(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュにスラグを伴って保持され、非金属介在物を懸濁している溶鋼を、上ノズル及び浸漬ノズルを順次介して鋳型に注入して連続鋳造するにあたり、
前記タンディッシュ内に昇降自在とした棒状体を前記上ノズルの上方に設けると共に、タンディッシュ内の溶鋼ヘッド高さを超音波溶鋼レベル計で測定し、該棒状体の下端部と上ノズルの上端面との距離を、棒状体の昇降装置を用いて前記測定値に対して５〜１５％の範囲に調整し、溶鋼を鋳型に注入することを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記棒状体が、上ノズルを閉塞し、タンディッシュから鋳型への溶鋼注入を停止させるストッパであることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶鋼の連続鋳造方法に係わり、特に、タンディッシュに保持され、非金属介在物（以下、単に介在物という）を懸濁した溶鋼を、タンディッシュ底部に設けた上ノズル及び浸漬ノズルを順次介して鋳型へ注入するに際し、懸濁している介在物が注入される溶鋼に巻き込まれるのを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼製品を製造するには、転炉等の精錬容器から取鍋へ出鋼した溶鋼をいったん鋼鋳片に鋳造し、その後該鋼鋳片を圧延加工するのが一般的である。その溶鋼の鋳造には、連続鋳造方法を利用することが多い。この連続鋳造方法とは、図３に示すように、取鍋１に保持したスラグ２を伴う溶鋼３を、タンディッシュ４と称する中間容器（鋳型へ注入する前に溶鋼の成分を均一にするために、鋳型の上方に配置されている）、上ノズル５及び浸漬ノズル６を順次介して、その下方に配置した水冷鋳型７へ連続的に注入し、表面に凝固殻を形成した半凝固体８を下方（→で示す方向）へ徐々に抜き出しつつ冷却し、鋼鋳片（図示していないが、形状によってスラブ、ブルーム、ビレット等と称される）となす技術である。
【０００３】
ところで、この連続鋳造方法で得た鋼鋳片を圧延加工して線棒等の製品を製造すると、超音波探傷検査（以下、ＵＴ（Ｕｌｔｒａ  ｓｏｎｉｃ  Ｔｅｓｔｉｎｇの略）という）等において不合格となる場合がある。この原因は、上記した連続鋳造で介在物９（スラグ２を起源とし、溶鋼に粒径３０〜４０μmの粒子となって懸濁する）が多量に鋳型７へ注入される溶鋼３に巻き込まれることにあると考えられており、特に鋳造する鋼種がＳ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ（ＪＩＳ規格）等の高炭素鋼である場合に著しい。そのため、これまでは、前記タンディッシュ４に保持した溶鋼３の過熱度を高くすると共に、上ノズル５から溶鋼内を上昇するガスを吹き込み、溶鋼３へ巻き込まれる介在物９の浮上やスラグ２へのトラップに有利な条件にして操業し、不良品の低減を図ってきた。ここで、溶鋼３の過熱度とは、実際の溶鋼温度と該溶鋼の融点との差で定義される。
【０００４】
しかしながら、前記タンディッシュ４が、保持した溶鋼３を加熱するヒータ等の手段を備えていない場合には、該タンディッシュ４に保持した溶鋼３の前記過熱度を所望範囲内に調整することが難しい。つまり、常に不合格品の低減に最適な条件で鋳造しているとは限らないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、溶鋼の加熱手段を備えていないタンディッシュを用いても、鋳型へ注入される溶鋼への介在物の巻き込みを従来より低減可能な溶鋼の連続鋳造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、鋳造時の介在物の巻き込み現象について鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、タンディッシュにスラグを伴って保持され、非金属介在物を懸濁している溶鋼を、上ノズル及び浸漬ノズルを順次介して鋳型に注入して連続鋳造するにあたり、前記タンディッシュ内に昇降自在とした棒状体を前記上ノズルの上方に設けると共に、タンディッシュ内の溶鋼ヘッド高さを超音波溶鋼レベル計で測定し、該棒状体の下端部と上ノズルの上端面との距離を、棒状体の昇降装置を用いて前記測定値に対して５〜１５％の範囲に調整し、溶鋼を鋳型に注入することを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法である。とりわけ、１０〜１２％が好ましい。この場合、前記棒状体が、上ノズルを閉塞し、タンディッシュから鋳型への溶鋼注入を停止させるストッパを利用するのが良い。
【０００８】
本発明によれば、鋳込み中に、タンディッシュ内の溶鋼が上ノズルの直上で渦を発生しなくなり、上ノズル内へ流れる溶鋼に介在物が巻き込まれるのを抑止できるようになる。その結果、鋼鋳片の品質が向上し、棒線製品等の合格率を従来より高めることができるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯に沿い、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
