(57)【要約】【課題】取鍋からタンディシュへ注入する溶鋼流およびタンディシュ内溶鋼の再酸化を防止しつつ、注入管内壁への地金付着を防止する方法を提供する。【解決手段】取鍋から注入管によりタンディシュへ溶鋼を注入するに際して、前記注入管内を不活性ガスでシールするとともに、注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面との距離Ｚ［ｍ］を、次式（１）および（２）を満足する範囲として注入する注入管の地金付着防止方法。            ０．０５≦Ｚ≦−０．１×ｔ＋０．２５                （１）                      ｔ＜２．０                                （２）ここで、ｔ：注入管内の不活性ガス置換時間＝｛（Ｄ／２）２×π×Ｌ｝／Ｑ［ｍｉｎ］，Ｄ：注入管内径［ｍ］，Ｌ：注入管長さ［ｍ］，Ｑ：不活性ガス流量［Ｎｍ３／ｍｉｎ］【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋から注入管によりタンディシュへ溶鋼を注入するに際して、前記注入管内を不活性ガスでシールするとともに、注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面との距離Ｚ［ｍ］を、前記注入管内の不活性ガス置換時間ｔ［ｍｉｎ］で規定される次式（１）および（２）を満足する範囲として注入することを特徴とする注入管の地金付着防止方法。
０．０５≦Ｚ≦−０．１×ｔ＋０．２５                （１）
但し、
ｔ＜２．０                                （２）
ここで、
ｔ：注入管内の不活性ガス置換時間＝｛（Ｄ／２）２×π×Ｌ｝／Ｑ［ｍｉｎ］
Ｄ：注入管内径［ｍ］
Ｌ：注入管長さ［ｍ］
Ｑ：不活性ガス流量［Ｎｍ３／ｍｉｎ］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼等の連続鋳造におけるタンディシュ注入管に関し、より詳しくは、取鍋からタンディシュへ注入する溶鋼流、およびタンディシュ内溶鋼の再酸化を防止するためにタンディシュに設置され、その内部に不活性ガスを導入するタンディシュ注入管（以下、注入管と称す）において、この注入管への地金付着を防止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼の連続鋳造においては、製品品質の悪化を防止するために溶鋼の再酸化を抑制する必要がある。特に、タンディシュにおいては、取鍋からタンディシュへの溶鋼流、およびタンディシュ内の溶鋼の再酸化を抑制するために、タンディシュ内の溶鋼にその一端を浸漬させた注入管が一般的に使用されている。
【０００３】
しかし、この注入管においては、溶鋼湯面に浸漬された注入管の下端部分が冷却されて生じる地金に、取鍋からの溶鋼注入流が溶鋼湯面に衝突する際に発生するスプラッシュが注入管内壁に飛び散り、冷却されることにより生成する地金が堆積し、タンディシュへの正常な溶鋼注入が困難になるという問題がある。
【０００４】
このような問題に対して提案されている従来技術に関し、以下図５および図６を参照しながら説明する。図５は従来例に係るタンディシュ注入管の構造を示す説明図である。そして、図５（ａ）はこの従来例に係る注入管を組み込んだ全体説明図であり、同図（ｂ）は注入管の周壁部の構造を示す拡大説明図である。また、図６は、他の従来例に係るタンディシュ注入管を示す縦断面図である。
【０００５】
図５において、この従来例に係る注入管１４の下部における内壁面に、不活性ガスを吹き出し可能な有孔性耐火物１８を、タンディシュ１３内溶鋼１５の湯面の上下近傍、即ち、注入管高さＬの１／４〜１／３倍の範囲に位置するように埋設し、前記溶鋼１５の湯面近傍に不活性ガスを吹き出すことで、溶鋼のシール効果を得るとともに、不活性ガス吹き出し部への地金付着を抑制している（特許文献１参照）。
【０００６】
また、図６における他の従来例に係る注入管２３の下部２３ａには、タンディシュ内溶鋼の表面近傍を境にして、上部に位置する第１吹き出し口１０−１と、下部に位置する第２吹き出し口１０−２とを設け、これら第１吹き出し口１０−１と第２吹き出し口１０−２から、第一不活性ガスＧ１と第二不活性ガスＧ２とを夫々個別に吹き出させ、上記従来例と同様に、溶鋼のシール効果を得るとともに、不活性ガス吹き出し部への地金付着を抑制している（特許文献２参照）。
【０００７】
このような従来例は、共に溶鋼湯面の上下近傍に不活性ガスを吹き込むものであり、注入管内のシール効果は得られるものの、地金付着を抑制する効果は十分とは言い難い。具体的には、溶鋼湯面の上下近傍に不活性ガスを吹き込むことにより、溶鋼湯面近傍が直接冷却され、皮膜状の地金の生成を促進するという問題があった。
【０００８】
