JP2797829B2 - タンディッシュの注入管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造を行う際に使
用するタンディッシュの注入管に関する。さらに詳しく
は、本発明は、注入管から溶鋼中へ噴出するArガス等の
不活性ガスの流量を従来よりも低減しながら、溶鋼の二
次酸化を抑制するとともに注入管内壁面への地金の付着
を確実に防止できるタンディッシュの注入管に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の連続鋳造においては、各工程にお
いて溶鋼の二次酸化を抑制する必要がある。例えば取鍋
とタンディッシュとの間において溶鋼の二次酸化を抑制
する技術として、図２に、一般的に用いられている注入
管上部シール法（注入管陣笠シール法）を行う連続鋳造
装置を一部省略して概念的に示す。

【０００３】同図において、取鍋 (図示しない) から注
入管21を介して注入流22に不活性ガスを吹きつけるべく
リング管23が配設されており、注入流22を確実にシール
してタンディッシュ24へ溶鋼を注入する。注入された溶
鋼28は、タンディッシュ24のスライディングノズル25お
よび浸漬ノズル26を介して鋳型27へ供給される。

【０００４】しかし、この図２に示す装置では、注入流
22がタンディッシュ24内の溶鋼28と衝突することにより
主として発生するスプラッシュにより、注入管21の内壁
面に地金が付着・堆積し、正常な注入流による溶鋼の鋳
込みができなくなってしまう。つまり、 付着地金が大きくなるために長時間鋳造を行うことが
できず、実際の連続鋳造に適用することが困難であるこ
と、 溶鋼の二次酸化を防止するのに、注入管21内全てを不
活性ガスでシールする必要があるため大量の不活性ガス
を必要とし経済的でないこと、さらには 連々鋳を行う際に、不活性ガスによるシールが完全に
破れるが、その回復 (不活性ガスの充填) に時間を要
し、溶鋼の二次酸化が生じてしまうことといった問題が
あり、その改善が必要であった。

【０００５】そこで、実公昭60−27580 号公報には、内
壁面への地金の付着を防止できる注入管が提案されてい
る。図３は、実公昭60−27580 号公報により提案された
注入管の構成を模式的に示す説明図である。同図(a) は
注入管34を組み込んだ全体説明図であり、同図(b) は注
入管34の外壁（周壁）の構造を示す拡大説明図である。

【０００６】同図(a) において、取鍋31の底部に設けら
れたスライディングノズル32は、上部からスライディン
グ上部ノズル32a 、スライディング上プレート32b 、ス
ライディング下プレート32c 、スライディング下部ノズ
ル32d から構成される。タンディッシュ33の上部に配置
されて溶鋼に浸漬されて使用される注入管34の内壁面に
は、スライディング下部ノズル32d から飛散するスプラ
ッシュ35a と注入流36が溶鋼35に衝突することにより発
生するスプラッシュ35b とにより地金付着が発生しよう
とするが、この提案にかかる注入管34の周壁内部には、
同図(b) に示すように、軸線方向へ向けて、不活性ガス
の供給路37が内蔵されるとともに不活性ガスの吹き出し
口38が複数連接されており、各吹き出し口38から不活性
ガスが噴出されるため、地金の付着が防止される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実公昭60−27
580 号公報により提案された技術によっても以下に列記
する問題があった。 不活性ガスの吹き出し口38の配設範囲が溶鋼流36の概
ね全域にわたるため、溶鋼流36の乱れが生じたり、溶鋼
流36は正常であっても地金の付着状況が変化して溶鋼流
36に乱れが生じてしまう。 連々鋳の際に、不活性ガスによるシール破れの回復に
時間を要し、溶鋼の二次酸化が発生するおそれがある。 地金付着量は、従来よりは改善されたとはいっても、
依然として従来法の1/2程度にしか低減されておらず、
より一層の改善が必要である。

