(57)【要約】  溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造は、タンディッシュ（１）を含み、当該タンディッシュ（１）は、中央のインパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を含む３段階の間隔式のキャビティに分かれており、インパクトゾーンキャビティは、その中央位置に注入用ロングノズル（２）が立設されており、溶鋼は当該注入用ロングノズルから流下し、インパクトゾーンキャビティに注入され、前記注入用ロングノズルの下のキャビティ底部に、前記注入用ロングノズルと対向するように乱流抑制器（３）が設置されており、注入用ロングノズルから下へ流出した溶鋼と乱流抑制器とが互いに衝突して緩衝混合し、インパクトゾーンキャビティと両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）との間に、フィルターアセンブリ（Ａ）が設置されており、当該フィルターアセンブリ（Ａ）は、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）内で衝突し緩衝混合された溶鋼をろ過してから、両側の注入ゾーンキャビティに送り、注入ゾーンキャビティは、そのキャビティ底部に排出口（４）が設置されており、フィルターアセンブリでろ過された溶鋼は、注入ゾーンキャビティに流入し、さらに排出口から流出する。上記流動制御式タンディッシュ構造は、構造が簡単で、組積造が簡便で、コストが低いという特点を有し、溶鋼に対する浄化効果も良好である。
2021517070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュ（１）を含む溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造であって、
前記タンディッシュ（１）が、中央のインパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を含む３段階の間隔式のキャビティに分かれており、
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）は、その中央位置に注入用ロングノズル（２）が立設されており、溶鋼は前記注入用ロングノズル（２）から流下し、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）に注入され、前記注入用ロングノズル（２）の下のキャビティ底部に、前記注入用ロングノズル（２）と対向するように乱流抑制器（３）が設置されており、注入用ロングノズル（２）から下へ流出した溶鋼と乱流抑制器（３）とが互いに衝突して緩衝混合し；
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）との間に、フィルターアセンブリ（Ａ）が設置されており、当該フィルターアセンブリ（Ａ）は、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）内で衝突し緩衝混合された溶鋼をろ過してから、両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に送り；
前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）は、そのキャビティ底部に排出口（４）が設置されており、フィルターアセンブリ（Ａ）でろ過された溶鋼は、注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、さらに排出口（４）から流出する、ことを特徴とする溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項２】
前記フィルターアセンブリ（Ａ）は、スラグ擁壁（Ａ１）、擁壁分流溝（Ａ２）、擁壁分流孔（Ａ３）、ダム（Ａ４）及びダム分流孔（Ａ５）を含み、スラグ擁壁（Ａ１）は、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と注入ゾーンキャビティ（１ｂ）との間に設置され、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を接続しており、スラグ擁壁（Ａ１）の底部（１１）の厚みは、頂部（１２）の厚みよりも大きく、スラグ擁壁（Ａ１）の下部（１１）には、擁壁分流溝（Ａ２）が設けられ、当該擁壁分流溝（Ａ２）はスラグ擁壁（Ａ１）を貫通し、下方に３０°の斜め方向に配置されており、擁壁分流孔（Ａ３）は、スラグ擁壁（Ａ１）を貫通するようにスラグ擁壁（Ａ１）の底部に開口し、ダム（Ａ４）は、擁壁分流溝（Ａ２）近傍の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）のキャビティ底部に立設されており、当該ダム（Ａ４）の形状及び寸法は、注入ゾーンキャビティ（１ａ）のキャビティ下部の断面に対応しており、ダム（Ａ４）の底部の中央には、ダム（Ａ４）を貫通するようにダム分流孔（Ａ５）が設けられており、溶鋼は、擁壁分流溝（Ａ２）と擁壁分流孔（Ａ３）を通って、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）から注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、ダム（Ａ４）を通過するとき、溶鋼の大部分がダム（Ａ４）の上を流れ、溶鋼の小さな部分がダム（Ａ４）の底部の中央に設けられたダム分流孔（Ａ５）を流れ、最終的に、溶鋼のすべてが排出口（４）を通って結晶器に流出する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項３】
