(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列設される３以上６以下の供給孔を底面に有し、溶湯を分配する長方形状の分配室と、この分配室の側方に仕切堤を介して接続され、溶鋼が注入される注入室とを備える多ストランド連続鋳造用タンディッシュであって、
上記仕切堤が平面視で、中心軸が上記注入室から上記分配室へ放射状に広がる複数の貫通孔を有し、
上記複数の貫通孔の中心軸上における貫通孔出口から対向する分配室側壁までの距離ＬＰＰが下記式（１）を満たし、
平面視で、上記貫通孔の中心軸がこの中心軸の両側に存在する一対の供給孔の重心を結ぶ線分の中点から分配室側壁への垂線と交差することを特徴とする多ストランド連続鋳造用タンディッシュ。
ＬＰＰ＜１０×ｄ  ・・・（１）
上記式（１）中、ｄは貫通孔の水理直径を意味する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多ストランド連続鋳造用タンディッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備では、転炉や二次精錬設備等から出鋼された溶鋼を取鍋によってタンディッシュまで搬送し、取鍋内の溶鋼をタンディッシュへ注入後、このタンディッシュから鋳型へ溶鋼を供給することで、溶鋼を連続的に鋳造する。
【０００３】
このような連続鋳造設備に用いられるタンディッシュとしては、取鍋から溶鋼が注入される注入室と、供給孔によるストランドで溶鋼を鋳型に分配する分配室とを備え、平面視でＴ型形状を有するＴ型タンディッシュが一般的に用いられる。
【０００４】
このようなタンディッシュにおいて、ストランドの数が多くなると、注入室から各供給孔までの距離の差に応じて発生する溶鋼の滞留時間の差が大きくなり、鋳型注入時の温度の偏差が大きくなる。このようにして温度の偏差が大きくなり、高温又は低温の溶鋼が鋳型に注入されると、操業トラブルや品質低下が発生し易くなる。
【０００５】
また、溶鋼に含まれる介在物は、鋳型に混入すると除去が困難であるため、タンディッシュ内で浮上分離することが望まれる。しかし、溶鋼のタンディッシュでの滞留時間が短いと、十分に分離ができず、鋳型に介在物が多く混入することになる。
【０００６】
そこで、このような不都合を低減するために、注入室と分配室との間の仕切堤の形状を最適化する方法が提案されている（特開２０１０−１６７４５７号公報）。
【０００７】
しかし、上記公報に開示されるタンディッシュでは、注入室の異なる貫通孔から分配室に吐出された溶鋼の流れ同士が衝突するため、その後の溶鋼の流れが不安定となる。そのため、ストランド間の温度偏差の低減効果及び介在物の除去効果は限定的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１６７４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記不都合に鑑みて、本発明は、ストランド間の温度偏差及び鋳型へ混入する介在物の量を低減できる多ストランド連続鋳造用タンディッシュを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた発明は、列設される３以上６以下の供給孔を底面に有し、溶湯を分配する長方形状の分配室と、この分配室の側方に仕切堤を介して接続され、溶鋼が注入される注入室とを備える多ストランド連続鋳造用タンディッシュであって、上記仕切堤が平面視で中心軸が放射状に向く複数の貫通孔を有し、上記複数の貫通孔の中心軸上における貫通孔出口から対向する分配室側壁までの距離ＬＰＰが下記式（１）を満たし、平面視で、上記貫通孔の中心軸がこの中心軸の両側に存在する一対の供給孔の重心を結ぶ線分の中点から分配室側壁への垂線と交差することを特徴とする多ストランド連続鋳造用タンディッシュである。
ＬＰＰ＜１０×ｄ  ・・・（１）
上記式（１）中、ｄは貫通孔の水理直径を意味する。
【００１１】
当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、仕切堤の貫通孔が放射状に配置されることで、各貫通孔からの吐出流同士の衝突を防止できる。また、当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、上記距離ＬＰＰが上記式（１）を満たすことで貫通孔からの吐出流を噴流が発達する前に壁面に衝突させることができるため、吐出流を安定させることができる。また、当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、分配室において貫通孔の中心軸がこの中心軸の両側に存在する一対の供給孔の重心を結ぶ線分の中点から分配室側壁への垂線と交差することで、各供給孔への溶鋼の短絡供給を防止すると共に吐出流の滞留時間を均等にできる。これらの結果、当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュはストランド間の温度偏差及び鋳型へ混入する介在物の量を著しく低減できる。
