(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部の一部に、式（２）を満たす高さを有する段差部を備え、前記段差部は上面平面視で扇形状であって当該段差部の開き角が９０°〜１８０°であり、且つ前記段差部が設けられていない前記底部の他部に溶鋼排出孔が備えられた溶鋼用中間容器を用いて溶鋼を鋳型に注入して造塊するに際しては、
鋳込み末期における前記溶鋼用中間容器内での溶鋼の深さをＨ(ｍ)と、前記鋳型への鋳込み流量をＱ(ｍ３／ｓ)とが、式（１）、式（３）を満たすように溶鋼を鋳込む
ことを特徴とする溶鋼用中間容器の操業方法。
【数１】
0006527069.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼を真空装置内の鋳型に注入して溶鋼を鋳込む際に用いる溶鋼用中間容器の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧延では製造できないような形状や大型の製品をつくるため、上注ぎ造塊法あるいは下注ぎ造塊法が採用されている。特に、上注ぎ造塊法は、製品の品質規格が厳しい１００ｔ超の鋳鍛鋼品用の大型鋼塊（製品）などを製造するために用いられている。
さて、上注ぎ造塊法、下注ぎ造塊法に関わらず、大型鋼塊の造塊時は取鍋と鋳型の間に溶鋼用中間容器を設けて、溶鋼を鋳込むことがある。この理由としては、大型鋼塊の製造には取鍋の収容溶鋼容量の１回分だけでは鋳込みが完了せず、溶鋼が装入された取鍋を複数回搬送して鋳込みを行う必要があるため、取鍋と鋳型の間に設けられた溶鋼用中間容器に搬送された溶鋼を一旦移すことで、溶鋼が装入された取鍋に交換するときにおいても、溶鋼を途切れさせずに連続して鋳込みを可能にするためである。すなわち、取鍋と鋳型の間に設けられた溶鋼用中間容器は、バッファー機能を有するものである。
【０００３】
ところで、操業中の中間容器内には、再酸化生成物（いわゆるスカムと呼ばれるもの）、浮上した介在物、取鍋からの流出スラグなど様々な浮上物が存在している。さらに、溶鋼中には非金属介在物（CaO-Al2O3など、粒径約５０μｍ以下）が懸濁している。
このような状況下で、中間容器内の溶鋼をすべて排出（鋳込み）しようとした場合、浮上物（すなわち不純物）が流出してしまうため、鋳込み末期において、製造される鋼塊の原料・溶製コスト、及び品質を考慮した上で、ある一定量の溶鋼を中間容器内に残して、スラグなどの浮上物の流出を防止するという「残鋼」が通常実施されている。
【０００４】
このような不純物（特に浮上物）が流出することを防止する技術として、特許文献１〜３に示すものがある。
例えば、特許文献１、２は、同文献１の第１図（ａ）や、同文献２の図４に示すように、溶鋼を鋳込む際に溶鋼排出孔周囲を除いた底部を底上げした、すなわち段差部が設けられた中間容器を用いることで、浮上物等の流出防止を目的としている。
【０００５】
内部に段差部を設けた中間容器を用いて鋳込むと、段差部のない中間容器を用いた場合の残鋼量と同じ量であっても、溶鋼は凹状の非段差部の底に残留するので、段差部の体積分、溶鋼の液深が深くなる。つまり、溶鋼の液深が深いと、溶鋼表面に浮上物等が浮遊することとなり、鋳型へ流出しにくくなる。また一方で、溶鋼の液深が段差部のない中間容器を用いた場合と同じ深さであっても、段差部体積に相当する分、残鋼量を低減することができる。
【０００６】
詳しくは、特許文献１は、タンディッシュ、取鍋等の溶融金属容器において、鋳造末期（鋳型に注入された溶鋼が製造する鋼塊の必要量に達すること）に該容器に残存させる溶融金属量を極小量に抑え、鋳造に際して歩留りを大幅に向上させることを目的としている。概略としては、タンディッシュを用いる連続鋳造末期において、溶鋼量の減少に伴い、溶鋼表面に浮上しているスラグ・保温材の流出を防止するために、多量の溶鋼がタンディッシュ内に残留している状態でタンディッシュからの溶鋼注入を終了し、溶鋼歩留りを低下させている。これに基づき、タンディッシュ、取鍋等の溶融金属容器の注出孔を含む近傍に溶鋼の滞留域を形成し、滞留域を溶鋼へのスラグ巻き込み限界よりも深くし、さらに鋳造末期に注出孔の溶鋼流量を調整することで、該容器内に残存する溶融金属を減少されることができると考えられる。
【０００７】
特許文献２は、鋼の連続鋳造工程において、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入終了直前の注入末期における取鍋内スラグのタンディッシュへの流出を防止して、鋳片の品質を向上させるとともに、溶鋼歩留まりを向上させることのできる取鍋を提供することであり、また、この取鍋を用いた鋳片の製造方法を提供することを目的としている。概略としては、鋼の連続鋳造工程において、取鍋からの注入末期における取鍋内スラグの流出を防止するために、多量の溶鋼が取鍋内に残留している状態で取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入を終了し、溶鋼歩留りを低下させている。これに基づき、底部に突出部を用いた連続鋳造用取鍋を用いることで、注入末期に取鍋内に残留する溶鋼が少なくなっても、溶鋼吐出孔の設置された位置の湯面高さは比較的高いので、渦流が形成されずにスラグのタンディッシュへの流出が防止されると考えられる。渦流が形成された時点では、取鍋内に残留する溶鋼量は極めて少ないため、溶鋼歩留りを向上させることができると同時に、取鍋交換時などの非定常部鋳片の品質を向上することができると考えられる。
【０００８】
一方、中間容器の内部に段差部は設けられていないが、浮上物等の流出防止の技術が特許文献３に開示されている。
特許文献３は、取鍋内に残る溶鋼量を効率よく調節して歩留りの向上を図りつつ、取鍋からタンディッシュへのスラグ流出を防止して、清浄度の高い鋼を連続鋳造する方法を提供することを目的としている。概略としては、取鍋内の溶鋼量の低下に伴って、取鍋の底部に設けた出鋼口の上方付近に溶鋼の渦流が発生し、溶鋼上の浮上スラグ巻き込んで、溶鋼とともに流出し、製品の清浄度が低下するので、取鍋からの溶鋼注入末期において、最適な取鍋残鋼高さで溶鋼注入ノズルを閉めて、溶鋼渦流発生を防止し、浮上スラグの流出を防止するとともに、溶鋼歩留りを向上すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−１１６９６１号公報
【特許文献２】特開２００７−５４８６０号公報
【特許文献３】特開２００３−２３０９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、特許文献１〜３に開示された造塊技術を用いて鋼塊を鋳造した場合について検討する。