前記スラグ擁壁（Ａ１）は、底部（１１）の厚みが頂部（１２）の厚みより大きく、具体的に、底部（１１）の厚みが頂部（１２）の厚みの２〜２．５倍であり、即ち、スラグ擁壁（Ａ１）は、全体として台形である、ことを特徴とする請求項２に記載の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項４】
前記擁壁分流溝（Ａ２）の本数は４〜６本であり、擁壁分流溝（Ａ２）の内部は階段状であり、かつ各擁壁分流溝（Ａ２）は互いに平行であり、溶鋼は各擁壁分流溝（Ａ２）を流れるときに、上、中、下段の多段流動となる、ことを特徴とする請求項２に記載の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項５】
タンディッシュ（１）を含む流動制御式タンディッシュ構造であって、
前記タンディッシュ（１）は、中央のインパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を含み；
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）は、その中央位置に注入用ロングノズル（２）が立設されており、前記注入用ロングノズル（２）の下のキャビティ底部に、前記注入用ロングノズル（２）と対向するように乱流抑制器（３）が設置されており；
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）との間に、フィルターアセンブリ（Ａ）が設置されており、当該フィルターアセンブリ（Ａ）は、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）内で衝突し緩衝混合された溶鋼をろ過してから、両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に送り；
前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）は、そのキャビティ底部に排出口（４）が設置されており、フィルターアセンブリ（Ａ）でろ過された溶鋼は、注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、さらに排出口（４）から流出し；
前記フィルターアセンブリ（Ａ）は、前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を分割するスラグ擁壁（Ａ１）を含み、前記スラグ擁壁（Ａ１）は、前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）側から前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）側に傾斜した前記擁壁分流溝（Ａ２）を含み、前記擁壁分流溝（Ａ２）は湾曲した形状であり、前記スラグ擁壁（Ａ１）を貫通する、ことを特徴とする流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項６】
前記擁壁分流溝（Ａ２）は、入口セクション（２１）、中間セクション（２２）及び出口セクション（２３）を含み、入口セクション（２１）及び出口セクション（２３）は同軸穴であり、中間セクション（２２）の軸は、入口セクション（２１）及び出口セクション（２３）の軸と同一線上にない、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項７】
複数の前記擁壁分流溝（Ａ２）が並行的に前記スラグ擁壁（Ａ１）の下部に設置されている、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項８】
前記スラグ擁壁（Ａ１）は上部（１２）及び下部（１１）を含み、前記下部（１１）の厚みが前記上部（１２）の厚みの２〜２．５倍である、ことを特徴とする請求項７に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項９】
前記フィルターアセンブリ（Ａ）は、さらにダム（Ａ４）を含み、当該ダム（Ａ４）は、擁壁分流溝（Ａ２）近傍の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）のキャビティ底部に立設されており、当該ダム（Ａ４）の形状及び寸法は、注入ゾーンキャビティ（１ａ）のキャビティ下部の断面に対応しており、ダム（Ａ４）の底部の中央には、ダムを貫通するようにダム分流孔（Ａ５）が設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項１０】