また、溶鋼湯面近傍に不活性ガスを吹き込むために、注入管を構成する周壁内部に不活性ガスを導入しており、この不活性ガスの導入により注入管自体が冷却されることによって、溶鋼湯面近傍の溶鋼から注入管への抜熱、更には、スプラッシュにより注入管内壁に飛散した溶鋼から注入管への抜熱が大きく、何れも注入管内壁の地金付着を促進するという問題があった。
【特許文献１】特開平５−２９３６１４号公報
【特許文献２】特開平９−５２１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
更に、前記理由により、不活性ガス吹き出し口に地金が付着した場合、この不活性ガスによる地金付着抑制効果が失われるばかりか、不活性ガスの吹き出し口に付着した地金が不活性ガス自身に冷却されて、新たに飛散した溶鋼スプラッシュが、低温となった地金上に付着して凝固し易くなり、地金の堆積を更に助長するという問題がある。
【００１０】
従って、本発明は上記の問題点を解消するため、注入管の一端を溶鋼湯面に浸漬させないことに着目してなし得たものであって、その目的は、取鍋からタンディシュへ注入する溶鋼流およびタンディシュ内溶鋼の再酸化を防止しつつ、注入管内壁への地金付着を防止する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記のような事情に鑑み、種々の条件下で調査を行った結果、上記目的を満足し得る手法を知見して本発明をなすに至ったものである。
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る注入管の地金付着防止方法が採用した手段は、取鍋から注入管によりタンディシュへ溶鋼を注入するに際して、前記注入管内を不活性ガスでシールするとともに、注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面との距離Ｚ［ｍ］を、前記注入管内の不活性ガス置換時間ｔ［ｍｉｎ］で規定される次式（１）および（２）を満足する範囲として注入することを特徴とするものである。
０．０５≦Ｚ≦−０．１×ｔ＋０．２５                （１）
但し、
ｔ＜２．０                                （２）
【００１３】
ここで、
ｔ：注入管内の不活性ガス置換時間＝｛（Ｄ／２）２×π×Ｌ｝／Ｑ［ｍｉｎ］
Ｄ：注入管内径［ｍ］
Ｌ：注入管長さ［ｍ］
Ｑ：不活性ガス流量［Ｎｍ３／ｍｉｎ］
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る注入管の地金付着防止方法は、取鍋から注入管によりタンディシュへ溶鋼を注入するに際して、前記注入管内を不活性ガスでシールするとともに、注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面との距離Ｚ［ｍ］を、前記注入管内の不活性ガス置換時間ｔ［ｍｉｎ］で規定される上式（１）および（２）を満足する範囲として注入するので、注入管を溶鋼湯面に浸漬することによる皮張り状の地金生成や、溶鋼から注入管への抜熱に起因する地金凝固に伴なう地金付着の問題点が無くなり、このような地金の脱落に伴う介在物の混入の問題も解消し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態に係る注入管の地金付着防止方法について、以下図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る注入管の地金付着防止方法を説明するため、注入管近傍の縦断面を示した模式的断面図である。
【００１６】
本発明に係る注入管１は、図１に示すように、溶鋼流５ｂの流量を調整するため取鍋スライドバルブ４を介して取鍋３下部に取り付けられ、その下端１ａはタンディシュ２内に差し込まれて、取鍋３内の溶鋼５ａを前記タンディシュ２へ注入するよう構成される。この注入管１上端には、不活性ガスを注入管１内に導入するための不活性ガス導入管６が設けられとともに、タンディシュ２上面はタンディシュ蓋７によって密閉されている。
【００１７】
そして、前記不活性ガス導入管６から、Ｎ２やＡｒ等の不活性ガスを供給することによって、注入管１内とタンディシュ蓋７によって密閉されたタンディシュ２内空間部を不活性ガスでシールし、溶鋼流５ｂやタンディシュ２内溶鋼５ｃの再酸化を防止している。
【００１８】
このような構成において、本発明に係る注入管１の地金付着防止方法は、取鍋３から注入管１によりタンディシュ２へ溶鋼５ａを注入するに際し、不活性ガス導入管６から前記注入管１内に不活性ガスを導入してシールするとともに、注入管下端１ａとタンディシュ２内溶鋼湯面Ｓとの距離Ｚ［ｍ］を、前記注入管１内の不活性ガス置換時間ｔ［ｍｉｎ］で規定される次式（１）および（２）を満足する範囲として注入するのである。
０．０５≦Ｚ≦−０．１×ｔ＋０．２５                （１）
但し、
ｔ＜２．０                                （２）
【００１９】
ここで、
