(57)【要約】【課題】溶融物の入った容器の内部に気体を注入して、介在物を効果的に除去することができる溶融物の処理装置と溶融物の処理方法を提供する。【解決手段】上部に溶融物注入部に設けられ、底部にホールが形成される容器と、溶融物注入部からホール側に離隔されて設置される誘導部材と、誘導部材から溶融物注入部側に離隔され、底部に設置される気体注入部と、幅方向に延長され、内部が下側に解放され、誘導部材及び気体注入部を向き合うように容器の上部に設置されるチャンバー部とを含み、溶融物の処理時、誘導部材と気体注入部を利用して、溶融物の回転流を形成し、これを利用して介在物を効果的に除去できる溶融物の処理装置及びこれに適用される溶融物の処理方法を提示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が上側に解放され、上部に溶融物注入部が設けられ、底部の少なくとも一側にホールが形成される容器と、
前記溶融物注入部から前記ホール側に離隔されて設置される誘導部材と、
前記誘導部材から前記溶融物注入部側に離隔され、前記底部に設置される気体注入部と、を含むことを特徴とする溶融物の処理装置。
【請求項２】
前記誘導部材は、
前記溶融物注入部から前記ホール側に離隔され、前記底部から離隔されて設置される第１部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の溶融物の処理装置。
【請求項３】
前記誘導部材は、
前記第１部材から前記ホール側に離隔され、前記底部に接触されて設置される第２部材を含むことを特徴とする請求項２に記載の溶融物の処理装置。
【請求項４】
前記気体注入部は、
前記第１部材から前記溶融物注入部側に離隔されるか、または、前記第２部材から前記第１部材側に離隔されて設置されることを特徴とする請求項３に記載の溶融物の処理装置。
【請求項５】
幅方向に延長され、内部が下側に解放され、前記誘導部材及び前記気体注入部に向き合うように前記容器の上部に設置されるチャンバー部を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の溶融物の処理装置。
【請求項６】
前記誘導部材、前記気体注入部、前記チャンバー部及び前記ホールのそれぞれは、複数個備えられて、前記溶融物注入部を中心に長さ方向の両側に位置することを特徴とする請求項５に記載の溶融物の処理装置。
【請求項７】
前記気体注入部は、
幅方向に延長され、前記底部の上面に突出され、前記第１部材の下面より高さが低いことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の溶融物の処理装置。
【請求項８】
前記気体注入部は、
前記溶融物注入部より前記第１部材に相対的に近く位置することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の溶融物の処理装置。
【請求項９】
前記気体注入部は、
前記底部上に設置され、上面にスリットが形成されるブロックと、
前記スリットに連通する気体注入管と、
前記気体注入管に装着され、前記気体注入管の開度及び開閉方式を制御する制御バルブと、を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１０】
前記チャンバー部は、
幅方向に延長されるリード部と、
幅方向に延長され、前記第１部材を中心に長さ方向の両側に離隔されて、前記リード部の下面にそれぞれ装着され、前記容器の長さ方向両側壁に接触されるか、または離隔される複数の壁体部と、
長さ方向に延長され、前記リードの幅方向の両側の縁にそれぞれ装着され、前記複数の壁体部を連結する複数のフランジ部と、を含むことを特徴する請求項５に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１１】
前記複数の壁体部は、
前記気体注入部から前記溶融物注入部側に離隔されるように位置する第１壁体部と、
前記第２部材の上側に離隔されて位置する第２壁体部と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１２】
前記第１壁体部は、下面が前記第１部材の上面より高さが高く形成され、前記容器の内部に注入された溶融物によって浸漬可能であることを特徴とする請求項１１に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１３】
前記第２壁体部は、下面が前記第１部材の上面より高さが低く形成され、前記容器の内部に注入された溶融物によって浸漬可能であることを特徴とする請求項１１に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１４】
前記第２壁体部は、前記第１壁体部と向き合う一面に斜面、垂直面、曲面及び凹溝中の少なくともいずれか一つが形成されることを特徴とする請求項１１に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１５】
気体を供給できるように形成され、前記チャンバー部を貫通して内部に連通する供給管と、及び気体を排気できるように形成され、前記チャンバー部を貫通して内部に連通する排気管と、のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１６】
前記チャンバー部を昇降可能に支持し、前記容器の内部に注入された溶融物の上面の高さに応じて、前記チャンバー部の高さを調節する第１作動部と、前記チャンバー部をスライド可能に支持し、前記容器の内部に注入された溶融物の裸湯面の発生位置に応じて、長さ方向に前記チャンバー部の位置を調節する第２作動部と、のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１７】
前記第１部材から前記気体注入部の反対側に離隔され、前記底部に設置される第２気体注入部をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１８】
前記溶融物注入部は、溶鋼が通過可能なように形成され、連続鋳造設備のレードルに着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の溶融物の処理装置。
【請求項１９】
前記気体注入部を介して前記容器の内部に注入される気体は、不活性気体を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の溶融物の処理装置。
【請求項２０】
内部が上側に解放され、底部にホールが形成され、上部に溶融物注入部が設けられ、前記ホールと溶融物注入部との間に誘導部材が設けられた容器を準備するステップと、
溶融物を前記容器の内部に注入するステップと、
前記誘導部材の上部に前記溶融物を噴流させるステップと、
気体注入部を介して、前記誘導部材と前記溶融物注入部との間の容器内部に気体を注入し、前記溶融物の回転流を形成するステップとを含むことを特徴とする溶融物の処理方法。
【請求項２１】
チャンバー部を利用して、前記容器の内部に注入された気体による溶融物の裸湯面の発生位置を覆う領域に真空雰囲気または不活性雰囲気を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の溶融物の処理方法。
【請求項２２】
前記回転流を形成するステップは、
前記誘導部材に対する前記気体注入部の気体注入位置を調節して、前記回転流の流動方向と回転数とのうち少なくともいずれか一つを制御するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の溶融物の処理方法。
【請求項２３】
前記回転流を形成するステップは、
前記気体注入部による気体注入方式を連続方式と断続方式とのうち少なくとも一つの方式にて制御するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の溶融物の処理方法。
【請求項２４】
前記回転流を形成するステップは、
前記溶融物に対する前記チャンバー部の浸漬高さを調節して、前記誘導部材の上部を噴流させて、前記ホール側に流動する溶融物の流量と、前記誘導部材の上部を噴流させて、前記気体注入部側に流動する溶融物の流量と、をそれぞれ制御するステップを含むことを特徴とする請求項２１に記載の溶融物の処理方法。