前記スラグ擁壁（Ａ１）は、さらに擁壁分流孔（Ａ３）を含み、前記擁壁分流孔（Ａ３）は、スラグ擁壁（Ａ１）を貫通するようにスラグ擁壁（Ａ１）の底部に開口し、溶鋼は、擁壁分流溝（Ａ２）と擁壁分流孔（Ａ３）を通って、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）から注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、ダム（Ａ４）を通過するとき、溶鋼の大部分がダム（Ａ４）の上を流れ、溶鋼の小さな部分がダム（Ａ４）の底部の中央に設けられたダム分流孔（Ａ５）を流れ、最終的に、溶鋼のすべてが排出口（４）を通って流出する、ことを特徴とする請求項９に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項１１】
インパクトゾーンがタンディッシュ全体の有効体積の３０％以上を占める、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉄鋼冶金生産の分野に関し、特に、溶鋼中の介在物を濾過及び低減し、連続鋳造タンディッシュの流れを改善し、タンディッシュ内の均一な溶鋼温度を促進することができる流動制御タンディッシュ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、鉄鋼冶金製造の分野では、高純度鋳造スラブが高品質鋼材の製造の基礎となっている。鋳造スラブの純度は、主に流体が結晶器に入る前の処理プロセスによって決まる。タンディッシュ冶金はそのうちの１つの重要なプロセスである。タンディッシュ内の流体の流動状態と速度分布は、流体の組成と温度の均一性、および介在物の浮上と除去に重要な影響を及ぼす。タンディッシュ及びその流動制御装置の構造は、タンディッシュ内の流体の流動状態を決定する。
【０００３】
１９７０年代以降、国内外の多くの研究者は、物理シミュレーションと数学的シミュレーションの方法を使用して、さまざまなタンディッシュ内の流れ場の分布を体系的に研究してきた。ダム、堰、乱流コントローラなどの流動制御装置をタンディッシュに設置し、タンディッシュ内の最適な流動状態を調査した。流動制御装置の合理的な構造は、タンディッシュ内の溶鋼の流動状態と速度分布を改善するだけでなく、出水口付近の領域の温度差を減らし、タンディッシュ内の溶鋼の滞留時間を増やし、溶鋼内の非金属介在物を完全に浮上させ、除去するように促進し、タンディッシュ内の溶鋼を精製し、鋳造スラブの品質を向上させ、耐火材の寿命を延ばすのに役立つ。
【０００４】
１９８０年代には、堰やダムの設置に基づいて、タンディッシュ内に分流壁、フィルターなどを設置し、溶鋼の流動状態をさらに変化させて最適化して、介在物の除去効果を向上させる研究が始まった。１９９０年代以降、タンディッシュにアルゴンが吹き込まれ、溶鋼が不活性ガスにより攪拌されて、鋼中の微小粒子の介在物の衝突、成長及び浮遊が促進された。今世紀中、さまざまな溶鋼流動制御装置の総合的な応用が広く普及されている。
【０００５】
現場作業員からの長期の操作フィードバックによって、既存の技術の下でのさまざまな高純度鋳造スラブのタンディッシュの実際の適用には、次のような多くの問題がある。
１．タンディッシュの従来のフィルター擁壁は塞がれやすいである。
２．微小な介在物はろ過されにくい、結晶器に入ってしまう。
３．従来のフィルター擁壁は、閉塞後に交換する必要があり、鋳造作業の連続性と効率に影響する。
【０００６】
要約すると、現在、溶鋼中の介在物を効果的にろ過でき、頻繁に交換することなく鋳造作業の連続性と効率を向上させる新型なタンディッシュ構造が必要である。
【発明の概要】
【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、本開示は、溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造を提供するものであり、当該タンディッシュ構造は、構造が簡単で、組積造が簡便で、コストが低いという特点を有し、溶鋼に対する浄化効果も良好である。
【０００８】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造、およびその具体的な構造は以下の通りである。
【０００９】
タンディッシュを含む溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造であって、
前記タンディッシュが、中央のインパクトゾーンキャビティと両側の注入ゾーンキャビティを含む３段階の間隔式のキャビティに分かれており、
前記インパクトゾーンキャビティは、その中央位置に注入用ロングノズルが立設されており、溶鋼は前記注入用ロングノズルから流下し、インパクトゾーンキャビティに注入され、前記注入用ロングノズルの下のキャビティ底部に、前記注入用ロングノズルと対向するように乱流抑制器が設置されており、注入用ロングノズルから下へ流出した溶鋼と乱流抑制器とが互いに衝突して緩衝混合し；
前記インパクトゾーンキャビティと両側の注入ゾーンキャビティとの間に、フィルターアセンブリが設置されており、当該フィルターアセンブリは、インパクトゾーンキャビティ内で衝突し緩衝混合された溶鋼をろ過してから、両側の注入ゾーンキャビティに送り；