特許文献１の技術を用いて上注ぎ造塊法を行った場合、容器（鍋）内の残存溶融金属が減少したとき、容器内に滞留域が設けられているので、湯面上に浮上するスラグの巻き込みは発生しにくいと考えられるが、一度浮上分離した介在物が鋳型へ流出することを防ぐ技術とはなっていない。
【００１１】
本願出願人は、鋭意研究の末、一度浮上した非金属介在物が鋳型へ流出することに大きく関係するファクタとして、中間容器における溶鋼の水平方向の流れ（水平流）があることを知見している。この観点から特許文献１を考えるに、特許文献１の技術では、水平流による介在物の流出を考慮していないため、最適な操業条件を開示しているとは言い難い。逆に、容器内に滞留域を設けたことで、鋳込み末期に湯面と滞留域以外の距離が短くなることで湯面近傍の水平流が速くなり、一度浮上分離していた介在物が水平流によって、再度溶鋼中に懸濁し鋳型に流出してしまうことが懸念される。
【００１２】
特許文献２の技術を用いて上注ぎ造塊法を行った場合、取鍋内の溶鋼量の低下に伴って、出鋼口の上方付近に発生する溶鋼の渦流によるスラグの流出は防げるものの、水平流による介在物の再懸濁および流出を考慮していないため、最適な操業条件とは言い難い。また、取鍋内に突出部を設けたことで、鋳込み末期に湯面近傍の水平流が速くなり、一度浮上分離していた介在物が水平流によって、溶鋼中に再懸濁し鋳型に流出してしまうことが懸念される。
【００１３】
特許文献３の技術を用いて上注ぎ造塊法を行った場合、溶鋼の注入流量を制御することで、取鍋からタンディッシュへのスラグ流出は防止できると考えられるが、底部を底上げする等の残鋼量低減対策を行っていないため、残鋼量低減効果は小さく最適な操業条件とは言い難い。
まとめると、特許文献１〜３の技術では、溶鋼排出孔周囲における渦流に着目してスラグなどの浮上物の流出を防止しているが、水平流による介在物の再懸濁および流出を抑えることはできない。つまり、特許文献１〜３の技術では、鋼塊の製品品質を向上させることは難しい。
【００１４】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、溶鋼を鋳型に注入して鋳鍛鋼品用の大型鋼塊を製造する際に、一度浮上分離した非金属介在物が鋳型に流出することを防止して高清浄度化を実現し、且つ残鋼量の低減を行うことができる溶鋼用中間容器の操業方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる溶鋼用中間容器の操業方法は、底部の一部に、式（２）を満たす高さを有する段差部を備え、前記段差部は上面平面視で扇形状であって当該段差部の開き角が９０°〜１８０°であり、且つ前記段差部が設けられていない前記底部の他部に溶鋼排出孔が備えられた溶鋼用中間容器を用いて溶鋼を鋳型に注入して造塊するに際しては、
鋳込み末期における前記溶鋼用中間容器内での溶鋼の深さをＨ(ｍ)と、前記鋳型への鋳込み流量をＱ(ｍ３／ｓ)とが、式（１）、式（３）を満たすように溶鋼を鋳込むことを特徴とする。
【００１６】
【数１】
0006527069.tif 000002
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、溶鋼を鋳型に注入して鋳鍛鋼品用の大型鋼塊を製造する際に、懸濁物である非金属介在物が鋳型に流出することを防止して高清浄度化を実現し、且つ残鋼量の低減を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における溶鋼用中間容器が適用される真空上注ぎ鋳造装置の概略図である。
【図２】本発明における溶鋼用中間容器の断面斜視図である。
【図３】本発明における溶鋼用中間容器の形状の一例を示した概略図である。
【図４】本発明における溶鋼用中間容器の形状の一例を示した概略図である。
【図５】本発明における溶鋼用中間容器の形状の一例を示した概略図である。
【図６】上方平面視で開き角が９０°の略扇形状である段差部（形状１）を備えた、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の鍋模型（中間鍋）の概略を示した図である。
【図７】Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の鍋模型を用いて行った介在物流出評価試験（水モデル実験）の結果を、段差部形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。
【図８】上方平面視で開き角が１２０°の略扇形状である段差部（形状２）を備えた、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の鍋模型（中間鍋）の概略を示した図である。
【図９】Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の鍋模型を用いて行った介在物流出評価試験（水モデル実験）の結果を、段差部形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。
【図１０】上方平面視で開き角が１５０°の略扇形状である段差部（形状３）を備えた、Ｎｏ．７の鍋模型（中間鍋）の概略を示した図である。
【図１１】Ｎｏ．７の鍋模型を用いて行った介在物流出評価試験（水モデル実験）の結果を、段差部形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。
【図１２】上方平面視で開き角が１８０°の略扇形状である段差部（形状４）を備えた、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０の鍋模型（中間鍋）の概略を示した図である。
【図１３】Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０の鍋模型を用いて行った介在物流出評価試験（水モデル実験）の結果を、段差部形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。
【図１４】Ｎｏ．３、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２の鍋模型を用いて行った介在物流出評価試験（水モデル実験）の結果を、鋳込み流量Ｑの依存性に基づいてまとめたグラフである。
【図１５】段差部の高さｈに対する規格化残鋼量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明にかかる溶鋼用中間容器の操業方法の実施の形態について、図を基に説明する。なお、本発明の溶鋼用中間容器４の操業方法は、上注ぎ造塊法及び下注ぎ造塊法に関わらず、中間容器を用いる場合には適用可能である。本実施形態においては、上注ぎ造塊法を例に挙げて説明する。
