  • the accommodating portion 10 of the tundish 100 for continuous casting is formed into an inverted truncated cone shape in which the upper base is longer than the lower base.
  • the accommodating portion 10 has a molten steel injection region AR1 into which molten steel MS is injected from the nozzle N1 of the ladle.
  • Molten steel injection region AR1 is formed along axis AX of nozzle N1.
  • the molten steel injection region AR1 is formed extending from the tip of the nozzle N1 to the axis AX of the nozzle N1.
  • the molten steel injection region AR1 is a region extending in the circumferential direction of the axis AX of the nozzle N1.
  • the accommodating portion 10 has one or more molten steel outlet ports 11 through which molten steel MS flows out into the mold. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the molten steel outlet 11 is formed at one end and the other end in the left-right direction in the bottom 12 of the tundish 100.
  • the storage section 10 has a weir 20 arranged between the molten steel injection region AR1 and the molten steel outlet 11.
  • the weir 20 is arranged on the upstream side of the molten steel MS rather than the molten steel outlet 11.
  • the weir 20 is hollow and has a bottomed cylindrical shape.
  • the weir 20 has a wall portion 21 formed to surround the molten steel injection region AR1, and a bottom portion 22 provided at one end, that is, the lower end side of the wall portion 21.
  • the wall portion 21 is erected from the bottom portion 22.
  • the bottom portion 22 is provided opposite to and in contact with the bottom portion 12 of the tundish 100 .
  • the weir 20 has a substantially U-shaped side cross section.
  • the weir 20 has an internal space 20a surrounded by a wall 21 and a bottom 22. A part of the molten steel injection region AR1 is accommodated in the internal space 20a of the weir 20.
  • Each of the molten steel outlets 11 is provided with a nozzle N2 that connects the tundish 100 and the mold 30.
  • the molten steel MS is supplied from the molten steel outlet 11 to the mold 30 via the nozzle N2.
  • the molten steel MS is cooled in the mold 30 and becomes a slab 40.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the weir 20.
  • FIG. 4 shows the top surface of the weir 20.
  • the weir 20 has an eaves portion 23 provided at the other end, that is, the upper end, of the wall portion 21 so as to cover the periphery thereof and facing the bottom portion 22.
  • the shape of the eaves portion 23 is not particularly limited, it is preferably formed to protrude toward the molten steel injection region AR1 side. In the present embodiment, the eaves portion 23 is formed to extend along a direction parallel to the bottom portion 22 (eg, horizontal direction) toward the molten steel injection portion AR1 side.
  • the weir 20 has a gas supply section 24 that supplies inert gas from above the bottom 22 toward the molten steel injection region AR1.
  • the gas supply section 24 is provided below the eaves section 23. In other words, the gas supply section 24 supplies inert gas to the internal space from above the bottom section 22 . A part of the inert gas supplied from the gas supply section 24 comes into contact with the eaves section 23 and rises.
  • the gas supply section 24 includes a porous section 25 in which a plurality of pores 25a are formed throughout, and a support section 26 that supports the porous section 25. Further, the gas supply section 24 includes a pipe 27 that is provided on the wall section 21 between the porous section 25 and the bottom section 22 and discharges the inert gas GS.
  • the porous portion 25 is made of a ceramic refractory.
  • refractories include those obtained by sintering one or more kinds of refractory inorganic particles such as alumina and silica mixed together. Note that, as the refractory, one mainly composed of alumina is particularly preferable.
  • the porous portion 25 can be produced by using spherical particles mainly made of alumina as aggregate and firing them at 1600° C. or higher.
  • the porous portion 25 can be manufactured, for example, by casting into a dense castable refractory.
  • the pores 25a of the porous portion 25 can be formed.
  • the pores 25a of the porous portion 25 are not particularly limited, but may be formed to have an average pore diameter of 10 to 40 ⁇ m, for example, as measured by mercury porosimetry.
  • the bubbles of the inert gas supplied from the porous portion 25 can be made finer.
  • the diameter of the bubbles is about 100 ⁇ m, but by supplying inert gas in this way, the diameter of the bubbles is reduced to 1/10 to 1/1 of the conventional method. It can be set to about 20. Further, by setting the pores 25a of the porous portion 25 to 10 to 40 ⁇ m, it becomes possible to appropriately control the flow rate of the inert gas.
  • the shape of the porous portion 25 is not particularly limited, but in this embodiment, it is formed into a plate shape. Specifically, as shown in FIG. 4, it is formed into a rectangular shape when viewed from above.
  • the support portion 26 is made of a ceramic refractory.
  • refractories include those obtained by sintering one or more kinds of refractory inorganic particles such as alumina and silica mixed together. Note that, as the refractory, one mainly composed of alumina is particularly preferable.
  • the support part 26 is formed into a frame shape so as to be able to support the bottom edge of the porous part 25.
  • the shape of the support portion 26 is not particularly limited, in this embodiment, it is formed into a frame shape that is rectangular when viewed from above.
  • the support portion 26 is provided on the wall portion 21 .
  • the support portion 26 is fixed by fitting into a fitting recess (not shown) formed in the wall portion 21, for example.
