(57)【要約】【課題】  低コストで且つ補修が容易なタンディッシュを用いても、連続鋳造の生産性を低下させることなく、タンディッシュへの注入開始時期の溶鋼中の介在物を効率的に浮上分離することのできる、鋼の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】  取鍋からの溶鋼の注入点７と鋳型への溶鋼流出孔４との間のタンディッシュ底面に、５０〜３５０ｍｍ高さの堰２を有するタンディッシュ１を用い、取鍋からタンディッシュへの溶鋼６の注入を開始した後、タンディッシュの基準収容溶鋼質量の３０〜４０質量％の溶鋼がタンディッシュ内に溜まった時点で、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を開始する。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋からの溶鋼の注入点と鋳型への溶鋼流出孔との間のタンディッシュ底面に、５０〜３５０ｍｍ高さの堰を有するタンディッシュを用い、取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入を開始した後、タンディッシュの基準収容溶鋼質量の３０〜４０質量％の溶鋼がタンディッシュ内に溜まった時点で、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を開始することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、取鍋内の溶鋼を一旦タンディッシュに注入し、タンディッシュ内に所定量の溶鋼が滞在した状態で、タンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注入している。取鍋内の溶鋼が無くなった場合には、空の取鍋を別のヒートの溶鋼が収容された取鍋と交換して連続連続鋳造（「連々鋳」ともいう）が行われている。多ヒートの連々鋳では、取鍋交換と同時にタンディッシュを交換して連々鋳を続ける場合もある。
【０００３】
この連続鋳造工程においては、鋳造開始時や取鍋交換時などの非定常部鋳片の品質が定常鋳造域の鋳片に比べて低下するという問題がある。これは、鋳造開始時には、タンディッシュ内に滞在する溶鋼量が少なく、タンディッシュ内における溶鋼の滞在時間が短くなり、酸化物系非金属介在物（以下、「介在物」と記す）の浮上分離に悪影響を与えたり、また、タンディッシュ内で溶鋼が酸化されて新たに介在物が形成されたりして、これらの介在物がタンディッシュから鋳型内に注入されて鋳片に捕捉されるからである。また、鋳造開始時には、タンディッシュ内の溶鋼の温度が低下しやすく、溶鋼中に懸濁した介在物の溶鋼からの浮上分離が悪くなることも品質の低下を招く原因になっている。
【０００４】
取鍋交換時には、取鍋内に収容される溶鋼が少なくなった時点で、取鍋内の溶鋼上に存在するスラグが溶鋼とともにタンディッシュ内に流出し、或いは、タンディッシュ内で溶鋼が酸化して介在物が新に形成するなどして、これらの介在物が最終的に鋳型内に混入し、鋳片に捕捉されるからである。タンディッシュ交換と取鍋交換とを同時に行う時には、前述した鋳造開始時の問題と取鍋交換時の問題とが重なり合って、品質の低下を来している。
【０００５】
このように、連続鋳造工程の非定常部においては、複数の原因により品質が低下しやすいという問題がある。
【０００６】
一方、タンディッシュに関しては、連続鋳造の操業上からは耐火物コストの削減、堰の撤廃による補修時間の短縮及び簡略化、更にはタンディッシュ内残溶鋼の削減による鋳片歩留りの向上などの要求がある。これらの要求の多くは、前述した鋳片品質対策とは二律背反の関係であり、従って、構造が簡便でありながら品質向上に効果的なタンディッシュ形状或いはそれを用いた連続鋳造方法が強く望まれてきた。
【０００７】
特許文献１には、タンディッシュ内の溶鋼から介在物を効率的に除去することを目的として、溶鋼吐出孔を有する仕切壁を用いてタンディッシュ内を複数の溶鋼プールに分割し、前記溶鋼吐出孔から下流側の溶鋼プールに溶鋼を落下・注入させることによって溶鋼の攪拌力を強化させ、この攪拌力の強化によって介在物の凝集・浮上分離を促進させることを意図したタンディッシュが開示されている。特許文献１によれば、このタンディッシュを使用することにより、簡便に介在物を除去できると同時に、タンディッシュで簡単な精錬を行うことができるようになり、溶鋼品質の向上が可能としている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１は、タンディッシュ内に多くの仕切壁つまり堰を設置して、溶鋼の流れを細かく制御する手法を採用しており、タンディッシュの構造及びメンテナンスなどを考えると、簡便な手法とはいいがたく、タンディッシュのコスト上昇は避けられない。また、多数の仕切壁を設けているので、タンディッシュ内の残溶鋼が多くなり、鋳片歩留りの低下を来す。
