(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物製の筒状体であって、内径が３００ｍｍ以上であり、鋼の連続鋳造において取鍋ノズルからの自由落下流を覆うとともに定常鋳造時において当該筒状体の下端がタンディッシュ内の溶鋼中に浸漬した位置となるもの（以下、当該筒状体を「注入管」と呼び、定常鋳造時における注入管高さを「定常鋳造時注入管高さ」と呼ぶ。）をタンディッシュに設置し、
前記注入管を、前記定常鋳造時注入管高さより高い位置から低い位置までの範囲で昇降させることのできる昇降装置を設け、
取鍋からの溶鋼注入時に注入管上部を遮蔽する天蓋を有し、天蓋中心部には取鍋ノズルを通す穴が穿たれており、
前記昇降装置が注入管受台と注入管受台を昇降させる昇降機構から成り、
注入管上端は前記注入管受台の上端よりも下にあり、かつ該注入管受台の上端は内径が８００ｍｍ以上であって注入管上端の直径よりも水平方向に拡大されており、該注入管受台の上昇または取鍋の下降によって注入管受台上端と天蓋との間を密着させられることを特徴とする、連続鋳造機。
【請求項２】
前記天蓋から前記注入管内にＡｒガスを吹き込むガス導入孔を有することを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造において取鍋からタンディッシュへの注湯に筒状の注入管を用いる連続鋳造機および連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼を連続鋳造するに際しては、大気中における酸化による介在物発生を防止することが必須である。このためには、取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入する際に、外部雰囲気からの酸化を防止すべく、注入溶鋼流の周囲を耐火物製の筒状体である注入管又はロングノズルにより覆い、注入流を外気と遮断して注入を行う。
【０００３】
注入管を用いて溶鋼を注入する場合、注入管はタンディッシュ蓋に設けられ、筒状体である注入管下端はタンディッシュ内の溶鋼中に浸漬し、注入管の上部は天蓋（いわゆる陣笠）で覆われる。天蓋は、取鍋底部のスライディングノズル部に取り付けられ、スライディングノズル下の取鍋ノズルが天蓋の開口部を貫通して下部に注入孔を向けて配置される。定常の鋳造時には、天蓋が注入管の上面に当接して蓋をし、取鍋ノズルからタンディッシュへの注入流が外部から遮断され、内部に導入した不活性ガスにより注入流がシールされる。注入管内を不活性ガスでシールする場合、注入管の上部に配置された天蓋に不活性ガス導入孔を設置し、あるいは注入管の側面に不活性ガス導入孔を設置して、注入管内にＡｒガスを噴出・供給している（特許文献１〜５参照）。
注入管内の湯面では、取鍋からの注入流が注入管内の雰囲気であるＡｒ等の不活性ガスを叩き込んで、溶鋼中に多くの気泡が発生する。発生した気泡は、溶鋼中に懸濁する非金属介在物を捕捉するとともにタンディッシュ内に緩やかな上昇流を生じることによって溶鋼を清浄化する効果を有する。
【０００４】
一つのタンディッシュで、取鍋からの溶鋼注入が完了した後に続けて次の取鍋の溶鋼を注入し、次々に複数の取鍋の溶鋼を連続して連続鋳造する方法を連続連続鋳造（連々鋳）と呼んでいる。取鍋を交換した時点でタンディッシュ内に入っていた溶鋼を鋳造した鋳片を、取鍋交換時の鋳片、あるいは非定常鋳片と呼ぶ。非定常鋳片は、下記に示す理由により、酸化物系介在物の含有量が定常部の鋳片よりも多くなりやすい。
【０００５】
連々鋳において、一つの取鍋からの溶鋼注入が完了した後も、鋳片の引き抜きは定常部と同じ鋳造速度で継続するので、タンディッシュ内溶鋼量が減少し、タンディッシュ内湯面レベルが逐次低下する。次の取鍋からの溶鋼注入を迅速に開始できたときは、タンディッシュ内溶鋼湯面レベルが注入管の下端に到達する前に溶鋼注入が再開され、その後はタンディッシュ内溶鋼湯面レベルが上昇を開始する。
【０００６】
連々鋳において、一つの取鍋の溶鋼をタンディッシュに注入し、注入が完了する時点において、取鍋底部のスライディングノズルから流出する注入流が、溶鋼から取鍋スラグに変化した時点でスライディングノズルを閉として注入を終了する。このとき、取鍋から流出した取鍋スラグは、注入管内の溶鋼表面に残留する。上述のように、タンディッシュ内溶鋼湯面レベルが注入管の下端に到達する前に次の取鍋からの溶鋼注入を開始すると、注入管内の溶鋼表面に残留した取鍋スラグが溶鋼注入流によってタンディッシュ内溶鋼中にたたき込まれる。取鍋スラグは通常、ＦｅＯやＭｎＯといった低級酸化物を多く含むので、タンディッシュ内溶鋼を汚染する源となり、当該溶鋼を鋳造した非定常鋳片の清浄性を阻害する原因となる。
【０００７】
