(57)【要約】      （修正有）【課題】タンディッシュにおいて、溶鋼中の介在物がショートパスによって鋳型に持ち込まれることを抑制しつつ、溶鋼または溶鋼中のアルミニウムとタンディッシュ内の酸素との再酸化反応を防止し介在物の生成を効果的に防ぐ。【解決手段】取鍋から注入された溶鋼を鋳型へと注入する、連続鋳造用のタンディッシュであって、前記溶鋼を受け入れる受鋼部と、前記溶鋼を前記鋳型へと排出する排出部と、前記受鋼部と前記排出部とを連通して結合する湯道２０ｃと、を有し、前記湯道２０ｃの前記受鋼部側の入口面積が、前記湯道２０ｃの前記排出部側の出口面積よりも小さく、前記湯道２０ｃの入口面の図心と前記湯道２０ｃの出口面の図心とを結んだ軸を含む鉛直断面において、前記軸と前記湯道２０ｃの内壁とのなす角度αが下記式（１）を満たす、連続鋳造用タンディッシュとする。０°＜α＜１２°・・・（１）【選択図】図３
2020078810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋から注入された溶鋼を鋳型へと注入する、連続鋳造用のタンディッシュであって、
前記溶鋼を受け入れる受鋼部と、前記溶鋼を前記鋳型へと排出する排出部と、前記受鋼部と前記排出部とを連通して結合する湯道と、を有し、
前記湯道の前記受鋼部側の入口面積が、前記湯道の前記排出部側の出口面積よりも小さく、
前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心とを結んだ軸を含む鉛直断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度αが下記式（１）を満たす、
連続鋳造用タンディッシュ。
０°＜α＜１２°・・・（１）
【請求項２】
前記角度αが下記式（２）を満たす、
請求項１に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
３°＜α＜１２°・・・（２）
【請求項３】
前記軸を含むとともに前記鉛直断面と直交する断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度βが下記式（３）を満たす、
請求項１又は２に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
０°＜β＜１２°・・・（３）
【請求項４】
前記角度βが下記式（４）を満たす、
請求項３に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
３°＜β＜１２°・・・（４）
【請求項５】
前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心との距離が５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
【請求項６】
前記湯道の流路面積のうち、前記入口の輪郭の少なくとも一部を含む入口側最小面積をＡ１、前記出口の輪郭の少なくとも一部を含む出口側最小面積をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２が０．４以上０．８以下である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続鋳造用タンディッシュを備える、
連続鋳造装置。
【請求項８】
取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入した後、該溶鋼を鋳型内に注入する連続鋳造方法であって、
前記タンディッシュが、前記溶鋼を受け入れる受鋼部と、前記溶鋼を前記鋳型へと排出する排出部と、前記受鋼部と前記排出部とを連通して結合する湯道と、を有し、
前記湯道の前記受鋼部側の入口面積が、前記湯道の前記排出部側の出口面積よりも小さく、
前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心とを結んだ軸を含む鉛直断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度αが下記式（１）を満たす、
連続鋳造方法。
０°＜α＜１２°・・・（１）
【請求項９】
前記角度αが下記式（２）を満たす、
請求項８に記載の連続鋳造方法。
３°＜α＜１２°・・・（２）
【請求項１０】
前記軸を含むとともに前記鉛直断面と直交する断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度βが下記式（３）を満たす、
