アルミキルド鋼の連続鋳造方法
【課題】 １分間当たりの溶鋼注入量が４トン以上の高速鋳造条件下でアルミキルド鋼を連続鋳造するに当たり、溶鋼中のＡｌ2 Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止し、連々鋳を実施する。
【解決手段】 タンディッシュ１の底部に設置した、ガス吹込部を有する上ノズル３と、該上ノズルに接続するスライディングノズル４と、該スライディングノズルに接続する浸漬ノズル９と、から構成される溶鋼注入手段を用いてタンディッシュ内のアルミキルド溶鋼１７を鋳型２内に注入する際に、前記ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするとともに、Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上となるようにガス吹込部からＡｒガスを吹き込みながら、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する。
【解決手段】 タンディッシュ１の底部に設置した、ガス吹込部を有する上ノズル３と、該上ノズルに接続するスライディングノズル４と、該スライディングノズルに接続する浸漬ノズル９と、から構成される溶鋼注入手段を用いてタンディッシュ内のアルミキルド溶鋼１７を鋳型２内に注入する際に、前記ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするとともに、Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上となるようにガス吹込部からＡｒガスを吹き込みながら、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミキルド鋼の連続鋳造方法に関し、詳しくは、溶鋼中のＡｌ2 Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することのできる連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミキルド鋼は、酸化脱炭精錬された溶鋼がＡｌによって脱酸され、酸化脱炭精錬により増加した溶鋼中の酸素が除去されて製造される。この脱酸工程で生成したＡｌ2 Ｏ3 粒子（アルミナ粒子）は、溶鋼とＡｌ2Ｏ3 との密度差を利用して溶鋼から除去されているが、数１０μｍ以下の微小なＡｌ2 Ｏ3 粒子の浮上速度は極めて遅く、浮上分離に長時間を要するため、実際のプロセスでは、このような微小のＡｌ2Ｏ3 粒子を完全に浮上・分離させることは極めて困難であり、そのため、アルミキルド溶鋼中には微細なＡｌ2 Ｏ3粒子が懸濁した状態で残留する。
【０００３】
鋼の連続鋳造では、タンディッシュから鋳型へと溶鋼を注湯する際に、耐火物製の浸漬ノズルを用いて注湯している。この浸漬ノズルに求められる特性としては、耐熱衝撃性及びモールドパウダーや溶鋼に対する耐溶損性に優れることであり、そのため、これらの特性に優れるＡｌ2 Ｏ3 −黒鉛質或いはＡｌ2 Ｏ3質の浸漬ノズルが広く用いられている。しかしながら、Ａｌ2 Ｏ3 −黒鉛質或いはＡｌ2 Ｏ3質の浸漬ノズルを用いてアルミキルド鋼を鋳造すると、溶鋼中に懸濁しているＡｌ2 Ｏ3 粒子が浸漬ノズル内壁表面に付着・堆積して、浸漬ノズルの閉塞が発生するという問題が発生する。
【０００４】
浸漬ノズルが閉塞すると、鋳造作業上及び鋳片品質上で様々な問題が発生する。例えば、鋳片引き抜き速度を低下せざるを得ず、生産性が落ちるのみならず、甚だしい場合には、鋳込み作業そのものの中止を余儀なくされる。また、浸漬ノズル内壁表面に堆積し、粗大化したＡｌ2 Ｏ3 粒子が突然剥離し、鋳型内に排出され、これが鋳型内の凝固シェルに捕捉された場合には製品欠陥となり、製品歩留まりの低下につながる。
【０００５】
このような理由から、従来、アルミキルド鋼の連続鋳造においては、浸漬ノズル内壁表面へのＡｌ2 Ｏ3 の付着を防止する手段が検討され、多数の提案がなされている。そのなかの１つの手段として、浸漬ノズルの内壁にＡｒガスなどの不活性ガスを吹き込んで、不活性ガスによって浸漬ノズル内壁に付着したＡｌ2Ｏ3 を強制的に洗浄する、或いは、浸漬ノズル内壁と溶鋼との間にガス膜をつくり、Ａｌ2 Ｏ3 が壁に接触しないようにする技術が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、タンディッシュ底部に設置した、Ａｒガス吹込部を有する上ノズルと、上ノズルに接続するスライディングノズルと、スライディングノズルに接続する浸漬ノズルと、から構成される溶鋼注入手段を用いてアルミキルド鋼を鋳型内に注湯する際に、前記ガス吹込部の煉瓦気孔径を３０μｍ〜５０μｍとしてＡｒガスを吹き込みならが、１分間当たり１．０トン〜２．０トンの溶鋼を鋳造する連続鋳造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平３−２９７５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１には以下の問題点がある。即ち、Ａｒガスの洗浄効果を利用してＡｌ2 Ｏ3 の付着を防止する場合には、鋳造する溶鋼量に対するＡｒガスの吹き込み量を設定する必要があるが、特許文献１では明確に示していない。また、特許文献１における１分間当たりの鋳造量、即ち鋳型への溶鋼注入量は１．０トン〜２．０トンであるが、連続鋳造機の生産性向上技術に伴って鋳片引き抜き速度は増加し、近年の１分間当たりの溶鋼注入量は４トン以上に達しており、このような高速鋳造条件における吹込み方法をどのようにするかは明確でない。