(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を収容した取鍋から、前記取鍋に設けられたスライディングノズル装置を介して前記溶鋼を注出する、スライディングノズル装置の制御方法であって、
前記スライディングノズル装置は、前記取鍋の底部に固定された上ノズルの下面に設けられ、第１ノズル孔を有する上プレートと、前記上プレートの下面に設けられ、第２ノズル孔を有する摺動プレートとを有し、
前記摺動プレートは、前記第２ノズル孔の少なくとも一部が前記第１ノズル孔に重畳する開位置から、前記第２ノズル孔が前記第１ノズル孔に重畳せず、前記摺動プレートによって前記第１ノズル孔が塞がれた閉位置までを、前記上プレートの下面を摺動することで移動可能に構成され、前記閉位置において、前記第１ノズル孔に不活性ガスを吹込む、ガス吹込み孔をさらに有し、
前記取鍋に前記溶鋼が収容された状態において、前記摺動プレートを前記開位置にし、前記第１ノズル孔及び前記第２ノズル孔を介して前記取鍋から前記溶鋼の一部を注出する抽出工程と、
前記抽出工程の後、前記摺動プレートを前記閉位置に移動させ、前記第１ノズル孔を介して前記ガス吹込み孔から前記不活性ガスを前記取鍋内の前記溶鋼に吹込む、ガス吹込み工程と、
前記ガス吹込み工程の後、前記摺動プレートを前記開位置にし、前記第１ノズル孔及び前記第２ノズル孔を介して前記取鍋から前記溶鋼を注出する、再注出工程と、
を備え、
前記ガス吹込み工程では、前記不活性ガスを前記上ノズルのノズル孔断面積あたり及び単位時間あたりに吹込む体積である、前記不活性ガスの吹込み流量を３．９Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以上２６．０Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以下とする、スライディングノズル装置の制御方法。
【請求項２】
前記ガス吹込み工程では、前記不活性ガスを吹込む時間である吹込み時間を、前記不活性ガスの攪拌による前記取鍋内の前記溶鋼の均一混合時間の１／４以上とする、請求項１に記載のスライディングノズル装置の制御方法。
【請求項３】
前記ガス吹込み工程では、前記吹込み時間を、（１）式の攪拌動力ε（Ｗ／Ｔ）を用いた（２）式から求められる均一混合時間ｔｍ（ｓ）の１／４以上とする、請求項２に記載のスライディングノズル装置の制御方法。
【数１】
0006733854.tif 000004
ε：攪拌動力（Ｗ／Ｔ）
Ｖｇ：不活性ガスの吹込み流量（Ｎｍ３／ｍｉｎ）
Ｔ１：溶鋼の温度（Ｋ）
Ｗ：溶鋼の重量（ｔ）
Ｐａ：雰囲気圧力（Ｐａ）
Ｔ０：標準状態温度（Ｋ）
ｈｖ：浴深さ（ｍ）
ｄｖ：浴直径（ｍ）
【請求項４】
前記注出工程では、前記取鍋から前記溶鋼の一部を注出する時間である注出時間を、５秒以上１３秒以下とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスライディングノズル装置の制御方法。
【請求項５】
溶鋼を収容した取鍋から、前記取鍋に設けられたスライディングノズル装置を介して前記溶鋼を注出し、注出した前記溶鋼を鋳造する、鋳片の製造方法において、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスライディングノズル装置の制御方法を用い、前記再注出工程で注出された前記溶鋼を鋳造する、鋳片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライディングノズル装置の制御方法及び鋳片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所の製鋼工程において用いられる、タンディッシュや取鍋等の溶鋼（溶湯）保持容器には、その底部にスライディングノズル装置を設置しているものがある。取鍋の底部に設けられるスライディングノズル装置は、鋳込み等の溶鋼の注出開始までの間、一般に、ノズル孔内に溶鋼が侵入・凝固して不開孔状態になるのを防ぐための詰砂が充填されている。この詰砂は、高清浄度鋼の鋳造において清浄度低下の原因となるため、詰砂を一度排出してから鋳造を行う操業方法が行われる場合がある。このような操業方法では、取鍋を詰砂排出位置に配した状態で、スライディングノズル装置を開いて、詰砂と溶鋼の一部とを取鍋から注出する。次いで、スライディングノズル装置を閉じて、溶鋼の注出を停止させる。さらに、取鍋を鋳造が行われる鋳造位置に配して、スライディングノズル装置を開くことで、溶鋼を取鍋から注出して、タンディッシュや鋳型へと溶鋼を移注する。そして、移注された溶鋼が凝固することで、所定の断面形状の鋳片が製造される。【０００３】
