(57)【要約】【課題】  タンディッシュ内の溶鋼の湯面に浮いたスカム除去した溶鋼を連続鋳造用のモールドに鋳込むことで、取鍋交換時のチャージ前後のモールド内の鋳片の境界部付近に特に多く発生するスカムの混入をなくし、連続鋳造による鋳片の清浄度を高める方法。【解決手段】  取鍋１からタンディッシュ４の湯落ち部７に注湯された溶鋼１６において、湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａにスカム１５を浮上させ、このスカム１５の浮上した湯面１６ａをタンディッシュ４の分配部８との境界の大堰９に設けた通路１０より高く位置させ、湯落ち部７の湯面１６ａに浮上したスカム１５を溶鋼１６と共に分配部８へ移動することを大堰９により阻止し、溶鋼１６のみを分配部８に移動させることにより、分配部８からモールドへ注湯する溶鋼１６中へのスカム１５の巻き込みをなくして溶鋼１６をモールドに鋳込むことからなる清浄度の高い鋳片を連続鋳造する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋からタンディッシュの湯落ち部に注湯された溶鋼において、湯落ち部の溶鋼の湯面にスカムを浮上させ、該スカムの浮上した湯面をタンディッシュの分配部との境界の大堰に設けた通路に設けた通路より高く位置させることにより、湯落ち部の湯面に浮上したスカムを溶鋼と共に分配部へ移動することを阻止し、溶鋼のみを分配部に移動させることにより、分配部からモールドへ注湯する溶鋼中へのスカムの巻き込みをなくして溶鋼をモールドに鋳込むことを特徴とする清浄度の高い鋳片の連続鋳造方法。
【請求項２】
湯落ち部の湯面に浮上したスカムを溶鋼と共に分配部へ移動することを阻止する方法は、湯落ち部上の湯面に浮上したスカムを掬い取り、溶鋼のみを分配部に移動させることを特徴とする請求項１に記載の清浄度の高い鋳片の鋳造方法。
【請求項３】
湯落ち部の湯面に浮上したスカムが溶鋼と共に分配部へ移動することを阻止する方法は、湯落ち部上の湯面に浮上したスカムを有する溶鋼を電磁撹拌することによりスカムを分配部から離れた位置に分散させることにより分配部へのスカムの混入を阻止することを特徴とする請求項１に記載の清浄度の高い鋳片の鋳造方法。
【請求項４】
湯落ち部の湯面に浮上したスカムが溶鋼と共に分配部へ移動することを阻止する方法は、湯落ち部の一方の側壁に設けた噴出口から湯落ち部の溶鋼内にガスを噴出させてガスバブリングを行い。湯落ち部の湯面に浮上したスカムを分配部側から離れた位置に分散させることにより分配部へのスカムの混入を阻止することを特徴とする請求項１に記載の清浄度の高い鋳片の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続鋳造装置のタンディッシュ内の溶鋼中に生じた不純物であるスカムなどを除去することにより高清浄度鋼の鋳片を連続鋳造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼に含有される非金属介在物は、鋼材の寿命に、特に軸受鋼の場合は軸受けの寿命に大きく影響することから、ＪＩＳでは製鋼の際に、溶湯に真空脱ガス処理を行うことを規定している。また、軸受け以外でも高級な部品への用途には、真空溶解も採用されており、溶鋼の清浄度を極めて高いものとしている。
【０００３】
ところで、鋼の連続鋳造において、図１に示すように、取鍋１からタンディッシュ４の湯落ち部７に溶鋼１６を注湯し、さらにタンディッシュ４の湯落ち部７からタンディッシュ４の分配部８へ溶鋼１６を移動させ、分配部８の注湯口１４の注湯ノズル１４ａから溶鋼１６を連続鋳造装置のモールド内に注湯して鋳込む。なお、タンディッシュ４内の溶鋼の湯面のうち、図１の（ａ）に示すタンディッシュ４内の注入開始時の湯面２０は取鍋交換して次チャンネルの取鍋から溶鋼を注入開始した時の湯面で、当然にこの取鍋交換中は前チャンネルの取鍋１からタンディッシュ４への溶鋼１６の注入はない。しかし、この状態でも、タンディッシュ４からモールドへの注湯は続いているので、タンディッシュ４内の注入開始時の湯面２０はタンディッシュ４の大堰９の通路１０の位置よりも下がった位置となる。一方、定常注入時の湯面２１は取鍋からタンディッシュ４へ注入開始し、連続的に注入されている定常状態になっている湯面であり、この場合はタンディッシュ４内の定常注入時の湯面２１は大堰９の通路１０の位置よりも上がった高い位置にある。
【０００４】
