(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋からの溶鋼が注入される注入室と、前記溶鋼を鋳型に装入する注入口を有するストランド室と、前記注入室と前記ストランド室とを仕切る仕切堰と、前記仕切堰に設けられ且つ前記注入室から前記ストランド室へ直線状に貫通する湯道と、を備えたタンディッシュであって、
前記湯道の出口と繋がる前記ストランド室の底部は、前記湯道の出口の下端以下に位置し、且つ、式（１）〜式（７）を満たしていることを特徴とする連続鋳造用のタンディッシュ。
0.08≦D (円相当径)  [m]          ・・・（１）
d1≦0.3  [m]                      ・・・（２）
0.115≦(x12+y12)0.5≦1  [m]       ・・・（３）
0.05≦y1/x1≦1  [-]               ・・・（４）
0≦y3/x3≦0.36  [-]               ・・・（５）
x3≧0.5  [m]                     ・・・（６）
B≦-0.7tanh(3.5A-2.3)+1.1         ・・・（７）
ただし、A=(x12/(x12+y12))2・(x32/(x32+y32))3・(x2/x3)0.4
B=y2/x1、y2=d1(1+y12/x12)0.5-y1
D：湯道の円相当径
d1：湯道の縦径
x1：湯道の水平方向の長さ
y1：湯道の上下方向の高さ
x2：注入室の水平方向の長さ
y2：湯道のストランド室側の出口の上端と、湯道の注入室側の入口の下端との高低差
x3：注入室の傾斜長さ
y3：注入室の傾斜高さ
【請求項２】
請求項１に記載された連続鋳造用のタンディッシュを用いて連続鋳造を行うに際し、
前記ストランド室側の溶鋼の湯面が前記湯道の上端より上方に位置しているときに、前チャージの溶鋼を注入室に注入することを終了し、
式（８）を満たしながら、前記前チャージにおける溶鋼の湯面を、前記湯道の傾斜高さｙ１以下に低下させた後、後チャージの溶鋼における前記注入室への注入を開始することを特徴とする連続鋳造方法。
S(US)≦x1    ・・・（８）
ただし、
S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x12/(x12+y12))2(x32/(x32+y32))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3 
T=98901(d2b)4/3
Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US
Us：溶鋼の湯面降下速度  [m/s]
UL：湯道内の平均溶鋼速度  [m/s]
b：スラグ厚  ［m］
S(US)：湯道内をスラグが逆流する距離  ［m］
Fr：フルード数  ［-］
t：湯面がストランド室側の湯道上端に達してから注入室側の湯道下端に達するまでの時間  ［s］
d2：湯道の横径
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注入室とストランド室とを仕切る仕切堰に、注入室からストランド室へ溶鋼を流通させる湯道（湯道）が設けられた連続鋳造用のタンディッシュ、及びそのタンディッシュを用いた連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、連続鋳造設備では、転炉や二次精錬設備等から出鋼された溶鋼を取鍋によってタンディッシュまで搬送し、搬送された取鍋内の溶鋼をタンディッシュへ注入後、このタンディッシュから鋳型へ溶鋼を供給することで、溶鋼を連続的に鋳造している。
連続鋳造を効率よく操業を行うためには、例えばタンディッシュ内において、注入室からストランド室へ溶鋼をスムーズに流通させることが必要となる。
【０００３】
このようなタンディッシュ内の溶鋼をスムーズに流通させるための手段として、特許文献１、２に開示されているものがある。
特許文献１は、注入室とストランド室とが仕切堰で仕切られ、この注入室とストランド室とを、仕切堰に設けられた湯道（孔）で繋いだタンディッシュが開示されている。
特許文献２は、注入室とストランド室が仕切堰で仕切られ、その仕切堰に設けられた湯道が底部で注入室とストランド室とを繋ぎ、さらに仕切堰に加熱装置を備えているタンディッシュにおいて、仕切堰に設けられた湯道が、ストランド室側に向かって下方を向くことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９５７号公報