このような鋳片の製造方法では、一度溶鋼を注出した後にスライディングノズル装置を閉めると、詰砂が充填されていない状態で、ノズル孔に溶鋼が残留することとなる。そして、再びスライディングノズル装置を開く場合には、時としてスライディングノズル装置のノズル孔に残った溶鋼の少なくとも一部が凝固するために、スライディングノズル装置を開いても、溶鋼が注出されない（自然開孔しない）ことがある。なお、このように自然開孔しない現象のことを、不開孔ともいう。不開孔が発生した場合には、酸素ガスの吹付けにより強制開孔処理を実施する酸素洗浄が必要となる。しかし、酸素洗浄を行うと、溶鋼中の金属の酸化反応により介在物生成の問題が発生することがある。また、酸素洗浄を行っても開孔せずに、鋳造中止となることもある。【０００４】
スライディングノズル装置における不開孔を防止する技術として、例えば、特許文献１には、タンディッシュのスライディングノズル装置での初期開孔において、プレートを間欠動作させ、さらにこのプレートからノズル孔内にガス吹込み（以下、「ガスバブリング」ともいう。）を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−８０６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の技術は、タンディッシュのスライディングノズル装置での初期開孔における技術であり、取鍋のスライディングノズル装置の再注出時におけるものではない。また、特許文献１では、ガスバブリングの時間が短いことが好ましいとされているが、取鍋においてこの時間でガスバブリングを行っても、不開孔が一定の頻度で不可避的に発生していた。【０００７】
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、取鍋での溶鋼の再注出時において不開孔の発生を抑制することができる、スライディングノズル装置の制御方法及び鋳片の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、溶鋼を収容した取鍋から、上記取鍋に設けられたスライディングノズル装置を介して上記溶鋼を注出する、スライディングノズル装置の制御方法であって、上記スライディングノズル装置は、上記取鍋の底部に固定された上ノズルの下面に設けられ、第１ノズル孔を有する上プレートと、上記上プレートの下面に設けられ、第２ノズル孔を有する摺動プレートとを有し、上記摺動プレートは、上記第２ノズル孔の少なくとも一部が上記第１ノズル孔に重畳する開位置から、上記第２ノズル孔が上記第１ノズル孔に重畳せず、上記摺動プレートによって上記第１ノズル孔が塞がれた閉位置までを、上記上プレートの下面を摺動することで移動可能に構成され、上記閉位置において、上記第１ノズル孔に不活性ガスを吹込む、ガス吹込み孔をさらに有し、上記取鍋に上記溶鋼が収容された状態において、上記摺動プレートを上記開位置にし、上記第１ノズル孔及び上記第２ノズル孔を介して上記取鍋から上記溶鋼の一部を注出する注出工程と、上記注出工程の後、上記摺動プレートを上記閉位置に移動させ、上記第１ノズル孔を介して上記ガス吹込み孔から上記不活性ガスを上記取鍋内の上記溶鋼に吹込む、ガス吹込み工程と、上記ガス吹込み工程の後、上記摺動プレートを上記開位置にし、上記第１ノズル孔及び上記第２ノズル孔を介して上記取鍋から上記溶鋼を注出する、再注出工程と、を備え、上記ガス吹込み工程では、上記不活性ガスを上記上ノズルのノズル孔断面積あたり及び単位時間あたりに吹込む体積である、上記不活性ガスの吹込み流量を３．９Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以上２６．０Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以下とする、スライディングノズル装置の制御方法が提供される。【０００９】
本発明の一態様によれば、溶鋼を収容した取鍋から、上記取鍋に設けられたスライディングノズル装置を介して上記溶鋼を注出し、注出した上記溶鋼を鋳造する、鋳片の製造方法において、上記に記載のスライディングノズル装置の制御方法を用い、上記再注出工程で注出された上記溶鋼を鋳造する、鋳片の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、上記の課題に着目してなされたものであり、取鍋での溶鋼の再注出時において不開孔の発生を抑制することができる、スライディングノズル装置の制御方法及び鋳片の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】閉状態としたスライディングノズル装置を示す断面図である。
【図２】開状態としたスライディングノズル装置を示す断面図である。