ｔ：注入管内の不活性ガス置換時間＝｛（Ｄ／２）２×π×Ｌ｝／Ｑ［ｍｉｎ］
Ｄ：注入管内径［ｍ］
Ｌ：注入管長さ［ｍ］
Ｑ：不活性ガス流量［Ｎｍ３／ｍｉｎ］
【００２０】
一般に、注入管１の地金付着に対しては、この注入管１を溶鋼湯面Ｓに浸漬させなければ、溶鋼湯面Ｓの皮張りによる地金生成をなくすことができ、地金生成の起点を排除することができる。更に、注入管下端１ａから湯面Ｓまでの距離Ｚを長くすればする程、溶鋼流５ｂのスプラッシュ付着による注入管１への地金成長を低減することができる。
【００２１】
しかしながら、注入管下端１ａから溶鋼湯面Ｓまでの距離Ｚを大きくすればする程、タンディシュ２内への大気の侵入が増大し、溶鋼５ｃの再酸化に伴う溶鋼清浄度が悪化する。このタンデイシュ２内への大気の侵入度合は、注入管１内に導入する不活性ガス流量Ｑと、注入管１内容積から求められる注入管１内ガス置換時間ｔに依存する。
【００２２】
従って、注入管下端１ａから溶鋼湯面Ｓ間の距離Ｚを、不活性ガスの流量Ｑの変更による置換時間ｔに応じて適正な条件にすれば、溶鋼再酸化による溶鋼清浄度の悪化を回避することができる。上式（１）はこのような観点から、次の実施例で述べるように種々の実施結果を基に実験的に求められたものである。
【００２３】
即ち、上式（１）の作用について述べるならば、注入管下端１ａから溶鋼湯面Ｓ間の距離Ｚが、次式（３）に示す如く０．０５［ｍ］未満であると、前記注入管下端１ａがタンディシュ２内の溶鋼湯面Ｓから近すぎて、溶鋼流５ｂが前記溶鋼湯面Ｓに衝突する際発生するスプラッシュが注入管１内壁に地金として付着する。
０．０５＞Ｚ                                  （３）
【００２４】
また、注入管下端１ａから溶鋼湯面Ｓ間の距離Ｚが、前記注入管１内の不活性ガス置換時間ｔ［ｍｉｎ］で規定される次式（４）の範囲にあると、前記注入管下端１ａから溶鋼湯面Ｓ間の距離Ｚに対して注入管１内の不活性ガス置換時間ｔがかかり過ぎる。即ち、注入管１の大きさに対して、不活性ガス流量が不足してくるため雰囲気の清浄度が次第に悪化し、溶鋼の再酸化物を生成する傾向にある。そして、ｔ≧２．０［ｍｉｎ］に至ると、注入管下端１ａから溶鋼湯面Ｓ間の距離Ｚが０．０５［ｍ］以下となっても、清浄度の改善は見込めない。
Ｚ＞−０．１×ｔ＋０．２５                    （４）
【００２５】
＜実施例＞
次に、本発明に係る注入管の地金付着防止方法に関し、連続鋳造機において、内径Ｄの異なる２種類の注入管を用いて実験した実施例について以下説明する。即ち、前記２種類の注入管において、注入管に導入した不活性ガスＡｒの流量を変更して、この注入管内の不活性ガス置換時間ｔを変化させるとともに、各ガス置換時間ｔにおいて、注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚを変化させて、地金付着状況と溶鋼再酸化状況について調査した。このような実験結果につき、表１および図２〜図４を参照しながら説明する。
【００２６】
【表１】
2007319873.tif 000003
【００２７】
ここで、表１は、上記連続鋳造における実験条件および結果のまとめを示す。また、図２は、不活性ガス置換時間ｔ＝０．１３［ｍｉｎ］における注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚと注入管残存内径ｄおよび介在物個数との関係を、図３は、不活性ガス置換時間ｔ＝０．９０［ｍｉｎ］における前記距離Ｚと注入管残存内径ｄおよび介在物個数との関係を夫々示す図である。また、図４は、注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚの不活性ガス置換時間ｔに対する適正領域を説明するための図である。
【００２８】
各実験条件における溶鋼の再酸化状況については、タンディシュ内の溶鋼サンプルを採取し、サンプル断面を研磨した後、ＥＰＭＡ分析装置により、５μｍ以上の酸化物系介在物の単位面積当たりの個数を測定し、これを表１に介在部個数［個／ｃｍ２］として記入して示した。また、注入管内への地金付着量は、図１に示す如く、使用後の注入管内に付着した地金Ｍにより狭められた注入管内径の最少内径ｄ［ｍ］を測定し、これを表１に注入管内残存内径ｄ［ｍ］として示した。
【００２９】
そして先ず、前記表１において、同一置換時間ｔでのデータ数が多いｔ＝０．１３［ｍｉｎ］と、ｔ＝０．９０［ｍｉｎ］の２ケースに着目し、各ケースにおける注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚと、注入管残存内径ｄおよび介在物個数との関係を、各々図２および図３の横軸、縦軸にプロットして示す。
【００３０】
すると、図２および図３ともに、注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚが０．０５［ｍ］未満では、注入管残存内径ｄが大きく低減し、地金付着状況が悪化していることが分かる。一方、前記距離Ｚのある程度の増加までは注入管残存内径ｄには大きな変化はないが、ある距離Ｚを境に介在物個数が急激に増加している。