【特許文献２】特開平５−１０４２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、操業中のタンディッシュにおいては、ストランド室内の溶鋼の湯面上にスラグなどが、浮上している。ストランド室内で浮上したスラグは、溶鋼の保温、酸化防止の役割を果たしているものの、溶鋼中に巻き込まれた場合、製品の品質を低下させることになる。
さて、鍋を交換する連々鋳においては、成分混じりを少なくするために前チャージの溶鋼をできる限り鋳造してから後チャージの溶鋼を注入している。特に、前チャージと後チャージの成分が異なる（異鋼種連々）場合には、成分混じりを極めて少なくして、クロップ（鋳片同士の接続部分で成分が規定値を満たさず、廃棄せざるを得ない部分）を可能なかぎり少なくするために、前チャージの溶鋼が可能な限り少なくなるまで鋳造してから後チャージの溶鋼を注入している。
【０００６】
例えば、特許文献１、２に開示されているようなタンディシュを用いても、溶鋼が注入口を通過して鋳型に装入されるに従って湯面が降下する際に、湯面上のスラグが、注入室側とストランド室とを貫通する孔内を逆流して、注入室内に浸入してしまう虞がある。このように、逆流したスラグが注入室に残存した状態で、後チャージの溶鋼を注入すると、注入室内でスラグが溶鋼に巻き込まれて微細に分散し、介在物性欠陥となってしまうという虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、異鋼種連々時に前チャージにおいて、ストランド室内における溶鋼の湯面を降下させる際に、溶鋼の湯面上のスラグが、湯道を介して注入室に逆流することを抑制するタンディッシュと、そのタンディッシュを用いた連続鋳造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】
【０００８】
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。
本発明にかかるタンディッシュは、取鍋からの溶鋼が注入される注入室と、前記溶鋼を
鋳型に装入する注入口を有するストランド室と、前記注入室と前記ストランド室とを仕切る仕切堰と、前記仕切堰に設けられ且つ前記注入室から前記ストランド室へ直線状に貫通する湯道と、を備えたタンディッシュであって、前記湯道の出口と繋がる前記ストランド室の底部は、前記湯道の出口下端以下に位置し、且つ、式（１）〜式（７）を満たしている。
【０００９】
0.08≦D (円相当径)  [m]          ・・・（１）
d1≦0.3  [m]                      ・・・（２）
0.115≦(x12+y12)0.5≦1  [m]       ・・・（３）
0.05≦y1/x1≦1  [-]               ・・・（４）
0≦y3/x3≦0.36  [-]               ・・・（５）
x3≧0.5  [m]                     ・・・（６）
B≦-0.7tanh(3.5A-2.3)+1.1         ・・・（７）
ただし、A=(x12/(x12+y12))2・(x32/(x32+y32))3・(x2/x3)0.4
B=y2/x1、y2=d1(1+y12/x12)0.5-y1
D：湯道の円相当径
d1：湯道の縦径
x1：湯道の水平方向の長さ
y1：湯道の上下方向の高さ
x2：注入室の水平方向の長さ
y2：湯道のストランド室側の出口の上端と、湯道の注入室側の入口の下端との高低差
x3：注入室の傾斜長さ
y3：注入室の傾斜高さ
本発明にかかる連続鋳造方法は、連続鋳造用のタンディッシュを用いて連続鋳造を行うに際し、前記ストランド室側の溶鋼の湯面が前記第２湯道の上端より上方に位置しているときに、前チャージの溶鋼を注入室に注入することを終了し、式（８）を満たしながら、前記前チャージにおける溶鋼の湯面を、前記湯道の傾斜高さｙ１以下に低下させた後、後チャージの溶鋼における前記注入室への注入を開始する。
【００１０】
S(US)≦x1    ・・・（８）
ただし、
S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x12/(x12+y12))2(x32/(x32+y32))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3 
T=98901(d2b)4/3
Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US
Us：溶鋼の湯面降下速度  [m/s]
UL：湯道内の平均溶鋼速度  [m/s]
b：スラグ厚  ［m］
S(US)：湯道内をスラグが逆流する距離  ［m］
Fr：フルード数  ［-］
t：湯面がストランド室側の湯道上端に達してから注入室側の湯道下端に達するまでの時間  ［s］
d2：湯道の横径