まず、本実施形態の溶鋼用中間容器４が用いられている真空上注ぎ鋳造装置１について、説明する。
【００２０】
図１は、真空鋳造を行う真空上注ぎ鋳造装置１の全体を示したものである。図２は、本実施形態の溶鋼用中間容器４を模式的に示した断面斜視図である。なお、図２に関して、底部５を見やすくするために外壁面の一部を仮想線で示している。
図１に示すように、真空上注ぎ鋳造装置１は、上流工程にて精錬処理が行われた溶鋼Ｘが装入された取鍋２と、この取鍋２の下側に設置され且つバッファー機能を有する溶鋼用中間容器４と、この溶鋼用中間容器４の下側に設置された真空装置１３を備えている。
【００２１】
取鍋２は、有底円筒形であって(通常は上に蓋を有するが、上部が開放されていても良い)、底部下面側にノズル３を有し、当該取鍋２の下側に設置された溶鋼用中間容器４（詳細は後述）へノズル３を介して溶鋼Ｘを排出するものである。
一方、最下側に設置された真空装置１３は、鋳造時に内部が略真空状態となる真空タンク１５と、この真空タンク１５内に設置された鋳型１４とを備えている。真空タンク１５の上方には、溶鋼用中間容器４があり、真空タンク１５の上部には溶鋼用中間容器４の溶鋼排出孔６が開口部１６と一致するように設置されている。この開口部１６の直下であって真空タンク１５の内部に、溶鋼を鋳造する鋳型１４が配置されている。
【００２２】
次いで、本発明の特徴である溶鋼用中間容器４、及びその操業方法について、詳細に述べる。
図２に示すように、溶鋼用中間容器４（以降、中間鍋と呼ぶ）は、有底円筒形で形成されたものである。なお、以降の説明においては、有底で円筒形状に形成された中間鍋４を例に挙げて説明するが、例えば有底で矩形状や多角形状、すなわち中間鍋４の外形状がいかなる有底箱形であってもよい。つまり、本発明は、当業者常法の範囲内の中間鍋４であれば適用可能である。
【００２３】
本実施形態の中間鍋４は、その底部５に、鉛直（垂直）上方向に所定の高さを有する段差部７が形成されている。この段差部７は、底部５の一部を覆うように配備されていて、上方平面視で略扇形状となっている。底部５を覆う段差部７の面積は、中間鍋４の底部５の面積に対して所定の範囲とされ、底部５の全面を覆わないものとされている。
すなわち、この中間鍋４は、底部５の一部が底上げされた段差部７で構成される高位領域と、この段差部７の上面から見て低い非段差部１０で構成される低位領域とを有するものとなっていて、この低位領域すなわち非段差部１０は段差部７に対して凹部とされる。
【００２４】
段差部７の高さｈは、中間鍋４を操業する際の重要なファクタとされる。なお、段差部７の高さｈに関しては、後述する中間鍋４の操業方法で詳細に説明する。
また、本実施形態における段差部７の上縁８は、段差部７の上面と、非段差部１０から鉛直上方向に向かって立設された段差側壁９とが交差する部分のことである。言い換えれば、段差部７の上縁８は、段差部７から非段差部１０に切り替わる部分のことである。この段差部７の上縁８長さの合計が、流路長さＬ（詳細が後述）とされる。
【００２５】
本実施形態の段差部７には、溶鋼Ｘ中に懸濁している介在物の流出を防止するための板片状の堰１１が、その段差部７の上面から鉛直上方向に立設されている。
図２に示すように、堰１１は、段差部７の縁部に立設するように設けられている。すなわち、堰１１は非段差部１０側を向く側壁を有しており、この側壁が略扇形状とされた段差部７の略中心の上縁８に沿うものとなっている。すなわち堰１１の側壁（非段差部１０側を向く側壁）と、段差部７の略中心の段差側壁９とが面一となるように立設されている。
【００２６】
なお、堰１１の高さ、水平方向の幅、厚み（水平方向において幅に対して交差する方向）など寸法は、当業者常法の範囲を満たすものとされる。この堰１１の立設位置、形状に関しては、本実施形態では一例を挙げて説明しただけであり、当業者常法のものであれば特に限定はしない。
一方、中間鍋４の底部５であって、段差部７が形成されていない領域、すなわち非段差部１０には、中間鍋４内の溶鋼Ｘを真空装置１３内の鋳型１４に注入するための溶鋼排出孔６が設けられている。
【００２７】
また、溶鋼排出孔６を閉鎖すると共に、その溶鋼排出孔６へ流れる溶鋼スループット（溶鋼量）を調整するストッパー１２が、中間鍋４内に設けられている。また、溶鋼排出孔６の下端部には、ストッパー１２とは別に溶鋼排出孔６を閉鎖可能なスライドバルブ１７（スライドプレート）が設けられている。
上記した真空上注ぎ鋳造装置１を用いて溶鋼Ｘの鋳込みを行うにあたっては、溶鋼処理工程で精錬された溶鋼Ｘが装入された取鍋２を鋳造ステーションに移動させる。取鍋２内の溶鋼Ｘを中間鍋４に装入し、溶鋼排出孔６やスライドバルブ１７等を開放して中間鍋４内の溶鋼Ｘを真空タンク１５の鋳型１４に注入する。中間鍋４内の溶鋼Ｘを鋳型１４に注入しているときには、真空装置１３（真空タンク１５）が真空状態とされているため、落下中の溶鋼流滴から水素等が脱ガスされる。
【００２８】
また、中間鍋４に貯留した溶鋼Ｘの保温の確保や溶鋼Ｘの酸化を防止するために、予め保温材（図示せず）を中間鍋４に投入し、溶鋼Ｘの液面（湯面）上に滞留させるようにしている。
さて、上記の「発明が解決しようとする課題」で詳細を述べたように、例えば特許文献１〜３などの従来手法で溶鋼Ｘの鋳込みを行った場合、溶鋼Ｘの表面に浮遊しているスラグなどの浮上物の流出を防止することはできるが、溶鋼排出孔６周囲における渦流によるスラグ流出のみしか着目されていなかったので、一度浮上分離した非金属介在物が（単に、介在物と呼ぶこともある。）水平流によって溶鋼Ｘ中への再懸濁および鋳型への流出を防止することは困難であった。
【００２９】
詳しくは、鋳込み末期にて実施される残鋼においては、中間鍋４内における残鋼（溶鋼Ｘ）の液面が通常操業時より低くなっている。このように中間鍋４内における溶鋼Ｘの液面（湯面）が低くなると、湯面と段差部７の距離が短くなり速い水平流が発生する。この水平流によって一度浮上した介在物が再度溶鋼Ｘ中に再懸濁し、中間鍋４の底部５に備えられた溶鋼排出孔６を経由して懸濁した非金属介在物が鋳型１４へ流出するようになる。
【００３０】
なお、鋳込み末期とは、鋳型１４に着目した場合、溶鋼Ｘの湯面が鋳型１４上部の押湯部に差し掛かり、中間鍋４からの溶鋼Ｘの注入を停止する時期のことである。言い換えれば、鋳込み末期とは、鋳型１４内における溶鋼Ｘの注入量が所定の量になったとき、溶鋼Ｘの注入を停止する時期のことである。