次の取鍋からの溶鋼注入開始前に注入管内に残存した前の取鍋の取鍋スラグを取り除こうとすると、次の取鍋からの溶鋼注入開始を意図的に遅らせ、タンディッシュ内溶鋼湯面レベルが注入管下端位置よりも低い位置とし、注入管が非浸漬状態とすればよい。これにより、注入管内に残存していた取鍋スラグは、タンディッシュ内溶鋼表面に広がるので、注入管から排出することができる。ところが、タンディッシュ内湯面が下がると、タンディッシュ内に溶鋼が滞留する時間（溶鋼滞留時間）が短くなって、非金属介在物の浮上が阻害される問題が生じる。加えて、注入管下端が非浸漬状態となると、注入管内はタンディッシュ内雰囲気と接触することになり、注入管内はシール効果が損なわれる。この状態で次の取鍋からの溶鋼注入を再開するので、タンディッシュ内溶鋼湯面レベルが上昇して注入管下端位置よりも高くなるまでの間、取鍋からタンディシュへの溶鋼注入流は酸化性雰囲気に曝されることになる。これによりタンディッシュ内溶鋼が汚染され、当該溶鋼を鋳造した非定常鋳片の清浄性を阻害する原因となる。
【０００８】
取鍋交換時の注入中断によるタンディッシュ内湯面レベルの低下代は、鋳型サイズや鋳造速度、あるいは取鍋交換時間の影響を受けて変動する。例えば鋳型サイズや鋳造速度が大きく、かつ取鍋交換時間がかかった場合にはタンディッシュ内湯面は大きく低下する。このような場合も、やはり注入管下端が非浸漬状態となり、次の取鍋からの注入流が酸化性雰囲気にさらされるためにタンディッシュ内溶鋼が汚染され、当該溶鋼を鋳造した非定常鋳片の清浄性を阻害する原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６２−１６８６４９号公報
【特許文献２】特開昭６２−８１２５３号公報
【特許文献３】特開平５−２９３６１４号公報
【特許文献４】特開平７−３０８７４１号公報
【特許文献５】特開平９−１５０２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のとおり、連々鋳の取鍋交換時において、注入管内の溶鋼表面に前回注入の取鍋スラグが残存したままで次の取鍋溶鋼注入を開始することによる問題（以下「第１の問題」という。）と、タンディッシュ内溶鋼表面が注入管下端部よりも低下してから次の取鍋溶鋼を開始することによる問題（以下「第２の問題」という。）のいずれかが、避けて通れない問題として存在した。本発明は、第１の問題と第２の問題をいずれも解消することのできる、連続鋳造機及び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】
【００１１】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）耐火物製の筒状体であって、内径が３００ｍｍ以上であり、鋼の連続鋳造において取鍋ノズルからの自由落下流を覆うとともに定常鋳造時において当該筒状体の下端がタンディッシュ内の溶鋼中に浸漬した位置となるもの（以下、当該筒状体を「注入管」と呼び、定常鋳造時における注入管高さを「定常鋳造時注入管高さ」と呼ぶ。）をタンディッシュに設置し、
前記注入管を、前記定常鋳造時注入管高さより高い位置から低い位置までの範囲で昇降させることのできる昇降装置を設け、
取鍋からの溶鋼注入時に注入管上部を遮蔽する天蓋を有し、天蓋中心部には取鍋ノズルを通す穴が穿たれており、
前記昇降装置が注入管受台と注入管受台を昇降させる昇降機構から成り、
注入管上端は前記注入管受台の上端よりも下にあり、かつ該注入管受台の上端は内径が８００ｍｍ以上であって注入管上端の直径よりも水平方向に拡大されており、該注入管受台の上昇または取鍋の下降によって注入管受台上端と天蓋との間を密着させられることを特徴とする、連続鋳造機。
（２）前記天蓋から前記注入管内にＡｒガスを吹き込むガス導入孔を有することを特徴とする、上記（１）に記載の連続鋳造機。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、タンディッシュに対する注入管高さを変化させる昇降装置を有しているので、連々鋳の取鍋交換時において、前の取鍋注入終了後に注入管を上昇させて注入管内部に残存する取鍋スラグを排出し、次の取鍋注入開始前に注入管を下降させて溶鋼への浸漬状態を保持したままで注入を開始できるので、タンディッシュ内溶鋼の汚染を防止し、当該溶鋼を鋳造した非定常鋳片の清浄性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の連続鋳造機の一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の連続鋳造機の一例を示す部分断面図である。
【図３】本発明の連続鋳造機の一例を示す部分断面図である。
【図４】本発明の連続鋳造機の一例を示す部分断面図である。
【図５】従来の連続鋳造機の一例を示す部分断面図である。
【図６】取鍋交換時の前後における鋳片トータル酸素量の推移を示す図である。