まず、発明者は、線棒製品のＵＴにおいて不良率が高くなる原因を調査した結果、欠陥部分のマイクロ・アナライザーによる解析写真（ＥＰＭＡ）に基づき、欠陥発生は取鍋内のスラグを起源とした介在物の存在にあることがわかった。引き続き、この介在物が水冷鋳型へ注入される溶鋼に混入するメカニズムを追求したところ、図４に示すように、鋳込み中にタンディッシュ４の底部に設けた上ノズル５の直上で渦１０が発生し、その渦１０に溶鋼３に懸濁している介在物９が巻き込まれることが明らかになった。そこで、渦の発生を抑制する手段の発見に鋭意努力し、渦の発生位置に棒状体を存在させて、溶鋼の流れを邪魔すれば良いと考え、本発明に至った。
【００１１】
具体的には、図１に示すように、タンディッシュ４内に昇降自在に棒状体１１を設け、それを上下させて、該棒状体１１の下端部１３と上ノズル５の上端面１４との距離１５をタンディッシュ４内の溶鋼ヘッド高さ１２に対して５〜１５％の範囲に調整するのである。また、溶鋼ヘッド高さの測定には、超音波溶鋼レベル計、電磁レベル計（図示せず）を用い、棒状体の下端部１３の位置は、前記レベル計による測定値に基づき、棒状体昇降装置（図示せず）にて設定する。この場合、前記棒状体１１の中心軸は、ノズルの中心にほぼ一致している。さらに、該棒状体１１は、上ノズル５の開口部を閉塞し、タンディッシュ４から溶鋼３の上ノズル５への流出を停止させるストッパを利用するのが良い。従って、棒状体１１の下端部は、Ｒ状になっている（曲面を形成している）ことが望ましく、また、該棒状体は、耐火物、セラミックス等の耐熱材料で形成されている。
【００１２】
なお、棒状体１１の先端と上ノズル５の上端面との距離１５をタンディッシュ４内の溶鋼ヘッド高さ１２に対して５〜１５％としたのは、以下の理由である。すなわち、５％未満にすると、棒状体１１の先端と上ノズル５の上端面との間の空隙が狭くなり過ぎて溶鋼３の流出経路が十分に確保できず、円滑な鋳造に必要な溶鋼流量を満足できなくなるからである。逆に、その距離が、タンディッシュ４内の溶鋼ヘッド高さ１２に対して１５％超えになると、ノズル直上で発生する渦１０の発生を抑止できなくなる。好ましくは、この距離は、タンディッシュ４内の溶鋼ヘッド高さ１２に対して１０〜１２％が良い。また、この方法は、タンディッシュの加熱手段が設けられていなくても、鋳片の品質向上に対して有効であるが、加熱手段を設けても良い。
【００１３】
【実施例】
本発明に係る溶鋼の連続鋳造方法により、鋼種がＳ４５Ｃ（ＪＩＳ規格）の高炭素鋼で実施した。その具体的な様子を図２に示す。棒状体１１としては、前述のストッパを採用した。上ノズル５の上端面からの棒状体の下端位置を溶鋼ヘッド高さ１２に応じて調整し、図３に示したようにして連続鋳造し、鋼鋳片を製造した。ここで、溶鋼ヘッドは、超音波溶鋼レベル計で測定し、棒状体の下端位置はストッパ昇降装置にて設定した。その後直ちに、該鋼鋳片を圧延加工して、５０ｍｍ径の棒鋼製品を製造し、ＵＴにより欠陥が調べられた。また、タンディッシュとしては、いずれも加熱手段が備えられていないものを使用した。
【００１４】
上ノズルの上端面から棒状体の下端部までの距離を溶鋼ヘッド高さに対して１１％及び２０％として連続鋳造された鋼鋳片で得た棒鋼製品のＵＴにおける不良率（不良率＝不合格品数／全検査製品数×１００）を図５に示す。図５より、棒状体高さ２０％では（比較例）、渦発生の抑止効果がなく、不良率は、従来の棒状体を用いない場合（従来例）と同じであることが明らかである。しかしながら、本発明に係る棒状体の位置調整範囲を満足する棒状体高さ１１％では、渦の発生抑止効果により、ＵＴ不良率の発生が大幅に低減している。なお、本実施例は、いずれも溶鋼の過熱度を２５℃として鋳造したものである。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、溶鋼の加熱手段を備えていないタンディッシュを用いても、鋳型へ注入される溶鋼への介在物の巻き込みを従来より低減できるようになる。その結果、連続鋳造された鋼鋳片の品質が向上し、最終的には、棒線製品の合格率を従来より高めることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連続鋳造方法による介在物の巻き込み抑止効果を説明する図である。
【図２】本発明に係る連続鋳造方法の具体的な実施条件を示す図である。
【図３】一般的な溶鋼の連続鋳造方法を説明する図である。
【図４】連続鋳造において介在物が溶鋼に巻き込まれる状況を示す図である。
【図５】本発明の実施効果の一例を示す図である。
【符号の説明】
１    取鍋
２    スラグ
３    溶鋼
４    タンディッシュ
５    上ノズル
６    浸漬ノズル
７    水冷鋳型
８    半凝固体
９    介在物
１０  渦
１１  棒状体
１２  溶鋼のヘッド高さ
１３  棒状体の下端部
１４  上ノズルの上端面
１５  棒状体の下端部と上ノズルの上端面との距離
【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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