  • the weir 20 has a housing chamber 28 surrounded by a porous part 25, a support part 26, a wall part 21, and a bottom part 22. Piping 27 is provided in the wall portion 21 surrounding the storage chamber 28 .
  • the piping 27 is preferably fire resistant.
  • FIG. 5 shows how the piping 27 is installed.
  • the piping 27 is arranged along the wall 13 of the housing section 10.
  • the pipe 27 is covered with a covering material 50 having fire resistance.
  • the covering material 50 include precast refractories.
  • the covering material 50 may be a combination of a precast refractory and a patching material.
  • a precast refractory 51 is disposed as a covering material 50 disposed on the edge side of the housing portion 10.
  • a patching material 52 is disposed as a covering material 50 disposed on the bottom 12 side of the tundish 100.
  • FIG. 6 shows another embodiment in which the piping 27 is installed.
  • a pipe cover 53 is used instead of the precast refractory described in the example shown in FIG.
  • a plurality of pipe covers 53 may be used, and in the example shown in FIG. 6, four pipe covers 53 are connected along the axial direction of the pipe 27.
  • the piping 27 By configuring the piping 27 in this way, refractory construction can be easily performed. Moreover, the maintainability of the piping 27 can be improved more than when the piping 27 is inserted through the bottom 12 of the tundish 100. Further, since no processing is required for inserting the pipe 27 into the bottom 12 of the tundish 100, leakage of molten steel from the bottom 12 can be suppressed.
  • the piping 27 is provided with an adjusting means 29 for adjusting the flow rate of the inert gas.
  • a valve can be used.
  • the adjusting means 29 may be operated manually, or the opening degree may be adjusted by a control section (not shown).
  • the inert gas supplied from the pipe 27 is introduced into the storage chamber 28.
  • the pressure of the inert gas is uniformly applied to the surface of the porous portion 25 facing the bottom 22.
  • the inert gas is supplied from the storage chamber 28 to the molten steel injection region AR1 through the pores 25a of the porous portion 25.
  • the inert gas is not particularly limited, but includes Ar, N2 , CO2, and the like.
  • inert gas is supplied to the porous portion 25 from the storage chamber 28.
  • the inert gas may be supplied to the porous portion 25 without passing through the storage chamber 28.
  • an attachment (not shown) capable of covering the surface of the porous portion 25 on the bottom 22 side may be attached to the pipe 27.
  • the continuous steel casting method includes a process in which molten steel MS is supplied to a tundish 100 from a nozzle N1 connected to a ladle (not shown), and inclusions contained in the molten steel MS are removed in the tundish 100. A step of flowing out the molten steel MS from the molten steel outlet 11 of the tundish 100 to the mold 30, and a step of cooling the molten steel MS in the mold 30 to produce a slab.
  • the step of removing inclusions contained in the molten steel MS in the tundish 100 includes the step of blowing inert gas at a flow rate that satisfies the following equation (1). 0.02 ⁇ R ⁇ 1.0 (1)
  • R Flow rate of inert gas per unit area of porous part [NL/(s ⁇ m 2 )]
  • the gas flow rate (R) per unit area of the porous part 25 is preferably 0.02 to 1.00 NL/(s ⁇ m 2 ) supplied from the gas supply unit 24, and 0.20 to 1.00 NL/( More preferably, it is supplied in a size of s ⁇ m 2 ). Note that the gas flow rate (R) per unit area of the porous portion 25 can be adjusted by the adjusting means 29.
  • the gas flow rate (R) per unit area of the porous portion 25 By setting the gas flow rate (R) per unit area of the porous portion 25 to 1.00 NL/(s ⁇ m 2 ) or less, it is possible to prevent the tundish slag from being drawn in. Furthermore, by blowing the inert gas under such high flow velocity conditions, the bubble diameter of the inert gas can be made finer. Thereby, it is possible to promote the floating of the inclusions and to suppress the inclusion of the inclusions in the molten steel.
  • the tundish 100 of the present invention by supplying inert gas through the porous portion 25, fine inert gas bubbles can be supplied to the molten steel injection region AR1.
  • the volume ratio of inert gas in the molten steel MS can be increased, and inclusions contained in the molten steel poured into the tundish 100 from the ladle can be efficiently floated.
  • the flow rate of the molten steel MS in the molten steel injection region AR1 of the weir 20 is faster than in other regions. Therefore, by supplying the inert gas toward the molten steel injection region AR1, it is possible to increase the frequency with which the inert gas bubbles come into contact with each other. As a result, the inert gas bubbles can be made smaller. Thereby, the volume fraction of inert gas in the molten steel MS can be further increased.
  • the tundish 100 of the present invention it is possible to increase the floating effect of inclusions. Further, since inclusions can be floated with a smaller flow rate of inert gas, it is possible to suppress slag entrainment in the tundish 100.
  • the inert gas bubbles can be made finer than conventional bubbles. Fine bubbles can further enhance the floating effect of inclusions. As described above, according to the tundish 100 of the present invention, inclusions can be efficiently floated, and inclusion of inclusions in molten steel can be suppressed, making it possible to manufacture highly clean steel. .
  • Test Example 1 Inclusion measurement test
  • 300 tons of molten steel was used, which had been subjected to oxygen blowing in a converter and RH vacuum degassing treatment. This molten steel was supplied from the ladle to the tundish.