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、異鋼種連々時に前チャージにおいて、ストランド室内における溶鋼の湯面を降下させる際に、溶鋼の湯面上のスラグが、湯道を介して注入室に逆流することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の連続鋳造用タンディッシュが適用される連続鋳造装置の概念図である。
【図２】本発明の連続鋳造用タンディッシュの平面図である。
【図３Ａ】ストランド室の底部の形状を示す第１図である。
【図３Ｂ】ストランド室の底部の形状を示す第２図である。
【図４】本発明のタンディッシュに形成された湯道の形状を示した図である。
【図５Ａ】仕切堰の湯道を直線状にした場合の状態を示した図である。
【図５Ｂ】仕切堰の湯道を途中で屈曲した場合の状態を示した図である。
【図６】本発明の連続鋳造用タンディッシュの第１例を示す側方断面図である。
【図７】本発明の連続鋳造用タンディッシュの第２例を示す側方断面図である。
【図８】本発明の連続鋳造用タンディッシュの第３例を示す側方断面図である。
【図９】本発明のタンディッシュにおける条件を示した図である。
【図１０】本発明の連続鋳造用タンディッシュを用いた連続鋳造方法を示した図である。
【図１１】水モデルのタンディッシュを示す図である。
【図１２】水モデルの実測値及び計算値の関係を示す図である。
【図１３】スラグが逆流した場合の様子を示す図である。
【図１４】スラグの逆流によるクロップ等を示す図である。
【図１５】湯道よりも上方で後チャージの溶鋼を注入した図である。
【図１６】前チャージと後チャージとの混合よるクロップ等を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、連続鋳造を行う連続鋳造装置の全体図である。まず、連続鋳造装置の構造について説明する。連続鋳造装置は、例えば、二次精錬処理後の溶鋼を連続的に鋳造する装置である。
図１に示すように、連続鋳造装置１は、取鍋２内の溶鋼３が注入されるタンディッシュ４と、当該タンディッシュ４内の溶鋼３を鋳込む鋳型５と、鋳型５によって形成された鋳片６を支持するサポートロール７を備えている。
【００１４】
図１，２に示すように、タンディッシュ４は、溶鋼３を鋳型５に装入する注入口１０が設けられた底部１１と、底部１１の周縁から立ち上がる周壁１２とを備えている。また、タンディッシュ４は、取鍋２内の溶鋼３を注入する注入室１３と、溶鋼３を鋳型５に鋳込むストランド室１４とに仕切る仕切堰１５を有している。注入室１３は、注入口１０が設けられていない底部１１ａと、周壁１２と、仕切堰１５とで囲まれた部分で構成されている。また、ストランド室１４は、注入口１０が設けられた底部１１ｂと、周壁１２と、仕切堰１５とで囲まれた部分で構成されている。図２には、平面視でＴ字状のタンディッシュ４ａと、Ｉ型のタンディッシュ４ｂ，４ｃが示されているが、本発明のタンディッシュ４の平面視の形状は限定されず、図２に示したいずれのタンディッシュ４ａ、４ｂ、４ｃでもよいし、その他の形状のタンディッシュであってもよい。また、タンディッシュ４のストランド数についても限定されない。また、連続鋳造装置１で鋳造される鋳片６の形状は、限定されず、スラブ、ブルーム、ビレット等であってもよい。
【００１５】
図３Ａ及び図３Ｂは、注入室及びストランド室の断面図である。図３Ａに示すように、タンディッシュ４の仕切堰１５には、注入室１３とストランド室１４とを連通させる湯道１６が形成されている。ストランド室１４の底部１１ｂであって、湯道１６のストランド室側の出口１７と繋がる底部１１ｂ１を見たとき、当該底部１１ｂ１の内面は、湯道１６の出口１７の下端以下に位置している。言い換えれば、湯道１６の出口１７と繋がるストランド室１４の底部１１ｂ１は、湯道１６の出口１７の最下端部と同じ高さ、或いは、湯道１６の出口１７の最下端部よりも低い位置である。
【００１６】
図３Ｂに示すように、タンディッシュ４の仕切堰１５に湯道１６を形成した場合であって、湯道１６の出口１７と繋がる底部１１ｂ１を見たとき、当該底部１１ｂ１が、湯道１６の出口１７の下端よりも上方に位置する場合があるが、本発明のタンディッシュ４では、このような構造のタンディッシュは対象としていない。つまり、ストランド室１４の底部１１ｂ１が湯道１６の出口１７の最下端部よりも高いのは対象としていない。
【００１７】
図４は、仕切堰１５を幅方向で且つ垂直に断面した場合（図２のＡ−Ａ断面）の断面図である。図４に示すように、仕切堰１５に形成する湯道１６の個数は、１個、或いは、複数（例えば、２個、３個）であってもよく個数は限定されない。仕切堰１５に複数の湯道１６を設ける場合は、仕切堰１５を正面視した場合に幅方向に並べて配置することが望ましい。また、図４に示すように、断面視の湯道１６の形状は、円形であっても、楕円形であっても、四角形であってもよい。