請求項８又は９に記載の連続鋳造方法。
０°＜β＜１２°・・・（３）
【請求項１１】
前記角度βが下記式（４）を満たす、
請求項１０に記載の連続鋳造方法。
３°＜β＜１２°・・・（４）
【請求項１２】
前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心との距離が５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下である、
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の連続鋳造方法。
【請求項１３】
前記湯道の流路面積のうち、前記入口の輪郭の少なくとも一部を含む入口側最小面積をＡ１、前記出口の輪郭の少なくとも一部を含む出口側最小面積をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２が０．４以上０．８以下である、
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、特定の湯道形状を有する連続鋳造用タンディッシュ、並びに、当該タンディッシュを用いた連続鋳造装置及び連続鋳造方法を開示する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造プロセスにおいては、精錬工程で成分と温度を調整された溶鋼が、耐火物容器である取鍋に貯留された状態で、連続鋳造工程を実施する連続鋳造機まで輸送される。輸送された溶鋼は、連続鋳造機の鋳型に注入される。ここで、取鍋から鋳型に溶鋼を直接注入すると、溶鋼の流量の制御が難しい。加えて、連続鋳造を行うためには、取鍋を交換しつつ鋳型に継続的に溶鋼を供給する必要がある。そのため、一般的には取鍋の溶鋼は、取鍋の下面に取り付けられた注入ノズルを介して、取鍋下方に位置するタンディッシュと呼ばれる中間容器内に注入され、タンディッシュ内で流量調整された後、鋳型内に供給されている。
【０００３】
タンディッシュは、上述のように流量を制御しつつ溶鋼を鋳型に供給する機能を持つ他に、鋼の精錬時等に不可避的に混入したスラグなどの非金属介在物を、その比重が鋼の比重よりも小さいことを利用してタンディッシュ内で浮上分離させる機能を有している。これにより、溶鋼中に存在する非金属介在物などがそのまま鋳型内に供給されることが抑制され、非金属介在物が鋳片に混入する事が抑制され、非金属介在物などが原因で生じる圧延時の疵や割れなどを抑制できる。例えば、特許文献１、２においては、タンディッシュの形状を最適化することで、タンディッシュ内の溶鋼に上昇流を発生させて、溶鋼中に存在する介在物がショートパスによって鋳型に持ち込まれることを抑制するとともに、溶鋼内に存在する介在物を浮上除去させている。
【０００４】
タンディッシュ内の溶鋼は、凝固時に成分が気体として発生しないよう、アルミニウムなどを加えて溶存酸素量を抑えている。一方で、タンディッシュの溶鋼湯面では不可避的にスラグ中の低級酸化物や大気などによる再酸化、すなわち溶鋼中のアルミニウムの酸化反応が発生している。酸化したアルミニウムはアルミナ介在物となって鋳片にとどまり、品質を低下させる。この再酸化反応速度を決める要素として溶鋼の湯面流動がある。非特許文献１は、スラグ中のＳｉＯ２、ＭｎＯなどの低級酸化物と溶鋼中アルミニウムとの反応速度について述べており、溶鋼流速の１．５乗に比例してメタル側物質移動係数が増大し、アルミニウムの溶鋼湯面の移動が促進されて再酸化速度が大きくなることを示している。また、非特許文献２は、大気中の酸素と溶鋼中のアルミニウムとの反応速度について述べており、溶鋼流動がある場合、溶鋼湯面に存在する酸化膜が破断し再酸化速度が大きくなることを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５２７９８０号公報
【特許文献２】特許第５５２７９８１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】笹井勝浩, 水上義正: 鉄と鋼, 81 (1995), 1139.