【図３】吹込み工程にておいて、吹込み時間が短い場合を示す模式図である。
【図４】吹込み工程にておいて、吹込み時間が長い場合を示す模式図である。
【図５】閉状態とした、変形例のスライディングノズル装置を示す断面図である。
【図６】開状態とした、変形例のスライディングノズル装置を示す断面図である。
【図７】実施例の均一混合時間の計算結果を示すグラフである。
【図８】実施例及び比較例の開孔成功率の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１３】
図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係るスライディングノズル装置３の制御方法及び鋳片の製造方法について説明する。本実施形態に係る鋳片の製造方法では、図１及び図２に示す取鍋１に収容された溶鋼４を連続鋳造する鋳造設備である連続鋳造設備における製造方法が対象となる。
取鍋１は、溶鋼４及びスラグ５を収容する溶鋼保持容器である。取鍋１に収容される溶鋼４は、予め所定の成分及び温度に精錬処理されたものである。また、本実施形態においては、溶鋼４の鋼種として、軸受鋼等の高清浄度鋼を対象とすることが好ましい。取鍋１には、上ノズル２と、スライディングノズル装置３とが設けられる。
【００１４】
上ノズル２は、取鍋１の底部に固定される耐火物製のノズルである。
スライディングノズル装置３は、上ノズル２の下面に設けられるノズル機構であり、上プレート３１と、摺動プレート３２と、下部ノズル３３とを有する。
上プレート３１は、耐火物製のプレートであり、プレート面内で鉛直方向である上下方向（図１〜図４の上下方向）に開孔する円形の第１ノズル孔３１１を有する。上プレート３１は、取鍋１の底部下面に固定されて設けられ、上下方向から視て、上ノズル２の円形の孔と第１ノズル孔３１１とが、同心状となるように重畳して設けられる。なお、上ノズル２の孔径は、第１ノズル孔３１１の孔径と略同じ大きさであり、後述する第２ノズル孔３２１及び下部ノズル３３の孔径とも略同じ大きさである。
【００１５】
摺動プレート３２は、耐火物製のプレートであり、プレート面内で上下方向に開孔する円形の第２ノズル孔３２１と、ガス吹込み孔３２２とを有する。摺動プレート３２は、上プレート３１の下面に設けられ、上プレート３１の下面を摺動することで水平方向である左右方向（図１〜図４の左右方向）に移動可能に構成される。なお、摺動プレート３２の摺動動作は、シリンダー等の不図示の摺動機構によって行われる。
【００１６】
ガス吹込み孔３２２は、第２ノズル孔３２１から摺動プレート３２の摺動方向に所定の距離だけ離間した位置に設けられる。ガス吹込み孔３２２は、一端が摺動プレート３２の上面に開口し、他端が不図示のガス供給装置に接続される。このようなガス吹込み孔３２２では、ガス供給装置からＡｒガスが供給されることで、ガス吹込み孔３２２の一端が形成された摺動プレート３２の上面から噴射される。なお、ガス吹込み孔３２２は、溶鋼４が内部に侵入しにくく、Ａｒガスを噴射可能なものであればよく、形状は特に限定されない。例えば、ガス吹込み孔３２２は、スリット状やポーラス状等の形状であってもよい。
【００１７】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、上下方向から視てガス吹込み孔３２２が第１ノズル孔３１１に重畳し、摺動プレート３２によって第１ノズル孔３１１が塞がされる摺動プレート３２の位置を閉位置とする。また、図２に示すように、上下方向から視て第２ノズル孔３２１の少なくとも一部が第１ノズル孔３１１に重畳する摺動プレート３２の位置を開位置とする。なお、摺動プレート３２が閉位置となる状態をスライディングノズル装置３が閉状態であるとし、摺動プレート３２が開位置となる状態をスライディングノズル装置３が開状態であるとする。つまり、摺動プレート３２は、上プレート３１の下面を摺動することで、少なくとも開位置から閉位置までを移動可能に構成される。
【００１８】
さらに、摺動プレート３２は、開位置において摺動方向に移動することで、第２ノズル孔３２１と第１ノズル孔３１１とが重畳する領域である重ね代を調整することができる。このように重ね代を調整することで、溶鋼４をスライディングノズル装置３から注出する際の時間当たりの注出量を調整することができる。このとき、摺動プレート３２を閉位置から開位置の方へと移動させていき、第２ノズル孔３２１と第１ノズル孔３１１とが重畳し始める位置から完全に重畳する（同心状となる）位置までの位置が開位置の範囲となり、この範囲内で注出量の調整が行われる。
【００１９】
下部ノズル３３は、耐火物製のノズルである。下部ノズル３３は、摺動プレート３２の下面であり、上下方向から視て、下部ノズル３３の円形の孔と第２ノズル孔３２１とが同心状に重畳する位置に固定されて設けられる。