【請求項２５】
前記回転流を形成するステップは、
第２気体注入部を介して、前記気体注入部と前記誘導部材との間の容器内部に気体を注入し、前記回転流の流動方向と回転数とのうち少なくとも一つを制御するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の溶融物の処理方法。
【請求項２６】
前記溶融物は、溶鋼を含み、
前記気体は、不活性気体を含むことを特徴する請求項２０乃至２５のいずれか一項に記載の溶融物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融物の処理装置及び溶融物の処理方法に係り、より詳しくは、介在物を効果的に除去できる溶融物の処理装置及びこれを利用した溶融物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼部門において連続鋳造法は、従来の造塊法に比べて品質の均一と実收率などが優れている。そこで、連続鋳造法の操業設備と操業技術等について多くの研究開発が行われている。その結果、少数の特殊用途を除いて高合金鋼をはじめ、ほぼすべての鋼種を連続鋳造法で生産できるようになった。このような連続鋳造法のための操業設備として、連続鋳造設備がある。
連続鋳造設備は製鋼設備から精錬された溶鋼を供給されてスラブ（Ｓｌａｂ）を製造する設備である。連続鋳造設備は溶鋼（ｍｏｌｔｅｎ  ｓｔｅｅｌ）を運搬するレードル（Ｌａｄｌｅ）、レードルから溶鋼を供給されて一時的に保存するタンディッシュ（Ｔｕｎｄｉｓｈ）、タンディッシュュから継続的に溶鋼を供給され、これをスラブ（Ｓｌａｂ）に１次凝固させる鋳型（Ｍｏｌｄ）、鋳型から継続的に引抜されるスラブを２次冷却させ、一連の成形作業を実行する冷却台で構成される。
【０００３】
溶鋼は、タンディッシュに注入されて所定時間滞留されて、介在物（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）が浮上分離され、スラグが安定され、再酸化が防止される。以後、溶鋼は鋳型に供給され、スラブの形状で初期凝固層を形成する。このとき、スラブの表面品質が決定される。
即ち、鋳型でのスラブ表面品質は、溶鋼の介在物に対する清浄度によって、その程度が決定される。例えば、介在物に対する溶鋼の清浄度が良くない場合、介在物自体によりスラブ表面に欠陥が発生することになり、介在物によって浸漬ノズルが詰まり、溶鋼の流れに異常が発生して、スラブ表面品質が低下する。
【０００４】
溶鋼は、タンディッシュに溶鋼が所定時間滞留して、介在物が浮上分離される程度に応じて、介在物に対する清浄度が相当部分変わる。介在物の浮上分離される程度は、溶鋼タンディッシュでの滞留時間に比例する。
従って、従来はタンディッシュでの溶鋼滞留時間を長くするための方案として、タンディッシュ内部にダム（Ｄａｍ）またはウィアー（Ｗｅｉｒ）を構築し、溶鋼の流れを制御して、溶鋼の滞留時間を調節した。
しかし、溶鋼に混入された介在物の大きさが３０μｍ以下の場合、介在物が浮上分離されるまでの時間が溶鋼の滞留時間よりも長いため、３０μｍ以下の大きさである介在物は、タンディッシュのダムとウィアーを利用して、除去することが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＫＲ１０−２０１３−００７６１８７  Ａ
【特許文献２】ＫＲ１０−２０１５−００７３４４９  Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、溶融物の入った容器の内部に気体を注入して、介在物を効果的に除去することができる溶融物の処理装置と溶融物の処理方法を提供することにある。
本発明は、溶融物の入った容器の内部に注入される気体で溶融物の回転流を形成して、介在物を効果的に除去することができる溶融物の処理装置と溶融物の処理方法を提供する。
本発明は、溶融物の入った容器の内部に形成される回転流の流動方向及び回転数を制御して、介在物を効果的に除去することができる溶融物の処理装置と溶融物の処理方法を提供する。
本発明は、容器に入れられた溶融物の回転流によって溶融物に形成される裸湯面が大気と接触することを効果的に防止する溶融物の処理装置と溶融物の処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明の実施形態に係る溶融物の処理装置は，内部が上側に解放され、上部に溶融物注入部が設けられ、底部の少なくとも一側にホールが形成される容器と、溶融物注入部からホール側に離隔されて設置される誘導部材と、誘導部材から溶融物注入部側に離隔され、底部に設置される気体注入部と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
誘導部材は、溶融物注入部からホール側に離隔され、底部から離隔されて設置される第１部材を含むことがよい。
誘導部材は、第１部材からホール側に離隔され、底部に接触されて設置される第２部材を含むことが好ましい。
気体注入部は、第１部材から溶融物注入部側に離隔されるか、または、第２部材から第１部材側に離隔されて設置されることができる。
幅方向に延長され、内部が下側に解放され、誘導部材及び気体注入部に向き合うように容器の上部に設置されるチャンバー部を含むことが好ましい。
【０００９】
誘導部材、気体注入部、チャンバー部及びホールのそれぞれは、複数個備えられて、溶融物注入部を中心に長さ方向の両側に位置することができる。
気体注入部は、幅方向に延長され、底部の上面に突出され、第１部材の下面より高さが低いことがよい。
気体注入部は、溶融物注入部より第１部材に相対的に近く位置することができる。
【００１０】
気体注入部は、底部上に設置され、上面にスリットが形成されるブロックと、スリットに連通する気体注入管と、気体注入管に装着され、気体注入管の開度及び開閉方式を制御する制御バルブと、を含むことができる。
チャンバー部は、幅方向に延長されるリード部と、幅方向に延長され、第１部材を中心に長さ方向の両側に離隔されて、リード部の下面にそれぞれ装着され、容器の長さ方向両側壁に接触されるか、または離隔される複数の壁体部と、長さ方向に延長され、リードの幅方向の両側の縁にそれぞれ装着され、複数の壁体部を連結する複数のフランジ部と、を含むことが好ましい。
【００１１】
複数の壁体部は、気体注入部から溶融物注入部側に離隔されるように位置する第１壁体部と、第２部材の上側に離隔されて位置する第２壁体部と、を含むことがよい。
第１壁体部は、下面が第１部材の上面より高さが高く形成され、容器の内部に注入された溶融物によって浸漬可能であることがよい。
第２壁体部は、下面が第１部材の上面より高さが低く形成され、容器の内部に注入された溶融物によって浸漬可能であることが好ましい。
【００１２】
第２壁体部は、第１壁体部と向き合う一面に斜面、垂直面、曲面及び凹溝中の少なくともいずれか一つが形成されることができる。
溶融物の処理装置は，気体を供給できるように形成され、チャンバー部を貫通して内部に連通する供給管と、及び気体を排気できるように形成され、チャンバー部を貫通して内部に連通する排気管と、のうち少なくともいずれか一つを含むことがよい。
溶融物の処理装置は，チャンバー部を昇降可能に支持し、容器の内部に注入された溶融物の上面の高さに応じて、チャンバー部の高さを調節する第１作動部と、チャンバー部をスライド可能に支持し、容器の内部に注入された溶融物の裸湯面の発生位置に応じて、長さ方向にチャンバー部の位置を調節する第２作動部と、のうち少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。
【００１３】
溶融物の処理装置は，第１部材から気体注入部の反対側に離隔され、底部に設置される第２気体注入部をさらに含むことができる。
溶融物注入部は、溶鋼が通過可能なように形成され、連続鋳造設備のレードルに着脱可能に装着されるが好ましい。
気体注入部を介して容器の内部に注入される気体は、不活性気体を含むことがよい。
【００１４】