  • the number of inclusions was measured by ultrasonic flaw detection on the slabs produced by continuous casting. Regarding inclusions, those with a size of 10 ⁇ m or more were measured. The number of inclusions per 1 m 2 of the measured slab was calculated as the density.
  • FIG. 7 shows the relationship between the flow rate (R) of inert gas per unit area of the porous part and the density of inclusions in the slab. As shown in FIG. 7, when the flow rate (R) of the inert gas is lower than 0.02, the density of inclusions is higher than under other conditions.
  • the density of inclusions is lower than under other conditions.
  • the density of inclusions is lower than under the condition where no inert gas is supplied. Furthermore, under this condition, the density of inclusions is higher than under the condition where the flow rate (R) of the inert gas is 1.00 or less.
  • Test Example 2 Inclusion measurement test
  • Sample The same molten steel as in Test Example 1 was used.
  • invention example a weir was provided, and inert gas was supplied from the weir toward the molten steel injection region.
  • invention examples (Inventions 1 to 8) were carried out by changing the flow rate of the inert gas supplied from the gas supply section of the weir. The flow rates of each inert gas are shown in Table 1.
  • FIG. 8 shows the density of inclusions in the conventional example and invention examples 1 to 8. As shown in FIG. 8, it was found that the present inventions 1 to 8 had a significantly lower density of inclusions in the slab than the conventional example. In particular, in Inventions 1 to 5, the flow rate (R) of the inert gas was 0.02 to 1.00, so better results were obtained than Inventions 6 to 8.

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Abstract

溶鋼の清浄度を高めることが可能な連続鋳造用のタンディッシュを提供する。連続鋳造用のタンディッシュは、供給された溶鋼を貯留する収容部を有する。前記収容部は、前記溶鋼を流出させる１又は複数の溶鋼流出口及び、前記１又は複数の溶鋼流出口よりも前記溶鋼の上流側に配置されかつ、中空の筒状に形成された堰を有する。前記堰は、底部と、前記底部から立設された壁部と、前記壁部の一端において周縁を覆うようにかつ、前記堰の底部と対向して設けられている庇部と、前記壁部及び前記底部によって囲まれた内部空間に不活性ガスを供給するガス供給部と、を含む。前記ガス供給部は、複数の細孔が全体に形成されているポーラス部と、前記ポーラス部を支持し、かつ前記堰の壁部に設けられている支持部と、前記支持部と前記堰の前記底部との間の前記堰の前記壁部に設けられかつ、前記不活性ガスを吐出する配管と、を含む。

Description

連続鋳造用のタンディッシュ、鋼の連続鋳造方法及び、堰
　本発明は、連続鋳造用のタンディッシュ、鋼の連続鋳造方法及び、堰に関する。
　鉄鋼材料の製造は次のようにして行われている。すなわち、取鍋からタンディッシュに供給された溶鋼は、鋳型に供給されて鋳造され鋳片となる。鋳片は、圧延等の処理によって所定の形状に成形され鉄鋼材料となる。