なお、鋳造が開始される前の、精錬処理が終了した段階においては、スライディングノズル装置３は閉状態となっており、図１に示すように、取鍋１の上ノズル２及び第１ノズル孔３１１の内部には詰砂６が入った状態となる。詰砂６は、取鍋１の初期の開口時における、開口不良を防止するためのものであり、上ノズル２及び第１ノズル孔３１１内での溶鋼４の凝固を防止する。
【００２０】
本実施形態では、鋳造を開始する前に、詰砂６を排出する注出工程を行う。注出工程では、精錬処理が終了した取鍋１を詰砂排出位置に配した状態で、摺動プレート３２を開位置に移動させてスライディングノズル装置３を開状態とすることで、詰砂６を全て排出する。この際、詰砂６と共に溶鋼４の一部も注出される。注出工程では、詰砂６が取鍋１から全て排出され、かつ注出された溶鋼の顕熱でスライディングノズル装置３が温められばよい。スライディングノズル装置３を温めることにより、後述する再注出工程においてスライディングノズル装置３内で溶鋼が凝固することを抑えられる。一方、これらの条件を満たす限りであれば、歩留まりの観点から、溶鋼４の注出量はできるだけ少なくすることが好ましい。従って、取鍋１から溶鋼の一部を注出する時間である注出時間は、５秒以上１３秒以内とすることが望ましい。注出時間を５秒以上とすると、再注出工程においてスライディングノズル装置３内で溶鋼が凝固しない程度にスライディングノズル装置３が温められる。一方、注出時間が１３秒を超えると、注出される溶鋼が多くなり過ぎ、例えば溶鋼に対する鋳片の歩留まりが９９％未満になるなど、歩留まりの低下が無視できなくなる。
【００２１】
注出工程の後、摺動プレート３２を閉位置に移動させてスライディングノズル装置３を閉状態とし、ガス吹込み孔３２２からＡｒガスを吹込む（ガスバブリングを行う）、ガス吹込み工程が行われる。ガス吹込み工程では、ガス吹込み孔３２２から取鍋１内の溶鋼４にＡｒガスを所定時間以上吹込む。なお、Ａｒガスを吹込む時間を吹込み時間またはバブリング時間ともいう。ガス吹込み孔３２２から吹込まれたＡｒガスは、第１ノズル孔３１１及び上ノズル２を介して取鍋１の内部へと上昇移動し、取鍋１に収容される溶鋼４を攪拌する。
【００２２】
このとき、Ａｒガスの単位時間あたりに吹き込まれる体積である吹込み流量は、上ノズルのノズル孔断面積あたり３．９Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以上２６．０Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以下とする。例えば、上ノズル２のノズル径が７０ｍｍの場合、上ノズル２のノズル孔断面積は３．８×１０−３ｍ２となるので、上ノズル２から吹き込まれる単位時間あたりのＡｒガスの流量は、１５ＮＬ／ｍｉｎ以上１００ＮＬ／ｍｉｎ以下の範囲となる。Ａｒガスの吹込み流量が３．９Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）未満の場合、詰砂が排出された後のスライディングノズル装置３内に溶鋼４が流入して凝固しやすくなる。一方、Ａｒガスの吹込み流量が、２６．０Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）を超える場合、スライディングノズル装置３内に吹き込まれるＡｒガスの流速が速くなるため、Ａｒガスに随伴して生じるスライディングノズル装置３近傍の溶鋼流動が乱流渦を伴うものとなる。この場合、乱流渦に隣接した領域に溶鋼流動のよどみ部が形成され、この部分の溶鋼４が凝固しやすくなる。
【００２３】
なお、上述したように、上ノズルのノズル孔断面積あたりのＡｒガスの吹込み流量を好適範囲内とした上で、上ノズルのノズル孔断面積によらず単位時間あたりのＡｒガスの流量を１５ＮＬ／ｍｉｎ以上１００ＮＬ／ｍｉｎ以下とすることが好ましく、１５ＮＬ／ｍｉｎ以上５０ＮＬ／ｍｉｎ以下の範囲とすることがさらに好ましい。Ａｒガスの流量が１５ＮＬ／ｍｉｎ未満の場合、攪拌力が小さすぎるために、吹込み時間を長くしなければならず、生産性の低下や溶鋼温度を補償するために製造コストの増加を招く可能性がある。一方、Ａｒガスの流量が５０ＮＬ／ｍｉｎ超の場合、第１ノズル孔３１１及び上ノズル２が冷却されることで、第１ノズル孔３１１及び上ノズル２の温度が低下し、第１ノズル孔３１１及び上ノズル２内で溶鋼４が凝固して付着してしまう可能性がある。さらに、Ａｒガスの流量が１００ＮＬ／ｍｉｎ超の場合、浴面の搖動が大きくなり、Ａｒガスの吹込みと共に、取鍋１を詰砂排出位置から連続鋳造が行われる鋳造位置まで移動する作業が危険になる。また、スラグの巻き込みなどにより溶鋼４の清浄性を悪化させる懸念もある。なお、以下では、スライディングノズル装置３を開状態にして溶鋼４を注出した後に、一時的に閉状態にして溶鋼４の注出を停止し、さらに開状態にして溶鋼４の注出を再開することを、再注出ともいう。
