(57)【要約】【課題】  鋼の連続鋳造設備における取鍋からタンディッシュへの溶鋼の通路、タンディッシュ内の溶鋼に対するシールガスにＮ2ガスとＡｒガスを適切な混合比で使用することでシール性を確保しながら高価なＡｒの使用量を減らす。【解決手段】  鋼の連続鋳造設備の取鍋１からタンディッシュ４を経てモールドへ溶鋼を注入する注入路やタンディッシュ４内にＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガスをシールガス７として使用するシール方法において、鋼成分中の窒素およびＡｌの窒素／Ａｌの値が０．６以上である鋼種を連続鋳造する際にＡｒと窒素からなる混合ガスの混合比を制御してＡｒガスの割合を減少するＡｒガスと窒素ガスの混合ガスによる連続鋳造時の溶鋼のシール方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼の連続鋳造設備の取鍋からタンディッシュを経てモールドへ溶鋼を注入する注入路やタンディッシュ内にＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガス使用して大気からのシールする方法において、鋼成分中の窒素およびＡｌの窒素／Ａｌの値が０．６以上である鋼種を連続鋳造する際にＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガスを用いることを特徴とするＡｒガスと窒素ガスの混合ガスによる連続鋳造時の溶鋼のシール方法。
【請求項２】
Ａｒガスと窒素ガスからなる混合ガスを用いる方法はＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガスの混合比を１：３〜１：２に制御することからなることを特徴とする請求項１に記載のＡｒガスと窒素ガスの混合ガスによる連続鋳造時の溶鋼のシール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造において、鋳造時の溶鋼の注入路と保持容器であるタンディッシュにおける溶鋼を大気からシールして溶鋼の酸化を防止するためのシール方法に関し、特にＡｒガスとＮ2ガスからなる混合ガスのシールガスにおける高価なＡｒガスの使用量を少なくし、かつ、最適な混合ガス比として、鋼成分中の窒素およびＡｌの窒素／Ａｌの値が０．６以上鋼種において、溶鋼中の窒素ガス含有量を抑制し、溶鋼を窒素ガスで汚染しなくして溶鋼を大気の酸化からシールする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造設備において、溶鋼の再酸化を防止するために、Ａｒガスもしくは窒素ガスを用いて溶鋼の通り道と、溶鋼の保持容器、例えばタンディッシュをシールしている。しかし、Ａｒガスは非常に高価であるので、鋳造品の製造費用が高くなる。そこで、シールガスであるＡｒガスの流量を減らすことで、Ａｒガスの使用量を減らすことも考えられている。しかし、Ａｒガスの流量を減らすと、溶鋼を十分にシールすることができない問題がある。
【０００３】
ところで、従来の鋼の連続鋳造設備で、鋼を連続鋳造する際にタンディッシュおよびノズルを含む取鍋から鋳型までの範囲をＡｒガスに水素ガスを混合したシールガスでシールすることで、空気の混入があった場合でも溶鋼の空気酸化を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、このガス方法の場合も、Ａｒガスは９５％も使用する必要があり、コストのかかる問題があった。
【０００４】
一方、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する際に取鍋とタンディッシュとの間のシール用に窒素ガスを使用して溶鋼に加窒する方法が提案され、その中に連続鋳造時に断気目的のＡｒおよび／又はＮ2ガスをシールガスとして使用することが記載されている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、タンディッシュの上ノズルから吹き込むＮ2ガスおよびＡｒガスの吹き込み量を調整する方法が記載されている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、これらの方法は溶鋼への加窒を制御する方法であるが、Ａｒの使用量を減らすことを意図したものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２０４８０８号公報
【特許文献２】特開２００６−７５８４３号公報
【特許文献２】特開平１０−２０６５８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、鋼の連続鋳造設備において、溶鋼の再酸化を防止するために、Ａｒガスや窒素ガスを用いて溶鋼の通り道と溶鋼の保持器をシールしている。しかし、Ａｒガスは非常に高価であり、鋳造品の製造費用が高くなる。シールガスの流量を減らすことで、Ａｒガスの使用量を減らすことが考えられるが、流量を減らすと溶鋼を十分にシールすることができない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、鋼の連続鋳造設備における取鍋からタンディッシュへの溶鋼の通路や、タンディッシュ内や、タンディッシュから鋳型への溶鋼の通路においてシールガスにＮ2ガスとＡｒガスを混合して使用することで溶鋼に対するシール性を確保する一方で、高価なＡｒの使用量を減らす方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ところで、鋼の連続鋳造設備において、シールガスのシール性を確保するためには、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する取鍋溶鋼の出口は７０ｍ3／ｈｒ以上の流出量とする必要があり、タンディッシュからモールドへの注入管は、７０0ｍ3／ｈｒ以上の流出量とする必要がある。しかしながら、これらの溶鋼の注入時に窒素ガスのみをシールガスとして使用すると、溶鋼の窒素濃度が上がって溶鋼を汚染させることとなる。この溶鋼の汚染は、鋼中の成分量におけるＡｌ成分と窒素成分の狙い値である窒素／Ａｌの比が０．６以上である鋼種で発生する。