そこで、本願出願人は、非金属介在物の流出防止を実現すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、残鋼時つまり鋳込み末期で溶鋼Ｘの深さＨが低くなると、段差部７の上縁８上において水平流（溶鋼Ｘが流路の断面積を通過する際の水平方向を向く流れ）が発生していることを確認した。
【００３１】
なお、水平流とは、溶鋼Ｘが段差部７の上面から溶鋼排出孔６へ向かう際、段差部７の上縁８に対して横切る溶鋼Ｘの流れのことである。すなわち水平流とは、段差部７の上縁８に対して交差する方向を向く溶鋼Ｘの流れのことである。
この水平流は、残鋼時において、その流速ｖが速いと溶鋼Ｘの液面上における介在物の浮上分離層からの介在物の再懸濁・流出を引き起こす原因となり、従来技術のように、溶鋼排出孔６周囲のスラグ流出だけの着目では、一度浮上分離した非金属介在物が水平流によって溶鋼Ｘ中への再懸濁および鋳型へ流出することを防止することができない。それ故、非金属介在物が鋳造される鋼塊に悪影響を与えることとなり、その鋼塊の清浄度を担保することは困難である。
【００３２】
そこで、この水平流を正確にコントロールすることが非金属介在物の鋳型１４への流出を大幅に低減することが可能であることを知見した。すなわち、溶鋼Ｘの水平流が中間鍋４の操業に大きく関係するファクタであることを見出した。
このような理由により、本実施形態の中間鍋４の操業方法においては、溶鋼Ｘを鋳型１４に注入する際、中間鍋４内における溶鋼Ｘの水平方向の流れ（水平流）に着目し、その水平流に基づいて中間鍋４の操業条件を定義している。
【００３３】
以下に、本実施形態における中間鍋４の操業条件、すなわち操業方法について、詳細に述べる。
本実施形態における中間鍋４の操業方法は、底部５の一部に、式（２）を満たす高さを有する段差部７を備えると共に、段差部７が設けられていない底部５の他部に溶鋼排出孔６が備えられた中間鍋４を用いて溶鋼Ｘを鋳型１４に注入して造塊するに際しては、鋳込み末期における中間鍋４内での溶鋼Ｘの深さＨ(ｍ)と、鋳型１４への鋳込み流量Ｑ(ｍ３／ｓ)とが、式（１）、式（３）を満たすように溶鋼Ｘを鋳込むこととしている。
【００３４】
【数２】
0006527069.tif 000003
【００３５】
具体的には、本実施形態の中間鍋４は、鋳鍛鋼品用の大型鋼塊の製造に用いられるものであり、容量は２０〜１００ｔｏｎの範囲である。なお、鋳造される鋼塊の重量及び鋼種は、本発明によって規定されるものではない。
次に、中間鍋４の内部の寸法の定義について、詳細に説明する。
図２、図３に示すように、中間鍋４の底面に形成された段差部７の高さをｈ(ｍ) とし、非段差部１０から段差部７の上面に至るまでの距離と定義する。すなわち、段差部７の高さｈは、段差部７と非段差部１０との高低差によって構成される凹部の深さともいえる。
【００３６】
溶鋼Ｘが鋳型１４に上注ぎ注入される鋳込みの時間が経つに従って低下する中間鍋４内における溶鋼Ｘの深さをＨ(ｍ) とし、非段差部１０から溶鋼Ｘの液面までの距離（溶鋼液深）と定義する。
なお、鋳込み末期においては取鍋２から中間鍋４へ溶鋼Ｘの移注がなくなり、鋳型１４への鋳込みのみが行われている。そのため、中間鍋４の溶鋼量は減少し、それにともない溶鋼Ｘの深さＨ（湯面）は浅くなる。なお、溶鋼Ｘの深さＨの定義に関しては、操業中において、時々刻々と変化する溶鋼Ｘの湯面高さの状態を対象としている。
【００３７】
さて、溶鋼Ｘが段差部７から溶鋼排出孔６へ向かう際、段差部７の上縁８を横切って通過する溶鋼Ｘの流れを水平流とする。その水平流の断面積は、段差部７の上縁８において鉛直上方向に切った断面積であって、溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの差と、段差部７の上縁８長さの合計を掛け合わせた値で、例えば図２中のグレー色で囲んだ範囲である。
【００３８】
そして、水平流の断面積における水平方向の長さ、言い換えれば、段差部７の上縁８長さ（堰１１以外の上縁８長さ）の合計を、流路長さＬ(ｍ)と定義する。
例えば、図３に示すように、上方平面視で略扇形状とされた段差部７と、その段差部７で且つ略扇形状の中心に立設された堰１１とを備える中間鍋４の場合は、流路長さＬは堰１１の両端に形成される段差部７の上縁８（Ｌ１，Ｌ２）の合計と定義される（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２）。
【００３９】
一方、図４に示すように、上方平面視で溶鋼排出孔６を囲むように形成された段差部７と、底部５の中心に立設された堰１１とを備える中間鍋４の場合は、流路長さＬは溶鋼排出孔６を囲む外周囲と定義される。
また、図５に示すように、上方平面視で略扇形状とされた段差部７のみを備える中間鍋４の場合は、流路長さＬは段差部７の上縁８（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）の合計と定義される（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）。
【００４０】
このように、中間鍋４内に段差部７を設け、非段差部１０側が凹状となるようし、流路長さＬを明確に定義することで、中間鍋４内部の形状（堰１１が設けられているか否か）如何によらないパラメータとすることができる。
中間鍋４から鋳型１４へ流し込む単位時間あたりの溶鋼体積を、鋳込み流量Ｑ(ｍ３／ｓ)と定義する。鋳込み流量Ｑは、溶鋼排出孔６上部にあるストッパー１２の開度調整や、下部にあるスライドゲート１７（スライドバルブ）やスライディングノズル１８などの開度調整により調整することができる。
【００４１】
ここで、溶鋼Ｘの深さＨ、段差部７の高さｈ、流路長さＬ、鋳込み流量Ｑの関係を式（１）と定義した理由について述べる。
前述で詳細に説明したが、本発明では、中間鍋４の操業中において、溶鋼Ｘ中の非金属介在物が鋳型１４へ流出することを防止するためには、段差部７の上縁８を通過する水平流の流速（平均断面流速）ｖをコントロールする。ここで、水平流の流速ｖは、以下のように定義される。
【００４２】
溶鋼Ｘが段差部７の上面側から、非段差部１０に設けられている溶鋼排出孔６に流れ込む際、段差部７の上縁８を横切るように通過する水平流の断面積は、（(Ｈ−ｈ)×Ｌ）で表される（図２中のグレー色）。また、図３に示すように、鋳込み流量Ｑで鋳込みを行っている場合、段差部７の上面から非段差部１０に流れ込む流量も等しくＱとなる。
よって、鋳込み流量Ｑを水平流の断面積（(Ｈ−ｈ)×Ｌ）で除すことで、水平流の流速ｖを算出することができる。本実施形態においては、鋳込み流量Ｑを水平流の断面積（(Ｈ−ｈ)×Ｌ）で除した値、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）未満と定義した。