【００１２】
なお、「水理直径」とは、貫通孔の吐出方向に垂直な面における出口の真円換算の直径を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、ストランド間の温度偏差及び鋳型へ混入する介在物の量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の多ストランド連続鋳造用タンディッシュを示す模式的平面図である。
【図２】図１の多ストランド連続鋳造用タンディッシュの一部を拡大した模式的平面図である。
【図３】実施例で用いたタンディッシュの貫通孔と供給孔との位置関係を示す模式図である。
【図４】比較例で用いたタンディッシュの貫通孔と供給孔との位置関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１６】
図１に示す本発明の一実施形態に係る多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、溶鋼を分配する長方形状の分配室１と、この分配室１の側方に仕切堤２を介して接続され、溶鋼が注入される注入室３とを備える。この多ストランド連続鋳造用タンディッシュはいわゆるＴ型タンディッシュである。
【００１７】
＜分配室＞
分配室１は、平面視長方形状であり、長手方向一列に列設される３以上６以下の複数の供給孔４を底面に有する。この供給孔４により多数のストランドが形成され、鋳型に溶鋼が供給される。複数の供給孔４の直径は、同一であっても異なっていてもよい。
【００１８】
複数の供給孔４は、分配室１の長手方向に平行な軸上に列設されることが好ましい。また、複数の供給孔４の分配室１の短手方向の位置、隣接する供給孔４の間隔や、列の端の供給孔４と分配室１の短手方向の壁との距離などは、後述する条件を満たす限り限定されない。なお、後述する注入室３が分配室１の長手方向中央に接続される場合、供給孔４の数としては５が好ましい。
【００１９】
なお、分配室１は、仕切堤２と対向する側壁に、貫通孔５からの吐出流が衝突する領域を有する。
【００２０】
＜仕切堤＞
仕切堤２は、分配室１と注入室３とを仕切る壁体であり、複数の貫通孔５を有する。この貫通孔５によって、分配室１と注入室３とが連通されている。また、複数の貫通孔５は、平面視でその中心軸が放射状に向く。つまり、各貫通孔５は、注入室３から放射状に溶鋼を注入室３に吐出するように、注入室３側でその中心軸が交わり、分配室１側でその中心軸が交わらないように形成される。これにより、貫通孔５の吐出流同士が分配室壁面の手前で衝突して、流れが不規則に変化し、供給孔４への短絡流や対流域が発生することを防止できる。なお、吐出流が分配室壁面に衝突してもその後の流れは壁面に沿って一定に発生するため、流れは大きく乱れない。
【００２１】
貫通孔５の数は２以上であれば特に限定されないが、上限としては例えば６である。また、貫通孔５の水理直径や配設位置は、後述する条件を満たす限り限定されない。なお、図１の当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュでは、２つの貫通孔５が仕切堤２に形成され、中央の供給孔４とこの供給孔４に隣接する一方（左側）の供給孔４との間と、上記中央の供給孔４と左からこの供給孔４に隣接する他方（右側）の供給孔４との間とに、それぞれ１つの貫通孔５からの吐出流が形成される。
【００２２】
貫通孔５の断面形状は特に限定されず、真円、楕円、四角形等とするこことができる。また、貫通孔５は軸方向に断面形状が変化してもよく、分配室１での断面（出口）と注入室３での断面（入口）との形状が異なっていてもよい。また、複数の貫通孔５の出口断面は同一でも異なっていてもよい。
【００２３】
貫通孔５の水理直径は、例えば５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることができる。
【００２４】
仕切堤２は、分配室１の長手方向の壁の一部と置き換わって分配室１の壁の一部を構成するように配設される。仕切堤２の配設位置は特に限定されないが、溶鋼を均質に鋳型に供給する観点から、分配室１の長手方向中央に設けることが好ましい。
【００２５】