　溶鋼中のＡｌ２Ｏ３等の介在物は、鉄鋼材料の欠陥原因となるため、鋳造される前の溶鋼から分離して除去されることが好ましい。具体的には、タンディッシュにおいては、溶鋼中に含まれる介在物を浮上させて分離させることが行われている。
　このような溶鋼から介在物を除去する清浄技術は、高品質な鉄鋼材料の製造に不可欠であるため、その向上が求められている。従来においては、タンディッシュに溶鋼が供給される受鋼領域と、底部に設けられた排出口から溶鋼が排出される鋼準静止領域とを隔てる堰を設けることが行われている。
　例えば、特許文献１に記載の堰には、受鋼領域側の面から鋼準静止領域側の面まで貫通した孔が、タンディッシュの底部側において複数形成されている。したがって、溶鋼よりも比重が軽い介在物は、堰によって移動が制限される。また、溶鋼は、堰の孔を通ることにより受鋼領域側から鋼準静止領域側に移動する。
　また、特許文献２においては、特許文献１に記載された堰がタンディッシュに設けられていることに加えて、鋼準静止領域側にタンディッシュの底部から上方に向かって突出したリブが設けられている。したがって、堰の孔から介在物が鋼準静止領域側に移動したとしても、リブによってその移動方向が上方に変えられる。これにより、受鋼領域側においても介在物を浮上させることができる。
　また、特許文献３においては、特許文献１に記載された堰がタンディッシュに設けられていることに加えて、鋼準静止領域側にタンディッシュの底部から上方に向かって不活性ガスを供給することが行われている。これにより、堰の孔から介在物が鋼準静止領域側に移動したとしても、不活性ガスによって介在物を浮上させている。
特開昭５３－６２３１号公報 特開平１０－２１６９０９号公報 特開２０１１－１４３４４９号公報
　特許文献１のように堰をタンディッシュに設けた場合であっても、介在物が堰の孔を通過することがある。介在物が溶鋼の排出口から排出されると、鉄鋼材料の欠陥を招く恐れがある。
　また、特許文献２のようにリブによって介在物を浮上させることについては、より効果的に介在物を浮上させることが望まれており改善の余地がある。さらに、鋳造が終了した際には、リブと堰との間に溶綱が残るため、残鋼を処理するコストが高くなる問題がある。
　特許文献３のように不活性ガスを用いて介在物を浮上させる場合、十分な浮上効果を得るために、溶鋼における不活性ガスの体積率を高くしなければならない問題がある。溶鋼における不活性ガスの体積率を高くするために不活性ガスの流量を多くすると、溶鋼の表面に存在する介在物であるタンディッシュスラグが不活性ガスによって溶鋼に巻き込まれる恐れがある。溶鋼にタンディッシュスラグが巻き込まれると、溶鋼が汚染され、鉄鋼材料の欠陥を招く恐れがある。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、溶鋼の清浄度を高めることが可能な連続鋳造用のタンディッシュ、鋼の連続鋳造方法及び、堰を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有する。
　［１］
　供給された溶鋼を貯留する収容部を有する連続鋳造用のタンディッシュであって、
　前記収容部は、前記溶鋼を流出させる１又は複数の溶鋼流出口及び、前記１又は複数の溶鋼流出口よりも前記溶鋼の上流側に配置されかつ、中空の筒状に形成された堰を有し、
　前記堰は、底部と、
　前記底部から立設された壁部と、
　前記壁部の一端において周縁を覆うようにかつ、前記堰の底部と対向して設けられている庇部と、
　前記壁部及び前記底部によって囲まれた内部空間に不活性ガスを供給するガス供給部と、を含み、
　前記ガス供給部は、複数の細孔が全体に形成されているポーラス部と、
　前記ポーラス部を支持し、かつ前記堰の壁部に設けられている支持部と、
　前記支持部と前記堰の前記底部との間の前記堰の前記壁部に設けられかつ、前記不活性ガスを吐出する配管と、を含む、連続鋳造用のタンディッシュ。
　［２］
　前記堰は、前記ポーラス部、前記支持部、前記堰の前記壁部及び、前記堰の前記底部によって囲まれた収容室を有し、
　前記配管は、前記収容室を囲む前記堰の前記壁部に設けられている、［１］に記載の連続鋳造用のタンディッシュ。
　［３］
　前記ガス供給部は、前記配管から供給される前記不活性ガスの流量を調整する調整手段を有する、［１］又は［２］に記載の連続鋳造用のタンディッシュ。
　［４］
　前記配管は、前記収容部の壁部に沿って配されかつ、耐火性を有する被覆材によって覆われている、［１］～［３］のいずれかに記載の連続鋳造用のタンディッシュ。
　［５］
　［１］～［４］のいずれかに記載の連続鋳造用のタンディッシュを用いた鋼の連続鋳造方法であって、
　下記（１）式を満たす流量で不活性ガスを吹き込む工程を含む、鋼の連続鋳造方法。
　０．０２≦Ｒ≦１．００　（１）
　Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]
　［６］
　連続鋳造用のタンディッシュに設けられかつ、中空の筒状に形成されている堰であって、
　底部と、
　前記底部から立設された壁部と、
　前記壁部の一端において周縁を覆うようにかつ、前記堰の底部と対向して設けられている庇部と、
　前記壁部及び前記底部によって囲まれた内部空間に不活性ガスを供給するガス供給部と、を含み、
　前記ガス供給部は、複数の細孔が全体に形成されているポーラス部と、
　前記ポーラス部を支持し、かつ前記壁部に設けられている支持部と、