ところで、図２に示す取鍋１から図３に示すタンディッシュ４の湯落ち部７へ溶鋼１６を注湯するとき、交換直後の次チャンネルの取鍋１からの注湯開始の初期には、タンディッシュ４の湯落ち部７に溶鋼１６と共に取鍋１中のスラグや非金属介在物からなるスカム１５が多く注入され、タンディッシュ４の鉄皮５内に張った耐火物６から生じた滓と一緒に溶鋼１６内に叩き込まれて集合し注入開始時の湯面２０に多く浮上している。この溶鋼１６内に叩き込まれたスカム１５は、取鍋１から連続的に注入している定常状態時においても、図５の（ａ１）の平面図に見られるように、タンディッシュ４内で浮上する。一方、図５の（ａ２）の側面図に矢印で示すように、溶鋼１６内に叩き込まれたスカム１５は溶鋼１６に巻き込まれながら、さらにタンディッシュ４の湯落ち部７から大堰９の通路１０を通って分配部８に移動し、この分配部８の注湯ノズル１４ａから連続鋳造装置のモールド中へ溶鋼１６と共に鋳込まれて連続鋳片に形成されることとなる。
【０００５】
この結果、前回に鋳込んだモールド内の溶鋼１６や現在の鋳込み時のモールド内の溶鋼１６の境界部が溶鋼と共に注入されたスカム１５で汚染され、このスカム１５が得られた連続鋳片にトラップされることとなる。特に、タンディッシュ４へ連続して溶鋼１６を取鍋１から注湯する際に、溶鋼１６を入れた取鍋１を交換して連続チャージするその前後には、図５の（ｂ１）および（ｂ２）に示すように、このスカム１５の発生が多く、この取鍋交換前後にチャージされた溶鋼の清浄度を悪化することとなる。
【０００６】
すなわち、連続鋳造においてタンディッシュ４に次の取鍋１の溶鋼１６を注湯するとき、取鍋交換後の鋳込み初期はタンディッシュ４の湯落ち部７に取鍋１で生じて溶鋼１６と共に注入されたスラグなどのスカム１５に加え、タンディッシュ４から剥離された耐火物６がタンディッシュ４の湯落ち部７で大堰９の通路１０の高さ位置の注入開始時の湯面２０に浮上して集合しているので、それらが溶鋼１６と共にタンディッシュ４の分配部８を経て連続鋳造装置のモールド内に注湯されることとなる。その結果、その鋳込み時の溶鋼１６と前に鋳込んだモールド内の溶鋼１６との境界部はスカム１５で汚染されることとなり、その部分を含む連続鋳片はその清浄度が低下することとなる。
【０００７】
これまでに、出願人は、図４に示すようなタンディッシュ４の底部および側部にハイアルミナ煉瓦６ｂを張り、その上に表面層であるＭｇＯ系ボード６ａを張ったタンディッシュ４を使用して連続鋳造したときに生ずるハイアルミナ煉瓦６ｂおよびその上の表面層であるＭｇＯ系ボード６ａの割れや剥離による酸化物系耐火物などのタンディッシュ４内の耐火物起因の介在物を低減するようにしたタンディッシュ４を使用して連続鋳造する方法（例えば、特許文献１参照。）を開発している。しかしながら、上記したように取鍋１の交換に起因する非金属介在物についても十分に考慮して、連続鋳造においてモールド内に鋳込む溶鋼１６の清浄度を高めて高清浄度の鋳片を製造する必要がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２４８５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、タンディッシュにおける溶鋼および溶鋼中のスラグやスカムのうち、スラグやスカムを除いた溶鋼、特に溶鋼の湯面に浮いて凝集しているスラグやスカムを除いた溶鋼のみをタンディッシュから連続鋳造用のモールドに注湯して鋳込むことで、取鍋交換時のチャージ前後のモールド内の鋳片の境界部付近に特に多く発生するスカムの混入をなくし、連続鋳造による鋳片の清浄度を高める方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決する本発明の手段を説明する。この請求項１の手段は、取鍋１からタンディッシュ４の湯落ち部７に注湯された溶鋼１６において、湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａにスカム１５を浮上させ、このスカム１５の浮上した湯面１６ａをタンディッシュ４の分配部８との境界の大堰９に設けた通路１０より高く位置させ、湯落ち部７の湯面１６ａに浮上したスカム１５を溶鋼１６と共に分配部８へ移動することを大堰９により阻止し、溶鋼１６のみを分配部８に移動させることにより、分配部８からモールドへ注湯する溶鋼１６中へのスカム１５の巻き込みをなくして溶鋼１６をモールドに鋳込むことからなる清浄度の高い鋳片を連続鋳造する方法である。
【００１１】
請求項２の手段は、上記の請求項１の手段において、タンディッシュ４の湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５が溶鋼１６と共にタンディッシュ４の分配部８へ移動することを阻止する方法として、湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５を耐火製の杓１９で掬い取り、分配部８へスカム１６のない溶鋼のみを移動させることにより溶鋼１６のみを分配部８から連続鋳造装置のモールド中に注湯して鋳込み、清浄度の高い鋳片を連続鋳造する方法である。