本発明の実施形態に係る溶融物の処理方法は、内部が上側に解放され、底部にホールが形成され、上部に溶融物注入部が設けられ、ホールと溶融物注入部との間に誘導部材が設けられた容器を準備するステップと、溶融物を容器の内部に注入するステップと、誘導部材の上部に溶融物を噴流させるステップと、気体注入部を介して、誘導部材と溶融物注入部との間の容器内部に気体を注入し、溶融物の回転流を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
溶融物の処理方法は、チャンバー部を利用して、容器の内部に注入された気体による溶融物の裸湯面の発生位置を覆う領域に真空雰囲気または不活性雰囲気を形成するステップを含むことがよい。
回転流を形成するステップは、誘導部材に対する気体注入部の気体注入位置を調節して、回転流の流動方向と回転数とのうち少なくともいずれか一つを制御するステップを含むことができる。
【００１６】
回転流を形成するステップは、気体注入部による気体注入方式を連続方式と断続方式とのうち少なくとも一つの方式にて制御するステップを含むことがよい。
【００１７】
回転流を形成するステップは、溶融物に対するチャンバー部の浸漬高さを調節して、誘導部材の上部を噴流させて、ホール側に流動する溶融物の流量と、誘導部材の上部を噴流させて、気体注入部側に流動する溶融物の流量とをそれぞれ制御するステップを含むことが好ましい。
【００１８】
回転流を形成するステップは、第２気体注入部を介して、気体注入部と誘導部材との間の容器内部に気体を注入し、回転流の流動方向と回転数とのうち少なくとも一つを制御するステップを含むことができる。
溶融物は、溶鋼を含み、気体は、不活性気体を含むことがよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施形態によると、溶融物の入った容器の内部に気体を注入して、介在物と接触させることにより介在物を効果的に除去することができる。また、溶融物の入った容器の内部に注入される気体で溶融物の回転流を形成し、気体に対する介在物の接触頻度を増加させることにより介在物をより効果的に除去することができる。さらに、溶融物の入った容器の内部に形成された回転流の流動方向及び回転数を制御して、気体に対する介在物の接触頻度を顕著に増加させることにより介在物をさらに効果的に除去することができる。
本発明の実施形態によると、容器に入れられた溶融物の回転流によって、溶融物に形成される裸湯面が大気と接触することを効果的に防止することができ、溶融物の再酸化及び汚染を効果的に防止することができる。
【００２０】
例えば、製鉄所の連続鋳造工程に適用される場合、精錬された溶鋼が入ったタンディッシュの内部にアルゴンガスを注入して、多数の気泡を形成し、その界面にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの各種の介在物を捕集することにより介在物を効果的に除去することができる。また、タンディッシュの内部に構築されたダムとウィアーに対するアルゴンガスの注入位置を所定の位置に定め、タンディッシュの内部に注入される気体で溶鋼の回転流を形成するとともに回転流の流動方向及び回転数を制御することができる。これを利用して、アルゴンガスまたはその気泡に対する介在物、特に３０μｍ以下の微細介在物の接触頻度を顕著に増加させることにより微細介在物をより効果的に除去することができる。
また、タンディッシュに入れられた溶鋼の回転流による溶鋼の裸湯面の形成位置にチャンバーを設けて、裸湯面を覆うようにチャンバーの下部を溶鋼に浸漬させ、チャンバーの内部に不活性気体を注入することにより、溶鋼の裸湯面が大気と接触することを効果的に防止することができる。さらに、これを利用して、溶鋼の再酸化及び汚染を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係る溶融物の処理装置の模式図である。
【図２】本発明の実施例に係る溶融物の処理装置の平面図である。
【図３】本発明の実施例に係る溶融物の処理装置の断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る介在物の除去方法を示す状態図である。
【図５】本発明の実施例に係る介在物の除去過程及び結果を示す図であり、（ａ）は、溶鋼にアルゴンガスを注入し、凝固させる特性実験を実施し、凝固が完了した鋼の断面の状態を電子顕微鏡で撮影した写真であり、（ｂ）は、上記の特性実験の実施後、凝固した鋼の気泡の周りを電子顕微鏡で拡大した写真であり、（ｃ）は、上記の特性実験の実施後、凝固した鋼の気泡の周りの成分を電子顕微鏡で検出したグラフである。
【図６】本発明の実施例に係る溶融物の流動解析のための溶融物の処理装置のモデリング結果を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る溶融物の流動解析結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例及び変形例に係る溶融物の処理装置の部分図であり、（ａ）は、本発明実施例に係るチャンバー部を示す部分図あり、（ｂ）乃至（ｉ）は、順番に、第１変形例乃至第８変形例に係るチャンバー部を示す部分図である。
【図９】本発明の比較例に係る溶融物の処理装置の模式図である。
【図１０】本発明の比較例に係る溶融物の処理結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付した図面を基にして、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で具現化されることができる。ただ、本発明の実施例は、本発明の開示を完全なものにし、当該分野で通常の知識を有する者が発明の範囲を完全に理解するために提供されるものである。本発明の実施例を説明するために図面は誇張されることがあり、図面上で同一の符号は同一の要素を指す。
本発明の実施例を説明するための用語のうち、「上部」と「下部」は、構成要素の一部として上部と下部をそれぞれ指す。また、「上に」と「下に」は、構成要素の上面と下面に直接的または間接的に接したり、作用を及ぼす範囲を指す。
本発明は、溶融物を供給され、所定の時間滞留させ、後続の設備に供給して処理中に溶融物から介在物を効果的に除去することができる溶融物の処理装置及び溶融物の処理方法に関するものである。以下では、製鉄所の連続鋳造設備とプロセスに基づいて実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な溶融物を処理する多くの産業分野での各種設備及び工程にも多様に適用することができる。
【００２３】
図１は、本発明の実施例に係る溶融物の処理装置の模式図であり、図２は、本発明の実施例に係る溶融物の処理装置の平面図であり、図３は、本発明の実施例に係る溶融物の処理装置の断面図であり、図４は、本発明の実施例に係る介在物の除去方法を示す状態図である。
図１乃至図３を基にすると、本発明の実施例に係る溶融物の処理装置は、内部が上側に開放され、上部に溶融物注入部１が設けられ、底部１３の少なくとも一側にホール１４が形成される容器１０と、溶融物注入部１からホール１４側に離隔されて設置される誘導部材と、誘導部材から溶融物注入部１側に離隔され、底部１３に設置される気体注入部４００とを含む。また、本発明の実施例に係る溶融物の処理装置は、幅方向Ｘに延長され、内部が下側に開放され、誘導部材と気体注入部４００と向き合うように容器１０の上部に設置されるチャンバー部５００を含む。一方、誘導部材と、気体注入部４００と、チャンバー部５００と、ホール１４とは、それぞれ複数個備えられ、溶融物注入部１を中心に、長さ方向Ｙの両側に位置する。
【００２４】
溶融物Ｍは、溶鋼を含むことがよい。溶鋼は、製鋼設備で精錬が完了されて用意され、運搬容器、例えば、連続鋳造設備のレードル（図示せず）に入られて容器１０の上側に運搬される。
溶融物注入部１は、溶鋼が通過可能なように形成される中空の耐火物ノズルであることが好ましい。溶融物注入部１はシュラウドノズル（Ｓｈｒｏｕｄ  ｎｏｚｚｌｅ）を含むことができる。溶融物注入部１は、容器１０の外部に設けられたマニピュレータ（ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）に装着支持されることができる。溶融物注入部１はマニピュレータ（図示せず）の上昇により、将来のコレクタノズル（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ  ｎｏｚｚｌｅ）に結合されて、レードルの内部に連通することができる。溶融物注入部１は、容器１０の底部１３から所定の高さ離隔されて位置する。溶融物注入部１は、容器１０の内部に溶融物Ｍが注入されることにより、その下部が溶融物Ｍに浸漬されることができる。