【００２４】
ガス吹込み工程において吹込み時間は、Ａｒガスの攪拌による取鍋１内の溶鋼４の均一混合時間ｔｍ（ｓ）の１／４以上とする。均一混合時間ｔｍは、Ａｒガスによる攪拌動力ε（Ｗ／Ｔ）と、取鍋１内の溶鋼４についての浴形状とから求められる計算値である。本実施形態では、一例として、攪拌動力εとして、下記（１）式で求められる値を用いる。なお、（１）式において、εは攪拌動力（Ｗ／Ｔ）、ＶｇはＡｒガスの吹込み流量（Ｎｍ３／ｍｉｎ）、Ｔ１は溶鋼４の温度（Ｋ）、Ｗは溶鋼４の重量（ｔ）、ｈｖは吹込み深さ（浴深さ）（ｍ）、Ｐａは雰囲気圧力（Ｐａ）、Ｔ０は標準状態温度（Ｋ）をそれぞれ示す。
【００２５】
【数１】
0006733854.tif 000002
【００２６】
また、本実施形態では、一例として、均一混合時間ｔｍとして、下記（２）式で求められる計算値を用いる。なお、（２）式において、ｈｖは浴深さ（ｍ）、ｄｖは浴直径（ｍ）をそれぞれ示す。（２）式で求められる均一混合時間ｔｍは、図１及び図２に示す取鍋１を有底円筒状の形状として模して算出するものである。つまり、浴深さｈｖは取鍋１に収容された溶鋼４の鉛直方向の深さを示し、浴直径ｄｖは溶鋼４が収容された領域における円錐台状の取鍋１の内径の平均値を示す。
【００２７】
【数２】
0006733854.tif 000003
【００２８】
ここで、一般的には、スライディングノズル装置３を有する取鍋１で再注出を行う際に、スライディングノズル装置３を閉状態として注入を中断した状態でガスバブリングを行う場合、吹込み時間が短い方が溶鋼の凝固量を抑えられ、不開孔が防止できると考えられてきた。例えば、引用文献１には、タンディッシュのスライディングノズル装置において、ガスバブリング時間を長くすると溶鋼凝固につながることが記載されている。
【００２９】
しかし、本発明者らが、取鍋１のスライディングノズル装置３について、吹込み時間と不開孔との関係を調査した結果、吹込み時間が均一混合時間ｔｍの１／４未満と短い場合において不開孔が発生する確率が上昇することが知見された。これは、以下の現象が原因であると推定される。取鍋１でのガスバブリングでは、図３に示すように、吹込み時間が短いと溶鋼４の攪拌が十分に行われず、取鍋１の上部と底部とで溶鋼４に大きな温度勾配が生じる。このため、上ノズル２内や第１ノズル孔３１１内の温度が低くなり、溶鋼４の凝固が進行する可能性が高くなることから、不開孔が発生する確率が高くなる。一方、図４に示すように、吹込み時間が長いと溶鋼４の攪拌が十分に行われるため、取鍋１の上部と底部で溶鋼４の温度が均一化される。このため、上ノズル２内や第１ノズル孔３１１内の温度が高くなり、溶鋼４の凝固が抑制されることから、不開孔の発生が抑制される。このような不開孔の発生抑制の効果を得るためには、吹込み時間を均一混合時間ｔｍ以上とすることが重要となる。一方、吹込み時間は、過剰に長すぎると溶鋼４の全体の温度が低下するため好ましくない。このため、吹込み時間の上限は、均一混合時間の２／５以下とすることが好ましい。なお、本実施形態では、ガス吹込み工程にて（１）式及び（２）式を用いて均一混合時間ｔｍを算出することを必須とするものではなく、Ａｒガスの吹込みをする際に結果として吹込み時間が均一混時間ｔｍの１／４以上となっていればよい。
【００３０】
また、ガス吹込み工程では、Ａｒガスの吹込みと共に、取鍋１を詰砂排出位置から連続鋳造が行われる鋳造位置まで移動する。
ガス吹込み工程の後、取鍋１から溶鋼４を注出する、再注出工程を行う。再注出工程では、取鍋１を鋳造位置とした状態で、摺動プレート３２を開位置に移動させてスライディングノズル装置３を開状態とすることで、上ノズル２、第１ノズル孔３１１、第２ノズル孔３２１及び下部ノズル３３を介して取鍋１から溶鋼４を注出する。そして、注出された溶鋼４を連続鋳造する。注出された溶鋼４の連続鋳造方法は、一般的な方法を用いることができる。例えば、下部ノズル３３にロングノズルを接続して、このロングノズルを介して注出された溶鋼４をタンディッシュに移注し、さらに、タンディッシュから鋳型（モールド）へと注入することで鋳造が行われる。以上のように、本実施形態では、スライディングノズル装置３について、上述の注出工程、吹込み工程及び再注出工程で説明した制御を行う。そして、この制御方法にてスライディングノズル装置３を制御して連続鋳造を行うことで、鋳型に応じた所定の断面形状の鋳片が製造される。