【００１２】
請求項３の手段は、上記の請求項１の手段において、タンディッシュ４の湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５が溶鋼１６と共にタンディッシュ４の分配部８へ移動することを阻止する方法として、湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５を含有する溶鋼１６を湯落ち部７の側壁７ａに設けた電磁撹拌装置で電磁撹拌することにより、スカム１５を分配部８から離れた位置である湯落ち部７の側壁７ａ付近に分散させることで、湯落ち部７から分配部８へスカム１５が溶鋼１６と共に混入してくることを阻止することにより溶鋼１６のみを分配部８から連続鋳造装置のモールド中に注湯して鋳込み、清浄度の高い鋳片を連続鋳造する方法である。
【００１３】
請求項４の手段は、上記の請求項１の手段において、タンディッシュ４の湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５が溶鋼１６と共にタンディッシュ４の分配部８へ移動することを阻止する方法として、湯落ち部７の側壁７ａに設けた噴出口７ｂから溶鋼１６内にガス１８を噴出してガスバブリングを行うことで、湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５を分配部８から離れた位置である湯落ち部７の上記噴出口７ｂと反対側の側壁７ａ付近に分散させることで、湯落ち部７から分配部８へスカム１５が溶鋼１６と共に混入してくることを阻止することにより溶鋼１６のみを分配部８から連続鋳造装置のモールド中に注湯して鋳込み、清浄度の高い鋳片を連続鋳造する方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、取鍋からタンディッシュの湯落ち部に注湯された溶鋼から湯落ち部上の溶鋼の湯面に浮上した滓や非金属介在物などからなるスカムを湯落ち部からタンディッシュの分配部へ移動しないようにしたので、この分配部の注湯ノズルから連続鋳造装置のモールド中へ注湯する溶鋼と一緒に滓やスカムが混入することがない。従って、鋳込まれた連続鋳片からは極めて清浄度の高い鋼材が得られる。この場合、滓や非金属介在物のスカムをタンディッシュの湯落ち部から分配部へ移動させなないために、湯落ち部に浮いて凝集している非金属介在物となる不純物を杓やセラミックウールなどを使用して目視で掬い取ることで、あるいは、湯落ち部の湯面を電磁撹拌することにより浮上しているスカムを溶鋼と共に湯落ち部の側壁側へ移動分散させることにより分配部への移動を阻止することで、もしくは、湯落ち部の１方の側壁からガスバブリングを行って湯落ち部上の湯面に浮上したスカムを湯落ち部の他方の側壁の分配部から離れた位置に移動分散させることにより分配部への移動を阻止することで、タンディッシュの分配部から清浄化された溶鋼のみを連続鋳造装置のモールド内に注湯することにより、高清浄度の鋼からなる鋳片を連続鋳造するなど、本発明は従来に比して優れた効果を奏する方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら以下に説明する。先ず、図１に示すように、取鍋精錬あるいは真空脱ガス処理した溶鋼１６を取鍋１からからタンディッシュ４の湯落ち部７に注湯する。この場合、使用する取鍋１は、図２に示すように、鉄皮２の内側には耐火物３が張られている。この耐火物は、図２に見られるように、各部により、ＭｇＯ−Ｃ、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−Ｃ、ハイＡｌ2Ｏ3や、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3からなる。そこで、このような取鍋１からタンディッシュ４の湯落ち部７に注湯された溶鋼１６の中には取鍋１の上記した耐火物３の表面層から剥離した耐火物３やスラグや非金属介在物などからなるスカム１５が含有されており、これらのスカム１５が湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上してくる。特にタンディッシュ４に注湯する溶鋼１６が取鍋１で空になる際に、取鍋１中のスラグや取鍋１の耐火物３の剥離によりスカム１５が多く発生し、この多く発生したタンディッシュ４の湯落ち部７に溶鋼１６と共に注入される。したがって、図３および図４に示すタンディッシュ４において、湯落ち部７中に注入された溶鋼１６と共にこれらのスカム１５が湯落ち部７と分配部８の間の大堰９に開設された通路１０からタンディッシュ４の分配部８へ移動してくる。
【００１６】
