(57)【要約】【課題】本発明は、取鍋からタンディッシュへの注入開始直後から注入開姶初期の溶鋼中金属成分の空気酸化を、比較的簡便に防止可能な溶鋼の連続鋳造開始方法を提供することを目的としている。【解決手段】具体的には、タンディッシュ内の雰囲気を予熱ガス・バーナで予熱すると共に、不活性ガスの導入で一旦ガス置換を行い、取鍋内溶鋼を注入開始する前又は直後に、燃焼性物質を前記ロング・ノズルの挿入孔又は該ロング・ノズル周囲の隙間より投入し、該燃焼性物質を燃焼させ、前記挿入孔及び内部雰囲気中の酸素を消費し、該挿入孔をその燃焼生成ガスによってシールすると同時に、内部雰囲気の酸素濃度を迅速に低下させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を保持した取鍋と該溶鋼を連続鋳造する鋳型との間に配置され、予熱ガス・バーナ用開口、不活性ガス導入用開口、試料サンプリング用開口及び取鍋に取り付けたロング・ノズルの挿入孔を有する蓋を備えたタンディッシュに、前記取鍋より溶鋼を注入開始するに際して、
前記タンディッシュ内の雰囲気を前記予熱ガス・バーナで予熱すると共に、不活性ガスの導入で一旦ガス置換を行い、取鍋内溶鋼を注入開始する前又は直後に、燃焼性物質を前記ロング・ノズルの挿入孔又は該ロング・ノズル周囲の隙間より投入し、該燃焼性物質を燃焼させ、前記挿入孔及び内部雰囲気中の酸素を消費し、該挿入孔をその燃焼生成ガスによってシールすると同時に、内部雰囲気の酸素濃度を迅速に低下させることを特徴とする溶鋼の連続鋳造開始方法。
【請求項２】
前記燃焼性物質の投入を、前記ロング・ノズルの挿入孔又は該ロング・ノズル周囲の隙間に代え、封鎖前のバーナ用開口、不活性ガス導入用開口、試料サンプリング用開口から行うことを特徴とする請求項１記載の溶鋼の連続鋳造開始方法。
【請求項３】
前記燃焼性物質が粉粒状の炭素含有物質であことを特徴とする請求項１又は２記載の溶鋼の連続鋳造開始方法。
【請求項４】
前記燃焼性物質を溶鋼の保温材料と混合し、その混合物を投入することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶鋼の連続鋳造開始方法。
【請求項５】
前記燃焼性物質の投入量を、前記ガス置換するタンディッシュの体積当たり０．５〜１０ｋｇ／ｍ３とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の溶鋼の連続鋳造開始方法。
【請求項６】
前記溶鋼がステンレス溶鋼であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の溶鋼の連続鋳造開始方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼の連続鋳造開始方法に係わり、特に、ステンレス鋼の連続鋳造において、鋳造開始当初の溶鋼で製造される鋳片の品質を向上させるのに有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼の連続鋳造は、一般に以下のように行われる。まず、図４に示すように、精錬が終了し、取鍋１に出鋼した溶鋼２を、ノズル３を介して一旦タンディッシュ４と称する中間容器に滞留させてから、鋳型５へ連続的に注入する。引き続き、鋳型５内で凝固を開始し、外殻を形成した半凝固体６は、ゆっくりとした速度（通常、０．７〜１．５ｍ／ｍｉｎ程度の引き抜き速度）で下方に引き抜かれ、水冷された一群のロール７からなる冷却帯８を通過し、完全な凝固体となる。その後、該凝固体は、ガス・トーチ９等で所定の長さに切断され、スラブ、ブルーム等と称される鋼鋳片１０となる。
【０００３】
このような溶鋼の連続鋳造において、上記の取鍋と鋳型との間に配置されたタンディッシュは、鋳型へ供給する溶鋼量のコントロール、溶鋼の均一化、非金属介在物の分離除去等の機能を有し、連続鋳造の操業及び得られる鋼鋳片の品質に大きな影響を与える装置である。特に、ステンレス鋼材品質に厳格な近年では、その非金属介在物の分離除去は、重要な機能となる。
【０００４】