　前記支持部と前記底部との間の前記壁部に設けられかつ、前記不活性ガスを吐出する配管と、を含む、堰。
　［７］
　前記ポーラス部、前記支持部、前記堰の前記壁部及び、前記堰の前記底部によって囲まれた収容室を有し、
　前記配管は、前記収容室を囲む前記堰の前記壁部に設けられている、［６］に記載の堰。
　［８］
　前記ガス供給部は、前記配管から供給される前記不活性ガスの流量を調整する調整手段を有する、［６］又は［７］に記載の堰。
　本発明によれば、ポーラス部を介して不活性ガスを供給することにより、細かい不活性ガスの気泡を溶鋼注入領域に供給することができる。その結果、溶鋼における不活性ガスの体積率を高くすることができ、取鍋からタンディッシュに注入された溶鋼に含まれる介在物を効率的に浮上させることができる。これにより、溶鋼の清浄度を高めることができる。
連続鋳造用のタンディッシュの構成を示す説明図である。 連続鋳造用のタンディッシュの側面を示す説明図である。 図１の堰の構成を示す説明図である。 図３の堰の上面図である。 配管が設置されている態様を示す説明図である。 配管が設置されている他の態様を示す説明図である。 単位面積当たりのガス流量と、介在物の個数密度と、の関係を示すグラフである。 従来例及び本発明の介在物の個数密度を示すグラフである。
　図１は、連続鋳造用のタンディッシュの構成を示す説明図である。図２は、連続鋳造用のタンディッシュの側面を示す説明図である。図１に示すように、連続鋳造用のタンディッシュ１００は、溶鋼ＭＳが貯留されている取鍋（図示せず）と、溶鋼ＭＳが冷却される鋳型３０と、の間に配されている。
　図１及び２に示すように、連続鋳造用のタンディッシュ（以下、単にタンディッシュと称する）１００は、上部が開口しかつ、有底の箱状に形成された収容部１０を有する。連続鋳造用のタンディッシュ１００の収容部１０は、本実施形態においては、上底が下底よりも長く形成されている逆錐台状に形成されている。
　収容部１０は、取鍋のノズルＮ１から溶鋼ＭＳが注入される溶鋼注入領域ＡＲ１を有する。溶鋼注入領域ＡＲ１は、ノズルＮ１の軸ＡＸに沿って形成されている。言い換えれば、溶鋼注入領域ＡＲ１は、ノズルＮ１の先端からノズルＮ１の軸ＡＸに延びて形成されている。溶鋼注入領域ＡＲ１は、ノズルＮ１の軸ＡＸの周方向に拡がりをもつ領域である。
　収容部１０は、鋳型に溶鋼ＭＳを流出させる１又は複数の溶鋼流出口１１を有する。図１に示されているように、本実施形態において溶鋼流出口１１は、タンディッシュ１００の底部１２において左右方向の一端側及び、他端側に形成されている。
　収容部１０は、溶鋼注入領域ＡＲ１と溶鋼流出口１１との間に配置された堰２０を有する。堰２０は、溶鋼流出口１１よりも溶鋼ＭＳの上流側に配置される。堰２０は、中空でありかつ、有底の筒状に形成されている。
　堰２０は、溶鋼注入領域ＡＲ１を囲むように形成されている壁部２１及び、壁部２１の一端、すなわち下端側に設けられている底部２２を有する。言い換えれば、壁部２１は、底部２２から立設されている。また、底部２２は、タンディッシュ１００の底部１２に対向しかつ、当該底部１２に接して設けられている。
　堰２０は、側断面が略Ｕ字状に形成されている。堰２０は、壁部２１及び底部２２によって囲まれた内部空間２０ａを有する。溶鋼注入領域ＡＲ１の一部は、堰２０の内部空間２０ａに収容されている。
　溶鋼流出口１１の各々には、タンディッシュ１００と鋳型３０とを接続するノズルＮ２が設けられている。溶鋼ＭＳは、溶鋼流出口１１からノズルＮ２を介して鋳型３０に供給される。溶鋼ＭＳは、鋳型３０で冷却されて鋳片４０となる。
　図３は、堰２０の構成を示す説明図である。図４は、堰２０の上面を示している。図３及び４に示すように、堰２０は、壁部２１の他端、すなわち上端においてその周縁を覆うようにかつ、底部２２と対向して設けられている庇部２３を有する。
　庇部２３の形状は、特には限定されないが、溶鋼注入領域ＡＲ１側に向かって突出して形成されていることが好ましい。庇部２３は、本実施形態においては、溶鋼注入部ＡＲ１側に向かって底部２２と平行な方向（例えば、水平方向）に沿って延びて形成されている。
　堰２０は、底部２２よりも上方から溶鋼注入領域ＡＲ１に向けて不活性ガスを供給するガス供給部２４を有する。ガス供給部２４は、庇部２３よりも下方に設けられている。言い換えれば、ガス供給部２４は、底部２２よりも上方から内部空間に不活性ガスを供給する。ガス供給部２４から供給された不活性ガスの一部は、庇部２３と接触して上昇する。
　ガス供給部２４は、複数の細孔２５ａが全体に形成されているポーラス部２５と、ポーラス部２５を支持する支持部２６と、を含む。また、ガス供給部２４は、ポーラス部２５と底部２２との間の壁部２１に設けられかつ、不活性ガスＧＳを吐出する配管２７を含む。
　ポーラス部２５は、セラミックスである耐火物で形成されている。このような耐火物としては、例えば、アルミナ、シリカ等の耐火性を有する無機粒子から選択される１種又は２種以上を混合して焼結されたものが挙げられる。尚、耐火物としては、アルミナを主として構成されるものが特に好ましい。
　ポーラス部２５は、アルミナを主とする球状粒子を骨材とし、それらを１６００℃以上で焼成することで作製することができる。ポーラス部２５は、例えば、緻密質キャスタブル耐火物へ鋳込み成形して製造することができる。