【非特許文献２】樋口善彦, 田子ユカリ, 高谷幸司, 深川信: 鉄と鋼, 84 (1998), 333.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に開示されているように、タンディッシュ内で溶鋼に上昇流を発生させた場合、溶鋼湯面の流速が増加し、湯面に存在する大気あるいはスラグ内の酸素と溶鋼中のアルミニウムとが反応してアルミナ系の介在物を逆に増加させてしまうという問題がある。この点を考慮しつつ、タンディッシュにおいて、溶鋼中に存在する介在物がショートパスによって鋳型に持ち込まれることを抑制しつつ、溶鋼または溶鋼中のアルミニウムとタンディッシュ内の酸素との再酸化反応を防止して介在物の生成を効果的に防ぐ新たな技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、取鍋から注入された溶鋼を鋳型へと注入する、連続鋳造用のタンディッシュであって、前記溶鋼を受け入れる受鋼部と、前記溶鋼を前記鋳型へと排出する排出部と、前記受鋼部と前記排出部とを連通して結合する湯道と、を有し、前記湯道の前記受鋼部側の入口面積が、前記湯道の前記排出部側の出口面積よりも小さく、前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心とを結んだ軸を含む鉛直断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度αが下記式（１）を満たす、連続鋳造用タンディッシュを開示する。
０°＜α＜１２°・・・（１）
【０００９】
本開示の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記角度αが下記式（２）を満たしてもよい。
３°＜α＜１２°・・・（２）
【００１０】
本開示の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記軸を含むとともに前記鉛直断面と直交する断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度βが下記式（３）を満たしてもよい。
０°＜β＜１２°・・・（３）
【００１１】
本開示の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記角度βが下記式（４）を満たしてもよい。
３°＜β＜１２°・・・（４）
【００１２】
本開示の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心との距離が５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であってもよい。
【００１３】
本開示の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記湯道の流路面積のうち、前記入口の輪郭の少なくとも一部を含む入口側最小面積をＡ１、前記出口の輪郭の少なくとも一部を含む出口側最小面積をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２が０．４以上０．８以下であってもよい。
【００１４】
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、上記本開示の連続鋳造用タンディッシュを備える、連続鋳造装置を開示する。
【００１５】
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入した後、該溶鋼を鋳型内に注入する連続鋳造方法であって、前記タンディッシュが、前記溶鋼を受け入れる受鋼部と、前記溶鋼を前記鋳型へと排出する排出部と、前記受鋼部と前記排出部とを連通して結合する湯道と、を有し、前記湯道の前記受鋼部側の入口面積が、前記湯道の前記排出部側の出口面積よりも小さく、前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心とを結んだ軸を含む鉛直断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度αが下記式（１）を満たす、連続鋳造方法を開示する。
０°＜α＜１２°・・・（１）
【００１６】
本開示の連続鋳造方法においては、前記角度αが下記式（２）を満たしてもよい。
３°＜α＜１２°・・・（２）
【００１７】
本開示の連続鋳造方法においては、前記軸を含むとともに前記鉛直断面と直交する断面において、前記軸と前記湯道の内壁とのなす角度βが下記式（３）を満たしてもよい。
０°＜β＜１２°・・・（３）
【００１８】
本開示の連続鋳造方法においては、前記角度βが下記式（４）を満たしてもよい。
３°＜β＜１２°・・・（４）