一方、取鍋からタンディッシュヘ注入開始した直後の溶鋼は、注入流が巻き込む大気（空気中の酸素）やタンディッシュ内雰囲気の残留酸素と、式（１）や式（２）で示すような反応を起こし、該溶鋼が含有する金属成分が酸化され、非金属介在物を生ずる。
２［Ａ１］＋３Ｏ→（Ａｌ２Ｏ３）……      式（１）
［Ｓｉ］＋２Ｏ→（ＳｉＯ２）……          式（２）
ここで、［  ］は溶鋼中の成分、（  ）は非金属介在物であることを表している。
このような非金属介在物で汚染された溶鋼が鋳型に注入されると、鋳造開始初期に得られる鋼鋳片の品質は著しく低下するばかりでなく、その一部はスクラップとして切捨てられることとなり、品質や製品歩留りの観点から好ましくない。つまり、連続鋳造初期の溶鋼の酸化防止は、操業上での解決すべき重要な課題の一つになる。
【０００５】
そこで、従来から様々な対策が検討され、公開されている技術も多い。例えば、図３に示すように、タンディッシュ４内を耐火ボード(破線で示す)にて上下に二分し、下側の部屋を不活性ガスで満たしてから、取鍋に取り付けられ、先端が該下側の部屋まで届く所謂「ロング・ノズル」を介して、取鍋１内の溶鋼２をタンディッシュ４へ注入することで、溶鋼の空気酸化の防止を図る技術がある（特許文献１参照）。また、鋳込み初期に取鍋１からタンディッシュ４へ溶鋼２を注入するに際し、該タンディッシュ４内の湯面上昇速度を４０ｃｍ／分以上に限定することで、注入流落口での気泡巻き込み量を低減する技術も公開されている（特許文献２参照）。さらに、取鍋１からタンディッシュ４に溶鋼２を注入する際に、ロング・ノズル３内にカルシウム合金あるいはＣａＯ系フラックスを吹き込むことで、非金属介在物の吸着除去を図る技術も提案されている（特許文献３参照）。さらに加えて、タンデッシュ内に溶融性保温剤を供給すると共に、ＣａＯ系フラックスを添加する技術もある（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭５９−１０５５号公報
【特許文献２】特開昭６０−２６１６５１号公報
【特許文献３】特開昭６１−３８７４９号公報
【特許文献４】特開平７−５１８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術には、せっかく耐火物ボードを使用しても、ボード自体の熱変形により空気の侵入は完全に防げないばかりでなく、耐火物ボート費用によるコストアップがあり、経済的に不利になるという問題もある。また、構造上、蓋のシールが十分でないので、タンディッシュ内へ不活性ガスを導入しても、雰囲気を不活性ガスで完全に置換しきれないし、置換ガス自体の熱対流により空気が巻き込まれるという問題もあった。さらに、特許文献２記載の技術では、タンディッシュ内の湯面上昇速度を４０ｃｍ／分以上に限定する具体的な手段が明記されていないので、有効な手段の選択ができないという問題がある。加えて、特許文献３及び４に記載されたロング・ノズルやタンディッシュヘのＣａＯ系フラックスの添加技術では、未溶融又は溶融した該フラックスがタンディッシュ内にて十分に溶鋼と分離されずに鋳型内に侵入し、鋼鋳片に捕捉され、非金属介在物に加わるという可能性がある。
【０００７】
このように、タンディッシュへ注入開始した直後の溶鋼は、空気酸化されたり、あるいは添加されたフラックスを巻き込むため、鋳造開始初期に製造された鋼鋳片は、後に製造された鋼鋳片に比し、品質が低いという問題点があったのである。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、取鍋からタンディッシュへの注入開始直後から注入開姶初期の溶鋼中金属成分の空気酸化を、比較的簡便に防止可能な溶鋼の連続鋳造開始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】
【０００９】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。      
【００１０】