【００３１】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、スライディングノズル装置３が上プレート３１及び摺動プレート３２の２枚のプレートを有する２層式のものであるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スライディングノズル装置３を図５及び図６に示す３層式のものにしてもよい。図５及び図６に示すスライディングノズル装置３は、上プレート３１と、摺動プレート３２と、下プレート３４と、下部ノズル３３とを有する。上プレート３１、摺動プレート３２及び下部ノズル３３は、上記実施形態のものと同様である。下プレート３４は、耐火物製のプレートであり、プレート面内で上下方向に開孔する円形の第３ノズル孔３４１を有する。下プレート３４は、摺動プレート３２の下面に、上プレート３１に対して固定されて設けられ、上下方向から視て第１ノズル孔３１１と第３ノズル孔３４１とが、同心状となるように重畳して設けられる。つまり、図５及び図６に示すスライディングノズル装置３において、摺動プレート３２は、上プレート３１と下プレート３４とに挟まれて設けられ、上プレート３１と下プレート３４との間を摺動する。なお、下部ノズル３３は、下プレート３４の下面であり、上下方向から視て、下部ノズル３３の円形の孔と第３ノズル孔３４１とが同心状に重畳する位置に固定されて設けられる。また、図５に示すように、第１ノズル孔３１１と第３ノズル孔３４１との間にガス吹込み孔３２２が配した状態が、スライディングノズル装置３が閉状態となるものであり、図６に示すように、第１ノズル孔３１１と第３ノズル孔３４１との間に第２ノズル孔３２１が配した状態が、スライディングノズル装置３が開状態となるものである。さらに、スライディングノズル装置３は、上記の変形例だけでなく、取鍋１に設けられるスライディングノズル装置３であり、閉状態においてガスバブリングが可能なものであれば、特に限定されない。
【００３３】
また、上記実施形態では、連続鋳造設備において再注出を行う際について説明をしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、鋳片の製造設備は、連続鋳造設備ではなく、インゴットを鋳造する造塊鋳造設備であってもよい。また、鋳片の製造設備の違いに関わらず、再注出の動作として、注出工程において詰砂６を排出することを目的とした注出ではなく、通常の鋳造を目的として溶鋼４の注出が行われてもよい。例えば、造塊鋳造設備においては、複数の注入管に溶鋼４を移注することがあるため、溶鋼４を移注する注入管を変更する際に、再注出の動作が行われることがある。また、連続鋳造設備においても、設備等のトラブルから一時的に鋳造を中断することがあり、この場合に再注出の動作が行われることがある。これらの場合においても、上記実施形態と同様に、再注出をする際に、吹込み工程を行うことで、再注出工程での不開孔の発生を抑制することができる。さらに、このような鋳造の中断時における不開孔の発生を抑制する目的の場合には、溶鋼４の鋼種は高清浄度鋼に限定されず、どのような鋼種の溶鋼４においても好適に用いることができる。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、均一混合時間ｔｍとして、（１）式及び（２）式から算出される時間を用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。均一混合時間ｔｍは、溶鋼４の成分濃度が最終値のまわりのある範囲内に漸近するのに要する時間であり、精錬分野において一般的に定義されるものでよい。このため、（１）式及び（２）式以外の算出式から算出される時間が、均一混合時間ｔｍとして用いられてもよい。例えば、（２）式の代わりに、実際の取鍋１の形状により近いモデルを対象とした均一混合時間の算出式が用いられてもよい。
さらに、上記実施形態では、吹込み工程において吹込むガスをＡｒガスとしたが、本発明はかかる例に限定されない。吹込み工程において吹込まれるガスは、不活性ガスであればよく、Ａｒガス以外のガスが用いられてもよい。
【００３５】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係るスライディングノズル装置３の制御方法は、溶鋼４を収容した取鍋１から、取鍋１に設けられたスライディングノズル装置３を介して溶鋼４を注出する、スライディングノズル装置３の制御方法であって、スライディングノズル装置３は、取鍋１の底部に固定された上ノズル２の下面に設けられ、第１ノズル孔３１１を有する上プレート３１と、上プレート３１の下面に設けられ、第２ノズル孔３２１を有する摺動プレート３２とを有し、摺動プレート３２は、第２ノズル孔３２１の少なくとも一部が第１ノズル孔３１１に重畳する開位置から、第２ノズル孔３２１が第１ノズル孔３１１に重畳せず、摺動プレート３２によって第１ノズル孔３１１が塞がれた閉位置までを、上プレート３１の下面を