仕切堤２の厚さや平面視形状は、所望の貫通孔５を形成できれば特に限定されないが、例えば図１に示すような分配室１の長手方向の側壁と平行な中央部と、この中央部の端部とそれぞれ連続し、貫通孔５が形成される一対の翼部とを有する形状とすることができる。上記翼部は、壁面が貫通孔５の中心軸と垂直となるように平面視で分配室１の長手方向の側壁に対し傾斜して配設されている。なお、１つの中央部又は翼部に複数の貫通孔５が形成されてもよい。
【００２６】
また、仕切堤２は、分配室１及び注入室３の上面まで到達する必要はなく、溶鋼が仕切堤２を超えて分配室１側に溢れない高さがあればよい。
【００２７】
＜注入室＞
注入室３は、取鍋から溶鋼が注入される部屋であり、仕切堤２の貫通孔５を介して溶鋼を分配室１に供給する。注入室３の形状は仕切堤２を介して分配室１と接続できれば特に限定されない。
【００２８】
＜貫通孔及び供給孔の関係＞
図２に示すＫ番目（Ｋ＝１〜貫通孔の数）の貫通孔５（Ｋ）の中心軸ＬＰ（Ｋ）上における貫通孔出口Ｐｈｏｕｔ（Ｋ）から対向する分配室側壁までの距離ＬＰＰ（Ｋ）は、下記式（１）を満たす。
ＬＰＰ（Ｋ）＜１０×ｄ（Ｋ）  ・・・（１）
【００２９】
上記式（１）中、ｄ（Ｋ）は貫通孔５（Ｋ）の水理直径である。上記距離ＬＰＰ（Ｋ）が１０×ｄ（Ｋ）以上であると、貫通孔５（Ｋ）からの吐出流が分配室側壁に衝突する前に大きく拡散し、流れの向きが不安定になるおそれがある。なお、上記式（１）の右辺は、３次元自由噴流でコア領域が残る条件であり、「噴流工学  −基礎と応用−（森北出版）」に記載されるように噴流が周りの流体を巻き込まない初期領域の長さである。
【００３０】
なお、上記（１）式の右辺としては、９×ｄ（Ｋ）が好ましく、８×ｄ（Ｋ）がさらに好ましい。
【００３１】
また、平面視で、上記貫通孔５（Ｋ）の中心軸ＬＰ（Ｋ）がこの中心軸ＬＰ（Ｋ）の両側に存在する一対の供給孔４の重心を結ぶ線分ＬＳ（Ｋ）の中点ＰｃＬＳ（Ｋ）から分配室側壁への垂線ＬＳＭ（Ｋ）と交差する。つまり、上記中心軸ＬＰ（Ｋ）と垂線ＬＳＭ（Ｋ）とが交点ＰＸ（Ｋ）を有する。
【００３２】
上記線中心軸ＬＰ（Ｋ）と垂線ＬＳＭ（Ｋ）とが交差しないと、中心軸ＬＰ（Ｋ）の両側の供給孔４のいずれかへの短絡流が発生し、この供給孔４に供給される溶鋼温度が他の供給孔４よりも高くなる。従って、上述のように上記中心軸ＬＰ（Ｋ）と垂線ＬＳＭと（Ｋ）が交差することで、一対の供給孔４から離れた点を通る流路を形成し、短絡供給を防止しつつ溶鋼の滞留時間を均等にできる。
【００３３】
＜利点＞
当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、仕切堤２の貫通孔５が放射状に配置されることで、各貫通孔５からの吐出流同士の衝突を防止できる。また、当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、上記距離ＬＰＰが上記式（１）を満たすことで貫通孔５からの吐出流を噴流が発達する前に壁面に衝突させることができるため、吐出流を安定させることができる。また、当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、分配室１において貫通孔５の中心軸がこの中心軸の両側に存在する一対の供給孔４の重心を結ぶ線分の中点から分配室側壁への垂線と交差することで、各供給孔４への溶鋼の短絡供給を防止すると共に吐出流の滞留時間を均等にできる。これらの結果、当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュはストランド間の温度偏差及び鋳型へ混入する介在物の量を著しく低減できる。
【００３４】
従って、当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュを用いた連続鋳造方法によれば、ストランド間の温度偏差及び鋳型へ混入する介在物の量を著しく低減できるため、操業トラブルを避けつつ、高品質の鋳造品を製造することができる。
【００３５】
［その他の実施形態］
当該スラグの処理方法は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３６】
当該多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、複数の貫通孔が供給孔と上述の条件を満たせば良いので、隣接する供給孔の間に複数の貫通孔の吐出経路が形成されてもよいし、隣接する供給孔との間に吐出経路が形成されない供給孔が存在してもよい。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
市販の熱流動計算ソフト（「ＡＮＳＹＳ  Ｆｌｕｅｎｔ１６」）を用いて、以下の計算条件でタンディッシュの形状とストランドの温度偏差との関係をシミュレーションした。
・溶鋼
密度：７０００ｋｇ／ｍ３
粘性係数：０．００５６ｋｇ／ｍ／ｓ