【００１８】
図５Ａ及び図５Ｂは、仕切堰１５を奥行方向で且つ垂直に断面した場合（図２のＢ−Ｂ断面）の湯道１６の形状を示している。図５Ａに示すように、本発明のタンディッシュ４の湯道１６は、注入室１３からストランド室１４へ直線状に貫通する形状であって、図５Ｂに示すように、途中で屈曲した形状ではない。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、タンディッシュの整備を行う際は、タンディッシュを略９０度傾動させた後、湯道１６にパイプを挿入して、パイプから酸素等を吹き込むことにより、湯道１６に付着した地金等を燃焼熱によって溶融し、地金を除去する。図５Ａに示すように、湯道１６が直線状である場合には、パイプを問題無く湯道１６に挿入することができるが、図５Ｂに示すように、湯道１６が途中で屈曲している場合は、パイプを湯道１６の全体に挿入することができない。場合によっては、湯道１６及び仕切堰１５を溶損させてしまう虞がある。それゆえ、本発明のタンディッシュ４の湯道１６は、仕切堰１５内を注入室１３からストランド室１４へ直線的に貫通するものを対象としている。
【００１９】
以下、さらに、タンディッシュの構成について詳しく説明する。
湯道の内径（円相当径）Ｄは、式（１）に示すように、０．０８ｍ以上である。
0.08≦D (円相当径)  [m]          ・・・（１）
湯道の内径が０．０８ｍ未満の場合は、鋳造中に湯道１６内に介在物等が詰まってしまい鋳造できなくなる可能性がある。なお、上述したように、湯道１６は、楕円形や四角形も含むため、式（１）で示したように湯道１６の内径は、円に換算したときの円相当径である。
【００２０】
湯道の縦径ｄ1は、式（２）に示すように、０．３ｍ以下である。
d1≦0.3  [m]                      ・・・（２）
湯道の縦径ｄ1が０．３ｍを超えている場合、取鍋２のノズルの開口時に当該ノズルから落下した砂等の大部分が湯道１６を通ってストランド室１４に流入し易くなる。取鍋２の開口時における多量の砂がストランド室１４に入ってしまうと、介在物の欠陥になり易い。つまり、湯道の縦径ｄ1を０．３ｍ以下にすることによって、ストランド室１４ではなく注入室１３側で砂を浮上させることができる。なお、湯道の縦径ｄ1は、図４に示すように、湯道１６を垂直に断面した場合の垂直方向の径である。
【００２１】
さて、図６に示すように、注入室１３側の湯道１６の入口１８と、ストランド室１４側の湯道１６の出口１７との水平距離（湯道の水平方向の長さ）を「ｘ1」、湯道１６の出口１７と湯道１６の入口１８との高低差（湯道の上下方向の高さ）を「ｙ1」としたとき、湯道１６の長さである「(x12+y12)0.5」は、式（３）を満たしている。
0.115≦(x12+y12)0.5≦1  [m]         ・・・（３）
湯道１６の長さ（(x12+y12)0.5)が式（３）の下限値を下回る場合、仕切堰１５の厚みが薄すぎて、当該仕切堰１５が不安定になる虞がある。湯道１６の長さ（(x12+y12)0.5)が式（３）の上限値を上回る場合、湯道１６が長すぎるために、鋳造中等に湯道１６が詰まる虞がある。特に、湯道の内径（円相当径）Ｄが小さい場合には、顕著になる。
【００２２】
また、湯道１６の傾きを表す「y1/x1」は、式（４）を満たしている。
0.05≦y1/x1≦1  [-]               ・・・（４）
湯道１６の傾き(y1/x1)が式（４）の下限値を下回る場合、湯道１６が緩やか過ぎて、鋳造終了時に、注入室１３や湯道１６内の溶鋼３がストランド室１４に排出され難い。溶鋼３が注入室１３や湯道１６に残ってしまうと、歩留が低下するうえに、タンディッシュ４を整備する際に、溶解するための酸素洗浄の負荷が大きくなる。式（４）の下限値を、湯道１６の角度に変換すると、３ｄｅｇである。一方、湯道１６の傾き(y1/x1)が式（４）の上限値を上回る場合、湯道１６を構成する仕切堰１５の端部Ｐ１（図６参照）が鋭利になり過ぎて、鋭利になった部分が欠損する虞がある。式（４）の上限値を、湯道１６の角度に変換すると、４５ｄｅｇである。
【００２３】
図６に示すように、注入室１３の底部１１ａを見たとき、当該底部１１ａは、湯道１６
の入口１８に繋がり且つ水平である平坦部１１ａ１と、平坦部１１ａ１に繋がっていて傾斜する傾斜部１１ａ２とを有していたとする。この場合、傾斜部１１ａ２の開始から終わりまでの高低差（注入室の傾斜高さ）を「ｙ３」、傾斜部１１ａ２の開始から終わりまでの水平長さ（注入室の傾斜長さ）を「ｘ３」としたとき、注入室１３の傾斜部１１ａ２の傾き(y3/x3)は、式（５）を満たしている。
【００２４】
0≦y3/x3≦0.36  [-]               ・・・（５）