摺動することで移動可能に構成され、閉位置において、第１ノズル孔３１１に不活性ガスを吹込む、ガス吹込み孔３２２をさらに有し、取鍋１に溶鋼４が収容された状態において、摺動プレート３２を開位置にし、第１ノズル孔３１１及び第２ノズル孔３２１を介して取鍋１から溶鋼４の一部を注出する注出工程と、注出工程の後、摺動プレート３２を閉位置に移動させ、第１ノズル孔３１１を介してガス吹込み孔３２２から不活性ガスを取鍋１内の溶鋼４に吹込む、ガス吹込み工程と、ガス吹込み工程の後、摺動プレート３２を開位置にし、第１ノズル孔３１１及び第２ノズル孔３２１を介して取鍋１から溶鋼４を注出する、再注出工程と、を備え、ガス吹込み工程では、不活性ガスを上ノズル２のノズル孔断面積あたり及び単位時間あたりに吹込む体積である、前記不活性ガスの吹込み流量を３．９Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以上２６．０Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以下とする。
上記（１）の構成によれば、不活性ガスの吹込みによってスライディングノズル装置３内への溶鋼４の流入およびスライディングノズル装置３内近傍の溶鋼流動のよどみを抑制することができ、スライディングノズル装置３内での溶鋼４の凝固を抑制することができる。これにより、取鍋１での溶鋼４の再注出時（再注出工程）において、不開孔の発生を抑制することができる。
【００３６】
（２）上記（１）の構成において、ガス吹込み工程では、不可性ガスを吹込む時間である吹込み時間を、不活性ガスの攪拌による取鍋１内の溶鋼４の均一混合時間の１／４以上とする。
上記（２）の構成によれば、不活性ガスの攪拌によって取鍋１内の溶鋼４の温度を均一にすることができ、スライディングノズル装置３内での溶鋼４の凝固を抑制することができる。これにより、取鍋１での溶鋼４の再注出時（再注出工程）において、不開孔の発生をさらに抑制することができる。
【００３７】
（３）上記（２）の構成において、ガス吹込み工程では、吹込み時間を、（１）式の攪拌動力ε（Ｗ／Ｔ）を用いた（２）式から求められる均一混合時間ｔｍ（ｓ）の１／４以上とする。
上記（３）の構成によれば、簡易かつ精度の高い計算モデルで均一混合時間を算出することができ、簡易な計算方法で吹込み時間を算出することができる。
【００３８】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、注出工程では、取鍋２から溶鋼２の一部を注出する時間である注出時間を、５秒以上１３秒以下とする。
上記（４）の構成によれば、注出される溶鋼４の顕熱によってスライディングノズル装置３を温めるに必要な溶鋼４の注出量が与えられ、スライディングノズル装置３内での溶鋼４の凝固を抑制することができる。これにより、溶鋼歩留まりの大幅な低下を伴わず、取鍋１での溶鋼４の再注出時（再注出工程）において、不開孔の発生をさらに抑制することができる。
【００３９】
（５）本発明の一態様に係る鋳片の製造方法は、溶鋼４を収容した取鍋１から、取鍋１に設けられたスライディングノズル装置３を介して溶鋼４を注出し、注出した溶鋼４を鋳造する、鋳片の製造方法において、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のスライディングノズル装置３の制御方法を用い、再注出工程で注出された溶鋼４を鋳造する。
上記（５）の構成によれば、上記（１）〜（４）の構成と同様な効果を得ることができる。特に、上記実施形態の注出工程において詰砂６の注出を必要とする鋼種である、高清浄度鋼を鋳造する場合には、鋳造製品の品質及び鋳造歩留りを向上することができる。
【実施例１】
【００４０】
次に、本発明者らが行った実施例１について説明する。実施例では、上記実施形態に係る鋳片の製造方法を用いて鋳造を行い、再注出工程における開孔の成功率である、再開孔成功率を調査した。
実施例１では、溶鋼４の充填量が１９０ｔで、上ノズル２のノズル径が７０ｍｍ（ノズル断面積３．８×１０−３ｍ２）の取鍋１を用いて調査を行なった。【００４１】
実施例１では、注出工程において、摺動プレート３２を７秒間開位置にし、詰砂及び溶鋼を注出した。その後、摺動プレート３２を閉位置に戻すとともに、第１ノズル孔３１１を介してガス吹込み孔３２２からＡｒガスを取鍋１内の溶鋼４に吹込んだ。Ａｒガスの流量は３０．０ＮＬ／ｍｉｎ（７．８Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２））とした。