【特許文献１】特開平８−１４１７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上説明したように、鋼の連続鋳造工程においては、構造や操作が簡便なタンディッシュを用いても確実に品質を向上できる連続鋳造方法が切望されているにも拘わらず、未だ有効な提案はなされていないのが現状である。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低コストで且つ補修が容易なタンディッシュを用いて、連続鋳造の生産性及び鋳片歩留りを低下させることなく、タンディッシュへの注入開始時期の溶鋼中の介在物を効率的に浮上分離することのできる、鋼の連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、取鍋からの溶鋼の注入点と鋳型への溶鋼流出孔との間のタンディッシュ底面に、５０〜３５０ｍｍ高さの堰を有するタンディッシュを用い、取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入を開始した後、タンディッシュの基準収容溶鋼質量の３０〜４０質量％の溶鋼がタンディッシュ内に溜まった時点で、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高さが５０〜３５０ｍｍ堰を有するタンディッシュを用い、取鍋からタンディッシュへ溶鋼の注入を開始した後、タンディッシュの基準収容溶鋼質量の３０〜４０質量％の溶鋼がタンディッシュ内に溜まった時点で、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を開始するので、タンディッシュ内における溶鋼中介在物の浮上分離が促進され、清浄な溶鋼を鋳型に注入することができる。また、基準収容溶鋼質量の３０〜４０質量％の溶鋼がタンディッシュ内に溜まった時点で鋳型への注入を開始するので、短時間でタンディッシュ内に上記所定量の溶鋼を溜めることができ、連続鋳造操業の生産性を損なうことがない。また更に、堰の高さが５０〜３５０ｍｍと比較的低いので、鋳造終了時にタンディッシュ内に残留する溶鋼量は少なくて鋳片歩留りを低下させることがなく、また、簡単なタンディッシュ構造であるので、タンディッシュの補修作業を妨げることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１４】
先ず、本発明に至った検討結果について説明する。基準収容溶鋼質量が５０トンで２ストランドのタンディッシュを用い、ストランド当たり４トン／分の鋳造条件で、ＳＰＣＣ材（冷間圧延鋼板）用の溶鋼を連続鋳造する際に、溶鋼の品質について調査した。ここで、タンディッシュの基準収容溶鋼質量とは、設備の仕様から定められる収容溶鋼質量であり、通常、連続鋳造工程の定常部においてタンディッシュに収容される溶鋼質量である。
【００１５】
先ず、堰を設置しないタンディッシュを用いてタンディッシュ内への溶鋼の注入を開始し、タンディッシュ内に基準収容溶鋼質量の５０トンの溶鋼が溜まった時点で、タンディッシュ内の各深さ位置から溶鋼のサンプルを採取し、各サンプルの介在物濃度を分析により算出した。図１に、最深部の介在物濃度を１とした相対値である介在物指数により表示した、各深さ位置の介在物濃度の調査結果を示す。尚、図１ではタンディッシュ内溶鋼の高さを、タンディッシュ底面位置を基準として表示している。
【００１６】
図１に示すように、サンプル採取位置が深い場合に対して湯面に近い部分では、介在物指数が上昇することが明らかになった。これは、介在物の比重が溶鋼に比べて小さいためと考えられ、一定の溶鋼深さを保つ操業を実施することで、溶鋼の品質が改善されることが明らかになった。
【００１７】