傾斜部１１ａ２の傾き(y3/x3)が式（５）の下限値を下回る場合、傾斜部１１ａ２は下方に傾斜していることになり、鋳造終了時に、注入室１３に溶鋼３が残り易くなる。溶鋼３が注入室１３に残ってしまうと、歩留が低下する。一方、傾斜部１１ａ２の傾き(y3/x3)が式（４）の上限値を上回る場合、傾斜部１１ａ２の傾斜が大き過ぎる。そのため、取鍋２から溶鋼３を注入した場合、溶鋼３の仕切堰１５に向かう流れが強すぎて、一気に仕切堰１５に沿って溶鋼３が上昇して、タンディッシュ４の上端を閉鎖する蓋にまで達する虞がある。タンディッシュ４の上端を閉鎖する蓋に溶鋼３が達した場合は、蓋とタンディッシュ４との隙間から溶鋼３が流れ出る虞がある。式（５）の上限値を、傾斜部１１ａ２の角度に変換すると、２０ｄｅｇである。
【００２５】
また、注入室の傾斜長さ(x3)は、式（６）を満たしている。
x3≧0.5  [m]                      ・・・（６）
注入室の傾斜長さ(x3)が下限値を下回る場合、取鍋２のノズルから注入した溶鋼３が平坦部１１ａ１と傾斜部１１ａ２との境界に直接当たり易くなり、境界部分が溶損する虞があると共に溶鋼３の流れが不安定になり易い。取鍋２のノズルは、溶鋼３の注入量の調整のために１００ｍｍ程度芯がズレる可能性があるため、傾斜部１１ａ２に直接、溶鋼３を当てるためにも注入室の傾斜長さ(x3)は０．５ｍ以上あることが望ましい。
【００２６】
上述した実施形態では、注入室１３の底部１１が傾斜部１１ａ２を有し（y3≧0, x3≧0）且つ平坦部１１ａ１を有する(x2≧x3)ことを前提として説明したが、図７に示すように、注入室１３の底部１１が平坦部１１ａ１のみを有し（y3＝0、x2=x3）の場合がある。この場合は、式（５）の値は、零となるが、条件を満たしているため、図７の形状も適用可能である。また、式（６）は、x3=x2≧0.5になるため平坦部１１ａ１の長さが式（６）を満たせばよい。
【００２７】
また、図８に示すように、注入室１３の底部１１が傾斜部１１ａ２のみを有する(y3≧0、x3≧0)場合がある。この場合も、傾斜部１１ａ２は、式（５）及び式（６）を満たせばよく、図８の形状も適用可能である。
以下の説明では、図６〜図８に示したタンディッシュ４の全てに適用するとして説明を続ける。図６のタンディッシュの場合は、y3≧0, x2≧x3、図７のタンディッシュの場合は、y3＝0、x2=x3, 図８のタンディッシュの場合は、y3≧0,x2=x3を満たすとする。
【００２８】
さて、前チャージ（前ヒート）での鋳造を終了する場合は、取鍋２のノズルから注入室１３への溶鋼３の注入を停止しつつ、タンディッシュ４内の溶鋼３を鋳型５に供給する。即ち、前ヒートでの鋳造を終了する場合は、タンディッシュ４内の溶鋼３の湯面を定常状態から徐々に低下させ、タンディッシュ４内の前チャージの溶鋼３をできるだけ鋳型５に供給する。このとき、注入室１３及びストランド室１４の湯面は徐々に下降して、湯道１６の高さになった場合には、ストランド室１４の湯面上のスラグが注入室１３へと逆流する虞がある。
【００２９】
そこで、発明者は、湯道１６の形状及び注入室１３の形状について検証を行い。湯道１６の形状及び注入室１３の形状を、後述するように指数Ａ及び指数Ｂに指数化したうえで、これら指数Ａ及び指数Ｂが式（７）を満たすようにすることによって、ストランド室１４の湯面上のスラグが注入室１３へと逆流しない形状を見出した。
B≦-0.7tanh(3.5A-2.3)+1.1         ・・・（７）
A=(x12/(x12+y12))2・(x32/(x32+y32))3・(x2/x3)0.4 
B=y2/x1、y2=d1(1+y12/x12)0.5-y1 
次に、式（７）で示されたパラメータ、指数Ａ、指数Ｂについて説明する。
図６に示すように、式（７）の「y2」は、湯道１６のストランド室側の出口１７と、湯道１６の注入室側の入口１８との高低差（湯道の上下方向の重なり度合）である。
【００３０】
指数Ａは、「湯道と注入室の底部の形状の指数」である。即ち、指数Ａにおいて、(x12/(x12+y12))2は、湯道の形状であって傾斜の指数であり、x32/(x32+y32)は、傾斜部１１ａ２の傾斜の指数であり、(x2/x3)0.4は、平坦部１１ａ１の長さ及び傾斜部１１ａ２の長さの指数である。指数Ａの数値が小さいほど湯道の形状が急になり、スラグの逆流抑制を図ることができる。
【００３１】
また、上述したように、式（７）の「ｙ２」は、湯道の上下方向の重なり度合であるが、鋳造終了時に湯面を降下させ、湯面が湯道に到達した場合の状況を考えると、「ｙ２」は、「湯面下降時における注入室１３とストランド室１４とを湯面が繋がる上下距離」と見ることができる。また、指数Ｂの「ｘ１」は、湯道の水平方向の長さであるが、湯面が湯道に到達した場合の状況を考えると、「ｘ１」は、湯道内をスラグが注入室１３へ向けて流れる距離（スラグ逆流可能距離）と見ることができる。