【０００８】ここに、本発明の目的は、実公昭60−2758
0 号公報により提案された注入管内の不活性ガスシール
を改善し、注入管の内壁面への地金付着および溶鋼の二
次酸化の発生を大幅に低減すること、望ましくは完全に
解消することが可能なタンディッシュの注入管を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、取鍋とタンディッシュとの間であって取
鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入流を内側に含む位
置に配置され、前記タンディッシュに収容された溶鋼に
浸漬されて使用されるタンディッシュの注入管であっ
て、該注入管は、さらに （ｉ）周壁部に軸線方向へ向けて内蔵された１または２
以上の不活性ガスの供給路と、 （ｉｉ）１または２以上の前記供給路に連通されるとと
もに前記溶鋼の湯面の上下近傍にわたって位置する注入
管の内壁面を構成する、ガス吹き出し可能な有孔質耐火
物とを備えることを特徴とするタンディッシュの注入管
である。

【００１０】上記の本発明において、溶鋼の湯面の上下
近傍は、注入管をタンディッシュ内溶鋼に浸漬した際の
溶鋼の湯面位置を中心とした、注入管高さＬの 1/4〜1/
3 倍の範囲であること、および／または注入管の内壁面
の垂直断面形状は、1/100 〜5/100 の下拡がりのテーパ
形状であることが望ましい。

【００１１】上記の本発明において、ガス吹き出し可能
な有孔質耐火物は、何ら限定を要さないが、例えばポー
ラス性耐火物や直径が３〜７mm程度の貫通孔を多数設け
た耐火物等を例示することができる。この有孔質耐火物
を用いることにより、溶鋼中に浸漬しても湯差しによる
吐出部の詰まりを生じることなく、不活性ガスを溶鋼中
に吹き込むことができる。不活性ガスの供給路の設置数
は、１または２以上であればよいが、スプラッシュ等の
発生を抑制するためには２以上とすることが望ましい。

【００１２】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明にかかるタンディッシュの注入管は、(i) 周壁部に
軸線方向 (上下方向) へ向けて内蔵された１または２以
上の不活性ガスの供給路と、(ii)１または２以上の供給
路に連通されるとともに溶鋼の湯面の上下近傍に位置す
る注入管の内壁面を構成する、ガス吹き出し可能な有孔
質耐火物とを備える。

【００１３】したがって、この有孔質耐火物から、溶鋼
の酸化が著しい範囲である溶鋼の湯面およびその上下近
傍に不活性ガスを限定的・部分的に噴出することがで
き、従来よりも少ない不活性ガス流量で著しい溶鋼シー
ル効果を得ることができる。この際に、注入管への有孔
質耐火物の設置位置は、注入管をタンディッシュ内溶鋼
に浸漬した際の溶鋼の湯面位置を中心とした、注入管高
さＬの 1/4〜1/3 倍の範囲としておくことが、最小の不
活性ガス流量で最大の溶鋼シール効果を発揮させるため
には望ましい。

【００１４】また、溶鋼の注入中に注入管の内壁面に地
金が付着しても、鋳造完了後に不活性ガスにより付着地
金の下端から上端へ向けて冷却され、付着地金が凝固・
収縮するため、内壁面から剥離させてタンディッシュ内
の溶鋼へ落下させることができる。この際に、注入管の
内壁面の形状を、1/100 〜5/100 の下拡がりのテーパ形
状としておくことが、溶鋼中への付着地金の剥離を容易
とするためには望ましい。

【００１５】ところで、実公昭60−27580 号公報により
提案された注入管において、不活性ガスの吹き出し口の
設置数を単に低減すること (例えば、図３(a) に示され
た複数の吹き出し口のうち、下から４個程度以外は閉鎖
する) によっても不活性ガスの使用量を低減することは
できるが、これでは注入管の内面全てを充填するには不
活性ガス量が不足し溶鋼のシール効果を確保できない。
また、吹き出し口の設置数を減らし、各吹き出し口が溶
鋼の湯面の上下近傍に位置するようにする、換言すれば
４個程度の吹き出し口が湯面の上下近傍に配置されるよ
うにすると、溶鋼中に浸漬された吹き出し口が湯差しに
より閉塞してしまう。本発明において、ガス吹き出し部
として、ガス吹き出し可能な有孔性耐火物を用いた意義
はこのような閉塞を解消できることにある。