【００３１】
そして、図２および図３ともに、この介在物個数が、ある距離Ｚを境に１２個を越えると急激に増加していることが分かる。この原因は、注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚがある値を超えると、不活性ガス雰囲気への酸素混入により溶鋼清浄度が急激に悪化するためである。
【００３２】
上記結果を基に、表１において、地金付着については、前記注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚが０．０５［ｍ］未満では不良（×印）、前記距離Ｚが０．０５［ｍ］以上では良好（○印）とし、清浄度については、介在物個数が１２個を越えると不良（×印）、１２個以下では良好（○印）として評価した。
【００３３】
このような評価結果を基に、横軸に不活性ガス置換時間ｔ［ｍｉｎ］を、縦軸に注入管下端からタンディシュ内溶鋼湯面間の距離Ｚ［ｍ］を取り、表１に示した全データを、清浄度と地金付着ともに良好な場合◎印、清浄度は不良であるが地金付着性が良好な場合△印、また、清浄度は良好であるが地金付着性が不良な場合▲印としてプロットすると、図４に示す通りである。
【００３４】
即ち、図４において、実線で示した次式（５）を含まないこれより上側は、地金付着性は良好であるが清浄度が不良な領域、破線で示した次式（６）を含まないこれより下側は、清浄度は良好であるが地金付着が不良な領域である。
Ｚ＝−０．１×ｔ＋０．２５                （５）
Ｚ＝０．０５                              （６）
即ち、上式（５）および（６）に挟まれ、次式（１）で表された図４斜線内の領域が、清浄度および地金付着ともに良好な領域である。
０．０５≦Ｚ≦−０．１×ｔ＋０．２５                （１）
【００３５】
但し、
０．０５＜−０．１×ｔ＋０．２５                （７）
であるので、上式（１）は、次式（２）の範囲でのみ成り立つ式である。
ｔ＜２．０                                （２）
【００３６】
即ち、上記（１）式右辺から求められる値は、注入管への不活性ガス置換時間ｔに依存しており、前記置換時間ｔが長い程、即ち、前記注入管寸法が大きすぎたり、あるいは不活性ガス流量が少なすぎたりする程、注入管やタンディシュ空間内の不活性ガス雰囲気に酸素が混入して溶鋼清浄度が悪化する傾向にあることを示している。
【００３７】
以上のように、本発明に係る注入管の付着地金防止方法は、前記注入管内を不活性ガスでシールするとともに、注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面との距離Ｚ［ｍ］を、前記注入管内の不活性ガス置換時間ｔ［ｍｉｎ］で規定される前式（１）および（２）を満足する範囲として鋳造を行うことにより、溶鋼再酸化による清浄度悪化を回避しつつ注入管内の地金付着を大幅に低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る注入管の地金付着防止方法を説明するため、注入管近傍の縦断面を示した模式的断面図である。
【図２】ガス置換時間ｔ＝０．１３［ｍｉｎ］における、注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面間距離Ｚと注入管残存内径および介在物個数との関係を示す図である。
【図３】ガス置換時間ｔ＝０．９０［ｍｉｎ］における、注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面間距離Ｚと注入管残存内径および介在物個数との関係を示す図である。
【図４】注入管下端とタンディシュ内溶鋼湯面間距離Ｚの不活性ガス置換時間ｔに対する適正領域を説明するための図である。
【図５】従来例に係るタンディシュ注入管の構造を示す説明図である。そして、同図（ａ）はこの従来例に係る注入管を組み込んだ全体説明図であり、同図（ｂ）は注入管の周壁部の構造を示す拡大説明図である。
【図６】他の従来例に係るタンディシュ注入管を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｍ…付着地金，    Ｓ…溶鋼湯面，
１…注入管，  １ａ…注入管下端，
２…タンディシュ，    ３…取鍋，      ４…取鍋スライドバルブ，
５ａ…取鍋内溶鋼，  ５ｂ…溶鋼流，  ５ｃ…タンディシュ内溶鋼，
６…不活性ガス導入管，      ７…タンディシュ蓋
【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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