この実施の形態では、タンディッシュ４の湯落ち部７から溶鋼１６と共に分配部８へ移動してくるスカム１５を阻止する方法であり、取鍋１からタンディッシュ４の湯落ち部７への溶鋼１６の注入が定常状態であるときには、図１の（ａ）に示すように、湯落ち部７においてスカム１５を溶鋼１６の湯面１６ａを浮上させ、浮上したスカム１５を有する湯面１６ａが大堰９の中段に開設された通路１０より常に上部に位置せしめて、浮上したスカム１５がこの通路１０から分配部８に移動することを阻止し、溶鋼１６のみを大堰９の通路１０から分配部８に移動させるものとする。このように溶鋼１６のみを湯落ち部７から分配部８に移動させることにより、移動する溶鋼１６中にスカム１５を巻き込むことなく、分配部８のコの字堰１１あるいは堰１２の注湯枡１３の注湯口１４に設けた注湯ノズル１４ａから、連続鋳造装置のモールドへ注湯することを可能とする。このようにして連続鋳造により得られた鋳片は極めて高い清浄度を有するものである。
【００１７】
さらに他の実施の形態は、タンディッシュ４の湯落ち部７で浮上したスカム１５が溶鋼１６と共にタンディッシュ４の分配部８へ移動することを阻止する方法として、図５の（ｃ）に示すように、湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５を掬い取る方法である。この場合、湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５を目視により耐熱製の杓１９で掬い取る。あるいは、図示しないセラミックウールなどにスカム１５を吸着させて掬い取る。すなわち清浄度の高い溶鋼１６のみをタンディッシュ４の湯落ち部７から分配部８へ移動させる方法で、このようにして清浄度の高い溶鋼を分配部８の注湯口１４から連続鋳造装置のモールド中へ注湯することにより、清浄度の高い鋳片を連続鋳造する。
【００１８】
さらに他の実施の形態について説明する。この実施の形態では湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５がタンディッシュ４の分配部８へ移動することを阻止する方法として、清浄度の高い溶鋼１６のみをタンディッシュ４の分配部８へ移動させる方法である。この方法では、先ずタンディッシュ４の湯落ち部７の側壁７ａの外周に図示しない電磁撹拌装置を配設する。次いで湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５を有する溶鋼１６に湯落ち部７の側壁７ａの外周に設置の電磁撹拌装置から電磁力を付与することにより、溶鋼１６の湯面１６ａに浮いたスカム１５を溶鋼１６と共に溶鋼１６の湯面１６ａを大きな円を描きながら回転させることにより湯落ち部７の側壁７ａの付近に移動させる。この移動により溶鋼１６の湯面１６ａに浮いたスカム１５をタンディッシュ４の大堰９の通路１０から離れた位置に分散させる。このように湯面１６ａに浮いたスカム１５を大堰９の通路１０から離れた位置へ移動させることにより、大堰９の通路１０から分配部８へスカム１５が溶鋼１６に混入して移動することが阻止される。この結果、大堰９の通路１０を通って移動した溶鋼１６のみを分配部８の注湯口１４の注湯ノズル１４ａから連続鋳造装置のモールドへ注湯して鋳込むことができ、清浄度の高い鋳片を連続鋳造することができる。
【００１９】
さらに他の実施の形態について説明する。この実施の形態で湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上したスカム１５がタンディッシュ４の分配部８へ移動することを阻止する方法は、上記と同様に、清浄度の高い溶鋼１６のみをタンディッシュ４の分配部８へ移動させる方法である。すなわち、図５の（ｄ）に示すように、先ず、タンディッシュ４の湯落ち部７の側壁７ａの一方に噴出口１７を配設する。次いで、この一方に配設した噴出口１７から湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに向けてガス１８を噴出させることにより溶鋼１６の湯面１６ａに向けてガスバブリング１８ａを行う。このガスバブリング１８ａにより、溶鋼１６の湯面１６ａに浮上しているスカム１５を湯落ち部７の上記の噴出口１７の反対側の側壁７ａに移動させる。この移動により、スカム１５を分配部８から離れた湯落ち部７の遠い位置に分散させる方法である。このスカム１５の分配部８から遠く離れた位置への分散により、分配部１６へスカム１５が混入することを阻止する。この結果、分配部１６の注湯口１４の注湯ノズル１４ａから移動した溶鋼１６のみを連続鋳造装置のモールドへ注湯することができ、清浄度の高い鋳片を鋳造することができる。
【００２０】