【００１９】
本開示の連続鋳造方法においては、前記湯道の入口面の図心と前記湯道の出口面の図心との距離が５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であってもよい。
【００２０】
本開示の連続鋳造方法においては、前記湯道の流路面積のうち、前記入口の輪郭の少なくとも一部を含む入口側最小面積をＡ１、前記出口の輪郭の少なくとも一部を含む出口側最小面積をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２が０．４以上０．８以下であってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明者の新たな知見によれば、タンディッシュを溶鋼を受け入れる受鋼部と溶鋼を鋳型に注入する排出部とに分けるとともに、当該受鋼部と溶鋼排出部とを連通して結合する湯道を設け、当該湯道の形状を上記した所定の形状とすることで、溶鋼中に存在する介在物がショートパスによって鋳型に持ち込まれることを抑制しつつ、タンディッシュにおける溶鋼の平均流速の増加を抑えて、溶鋼または溶鋼中のアルミニウムとタンディッシュ内の酸素との再酸化反応を抑制して介在物の生成を効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】タンディッシュを用いた連続鋳造装置及び連続鋳造方法を説明するための概略図である。
【図２】タンディッシュにおける受鋼部と排出部と湯道との位置関係の一例を説明するための概略図である。
【図３】タンディッシュの湯道の形状の一例を説明するための概略図である。
【図４】タンディッシュの湯道の形状の一例を説明するための概略図である。軸Ｘを含む鉛直断面における湯道の形状を概略的に示している。
【図５】タンディッシュの湯道の形状の一例を説明するための概略図である。軸Ｘを含む断面であって鉛直断面と直交する断面における湯道の形状を概略的に示している。
【図６】本開示の技術思想について補足説明するための概略図である。
【図７】タンディッシュの湯道の形状の一例を説明するための概略図である。軸Ｘを含む鉛直断面における湯道の形状を概略的に示している。
【図８】計算ケース（１）の条件を示す図である。
【図９】計算ケース（２）の条件を示す図である。
【図１０】角度αと溶鋼の平均流速との関係を示す図である。
【図１１】角度αを１５°とした場合における計算結果を示す図である。
【図１２】角度αと溶鋼の逆流率との関係を示す図である。
【図１３】実施例にて用いたＨ型タンディッシュの形状について説明するための概略図である。
【図１４】実施例及び比較例の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜７を参照しつつ、本開示のタンディッシュ、並びに、当該タンディッシュを用いた連続鋳造装置及び連続鋳造方法について説明する。図１に示すように、連続鋳造においては、取鍋１０内の溶鋼１をタンディッシュ２０に注入した後、該溶鋼１を鋳型３０内に注入する。取鍋１０及び鋳型３０の形態、並びに、取鍋１０、タンディッシュ２０及び鋳型３０の位置関係等については連続鋳造の分野において自明であることから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２４】
１．連続鋳造用タンディッシュ
図１に示すように、タンディッシュ２０は、取鍋１０から注入された溶鋼１を鋳型３０へと注入する、連続鋳造用のタンディッシュであって、溶鋼１を受け入れる受鋼部２０ａと、溶鋼１を鋳型３０へと排出する排出部２０ｂと、受鋼部２０ａと排出部２０ｂとを連通して結合する湯道２０ｃと、を有している。受鋼部２０ａや排出部２０ｂ、湯道２０ｃはタンディッシュ２０を構成する材料として公知の耐火物により構成すればよい。
【００２５】
図２に、上面視における受鋼部２０ａと排出部２０ｂと湯道２０ｃとの位置関係の一例を概略的に示す。図２に示すタンディッシュ２０は、受鋼部２０ａと排出部２０ｂと湯道２０ｃとが一体で形成されたＨ型タンディッシュに相当するが、タンディッシュ２０の形状はこれに限定されるものではなく、受鋼部２０ａと排出部２０ｂと湯道２０ｃとを有するものであれば如何なる形状であってもよい。例えば、図示しないが、通常のタンディッシュの内部に受鋼部と排出部とを隔てる堰を設け、当該堰の少なくとも一部に穴を開けて受鋼部と排出部とを連通する湯道を設けたような形態であってもよい。図２に示すように、取鍋１０からタンディッシュ２０の受鋼部２０ａに注入された溶鋼１は、タンディッシュ２０の排出部２０ｂへと到達する前に必ず湯道２０ｃを通る。このように、湯道２０ｃを介することで溶鋼１の平均流速等を制御することができる。