【００４３】
定義した式（１）を満たす水平流となるように鋳込む、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くすると、一度浮上分離した非金属介在物の再懸濁を防止することができるので非金属介在物の流出を防止することができると共に、中間鍋４に残す溶鋼量（残鋼量）を極限まで減らすことが可能となる。それ故、鋼塊の製品清浄度の悪化を防止することができる。
【００４４】
なお、鋳込み流量Ｑを原理的にゼロにすることはできるが、これは鋳込みを行っていない状況を示すので、実際には実施されることはない。また、実操業上、鋳型１４への鋳込み溶鋼量が少なすぎる、つまり水平流の流速ｖがゼロに近い場合、溶鋼排出孔６付近で溶鋼Ｘが凝固し詰まってしまう虞や、溶鋼Ｘの流量が少なすぎるために鋳込み流量Ｑが安定せず、断続的に溶鋼Ｘが供給される懸念がある。
【００４５】
この懸念を鑑みて、鋭意研究を重ねた結果、本願発明者は鋳込み流量Ｑの下限を、０．０００６(ｍ３／ｓ) と導出した。
次に、段差部７の高さｈを式（２）とした理由について述べる。
通常、中間鍋４は繰り返し使用されるため、使用頻度が多くなると耐火物の溶損によって、段差部７の高さｈがなくなるため、残鋼の低減効果が持続しない。このことより、本実施形態においては、段差部７の高さｈが０．０２（ｍ）以上必要であると知見し、下限と定義した。
【００４６】
一方で、段差部７の高さｈを際限なく増加させる（高くする）と、後述する式（３）を満たすために溶鋼Ｘの深さＨも大きな値となるので、残鋼量を増加させることに繋がってしまう。
例えば、鋳込み流量Ｑと流路長さＬを同じ数値とした場合、段差部７の高さｈを大きくすると溶鋼Ｘの深さＨも大きくせねばならず、定常時の溶鋼Ｘの液面が上昇する。この場合、中間鍋４の上端から液面までの距離が短くなり、溶鋼飛散物が鍋蓋や鍋外に飛び出しやすくなり、操業上、問題が生じる。
【００４７】
このことより、式（１）を変形して（ｈ＜Ｈ−Ｑ／(０．１２Ｌ)）とし、中間鍋４の操業条件、つまり鋳込み流量Ｑや流路長さＬに基づいて、段差部７の高さｈの上限を定めることとしている。
さらに、溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの関係を、式（３）とした理由について述べる。
【００４８】
溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの差がゼロ以下（Ｈ−ｈ≦０）となるまで溶鋼Ｘの深さＨが浅くなった、すなわち溶鋼Ｘの液面が段差部７の上面より低くなった場合、必ず介在物浮上分離層の再懸濁が引き起こる。このような介在物の再懸濁が起こってしまうと、介在物が流出する虞があるので、溶鋼Ｘの深さＨは段差部７の高さｈよりも高くする必要がある。それ故、式（３）に表すように、溶鋼Ｘの液面が段差部７の上面より高くなるように定義した。
【００４９】
以上述べたように、中間鍋４の操業条件を明確に定義することで、鋼塊を鋳造する際に、溶鋼Ｘ中に懸濁した非金属介在物が取鍋２から中間容器を経由して鋳型１４内に流出するまでに、中間容器内で湯面上に浮上した介在物を分離除去することができ、品質欠陥の原因となる非金属介在物を減少させることができる。つまり、本実施形態の中間鍋４の操業方法は、鋼塊の高清浄度化を可能とする鋳込み手法である。
［実施例］
以下に、本実施形態の中間鍋４の操業方法の実施例と、対比するための比較例について、図と表に基づいて説明する。
【００５０】
まず、本実施形態の中間鍋４の操業方法における実施例と、対比するための比較例の実施条件について、以下に述べる。
本実施形態の中間鍋４の操業方法を評価するにあたり、介在物流出評価実験(水モデル実験)を行った。詳しくは、介在物を模した模擬粒子を混入させた水を溶鋼Ｘと見立てると共に、実機の中間鍋４の形状を模して製作した鍋模型を用いて、水モデルにおける水平流による介在物巻き込み状況、すなわち介在物の流出状況を評価した。
【００５１】
鍋模型４は、所定の条件を満たした形状（相似形状）で、且つ内部を観察するために、透明のアクリル製のものを使用した。また、鍋模型４の内径Ｄを、３９０（ｍｍ）とした。
なお、水モデルの流動状態に関し、無次元数として、式（４）で表されるＦｒ数（フルード数）を実機と合わせることで、実際の中間鍋４の内径と異なっていても、実操業における溶鋼Ｘの流動状態の相似条件を満たすこととなる。このことから、水モデルの水平流が、実操業における溶鋼Ｘの水平流と同じとなることが保証される。つまり、実験の鍋模型４のサイズが同一であっても、移注流速ｕを変えることで、任意のサイズで中間鍋４の操業実験を行うことができる。
【００５２】
【数３】
0006527069.tif 000004
【００５３】
用意した鍋模型４に介在物を模した模擬粒子を懸濁させた蒸留水を、溶鋼Ｘの深さＨが３４０〜３９０（ｍｍ）の範囲となるまで注ぎ、模擬粒子を浮上分離させる。なお、介在物を模した模擬粒子として、ポリスチレン粒子を使用した。
そして、鍋模型４内から所定の流量で水を外部に排出する。このとき、鍋模型内の水モデルが外部へ排出され終わるまで、鍋模型４内部を高速度カメラで動画を撮影する。
【００５４】
続いて、撮影した動画を用いて、鍋模型４内から外部へ排出される際における水モデルの水平流を解析する。水平流を解析するにあたっては、まず高速度カメラにて撮影した動画から、一定間隔、例えば水モデルの液面が特定の溶鋼Ｘの深さＨに達したときの介在物浮上分離層における介在物の再懸濁の有無を確認する。
再懸濁の有無の確認後、水モデル実験で得られた数値（鍋模型４の縮尺や寸法、Ｆｒ数など）を、実機の設備スケールに換算し、実機の中間鍋４の寸法及び水平流の流速ｖを算出する。
【００５５】
本実施例においては、上方平面視での段差部７の形状及び、高さｈが異なる１２個の鍋模型４を用いて、水モデル実験を行った。なお、図６〜図１５、表１〜表６に記載されている数値は、すべて実機スケールに換算済みである。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２の鍋模型４を用いた水モデル実験においては、高速度カメラにて撮影した水モデルの流れの動画を用い、溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの差（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減ってゆくごとに水平流を観察して、介在物の流出を解析することとしている。
【００５６】