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、１分間当たりの溶鋼注入量が４トン以上の高速鋳造条件下でアルミキルド鋼を連続鋳造するに当たり、溶鋼中のＡｌ2 Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することのできる、アルミキルド鋼の連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係るアルミキルド鋼の連続鋳造方法は、タンディッシュ底部に設置した、ガス吹込部を有する上ノズルと、該上ノズルに接続するスライディングノズルと、該スライディングノズルに接続する浸漬ノズルと、から構成される溶鋼注入手段を用いてタンディッシュ内のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する際に、前記ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするとともに、Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上となるようにガス吹込部からＡｒガスを吹き込みながら、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするので、溶鋼トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを上ノズルから安定して吹き込むことができ、１分間当たりの溶鋼注入量が４．０トン以上のアルミキルド溶鋼の連続鋳造であっても、浸漬ノズル内壁表面へのＡｌ2 Ｏ3 付着を抑制することが可能となり、Ａｌ2Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することが達成される。その結果、鋳造可能時間を飛躍的に延長させることができると同時に、浸漬ノズル内壁から剥離する粗大化したＡｌ2Ｏ3 に起因する鋳片の大型介在物性の欠陥、並びに、浸漬ノズルの閉塞による鋳型内溶鋼の偏流に起因するモールドパウダー性の欠陥を大幅に削減することができ、工業上有益な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明による連続鋳造方法を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の鋳型部の概略図である。
【００１２】
図１において、相対する鋳型長辺１３と、鋳型長辺１３の内側に内装された、相対する鋳型短辺１４と、により構成される鋳型２の上方所定位置に、外郭を鉄皮１５で覆われ、内部を耐火物１６で施行されたタンディッシュ１が配置されている。このタンディッシュ１の底部には、耐火物１６に嵌合する上ノズル３が設置され、そして、上ノズル３の下面に接して、上部固定板５、摺動板６、下部固定板７及び整流ノズル８からなるスライディングノズル４が配置され、更に、スライディングノズル４の下面に接して、その下部に一対の吐出孔１０を有する浸漬ノズル９が配置され、タンディッシュ１から鋳型２への溶鋼流出孔１１が形成されている。即ち、タンディッシュ１から鋳型２への溶鋼注入手段として、上ノズル３、スライディングノズル４及び浸漬ノズル９が設置されている。
【００１３】
浸漬ノズル９は、下部に設置される吐出孔１０が鋳型内の溶鋼１７に埋没するようにその先端が浸漬されて使用される。摺動板６は、往復型アクチュエーター１２と接続されており、往復型アクチュエーター１２の作動により、上部固定板５と下部固定板７との間をこれらの固定板と接触したまま移動し、摺動板６と上部固定板５及び下部固定板７とで形成する開口部面積を調整することにより溶鋼流出孔１１を通過する溶鋼量が制御される。
【００１４】
上部ノズル３の拡大図を図２に示す。図２に示すように、上ノズル３は、上部吹込部３ａ、下部吹込部３ｂ、及び、上部吹込部３ａと下部吹込部３ｂとの中間に位置する本体部３ｅの３つの部分で構成され、その外周には鉄皮３ｆが配置されている。上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂは、ガス吹込部であり、アルミナ質のポーラス煉瓦で形成されている。本体部３ｅは、比較的緻密なアルミナ質で形成されている。図２では、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂが本体部３ｅと明確に区別できるように表示しているが、実際には明確な境界はなく、本体部３ｅを形成するアルミナ質煉瓦と、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂを形成するアルミナ質ポーラス煉瓦とが、徐々にその配合比率を変えるようにして形成されている。つまり、一体的に形成されている。
【００１５】
鉄皮３ｆを貫通して２本のガス導入管３ｃ，３ｄが配置されていて、ガス導入管３ｃは上部吹込部３ａに開口し、ガス導入管３ｄは下部吹込部３ｂに開口している。即ち、ガス導入管３ｃから供給されるＡｒガスは上部吹込部３ａを介して溶鋼流出孔１１の内部に吹き込まれ、一方、ガス導入管３ｄから供給されるＡｒガスは下部吹込部３ｂを介して溶鋼流出孔１１の内部に吹き込まれるように構成されている。上ノズル３の外周に配置される鉄皮３ｆは、上ノズル３の強度を確保する目的もあるが、Ａｒガスが上ノズル３の外周面から流出することを防止している。従って、ガス導入管３ｃ，３ｄから供給されたＡｒガスは、確実に溶鋼流出孔１１の内部に吹き込まれるようになっている。ガス導入管３ｃ，３ｄはそれぞれ独立したＡｒガス供給装置に接続しており、それぞれ独立してＡｒガス供給量が制御されるようになっている。