すなわち、本発明は、溶鋼を保持した取鍋と該溶鋼を連続鋳造する鋳型との間に配置され、予熱ガス・バーナ用開口、不活性ガス導入用開口、試料サンプリング用開口及び取鍋に取り付けたロング・ノズルの挿入孔を有する蓋を備えたタンディッシュに、前記取鍋より溶鋼を注入開始するに際して、前記タンディッシュ内の雰囲気を前記予熱ガス・バーナで予熱すると共に、不活性ガスの導入で一旦ガス置換を行い、取鍋内溶鋼を注入開始する前又は直後に、燃焼性物質を前記ロング・ノズルの挿入孔又は該ロング・ノズル周囲の隙間より投入し、該燃焼性物質を燃焼させ、前記挿入孔及び内部雰囲気中の酸素を消費し、該挿入孔をその燃焼生成ガスによってシールすると同時に、内部雰囲気の酸素濃度を迅速に低下させることを特徴とする溶鋼の連続鋳造開始方法である。
【００１１】
この場合、前記燃焼性物質の投入を、前記ロング・ノズルの挿入孔又は該ロング・ノズル周囲の隙間に代え、封鎖前のバーナ用開口、不活性ガス導入用開口、試料サンプリング用開口から行っても良い。また、前記燃焼性物質が粉粒状の炭素含有物質であったり、あるいは前記燃焼性物質を溶鋼の保温材料と混合し、その混合物を投入しても良い。さらに、前記燃焼性物質の投入量を、図５に示すように、前記ガス置換するタンディッシュの体積当たり０．５〜１０ｋｇ／ｍ３としたり、あるいは前記溶鋼がステンレス溶鋼とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、取鍋内の溶鋼をタンディッシュへ注入開始する前に、予めタンディッシュ内の雰囲気から酸素をほぼ除去できるようになる。その結果、連続鋳造の開始直後あるいは初期に製造された鋼鋳片に含まれる非金属介在物の量が格段に低減し、品質及び溶鋼歩留りが従来に比し向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１４】
まず、発明者は、従来技術で、取鍋内の溶鋼をタンディッシュへ注入開始する前に、予めタンディッシュ内を上下で二分し、下方の雰囲気に不活性ガスを導入し、酸素を除去したにもかかわらず、鋳造初期に製造した鋼鋳片が非金属介在物の多い原因を追究した。その結果、図３に示したように、タンディッシュ４は蓋１１を備えているが、予熱ガス・バーナ用開口１２、不活性ガス導入用開口１３、試料サンプリング用開口１４及び取鍋に取り付けたロング・ノズル３の挿入孔１５等、開口部が多過ぎるので、ガス置換だけでは酸素が残留していたり、新たに侵入するためと考えた。
【００１５】
そして、引き続きその対策を鋭意検討し、予め不活性ガスで雰囲気内のガス置換をした後、溶鋼をタンディッシュに注入開始するに際して、その前後に残留酸素や侵入酸素を燃焼させれば良いと考えた。具体的には、不活性ガスの導入及び予熱を停止し、タンディッシュの蓋にある全ての開口部を塞いで溶鋼を注入開始した後、直ちに高温のタンディッシュ４内に燃焼性物質を投入し、自発的に着火、燃焼させたり、あるいは溶鋼を注入開始する前の不活性ガスの導入及び予熱中に、燃焼性物質を投入する。つまり、残留酸素等の消滅と燃焼で発生した排ガスで前記ロング・ノズル３の挿入孔１５をシールとを同時に行うようにしたのである。
【００１６】
そこで、実際の操業において雰囲気中の酸素濃度を実測しながら、燃焼性物質に「焼きもみ」を採用し、酸素濃度（容量％）の変化を確認した。その結果の一例を、作業手順に対応させて図１に示す。なお、図１の「置換開始」とは、不活性ガスの導入開始を、「Ｌ／Ｄ注入開始」とは、取鍋より溶鋼をタンディッシュへ注入開始を、「注湯開始」とはタンディッシュから鋳型への注入開始を、「鋳造開始」とは、鋳片の引き抜きの開始を、「サンプル孔Ａｒ停止」とは、不活性ガスの導入停止を、「サンプル孔フラックス投入」とは、サンプル孔より溶鋼の表面を多い、温度低下を防止する保温材料の投入を、「開口部ボードで塞ぐ」とは、蓋に設けられた全ての開口部をボードで覆う閉塞を、「焼きもみ投入」とは、本発明に係る燃焼性物質のタンディッシュ内への投入を、それぞれ意味している。
【００１７】