【００１６】さらに、本発明を添付図面を参照しながら
より具体的に説明する。図１(a) は、本発明にかかる注
入管14を組み込んだ装置の一例の全体説明図であり、同
図(b) は注入管14の一例の周壁の構造を示す拡大説明図
である。なお、図１の図中符号は図３の図中符号を30番
台から10番台に変更したこと以外はすべて同様であり、
特に使用時の状況を示す全体説明図である図１(a) は図
３(a) と全く同一であるため、図１(a) の説明は省略す
る。

【００１７】図１(b) に拡大して示す本発明にかかる注
入管14は、(i) 周壁部に軸線方向へ向けて内蔵された不
活性ガスの供給路17と、(ii)供給路17に連通されるとと
もに溶鋼15の湯面の上下近傍 (図１(b) 中の矢印の指示
部) に位置する注入管14の内壁面を構成する、ガス吹き
出し可能な有孔質耐火物18とを備える。その他の構成
は、従来から公知の注入管と何ら異なるところはないた
め、この二点について詳述する。

【００１８】図１（ｂ）においては、耐火物１８は、溶
鋼１５の湯面の上下近傍、望ましくは注入管１４をタン
ディッシュ内溶鋼に浸漬した際の溶鋼１５の湯面位置を
中心とした、注入管高さＬの１／４〜１／３倍の位置
（同図中のＡ部）にわたって配置される。このように、
不活性ガスの吹き出し口を耐火物１８とし、その設置範
囲を限定することにより、注入管１４内の不活性ガス雰
囲気を最小とすることができるため、不活性ガス流量を
最小にして最大の溶鋼シール効果を得ることが可能とな
る。さらに、鋳造完了後に地金付着が発見されても、耐
火物から噴出される不活性ガスによって付着地金の下端
部が冷却されて凝固収縮が生じるため、付着地金を周壁
内面から容易に剥離させることができ、タンディッシュ
内に落下させることができる。

【００１９】Ａ部以外は、通常の耐火物でもよい。溶鋼
流の酸化は主として溶鋼流と収容された溶鋼とが衝突す
ることにより発生し、注入管内の一般部を不活性ガスで
満たしても溶鋼のシール効果は変わらず、不活性ガスを
噴出する必要がないからである。ただし、不活性ガスを
多少無駄に使用することにはなるが、ガス吹き出し可能
な耐火物を用いてもよい。

【００２０】さらに、本発明では、不活性ガスによる連
続鋳造後における付着地金の落下を容易とするために
は、不活性ガスの吹き込みに加えて、図１(b) 中Ｂ部に
示すように、注入管14の周壁内面に下拡がりのテーパを
設けることが望ましい。テーパを付与することにより、
付着地金の人力による除去作業を完全に解消することが
できる。

【００２１】なお、テーパ率b/a(a 、b はそれぞれテー
パ部の軸線方向長さ、水平方向長さである) は、0.01〜
0.05の範囲が望ましい。b/a が0.01未満であると地金付
着防止効果が少なくなり、一方0.05超であると製造上の
トラブルが増大してしまうからである。本発明におい
て、不活性ガスの流量は適宜設定すればよいが、通常の
操業条件では 300〜2000l/min の範囲において鋳造する
鋼の品質グレードに応じて適宜設定すればよい。