【００１６】
本発明においては、ガス吹込部である上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂのポーラスレンガの平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとする。換言すれば、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂが、３０μｍ〜５０μｍの平均気孔径を有するポーラス煉瓦で構成されている上ノズルを、上ノズル３として使用する。後述するように、本発明では１分間当たり４．０トン以上の溶鋼１７を鋳型２に注入する際に、溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを上ノズル３から吹き込む。ポーラス煉瓦の平均気孔率が３０μｍ未満であると、溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを安定して吹き込むことができない。一方、ポーラス煉瓦の平均気孔径が５０μｍを超えると、Ａｒガス気泡が大きくなり過ぎ、洗浄効果が低下する、溶鋼湯面９における湯面変動が大きくなる、などするので好ましくない。
【００１７】
図３は、平均気孔径が４０μｍのポーラス煉瓦と平均気孔径が２０μｍのポーラス煉瓦を用い、水中においてＡｒガスの気泡径を調査した結果である。ポーラス煉瓦の平均気孔径が大きくなると、Ａｒガス流量が同一の条件下においてＡｒガスの平均気泡径は大きくなる。従って、水中におけるＡｒガス気泡を測定することでポーラス煉瓦の平均気孔径を把握することができる。ポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍの範囲に維持して製造するには、耐火物粉末原料の粒度を調整する、粉体原料からポーラス煉瓦を圧縮成形加工する際の圧縮成形力を調整するなど、原料条件及び製造条件を特定することで得ることができる。
【００１８】
尚、ポーラス煉瓦の平均気孔径を直接測定する方法としては、以下のような方法がある。即ち、ポーラス煉瓦を水銀中に埋没させ、特定の気孔径に相当する圧力をかけた際にポーラス煉瓦内に吸い込まれる水銀量を求め、この水銀量から該当する気孔径の比率を求める。この測定を、様々な圧力下で行うことにより全体の気孔径の分布を求め、その後に平均径を定める方法である。このようにして平均気孔径を測定したポーラス煉瓦を用いて図３に示すようなＡｒガスの平均気泡径の分布図を定めておけば、それ以降は、気孔径を直接測定する必要はなく、水中におけるＡｒガス気泡径を測定することで、平均気孔径を把握することができる。
【００１９】
このように構成されるスラブ連続鋳造機を用い、以下のようにして本発明の連続鋳造方法を実施する。
【００２０】
転炉または電気炉などの一次精錬炉若しくはＲＨ真空脱ガス装置などの二次精錬炉で溶製されたアルミキルド鋼の溶鋼１７を、取鍋（図示せず）からタンディッシュ１に注入し、タンディッシュ内の溶鋼量が所定量になったなら、摺動板６を開き、溶鋼流出孔１１を介して溶鋼１７を鋳型２に注入する。溶鋼１７は、吐出孔１０から、鋳型短辺１４に向かう吐出流１８となって鋳型内に注入される。鋳型内に注入された溶鋼１７は鋳型２により冷却され、凝固シェル２１を形成する。そして、鋳型内に所定量の溶鋼１７が注入されたなら、吐出孔１０を鋳型内の溶鋼１７に浸漬した状態で、鋳型２の下方に設置したピンチロール（図示せず）を駆動して、外殻を凝固シェル２１とし、内部に未凝固の溶鋼１７を有する鋳片の引き抜きを開始する。引き抜き開始後は溶鋼湯面１９の位置を鋳型内の略一定位置に制御しながら、１分間当たり４．０トン以上の溶鋼１７が鋳型内に注入されるように、鋳片引き抜き速度を増速してその速度を維持する。鋳型内の溶鋼湯面１９の上にはモールドパウダー２０を添加する。モールドパウダー２０は溶融して、溶鋼１７の酸化防止や凝固シェル２１と鋳型２との間に流れ込み潤滑剤としての効果を発揮する。
【００２１】
この鋳造中、上ノズル３の上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂから、溶鋼流出孔１１を流下する溶鋼１７の通過質量に応じて吹き込むガス流量を調整しながらＡｒガスを溶鋼流出孔１１の内部に吹き込む。
【００２２】
具体的には、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する際に、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂから吹き込むＡｒガス吹き込み量の合計値が溶鋼注入量１トン当たりに対して２．０ＮＬ（標準状態換算）以上となるようにＡｒガスを吹き込む。この場合、上部吹込部３ａからの吹き込み量と、下部吹込部３ｂからの吹き込み量との比率は特に規定するものではなく、１：１程度で構わないが、上部吹込部３ａの方が、吹き込み面積が大きいことから、均一に吹き込むためには１０：４〜１０：７程度とすることが好ましい。
【００２３】
Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ未満になると、浸漬ノズル９のＡｌ2 Ｏ3 付着が激しくなるので、Ａｒガス吹き込み量は溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上とする必要がある。但し、Ａｒガス吹き込み量が多くなりすぎると、鋳型内の溶鋼１７を浮上するＡｒガス気泡によって溶鋼湯面１９の変動が大きくなり、モールドパウダー２０の巻き込みが発生する恐れがあるので、溶鋼注入量１トン当たり３．６ＮＬ以下とすることが好ましい。また、溶鋼１７の１分間当たりの注入量が４．０トン未満の場合には、吐出流１８の流速が遅くなり、溶鋼湯面１９の流速も遅くなるので、それに応じてＡｒガス吹き込み量を変更させる必要があるが、本発明は高速鋳造を意図したものであるので、ここでは特に言及しないこととする。
【００２４】
このように、ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとし、且つ、溶鋼トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを上ノズル３から吹き込むので、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼の連続鋳造であっても、浸漬ノズル内壁表面へのＡｌ2 Ｏ3 付着を抑制することができ、Ａｌ2Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することが可能となる。
【００２５】
尚、上記説明ではガス吹込部位が２箇所の例で説明したが、１箇所としても、また３箇所以上としても、上記に沿って本発明を適用することができる。また、上記説明では３枚板構成のスライディングノズル４の例を挙げたが、２枚板構成のスライディングノズルについても上記に沿って本発明を適用することができる。
【実施例１】
【００２６】
平均気孔径が４０μｍのポーラス煉瓦を上部吹込部及び下部吹込部とする上ノズルが配置された、図１に示すスラブ連続鋳造機を用いて、Ａｒガス吹き込み量を変化させた試験を実施した。
【００２７】
タンディッシュの容量は５０トンであり、厚みが２５０ｍｍ、幅が９５０ｍｍのスラブ鋳片を２．５ｍ／分の引き抜き速度で鋳造した。この場合の１分間当たりの溶鋼注入量は、４．６６トンであり、この溶鋼注入量に応じてＡｒガス吹き込み量を、Ａｒガス吹き込み量（ＮＬ／分）／溶鋼注入量（トン／分）の比が、１．３〜４．２ＮＬ／トンの範囲で変更した。上部吹込部からのＡｒガス吹き込み量と、下部吹込部からのＡｒガス吹き込み量との比率は、全ての試験で１０：６とした。この条件で６チャージの連続連続鋳造（「連々鋳」）を実施し、鋳造後、浸漬ノズル内壁のＡｌ2 Ｏ3 付着量を測定した。また、鋳造した鋳片を熱間圧延し更に冷間圧延して薄鋼板を製造し、この薄鋼板における介在物性表面欠陥を調査した。
【００２８】
図４に、浸漬ノズル内壁のＡｌ2 Ｏ3 付着量を測定した結果を示す。図４に示すように、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が２．０ＮＬ／トン以上では、Ａｌ2Ｏ3 付着量は少なく、６チャージの連々鋳は全く問題なく、更に連々鋳を続けることが可能であることが確認された。一方、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が２．０ＮＬ／トン未満の場合には、浸漬ノズル内壁のＡｌ2Ｏ3 付着が激しく、６チャージを超えて連々鋳を続けることは無理であることが確認された。
【００２９】
図５に、薄鋼板において介在物性表面欠陥を調査した結果を示す。この場合には、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が１．３〜４．２ＮＬ／トンの範囲で表面欠陥の発生率は低く、問題のないことが確認できた。但し、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が３．６ＮＬ／トンを超えると、若干表面欠陥の発生率が高くなる傾向にあり、従って、薄鋼板における介在物性表面欠陥を抑える観点からは、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比を３．６ＮＬ／トン以下にすることが好ましいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による連続鋳造方法を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の鋳型部の概略図である。
【図２】図１に示す上部ノズルの拡大図である。
【図３】ポーラス煉瓦から発生するＡｒガスの気泡径を水中において調査した結果を示す図である。
【図４】実施例１において、浸漬ノズル内壁のＡｌ2 Ｏ3 付着量を測定した結果を示す図である。
【図５】実施例１において、薄鋼板における介在物性表面欠陥を調査した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ タンディッシュ
２ 鋳型
３ 上ノズル
３ａ 上部吹込部
３ｂ 下部吹込部
３ｃ ガス導入管
３ｄ ガス導入管
３ｅ 本体部
３ｆ 鉄皮
４ スライディングノズル
５ 上部固定板
６ 摺動板
７ 下部固定板
８ 整流ノズル
９ 浸漬ノズル
１０ 吐出孔
１１ 溶鋼流出孔
１２ 往復型アクチュエーター
１３ 鋳型長辺
１４ 鋳型短辺
１５ 鉄皮
１６ 耐火物
１７ 溶鋼
１８ 吐出流
１９ 溶鋼湯面
２０ モールドパウダー