図１より、タンディッシュ内の雰囲気は、溶鋼の注入開始後、巻き込んだ空気により一旦酸素濃度が上昇し、その後、不活性ガスの置換によって徐々に低下していくことが明らかである。発明法では、この時点でさらに前記ロング・ノズルとその挿入孔との隙間より燃焼性物質を投入し、該挿入孔の周囲及び内部雰囲気中の酸素を燃焼させるので、酸素濃度の低下速度が速まっている。
【００１８】
本発明では、燃焼物質の投入を、前記ロング・ノズルの挿入孔又は該ロング・ノズル周囲の隙間に代え、封鎖前のバーナ用開口、不活性ガス導入用開口、試料サンプリング用開口のいずれから行っても良い。要するに溶鋼を覆うようにすれば良いからである。
【００１９】
また、本発明では、前記燃焼性物質としては特に限定しないが、比較的低温で着火し易い粉粒状（好ましくは、粒径０．５〜１０ｍｍ）の炭素含有物質を使用するのが良い。本発明では、一般的な「焼きもみ」及び／又は「加炭材」を使用して効果を確認した。０．５ｍｍ未満では、大気に中に飛散してロスになる可能性が大きいし、１０ｍｍ超えでは燃焼速度が遅くなるからである。さらに、該燃焼性物質は、溶鋼の保温材料と混合して投入しても良い。保温材料の保温効果促進に役立つからである。保温材料としては、公知のタンディッシュ・フラックスが利用できる。加えて、本発明では、燃焼性物質の投入量を、ガス置換するタンディッシュ体積当たり０．５〜１０ｋｇ／ｍ３の範囲とするのが好ましい。０．５ｋｇ／ｍ３未満では、酸素の燃焼が不十分で酸素濃度の低下が起きないし、１０ｋｇ／ｍ３超えでは効果が飽和し、添加が無駄になるからである。
【００２０】
なお、図１の例では、燃焼性物質の投入時期を「Ｌ／Ｄ注入開始」後、つまり取鍋より溶鋼をタンディッシュへ注入開始した後としているが、開始前としても良い。燃焼性物質の投入量は増加するが、酸素濃度の低下効果が大きいからである。また、本発明の対象とする溶鋼も、特に鋼種を限定するものではない。ただし、本発明の性質上、ステンレス鋼等、含有する合金成分の多い鋼種ほど効果が大きい。
【実施例】
【００２１】
ＳＵＳ  ４３０からなる溶鋼を取鍋に受け入れ、図４に示した湾曲型連続鋳造機を用い、一片のサイズが長さ８０００ｍｍ×幅１３００ｍｍ×厚さ２２０ｍｍの鋼鋳片（スラブ）を鋳造した。その際、本発明に係る溶鋼の連続鋳造開始方法を適用し、図１で説明したと同様の時期に、タンディッシュ内に燃焼性物質を投入した。
【００２２】
そして、［焼きもみ］の投入後の時期にタンディッシュ内溶鋼のサンプルを採取し、該サンプル中の酸素濃度を測定することで投入効果を評価した。図２より明らかなように、タンディッシュ内溶鋼の酸素濃度は、燃焼性物質を投入しない従来例に比べ、大幅に低減している。また、この溶鋼を鋳造して得た鋼鋳片の非金属介在物量を調査したところ、鋳造後期の鋼鋳片と同程度で、製品としての合格基準を満足していた。つまり、本発明の適用で、所謂「連々鋳」の１チャージ目の溶鋼歩留り（鋳造に供した溶鋼の質量に対する合格基準を満たした鋼鋳片の質量総和との比率）が従来の９５％から９７％へと大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る溶鋼の鋳造開始方法の手順とタンディッシュ内雰囲気の酸素濃度の変化例を示す図である。
【図２】本発明の実施効果を示す図である。
【図３】一般的なタンディッシュの構成を示す横断面図である。
【図４】溶鋼の連続鋳造を説明する図である。
【図５】タンディッシュ内雰囲気の酸素濃度と燃焼物質の投入量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    取鍋
２    溶鋼
３    ノズル（ロング・ノズル）
４    タンディッシュ
５    鋳型
６    半凝固体
７    ロール
８    冷却帯
９    ガス・トーチ
１０  鋼鋳片
１１  蓋
１２  予熱ガス・バーナ用開口
１３  不活性ガス導入用開口
１４  試料サンプリング用開口
１５  ロング・ノズルの挿入孔
【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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