前記注入ゾーンキャビティは、そのキャビティ底部に排出口が設置されており、フィルターアセンブリでろ過された溶鋼は、注入ゾーンキャビティに流入し、さらに排出口から流出する、ことを特徴とする溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【００１０】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造において、前記フィルターアセンブリは、スラグ擁壁、擁壁分流溝、擁壁分流孔、ダム及びダム分流孔を含み、そのうち、スラグ擁壁は、インパクトゾーンキャビティと注入ゾーンキャビティとの間に設置され、インパクトゾーンキャビティと注入ゾーンキャビティを接続しており、スラグ擁壁の底部又は下部の厚みは、頂部の厚みよりも大きく、スラグ擁壁の中間部には、擁壁分流溝が設けられ、当該擁壁分流溝はスラグ擁壁を貫通し、かつ下方に３０°の斜め方向に配置されており、擁壁分流孔は、スラグ擁壁を貫通するようにスラグ擁壁の底部に開口し、ダムは、擁壁分流溝近傍の注入ゾーンキャビティのキャビティ底部に立設されており、当該ダムの形状及び寸法は、注入ゾーンキャビティのキャビティ下部の断面に対応しており、ダムの底部の中央には、ダムを貫通するようにダム分流孔が設けられており、溶鋼は、擁壁分流溝と擁壁分流孔を通って、インパクトゾーンキャビティから注入ゾーンキャビティに流入し、ダムを通過するとき、溶鋼の大部分がダムの上を流れ、溶鋼の小さな部分がダムの底部の中央に設けられたダム分流孔を流れ、最終的に、溶鋼のすべてが排出口を通って結晶器に流出する、ことを特徴とする。
【００１１】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造において、前記スラグ擁壁は、底部の厚みが頂部の厚みより大きく、具体的に、底部の厚みが頂部の厚みの２〜２．５倍であり、即ち、スラグ擁壁は、全体として台形である、ことを特徴とする。
【００１２】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造において、前記擁壁分流溝の本数は４〜６本であり、擁壁分流溝の内部は階段状又は湾曲した形状であり、かつ各擁壁分流溝は互いに平行であり、溶鋼は各擁壁分流溝を流れるときに、上、中、下段の多段流動となる、ことを特徴とする。
【００１３】
階段状又は湾曲した形状のスロット構造により、注入された溶鋼の流れがここで衝突し、小さな介在物が衝突して成長する可能性が高まり、ろ過が容易になり、また、階段状又は湾曲した形状のスロット構造は、十分な表面積を提供し、流れた溶鋼中の介在物粒子の付着と捕獲を最大化でき、それにより、結晶器に入る介在物の数を減らすとの目標を達成できる。
【００１４】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造によって、以下の有益な効果を得ることができる。
【００１５】
１．本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造は、構造が簡単で、組積造が簡便で、コストが低く、そのインパクトゾーンがタンディッシュ全体の有効体積の３０％以上を占め、体積比が合理である。
【００１６】
２．本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造では、溶鋼が擁壁分流溝の隙間を通って流れる時に、階段状又は湾曲した形状のスロット構造のために、注入された溶鋼の流れがここで衝突し、小さな介在物の衝突及び成長の確率が増加し、ろ過が容易になる。
【００１７】
３．本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造において、階段状又は湾曲した形状のスロット構造は、十分な表面積を提供し、流れた溶鋼中の介在物粒子の付着と捕獲を最大化でき、それにより、結晶器に入る介在物の数を減らすとの目標を達成できる。そして、介在物の除去率を低下させないという前提の下で、既存のフィルター擁壁のフィルター穴閉塞の問題を効果的に解決できる。
【００１８】
４．本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造は、簡単に閉塞されないように保証し、より長い作業時間を持ち、それにより交換の数を減らし、鋳造操作の連続性と効率を改善し、溶鋼に対する浄化効果も良好である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本開示の溶鋼中の介在物をろ過できる流動制御式タンディッシュ構造の概略斜視図である。
【図２】図２は本開示の溶鋼中の介在物をろ過できる流動制御式タンディッシュ構造の部分の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面及び実施例と併せて、本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造を、さらに説明する。
【００２１】
実施例
図１は斜視図、図２は正面図であり、図２にダムＡ４とスラグ擁壁Ａ１の断面を示している。図１及び図２に示すように、溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造は、中央のインパクトゾーンキャビティ１ａと両側の注入ゾーンキャビティ１ｂを含む３段階の間隔式のキャビティに分かれており；
インパクトゾーンキャビティ１ａは、その中央位置に注入用ロングノズル２が立設されており、溶鋼は前記注入用ロングノズルから流下し、インパクトゾーンキャビティ１ａに注入され、前記注入用ロングノズル２の下のキャビティ１ａの底部に、前記注入用ロングノズル２と対向するように乱流抑制器３が設置されており、注入用ロングノズル２から下へ流出した溶鋼と乱流抑制器３とが互いに衝突して緩衝混合し；