【図７】取鍋交換時前後の定常部と非定常部における鋳片トータル酸素量の挙動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図５に基づいて本発明の説明を行う。
【００１５】
本発明は、タンディッシュ２を用いた鋼の連続鋳造において、取鍋１からタンディッシュ２に溶鋼を注入する際に、取鍋ノズル４から自由落下する注入流３３を覆う耐火物製の筒状体である注入管１１を用いる場合を対象とする。注入管１１は、ロングノズルと異なり、その内径が３００ｍｍ以上と大きな直径を有することを特徴とする。注入管は取鍋ではなくタンディッシュに設置されるので、タンディッシュに対する取鍋のセット位置がずれた時に、注入管内径が小さいと溶鋼が注入管外に飛散する懸念があることから、直径を３００ｍｍ以上としている。
【００１６】
注入管１１は、定常鋳造時において注入管下端２２がタンディッシュ内の溶鋼３１中に浸漬した位置となる。また、取鍋１からの溶鋼注入時に注入管上端２１の上部を遮蔽する天蓋１２を有し、天蓋中心部には取鍋ノズル４を通す穴１３が穿たれている。これにより、筒状体である注入管１１の下部は溶鋼３１に浸漬して外気から遮断され、注入管１１の上部は天蓋１２で覆われて外気から遮断される。取鍋１からの注入時において、取鍋ノズル４の先端は天蓋１２の穴１３を貫通して注入管１１の内部に溶鋼を注入することができる。このように外気と遮断された注入管１１の内部に不活性ガスを供給することにより、注入中における注入管１１の内部を不活性ガス雰囲気とすることができる。
【００１７】
このように注入管１１内部を不活性ガスで満たすことによって、注入管内の湯面では、取鍋１からの注入流３３が不活性ガスを叩き込んで、溶鋼中に多くの気泡が発生する。発生した気泡は、溶鋼中に懸濁する非金属介在物を捕捉するとともにタンディッシュ内に緩やかな上昇流を生じることによって溶鋼を清浄化する。
【００１８】
定常鋳造時におけるタンディッシュ２内溶鋼３１の湯面３２レベルは、当該タンディッシュ２の機能を発揮する上で最適なレベルが定められる。また、定常鋳造時における注入管下端２２の浸漬深さは、注入管１１の有する溶鋼清浄化作用を最大化する品質適正な浸漬深さがある。ただし、従来のように注入管１１が昇降しない機構である場合、品質適正な浸漬深さとすると、取鍋交換時の注入中断中にタンディッシュ内湯面レベルが低下して注入管下端２２が非浸漬状態となることが頻発するため、品質適正な浸漬深さよりも深い浸漬深さ（操業適正な浸漬深さ）に設定されていた。注入管浸漬深さを確保することは、無用に長い注入管を必要とし、経済的な不利益を生じることにもなる。定常鋳造時において目標とする浸漬深さを実現する注入管高さを「定常鋳造時注入管高さ」と呼ぶ。
【００１９】
まず、本発明の連続鋳造機について説明する。
【００２０】
本発明の連続鋳造機は、注入管１１を、定常鋳造時注入管高さより高い位置から低い位置までの範囲で昇降させることのできる昇降装置１８を設けることを特徴とする。注入管１１を昇降装置１８で昇降させたとき、注入管１１を最も高い位置としたときの高さを注入管上限高さと呼び、注入管１１を最も低い位置としたときの高さを注入管下限高さと呼ぶ。
【００２１】
前述のように、連々鋳の取鍋交換時において、注入管内の溶鋼表面に前回注入の取鍋スラグが残存したままで次の取鍋溶鋼注入を開始すると、注入管内の溶鋼表面に残留したスラグが自由落下する注入流３３によってタンディッシュ内溶鋼３１中にたたき込まれる。取鍋スラグは通常、ＦｅＯやＭｎＯといった低級酸化物を多く含むので、タンディッシュ内溶鋼３２を汚染する源となり、当該溶鋼３２を鋳造した非定常鋳片の清浄性を阻害するという問題（第１の問題）があった。また、タンディッシュ内溶鋼表面（湯面３２）が注入管下端２２よりも低下してから次の取鍋溶鋼を開始すると、上記第１の問題は解消されるものの、注入管内が酸化性雰囲気となった状態で注入を開始するため、タンディッシュ内溶鋼３１が汚染され、当該溶鋼３１を鋳造した非定常鋳片の清浄性を阻害するという問題（第２の問題）が生じる。
【００２２】
本発明においては、取鍋交換時に、前の取鍋注入が終了した後、昇降装置１８によって注入管１１を定常鋳造時注入管高さよりも上昇させ、次の取鍋注入開始前に注入管下端２２位置をタンディッシュ内湯面３２レベルよりも高くして非浸漬状態とすることにより、上記第１の問題を解決した。注入管１１が非浸漬状態となると、注入管１１の内部の溶鋼表面に蓄積していた取鍋スラグは、タンディッシュ内の湯面上を広く拡散する。その後に再度注入管１１を下降して浸漬状態に戻すと、注入管内の溶鋼表面からは取鍋スラグが排除された状態となる。この状態で次の取鍋の注入を開始することにより、上記第２の問題をも回避することができる。
【００２３】
