(57)【要約】【課題】  シール用の不活性ガスを使用する溶鋼の下注造塊手段において、注入管内で巻込んだシール用のガスの気泡の鋳型内への流入を低減し、鋳型内の溶鋼の表面の大きな揺らぎを防止することによって、鋼塊の表面肌の悪化や鋳型内で溶鋼の表面を覆っている被覆材の巻込みを防止できる装置を提供する【解決手段】  下注造塊用の鋳型への注入管１を内部に縦方向の仕切り３を設けて下降流部４とガス抜き部５に分割し、下降流部４の下部に水平流動部６を設けてガス抜き部５に開口すると共に、注入管１のガス抜き部５の上端部を開口部７として下降流部４の上部に開口した下注造塊用の鋳型への注入管１である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下注造塊用の鋳型への注入管を内部に縦方向の仕切りを設けて下降流部とガス抜き部に分割し、下降流部の下部に水平流動部を設けてガス抜き部に開口すると共に、注入管のガス抜き部の上端部を開口部として下降流部の上部に開口したことを特徴とする下注造塊用の鋳型への注入管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シール用のガスの鋳型内への流入を低減して鋼塊肌を改善する下注造塊用の注入管に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中で溶鋼を下注造塊で鋳造する際に、大気中の酸素と溶鋼成分の反応によって酸化物系介在物が生成するのを防止するため、取鍋の溶鋼開閉ゲートのフードから下注造塊用の注入管までの間にアルゴンや窒素などの不活性ガスをシール用のガスとして吹き込み、溶鋼と大気の接触を防止することが行なわれている。
【０００３】
取鍋のフードから吹き込まれたシール用のガスの一部は、下注造塊用の注入管内で溶鋼の流れに巻込まれて注入管および湯道を通過して鋳型内に流入し、鋳型を通じて大気中に放出される。シール用のガスの気泡が鋳型内に流入しない場合は、溶鋼の表面は水平なままに保たれ、鋳造の進行に伴って静かに湯面は上昇してゆく。しかし、シール用のガスの気泡が鋳型内に流入する場合は、シール用のガスの気泡が浮上して溶鋼の表面から離脱する際に、気泡が鋳型内の溶鋼の表面を盛り上げたり、弾けたりして溶鋼の表面に大きな揺らぎが生じてしまう。溶鋼の表面に大きな揺らぎが生じた時には、溶鋼の波やスプラッシュが鋳型内壁の湯面位置より高い位置にかかって先行して凝固した後に湯面が上昇して本体が凝固し、鋼塊の表面が二重肌になったり、溶鋼の表面を覆っている被覆材の溶融層と未溶融層が混合されて未溶融の被覆材を鋳型と溶鋼の間に巻込んで凝固し、鋼塊の表面に凹みや肌荒れを生じたりするなど、鋼塊の表面肌の悪化が発生し易い。その他、溶鋼の表面を覆っている被覆材を溶鋼中に巻込み、巻込まれた被覆材が溶鋼から浮上分離しきらず、鋼塊表層の初期凝固シェルにトラップされたまま凝固してしまうおそれもある。特にシール用のガスとしてアルゴンガスを用いた場合には、窒素ガスを用いた場合と比べて、シール用のガスの巻込みによる鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎが顕著に発生する。この場合、シール用のガスの巻込みによる鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎは、特に注入管の直近の鋳型内で起こり易い。
【０００４】
この現象を防止するための従来の技術には、注入管を太径化することで注入管内の流速を低減することで溶鋼中のガス浮上を促進し、シール用のガスの鋳型内への流入を低減するボイリング抑制造塊方法（例えば、特許文献１参照。）や、注入管とその直近の鋳型を結ぶ湯道の間にガス抜き管を立てることで、シール用のガスの鋳型内への流入を防止する下注造塊法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の注入管を太径化する方法では、シール用のガスを流さずにシール体で大気の流入を防止した状態であっても、鋳型内へのガスの流入を防止して表面肌不良を皆無にすることはできておらず、シール体無しで大気の巻込みがある状態では、シール体有りの場合よりも多くの表面肌不良が発生している。このことから、シール用のガスを流した状態では注入管内でのガスの巻込みがさらに増加するために、十分なガス浮上効果が得られないと言える。シール用のガスを流した状態において注入管内でガスを浮上させる場合や注入流量を大きくする場合には、さらに太径の注入管を用いる必要があると考えられ、鋳造歩留りの悪化や注入管の設置場所の不足が予測される。