【００２６】
図３、４にタンディッシュ２０の湯道２０ｃの形状の一例を概略的に示す。図３においては湯道２０ｃの全体の形状を斜視的に示している。図４においては後述の軸Ｘを含む鉛直断面における湯道２０ｃの形状を示している。尚、図３、４においては、タンディッシュ２０の側壁の一般的な形状に合わせて、湯道２０ｃの入口の面や出口の面が鉛直方向に対して傾いている形態について示しているが、湯道の入口及び出口の形態はこれに限定されるものではない。例えば、湯道２０ｃの入口及び／又は出口の面が鉛直方向に沿っていてもよい。
【００２７】
図３、４に示すように、タンディッシュ２０の湯道２０ｃの受鋼部２０ａ側の入口面積が、湯道２０ｃの排出部２０ｂ側の出口面積よりも小さいことが重要である。すなわち、湯道２０ｃは入口から出口に向かって流路面積が拡大している。このように、湯道２０ｃの入口面積を出口面積よりも小さくすることで、湯道２０ｃを流通する溶鋼１の平均流速を低下させることができる。湯道２０ｃの入口面積と出口面積との比は、後述の角度α等を満たす限り、特に限定されるものではない。尚、湯道２０ｃの「入口面積」とは、湯道２０ｃの入口を構成する輪郭によって囲まれる領域を平面に投影した場合（平面として捉えた場合）の最大面積をいう。「出口面積」とは、湯道２０ｃの出口を構成する輪郭によって囲まれる領域を平面に投影した場合（平面として捉えた場合）の最大面積をいう。
【００２８】
図３、４に示すように、タンディッシュ２０の湯道２０ｃの入口面の図心と湯道２０ｃの出口面の図心とを結んだ軸Ｘを含む鉛直断面において、軸Ｘと湯道２０ｃの内壁とのなす角度αが下記式（１）を満たすことが重要である。言い換えれば、タンディッシュ２０の湯道２０ｃは、軸Ｘを含む鉛直断面において、上側の内壁と下側の内壁とのなす角度α’（図３、４におけるα１＋α２）が０°超２４°未満となる。或いは、タンディッシュ２０の湯道２０ｃは入口から出口に向かって角度０°超２４°未満にて先太りとされている（流路面積が拡大されている）とも言える。
０°＜α＜１２°・・・（１）
【００２９】
「湯道の入口面の図心」とは、湯道の入口を構成する輪郭によって囲まれる領域を平面として捉えた場合に、当該平面上の任意の点のうち、その位置を支点としたときに当該平面が釣り合う点をいう。「湯道の出口面の図心」についても同様である。湯道の入口面の図心の位置は例えば以下のようにして特定することができる。すなわち、上記した「入口面積」と対応する平面（湯道２０ｃの入口を構成する輪郭によって囲まれる領域を平面として捉えた場合の当該平面）の任意の点を原点として、断面１次モーメントを計算し、計算した断面１次モーメントを入口面積で割った値が、当該原点から図心までの距離となる。特定の平面図形における図心の位置を特定する方法については公知であることから、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００３０】
湯道２０ｃにおける上記の角度αが０°超であることで、入口から出口に向かって湯道２０ｃの流路を拡大することができ、湯道２０ｃを流通する溶鋼１の平均流速を低下させることができる。平均流速を一層低下させる観点からは、角度αが下記式（２）を満たすことが好ましい。
３°＜α＜１２°・・・（２）
【００３１】
一方、本発明者の新たな知見では、上記の角度αが１２°以上に大きくなると、湯道２０ｃを流通する溶鋼１の逆流率が大きく上昇する。逆流を一層抑制する観点からは、上記角度αが１０°以下であることが好ましく、９°以下であることがより好ましい。
【００３２】
尚、図３、４において、湯道２０ｃの上側内壁と軸Ｘとのなす角度α１と、下側内壁と軸Ｘとのなす角度α２とは、同じ値であっても異なる値であってもよい。角度α１及びα２のいずれについても０°超１２°未満の範囲内であればよい。
【００３３】