インパクトゾーンキャビティ１ａと両側の注入ゾーンキャビティ１ｂとの間に、それぞれフィルターアセンブリＡが設置され、インパクトゾーンキャビティ１ａと両側の注入ゾーンキャビティ１ｂとの間はそれぞれフィルターアセンブリＡによって仕切られており、フィルターアセンブリＡは、インパクトゾーンキャビティ１ａ内で衝突し緩衝混合された溶鋼をろ過してから、両側の注入ゾーンキャビティ１ｂに送り；両側の注入ゾーンキャビティ１ｂは、インパクトゾーンキャビティ１ａの、対称に配置されている２つの翼を構成する。図１に示す流動制御式タンディッシュ構造は、２ストランドスラブタンディッシュとも呼ばれる。
【００２２】
注入ゾーンキャビティ１ｂは、底部に排出口４が設置されており、フィルターアセンブリＡでろ過された溶鋼は、注入ゾーンキャビティ１ｂに流入し、さらに排出口４から流出する。
【００２３】
図２に示すように、フィルターアセンブリＡは、スラグ擁壁Ａ１、擁壁分流溝Ａ２、擁壁分流孔Ａ３、ダムＡ４及びダム分流孔Ａ５を含み、スラグ擁壁Ａ１は、インパクトゾーンキャビティ１ａと注入ゾーンキャビティ１ｂとの間に設置され、インパクトゾーンキャビティ１ａと注入ゾーンキャビティ１ｂを接続しており、スラグ擁壁Ａ１の底部又は下部１１の厚みは、頂部又は上部１２の厚みよりも大きく、スラグ擁壁Ａ１の底部又は下部１１には、擁壁分流溝Ａ２が設けられ、当該擁壁分流溝Ａ２はスラグ擁壁Ａ１を貫通し、下方に３０°の斜め方向に配置されており、擁壁分流孔Ａ３は、スラグ擁壁Ａ１を貫通するようにスラグ擁壁Ａ１の底部に開口し、ダムＡ４は、擁壁分流溝Ａ２近傍の注入ゾーンキャビティ１ｂのキャビティ底部に立設されており、当該ダムＡ４の形状及び寸法は、注入ゾーンキャビティ１ｂのキャビティ下部の断面に対応しており、ダムＡ４の底部の中央には、ダムＡ４を貫通するようにダム分流孔Ａ５が設けられており、溶鋼は、擁壁分流溝Ａ２と擁壁分流孔Ａ３を通って、インパクトゾーンキャビティ１ａから注入ゾーンキャビティ１ｂに流入し、ダムＡ４を通過するとき、溶鋼の大部分がダムＡ４の上を流れ、溶鋼の小さな部分がダムＡ４の底部の中央に設けられたダム分流孔Ａ５を流れ、最終的に、溶鋼のすべてが排出口４を通って図示しない結晶器に流出する。
【００２４】
スラグ擁壁Ａ１は、底部又は下部１１の厚みが頂部又は上部１２の厚みより大きく、具体的に、底部又は下部１１の厚みが頂部又は上部１２の厚みの２〜２．５倍（本実施例では、２倍）である。即ち、スラグ擁壁Ａ１は、全体的に頂部又は上部１２、底部又は下部１１、及び過度部１３を含み、過度部１３が台形であり、頂部又は上部１２と底部又は下部１１とを接続する。下部１１は、前記注入ゾーンキャビティ１ｂの側で前記上部１２に対して突出している。
【００２５】
擁壁分流溝Ａ２の本数は４〜６本（本実施例では４本）であり、擁壁分流溝Ａ２の内部は階段状であり、入口セクション２１、中間セクション２２及び出口セクション２３を含む。各セクションは、高さが等しく設置され、入口セクション２１及び出口セクション２３は同軸穴であり、中間セクション２２の軸は、入口セクション２１及び出口セクション２３の軸と同一線上にないので、入口セクション２１、中間セクション２２及び出口セクション２３の壁面は階段状になる。擁壁分流溝Ａ２は、階段状以外に、その変形形態が、アーク線状又は他の湾曲した形状であってもよい。また、各擁壁分流溝Ａ２は互いに平行であり、溶鋼は各擁壁分流溝Ａ２を流れるときに、上、中、下段の多段流動となる。
【００２６】
擁壁分流溝Ａ２は、階段状又は湾曲した形状のスロット構造により、注入された溶鋼の流れがここで衝突し、小さな介在物が衝突して成長する可能性が高まり、ろ過が容易になる。
【００２７】
理論的には、タンディッシュ内の流体体積は相互接続された流れ領域で構成されていると想定する。これに基づいて、実際の生産におけるタンディッシュ１内の溶鋼の流れは、混合領域、ピストン領域、及び停滞領域に分割される。これら３つの流れ領域で構成される単純な流体組み合わせモデルは、タンディッシュ内の溶鋼の流れに広く使用されている。混合領域、ピストン領域、又は停滞領域は、計算結果によって分割され、通常、その分布はタンディッシュ全体の唯一の位置ではないため、これら３つの領域の体積分率は複数の領域の合計である。普通の流れ形態は、混合領域が取鍋の注入流（ロングノズル２）の近くにあり、溶鋼が取鍋からの注入流と混合され；ピストン領域が混合領域と侵入式ノズル（排出口４）との間に生成され、当該領域内の流体が水平方向に前方に押し出され、部分的な逆混合を伴い；停滞領域がピストン領域に隣接しており、当該領域内の流体が外界とゆっくりと交換する。理想的なタンディッシュ構造及び対応する技術の採用により、ピストン領域をできるだけ大きく、停滞領域をできるだけ小さくできるはずである。
【００２８】
タンディッシュ１内の流体の流れは非理想的な流れであるため、そのような流れは修正された混合モデルによって数学的に説明できる。容器内の流体の運動軌道は完全に同じではないため、その滞留時間は異なる。容器内の流体の滞留時間分布（ＲＴＤ）は、連続フローシステムの重要なパラメータである。安定したフローシステムの場合、特定の瞬間に装置に入る（又は装置から流出する）物質量Ｑにおいて、滞留時間がｔとｔ＋ｄｔの間の物質量ｄＱの割合ｄＱ／ＱはＣ（ｔ）ｄｔとして定義され、Ｅ関数は確率分布関数であり、その数学的期待値を使用して平均滞留時間を表すことができる。
【数１】
2021517070.tif 000003