【０００６】
特許文献２に記載の注入管とその直近の鋳型を結ぶ湯道の間にガス抜き管を立てる方法では、注入管から分岐した湯道毎にガス抜き管を立てる必要があり、注入管から分岐した湯道が多い程、鋳造歩留りが悪化し、ガス抜き管の設置場所の不足も予測される。また、鋳造歩留りの悪化を小さくするためにガス抜き管を細くすると、シール用のガスを多量に巻込んだ場合には、ガス抜き管の上端から気泡と共に溶鋼が吹き上がるおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２３３２６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１９５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、シール用のガスを使用する溶鋼の下注造塊手段において、注入管内で巻込んだシール用のガスの気泡の鋳型内への流入を低減し、鋳型内の溶鋼の表面の大きな揺らぎを防止することによって、鋼塊の表面肌の悪化や鋳型内で溶鋼の表面を覆っている被覆材の巻込みを防止できる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するための本発明の手段は、請求項１の発明では、下注造塊用の鋳型への注入管１の下降流部４の下部に水平流動部６を設けてガス抜き部５に開口すると共に、注入管１内に仕切り３を設けて下降流部４とガス抜き部５に分割し、ガス抜き部５の上端部を開口部７として下降流部４の上部に開口したことを特徴とする下注造塊用の鋳型への注入管１である。
【００１０】
本発明の上記の手段とする理由および原理について説明する。先ず、従来の下注用の直管からなる注入管１３内でシール用のガスの気泡が浮上しきらない理由は、この下注用の注入管１３における溶鋼の下降流速が気泡の浮上速度より大きいためである。そこで、本発明の手段では、取鍋から溶鋼を注入するための注入管１の注入口８の直下に注入管１の内部に仕切り３を設けて下降流部４とガス抜き部５に区分して溶鋼の下降流部４を配設し、この下降流部４の下部を閉じて底とし、仕切り３の下部を開口して水平方向に溶鋼を流動する水平流動部６を下降流部４の下部に設け、湯道口９の直上のガス抜き部５の下部へ溶鋼を横移動させている。この手段としたことで、溶鋼が下降流部４の下部の底にぶつかり下降流が止まり、溶鋼が湯道口９の上部であるガス抜き部５の下部へ流れたところで、溶鋼に含有のシールガスが気泡となって分離され、ガス抜き部５を浮上する。この結果、図１の注入管１では、ガスは浮上し、残りの溶鋼はガス抜き部５の直下の方向の湯道口９へ流れる。一方、図２の注入管２では、ガス抜き部５に流れた溶鋼からガスはガス抜き部５を浮上し、残りの溶鋼はさらに水平に向いた湯道口９へ流れる。ところで、ガス抜き部５の上端は閉鎖されており、注入管上部の下降流部４側で仕切り３の上端部が開口した構造となっている。したがって、シール用のガスを多量に巻込んで注入口８から注入管１あるいは注入管２に溶鋼が注入されたとしても、ガス抜き部５の上端から気泡と共に溶鋼が外部に吹き上がることをなく、安全であり、清浄度の品質面でも良好に湯を注入することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の手段とすることで、注入管の下降流部の下部で溶鋼の下降が止められ水平流動部で水平に流れてガス抜き部に入ると、溶鋼に含有されていたシールガスの気泡が容易にガス抜き部を上昇可能となり分離される結果、湯道から下注ぎされる鋳型内において溶鋼の湯面が揺らぐことなく平穏に上昇して吹き上がることがないので、得られた鋼塊の表面肌が悪化することなく、また、鋳型内の湯面で被覆材を巻き込むこともないので、表面欠陥の無い高品質の清浄化された鋼塊が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１に本発明の注入管１を、図２に本発明の注入管２をそれぞれ模式的に断面で示す。