上記の説明では、所定の鉛直断面における湯道２０ｃの内壁のなす角度について説明した。一方、タンディッシュ２０は、湯道２０ｃが鉛直方向（上下方向）だけでなく、左右方向においても、入口から出口に向かって流路面積が拡大していることが好ましい。図５にタンディッシュ２０の湯道２０ｃの形状の一例を概略的に示す。図５においては軸Ｘを含むとともに鉛直断面と直交する断面における湯道２０ｃの形状（上面視における湯道２０ｃの形状と略一致）を示している。図５に示すように、タンディッシュ２０は、軸Ｘを含むとともに鉛直断面と直交する断面において、軸Ｘと湯道２０ｃの内壁とのなす角度βが下記式（３）を満たすことが好ましい。このように、鉛直方向だけでなく、鉛直方向と直交する方向においても、湯道２０ｃの形状を入口から出口に向かって特定の角度にて先太りとすることで、湯道２０ｃを流通する溶鋼１の平均流速をより適切に低下させることができる。
０°＜β＜１２°・・・（３）
【００３４】
角度βの好ましい範囲は、上記角度αと同様である。すなわち、角度βが下記式（４）を満たすことがより好ましい。また、逆流を一層抑制する観点からは、角度βが１０°以下であることが好ましく、９°以下であることがより好ましい。
３°＜β＜１２°・・・（４）
【００３５】
より顕著な効果を発揮させる観点から、タンディッシュ２０は、湯道２０ｃの内壁の形状が、上記した鉛直方向（上下方向）の断面や左右方向の断面だけでなく、あらゆる方向の断面において、入口から出口に向かって所定の角度にて流路が拡大するような形状であることが好ましい。すなわち、タンディッシュ２０は、軸Ｘを含む任意の断面において、軸Ｘと湯道２０ｃの内壁とのなす角度γが下記式（５）を満たすことが好ましく、下記式（６）を満たすことがより好ましい。角度γのさらに好ましい範囲については角度αや角度βと同様である。
０°＜γ＜１２°・・・（５）
３°＜γ＜１２°・・・（６）
【００３６】
タンディッシュ２０の湯道２０ｃの長さは特に限定されるものではないが、あまりに短すぎてもあまりに長すぎても効果が小さくなる傾向にある。例えば、溶鋼１の平均流速をより一層適切に減少させる観点からは、湯道２０ｃの入口面の図心と湯道２０ｃの出口面の図心との距離が５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
タンディッシュ２０の湯道２０ｃの入口側流路面積と出口側流路面積との比は、上記の角度を満たす限り特に限定されるものではない。通常、湯道２０ｃの入口面や出口面の開口面積は、当該入口面や出口面の傾斜角度（鉛直方向に対する傾き）によって大きく変化し得る（図６参照）。この点、湯道２０ｃの入口面と出口面との面積比を特定しただけでは、溶鋼１の平均流速を適切に低減することは難しい。これに対し、タンディッシュ２０にあっては、湯道２０ｃの入口面積を出口面積よりも小さくするだけでなく、湯道２０ｃを入口から出口に向かって所定の角度にて先太りとすることで、溶鋼１の平均流速を適切に低減することが可能である。
【００３８】
尚、図７に示すように、湯道２０ｃの入口の面の傾斜角度θ１と出口の面の傾斜角度θ２とに差が存在する場合は、湯道２０ｃの流路面積のうち、入口の輪郭の少なくとも一部を含む入口側最小面積を「入口面積」として特定するとよい。また、湯道２０ｃの流路面積のうち、出口の輪郭の少なくとも一部を含む出口側最小面積を「出口面積」として特定するとよい。ここで、タンディッシュ２０においては、湯道２０ｃの流路面積のうち、入口の輪郭の少なくとも一部を含む入口側最小面積をＡ１、出口の輪郭の少なくとも一部を含む出口側最小面積をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２が０．４以上０．８以下であることが好ましい。また、湯道２０ｃの好ましい長さを考慮すると、入口側最小面積Ａ１は８０ｃｍ２以上２０００ｃｍ２以下であることが好ましく、出口側最小面積Ａ２は１００ｃｍ２以上５０００ｃｍ２以下であることが好ましい。図７は軸Ｘを含む鉛直断面における湯道２０ｃの形状を例示したが、軸Ｘを含む断面であって当該鉛直断面と直交する断面における湯道２０ｃの形状についても同様に入口面及び出口面の傾斜角度を考慮することが好ましい。
【００３９】
タンディッシュ２０において、湯道２０ｃの入口側及び出口側の開口形状（湯道２０ｃにおける溶鋼１の流通方向と直交する断面における湯道２０ｃの形状）は、現実的且つ一般的な形状であればどのような形状であってもよい。例えば、多角形状の開口や丸状の開口等を採用可能である。湯道をより容易に成形可能である観点からは、略四角形状又は略丸状が好ましく、略四角形状がより好ましい。
【００４０】
上記説明においては、タンディッシュ２０に湯道２０ｃが１つだけ備えられる形態について説明したが、湯道２０ｃの数は１つに限定されるものではない。また、上記説明においては、断面形状において、湯道２０ｃの内壁が入口から出口に向かって直線状とされた形態について説明したが、湯道２０ｃの内壁面は直線状に限定されず、上記の角度を満たす範囲において曲線状であってもよい。