前の取鍋１の注入を終了し、取鍋１を交換し、次の取鍋１の注入を開始するまでの間も、鋳型での鋳片引き抜きは継続し、タンディッシュ２から鋳型への溶鋼の供給は続くので、取鍋交換時の溶鋼注入中断中はタンディッシュ内湯面３２レベルが逐次低下する。何らかの理由で取鍋交換時の注入中断時間が長くなりすぎると、注入管高さを定常鋳造時注入管高さに維持したのでは注入管下端２２が非浸漬状態となり、前記第２の問題が生じる。
【００２４】
本発明では、取鍋交換時、次の取鍋１からの溶鋼注入を開始する時点において、タンディッシュ内湯面３２レベルの低下状況に応じて、昇降装置１８によって注入管１１を定常鋳造時注入管高さよりも下降させ、注入管下端２２位置を次の取鍋注入開始時のタンディッシュ内湯面３２レベルよりも低くして浸漬状態とすることにより、上記第２の問題を解決した。注入管高さは定常鋳造時注入管高さよりも低いので、取鍋１についても、通常鋳造時の取鍋位置よりも低い位置とし、注入を開始する。次の取鍋１の注入開始後、鋳型への鋳造量よりも多い量の溶鋼を取鍋１から注入することにより、タンディッシュ内湯面３２レベルが逐次上昇するので、注入管１１についても湯面３２上昇に応じて逐次上昇する。注入管１１の上昇に伴い、取鍋１も同じ上昇速度で上昇させる。
【００２５】
注入管１１を上昇させることのできる最高高さである注入管上限高さについては、取鍋交換時、次の取鍋１からの注入を開始する前の段階において、注入管１１を非浸漬状態とすることのできる高さであればよい。注入管上限高さと定常鋳造時注入管高さとの差が、注入管１１の浸漬深さよりも大きければ、注入管１１を非浸漬状態とすることができる。注入管１１を下降させることのできる最低高さである注入管下限高さについては、取鍋交換時、次の取鍋１からの注入開始時に想定されるタンディッシュ内の最低湯面３２レベルにおいて、注入管１１を浸漬状態とすることのできる高さであればよい。
【００２６】
注入管１１、天蓋１２、タンディッシュ内溶鋼３１で囲まれた空間には、Ａｒガスなどの不活性ガスを供給することにより、不活性ガス雰囲気とする。不活性ガスを供給するガス導入孔２０の配置位置として、天蓋１２（いわゆる陣笠部）に配置（特許文献２、３、４の従来技術）、注入管１１の途中に配置（特許文献１、２、３、４）などが開示されており、いずれの箇所にガス導入孔２０を設けても、注入管内部空間を不活性ガス雰囲気とすることができる。
【００２７】
本発明の連続鋳造機において好ましくは、天蓋１２から注入管内にＡｒガスを吹き込むガス導入孔２０を有することとする。取鍋ノズル４から溶鋼を流出させるに際し、溶鋼流は下方に流れて注入流３３を形成するのみならず、側方にも飛散することがある。取鍋ノズル４下端よりも下方にガス導入孔２０を設けると、取鍋ノズル４から飛散した溶鋼がガス導入孔２０に付着し、ガス導入孔２０が閉塞してしまうことがある。従って、ガス導入孔２０は飛散した溶鋼が付着し難い場所に設けることが好ましい。ガス導入孔２０配置位置を天蓋１２に設けることとすれば、ガス導入孔２０を、取鍋ノズル４下端と同じ高さあるいはそれよりも高い位置とすることができ、取鍋ノズル４からの飛散溶鋼の付着を防ぐことができるので、取鍋ノズル４から飛散した溶鋼が最も付着しにくいからである。
【００２８】
また、注入管内に吹き込むＡｒガスは、取鍋ノズル４から自由落下する注入流３３がタンディッシュ内湯面３２に達する湯落ち領域に向けて吹き込むことが望ましい。天蓋１２にガス導入孔２０を設けることによって、湯落ち領域に向けた吹き込みが可能となるのである。湯落ち領域では溶鋼注入流３３と雰囲気が激しく攪拌され、雰囲気による溶鋼の汚染が生じやすい。湯落ち領域に向けてＡｒガスを吹き込むことによって、湯落ち領域の雰囲気の酸素分圧を効果的に下げることができるので、雰囲気による溶鋼の汚染を防止できる。
【００２９】
注入管１１と昇降装置１８との好ましい位置関係について説明する。注入管上端２１には注入管外方に張り出した凸部１９を設ける。凸部１９は、注入管１１の円周方向全周に設けると好ましい。また、注入管受台１４を設け、注入管受台１４は注入管１１を貫通して受ける受け部１５を有し、受け部１５の内径は注入管１１の外径よりも大きく凸部１９の外径よりも小さく形成する。注入管１１を注入管受台１４の受け部１５に挿入し、受け部１５の上端が注入管１１の凸部１９と当接することにより、注入管１１が注入管受台１４に配置される。注入管受台１４とタンディッシュ蓋３との間に昇降機構１７を設け、注入管受台１４と昇降機構１７とで昇降装置１８を形成する。タンディッシュ２を静置状態としたところで、昇降機構１７を動作させて注入管受台１４を上昇させれば注入管１１を上昇させることができ、注入管受台１４を下降させれば注入管１１を下降させることができる。昇降機構１７としては、昇降ジャッキを好ましく用いることができる。
【００３０】