【００２２】以上のように、本発明によれば、図２に示
す注入管陣笠シール技術や図３に示す実公昭60−27580
号公報により提案された技術に比較して、 図２におけるAr流量を１とすると、図３における不活
性ガス流量は0.5 程度であるのに対し、本発明にかかる
不活性ガス流量は0.35程度となり、本発明は従来の技術
と同等のシール効果を少ない不活性ガス流量で達成でき
ること、 連々鋳時のシール破りに対する対応が迅速に行えるた
め、連々鋳による溶鋼の二次酸化は大幅に低減されるこ
と、 注入管の内面への地金の付着は、不活性ガスによる注
入管の下端部の冷却、さらには注入管の周壁内面へのテ
ーパ付与により、連続鋳造終了後に付着地金が周壁内面
から剥離してタンディッシュ内に落下するため、全く存
在せず、また、実公昭60−27580 号公報においても示さ
れているような湯面乱れによるスプラッシュ飛散は、本
発明では不活性ガス流量が少なく、かつ表面のみへの吹
き込みのために全く問題ないこと、 地金付着が全く発生しないため、連続鋳造後の地金溶
断作業を廃止できること、さらには 地金溶断作業がないため、耐火物の溶断による損傷が
なく、再使用が可能となることという効果が得られた。

【００２３】さらに、本発明を実施例とともに詳述する
が、これは本発明の例示であり、これにより本発明が限
定されるものではない。

【００２４】

【実施例１】本発明者らは、図１(a) および図１(b) に
示す装置を用いて、テーパ率b/a を適宜変更して内径 6
50mmのタンディッシュ注入管を、取鍋とタンディッシュ
との間に設置して連続鋳造を行い、注入管の内壁面への
地金の付着状況を調査した。結果を図４に示す。同図に
おいて、地金未落下率とは鋳造終了後の注入管内に付着
した地金が冷却、凝固収縮によりタンディッシュ内へ落
下しない比率をいい、

【００２５】

【数１】

【００２６】により表わされる。同図から明らかなよう
に、b/a が0.01〜0.05の範囲であれば、付着地金は完全
に解消されることがわかる。

【００２７】

【実施例２】本発明にかかる注入管、図２、図３に示す
注入管をそれぞれ用いて４連鋳を行った。この際に、図
２に示す注入管を用いた場合の不活性ガスの流量は2000
l/min であり、図３に示す注入管を用いた場合の不活性
ガスの流量は2000、1400l/min の２水準であり、さらに
本発明にかかる注入管を用いた場合には660l/minであっ
た。

【００２８】各チャージ終了時における注入管内の溶鋼
湯面近傍の不活性ガス濃度を測定して、各注入管のシー
ル性を調査した。結果を図５にグラフで示す。同図で
は、定常部における不活性ガス濃度を示すが、本発明に
よれば、連々鋳に関係なく良好な結果が得られているこ
とがわかり、本発明にかかる注入管のシール性が著しい
ことがわかる。

【００２９】

【実施例３】本発明にかかる注入管、図２、図３に示す
注入管をそれぞれ用いて連続鋳造を行い、連続鋳造の前
プロセスであるＲＨ脱ガス処理後の取鍋内溶鋼 [Ｎ] と
鍛造量が1/2 の時点におけるタンディッシュ内溶鋼
[Ｎ] との測定を行った。結果を図６にグラフで示す。
同図から、本発明によれば、取鍋〜タンディッシュ間の
溶鋼中 [Ｎ] のピックアップは不活性ガス流量が少ない
にも関わらず従来と同等であることがわかる。

【００３０】

【実施例４】本発明にかかる注入管、図２、図３に示す
注入管をそれぞれ用いて連続鋳造を行い、それぞれにつ
いて、連続鋳造開始から終了までの間の鋳型内の T−
[O](ppm)および [Ｎ](ppm)を測定し、連々鋳時の溶鋼二
次酸化を評価した。結果を図７および図８にグラフで示
す。図７は、鋳型内T −[O] を経時的に示したグラフで
あり、図８は定常部 (完全にシールされた状態) と連々
鋳部のＴ−[O] および [Ｎ] の比を各々縦・横軸にと
り、両者の関係を調査したものである。