次に、堰の効果を検証する実験を実施した。連続鋳造で得られた鋳片を熱間圧延及び冷間圧延により板厚が０．５ｍｍの薄鋼板に圧延し、この薄鋼板の単位面積当たりの介在物数を鋳造条件毎に計数した。タンディッシュに設置した堰は、図２に示すように断面が矩形の形状で、堰の高さは２００ｍｍとした。図２は、本発明で使用した連続鋳造用タンディッシュの概略図であり、図中の符号１はタンディッシュ、２は堰、３は浸漬ノズル、４は浸漬ノズルに設けた溶鋼流出孔、５はロングノズル、６は溶鋼、７はロングノズルからの溶鋼の注入点、Ｈは堰の高さであり、取鍋（図示せず）の底部に取り付けたロングノズル５を介して注入点７に向けて溶鋼６がタンディッシュ１に注入され、タンディッシュ１に注入された溶鋼６は、浸漬ノズル４の溶鋼流出孔４を介して鋳型（図示せず）に注入される。図２では、２ストランドのタンディッシュ１の向かって左側を省略している。
【００１８】
図３に、薄鋼板における介在物個数の調査結果を堰の有無により比較して示す。図３では、介在物個数を、堰が設置されていないタンディッシュを用いた場合の薄鋼板の介在物個数を１とする相対値である介在物指数により表示している。図３に示すように、堰が設置されている場合は、堰が設置されていない場合に対して介在物個数が２０％まで低減できることが明らかになった。
【００１９】
以上の結果から、タンディッシュ内の溶鋼深さを最適化するとともに形状の最適化された堰を設置することにより、タンディッシュへの注入開始時期の鋳片の品質が改善できることが明らかになった。
【００２０】
そこで、改めて連続鋳造後に圧延を行う実機試験を実施した。条件は前述したＳＰＣＣ材用の溶鋼を連続鋳造した際の条件と同様である。連続鋳造により得られた鋳片を熱間で１．２ｍｍ厚まで圧延し、その後、０．５ｍｍ厚まで冷間圧延した。冷間圧延後の薄鋼板表面を介在物センサーで検査し、薄鋼板表面の１ｍ2 中に検出された１０μｍ以上の介在物個数に基づいて品質を評価した。鋳造条件及び薄鋼板における介在物評価結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
ここで堰は、高さ（Ｈ）を２００ｍｍとし、上面から見た場合におけるロングノズルからの注入点と溶鋼流出孔との中間の点を通って注入点と溶鋼流出孔とを結ぶ直線に垂直となるように設置した。
【００２３】
堰設置位置の条件については常識的な位置で構わないが、およそ注入点から３００ｍｍ以上、溶鋼流出孔から１ｍｍ以上離れた位置が望ましい。余り注入点に近い場合には、堰の中からあふれる溶鋼の流速が十分低下せず、溶鋼品質が低下する心配があり、一方、遠い場合には、タンディッシュ内に残る溶鋼の量が増え、歩留りが低下する。
【００２４】
また、表１の「湯溜」とはタンディッシュから鋳型内へ溶鋼を注ぐ前に予め一定量の溶鋼をタンディッシュ内に溜める操業を指す。ここでは、基準収容溶鋼質量（５０トン）の３０質量％に当たる約１５トンの溶鋼を湯溜した。表１の品質評価の欄は、薄鋼板表面の１ｍ2 中に検出された１０μｍ以上の介在物個数が０．１個未満を「○」印、前記介在物個数が０．１個以上０．３個未満を「△」印、前記介在物個数が０．３個以上を「×」印で表示している。品質に厳格な需要家へ問題なく提供できる品質レベルは○印以上である。△印の品質レベルは通常の需要家に提供可能なレベルである。
【００２５】
表１に示すように、堰及び湯溜の何れも実施しない場合に対して、何れか一方を実施した場合には、通常の需要家への提供が可能なレベルまで品質を改善することが可能で、両者を同時に実施した場合には、品質が格段に改善されることが明らかになった。
【００２６】
更に、本発明者等は、堰の高さ（Ｈ）及び湯溜比率の最適化を目的として実機試験を重ねた。ここで、湯溜比率とは、タンディッシュから鋳型内へ溶鋼を注ぐ前に予めタンディッシュ内に溜める溶鋼質量の基準収容溶鋼質量に対する百分率表示の比率である。
【００２７】
その結果、堰の高さ（Ｈ）を５０〜３５０ｍｍとし、且つ、湯溜比率を３０〜４０質量％にする必要のあることが分かった。堰の高さ（Ｈ）が５０ｍｍ未満では堰の効果が十分に発揮できず、介在物の浮上・分離が十分でなく、一方、堰の高さ（Ｈ）が３５０ｍｍを超えると、鋳造終了後にタンディッシュ内に残留する溶鋼が多くなり、鋳片歩留りが低下することから好ましくない。また、湯溜比率が３０質量％未満ではタンディッシュ内における溶鋼滞在時間が短く、介在物の浮上・分離が促進されず、一方、湯溜比率が４０質量％を超えると、タンディッシュに所定量の溶鋼を溜めるまでに時間を費やし、連続鋳造機の生産性が低下することから好ましくない。
【００２８】