２１ 凝固シェル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミキルド鋼の連続鋳造方法に関し、詳しくは、溶鋼中のＡｌ2 Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することのできる連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミキルド鋼は、酸化脱炭精錬された溶鋼がＡｌによって脱酸され、酸化脱炭精錬により増加した溶鋼中の酸素が除去されて製造される。この脱酸工程で生成したＡｌ2 Ｏ3 粒子（アルミナ粒子）は、溶鋼とＡｌ2Ｏ3 との密度差を利用して溶鋼から除去されているが、数１０μｍ以下の微小なＡｌ2 Ｏ3 粒子の浮上速度は極めて遅く、浮上分離に長時間を要するため、実際のプロセスでは、このような微小のＡｌ2Ｏ3 粒子を完全に浮上・分離させることは極めて困難であり、そのため、アルミキルド溶鋼中には微細なＡｌ2 Ｏ3粒子が懸濁した状態で残留する。
【０００３】
鋼の連続鋳造では、タンディッシュから鋳型へと溶鋼を注湯する際に、耐火物製の浸漬ノズルを用いて注湯している。この浸漬ノズルに求められる特性としては、耐熱衝撃性及びモールドパウダーや溶鋼に対する耐溶損性に優れることであり、そのため、これらの特性に優れるＡｌ2 Ｏ3 −黒鉛質或いはＡｌ2 Ｏ3質の浸漬ノズルが広く用いられている。しかしながら、Ａｌ2 Ｏ3 −黒鉛質或いはＡｌ2 Ｏ3質の浸漬ノズルを用いてアルミキルド鋼を鋳造すると、溶鋼中に懸濁しているＡｌ2 Ｏ3 粒子が浸漬ノズル内壁表面に付着・堆積して、浸漬ノズルの閉塞が発生するという問題が発生する。
【０００４】
浸漬ノズルが閉塞すると、鋳造作業上及び鋳片品質上で様々な問題が発生する。例えば、鋳片引き抜き速度を低下せざるを得ず、生産性が落ちるのみならず、甚だしい場合には、鋳込み作業そのものの中止を余儀なくされる。また、浸漬ノズル内壁表面に堆積し、粗大化したＡｌ2 Ｏ3 粒子が突然剥離し、鋳型内に排出され、これが鋳型内の凝固シェルに捕捉された場合には製品欠陥となり、製品歩留まりの低下につながる。
【０００５】
このような理由から、従来、アルミキルド鋼の連続鋳造においては、浸漬ノズル内壁表面へのＡｌ2 Ｏ3 の付着を防止する手段が検討され、多数の提案がなされている。そのなかの１つの手段として、浸漬ノズルの内壁にＡｒガスなどの不活性ガスを吹き込んで、不活性ガスによって浸漬ノズル内壁に付着したＡｌ2Ｏ3 を強制的に洗浄する、或いは、浸漬ノズル内壁と溶鋼との間にガス膜をつくり、Ａｌ2 Ｏ3 が壁に接触しないようにする技術が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、タンディッシュ底部に設置した、Ａｒガス吹込部を有する上ノズルと、上ノズルに接続するスライディングノズルと、スライディングノズルに接続する浸漬ノズルと、から構成される溶鋼注入手段を用いてアルミキルド鋼を鋳型内に注湯する際に、前記ガス吹込部の煉瓦気孔径を３０μｍ〜５０μｍとしてＡｒガスを吹き込みならが、１分間当たり１．０トン〜２．０トンの溶鋼を鋳造する連続鋳造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平３−２９７５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１には以下の問題点がある。即ち、Ａｒガスの洗浄効果を利用してＡｌ2 Ｏ3 の付着を防止する場合には、鋳造する溶鋼量に対するＡｒガスの吹き込み量を設定する必要があるが、特許文献１では明確に示していない。また、特許文献１における１分間当たりの鋳造量、即ち鋳型への溶鋼注入量は１．０トン〜２．０トンであるが、連続鋳造機の生産性向上技術に伴って鋳片引き抜き速度は増加し、近年の１分間当たりの溶鋼注入量は４トン以上に達しており、このような高速鋳造条件における吹込み方法をどのようにするかは明確でない。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、１分間当たりの溶鋼注入量が４トン以上の高速鋳造条件下でアルミキルド鋼を連続鋳造するに当たり、溶鋼中のＡｌ2 Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することのできる、アルミキルド鋼の連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係るアルミキルド鋼の連続鋳造方法は、タンディッシュ底部に設置した、ガス吹込部を有する上ノズルと、該上ノズルに接続するスライディングノズルと、該スライディングノズルに接続する浸漬ノズルと、から構成される溶鋼注入手段を用いてタンディッシュ内のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する際に、前記ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするとともに、Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上となるようにガス吹込部からＡｒガスを吹き込みながら、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするので、溶鋼トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを上ノズルから安定して吹き込むことができ、１分間当たりの溶鋼注入量が４．０トン以上のアルミキルド溶鋼の連続鋳造であっても、浸漬ノズル内壁表面へのＡｌ2 Ｏ3 付着を抑制することが可能となり、Ａｌ2Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することが達成される。その結果、鋳造可能時間を飛躍的に延長させることができると同時に、浸漬ノズル内壁から剥離する粗大化したＡｌ2Ｏ3 に起因する鋳片の大型介在物性の欠陥、並びに、浸漬ノズルの閉塞による鋳型内溶鋼の偏流に起因するモールドパウダー性の欠陥を大幅に削減することができ、工業上有益な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明による連続鋳造方法を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の鋳型部の概略図である。