まず、本実施例の水モデル実験を、段差部７形状の依存性の観点から考察し、その結果について述べる。
図６は、上方平面視で開き角が９０°の略扇形状である段差部７（形状１）を備えた、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表１は、水モデル実験において、水モデルでＮｏ．１〜Ｎｏ．３の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
【００５７】
図７は、表１に示した介在物の流出の有無を、段差部７形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。
【００５８】
【表１】
0006527069.tif 000005
【００５９】
表１に示すように、Ｎｏ．１の鍋模型４は、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。また、鋳込み流量Ｑは０．０１２８（ｍ３／ｓ）で、一定としている。なお、以降に述べるＮｏ．２〜Ｎｏ．１０の鍋模型４を用いた水モデル実験においても、鋳込み流量ＱはＮｏ．１の水モデル実験と同様の値で、一定としている。
【００６０】
Ｎｏ．１の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０３４（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１９（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００６１】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることを確認した（×印）。
次いで、Ｎｏ．２の鍋模型４は、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１８（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．２の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２２（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０３８（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１９（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００６２】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できる（×印）。
さらに、Ｎｏ．３の鍋模型４は、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．３の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４６（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１３（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できる（○印）。
【００６３】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１３１（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できる（×印）。
図７に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の鍋模型（中間鍋４）のような段差部７の形状如何にもかかわらず、式（１）〜式（３）すべてを満たすように、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
【００６４】
図８は、上方平面視で開き角が１２０°の略扇形状である段差部７（形状２）を備えた、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表２は、水モデル実験において、水モデルでＮｏ．４〜Ｎｏ．６の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
【００６５】
図９は、表２に示した介在物の流出の有無を、段差部７形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。
【００６６】
【表２】
0006527069.tif 000006
【００６７】
表２に示すように、Ｎｏ．４の鍋模型４は、流路長さＬが１．４４（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．４の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０３６（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１１（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００６８】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２７（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
次いで、Ｎｏ．５の鍋模型４は、流路長さＬが１．４４（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１８（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．５の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２２（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４０（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１１（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００６９】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２７（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