【００４１】
２．連続鋳造装置
上記説明においては、本開示の技術のうち連続鋳造用タンディッシュとしての側面について説明した。一方、本開示の技術は、連続鋳造装置としての側面も有する。すなわち、本開示の連続鋳造装置は、上述した本開示の連続鋳造用タンディッシュ２０を備えることを特徴とする。
【００４２】
本開示の連続鋳造装置において、タンディッシュ２０の好ましい形態等については上述した通りであることから、ここでは詳細な説明を省略する。また、本開示の連続鋳造装置においてタンディッシュ２０以外の構成は本技術分野において自明であることからここでは詳細な説明を省略する。
【００４３】
３．連続鋳造方法
上記説明においては、本開示の技術のうち連続鋳造用タンディッシュや連続鋳造装置としての側面について説明した。一方、本開示の技術は、連続鋳造方法としての側面も有する。すなわち、本開示の連続鋳造方法は、取鍋１０内の溶鋼１をタンディッシュ２０に注入した後、該溶鋼１を鋳型３０内に注入する連続鋳造方法であって、タンディッシュ２０が、溶鋼１を受け入れる受鋼部２０ａと、溶鋼１を鋳型３０へと排出する排出部２０ｂと、受鋼部２０ａと排出部２０ｂとを連通して結合する湯道２０ｃと、を有し、湯道２０ｃの受鋼部２０ａ側の入口面積が、湯道２０ｃの排出部２０ｂ側の出口面積よりも小さく、湯道２０ｃの入口面の図心と湯道２０ｃの出口面の図心とを結んだ軸Ｘを含む鉛直断面において、軸Ｘと湯道２０ｃの内壁とのなす角度αが下記式（１）を満たすことを特徴とする。
０°＜α＜１２°・・・（１）
【００４４】
本開示の連続鋳造方法において、タンディッシュ２０の好ましい形態等については上述した通りであることから、ここでは詳細な説明を省略する。また、本開示の連続鋳造方法においてタンディッシュ２０以外の構成は本技術分野において自明であることからここでは詳細な説明を省略する。
【００４５】
本開示の連続鋳造方法において、取鍋１０からタンディッシュ２０に注入される溶鋼１の流量（流速）や、タンディッシュ２０から鋳型３０へと排出される溶鋼１の流量（流速）については特に限定されるものではなく、一般的な流量（流速）であれば、本開示の連続鋳造方法による効果が発揮される。より顕著な効果を発揮させる観点から、本開示の連続鋳造方法においては、湯道２０ｃの入口における溶鋼１の平均流速が０．１ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下、出口における溶鋼１の平均流速が０．０５ｍ／ｓ以上０．５ｍ／ｓ以下となるように、タンディッシュ２０に注入される溶鋼１及びタンディッシュ２０から排出される溶鋼１の流量を調整することが好ましい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例を示しつつ、本開示のタンディッシュによる効果について説明する。
【００４７】
１．数値流体解析による検討
流体解析ソフトＦＬＵＥＮＴを用いた数値流体解析を実施した。具体的には、図８に示す、計算ケース（１）の条件（６００ｍｍ×６００ｍｍの領域から０．１ｍ／ｓで溶鋼を流入させ、入側の形状が３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形断面で出側の断面積が入側よりも大きくなっている長さ１０００ｍｍの湯道内に溶鋼を流通した場合）において、湯道出側断面における溶鋼流速を定常計算した。ここで、入口面及び出口面の図心を通る軸と、湯道の内壁とのなす角を湯道入出勾配角度αと定義した（図３、４参照）。乱流モデルはｋ−ωを用い、溶鋼は密度７０００ｋｇ／ｍ３、粘度０．００６Ｐａ・ｓとした。尚、ノズル壁面からの抜熱などによる温度分布が流動に与える影響は小さいと考え、熱対流は計算していない。
【００４８】
また、タンディッシュの形状によっては、湯道を左右方向に同じ角度で拡大することができない場合がある。この場合を想定して、図９に示す計算ケース（２）の条件（湯道の上下と片側の内壁面のみを拡大し、もう片側は湯道入出勾配角度を０°とした場合）について、湯道出側断面における溶鋼流速を定常計算した。
【００４９】
図１０は、湯道入出勾配角度αと湯道の出側断面での溶鋼流速のうち、入り口から出口方向に向かう流動の平均流速を比較したものである。計算ケース（１）及び（２）ともに湯道入出勾配角度αが大きいほど溶鋼流速が低下している。すなわち、計算ケース（１）及び（２）のように、湯道の形状の異なる場合でも、湯道を流通する溶鋼の平均流速は上記の角度αで整理できることが分かった。