【００３２】
つまり、指数Ｂが小さいほど、スラグが注入室１３に到達し難く、指数Ａが小さい場合は、指数Ｂが大きくてもスラグが注入室１３に到達し難い。式（７）の範囲は、図９に示す範囲となる。式（７）を満たす場合、スラグが注入室１３に入り難く、鋳造停止後、溶鋼３の湯面を下降させた場合に、ストランド室１４のスラグが注入室１３に逆流することを防止することができる。
【００３３】
以上、本発明のタンディッシュ４によれば、タンディッシュ４を、式（１）〜式（７）を満たす構造にすることによって、前チャージにおいて、ストランド室１４内における溶鋼の湯面を降下させる場合に、溶鋼の湯面上に存在するスラグが、ストランド室１４と注入室１３とを貫通する湯道を介して注入室１３に逆流することを抑制することができる。
さて、上述したタンディッシュ４を異鋼種連々鋳造に用いることによって、前チャージと後チャージの切替時におけるスラグの逆流を防止することができるが、より、下記の方法で連続鋳造することによって、よりスラグの逆流を防止することができる。
【００３４】
図１０を用いて、異鋼種連々鋳造における前チャージと後チャージとの切替について説明する。まず、異鋼種連々鋳造においては、前チャージの溶鋼３と、後チャージの溶鋼３との成分が異なるため、溶鋼３同士が混ざることによる成分変化を防止するため（成分まじりを防止するために、前チャージの溶鋼３を出来る限り少なくしてから後チャージの溶鋼３を注入する。
【００３５】
鋳造をそのまま続ける稀釈鋳造では、前チャージの溶鋼３の注入終了は、図１０のＳ１に示すように、タンディッシュ４内の湯面がストランド室１４の湯道１６よりも上方で行う。即ち、ストランド室１４側の溶鋼の湯面が湯道１６の上端より上方に位置しているときに、前チャージの溶鋼を注入室１３に注入することを終了する。
図１０のＳ２に示すように、前チャージの溶鋼３の注入終了後も、タンディッシュ４内の溶鋼３は鋳型５に供給するため、湯面は次第に低下し、湯面は湯道１６の上端に達する。湯面が湯道１６の上端に達すると、ストランド室１４側に留まっていた湯面上のスラグが、次第にストランド室１４側から注入室１３側へ移動する。
【００３６】
ここで、図１０に示すように、スラグが湯道１６を移動する距離（逆流距離）を「S(US)」としたとき、スラグの逆流距離S(US)が湯道の水平方向の長さx1を超えないようにすればよい。即ち、式（８）を満たしながら、前チャージにおける溶鋼の湯面を、湯道１６の傾斜高さｙ１以下に低下させる。つまり、式(a)で求められる逆流距離S(US)が湯道の水平方向の長さx1に到達してしまう前に、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させる。
【００３７】
S(US)≦x1    ・・・（８）
ただし、S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x12/(x12+y12))2(x32/(x32+y32))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3  …(a)
T=98901(d2b)4/3,Fr=UL/(9.8d1)0.5,t=y2/USである。
なお、逆流距離S(US)の始点は、スラグが湯道１６に入り始める地点であるため、湯道１６の出口１７の上端である。また、逆流距離S(US)の始点から注入室１３側の水平方向を逆流距離S(US)の正としている。また、逆流距離S(US)は、式(a)により求めることができるが、y2>0である場合は式(a)を適用し、y2≦0である場合は、逆流距離S(US)=0とする。
【００３８】
そして、図１０のＳ３に示すように、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させた後は、後チャージの溶鋼を注入室１３に注入する。即ち、後チャージの注入を開始する。なお、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させない場合は、注入室１３にスラグが逆流する。
鋳造を一端停止する鋳造でも、前チャージの溶鋼３の注入終了は、稀釈鋳造と同じである（図１０のＳ４）。次に、図１０のＳ５に示すように、湯面を湯道１６の傾斜高さｙ１以下まで低下させた後は、シーケンスブロックを鋳型に挿入した後（図１０のＳ５）、後チャージの溶鋼を注入室１３に注入する（図１０のＳ６）。
さて、上述した式(a)は、水モデルの実験で求めたものである。水モデルの実験による式(a)の導出について説明する。
【００３９】