一方、気体注入部４００を介して容器１０の内部に注入される気体ｇは、不活性気体を含むことがよい。不活性気体は、アルゴンガスＡｒであることがよい。
【００２５】
容器１０は、底部１３と底部１３の周囲に沿って突出形成された側壁部を含む。容器１０は、内部が上側に開放された容器の形状に形成される。このとき、側壁部は、長さ方向両側壁１２と幅方向両側壁１１を含む。容器１０は、外部面が、例えば、鉄皮で形成されて形状を維持することができ、内部面に耐火物が構築されて溶融物Ｍが収容される。容器１０は、連続鋳造設備のタンディッシュ（Ｔｕｎｄｉｓｈ）を含むことがよい。
容器１０は、長さ方向Ｙと幅方向Ｘの中心部を基準に左右対称する長方形の形状に形成することができる。このとき、容器１０は、長さ方向Ｙの幅が幅方向Ｘの幅よりも大きくすることが好ましい。一方、容器１０の上部には、溶融物注入部１が設けられる。このとき、容器１０の長さ方向Ｙと幅方向Ｘの中心部に溶融物注入部１が垂直整列される。
【００２６】
ホール１４は、容器１０の底部１３の少なくとも一側に形成されることができる。ホール１４は、複数個備えられることが好ましい。複数のホール１４は、それぞれ長さ方向Ｙに離隔され、幅方向両側壁１１の近傍で底部１３の両側の縁を垂直貫通して形成されることがよい。ホール１４は、容器１０の長さ方向Ｙと幅方向Ｘの中心部を基準に左右対称の位置にｋ理性することができる。ホール１４を介して容器１０の内部に収容された溶融物Ｍが容器１０の下側に排出される。ホール１４は、ゲート６０が装着されることがよい。
誘導部材は、第１部材２０と第２部材３０を含む。また、誘導部材は、溶融物注入部１からホール１４側に離隔設置されることがよい。このとき、誘導部材は、第１部材２０のみ、または第１部材２０と第２部材３０の両方を含むことが好ましい。即ち、誘導部材は、少なくとも第１部材２０を含むことができる。第１部材２０と第２部材３０は、耐火物で構築され、容器１０の内部に溶融物Ｍが収容されて希望の高さ、例えば、連続鋳造操業中期の正常な状態から溶鋼レベルまで収容される場合、溶融物Ｍにロックされた状態で溶融物Ｍの流動を制御することができる。
【００２７】
第１部材２０は、容器１０の内部に注入される溶融物Ｍの流動を制御可能に設けられることが好ましい。第１部材２０は、溶融物注入部１からホール１４側に離隔され、幅方向Ｘに延長され、底部１３から上側に所定の高さ離隔して、容器１０の長さ方向両側壁１２のお互い向き合う面の間を連結するように設置される。第１部材２０は、タンディッシュのウィアー（Ｗｅｉｒ）を含むことができる。第１部材２０は、複数個備えられて、溶融物注入部１を中心に長さ方向Ｙに相互離隔された位置にそれぞれ設置されることが好ましい。第１部材２０は、溶融物注入部１を介して容器１０の内部に注入された溶融物Ｍの溶融物注入部１付近の流動Ｐ１を容器１０の内側上部または内側下部に誘導することができる。
一方、第１部材２０付近溶融物の流動方向と流速などは、第１部材２０の上面の高さと下面の高さのうちの少なくとも一つを調節して制御することがよい。気体注入部４００付近のベンチュリー（Ｖｅｎｔｕｒｉ）効果により、第１部材２０付近の溶融物が第１部材２０の下面を通って気体注入部４００側に円滑に回収されることができる理想的な高さで第１部材２０の下面の高さが決定される。また、第１部材２０の上面が溶融物に理想的な深さだけ完全にロックされるように、その上面の高さが決定されることがよい。
【００２８】
第２部材３０は、容器１０の内部に注入された溶融物Ｍの流動を制御可能に設けることが好ましい。第２部材３０は、第１部材２０のホール１４側に離隔され、幅方向Ｘに延長され、底部１３に接触されて、容器１０の長さ方向両側壁１２のお互い向き合う面を連結して設置される。第２部材３０は、タンディッシュのダム（Ｄａｍ）であることができる。第２部材３０は、複数個備えられて、溶融物注入部１を中心に、長さ方向Ｙに相互離隔された位置にそれぞれ設置される。このとき、第２部材３０は、ホール１４よりも第１部材２０側に、より近くなるように、第１部材２０側に設置位置が偏重されることが好ましい。一方、第２部材３０の下部所定位置には、残液ホール（図示せず）が備えられる。残液ホールは底部１３に接する位置に第２部材３０を長さ方向Ｙに貫通して形成される。
【００２９】
第２部材３０は、溶融物注入部１からホール１４に向かう方向に第１部材２０の上部または下部を噴流して、第２部材３０側に誘導される溶融物Ｍの第２部材３０付近の流動をホール１４側に向かうホール１４付近の流動Ｐ２と第１部材２０の側面に向かう溶融物Ｍの回転流ＰＣにそれぞれ分けて誘導することができる。一方、第２部材３０付近の溶融物Ｍの流動方向と流速は、第２部材３０の上面の高さと、第１部材２０に対する第２部材３０の離隔距離のうち少なくとも一つを調節して制御可能である。
第１部材２０と第２部材３０によって溶融物Ｍが容器１０の内部に所定時間滞留し、介在物が浮上分離されることができる。しかし、３０μｍ以下の微細介在物の場合、第１部材２０と第２部材３０による流動制御だけでは浮上分離させることは難しい。これは、第１部材２０と第２部材３０のみを利用した流動制御の場合、３０μｍ以下の微細介在物が浮上分離されることができる時間の間に、容器１０の内部に溶融物Ｍを十分に滞留させることができないからである。
【００３０】
従って、本発明の実施例では、誘導部材と溶融物注入部１との間に気体注入部４００を設け、これを利用して誘導部材付近に溶融物Ｍの回転流ＰＣを形成する。例えば、誘導部材が第１部材２０のみを含む場合、気体注入部４００は、第１部材２０と溶融物注入部１との間に、第１部材２０から溶融物注入部１側に離隔されて設置される。また、誘導部材が第１部材２０と第２部材３０の両方を含む場合、気体注入部４００は、第１部材２０と溶融物注入部１との間に設置されたり、第１部材２０と第２部材３０の間に、第２部材３０から第１部材２０側に離隔されて設置されることができる。
即ち、第１部材２０と溶融物注入部１との間、または第１部材２０と第２部材３０との間に気体注入部４００を設け、第１部材２０付近に気体ｇを注入し、強い上昇流と溶融物Ｍの回転流ＰＣを形成することがよい。そこで、３０μｍ以下の微細介在物が浮上分離されることができるように、第１部材２０付近の溶融物Ｍを容器１０の内部で複数回回転させ、十分に滞留させることが好ましい。特に、回転流ＰＣの回転数を増加させることが好ましく、介在物と気体との接触頻度を大幅に向上させることができる。
【００３１】
この場合、溶融物Ｍに混入された介在物Ｓ’は、溶融物Ｍの回転流ＰＣに沿って第１部材２０の付近に長時間滞留し、浮上分離され、溶融物Ｍの上面に設けられたスラグＳに円滑に捕集除去される。また、溶融物Ｍに混入された介在物Ｓ’は、溶融物Ｍの回転流ＰＣに沿って第１部材２０の付近に長時間滞留し、図４に示したように、気体注入部４００を介して溶融物Ｍ内に注入された気体ｇの気泡に頻繁に接触しながら、気泡の界面に捕集され、さらに効果的に除去されることができる。
一方、誘導部材が第１部材２０のみを含む場合、気体注入部４００は、第１部材２０とホール１４との間に第１部材２０に近接して設置されることもできる。このとき、気体注入部４００から注入された気体ｇによる上昇流動は、チャンバー部５００の後述する壁体部によって、ホール１４から溶融物注入部１に向かう方向に、第１部材２０の上部を噴流するように誘導される。そして気体注入部４００から注入された気体ｇにより、第１部材２０を中心に長さ方向Ｙの両側の領域の溶融物Ｍの圧力が変わるようになり、溶融物注入部１からホール１４に向かう方向に、第１部材２０の下面を通る流動が形成される。これにより、第１部材２０付近を覆って複数回繰り返して回転する溶融物Ｍの回転流が形成される。このときの回転流は、その回転方向が、例えば、図３の回転流ＰＣの回転方向とは異なる様相となる。
【００３２】