本発明はこれらの検討結果に基づきなされたものであって、本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、取鍋からの溶鋼の注入点と鋳型への溶鋼流出孔との間のタンディッシュ底面に、５０〜３５０ｍｍ高さの堰を有するタンディッシュを用い、取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入を開始した後、タンディッシュの基準収容溶鋼質量の３０〜４０質量％の溶鋼がタンディッシュ内に溜まった時点で、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を開始することを特徴とする。
【００２９】
タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を開始した以降は、通常の連続鋳造操業を行えばよい。つまり、タンディッシュには基準収容溶鋼質量に相当する量の溶鋼を注入し、鋳型内に注入された溶鋼は適宜の鋳造速度で鋳型から引き抜けばよい。
【００３０】
本発明はタンディッシュへの溶鋼の注入開始時期に適用されるものであり、具体的には、連々鋳（１ヒートのみの連続鋳造も含む）の鋳造開始時期及び連々鋳のタンディッシュ交換時期に適用することができる。
【００３１】
本発明によれば、連続鋳造機の生産性を阻害することなく、且つ、鋳片歩留りを低下させることなく、タンディッシュへの溶鋼注入開始時期のタンディッシュ内における溶鋼中介在物の浮上分離が促進され、清浄な溶鋼を鋳型に注入することができる。
【実施例１】
【００３２】
基準収容溶鋼質量が５０トンで、１．２ｍ幅の２ストランド型である、前述した図２に示す形状のタンディッシュを用いて、ＳＰＣＣ材用の溶鋼をストランド当たり４トン／分の鋳造条件で鋳造した。その際に、堰の高さを４５〜４００ｍｍの範囲で変更した。また、堰を設置しない条件でも鋳造した。湯溜量は０〜４０トンの範囲で変更した。使用したタンディッシュの寸法は、注入点からタンディッシュの側面までの距離（タンディッシュ長さの１／２に相当）が３９５０ｍｍ、注入点から堰の厚み中心までの距離が１０００ｍｍ、注入点位置におけるタンディッシュ上端までの高さが１２００ｍｍである。
【００３３】
この連続鋳造で得られた鋳片を熱間圧延及び冷間圧延して板厚０．５ｍｍの薄鋼板とし、この薄鋼板を介在物センサーで検査し、薄鋼板表面の１ｍ2 中に検出された１０μｍ以上の介在物個数により、品質を評価した。また、連続鋳造で得られた鋳片の質量と、タンディッシュに注入した溶鋼の質量とから、鋳片歩留りを求めた。また更に、鋳造準備時間も含めた総作業時間当たりに得られた鋳片の質量から、連続鋳造機の生産性を評価した。
【００３４】
表２に、鋳造条件及び品質評価結果などの試験結果を示す。尚、表２の品質評価の欄の○印は、薄鋼板表面の１ｍ2 中に検出された１０μｍ以上の介在物個数が０．１個未満、△印は、前記介在物個数が０．１個以上０．３個未満、×印は、前記介在物個数が０．３個以上であることを表している。生産性は、条件１の場合における生産性を１とし、この生産性に対する相対値で表示している。また、総合評価の欄は、品質評価が○印で、鋳片歩留りが９７．５質量％以上で、且つ生産性が０．８７以上となる条件を○印で表示し、それ以外を×印で表示している。総合評価の欄の○印の条件は、実際の製造に用いる条件として最適な条件である。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
表２に示すように、総合判定が○印の製造条件は、堰高さが５０〜３５０ｍｍで且つ湯溜比率が３０〜４０質量％の範囲であり、本発明の範囲内であることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】タンディッシュ内の深さ方向の介在物濃度分布の調査結果を示す図である。
【図２】本発明で使用した連続鋳造用タンディッシュの概略図である。
【図３】薄鋼板における介在物個数を堰の有無により比較して示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  タンディッシュ
２  堰
３  浸漬ノズル
４  溶鋼流出孔
５  ロングノズル
６  溶鋼
７  注入点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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