タンディッシュの構造の優劣を評価するために、タンディッシュ１内の溶鋼の流れと温度分布をシミュレーションして計算する。２ストランドスラブタンディッシュの２つの翼の対称的な特性を考慮して、その半分の領域だけを計算する。まず、タンディッシュの安定した３次元流れ場と温度場を計算し、その後に、タンディッシュの過渡的な流れ場と温度場を計算し続け、タンディッシュ内のトレーサーの拡散方程式を計算し、出口でのトレーサーの濃度変化をそれぞれ監視し、対応するＲＴＤ曲線が得られる。曲線のデータを処理して、流れ場の優劣を評価する関係指標を得ることができる。
【００２９】
本開示を使用した溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造と、本開示を使用しないものとの指標パラメータの比較は、以下の表に示す。
【表１】
2021517070.tif 000004
数値シミュレーション試験の評価から分かるように、本開示で提案された流動制御複合装置の条件下では、乱流抑制器３の存在により、注入された溶鋼は最初に限られたインパクトゾーンで完全に混合され、組成と温度が均一化され、さらにスラグ擁壁Ａ１における階段状又は湾曲した形状の擁壁分流溝Ａ２を通って、スラグ擁壁Ａ１の反対側の注入ゾーンキャビティ１ｂに流れ込む。溶鋼が壁の溝Ａ２を通過する時に、ストリームは最初に衝突して旋回し、その大部分は溝Ａ２の案内方向に沿って溶融池の２つの翼の表面に流れ；タンディッシュ１の底部に沿って押し出されるストリームの小さな部分は、ダムＡ４に衝突した後に、溶鋼は強制的に浮上し、排出口４の上で再度均一に混合し、タンディッシュの底部に近接するダムＡ４の中央に分流孔Ａ５が設けられており、タンディッシュの底部の溶鋼の一部は分流孔Ａ５を通過し、ダムＡ４の外側（図２の左側）の溶鋼が排出口４に巻かれる。ＲＴＤ曲線の分析と組み合わせると、タンディッシュ１にこのような流動制御式フィルターデバイスの組み合わせを取り付けることで、タンディッシュ１内の溶鋼のピストン領域が増加し、停滞領域が減少し、介在物の浮遊と除去が容易になり、タンディッシュ１内の新しい溶鋼と古い溶鋼の混合が促進され、タンディッシュ内の溶鋼温度が均一になることが分かる。
【００３０】
さらに、本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造によって生成された鋼ビレット中の介在物含有量の検出によれば、タンディッシュ内の介在物の除去効率は４８％に達し、総酸素除去率は２１％に達し、そのうち、当初の酸素含有量が４０ｐｐｍ超である溶鋼の場合、総酸素除去率は４４．２％に達す。現在のタンディッシュ構造で製造された鋼ビレット中の介在物含有量の検出と比較すると、鋳造ビレットの一級製品率は１０．７％増加した。
【００３１】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造は、構造が簡単で、組積造が簡便で、コストが低く、そのインパクトゾーンがタンディッシュ全体の有効体積の３０％以上を占め、体積比が合理である。本開示は、溶鋼が擁壁分流溝Ａ２の隙間を通って流れる時に、階段状又は湾曲した形状のスロットＡ２のために、注入された溶鋼の流れがここで衝突し、小さな介在物の衝突及び成長の確率が増加し、ろ過が容易になる。本開示の階段状又は湾曲した形状のスロットＡ２は、十分な表面積を提供し、流れた溶鋼中の介在物粒子の付着と捕獲を最大化でき、それにより、結晶器に入る介在物の数を減らすとの目標を達成できる。そして、介在物の除去率を低下させないという前提の下で、既存のフィルター擁壁のフィルター穴閉塞の問題を効果的に解決できる。本開示はより長い作業時間を持ち、それにより交換の数を減らし、鋳造操作の連続性と効率を改善し、溶鋼に対する浄化効果も良好である。
【００３２】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造は、溶鋼中の介在物を濾過及び低減し、連続鋳造タンディッシュの流れを改善し、タンディッシュ内の溶鋼の均一温度を促進する必要がある様々な分野に適している。
【符号の説明】
【００３３】
１−タンディッシュ、１ａ−インパクトゾーンキャビティ、１ｂ−注入ゾーンキャビティ、２−注入用ロングノズル、３−乱流抑制器、４−排出口、Ａ−フィルターアセンブリ、Ａ１−スラグ擁壁、Ａ２−擁壁分流溝、Ａ３−擁壁分流孔、Ａ４−ダム、Ａ５−ダム分流孔。
【図１】
2021517070.tif 000005
【図２】
2021517070.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月29日(2020.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュ（１）を含む溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造であって、
前記タンディッシュ（１）が、中央のインパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を含む３段階の間隔式のキャビティに分かれており、
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）は、その中央位置に注入用ロングノズル（２）が立設されており、溶鋼は前記注入用ロングノズル（２）から流下し、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）に注入され、前記注入用ロングノズル（２）の下のキャビティ底部に、前記注入用ロングノズル（２）と対向するように乱流抑制器（３）が設置されており、注入用ロングノズル（２）から下へ流出した溶鋼と乱流抑制器（３）とが互いに衝突して緩衝混合し；