上記本発明の注入管受台１４は、図４に示すように受け部１５のみで形成することができる。この場合、天蓋１２は注入管上端２１と当接する構造となるので、注入管受台１４の上昇または取鍋１の下降によって注入管上端２１と天蓋１２との間を密着させられる。
【００３１】
さらに図２、３に示すように、注入管受台１４を受け部１５よりも上方に伸張することもできる。この場合、注入管上端２１は注入管受台の上端２３よりも下にある。注入管受台１４の受台側部１６は、注入管上端２１の凸部１９よりも外方に位置することになる。溶鋼注入時には、受台側部１６の上端（注入管受台の上端２３）に天蓋１２が当接する。注入管１１と受台側部１６とで円筒状の空間を形成し、さらに注入管下端２２部が溶鋼３１に浸漬し、受台側部１６の上端に天蓋１２が当接することにより、外気と遮断された空間を形成することができる。注入管内にＡｒガスを吹き込むガス導入孔２０について、図２に示す例では受台側部１６にガス導入孔２０が設けられ、図３に示す例では天蓋１２にガス導入孔２０が設けられ、図４に示す例では注入管１１側部の上端付近にガス導入孔２０が設けられている。注入管受台１４の上昇または取鍋１の下降によって注入管受台上端と天蓋との間を密着させられる。注入管受台１４と注入管上端２１との接続部には、図２、３に示すように、注入管固定用のモルタル２８を配置すると好ましい。
【００３２】
図１に示す例では、注入管受台１４が受台側部１６を有し、さらに受台側部１６の内径を８００ｍｍ以上に大きくしている点が特徴である。即ち、注入管受台１４の上端は内径が８００ｍｍ以上であって注入管上端２１の直径よりも水平方向に拡大されている。受台側部上端の内径が大きいので、受台側部上端に当接する天蓋１２も大きなものを用いる。
【００３３】
取鍋ノズル４から流出する溶鋼は操業中に飛散することがあるので、天蓋１２が当接する部位（注入管上端２１又は注入管受台の上端２３、以下「天蓋当接部２４」という。）には飛散した溶鋼が凝固して付着し凹凸を生じやすい。通常は、天蓋当接部２４が天蓋１２に押しつけられているので飛散した溶鋼がそこに付着することはないが、取鍋１からの溶鋼注入開始時や、タンディッシュ２の高さを変更するなどの非定常操業時には、天蓋当接部２４と天蓋１２との間があくことがあり、その際に飛散した溶鋼が天蓋当接部２４に付着するのである。そのような場合に天蓋当接部２４を直接天蓋１２に押し付けても両者間を密着することができず、注入管内部の空間の気密性を高めることは難しい。一方、飛散した溶鋼が付着しない程度まで注入管１１の直径を拡大することは、無用な耐火物コスト上昇を招く。そこで図１に示すように、注入管受台１４の上端内径を８００ｍｍ以上として注入管上端の直径よりも水平方向に大きく拡大し、注入管受台の上端２３が注入管上端２１よりも上にある状態で、注入管受台上端２３と天蓋１２との間を密着させられる構造とすることによって、溶鋼飛散の影響を受けずに安定して注入管内部の空間の気密性を高めることができるのである。
【００３４】
図１〜３にあるように、注入管受台の上端２３（天蓋当接部２４）が注入管上端２１よりも上にある位置関係の場合、図４のように注入管上端２１が天蓋当接部２４である場合と比較し、注入管１１の長さを短くすることができる。注入管１１は寿命が５〜１０チャージ程度と低寿命であるのに対し、注入管受台１４は半永久的に使用可能であるため、注入管１１の長さを短くできる本発明は耐火物コストを低減することが可能となる。
【００３５】
以上詳述した機構を有する本発明の連続鋳造機を用いた連続鋳造方法について説明する。
【００３６】
連続鋳造中の取鍋交換時、取鍋１内の溶鋼をタンディッシュ２内へ注ぎ終わった時点で、注入管下端２２がタンディッシュ内湯面３２よりも上になるよう注入管１１を上昇させて、溶鋼と共に注入管１１内に流出した取鍋スラグを排出し、その後、注入管１１を前記定常鋳造時注入管高さよりも低い位置まで下降させて、取鍋交換中に下がったタンディッシュ湯面３２に注入管下端２２が浸漬した状態を保ちつつ、次の取鍋１からの溶鋼の注入を開始する。
【００３７】
取鍋１内の溶鋼をタンディッシュ２内へ注ぎ終わった時点で、注入管下端２２がタンディッシュ内湯面３２よりも上になるよう上昇させ、注入管１１を非浸漬状態とすることにより、溶鋼と共に注入管内に流出した取鍋スラグを排出することができる。および、その後、注入管１１を定常鋳造時注入管高さよりも低い位置まで下降させて、取鍋交換中に下がったタンディッシュ湯面３２に注入管下端２２が浸漬した状態を保ちつつ、次の取鍋１からの溶鋼の注入を開始することは、注入管１１を用いた連続鋳造操業における改善課題である取鍋スラグの排出と次取鍋からの溶鋼注入開始時に注入管下端２２の浸漬状態を維持できない問題を、同時に解消するものである。
【００３８】