一方、比較として、注出工程において、摺動プレート３２を３秒間開位置にして、詰砂及び溶鋼を注出した後、摺動プレート３２を閉位置に戻し、第１ノズル孔３１１を介してガス吹込み孔３２２から３０．０ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスを取鍋１内の溶鋼４に吹込んだ場合について調査を行った（比較例１−１）。また、摺動プレート３２を７秒間開位置にして、詰砂及び溶鋼を注出した後、摺動プレート３２を閉位置に戻し、第１ノズル孔３１１を介してガス吹込み孔３２２から１０．０ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスを取鍋１内の溶鋼４に吹込んだ場合についても調査を行った（比較例１−２）。さらに、注出工程において、摺動プレート３２を１４秒間開位置にして、詰砂及び溶鋼を注出した後、摺動プレート３２を閉位置に戻し、第１ノズル孔３１１を介してガス吹込み孔３２２から３０．０ＮＬ／ｍｉｎのＡｒガスを取鍋１内の溶鋼４に吹込んだ場合についても調査を行った（比較例１−３）。【００４２】
調査の結果、実施例１の条件では再注出工程において問題なく開孔できたが、比較例１−１，１−２では不開孔が生じた。比較例１−１，１−２の取鍋については、酸素洗浄による強制開孔処理を行わず、取鍋中の溶鋼を転炉用の装入鍋に移し替えることにより空鍋とした。冷却後、スライディングノズル装置３の調査を行なったところ、比較例１−１，１−２の取鍋は、ともに上ノズル内が凝固した鋼で閉塞していた。また、比較例１−３の条件では再注出工程において開孔はできたが、注出前の溶鋼量に対して実際に鋳造した溶鋼量が、実施例１の条件では９９．５％であったのに対し、比較例１−３の条件では９８．９％に低下した。
【実施例２】
【００４３】
実施例２では、調査に先立ち、実機の条件における均一混合時間を算出した。算出の条件としては、溶鋼４の温度Ｔ１を１８２７（Ｋ）、溶鋼４の重量Ｗを１９０ｔ、吹込み深さ（浴深さ）ｈｖを２．２９ｍ、雰囲気圧力Ｐａを０．１ＭＰａ、標準状態温度Ｔ０を３００Ｋ、浴直径ｄｖを３．３７５ｍとした。計算結果を図７に示す。図７に示すように、実機の条件であるＡｒガスの吹込み流量が３０．０ＮＬ／ｍｉｎの場合、均一混合時間の１／４は６１．０ｓであることが確認できた。【００４４】
そして、実施例２では、上記の結果から、均一混合時間の１／４を６１．０ｓとして溶鋼の連続鋳造を行い、再開孔成功率を調査した。なお、実施例２では、均一混合時間の１／４を算出した条件と同じ条件で溶鋼４の連続鋳造を行い、吹込み工程では３０．０ＮＬ／ｍｉｎの吹込み流量でＡｒガスの吹込みを行った。また、実施例２では、比較として、吹込み時間が均一混合時間の１／４未満となる６１．０ｓ未満の条件でも連続鋳造を行い、再開孔成功率を調査した（比較例２）。【００４５】
図８に、実施例２及び比較例２における再開孔成功率の結果を示す。図８に示すように、吹込み時間が６１．０ｓ未満の比較例２の場合、再開孔率が７５．０％（開孔成功回数１２回／鋳造実施回数１６回）と低位であった。これに対して、吹込み時間が６１．０ｓ以上の実施例２の場合、再開孔率が９３．８％（開孔成功回数３０回／鋳造実施回数３２回）と再開孔率が大幅に向上することが確認できた。
【符号の説明】
【００４６】
１  取鍋
２  上ノズル
３  スライディングノズル装置
３１  上プレート
３１１  第１ノズル孔
３２  摺動プレート
３２１  第２ノズル孔
３２２  ガス吹込み孔
３３  下部ノズル
３４  下プレート
３４１  第３ノズル孔
４  溶鋼
５  スラグ
６  詰砂
【要約】
取鍋での溶鋼の再注出時において不開孔の発生を抑制することができる、スライディングノズル装置の制御方法及び鋳片の製造方法を提供する。取鍋（１）に溶鋼（４）が収容された状態において、摺動プレート（３２）を開位置にし、第１ノズル孔（３１１）及び第２ノズル孔（３２１）を介して取鍋（１）から溶鋼（４）の一部を注出した後、摺動プレート（３２）を閉位置に移動させ、第１ノズル孔（３１１）を介してガス吹込み孔（３２２）から不活性ガスを取鍋（１）内の溶鋼（４）に吹込む、ガス吹込み工程と、ガス吹込み工程の後、摺動プレート（３２）を開位置にし、第１ノズル孔（３１１）及び第２ノズル孔（３２１）を介して取鍋（１）から溶鋼（４）を注出する、再注出工程と、を備え、ガス吹込み工程では、不活性ガスの吹込み量を３．９Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以上２６．０Ｎｍ３／（ｍｉｎ・ｍ２）以下とする。【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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【図８】
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