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）との間に、フィルターアセンブリ（Ａ）が設置されており、当該フィルターアセンブリ（Ａ）は、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）内で衝突し緩衝混合された溶鋼をろ過してから、両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に送り；
前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）は、そのキャビティ底部に排出口（４）が設置されており、フィルターアセンブリ（Ａ）でろ過された溶鋼は、注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、さらに排出口（４）から流出する、ことを特徴とする溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項２】
前記フィルターアセンブリ（Ａ）は、スラグ擁壁（Ａ１）、擁壁分流溝（Ａ２）、擁壁分流孔（Ａ３）、ダム（Ａ４）及びダム分流孔（Ａ５）を含み、スラグ擁壁（Ａ１）は、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と注入ゾーンキャビティ（１ｂ）との間に設置され、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を接続しており、スラグ擁壁（Ａ１）の底部（１１）の厚みは、頂部（１２）の厚みよりも大きく、スラグ擁壁（Ａ１）の下部（１１）には、擁壁分流溝（Ａ２）が設けられ、当該擁壁分流溝（Ａ２）はスラグ擁壁（Ａ１）を貫通し、下方に３０°の斜め方向に配置されており、擁壁分流孔（Ａ３）は、スラグ擁壁（Ａ１）を貫通するようにスラグ擁壁（Ａ１）の底部に開口し、ダム（Ａ４）は、擁壁分流溝（Ａ２）近傍の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）のキャビティ底部に立設されており、当該ダム（Ａ４）の形状及び寸法は、注入ゾーンキャビティ（１ｂ）のキャビティ下部の断面に対応しており、ダム（Ａ４）の底部の中央には、ダム（Ａ４）を貫通するようにダム分流孔（Ａ５）が設けられており、溶鋼は、擁壁分流溝（Ａ２）と擁壁分流孔（Ａ３）を通って、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）から注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、ダム（Ａ４）を通過するとき、溶鋼の大部分がダム（Ａ４）の上を流れ、溶鋼の小さな部分がダム（Ａ４）の底部の中央に設けられたダム分流孔（Ａ５）を流れ、最終的に、溶鋼のすべてが排出口（４）を通って結晶器に流出する、ことを特徴とする請求項１に記載の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項３】
前記スラグ擁壁（Ａ１）は、底部（１１）の厚みが頂部（１２）の厚みより大きく、具体的に、底部（１１）の厚みが頂部（１２）の厚みの２〜２．５倍であり、即ち、スラグ擁壁（Ａ１）は、全体として台形である、ことを特徴とする請求項２に記載の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項４】
前記擁壁分流溝（Ａ２）の本数は４〜６本であり、擁壁分流溝（Ａ２）の内部は階段状であり、かつ各擁壁分流溝（Ａ２）は互いに平行であり、溶鋼は各擁壁分流溝（Ａ２）を流れるときに、上、中、下段の多段流動となる、ことを特徴とする請求項２に記載の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項５】
タンディッシュ（１）を含む流動制御式タンディッシュ構造であって、
前記タンディッシュ（１）は、中央のインパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を含み；
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）は、その中央位置に注入用ロングノズル（２）が立設されており、前記注入用ロングノズル（２）の下のキャビティ底部に、前記注入用ロングノズル（２）と対向するように乱流抑制器（３）が設置されており；
前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）との間に、フィルターアセンブリ（Ａ）が設置されており、当該フィルターアセンブリ（Ａ）は、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）内で衝突し緩衝混合された溶鋼をろ過してから、両側の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に送り；