気体注入部４００は、誘導部材から溶融物注入部１側に離隔され、底部１３上に設置される。例えば、気体注入部４００は、第１部材２０から溶融物注入部１または第２部材３０側に離隔され、底部１３に設置される。気体注入部４００は、複数個備えられ、溶融物注入部１を中心に、長さ方向Ｙの両側に位置することがよい。気体注入部４００は、例えば、レードルファーネス（Ｌａｄｌｅ  ｆｕｒｎａｃｅ）などに備えられるポーラスプラグ（Ｐｏｒｏｕｓ  ｐｌｕｇ）の構成と方式が適用される。
気体注入部４００は、幅方向Ｘに延長され、底部１３の上面に突出され、第１部材２０の下面よりも高さが低いブロックと、ブロックの上面に形成された複数のスリットと、容器１０の底部１３とブロックを順番に貫通してブロック上面のスリットに連通する気体注入管４１０と、気体注入管４１０に装着されて開度及び開閉方式を制御する制御バルブ４２０とを含む。このとき、制御バルブ４２０は、溶融物Ｍ中に気体ｇが連続注入したり、断続注入されるように開閉を制御する。
【００３３】
ブロックは、緻密質の耐火物で形成されることができ、所定の面積の上面を有する様々な形状に形成することができる。スリットは、ブロックの内部に延長され、ブロックの上面を高さ方向に貫通することが好ましい。スリットは、内部に気体ｇが流動可能なように、中空の管で形成されるか、または、多孔質の耐火物で形成されることがよい。スリットを介して容器１０の内部に気体ｇを微細な気泡状態で注入可能である。
気体注入部４００のブロックは、溶融物注入部１より第１部材２０に相対的に近く位置することができる。このとき、ブロックと第１部材２０の離隔距離Ｗ１を調節して、気体注入部４００から容器１０の内部に注入される気体ｇによる溶融物の流動方向及び回転数のうち少なくとも一つを制御することが好ましい。
例えば、第１部材２０に対するブロックの離隔距離Ｗ１が短いほど、気体ｇによる溶融物の流動方向が第１部材２０に沿って垂直に急上昇する方向に形成される。この逆の場合、溶融物の流動方向が第１部材２０に沿って相対的に緩やかに上昇する方向に形成される。
また、離隔距離Ｗ１が短いほど、ベンチュリ（Ｖｅｎｔｕｒｉ）効果により、第１部材２０と第２部材３０との間の溶融物Ｍの回転流ＰＣが気体注入部４００側に円滑に回収され、回転電流ＰＣの回転数が増加する。逆に、離隔距離Ｗ１が長いほど、第１部材２０と第２部材３０との間の溶融物Ｍの回収程度が減らされて、回転流ＰＣの回転数を相対的に減らすことになる。
【００３４】
上記のように、気体注入部４００が第１部材２０の付近に位置することに応じて、ベンチュリ効果を引き起こすことができる。即ち、気体注入部４００の設置位置によって、第１部材２０付近の溶融物Ｍが繰り返して複数回回転し、持続的で強い回転流ＰＣを形成することに応じて、３μｍ以下の大きさの微細介在物が溶融物Ｍ上面に浮上分離されたり気体ｇの気泡によって捕集される。
一方、気体注入部４００または第１部材２０上に所定の大きさの裸湯面Ｎが形成される。これは、気体注入部４００を介して溶融物Ｍ中に注入される気体ｇによる気体注入部４００と、第１部材２０との間溶融物Ｍの速い上昇流のために、溶融物Ｍの上面に形成されたスラグＳが押されるからである。この場合、裸湯面Ｎにおいて溶融物Ｍが大気に接触して再酸化され、清浄度が低下する。
従って、本発明の実施例のように、誘導部材と気体注入部４００上にチャンバー部５００を設けることがよい。溶融物Ｍの上面に裸湯面Ｎが形成されると、裸湯面Ｎの付近Ｃをチャンバー部５００で覆い、真空雰囲気や不活性雰囲気を形成することにより、溶融物Ｍが大気に接触して再酸化されることを効果的に防止することができる。このように、チャンバー部５００によって、裸湯面Ｎが外気から保護されることによって、裸湯面Ｎの形成とは無関係に、気体注入部４００に気体ｇを十分に強く注入可能で、十分に強い回転流ＰＣの形成を達成することができる。
【００３５】
また、チャンバー部５００の下部を溶融物Ｍ中に浸漬させ、チャンバー部５００の浸漬された部分を利用して、溶融物注入部１からホール１４の方向に第１部材２０の上部を噴流した溶融物Ｍを第１部材２０の下部に向かって誘導可能である。そこで、第１部材２０の付近に回転流ＰＣを安定的に形成することができる。即ち、チャンバー部５００は裸湯面Ｎの保護とともに回転流ＰＣの形成を助け、回転流ＰＣの回転数を増加させる役割をする。従って、チャンバー部５００によって介在物除去効率が向上され、溶融物の清浄度がさらに向上される。
チャンバー部５００は、幅方向Ｘに延長され、内部が下側に開放され、誘導部材と気体注入部４００を向き合うように、容器１０の上部に設置される。このとき、チャンバー部５００は、複数個備えられて、溶融物注入部１を中心に長さ方向Ｙに相互離隔された位置にそれぞれ設置される。
チャンバー部５００は、幅方向Ｘに延長されるリード部５１０と、幅方向に延長され、第１部材２０を中心に長さ方向の両側に離隔されて、リード部５１０の下面にそれぞれ装着され、容器１０の長さ方向両側壁に接触したり、離隔される複数の壁体部と、長さ方向Ｙに延長され、リード部５１０の幅方向Ｘの両側の縁にそれぞれ装着され、複数の壁体部を連結する複数のフランジ部５１１を含み、複数の壁体部及び複数のフランジ部５１１が溶融物Ｍに浸漬されて、裸湯面Ｎがチャンバー部５００に気密に保護される。
【００３６】
このとき、溶融物Ｍに浸漬される部分、例えば、複数の壁体部及び複数のフランジ部５１１は、少なくとも一部が耐火物で保護される。また、溶融物Ｍに浸漬されたときに、第１部材２０に対するフランジ部５１１の衝突や干渉を防止するように、複数のフランジ部５１１の下面は、複数の壁体部の下面及び第１部材２０の上面よりも、その高さが高いことがある。
リード部５１０は、板状の部材であって、溶融物Ｍの上面に形成される裸湯面Ｎを十分にカバー可能な面積で形成することができる。リード部５１０は、第１部材２０の上面または容器１０の内部に注入された溶融物Ｍの上面から所定の高さ離隔可能なように設置高さが決定される。複数の壁体部は、第１壁体部５２０、第２壁体部５３０を含むことができる。第１壁体部５２０は、気体注入部４００から溶融物注入部１側に離隔されるように位置することがよく、第２壁体部５３０は、第２部材３０の上側に離隔されて位置することが好ましい。
【００３７】
第１壁体部５２０は、例えば、幅方向Ｘに延長された垂直壁体であることができる。第１壁体部５２０は、下面が、第１部材２０の上面よりも高さが高く形成され、容器１０の内部に注入された溶融物Ｍによって、浸漬可能な高さまで下側に延長される。第２壁体部５３０は、例えば、幅方向Ｘに延長された垂直壁体である。第２壁体部５３０は、下面が、第１部材２０の上面よりも高さが低く形成され、溶融物Ｍによって浸漬可能な高さまで下側に延長される。第２壁体部５３０は、第２部材３０に対する離隔距離ｄ１を調節して、第１部材２０の上部を噴流する溶融物Ｍのホール１４側に流動する溶融物の流量Ｑ１及び気体注入部４００側に流動する溶融物の流量Ｑ２をそれぞれ決定することができ、その値の相対的な大きさや絶対的な大きさをそれぞれ制御することができる。
例えば、第２部材３０に対する離隔距離ｄ１が短いほど、ホール１４側に流動する溶融物の流量Ｑ１よりも気体注入部４００側に流動して回転流ＰＣの形成に使用される溶融物の流量Ｑ２が大きくなる。逆に、第２部材３０に対する離隔距離ｄ１が遠いほど、ホール１４側に流動する溶融物の流量Ｑ１が気体注入部４００側に流動して回転流ＰＣの形成に使用される溶融物の流量Ｑ２よりも大きくなる。
【００３８】
このとき、これらの流量は、回転流ＰＣの回転数とも密接に関連している。即ち、気体注入部４００側に流動して回転流ＰＣの形成に使用される溶融物の流量Ｑ２が大きくなるほど回転流ＰＣ形成が円滑に、回転数が増加することができる。
即ち、チャンバー部５００の第２壁体部５３０と誘導部材の第２部材３０は、回転流ＰＣの回転数を決定するための主要な構成であり、これらの間の距離ｄ１によって回転流ＰＣの回転数を決定する。従って、第１部材２０のホール１４側に離隔された所定の位置に第２壁体部５３０を少なくとも上下方向を向き合うように第２部材３０が構築されることがよい。
一方、第２壁体部５３０は、第１部材２０を中心に気体注入部４００の反対側に設けられる。このとき、第２壁体部５３０の第１部材２０を向き合う一面に斜面が備えられる。斜面は、第１部材２０から第２部材３０に向けて、第２壁体部５３０の下端から上端に上方傾斜されて形成される。斜面は、溶融物注入部１から第２部材３０に向かう方向に、第１部材２０を噴流させる溶融物Ｍを円滑に下降させ、第１部材２０の下面側に案内する。