さらに、注入管１１を定常鋳造時注入管高さよりも下降させられることは、取鍋交換に時間を要しタンディッシュ内の湯面３２レベルが低下した際にも、注入管下端２２がタンディッシュ内の溶鋼３１に浸漬した状態を維持できる利点をもたらす。注入管下端２２がタンディッシュ内の溶鋼３１に浸漬していると、次の取鍋１が準備され注入管１１の上部に天蓋１２が設置された際に、注入管１１内が閉空間となるので、Ａｒガスによる雰囲気の置換が速やかに進行し、取鍋１から注入された溶鋼の雰囲気中酸素による汚染を低減できるのである。
【００３９】
ところで注入管１１は、通常内径が３００〜８００ｍｍ、肉厚が３０〜５０ｍｍ、長さが８００〜１８００ｍｍ、断面形状が円または楕円の筒状体である。また注入管１１は、下部をタンディッシュ内の溶鋼３１に浸漬し、内部の空間を溶鋼の注入流３３が降下するので、１０００℃以上の高温にさらされる。さらにタンディッシュ内外の湯面上のスラグによる浸食を受けるので、一般的にアルミナ−グラファイトやマグネシア−グラファイト等の酸化物−黒鉛質の耐火物から構成される。
【００４０】
注入管１１の内径は、４００ｍｍ以上とするとより好ましい。また、注入管受台１４であってその上端が注入管上端２１よりも上方にあるものを有する本発明において、注入管受台１４の上端の内径を８００ｍｍ以上とすることにより、天蓋１２と接触する天蓋当接部２４である注入管受台上端への溶鋼飛沫付着を有効に防止することができるので、注入管内径を徒に大きくする必要がなくなり、注入管１１の内径を７００ｍｍ以下とすることができる。
【実施例】
【００４１】
垂直曲げ型のスラブ連続鋳造機を用いて本発明を実施した。表１に化学組成範囲を示す低炭素アルミキルド鋼を毎分４〜６ｔｏｎの注入速度で取鍋１からタンディッシュ２へ注ぐ連続鋳造を取鍋６杯分行った。鋳型厚みは２５０ｍｍ、鋳型幅は１６００ｍｍ〜１２００ｍｍの範囲であった。タンディッシュ２の容量は３５ｔｏｎ、取鍋１杯の容量は２５０ｔｏｎである。タンディッシュ内溶鋼中に浸漬する注入管１１を用いて溶鋼を注入するに際し、品質適正な浸漬深さは２００ｍｍであることがわかっている。
【００４２】
【表１】
0006575355.tif 000002
【００４３】
実施例Ａとして図１に示す本発明を用いた場合、実施例Ｂとして図２に示す本発明を用いた場合、実施例Ｃとして図３に示す本発明を用いた場合、比較例Ｄとして図５に示す例を用いた場合について鋳造を行った。
【００４４】
実施例Ａ（図１）の連続鋳造機は、注入管受台１４に乗った注入管１１を昇降させる昇降機構１７として昇降ジャッキを有し、注入管１１が定常鋳造時注入管高さから３００ｍｍの上昇ならびに３００ｍｍの下降が可能である。取鍋１のスライディングゲート金物５の下部には防熱板を兼ねた直径１２００ｍｍの天蓋１２が設けられ、天蓋１２中心の穴１３からは取鍋ノズル４が出ている。天蓋１２は鋼製フレームの下部に耐火物層２７であるＭｇＯ製の断熱ボードを貼り付けて成る。注入管１１は内径が５５０ｍｍ、定常鋳造時注入管高さにおいて浸漬深さが２００ｍｍとなる。
【００４５】
注入管受台１４は受け部１５と受台側部１６とを有し、注入管受台１４の上端は注入管上端２１よりも２００ｍｍ上にあり、かつ注入管受台の上端２３は、注入管上端２１の直径よりも水平方向に大きく拡大され、外径：１１００ｍｍ、内径：１０００ｍｍを有している。注入管受台１４の上昇または取鍋１の下降によって注入管受台の上端２３と天蓋１２とを密着させることができる。注入管受台１４は鋼製であり、天蓋１２と密着させる上端部にはパッキン２６としてステンレス鋼製のメタルパッキンを配置している。天蓋１２の外周部もステンレス鋼製であり、注入管受台１４と天蓋１２外周部とは平滑な金属面同士が密着して気密性を確保する構造である。
【００４６】
天蓋１２の中心から２００ｍｍ離れた２ヶ所には注入管内にＡｒガスを吹き込むガス導入孔２０があり、それぞれＡｒ配管に繋がっている。
【００４７】
実施例Ｂ（図２）の連続鋳造機は、注入管受台１４に乗った注入管１１を昇降させる昇降機構１７として昇降ジャッキを有し、注入管１１が定常鋳造時注入管高さから３００ｍｍの上昇ならびに４００ｍｍの下降が可能である。取鍋ノズル４には直径８００ｍｍの天蓋１２が直接取り付けられている。天蓋１２は鋼製フレームの内部に耐火物層２７としてハイアルミナキャスタブル耐火物を流し込んだ構造である。注入管１１は内径が４００ｍｍ、定常鋳造時注入管高さにおいて浸漬深さが２００ｍｍとなる。
【００４８】
注入管受台１４の上端は注入管上端２１よりも３００ｍｍ上にあり、かつ注入管受台１４の上端は、注入管上端２１の直径よりも水平方向に拡大され、外径：８００ｍｍ、内径：７００ｍｍを有している。注入管受台１４の上昇または取鍋１の下降によって注入管受台の上端２３と天蓋１２とを密着させることができる。注入管受台１４はハイアルミナ耐火物製であり、天蓋１２と密着させる上端部にはパッキン２６としてＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2製の円環シート状パッキンを乗せている。