【００１２】
図１において、相対する鋳型長辺１３と、鋳型長辺１３の内側に内装された、相対する鋳型短辺１４と、により構成される鋳型２の上方所定位置に、外郭を鉄皮１５で覆われ、内部を耐火物１６で施行されたタンディッシュ１が配置されている。このタンディッシュ１の底部には、耐火物１６に嵌合する上ノズル３が設置され、そして、上ノズル３の下面に接して、上部固定板５、摺動板６、下部固定板７及び整流ノズル８からなるスライディングノズル４が配置され、更に、スライディングノズル４の下面に接して、その下部に一対の吐出孔１０を有する浸漬ノズル９が配置され、タンディッシュ１から鋳型２への溶鋼流出孔１１が形成されている。即ち、タンディッシュ１から鋳型２への溶鋼注入手段として、上ノズル３、スライディングノズル４及び浸漬ノズル９が設置されている。
【００１３】
浸漬ノズル９は、下部に設置される吐出孔１０が鋳型内の溶鋼１７に埋没するようにその先端が浸漬されて使用される。摺動板６は、往復型アクチュエーター１２と接続されており、往復型アクチュエーター１２の作動により、上部固定板５と下部固定板７との間をこれらの固定板と接触したまま移動し、摺動板６と上部固定板５及び下部固定板７とで形成する開口部面積を調整することにより溶鋼流出孔１１を通過する溶鋼量が制御される。
【００１４】
上部ノズル３の拡大図を図２に示す。図２に示すように、上ノズル３は、上部吹込部３ａ、下部吹込部３ｂ、及び、上部吹込部３ａと下部吹込部３ｂとの中間に位置する本体部３ｅの３つの部分で構成され、その外周には鉄皮３ｆが配置されている。上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂは、ガス吹込部であり、アルミナ質のポーラス煉瓦で形成されている。本体部３ｅは、比較的緻密なアルミナ質で形成されている。図２では、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂが本体部３ｅと明確に区別できるように表示しているが、実際には明確な境界はなく、本体部３ｅを形成するアルミナ質煉瓦と、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂを形成するアルミナ質ポーラス煉瓦とが、徐々にその配合比率を変えるようにして形成されている。つまり、一体的に形成されている。
【００１５】
鉄皮３ｆを貫通して２本のガス導入管３ｃ，３ｄが配置されていて、ガス導入管３ｃは上部吹込部３ａに開口し、ガス導入管３ｄは下部吹込部３ｂに開口している。即ち、ガス導入管３ｃから供給されるＡｒガスは上部吹込部３ａを介して溶鋼流出孔１１の内部に吹き込まれ、一方、ガス導入管３ｄから供給されるＡｒガスは下部吹込部３ｂを介して溶鋼流出孔１１の内部に吹き込まれるように構成されている。上ノズル３の外周に配置される鉄皮３ｆは、上ノズル３の強度を確保する目的もあるが、Ａｒガスが上ノズル３の外周面から流出することを防止している。従って、ガス導入管３ｃ，３ｄから供給されたＡｒガスは、確実に溶鋼流出孔１１の内部に吹き込まれるようになっている。ガス導入管３ｃ，３ｄはそれぞれ独立したＡｒガス供給装置に接続しており、それぞれ独立してＡｒガス供給量が制御されるようになっている。
【００１６】
本発明においては、ガス吹込部である上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂのポーラスレンガの平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとする。換言すれば、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂが、３０μｍ〜５０μｍの平均気孔径を有するポーラス煉瓦で構成されている上ノズルを、上ノズル３として使用する。後述するように、本発明では１分間当たり４．０トン以上の溶鋼１７を鋳型２に注入する際に、溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを上ノズル３から吹き込む。ポーラス煉瓦の平均気孔率が３０μｍ未満であると、溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを安定して吹き込むことができない。一方、ポーラス煉瓦の平均気孔径が５０μｍを超えると、Ａｒガス気泡が大きくなり過ぎ、洗浄効果が低下する、溶鋼湯面９における湯面変動が大きくなる、などするので好ましくない。
【００１７】
図３は、平均気孔径が４０μｍのポーラス煉瓦と平均気孔径が２０μｍのポーラス煉瓦を用い、水中においてＡｒガスの気泡径を調査した結果である。ポーラス煉瓦の平均気孔径が大きくなると、Ａｒガス流量が同一の条件下においてＡｒガスの平均気泡径は大きくなる。従って、水中におけるＡｒガス気泡を測定することでポーラス煉瓦の平均気孔径を把握することができる。ポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍの範囲に維持して製造するには、耐火物粉末原料の粒度を調整する、粉体原料からポーラス煉瓦を圧縮成形加工する際の圧縮成形力を調整するなど、原料条件及び製造条件を特定することで得ることができる。