チャンバー部５００は裸湯面Ｎにおいてチャンバー部５００の内部に流入される気体ｇによって負圧が形成され、不活性雰囲気が形成される。もちろん、チャンバー部５００の内部の雰囲気を直接に制御できるように、チャンバー部５００には、供給管５６０と排気管５７０がそれぞれ装着される。
【００３９】
供給管５６０は、気体を供給可能なように形成され、チャンバー部５００の例えばリード部５１０一側を貫通して内部に連通することができる。排気管５７０は、気体を排気できるように形成されてチャンバー部５００の例えばリード部５１０の他側を貫通して内部に連通する。供給管５６０の入口部気体供給源（図示せず）に連結され、不活性気体を供給され、チャンバー部５００の内部に不活性雰囲気を形成することができる。排気管５７０の入口部の排気ポンプ（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）に連結すると、これらを利用して、チャンバー部５００の内部に不活性雰囲気または真空雰囲気を形成することができる。
一方、本発明の実施例に係る溶融物の処理装置は、チャンバー部５００を昇降可能に支持し、容器１０の内部に注入される溶融物Ｍの上面の高さに応じて、チャンバー部５００の高さを調節可能な第１作動部５４０を含み、また、チャンバー部５００をスライド可能に支持し、容器１０の内部に注入される溶融物の裸湯面Ｎの発生位置に応じて長さ方向Ｙにチャンバー部５００の位置を調節する第２動作部５５０を含む。これらの動作部の連続鋳造設備のマニピュレータに適用される。例えば、油圧シリンダ等の構造で形成されることができるが、特にこれに限定されない。
【００４０】
第１作動部５４０は、リード部５１０の上面中心部に装着され、例えば、油圧などを利用して、高さ方向Ｚに伸縮可能に形成される。第２作動部５５０は、第１作動部５４０の上部に装着され、例えば、油圧などを利用して、長さ方向Ｙに伸縮可能に形成される。第２作動部５５０による長さ方向Ｙの移動は、第１作動部５４０を介してチャンバー部５００に伝達される。
一方、本発明の実施例に係る溶融物の処理装置は、第１部材２０から気体注入部４００の反対側に離隔され、底部１３に設置される第２気体注入部（図示せず）をさらに含むことができる。例えば、気体注入部４００が第１部材２０から溶融物注入部１側に離隔されて設置される場合、第２気体注入部は、第１部材２０と第２部材３０との間に設けられ、気体注入部４００が第１部材２０と第２部材３０との間に設けられると、第２気体注入部は、第１部材２０から溶融物注入部１側に離隔されて設置される。第２気体注入部の構成と作動方式は、気体注入部４００の構成及び作動方式と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
第２気体注入部を利用して、第１部材２０を中心に気体注入部４００の反対側から溶融物Ｍに気体ｇを注入し、その流動を直接に制御することができるため、この場合、回転流ＰＣをより精密に制御可能である。
ゲート６０は、ホール１４を開閉可能なように形成され、ホール１４に垂直に整列されるように、容器１０の下面にそれぞれ装着される。ゲート６０は、連続鋳造設備のスライドゲートを含み、スライドゲートは、ホール１４の開度を調整して、溶融物Ｍの排出量を調節することができる。ゲート６０には、ノズル７０が装着される。
ノズル７０は、高さ方向Ｚに延長される中空の耐火物ノズルであって、ホール１４に連通するように、ゲート６０の下面に装着される。ホール１４から吐出される溶融物Ｍは、ゲート６０を通過して、ノズル７０の内部に流入され、ノズル７０の下部を覆うように設けられた鋳型（図示せず）に供給することができる。例えば、ノズル７０は、連続鋳造設備の浸漬ノズル（Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ  Ｅｎｔｒｙ  Ｎｏｚｚｌｅ）を含む。
【００４２】
鋳型（Ｍｏｌｄ）は、長方形または正方形の中空型ブロックであることができ、内部が上側及び下側に垂直に開放される。鋳型に供給された溶融物Ｍは、スラブ（Ｓｌａｂ）に１次凝固されることができ、鋳型の下側に設けられた湾曲型または垂直湾曲型の冷却台（図示せず）を通過し、２次冷却され、成形されて半製品であるスラブに連続鋳造される。
上記のように形成された溶融物の処理装置の作動を見ると、運搬容器によって、溶融物が運搬された後、運搬容器に結合された溶融物注入部１を介して容器１０の内部に溶融物Ｍを注入する。このとき、注入された溶融物は、底部１３に沿って誘導部材を向ける流動を形成し、誘導部材に先行する位置に設置された気体注入部４００の気体ｇ注入によって、上昇流が形成される。上昇流の一部は、溶融物注入部１側に旋回して、ほとんどは、第１部材２０を噴流してチャンバー部５００の第２壁体部５３０にぶつかって下方に流れが転換される。下に向く流れの一部は、第２部材３０の上部を噴流させて、ホール１４側に抜けていくが、残りは下降して底部１３まで到達した後、気体注入部４００付近のベンチュリー効果により、第１部材２０の下面を噴流して回転流ＰＣを形成する。この回転流を利用して、溶融物Ｍ中の介在物Ｓ’が気体ｇと複数回接触して除去される。このステップの間にチャンバー部５００が裸湯面Ｎを覆って、不活性雰囲気または真空雰囲気を形成し、これにより、大気による溶融物Ｍの汚染を防止することができる。
【００４３】
以下、本発明の実施例に係る溶融物の処理方法を詳細に説明する。本発明の実施例に係る溶融物の処理方法は、本発明の実施例による上述した溶融物の処理装置に適用可能な溶融物の処理方法であって、内部が上側に開放され、底部にホールが形成され、上部に溶融物注入部が設けられ、ホールと溶融物注入部との間に誘導部材が設けられた容器を準備するステップと、溶融物を容器の内部に注入するステップと、誘導部材の上部に溶融物を噴流させるステップと、気体注入部を介して、誘導部材と溶融物注入部との間の容器内部に気体を注入し、溶融物の回転流を形成するステップとを含む。このとき、溶融物Ｍは、溶鋼を含み、気体ｇは不活性気体を含むことが好ましい。
まず、内部が上側に開放され、底部１３にホール１４が形成され、上部に溶融物注入部１が設けられ、ホール１４と溶融物注入部１との間に誘導部材が設けられた容器１０を準備する。このとき、誘導部材は、溶融物注入部１からホール１４側に離隔され、底部１３から離隔されて、容器１０の長さ方向両側壁１２に装着される第１部材２０と、及び第１部材２０からホール１４側に離隔され、底部１３に接触して、容器１０の長さ方向両側壁１２に装着される第２部材３０とを含むことが好ましい。
【００４４】
以後、溶融物注入部１に運搬容器（図示せず）を装着し、溶融物注入部１を開放して運搬容器内の溶融物Ｍを容器１０の内部に注入する。
次いで、溶融物Ｍの注入を連続実施し、溶融物Ｍのレベルを上昇させて誘導部材の上部に溶融物Ｍを噴流させる。このとき、第１部材２０と第２部材３０の上部に溶融物Ｍが噴流して、ホール１４側に流動することができる。例えば、溶融物注入部１から第１部材２０側に流動する溶融物Ｍは、第１部材２０の上面と下面を噴流して、第２部材３０側に流動し、第２部材３０の上面を噴流してホール１４側に流動する。
次いで、気体注入部４００を介して誘導部材と気体注入部４００との間の容器１０の内部に気体を注入し、溶融物Ｍの回転流ＰＣを形成する。このとき、気体注入部４００を介して第１部材２０と気体注入部４００との間の容器１０の内部に気体ｇを注入し、溶融物の回転流ＰＣを形成する。または、気体注入部４００を介して第２部材３０と第１部材２０との間の容器１０の内部に気体ｇを注入し、溶融物の回転流ＰＣを形成する。
【００４５】
溶融物Ｍの回転流ＰＣを形成するステップとともに、チャンバー部５００を利用して、容器１０の内部に注入された気体ｇによる溶融物Ｍの裸湯面Ｎの発生位置を覆う領域に真空雰囲気または不活性雰囲気を形成する。
このステップは、裸湯面Ｎの位置に応じて、チャンバー部５００を、例えば長さ方向Ｙに移動させながら実施することができ、例えば、連続鋳造などの理由による溶融物Ｍの上面レベル変化により、チャンバー部５００を、例えば高さ方向Ｚに移動させながら実施する。そこで、チャンバー部５００の浸漬深さを一定にすることができ、チャンバー部５００の浸漬位置が裸湯面Ｎを覆う位置に一定にすることができる。