水モデル実験では、実機を相似的に１／３にした１／３モデルで実験を行った。水モデルのタンディッシュは、図１１に示すＴ型タンディッシュとした。ストランド数は５ストランドとした。また、水モデルのタンディッシュにおいて、仕切堰１５に設けた湯道１６は、ストランド室１４から注入室１３へ向けて延びる直線状とした。湯道１６の出口１７と繋がるストランド室１４の底部１１ａは、湯道１６の出口下端以下に位置させた。
【００４０】
図１１の１／３モデルのタンディッシュの仕切堰１５は、水の流れが分かるように、透明のアクリル樹脂を用いた。水モデルでは、水を溶鋼とし、オイルをスラグとして実験を行った。水及び溶鋼の流体の物性の関係は、表１に示す通りである。また、オイル及びスラグの物性の関係は、表２に示す通りである。
【００４１】
【表１】
0006454205.tif 000002
【００４２】
【表２】
0006454205.tif 000003
【００４３】
水モデルでは、タンディッシュ内に水を満たし、ストランド室１４側の水面には、スラグのモデルであるオイルを成層させた。一定の流量で水をストランド室１４のノズルから抜き、その様子をタンディッシュ４の上方に設けたビデオカメラで撮像した。ビデオカメラの撮像では、オイルが湯道１６を逆流する様子を中心に撮像した。そして、オイルが湯道１６の出口１７から入口１８までに到達する時間を計測した。水モデルの結果は、表３の通りである。
【００４４】
【表３】
0006454205.tif 000004
【００４５】
発明者らは、水モデルの結果に基づき、湯道を通るスラグ（オイル）の移動距離について検証を行った。検証を行うにあたって、高橋らによって導出された式（ｂ）を参考にした。式（ｂ）は、油膜の広がりに対する液体の物性値の影響を考慮した油膜の広がり距離Sに関する実験式である。
S=1.19M(1.25+μL/μU)0.5(t/T)0.7  ・・・(b)
ただし、  M=5d2b/4(2(σL-σU-σUL)/ρU(1-ρU/ρL)g)0.5 
T=(8.3ρU(1-ρU/ρL)g(d2b)2(ρLμL)0.5/16(σL-σU-σUL)2)2/3
g:重力加速度
t:時間
なお、式（ｂ）は、「高橋照男ら：化学工学論文集、第５巻第５号（１９７９）pp.526-531）」に記載されている。
【００４６】
上述した式（ｂ）では、タンディッシュの底面の形状の影響、湯道におけるスラグの逆流等の影響が考慮されていない。そこで、式（ｂ）及び水モデルの実験結果を基にして、タンディッシュの底面の形状の影響、湯道におけるスラグの逆流等が考慮された回帰式(c)を導出した。
S(US)=0.2M(1.25+μL/μU)0.5(t/T)0.7(x12/(x12+y12))2(x32/(x32+y32))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3・・・(c)
ただし、  Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US
d1：湯道の縦径
d2：湯道の横径
Us：湯面(水)の降下速度
UL：湯道内の平均溶鋼速度
b：オイル厚（スラグ厚）
そして、式(b)の液体の物性値に実機の値を代入して整理すると、上述した式(a)になる。
【００４７】
S(US)=124.5d2b(t/T)0.7(x12/(x12+y12))2(x32/(x32+y32))3(x2/x3)0.4(1-Fr)3  ・・・(a)
ただし、  T=98901(d2b)4/3
Fr=UL/(9.8d1)0.5
t=y2/US   
スラグ（オイル）の逆流距離S(US)の実測値と計算値とをまとめると、図１２に示すようになった。
【００４８】
図１２に示すように、スラグ（オイル）の逆流距離S(US)の実測値と計算値とは相関関係があることを確認できる。したがって、式（８）を満たすように、連続鋳造を行うことによって、異鋼種連々鋳造における前チャージと後チャージとの切替時、即ち、湯面の降下時に注入室１３にストランド室１４からのスラグが逆流することを防止することができる。
【００４９】
表４，５は、本発明の連続鋳造用タンディッシュ、及びそのタンディッシュを用いた連続鋳造方法を用いた実施例と、本発明とは異なるタンディッシュ及び連続鋳造方法を用いた比較例とを示している。なお、実施例及び比較例は、水モデルによる結果を実機に換算したものである。この水モデルの実験は、１／３のスケールで行った。また、実施例及び比較例での実施条件は上述した水モデルと同様である。
【００５０】
【表４】
0006454205.tif 000005
【００５１】
【表５】
0006454205.tif 000006
【００５２】
なお、水モデルのタンディッシュにおいて、仕切堰１５に設けた湯道１６は、ストランド室１４から注入室１３へ向けて延びる直線状とした。湯道１６の出口１７と繋がるストランド室１４の底部１１ａは、湯道１６の出口下端以下に位置させた。