　球状粒子を骨材とすることにより、ポーラス部２５の細孔２５ａを形成することができる。ポーラス部２５の細孔２５ａは、特には限定されないが、例えば、水銀圧入法で測定されたその平均孔径を１０～４０μｍに形成することができる。このように細孔２５ａを形成することで、ポーラス部２５から供給される不活性ガスの気泡を細かくすることができる。すなわち、従来の方法で不活性ガスを供給した場合、その気泡の径は１００μｍ程度であるが、このようにして不活性ガスを供給することにより、気泡の径を従来の１／１０～１／２０程度にすることができる。また、ポーラス部２５の細孔２５ａを１０～４０μｍとすることで、不活性ガスの流量を適切に制御することが可能となる。
　ポーラス部２５の形状は、特には限定されないが、本実施形態においては板状に形成されている。具体的には、図４にも示すように、上面視が矩形に形成されている。
　支持部２６は、セラミックスである耐火物で形成されている。このような耐火物としては、例えば、アルミナ、シリカ等の耐火性を有する無機粒子から選択される１種又は２種以上を混合して焼結されたものが挙げられる。尚、耐火物としては、アルミナを主として構成されるものが特に好ましい。
　支持部２６は、ポーラス部２５の底部の縁を支持可能に枠状に形成されている。支持部２６の形状は、特には限定されないが、本実施形態においては、上面視が矩形の枠状に形成されている。支持部２６は、壁部２１に設けられている。支持部２６は、例えば、壁部２１に形成された嵌合凹部（図示せず）と嵌合することにより固定されている。
　堰２０は、ポーラス部２５、支持部２６、壁部２１及び、底部２２によって囲まれた収容室２８を有する。収容室２８を囲む壁部２１には、配管２７が設けられている。
　配管２７は、耐火性を有するようにするとよい。図５は、配管２７が設置されている態様を示している。図５にも示すように、配管２７は、収容部１０の壁部１３に沿って配されている。また、配管２７は、耐火性を有する被覆材５０によって覆われている。被覆材５０としては、例えば、プレキャスト耐火物を挙げることができる。また、被覆材５０は、プレキャスト耐火物及び、パッチング材を組み合わせて用いてもよい。図５に示す例においては、収容部１０の縁側に配される被覆材５０として、プレキャスト耐火物５１が配されている。また、タンディッシュ１００の底部１２側に配される被覆材５０として、パッチング材５２が配されている。
　また、被覆材５０としては、パイプカバーを用いてもよい。図６は、配管２７が設置されている他の態様を示している。図６に示す例では、図５に示した例で説明したプレキャスト耐火物に代えて、パイプカバー５３が用いられている。また、パイプカバー５３は、複数用いられてもよく、図６に示す例では、４つのパイプカバー５３が配管２７の軸方向に沿って接続されている。
　このように配管２７を構成することにより、容易に耐火物の施工を行うことができる。また、配管２７をタンディッシュ１００の底部１２から挿通させた場合よりも、配管２７のメンテナンス性を向上させることができる。また、タンディッシュ１００の底部１２に対して配管２７を挿通するための加工を要しないため、当該底部１２から溶鋼が漏れることを抑制することが可能となる。
　配管２７には、不活性ガスの流量を調整する調整手段２９が設けられていることが好ましい。調整手段２９としては、バルブを用いることができる。また調整手段２９は、手動で操作してもよいし、図示しない制御部によって開度が調整されるようにしてもよい。
　配管２７から供給された不活性ガスは、収容室２８に導入される。収容室２８に不活性ガスが導入されると、ポーラス部２５の底部２２に対向する面に不活性ガスによる圧力が一様に加わる。その結果、不活性ガスは、収容室２８からポーラス部２５の細孔２５ａを介して溶鋼注入領域ＡＲ１に供給される。このように不活性ガスを供給することにより、不活性ガスの供給態様のばらつきを抑制することができる。尚、不活性ガスとしては、特には限定されないが、Ａｒ、Ｎ２、ＣＯ２等が挙げられる。
　尚、本実施形態においては、収容室２８から不活性ガスをポーラス部２５に供給するようにした。しかし、不活性ガスは、収容室２８を介さずにポーラス部２５に供給するようにしてもよい。例えば、ポーラス部２５の底部２２側の面を覆うことが可能なアタッチメント（図示せず）を配管２７に取り付けて実施してもよい。
　鋼の連続鋳造方法は、取鍋（図示せず）に接続されたノズルＮ１からタンディッシュ１００に溶鋼ＭＳが供給される工程と、タンディッシュ１００において溶鋼ＭＳに含まれている介在物を除去する工程と、タンディッシュ１００の溶鋼流出口１１から鋳型３０に溶鋼ＭＳを流出させる工程と、鋳型３０において溶鋼ＭＳを冷却して鋳片を製造する工程と、を含む。
　タンディッシュ１００において溶鋼ＭＳに含まれている介在物を除去する工程は、下記（１）式を満たす流量で不活性ガスを吹き込む工程を含む。
　０．０２≦Ｒ≦１．０　　　　（１）
　Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]
　ポーラス部２５の単位面積当たりのガス流量（Ｒ）は、０．０２～１．００ＮＬ／（ｓ×ｍ２）でガス供給部２４から供給されるとよく、０．２０～１．００ＮＬ／（ｓ×ｍ２）で供給されることがより好ましい。尚、ポーラス部２５の単位面積当たりのガス流量（Ｒ）は、調整手段２９によって調整することができる。
　ポーラス部２５の単位面積当たりのガス流量（Ｒ）が０．０２ＮＬ／（ｓ×ｍ２）以上であることにより、溶鋼ＭＳ中の介在物の浮上を促進させることができる。