また、このステップは、裸湯面Ｎ上にチャンバー部５００を整列して、チャンバー部５００の下部を溶融物Ｍに浸漬させて、裸湯面Ｎの付近を覆った後、不活性雰囲気を形成するために、裸湯面Ｎを介してチャンバー部５００の内部に流入される気体ｇを活用するか、またはチャンバー部５００の内部に別の不活性気体を直接に注入するか、チャンバー部５００の内部を排気して真空雰囲気を形成するなどの方式で実施することができる。
このとき、回転流を形成するステップと裸湯面Ｎに真空雰囲気または不活性雰囲気を形成するステップは、任意の順序で順次的に実施され、二つのステップが同時に実施される。そこで、溶融物Ｍ中に強い回転流ＰＣを形成して介在物Ｓ’を除去すると共に、回転流ＰＣによって発生する裸湯面Ｎによって溶融物Ｍが汚染されることを防止することができる。
【００４６】
一方、回転流ＰＣの形成のときに、誘導部材は、例えば第１部材２０に対する気体注入部４００の気体注入位置を異なるようにし、回転流ＰＣの流動方向と回転数のうち少なくとも一つを制御することができる。例えば、第１部材２０に対する気体注入部４００の離隔距離Ｗ１を調整して、第１部材２０に対する気体注入部４００の気体注入位置を異なるようにし、第１部材２０によるベンチュリ（Ｖｅｎｔｕｒｉ）効果の作用範囲と大きさを異なるようにすることができる。このことから、回転流ＰＣの流動方向及び回転数を調節することができる。このとき、第１部材２０に対する気体注入部４００の離隔距離Ｗ１が小さいほど回転流ＰＣの流動方向が第１部材２０に沿って垂直に形成され、回転数を増加させることができる。
また、回転流ＰＣの形成時に、溶融物Ｍに対するチャンバー部５００の浸漬高さを調節する方式で、第２壁体部５３０の高さを調節して、第２部材３０に対する第２壁体部５３０の離隔距離ｄ１を調節することができる。このことから、誘導部材の上部を噴流してホール１４側に流動する溶融物の流量Ｑ１と、誘導部材の上部を噴流して気体注入部４００側に流動し、回転流ＰＣに回収される溶融物の流量Ｑ２をそれぞれ制御することができる。
【００４７】
そこで、回転流ＰＣの回転数を制御可能であり、誘導部材の付近に溶融物Ｍを複数回回転させ、長時間滞留させるとともに、誘導部材付近の溶融物Ｍに対する気体ｇの接触頻度を顕著に増加させる。
また、回転流ＰＣの形成時に、気体注入部４００による気体ｇの注入方式を連続方式及び断続方式のうちの少なくとも一つの方法で制御して、誘導部材付近の回転流ＰＣの流れを希望の流れに多様に制御する。即ち、溶融物Ｍを処理する間に、連続して気体ｇを噴射し、回転流ＰＣの強さ及び回転数などを時間に対して一定に制御する。または、溶融物Ｍを処理する間に、所定の周期に合わせたり、不規則に気体ｇを断続噴射して、回転流ＰＣの強さ及び回転数などの流動特性が時間に応じて変化し、例えば、脈動性を持つように制御することができる。
このように、誘導部材付近の多様な位置に気体ｇを多様な方法で噴射して、誘導部材付近に形成される回転流ＰＣの流れ特性、例えば流動方向や回転数などを希望する流れの特性に多様に制御することができる。
【００４８】
一方、回転流ＰＣを形成するステップは、第２気体注入部（図示せず）を介して、気体注入部４００と誘導部材との間の容器の内部に気体を注入し、回転流の流動方向と回転数の少なくとも一つを制御することができる。
例えば、気体注入部４００を介して、第１部材２０と溶融物注入部４００との間の容器１０の内部に気体ｇを注入し、第１部材２０から気体注入部４００の反対側に離隔されて底部１３に設置される第２気体注入部（図示せず）を介して、第２部材３０と第１部材２０との間の容器１０の内部に気体を注入し、溶融物の回転流ＰＣを制御する。
【００４９】
このとき、第２気体注入部の気体注入量及び注入方式のうち少なくとも一つを気体注入部４００の気体注入量及び注入方式のうち少なくとも一つと異なるように制御して、第１部材２０を中心に、長さ方向Ｙの両側で気体ｇの注入量と注入方式を異なるように制御することができる。このことから、第１部材２０付近の溶融物Ｍの流動を希望の流動に多様に制御することができる。
上記のステップを実施しながら容器１０内に供給された溶融物Ｍから介在物を効果的に除去してホール１４に溶融物Ｍを排出し、これをホール１４の下に設けられた鋳型（図示せず）でスラブ（図示せず）に鋳造する。そこで、鋳造中のスラブの品質を向上させることができ、スラブ表面の介在物性欠陥を防止することができる。
【００５０】
図５は、本発明の実施例に係る介在物の除去過程及び結果を示す図であり、（ａ）は、溶鋼にアルゴンガスを注入し、凝固させる特性実験を実施し、凝固が完了した鋼の断面の状態を電子顕微鏡で撮影した写真であり、（ｂ）は、上記の特性実験の実施後、凝固した鋼の気泡の周りを電子顕微鏡で拡大した写真であり、（ｃ）は、上記の特性実験の実施後、凝固した鋼の気泡の周りの成分を電子顕微鏡で検出したグラフである。（ｃ）のグラフは、横軸が、電子顕微鏡で検出されるＸ線のエネルギー強さ（ｋｅＶ）のスペクトルを示す。図５を基にして、溶鋼にアルゴンガスを注入することによって、微細介在物を効果的に捕集除去することができる特性実験の実験過程とその結果を説明する。
まず、アルゴンガスによる溶鋼中の介在物捕集除去の特性実験を実行するために、溶鋼を設けて、溶鋼にアルゴンガスを吹き入れ凝固させる。溶鋼が凝固すると、凝固された鋼の断面を電子顕微鏡で観察して、注入されたアルゴンガスによって凝固された鋼に形成され気泡部分及びその周辺から介在物を確認し、その成分を分析する。その実験過程と結果を図５の（ａ）〜（ｃ）に掲載した。
【００５１】
これらの特性実験の結果、図５の（ａ）に示したとおり、凝固した鋼にアルゴンガスの気泡が形成され、（ｂ）に示したとおり、気泡の周りに３０μｍ以下のサイズの微細介在物が相当量存在していることを確認することができ、さらに、その成分分析の結果から、介在物はＡｌ２Ｏ３であると判明した。このように、アルゴンガスの気泡を利用して、溶鋼中の細介在物を効果的に除去することができる。
以上のとおり、溶鋼にアルゴンガスの気泡を注入すると、その界面に介在物が付着されるが、この介在物は、界面張力が低い方に付着される性質があるからである。即ち、アルゴンガスによる気泡の界面張力が溶鋼の界面張力に比べて相対的に低いため、介在物がアルゴンガスの気泡界面で捕集することができる。
【００５２】
このとき、本発明の実施例では、アルゴンガスによる溶鋼中の介在物の捕集除去特性を利用して、介在物を捕集除去するために、アルゴンガスが噴射される溶鋼中の所定の領域に回転流ＰＣを形成させ、同じ溶鋼について複数回回転させ、アルゴンガスと高い頻度で繰り返して接触させることができる。
そこで、より効果的にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの成分を持つ微細介在物を溶鋼から捕集除去することができる。このとき、介在物を界面に捕集したアルゴンガスの気泡は、溶湯面に上昇して溶鋼の外部に抜けて、介在物は、スラグ層に吸着されて除去される。
上記のとおり、本発明の実施例では、介在物を溶鋼から円滑に捕集除去することができ、介在物に対する清浄性が確保された溶鋼を鋳型に注入することが可能なため、これを連続鋳造工程に適用すれば、鋳型での介在物性欠陥を防止することができ、介在物によるノズルの詰まりを低減させることができる。その結果、連続鋳造工程でのスラブ品質を向上させることができ、工程の安定性及び生産性を増大させることができる。
【００５３】
図６は、本発明の実施例に係る溶融物の流動解析のための溶融物の処理装置のモデリング結果を示す図であり、図７は、本発明の実施例に係る溶融物の流動解析結果を示す図である。
まず、溶融物の処理装置の計算流体力学を用いた数値解析のために溶融物の処理装置の内部構造を図６に示すよう図式的にモデリングした。このとき、モデリングされた図面で図面符号１’は、溶融物注入部であり、図面符号１０’は、容器であり、図面符号２０’は、第１部材である。また、図面符号３０’は、第２部材であり、図面符号４００’は、気体注入部であり、図面符号５００’は、チャンバー部である。そして、図面符号７０’は、ノズルである。また、図面符号Ｐ１は、溶融物注入部付近の流動であり、Ｐ２はノズル付近の溶融物の流動であり、Ｐ’Ｃは、第１部材付近の溶融物の流動であり、Ｖはベンチュリ効果の形成領域である。