図１に示す注入管１は湯道口９がガス抜き部５の直下の方向に向いているものであり、図２に示す注入管２は湯道口９が水平流動部６の方向の水平方向に向いているものである。図３の（ａ）に側面図および（ｂ）に平面図で示す下注造塊装置において、本発明の注入管１を用いてＪＩＳ  Ｇ  ４０５３に規定するＳＣｒ４２０鋼の５ｔ鋼塊の８本を下注ぎで鋳造し、鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎの目視による調査と鋼塊の表面肌の調査を実施した。鋳造の際、シール用のガスにはアルゴンを用い、取鍋１０のフード１１の下端において１Ｎｍ3／ｍｉｎの流量で注入口８に吹き込んだ。この場合、ガス抜き部５からシールガスの気泡と共に溶鋼がその上端部で外部に吹き上がることは無く、湯道１２から鋳型内に安全に造塊することができた。
【００１３】
次いで、比較例について説明する。図４の模式図に示す従来の直管からなる注入管１３を用い、図５に示す説明図の下注造塊の形態で、ＳＣｒ４２０鋼の５ｔ鋼塊８本を鋳造し、鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎの目視調査と鋼塊の表面肌の調査を実施した。鋳造の際、シール用のガスにはアルゴンを用い、取鍋１０のフード１１の下端において１Ｎｍ3ｍｉｎの流量で注入口８に吹き込んだ。次いで、注入管１３の下部の湯道１３から左右の鋳型に造塊した。
【００１４】
【表１】
2008213006.tif 000003
【００１５】
表１に本発明の実施の形態および比較例としての下注造塊における鋳型内の溶鋼の表面の揺らぎについて、目視調査した結果を示す。本発明の注入管１あるいは注入管２を用いた場合には、１０チャージの全ての鋳型内で、溶鋼の表面の揺らぎは認められなかった。一方、従来の直管からなる注入管１３を用いた場合には、１０チャージ中の７チャージにおいて注入管１３の直近の図５に示す鋳型Ａおよび鋳型Ａ’内で、溶鋼の表面の揺らぎが確認された。
【００１６】
【表２】
2008213006.tif 000004
【００１７】
表２に鋳造された鋼塊の表面肌の調査結果を示す。本発明の注入管１あるいは注入管２を用いた鋼塊では、それぞれ１０チャージの全ての鋼塊の表面肌に欠陥は認められなかった。一方、従来の直管の注入管１３を用いた鋼塊では、注入管１３の直近の鋳型Ａおよび鋳型Ａ’で造塊した鋼塊の表面肌には、１０チャージ中の５チャージで二重肌が確認された。また、従来の直管の注入管１３を用いて鋳造した鋼塊で、二重肌が確認された鋼塊の表面を研削除去した際に、鋳型内の湯面の被覆材を巻込んでいるものが見られた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の注入管の模式的断面図である。
【図２】本発明の他の注入管の模式的断面図である。
【図３】本発明の注入管を用いた造塊装置を示し、（ａ）は模式的側面図で、（ｂ）は（ａ）における注入管、湯道、鋳型を示す平面図である。
【図４】従来の注入管の模式的断面図である。
【図５】従来の注入管を用いた造塊装置を示し、（ａ）は模式的側面図で、（ｂ）は（ａ）における注入管、湯道、鋳型を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  注入管
２  注入管
３  仕切り
４  下降流部
５  ガス抜き部
６  水平流動部
７  開口部
８  注入口
９  湯
１０  取鍋
１１  フード
１２  湯道
【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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