前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）は、そのキャビティ底部に排出口（４）が設置されており、フィルターアセンブリ（Ａ）でろ過された溶鋼は、注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、さらに排出口（４）から流出し；
前記フィルターアセンブリ（Ａ）は、前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）と前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）を分割するスラグ擁壁（Ａ１）を含み、前記スラグ擁壁（Ａ１）は、前記注入ゾーンキャビティ（１ｂ）側から前記インパクトゾーンキャビティ（１ａ）側に傾斜した擁壁分流溝（Ａ２）を含み、前記擁壁分流溝（Ａ２）は湾曲した形状であり、前記スラグ擁壁（Ａ１）を貫通する、ことを特徴とする流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項６】
前記擁壁分流溝（Ａ２）は、入口セクション（２１）、中間セクション（２２）及び出口セクション（２３）を含み、入口セクション（２１）及び出口セクション（２３）は同軸穴であり、中間セクション（２２）の軸は、入口セクション（２１）及び出口セクション（２３）の軸と同一線上にない、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項７】
複数の前記擁壁分流溝（Ａ２）が並行的に前記スラグ擁壁（Ａ１）の下部に設置されている、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項８】
前記スラグ擁壁（Ａ１）は上部（１２）及び下部（１１）を含み、前記下部（１１）の厚みが前記上部（１２）の厚みの２〜２．５倍である、ことを特徴とする請求項７に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項９】
前記フィルターアセンブリ（Ａ）は、さらにダム（Ａ４）を含み、当該ダム（Ａ４）は、擁壁分流溝（Ａ２）近傍の注入ゾーンキャビティ（１ｂ）のキャビティ底部に立設されており、当該ダム（Ａ４）の形状及び寸法は、注入ゾーンキャビティ（１ｂ）のキャビティ下部の断面に対応しており、ダム（Ａ４）の底部の中央には、ダムを貫通するようにダム分流孔（Ａ５）が設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項１０】
前記スラグ擁壁（Ａ１）は、さらに擁壁分流孔（Ａ３）を含み、前記擁壁分流孔（Ａ３）は、スラグ擁壁（Ａ１）を貫通するようにスラグ擁壁（Ａ１）の底部に開口し、溶鋼は、擁壁分流溝（Ａ２）と擁壁分流孔（Ａ３）を通って、インパクトゾーンキャビティ（１ａ）から注入ゾーンキャビティ（１ｂ）に流入し、ダム（Ａ４）を通過するとき、溶鋼の大部分がダム（Ａ４）の上を流れ、溶鋼の小さな部分がダム（Ａ４）の底部の中央に設けられたダム分流孔（Ａ５）を流れ、最終的に、溶鋼のすべてが排出口（４）を通って流出する、ことを特徴とする請求項９に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【請求項１１】
インパクトゾーンがタンディッシュ全体の有効体積の３０％以上を占める、ことを特徴とする請求項５に記載の流動制御式タンディッシュ構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
１９８０年代には、堰やダムの設置に基づいて、タンディッシュ内に分流壁、フィルターなどを設置し、溶鋼の流動状態をさらに変化させて最適化して、介在物の除去効果を向上させる研究が始まった。１９９０年代以降、タンディッシュにアルゴンが吹き込まれ、溶鋼が不活性ガスにより攪拌されて、鋼液中の微小粒子の介在物の衝突、成長及び浮遊が促進された。今世紀中、さまざまな溶鋼流動制御装置の総合的な応用が広く普及されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本開示の溶鋼中の介在物を濾過できる流動制御式タンディッシュ構造において、前記フィルターアセンブリは、スラグ擁壁、擁壁分流溝、擁壁分流孔、ダム及びダム分流孔を含み、そのうち、スラグ擁壁は、インパクトゾーンキャビティと注入ゾーンキャビティとの間に設置され、インパクトゾーンキャビティと注入ゾーンキャビティを接続しており、スラグ擁壁の底部又は下部の厚みは、頂部の厚みよりも大きく、スラグ擁壁の下部には、擁壁分流溝が設けられ、当該擁壁分流溝はスラグ擁壁を貫通し、かつ下方に３０°の斜め方向に配置されており、擁壁分流孔は、スラグ擁壁を貫通するようにスラグ擁壁の底部に開口し、ダムは、擁壁分流溝近傍の注入ゾーンキャビティのキャビティ底部に立設されており、当該ダムの形状及び寸法は、注入ゾーンキャビティのキャビティ下部の断面に対応しており、ダムの底部の中央には、ダムを貫通するようにダム分流孔が設けられており、溶鋼は、擁壁分流溝と擁壁分流孔を通って、インパクトゾーンキャビティから注入ゾーンキャビティに流入し、ダムを通過するとき、溶鋼の大部分がダムの上を流れ、溶鋼の小さな部分がダムの底部の中央に設けられたダム分流孔を流れ、最終的に、溶鋼のすべてが排出口を通って結晶器に流出する、ことを特徴とする。
【国際調査報告】
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