【００４９】
注入管１１内へのＡｒガスの吹き込みは、注入管受台１４の受台側部１６の周囲４ヶ所からガス導入孔２０を通して行う。これらのガス導入孔２０は、耐熱ホースを介してＡｒ配管に繋がっている。
【００５０】
実施例Ｃ（図３）の連続鋳造機は、注入管受台１４に乗った注入管１１を昇降させる昇降機構１７として把持装置を有し、注入管１１が定常鋳造時注入管高さから２５０ｍｍの上昇ならびに３００ｍｍの下降が可能である。取鍋ノズル４には直径８００ｍｍの天蓋１２が直接取り付けられている。天蓋１２は鋼製フレームの内部に耐火物層２７としてハイアルミナキャスタブル耐火物を流し込んだ構造である。注入管１１は内径が４００ｍｍ、定常鋳造時注入管高さにおいて浸漬深さが２００ｍｍとなる。
【００５１】
注入管受台１４の上端は注入管上端２１よりも２５０ｍｍ上にあり、かつ注入管受台１４の上端は、注入管上端２１の直径よりも水平方向に拡大され、外径：８００ｍｍ、内径：７００ｍｍを有している。注入管受台１４の上昇または取鍋１の下降によって注入管受台の上端２３と天蓋１２とを密着させることができる。注入管受台１４はハイアルミナ耐火物製であり、天蓋１２と密着させる上端部にはパッキン２６としてＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2製の円環シート状パッキンを乗せている。
【００５２】
天蓋１２の中心から２００ｍｍ離れた２ヶ所には注入管１１内にＡｒガスを吹き込むガス導入孔２０があり、それぞれＡｒ配管に繋がっている。
【００５３】
比較例Ｄ（図５）の連続鋳造機は、注入管１１をタンディッシュ蓋３上の固定受台２５に直接置いた構成であり注入管１１は昇降しない。取鍋ノズル４には直径８００ｍｍの天蓋１２が取り付けられている。天蓋１２は鋼製フレームの内部に耐火物層２７としてハイアルミナキャスタブル耐火物を流し込んだ構造である。
【００５４】
注入管１１は、外径：８００ｍｍ、内径：７２０ｍｍを有し、その上端の天蓋１２を密着させる部分にはパッキン２６としてＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2製の円環シート状パッキンを乗せている。比較例Ｄにおいては、天蓋１２と当接する天蓋当接部２４が注入管上端２１であるため、取鍋ノズル４から天蓋当接部２４への溶鋼スプラッシュを少しでも防止する目的で、注入管１１の内径として７２０ｍｍを採用した。また、定常鋳造時注入管高さにおいて浸漬深さが３００ｍｍとなる。前述のとおり、品質適正な浸漬深さは２００ｍｍであるが、比較例Ｄでは注入管１１が昇降しないので、取鍋交換時にタンディッシュ内湯面３２レベルが下降したときの注入管非浸漬を極力防止するため、浸漬深さを３００ｍｍとしたものである。
【００５５】
注入管１１の上部にはＡｒガスを吹き込むガス導入孔２０があり、それぞれＡｒ配管に繋がっている。
【００５６】
以上準備した実施例Ａ〜Ｃ、比較例Ｄの連続鋳造機を用い、連続鋳造を行った。前記表１に化学組成範囲を示す低炭素アルミキルド鋼を毎分４〜６ｔｏｎの注入速度で取鍋１からタンディッシュ２へ注ぐ連続鋳造を、連々鋳で取鍋６杯分行った。途中５回の取鍋交換作業において、注入中断時間については、５回のうちの３回は３分間を要し、残りの２回は作業遅れが生じたために５分間を要した。次の取鍋注入開始時におけるタンディッシュ内湯面３２レベルは、注入中断時間が３分間の場合には定常時に比較して２２０ｍｍ下降しており、注入中断時間が５分間の場合には定常時に比較して３７０ｍｍ下降していた。定常鋳造時は注入管１１の下部２００ｍｍ（実施例Ａ〜Ｃ）もしくは３００ｍｍ（比較例Ｄ）が溶鋼３２に浸漬していた。それぞれのガス導入孔２０からは５００ＮＬ／ｍｉｎのＡｒを注入管内の空間に吹き込みながら鋳造を行った。
【００５７】
取鍋１内の溶鋼を注ぎ終える際に、毎回約１０ｋｇの取鍋スラグが注入管１１内に流出した。実施例Ａ〜Ｃについては、取鍋交換中に注入管１１を定常鋳造時注入管高さに対して２５０ｍｍ上昇して注入管下端２２を非浸漬状態とし、注入管内に残存していた取鍋スラグを排出した。その後、注入管１１を定常鋳造時注入管高さに対して３００ｍｍ下げて溶鋼３１中に注入管下端２２が浸漬した状態で、次の取鍋１からの溶鋼注入を開始した。溶鋼注入開始後、タンディッシュ内湯面高さが定常高さに達した時点で、注入管１１および取鍋１を定常高さに戻した。比較例Ｄについては注入管１１が固定であるため、注入中断時間が３分の場合には次の取鍋注入開始まで注入管１１の浸漬が保たれて取鍋スラグが注入管内の溶鋼表面上に残存し、その取鍋スラグは次取鍋１からの溶鋼流に叩き込まれて注入管外に流出した。また、取鍋交換時の注入中断時間が５分の場合には、注入管下端２２の溶鋼３１中への浸漬状態が維持できずに、注入管下端２２を浸漬しない状態で次取鍋からの注入を開始することとなった。