【００３１】すなわち、縦・横軸の値が、ともに１以下
であれば連々鋳部の二次酸化は発生しておらず、１以上
であれば二次酸化が発生していることを表わす。同図か
ら、本発明によれば、連々鋳時のシール破りによる二次
酸化は殆ど発生せず、良好な結果が得られたことがわか
る。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、注
入管内の不活性ガスによる溶鋼のシール方法を改善し、
注入管への地金付着ならびに溶鋼の二次酸化をあらゆる
場合において解消することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるタンディッシュ注入管の構造を
示す説明図であり、図１(a) は、本発明にかかる注入管
14を組み込んだ全体説明図であり、同図(b) は注入管14
の周壁部の構造を示す拡大説明図である。

【図２】従来のタンディッシュ注入管の構造を示す説明
図である。

【図３】実公昭60−27580 号公報により提案されたシー
ル管の構造を示す説明図であり、同図(a) は注入管34を
組み込んだ全体説明図であり、同図(b) は注入管34の周
壁部の構造を示す拡大説明図である。

【図４】実施例１におけるb/a と地金未落下率との関係
を示すグラフである。

【図５】実施例２における注入管内シール状況と不活性
ガス濃度との関係を示すグラフである。

【図６】実施例３におけるＲＨ脱ガス後〔Ｎ〕とタンデ
ィッシュ内 [Ｎ] との関係を示すグラフである。

【図７】実施例４における鋳造時間と鋳型内Ｔ−〔Ｏ〕
との関係を示すグラフである。

【図８】実施例４におけるＴ−[O] 比と [Ｎ] 比とによ
る二次酸化状態を示すグラフである。

【符号の説明】

11：取鍋 12：スライディン
グノズル 12a：スライディング上部ノズル 12b：スライディ
ング上プレート 12c：スライディング下プレート 12d：スライディ
ング下部ノズル 13：タンディッシュ 14：注入管 15：溶鋼 15a、15b ：スプラッシュ 16：注入流 17：供給路 18：吹き出し口 21：注入管 22：溶鋼流 23：リング管 24：タンディッシ
ュ 25：スライディングノズル 26：浸漬ノズル 27：鋳型 28：溶鋼 31：取鍋 32：スライディン
グノズル 32a：スライディング上部ノズル 32b：スライディ
ング上プレート 32c：スライディング下プレート 32d：スライディ
ング下部ノズル 33：タンディッシュ 34：注入管 35：溶鋼 35a、35b ：スプラッシュ 36：注入流 37：供給路 38：吹き出し口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−81253（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−67959（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/10 360 B22D 11/10 320 B22D 41/58

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋とタンディッシュとの間であって取
   鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入流を内側に含む位
   置に配置され、前記タンディッシュに収容された溶鋼に
   浸漬されて使用されるタンディッシュの注入管であっ
   て、該注入管は、さらに （ｉ）周壁部に軸線方向へ向けて内蔵された１または２
   以上の不活性ガスの供給路と、 （ｉｉ）１または２以上の前記供給路に連通されるとと
   もに前記溶鋼の湯面の上下近傍にわたって位置する注入
   管内壁面を構成する、ガス吹き出し可能な有孔質耐火物
   とを備えることを特徴とするタンディッシュの注入管。
2. 【請求項２】 前記上下近傍は、注入管をタンディッシ
   ュ内溶鋼に浸漬した際の溶鋼の湯面位置を中心とした、
   注入管高さＬの 1/4〜1/3 倍の範囲である請求項１記載
   のタンディッシュの注入管。
3. 【請求項３】 前記内壁面の垂直断面形状は、1/100 〜
   5/100 の下拡がりのテーパ形状である請求項１または請
   求項２記載のタンディッシュの注入管。