【００５４】
以後、所定の解析条件を入力してモデリング結果を計算流体力学（ＣＦＤ：Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を用いて、これを数値解析する。その解析結果を図７に示した。
図６と図７を基にすると、上記の数値解析結果、溶融物の流動方向が溶融物注入部１’で第１部材２０’側に発生し、気体注入部４００’での気体上昇力の影響で第１部材２０’に沿って溶融物の流れが上昇する。上昇した溶融物の流れの一部は、溶融物注入部１’側に戻り、上昇した溶融物のほとんどは、第１部材２０’から第３部材３０’の方に向かって回転する。第３部材３０’の方に向かって流動した溶融物は、チャンバー部５００’の壁体部にぶつかった後、下部に向かって、このとき、一部は、第２部材３０’を越えて、ノズル７０’側に抜け、残りは壁体部の下側に継続的に進行する。壁体部の下側に進行した溶融物は、気体注入部４００’上に発生されるベンチュリ（Ｖｅｎｔｕｒｉ）効果により、容器１０’の底部に沿って、気体注入部４００’側に第１部材２０’の下部を越えて移動して、第１部材２０’を中心に回転流が形成することを確認することができる。
【００５５】
本発明の実施例に係るチャンバー部５００は、第１壁体部５２０及び第２壁体部５３０の形状が多様に変形することができる。以下、図８を基にして、本発明の変形例に係るチャンバー部５００の第１複数の壁体部及び第２複数の壁体部の形状を詳細に説明する。
図８は、本発明の実施例及び変形例に係る溶融物の処理装置の部分図であり、（ａ）は、本発明実施例に係るチャンバー部を示した部分図あり、（ｂ）乃至（ｉ）は、順番に、第１変形例乃至第８変形例に係るチャンバー部を示した部分図である。
一方、図面上に示した図面符号で「ｂ」乃至「ｉ」は、各変形例に係る構成部を実施例の構成部と区別するために使用された。例えば、図８の符号５１０ｂ乃至５１０ｉは、各変形例に係るリード部を実施例のリード部５１０と区別するために使用した。また、図面符号５２０ｂ乃至５２０ｉは、各変形に係る第１壁体部の実施例の第１壁体部５２０と区別するために使用し、図面符号５３０ｂ乃至５３０ｉは、各変形例に係る第２壁体部の実施例の第２壁体部５３０と区別するために使用した。
【００５６】
図８の（ａ）及び（ｂ）乃至（ｉ）を比べると、本発明の変形例では、チャンバー部の第１壁体部と第２壁体部の形状が異なる場合がある。第１壁体部は、垂直断面が図８の（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）と（ｉ）に示したとおり長方形の形状であるか、図８の（ｄ）と（ｅ）のように直角三角形の形状であることができる。垂直断面が直角三角形の形状である場合には、斜辺に相当する面がチャンバー部の内部に向けたり、外部に向けることができる。
また、第２壁体部５３０は、第１壁体部５２０と向き合う一面及びそれに対向する他面にそれぞれ上方傾斜面５３１、下方傾斜面５３１’、垂直面５３２、曲面５３３、凹溝５３４のうちの少なくとも一つが形成されることができる。その具体的な形状は、図８の（ｂ）乃至（ｉ）にそれぞれ示した。
このように、本発明の変形例では、第１壁体部５２０と第２壁体部５３０の形状を一部または全部異なるようにし、それぞれの壁体部を通る溶融物の流れ特性を多様に調節することができる。従って、チャンバー部５００の下に形成される溶融物の流れを希望の流れに多様に制御可能である。
【００５７】
図９は、本発明の比較例に係る溶融物の処理装置の模式図であり、図１０は、本発明の比較例に係る溶融物の処理結果を示す写真である。本発明の比較例に係る従来の溶融物の処理装置を利用して操業を実行した後、その結果を示す写真である。
本発明の比較例に係る従来の溶融物の処理装置は、溶融物Ｍ’とスラグＳが入られるタンディッシュ８１と、タンディッシュ８１の中心部に位置する溶融物注入部１と、溶融物注入部１から出鋼口８４側に離隔設置された上部土手８２と、上部土手８２から出鋼口８４側に離隔設置された下部ダム８３とを備える。これを用いた溶融物の処理ステップを見ると、図面上に点線の矢印で示したように、タンディッシュ８１の内部には、上部土手８２を覆う回転流が形成されない。これを、連続鋳造工程に適用して数回操業を実施した後、そこから製造されたスラブを見ると、図１０に示したとおり、介在物性欠陥がスラブの表面に形成されることを確認した。これは、タンディッシュ８１の内部で微細介在物を浮上分離させたり、捕集除去する本発明の実施例のように、回転流及び気体の注入が行われていないからである。
【００５８】
例えば、連続鋳造工程のような溶融金属の鋳造時に、溶融金属の清浄度は、鋳造された製品の品質を決定する重要な因子である。連続鋳造工程の場合、溶融物Ｍ’の脱酸ステップで使用されるアルミニウムまたはシリコンは、溶鋼内の酸素と反応して、ほとんど介在物として除去されるが、非常に小さな大きさの介在物は、溶鋼内に残ることになる。このような介在物は、連続鋳造工程でタンディッシュ８１の浸漬ノズルの詰まりを発生し、鋳型への溶鋼注入を妨げるだけでなく、スラブ内の凝固ステップ中に混入されて、図１０に示した場合のように、介在物自体への欠陥を起こすこともある。このような介在物は、多様な方法で除去しているが、３０μｍ以下の介在物の場合、上部土手８２と下部ダム８３では、溶融物Ｍ’の流動を利用した浮上分離には限界がある。
逆に、本発明の実施例によれと、介在物の除去効率を極大化させるための方策として、溶融物中に、例えば、アルゴンガスを注入して回転流を形成させる。このとき、アルゴンガスの注入位置を調整して、回転流の形成を極大化し、回転及びアルゴンガス注入によって発生する裸湯面の発生に備えるようにチャンバー部を、第１部材例えばウィアーの上に設ける。従って、強い回転流を溶融物中に形成して、アルゴンガスと繰り返し接触させ、介在物を効果的に除去しながら、強い回転流とアルゴンガス注入による裸湯面に不活性雰囲気を形成して溶融物の汚染を防ぐことができる。
【００５９】
以上、本発明の実施例は、本発明の説明のためのものであり、本発明の制限のためのものではない。また、本発明の実施例に提示された複数の構成及び方式は、互いに結合されたり、交差適用されて、異なる多様な形態に変形されることができ、このような複数の変形例を本発明の範疇と見ることができる。結局、本発明は、請求の範囲及びこれと均等な技術的思想の範囲内において、異なる多様な形態で具現されることができ、本発明が該当する技術分野の当業者は、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施例が可能であるを理解することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１、１’：溶融物注入部
１０、１０’：容器
１１：幅方向両側壁
１２：長さ方向両側壁
１３：底部
１４：ホール
２０：２０’第１部材
３０、３０’：第２部材
６０：ゲート
７０、７０’：ノズル
８１：タンディッシュ
８２：上部土手  
８３：下部ダム
８４：出鋼口
４００、４００’：気体注入部
４１０：気体注入管
４２０：制御バルブ
５００、５００’：チャンバー部
５１０：リード部
５１１：フランジ部
５２０：第１壁体部
５３０：第２壁体部
５３１：上方傾斜面
５３１’：下方傾斜面
５３２：垂直面
５３３：曲面
５３４：凹溝
５４０：第１作動部
５５０：第２作動部
５６０：供給管
５７０：排気管
Ｃ：（裸湯面Ｎの）付近
ｄ１：離隔距離
ｇ：気体
Ｎ：裸湯面  
Ｍ、Ｍ’：溶融物
Ｐ１：（溶融物注入部付近の）流動
Ｐ２：（ノズル付近の溶融物の）流動
Ｐｃ：回転流
Ｐ’Ｃ：（第１部材付近の溶融物の）流動
Ｑ１、Ｑ２：溶融物の流量
Ｓ：スラグ
Ｓ‘：介在物
Ｖ：ベンチュリ効果の形成領域
Ｗ１：離隔距離
Ｘ：幅方向
Ｙ：長さ方向
Ｚ：高さ方向
【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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【国際調査報告】
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