【００５８】
それぞれの鋳造において、鋳片の１／２幅および両側１／４幅（幅方向３ヶ所）のそれぞれにおいて厚み方向を８等分した各部位から分析用試料を切り出し、非金属介在物濃度をトータル酸素分析法で評価した。評価には、幅方向３ヶ所×厚み方向８ヶ所の計２４ヶ所の分析値の平均値を用いた。
【００５９】
図６にはそれぞれの鋳造における鋳片のトータル酸素分析値を、取鍋交換からの溶鋼注入量に対して示す。図６中には各鋳造チャンスに５回ある取鍋交換前後のデータを重ねて表示している。図６の結果には多少のばらつきがあるものの、本発明の請求項１，２および３を満たす実施例Ａの場合に、最も低く、比較例Ｄの場合に最も高くなった。請求項１を満たす実施例Ｂや請求項１および２を満たす実施例Ｃの結果は、両者の中間であった。実施例Ｂにおいてはガス導入孔２０が天蓋１２ではなく受台側部１６に位置しているため、鋳造の進行に伴ってＡｒガス導入孔２０に飛散した溶鋼が凝固して徐々に付着し、注入管内のＡｒ気流が乱れて、注入流３３がタンディッシュ内湯面に到達する湯落ち領域の酸素分圧を効果的に下げることができなかったので、雰囲気による溶鋼の汚染が増えたのである。また、天蓋当接部２４の直径が８００ｍｍ未満である実施例Ｂ、Ｃにおいては、鋳造の進行に伴って取鍋ノズル４から横方向に飛散した溶鋼が凝固して、注入管受台上端の天蓋当接部２４に徐々に付着し、注入管受台上端と天蓋１２との密着が悪化して、雰囲気中酸素による溶鋼の汚染が増えたのである。
【００６０】
図６に表れた本発明の効果についてさらに詳しく説明する。取鍋交換時前後には取鍋スラグの混入や取鍋交換中に注入管内に大気が流入する影響で、溶鋼中の非金属介在物が増加し、鋳片のトータル酸素分析値が上昇する。ところが、注入管１１の上昇によって注入管内スラグの排出を促進し、加えて注入管１１の下降によって注入管下端２２が溶鋼３１に浸漬した状態で次取鍋１からの溶鋼注入を開始できた本発明の各実施例においては、取鍋スラグによる汚染と雰囲気中酸素による汚染が共に抑制されたので、取鍋交換後のトータル酸素分析値の上昇が軽微に抑制できた。
【００６１】
また、本発明の実施例は、定常操業時にも、注入管内への外気浸入抑制や、取鍋注入流がタンディッシュ内湯面に到達する湯落ち領域の酸素分圧低下に有利なので、注入管内における溶鋼汚染が低減され、定常操業中の鋳片トータル酸素分析値も低下した。
【００６２】
図６において、Ｘ軸すなわち取鍋交換からの溶鋼注入量が−５０ｔｏｎ〜−２０ｔｏｎの間および＋３０ｔｏｎ〜＋５０ｔｏｎの間を定常部、０ｔｏｎ〜＋２０ｔｏｎの間を非定常部と定義し、それぞれの領域における鋳片トータル酸素分析値を平均して図７に比較して示す。上述したように、定常部・非定常部にかかわらず、請求項１，２および３を満たす実施例Ａが最も優れており、比較例Ｄが最も劣る。本発明の一部の請求項を満たす実施例ＢおよびＣの結果は、両者の中間であることが、平均値からも伺える。
【００６３】
図７で非定常部の成績比較に着目すると、実施例Ａの改善効果が優れている。実施例Ａは、注入管受台上端の天蓋当接部２４の直径が大きく、天蓋当接部２４への飛沫付着が少ないので天蓋１２との密閉性が保持される。そのため、取鍋交換時に次の取鍋１を配置して天蓋１２を当接した後、Ａｒガス吹き込みによって迅速に注入管内部空間がＡｒガスで置換されるため、非定常部の鋳片品質が特に向上したものと推測される。
【００６４】
実施例Ａ〜Ｃは、定常鋳造時の注入管浸漬深さが２００ｍｍであり、品質適正な浸漬深さに合致している。それに対して比較例Ｄは、取鍋交換時の注入管非浸漬を極力回避させるために定常鋳造時の注入管浸漬深さを３００ｍｍとしている。この点からも、本発明を用いたときの品質向上効果が期待できる。また本発明は、浸漬深さを浅くする分だけ注入管の長さを短くできるので、注入管製造コストを低減する効果もある。また本発明は、昇降装置を設けることによって、タンディッシュ内湯面高さが変動しても、注入管下端の浸漬深さを適正に維持できる点でも、有利である。
【符号の説明】
【００６５】
１  取鍋
２  タンディッシュ
３  タンディッシュ蓋
４  取鍋ノズル
５  取鍋スライディングゲート金物
１１  注入管
１２  天蓋
１３  穴
１４  注入管受台
１５  受け部
１６  受台側部
１７  昇降機構
１８  昇降装置
１９  凸部
２０  ガス導入孔
２１  注入管上端
２２  注入管下端
２３  注入管受台の上端
２４  天蓋当接部
２５  固定受台
２６  パッキン
２７  耐火物層
２８  モルタル
３１  溶鋼
３２  湯面
３３  注入流
【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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