　ポーラス部２５の単位面積当たりのガス流量（Ｒ）が１．００ＮＬ／（ｓ×ｍ２）以下であることにより、タンディッシュスラグの巻き込みを防止することができる。また、このような高速流速条件で不活性ガスを吹き込むことにより、不活性ガスの気泡径をより微細にすることができる。これにより、介在物の浮上を促進させかつ、介在物の溶鋼への巻き込みを抑制することができる。
　以上のように、本発明のタンディッシュ１００によれば、ポーラス部２５を介して不活性ガスを供給することにより、細かい不活性ガスの気泡を溶鋼注入領域ＡＲ１に供給することができる。その結果、溶鋼ＭＳにおける不活性ガスの体積率を高くすることができ、取鍋からタンディッシュ１００に注入された溶鋼に含まれる介在物を効率的に浮上させることができる。
　また、堰２０の溶鋼注入領域ＡＲ１における溶鋼ＭＳの流速は、他の領域よりも速い。このため、溶鋼注入領域ＡＲ１に向けて不活性ガスを供給することにより、不活性ガスの気泡同士が接触する頻度を高めることができる。その結果、不活性ガスの気泡をより小さくすることができる。これにより、溶鋼ＭＳにおける不活性ガスの体積率をさらに高めることができる。
　このため、本発明のタンディッシュ１００によれば、介在物の浮上効果の増大を図ることができる。また、より少ない不活性ガスの流量で介在物を浮上させることができるため、タンディッシュ１００におけるスラグ巻き込みの抑制を図ることができる。
　ノズルＮ１から供給された溶鋼ＭＳは、堰２０の底部２２に到達するとノズルＮ１の軸ＡＸの周方向に拡がるように移動する。溶鋼ＭＳは、堰２０の壁部２１に達すると、続いて供給される溶鋼ＭＳによって上方に押し上げられる。溶鋼ＭＳは、庇部２３まで達すると、ノズルＮ１の軸ＡＸの中心、すなわち、溶鋼注入領域ＡＲ１に向かって移動する。
　ノズルＮ１の軸ＡＸの中心、すなわち、溶鋼注入領域ＡＲ１の中央においては、様々な方向の溶鋼ＭＳのベクトルが打ち消しあうことになる。その結果、溶鋼ＭＳの移動速度は減速する。
　これにより、溶鋼ＭＳが溶鋼注入領域ＡＲ１から溶鋼流出口１１に直接的に流れる、いわゆる短絡流の発生を抑制することができる。したがって、多くの溶鋼ＭＳを堰２０の上方に移動させることができる。その結果、介在物を浮上させて溶鋼ＭＳから分離させることを促すことができる。これにより、溶鋼流出口１１から鋳型３０に流出する介在物の量を減少させることができる。特に、本発明のタンディッシュ１００によれば、不活性ガスの気泡を従来の気泡よりも微細にすることができる。微細な気泡は、介在物の浮上効果をより高めることが可能となる。このように本発明のタンディッシュ１００によれば、介在物を効率よく浮上させることができ、介在物の溶鋼への巻き込みを抑制することができるため高清浄度鋼を製造することが可能になる。
　（試験例１：介在物の計測試験）
（試料）
　転炉での酸素吹錬及び、ＲＨ真空脱ガス処理が施された３００トンの溶鋼を用いた。この溶鋼は、取鍋からタンディッシュに供給した。
　（連続鋳造）
　堰から吹き込む不活性ガスとしてＡｒを用い連続鋳造を行った。具体的には、ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量（Ｒ）を変えて、複数の試験を行った。（Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]）
　（介在物の個数測定）
　連続鋳造により作成したスラブについて、介在物の個数を超音波探傷により測定した。介在物については、１０μｍ以上のものについて計測した。計測したスラブの１ｍ２あたりの介在物の個数を密度として算出した。
　図７に、ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量（Ｒ）と、スラブ中の介在物の密度と、の関係を示す。図７に示されているように、不活性ガスの流量（Ｒ）が０．０２よりも低い場合、介在物の密度が他の条件よりも高くなっている。
　不活性ガスの流量（Ｒ）が０．０２～１．００である場合、介在物の密度が他の条件よりも低くなっている。不活性ガスの流量（Ｒ）が１．００を超える場合、不活性ガスの供給が行われない条件よりも介在物の密度が低くなっている。また、また当該条件では、不活性ガスの流量（Ｒ）が１．００以下の条件よりも介在物の密度が高くなっている。
　不活性ガスの流量（Ｒ）が０．０２よりも低い場合では、当該条件においては、タンディッシュにおける介在物を浮上させる効果が十分に得られないと考えられる。このため当該条件では、介在物の密度が高くなっていると考えられる。
　また、不活性ガスの流量（Ｒ）が１．００を超える条件では、不活性ガスによってタンディッシュスラグ（介在物）が溶鋼に巻き込まれると考えられる。このため、当該条件では不活性ガスの流量（Ｒ）が０．０２～１．００である場合よりも、介在物の密度が高くなっていると考えられる。
　（試験例２：介在物の計測試験）
　（試料）
　試験例１と同一の溶鋼を用いた。
　（連続鋳造）
　従来例及び発明例（本発明１～８）のタンディッシュを用いて連続鋳造を行った。また、各々のタンディッシュに吹き込む不活性ガスとしてＡｒを用いた。具体的には従来例については、タンディッシュに堰を設けずに不活性ガスを溶鋼注入領域に向けて供給した。