これらの電磁攪拌やガスバブリングによりタンディッシュ４の湯落ち部７の溶鋼１６の湯面１６ａに浮上しているスカム１５を移動させる方法は、図１に示すように、取鍋１を交換して次チャンネルの溶鋼１６をタンディッシュ４に注湯開始したときで、湯面１６ａが大堰９の中段の通路１０と同じ高さであるか、または、低い高さの場合に、湯面１６ａに浮上しているスカム１５が通路１０から溶鋼１６と共に分配部８に流入しないようにするものである。したがって、溶鋼１６中に存在する非金属介在物を対象とするものではなく、溶鋼１６の湯面１６ａに浮いて凝集している非金属介在物であるスカム１５を対象とするものである。これらの浮上して凝集しているスカム１５を湯落ち部７の側壁７ａの周辺にあるいは一方側の側壁７ａに寄せることで、タンディッシュ４の分配部８へは溶鋼１６のみを移動させることを目的とするものである。移動したスカム１５はタンディッシュ４での最終ヒートの鋳込み末期に通路１０を通過して分配部８に流出することになるが、分配部８に流出したスカム１５が注湯口１４を通過する前に鋳込みを終了する。あるいは鋳込み終了後スカム１５が混入する可能性のある部分を切り捨てるなどの処理を行う。
【００２１】
従って、本発明の電磁攪拌やガスバブリングによる方法は、従来の連続鋳造装置のモールドにおける電磁攪拌や取鍋１などにおけるガスバブリングとはその狙いが相違し、さらに移動させる方向も相違するものである。
【００２２】
本発明におけるこれらの電磁撹拌やガスバブリングは、取鍋交換のチャージ前後から経過して大堰９の通路１０より注入開始時の湯面２０が上昇して高くなり、湯落ち部７へのスカム１５の流入が減少してくるにつれて、徐々に緩めるものとする。スカム１５中の非金属介在物による不純物が数ｐｐｍ以下に減少した状態では、これらの不純物は鋳片にトラップされても問題はない。
【００２３】
取鍋交換時時の取鍋から注湯して得た連続鋳造による鋳片のモールド内のチャージ境界部の品質に及ぼす影響について、本発明の手段によりタンディッシュの湯落ち部の湯面に浮上したスカムを除去したものと従来の湯面に浮上したスカムを除去しなかったものとの連続鋳造して得た鋳片中に含まれている非金属介在物の個数と大きさについて対比し、通常方法で鋳造した鋳片の平均レベル（１００ヒート）の清浄度指数を以下の表１に示す。これは、本発明の各請求項の方法で得た鋳片からの鋼材（φ６５ｍｍ圧延材）から中心を含む３０００ｍｍ2の試験片を採取し、鏡面研磨後の顕微鏡観察にて１μｍ以上の非金属介在物を大きさ別に評点を付け、その合計を数値化して示すものである。清浄度指数は数字の小さい方が清浄度が高い。すなわち、非金属介在物数が少ない。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に見られるように、清浄度指数は、従来の方法のタンディッシュの湯落ち部の湯面に浮上したスカムを除去し無かった鋳片は、比較例の例４では９７であり、比較例の例５では９４である。これに対し、本発明の方法のタンディッシュの湯落ち部の湯面に浮上したスカムを除去した鋳片の清浄度指数は、請求項２の例１では３、請求項３の例２では７、請求項４の例３では４と大幅に小さく、取鍋交換時の注湯から得られた鋳片中に含有される非金属介在物が大幅に減少し、高清浄度の鋳片が得られていることがわかる。このようにタンディッシュの湯落ち部に浮上したスカムを除去することで、取鍋交換時の溶鋼から極めて高い清浄度の連続鋳片が得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】連続鋳造設備におけるタンディッシュを示し、（ａ）は模式的縦断面図で、（ｂ）は模式的平面図である。
【図２】タンディッシュに注湯する取鍋の内壁の構成を示す模式的縦断面図である。
【図３】タンディッシュの構造を示す平面図である。
【図４】タンディッシュの構造を示す縦断面である。
【図５】タンディッシュの湯落ち部の湯およびスカムの状態並びに本発明の手段を示す平面図および側面図の模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  取鍋
２  鉄皮
３  耐火物
４  タンディッシュ
５  鉄皮
６  耐火材
７  湯落ち部
７ａ  側壁
８  分配部
９  大堰
１０  通路
１１  コの字堰
１２  堰
１３  注湯枡
１４  注湯口
１４ａ  注湯ノズル
１５  スカム
１６  溶鋼
１６ａ  湯面
１７  噴出口
１８  ガス
１８ａ  ガスバブリング
１９  杓
２０  注入開始時の湯面
２１  定常注入時の湯面
【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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