熱伝導率：２９．３Ｗ／ｍ／Ｋ
比熱：６２７Ｊ／ｋｇ／Ｋ
熱膨張率：０．００００１１５／Ｋ
・貫通孔出口
水理直径モデル
乱流強度：５０％
注入温度：１５００℃
・分配室壁
流動：スリップ無（Ｎｏ−Ｓｌｉｐ）
熱伝達係数：５Ｗ／ｍ２／Ｋ
雰囲気温度：３０℃
・湯面
流動：スリップ有（Ｓｌｉｐ）
熱伝達係数：３０Ｗ／ｍ２／Ｋ
雰囲気温度：５００℃
・介在物
密度：３８００ｋｇ／ｍ３
直径：１５０μｍ
浮上速度の計算：Ａｌｌｅｎ及びＳｔｏｋｅｓの式
・計算モデル
Ｒｅａｌｉｚｅｄ  Ｋ−ε  単相流乱流
定常伝熱（Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ）モデル
介在物はＥｕｌｅｒ移流モデル
【００３９】
タンディッシュについては、図１に示す構造（貫通孔の数：２、ストランド（供給孔）の数：５）を有し、図３及び図４に示すような貫通孔と供給孔との位置関係を有する実施例１〜７及び比較例１〜５のタンディッシュを設計した。なお、実施例４及び比較例５は図１の最も右側（右端）の供給孔を有さないストランド数が４の構成とし、実施例５は図１の左端及び右端の供給孔を有さないストランド数が３の構成とした。また、実施例７は貫通孔の数を４とし、左から２番目と３番目の供給孔間及び３番目と４番目の供給孔間にそれぞれ２つの貫通孔による吐出流が形成される構成とした。
【００４０】
図３及び図４は、Ｘ−Ｙ座標の原点を２つの貫通孔の出口の重心位置とし、この原点を基準に、２つの貫通孔について図の左側（Ｘ軸負側）と右側（Ｘ軸正側）とでそれぞれ供給孔等との関係を表したものである。図３及び図４の各図中、原点から延びる２本の直線は２つの貫通孔のそれぞれの中心軸ＬＰを示す。さらに、図３及び図４の各図中の上下方向の直線は、中心軸ＬＰの両側に存在する一対の供給孔の重心を結ぶ線分の中点から分配室側壁への垂線ＬＳＭである。なお、実施例７については、注入室の重心に対し外側の一対の貫通孔（実施例７−１）と、内側の一対の貫通孔（実施例７−２）との２組にわけて２図で構成を表現している。
【００４１】
なお、各実施例及び比較例の貫通孔Ｋの径ｄ（Ｋ）及び上記距離ＬＰＰ（Ｋ）は表１に示す値とした。
【００４２】
【表１】
0006636842.tif 000002
【００４３】
各実施例及び比較例の上記タンディッシュについて、以下の評価を行った。
【００４４】
［温度偏差］
各ストランドの鋳型への注入温度の偏差（最大値と最小値の差）を計算した。
【００４５】
［介在物流出率］
注入室にＣｉｎ［個／ｍ３］の介在物を注入した時の各ストランドから鋳型へ注入される介在物の個数Ｃｏｕｔ［個／ｍ３］の最大値をＣｉｎで除した値を介在物流出率として算出した。
【００４６】
表２に上記温度偏差と介在物流出率の結果を示す。
【００４７】
【表２】
0006636842.tif 000003
【００４８】
表２に示されるように、本願発明の構成を満たさない比較例１〜５では温度偏差が大きいのに対し、実施例１〜７では、温度偏差が７℃以下に抑えられており、ストランド間の温度偏差を大きく低減できている。また、介在物流出率についても、実施例１〜７は比較例１〜５に対し大きく低減され０．８％以下である。つまり、本願発明によれば、吐出流の経路制御により介在物の分離も図れることがわかる。なお、温度偏差が７℃を超えると、ノズル詰まり（ブレークアウト）の発生率が急激に上昇する。
【００４９】
比較例１〜３、５は、少なくとも一方の貫通孔で中心軸ＬＰが上記垂線ＬＳＭと交差していないため、流路が短くなり温度偏差が大きくなったと考えられる。また、比較例４は、上記式（１）を満たさないため、噴流が発生し流路が乱れて温度偏差が大きくなったと考えられる。
【００５０】
また、供給孔の数及び貫通孔の水理直径が同じ実施例１〜３を比較すると、中心軸ＬＰと上記垂線ＬＳＭとの交点のＹ座標が貫通孔１と貫通孔２とで大きく異なる実施例３が温度偏差及び介在物流出率共に優れていた。従って、隣接する貫通孔における中心軸ＬＰと上記垂線ＬＳＭとの交点を分配室の短手方向にずらす配置が好ましいことが推測される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の多ストランド連続鋳造用タンディッシュは、ストランド間の温度偏差及び鋳型へ混入する介在物の量を低減できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  分配室
２  仕切堤
３  注入室
４  供給孔
５  貫通孔
【図１】
0006636842.tif 000004
【図２】
0006636842.tif 000005
【図３】
0006636842.tif 000006
【図４】
0006636842.tif 000007