さらに、Ｎｏ．６の鍋模型４は、流路長さＬが１．４４（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．６の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４８（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１０６（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００７０】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
図９に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の鍋模型（中間鍋４）のような段差部７の形状如何にもかかわらず、式（１）〜式（３）すべてを満たすように、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
【００７１】
図１０は、上方平面視で開き角が１５０°の略扇形状である段差部７（形状３）を備えた、Ｎｏ．７の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表３は、水モデル実験において、水モデルでＮｏ．７の鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
【００７２】
図１１は、表３に示した介在物の流出の有無を、まとめたグラフである。
【００７３】
【表３】
0006527069.tif 000007
【００７４】
表３に示すように、Ｎｏ．７の鍋模型４は、流路長さＬが１．４５（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．７の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０５９（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１０（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００７５】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２６（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
図１１に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、形状３で形成された段差部７を備えるＮｏ．７の中間鍋４であっても、式（１）〜式（３）満たすように、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
【００７６】
図１２は、上方平面視で開き角が１８０°の略扇形状である段差部７（形状４）を備えた、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表４は、水モデル実験において、水モデルがＮｏ．８〜Ｎｏ．１０の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
【００７７】
図１３は、表４に示した介在物の流出の有無を、段差部７形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。
【００７８】
【表４】
0006527069.tif 000008
【００７９】
表４、図１２に示すように、Ｎｏ．８の鍋模型４は、流路長さＬが１．４８（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．８の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０５８（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１０８（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００８０】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
次いで、Ｎｏ．９の鍋模型４は、流路長さＬが１．４８（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１８（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．９の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０５１（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１０８（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００８１】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
さらに、Ｎｏ．１０の鍋模型４は、流路長さＬが１．４８（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．１０の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４７（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１７（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００８２】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１３５（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
図１３に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０の中間鍋４のような段差部７の形状如何にもかかわらず、式（１）〜式（３）すべてを満たすように、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
【００８３】
ここで、本実施例の水モデル実験を、鋳込み流量Ｑの依存性の観点から考察し、その結果について述べる。
表５は、水モデル実験において、水モデルがＮｏ．１１、Ｎｏ．１２の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
【００８４】
図１４は、表５に示した介在物の流出の有無を、鋳込み流量Ｑの依存性に基づいてまとめたグラフである。
【００８５】