【００５０】
尚、図１０の結果から、湯道入出勾配角度αが２°の場合、平均流速の低下が小さく、より顕著な効果を確保する観点からは角度αを３°超とするのがよいことが分かる。湯道の内壁面近傍において粘性の影響で溶鋼流動がほとんどなかったことが原因と考えられる。また、特に湯道入出勾配角度αが９°程度までは、角度αの増加に応じて溶鋼流速の減少効果がみられたがそれ以上では飽和する傾向が見られた。
【００５１】
以下の検討により、湯道入出勾配角度αが大きい場合について溶鋼流速の減少効果が飽和することについて確認した。図１１は計算ケース（１）において湯道入出勾配角度αが１５°の時の出側断面付近の流動の様子である。この場合、部分的に溶鋼の吸い込みが発生して湯道内に逆流することが分かる。このような逆流がある場合、タンディッシュ内の湯面のスラグや大気を巻き込んで溶鋼の品質が悪化する可能性があるため、逆流ができるだけ生じない範囲で流速を低減することが好ましい。
【００５２】
図１２に出側断面の面積に対して溶鋼が逆流している面積の百分率を逆流率と定義して示した。湯道入出勾配角度αが９°までは逆流率０で、１０°を越えた１２°以上で逆流率が大きく増大することがわかった。このような流動が生じている場合、湯道出口での流速が小さくならず、またタンディッシュ内の湯面付近に浮かんだスラグなどを吸い込んで溶鋼中の介在物が増加する可能性がある。
【００５３】
以上の結果から、角度αの範囲は、０°＜α＜１２°とする必要があり、流速減少効果がより大きくなる３°＜α＜１２°とすることが好ましいといえる。
【００５４】
２．実機試験
転炉−二次精錬工程を経た溶鋼を、Ｈ形状のタンディッシュ内に注湯した後、垂直曲げ連続鋳造機にて鋳造して幅１６００ｍｍ、厚み２５０ｍｍの鋳片とした。溶鋼はＣ濃度０．２質量％のアルミキルド鋼を使用した。取鍋交換と取鍋交換との間の定常部にあたる鋳片の幅１／４、鋳造の水平時に上側の面すなわちＬ面からの厚みが２０ｍｍの位置からサンプルを採取した。得られたサンプルは、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物系の介在物濃度を評価するため、全酸素濃度（Ｔ．Ｏ）の測定に供した。全酸素濃度（Ｔ．Ｏ）は、採取したサンプルを黒鉛坩堝内で溶融し、鋼中の酸素と坩堝中の炭素を反応させて一酸化炭素ガスとし、赤外線吸収検出機によってその一酸化炭素ガスを検出して求めた。Ｈ形状タンディッシュの受鋼部と溶鋼排出部をつなぐ中空形状の湯道形状は矩形とし、湯道長さ（入口側図心と出口側図心との距離）は０．７ｍとした。
【００５５】
比較例ではＨ形状タンディッシュの１槽目と２槽目をつなぐ湯道の形状を、入口と出口で同じ３４．６ｃｍ角とし、実施例では出口を４９．０ｃｍ角に上下、左右方向に拡張した（図１３参照）。この時、湯道の入り口の断面積は両方の条件で０．１２ｍ２と同じであり、出口の断面積は比較例では０．１２ｍ２、実施例では０．２４ｍ２とした。この時、湯道入出勾配角度αは比較例で０°、実施例では約６°であった。
【００５６】
図１４に測定結果を示す。縦軸は比較例で測定したＴ．Ｏの値を１として規格化した値である。図１４に示すように、実施例においては、比較例よりも１割程度Ｔ．Ｏが減少した。すなわち、タンディッシュの受鋼部と排出部とを連通する湯道の形状を、入口から出口に向かって所定の角度にて先太りとすることで、溶鋼中に存在する介在物がショートパスによって鋳型に持ち込まれることを抑制しつつ、タンディッシュにおける溶鋼の平均流速の増加を抑えて、溶鋼または溶鋼中のアルミニウムとタンディッシュ内の酸素との再酸化反応を抑制して介在物の生成を効果的に防ぐことができるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本開示の連続鋳造方法により鋳造される鋳片は、各種鋼製品の素材として利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  溶鋼
１０  取鍋
２０  タンディッシュ
２０ａ  受鋼部
２０ｂ  排出部
２０ｃ  湯道
３０  鋳型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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