　また発明例については、堰を設けて当該堰から不活性ガスを溶鋼注入領域に向けて供給した。発明例（本発明１～８）については、当該堰のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を変えて実施した。各々の不活性ガスの流量については、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]
　（介在物の個数測定）
　試験例１と同一の方法で行った。
　図８に、従来例及び発明例１～８の介在物の密度を示す。図８に示すように、本発明１～８は、従来例よりもスラブの介在物の密度が大幅に低いことがわかった。特に、本発明１～５は、不活性ガスの流量（Ｒ）が０．０２～１．００であるため、本発明６～８よりも良好な結果が得られた。
　１００　タンディッシュ
　１０　収容部
　１１　溶鋼流出口
　２０　堰
　２０ａ　内部空間
　２１　壁部
　２２　底部
　２３　庇部
　２４　ガス供給部
　２５　ポーラス部
　２６　支持部
　２７　配管
　２８　収容室
　２９　調整手段
　ＡＲ１　溶鋼注入領域
　ＭＳ　溶鋼

Claims (12)

  1. 　供給された溶鋼を貯留する収容部を有する連続鋳造用のタンディッシュであって、
    　前記収容部は、前記溶鋼を流出させる１又は複数の溶鋼流出口及び、前記１又は複数の溶鋼流出口よりも前記溶鋼の上流側に配置されかつ、中空の筒状に形成された堰を有し、
    　前記堰は、
    　底部と、
    　前記底部から立設された壁部と、
    　前記壁部の一端において周縁を覆うようにかつ、前記堰の底部と対向して設けられている庇部と、
    　前記壁部及び前記底部によって囲まれた内部空間に不活性ガスを供給するガス供給部と、を含み、
    　前記ガス供給部は、複数の細孔が全体に形成されているポーラス部と、
    　前記ポーラス部を支持し、かつ前記堰の壁部に設けられている支持部と、
    　前記支持部と前記堰の前記底部との間の前記堰の前記壁部に設けられかつ、前記不活性ガスを吐出する配管と、を含む、連続鋳造用のタンディッシュ。
  2. 　前記堰は、前記ポーラス部、前記支持部、前記堰の前記壁部及び、前記堰の前記底部によって囲まれた収容室を有し、
    　前記配管は、前記収容室を囲む前記堰の前記壁部に設けられている、請求項１に記載の連続鋳造用のタンディッシュ。
  3. 　前記ガス供給部は、前記配管から供給される前記不活性ガスの流量を調整する調整手段を有する、請求項１又は２に記載の連続鋳造用のタンディッシュ。
  4. 　前記配管は、前記収容部の壁部に沿って配されかつ、耐火性を有する被覆材によって覆われている、請求項１又は２に記載の連続鋳造用のタンディッシュ。
  5. 　前記配管は、前記収容部の壁部に沿って配されかつ、耐火性を有する被覆材によって覆われている、請求項３に記載の連続鋳造用のタンディッシュ。
  6. 　請求項１又は２に記載の連続鋳造用のタンディッシュを用いた鋼の連続鋳造方法であって、
    　下記（１）式を満たす流量で前記不活性ガスを吹き込む工程を含む、鋼の連続鋳造方法。
    　０．０２≦Ｒ≦１．００　　　　（１）
    Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]
  7. 　請求項３に記載の連続鋳造用のタンディッシュを用いた鋼の連続鋳造方法であって、下記（１）式を満たす流量で前記不活性ガスを吹き込む工程を含む、鋼の連続鋳造方法。
    　０．０２≦Ｒ≦１．００　　　　（１）
    　Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]
  8. 　請求項４に記載の連続鋳造用のタンディッシュを用いた鋼の連続鋳造方法であって、下記（１）式を満たす流量で前記不活性ガスを吹き込む工程を含む、鋼の連続鋳造方法。
    　０．０２≦Ｒ≦１．００　　　　（１）
    　Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]
  9. 　請求項５に記載の連続鋳造用のタンディッシュを用いた鋼の連続鋳造方法であって、下記（１）式を満たす流量で前記不活性ガスを吹き込む工程を含む、鋼の連続鋳造方法。
    　０．０２≦Ｒ≦１．００　　　　（１）
    　Ｒ：ポーラス部の単位面積当たりの不活性ガスの流量[ＮＬ／（ｓ×ｍ２）]
  10. 　連続鋳造用のタンディッシュに設けられかつ、中空の筒状に形成されている堰であって、
    　底部と、
    　前記底部から立設された壁部と、
    　前記壁部の一端において周縁を覆うようにかつ、前記堰の底部と対向して設けられている庇部と、
    　前記壁部及び前記底部によって囲まれた内部空間に不活性ガスを供給するガス供給部と、を含み、
    　前記ガス供給部は、複数の細孔が全体に形成されているポーラス部と、
    　前記ポーラス部を支持し、かつ前記壁部に設けられている支持部と、
    　前記支持部と前記底部との間の前記壁部に設けられかつ、前記不活性ガスを吐出する配管と、を含む、堰。
  11. 　前記ポーラス部、前記支持部、前記堰の前記壁部及び、前記堰の前記底部によって囲まれた収容室を有し、
    　前記配管は、前記収容室を囲む前記堰の前記壁部に設けられている、請求項１０に記載の堰。
  12. 　前記ガス供給部は、前記配管から供給される前記不活性ガスの流量を調整する調整手段を有する、請求項１０又は１１に記載の堰。
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