実施例及び比較例では、スラグ逆流抑制、操業性の２項目について評価を行った。表には評価として、良好「○」、不良「×」を示した。全ての項目について良好である場合は、総合評価の欄に良好を示す「○」を示した。
【００５３】
図１３に示すように、前チャージの鋳造終了後、湯面を降下させた場合にストランド室１４のスラグが湯道１６を通って注入室１３に逆流することがある。この場合には、注入室１３に逆流したスラグと後チャージの溶鋼３とが混ざってしまう。即ち、スラグ叩き込みが発生する。スラグ叩き込みが発生した場合、図１４に示すように、稀釈連続鋳造であってもシーケンスブロックを挿入する鋳造であっても、前チャージと後チャージとを繋ぐ鋳片では、スラグ系介在物による増加した長いクロップが発生する。
【００５４】
このように、スラグが注入室１３まで逆流してしまった場合は、長いクロップが発生するため、スラグ逆流抑制の評価は不良「×」となる。一方、スラグが湯道１６を通過したものの、注入室１３内に入らなかった場合は、図１４に示すように、稀釈連続鋳造であってもシーケンスブロックを挿入する鋳造であっても、前チャージと後チャージとを繋ぐ鋳片の一部は、成分規格外れクロップが発生するものの、スラグ系介在物によるクロップよりも長さは非常に短い。この場合は、スラグの逆流抑制ができているため、スラグ逆流抑制の評価は良好「〇」となる。操作性の不良とは、湯道の詰まり等が発生する虞があり、耐火物の耐久性が低下すること、取鍋２の砂がストランド室１４へ流出することなどを示している。
【００５５】
なお、図１５に示すように、前チャージと後チャージとの切替において、前チャージの湯面を低くせずに、即ち、湯面を湯道に到達させる前に溶鋼を注入した場合、図１６に示すように、稀釈連続鋳造であってもシーケンスブロックを挿入する鋳造であっても、前チャージの溶鋼と後チャージの溶鋼とが大量に混ざり成分が規格から外れる長いクロップが発生する。
【００５６】
実施例では、タンディッシュは、式（１）〜式（７）及び式（８）を全て満たしているため、スラグ逆流抑制及び操作性も良好であった。一方、比較例１では、式（４）の上限値を上回っており、比較例２では、式（２）の上限値を上回っている。また、比較例３では、式（４）の下限値を下回っており、比較例４では、式（１）の下限値を下回っている。比較例５及び７では、式（３）の下限値を下回ると共に上限値を上回っている。比較例６及び７では、式（６）の下限値を下回っている。したがって、比較例１〜７では、操業性が不良であった。
【００５７】
また、比較例８〜１１では、式（８）を満たしていないため、スラグ逆流抑制が不良であった。
以上、本発明によれば、タンディッシュの形状や連続鋳造の鋳造方法を適正に設定することにより、操業性を確保しつつ、スラグが逆流して注入室に入ることを抑制することができる。
【００５８】
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、運転条件や操業条件、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】
【００５９】
１  連続鋳造装置
２  取鍋
３  溶鋼
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  タンディッシュ
５  鋳型
６  鋳片
７  サポートロール
１０  注入口
１１  底部
１１ａ  注入室側の底部
１１ａ１  平坦部
１１ａ２  傾斜部
１１ｂ  ストランド室側の底部
１１ｂ１  出口と繋がる底部
１２  周壁
１３  注入室
１４  ストランド室
１５  仕切堰
１６  湯道
１７  出口
１８  入口
【図１】
0006454205.tif 000007
【図２】
0006454205.tif 000008
【図３Ａ】
0006454205.tif 000009
【図３Ｂ】
0006454205.tif 000010
【図４】
0006454205.tif 000011
【図５Ａ】
0006454205.tif 000012
【図５Ｂ】
0006454205.tif 000013
【図６】
0006454205.tif 000014
【図７】
0006454205.tif 000015
【図８】
0006454205.tif 000016
【図９】
0006454205.tif 000017
【図１０】
0006454205.tif 000018
【図１１】
0006454205.tif 000019
【図１２】
0006454205.tif 000020
【図１３】
0006454205.tif 000021
【図１４】
0006454205.tif 000022
【図１５】
0006454205.tif 000023
【図１６】
0006454205.tif 000024