【００１８】
尚、ポーラス煉瓦の平均気孔径を直接測定する方法としては、以下のような方法がある。即ち、ポーラス煉瓦を水銀中に埋没させ、特定の気孔径に相当する圧力をかけた際にポーラス煉瓦内に吸い込まれる水銀量を求め、この水銀量から該当する気孔径の比率を求める。この測定を、様々な圧力下で行うことにより全体の気孔径の分布を求め、その後に平均径を定める方法である。このようにして平均気孔径を測定したポーラス煉瓦を用いて図３に示すようなＡｒガスの平均気泡径の分布図を定めておけば、それ以降は、気孔径を直接測定する必要はなく、水中におけるＡｒガス気泡径を測定することで、平均気孔径を把握することができる。
【００１９】
このように構成されるスラブ連続鋳造機を用い、以下のようにして本発明の連続鋳造方法を実施する。
【００２０】
転炉または電気炉などの一次精錬炉若しくはＲＨ真空脱ガス装置などの二次精錬炉で溶製されたアルミキルド鋼の溶鋼１７を、取鍋（図示せず）からタンディッシュ１に注入し、タンディッシュ内の溶鋼量が所定量になったなら、摺動板６を開き、溶鋼流出孔１１を介して溶鋼１７を鋳型２に注入する。溶鋼１７は、吐出孔１０から、鋳型短辺１４に向かう吐出流１８となって鋳型内に注入される。鋳型内に注入された溶鋼１７は鋳型２により冷却され、凝固シェル２１を形成する。そして、鋳型内に所定量の溶鋼１７が注入されたなら、吐出孔１０を鋳型内の溶鋼１７に浸漬した状態で、鋳型２の下方に設置したピンチロール（図示せず）を駆動して、外殻を凝固シェル２１とし、内部に未凝固の溶鋼１７を有する鋳片の引き抜きを開始する。引き抜き開始後は溶鋼湯面１９の位置を鋳型内の略一定位置に制御しながら、１分間当たり４．０トン以上の溶鋼１７が鋳型内に注入されるように、鋳片引き抜き速度を増速してその速度を維持する。鋳型内の溶鋼湯面１９の上にはモールドパウダー２０を添加する。モールドパウダー２０は溶融して、溶鋼１７の酸化防止や凝固シェル２１と鋳型２との間に流れ込み潤滑剤としての効果を発揮する。
【００２１】
この鋳造中、上ノズル３の上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂから、溶鋼流出孔１１を流下する溶鋼１７の通過質量に応じて吹き込むガス流量を調整しながらＡｒガスを溶鋼流出孔１１の内部に吹き込む。
【００２２】
具体的には、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する際に、上部吹込部３ａ及び下部吹込部３ｂから吹き込むＡｒガス吹き込み量の合計値が溶鋼注入量１トン当たりに対して２．０ＮＬ（標準状態換算）以上となるようにＡｒガスを吹き込む。この場合、上部吹込部３ａからの吹き込み量と、下部吹込部３ｂからの吹き込み量との比率は特に規定するものではなく、１：１程度で構わないが、上部吹込部３ａの方が、吹き込み面積が大きいことから、均一に吹き込むためには１０：４〜１０：７程度とすることが好ましい。
【００２３】
Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ未満になると、浸漬ノズル９のＡｌ2 Ｏ3 付着が激しくなるので、Ａｒガス吹き込み量は溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上とする必要がある。但し、Ａｒガス吹き込み量が多くなりすぎると、鋳型内の溶鋼１７を浮上するＡｒガス気泡によって溶鋼湯面１９の変動が大きくなり、モールドパウダー２０の巻き込みが発生する恐れがあるので、溶鋼注入量１トン当たり３．６ＮＬ以下とすることが好ましい。また、溶鋼１７の１分間当たりの注入量が４．０トン未満の場合には、吐出流１８の流速が遅くなり、溶鋼湯面１９の流速も遅くなるので、それに応じてＡｒガス吹き込み量を変更させる必要があるが、本発明は高速鋳造を意図したものであるので、ここでは特に言及しないこととする。
【００２４】
このように、ガス吹込部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとし、且つ、溶鋼トン当たり２．０ＮＬ以上のＡｒガスを上ノズル３から吹き込むので、１分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼の連続鋳造であっても、浸漬ノズル内壁表面へのＡｌ2 Ｏ3 付着を抑制することができ、Ａｌ2Ｏ3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することが可能となる。
【００２５】
尚、上記説明ではガス吹込部位が２箇所の例で説明したが、１箇所としても、また３箇所以上としても、上記に沿って本発明を適用することができる。また、上記説明では３枚板構成のスライディングノズル４の例を挙げたが、２枚板構成のスライディングノズルについても上記に沿って本発明を適用することができる。
【実施例１】
【００２６】
平均気孔径が４０μｍのポーラス煉瓦を上部吹込部及び下部吹込部とする上ノズルが配置された、図１に示すスラブ連続鋳造機を用いて、Ａｒガス吹き込み量を変化させた試験を実施した。
【００２７】