【表５】
0006527069.tif 000009
【００８６】
表５に示すように、Ｎｏ．１１及び、Ｎｏ．１２の鍋模型４は、段差部７が共に形状１であって、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．１１の鍋模型４を用いた水モデル実験において、鋳込み流量Ｑは０．０１９３（ｍ３／ｓ）［１．１６（ｍ３／ｍｉｎ）］である。
【００８７】
Ｎｏ．１１の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０６９（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．１１（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１１（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００８８】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．１（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２１（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
次いで、Ｎｏ．１２の鍋模型４を用いた水モデル実験において、鋳込み流量Ｑは０．００６４（ｍ３／ｓ）［０．３９（ｍ３／ｍｉｎ）］である。
Ｎｏ．１２の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０２３（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０４（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．０９６（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００８９】
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０３（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
表１に示すように、鋳込み流量Ｑが０．０１２８（ｍ３／ｓ）［０．７７（ｍ３／ｍｉｎ）］であるＮｏ．３の鍋模型４を用いた水モデル実験においても、同様に観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１３（ｍ／ｓ）で、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
【００９０】
図１４に示すように、鋳込み流量Ｑの依存性の観点から考察すると、鋳込み流量Ｑが同じ値（一定値）であっても、式（１）〜式（３）すべてを満たさないと、介在物の流出が発生してしまうことが考えられる。すなわち、式（１）〜式（３）すべてを満たす、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
【００９１】
まとめると、本実施形態における中間鍋４の操業方法は、段差部７の形状、及び鋳込み流量Ｑの依存性はなく、式（１）〜式（３）満たすようにしておけば、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
さて、以下に本実施形態の中間鍋４の操業方法における残鋼低減効果を述べる。
表６は、段差部７の高さｈに対する、残鋼低減効果を示したものである。
【００９２】
図１５は、表６に示した段差部７の高さｈに対する規格化残鋼量（％）をまとめたグラフである。
【００９３】
【表６】
0006527069.tif 000010
【００９４】
表６及び図１５を参照するに、上方平面視で形状１〜３で、且つ高さｈが異なる段差部７を備える各鍋模型（中間鍋４）においては、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）未満にすると、介在物の流出を防止しつつ、残鋼量が低減されていることが確認できる。
すなわち、以上述べた本実施形態の中間鍋４の操業方法で定義した式（１）〜式（３）を満たすように、実操業を行えば、段差部７の形状に拘わらずに、介在物の流出を防止しつつ、残鋼を少なくすることが可能となる。
【００９５】
また、表６及び図１５示すように、本実施形態の中間鍋４の操業方法で定義した式（１）〜式（３）、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）未満にすることにより、段差部７の高さｈの上限（ｈ＝０．１４５ｍ）が定義されることとなる。
以上述べたように、本発明よれば、溶鋼Ｘを鋳型１４に注入して鋳鍛鋼品用の大型鋼塊を製造する際に、スラグ流出の抑制のみならず、製品品質を低下させる介在物が鋳型１４に流出することを防止して高清浄度化を実現し、かつ残鋼低減を行うことができる。すなわち、本発明は、鋼塊の鋳造において、介在物よる欠陥の発生を防止することができ、溶鋼歩留ならびに製品品質を向上させることが可能である。
【００９６】
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
【符号の説明】
【００９７】
１  真空上注ぎ鋳造装置
２  取鍋
３  ノズル
４  溶鋼用中間容器（中間鍋、鍋模型）
５  底部
６  溶鋼排出孔
７  段差部
８  上縁
９  段差側壁
１０  非段差部
１１  堰
１２  ストッパー
１３  真空装置
１４  鋳型
１５  真空タンク
１６  開口部
１７  スライドバルブ
１８  スライディングノズル
Ｘ  溶鋼
【図１】
0006527069.tif 000012
【図２】
0006527069.tif 000013
【図３】
0006527069.tif 000014
【図４】
0006527069.tif 000015
【図５】
0006527069.tif 000016
【図６】
0006527069.tif 000017
【図７】
0006527069.tif 000018
【図８】
0006527069.tif 000019
【図９】
0006527069.tif 000020
【図１０】
0006527069.tif 000021
【図１１】
0006527069.tif 000022
【図１２】
0006527069.tif 000023
【図１３】
0006527069.tif 000024
【図１４】
0006527069.tif 000025
【図１５】
0006527069.tif 000026