タンディッシュの容量は５０トンであり、厚みが２５０ｍｍ、幅が９５０ｍｍのスラブ鋳片を２．５ｍ／分の引き抜き速度で鋳造した。この場合の１分間当たりの溶鋼注入量は、４．６６トンであり、この溶鋼注入量に応じてＡｒガス吹き込み量を、Ａｒガス吹き込み量（ＮＬ／分）／溶鋼注入量（トン／分）の比が、１．３〜４．２ＮＬ／トンの範囲で変更した。上部吹込部からのＡｒガス吹き込み量と、下部吹込部からのＡｒガス吹き込み量との比率は、全ての試験で１０：６とした。この条件で６チャージの連続連続鋳造（「連々鋳」）を実施し、鋳造後、浸漬ノズル内壁のＡｌ2 Ｏ3 付着量を測定した。また、鋳造した鋳片を熱間圧延し更に冷間圧延して薄鋼板を製造し、この薄鋼板における介在物性表面欠陥を調査した。
【００２８】
図４に、浸漬ノズル内壁のＡｌ2 Ｏ3 付着量を測定した結果を示す。図４に示すように、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が２．０ＮＬ／トン以上では、Ａｌ2Ｏ3 付着量は少なく、６チャージの連々鋳は全く問題なく、更に連々鋳を続けることが可能であることが確認された。一方、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が２．０ＮＬ／トン未満の場合には、浸漬ノズル内壁のＡｌ2Ｏ3 付着が激しく、６チャージを超えて連々鋳を続けることは無理であることが確認された。
【００２９】
図５に、薄鋼板において介在物性表面欠陥を調査した結果を示す。この場合には、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が１．３〜４．２ＮＬ／トンの範囲で表面欠陥の発生率は低く、問題のないことが確認できた。但し、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比が３．６ＮＬ／トンを超えると、若干表面欠陥の発生率が高くなる傾向にあり、従って、薄鋼板における介在物性表面欠陥を抑える観点からは、Ａｒガス吹き込み量／溶鋼注入量の比を３．６ＮＬ／トン以下にすることが好ましいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による連続鋳造方法を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機の鋳型部の概略図である。
【図２】図１に示す上部ノズルの拡大図である。
【図３】ポーラス煉瓦から発生するＡｒガスの気泡径を水中において調査した結果を示す図である。
【図４】実施例１において、浸漬ノズル内壁のＡｌ2 Ｏ3 付着量を測定した結果を示す図である。
【図５】実施例１において、薄鋼板における介在物性表面欠陥を調査した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ タンディッシュ
２ 鋳型
３ 上ノズル
３ａ 上部吹込部
３ｂ 下部吹込部
３ｃ ガス導入管
３ｄ ガス導入管
３ｅ 本体部
３ｆ 鉄皮
４ スライディングノズル
５ 上部固定板
６ 摺動板
７ 下部固定板
８ 整流ノズル
９ 浸漬ノズル
１０ 吐出孔
１１ 溶鋼流出孔
１２ 往復型アクチュエーター
１３ 鋳型長辺
１４ 鋳型短辺
１５ 鉄皮
１６ 耐火物
１７ 溶鋼
１８ 吐出流
１９ 溶鋼湯面
２０ モールドパウダー
２１ 凝固シェル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュ底部に設置した、ガス吹き込み部を有する上ノズルと、該上ノズルに接続するスライディングノズルと、該スライディングノズルに接続する浸漬ノズルと、から構成される溶鋼注入手段を用いてタンディッシュ内のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する際に、前記ガス吹き込み部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするとともに、Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上となるようにガス吹き込み部からＡｒガスを吹き込みながら、1分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入することを特徴とする、アルミキルド鋼の連続鋳造方法。
【請求項１】
タンディッシュ底部に設置した、ガス吹き込み部を有する上ノズルと、該上ノズルに接続するスライディングノズルと、該スライディングノズルに接続する浸漬ノズルと、から構成される溶鋼注入手段を用いてタンディッシュ内のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入する際に、前記ガス吹き込み部を構成するポーラス煉瓦の平均気孔径を３０μｍ〜５０μｍとするとともに、Ａｒガス吹き込み量が溶鋼注入量１トン当たり２．０ＮＬ以上となるようにガス吹き込み部からＡｒガスを吹き込みながら、1分間当たり４．０トン以上のアルミキルド溶鋼を鋳型内に注入することを特徴とする、アルミキルド鋼の連続鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２３１３９７（Ｐ２００６−２３１３９７Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５３２８５（Ｐ２００５−５３２８５）
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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