【０００９】
一方、鋼中の成分量におけるＡｌ成分と窒素成分の狙い値である窒素／Ａｌの比が０．３以下である鋼種では、シールガス中に窒素ガスを含有すると鋼中にＡｌＮの生成が多くなるため、Ａｒガスのみでシールを行うものとする。さらに、同一鋼種においても、Ａｌ成分の狙い値が高い鋼種では、最終成分の窒素濃度を上げ過ぎないものとする必要がある。
【００１０】
そこで、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼の連続鋳造設備の取鍋からタンディッシュを経てモールドへ溶鋼を注入する注入路やタンディッシュ内にＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガス使用して大気からのシールする方法において、鋼成分中の窒素およびＡｌの窒素／Ａｌの値が０．６以上である鋼種を連続鋳造する際にＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガスを用いることを特徴とするＡｒガスと窒素ガスの混合ガスによる連続鋳造時の溶鋼のシール方法である。
【００１１】
請求項２の発明では、Ａｒガスと窒素ガスからなる混合ガスを用いる方法はＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガスの混合比を１：３〜１：２に制御することからなることを特徴とする請求項１の手段のＡｒガスと窒素ガスの混合ガスによる連続鋳造時の溶鋼のシール方法である。
【００１２】
上記の本発明の手段におけるＡｒガスと窒素ガスからなる混合ガスを上記の混合比に限定する意味について説明する。
鋼中のＮ2は、その作用として、肌焼鋼の場合では、浸炭処理を行うときに、窒化物（ＡｌＮ）を析出させて浸炭処理中の結晶粒の粗大化を防いで混粒を防止する。さらに中炭素鋼や軸受鋼の場合は、鋼成分のＡｌに窒素を結合しないようにして、表面性状を悪化させる非金属介在物（ＡｌＮ窒化物）を生じないようにする。これらの場合、シールガス性を確保するために、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する出口には７０ｍ3／ｈｒ以上のシールガスが必要であり、さらにタンディッシュの注入管にも７０ｍ3／ｈｒ以上のシールガスが必要である。しかし、シールガスが窒素ガスのみである場合には、溶鋼の窒素濃度が上がり、溶鋼を汚染する。そこで、Ａｒガスと窒素ガスの混合ガスとすることで、溶鋼の２次酸化を防止しつつ、鋼の窒素濃度の上昇も抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
鋼の連続鋳造における取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する際に溶鋼を大気から野さんかを防止するためのシールガスにＡｒガスと窒素ガスの混合ガスを設定混合比として使用することで、シール性を確保しながら高価なＡｒガスの使用量を減少することができ、しかも溶鋼が汚染されることがないなど、本発明は従来にない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】
【００１４】
本発明の実施の形態について、表および図面を参照して以下に説明する。鋼の連続鋳造における取鍋１からタンディッシュ４へ溶鋼６を注入する際に、溶鋼６を大気の酸化から防止するために、シールガス７にＡｒガスとＮ2ガスの混合ガスを用い、図１に示すように、取鍋１の取鍋フード２から注入管３を通じてタンディッシュ４へ溶鋼６を注入し、その際にシールガス７を取鍋フード２、注入管３およびタンディッシュカバー５から流して溶鋼６をシールする。
【００１５】
この場合、図１に示すタンディッシュカバー５の注湯口には注入管３が装着され、図２に示すように、注入管３の上部に設けたシールボックス８のシールガス出口８ａから注入管３の内部へＡｒガスとＮ2ガスの混合ガスからなるシールガスを吹出しながら溶鋼６をタンディッシュ４中に注入する。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
表１は、従来のシールガスによりシールする方法をＪＩＳ規格の、ＳＵＪ２の高炭素クロム軸受鋼、Ｓ５０Ｃの機械構造用炭素鋼、ＳＣＭ４２０のクロム鋼、ＳＡＣＭ６４５のアルミニウムクロムモリブデン鋼の各鋼種に、また比較例のシールガスによりシールする方法をＳＵＪ２の高炭素クロム軸受鋼に、さらに本発明のシールガスによりシールする方法をＳＵＪ２の高炭素クロム軸受鋼に適用して、各鋼の取鍋精錬における取鍋残鋼が１／２の時期にタンディッシュ４より採取した鍋下成分（％）と、ＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比（Ａｒ：Ｎ2）と、鍋下成分のＮ2量からＲＨ脱ガス処理の最終Ｎ2を減じた値のΔＮ2（ｐｐｍ）と、得られた鋼成分中のＮ2／Ａｌ比を示した。従来法と、比較例と、本発明方法の評価は、論外の−と、評価の悪い×と、評価の良好な〇で示した。なお、この場合、Ｎ2の分析方法は不活性ガス搬送融解熱伝導法により行った。
【００１８】
表１において、従来例１のＳＵＪ２鋼では、鋼成分中のＮ2／Ａｌ比は０．７７で、鋼中のΔＮ2量は２０ｐｐｍであって共に満足できるが、ＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比は１：０であり、高価なＡｒのみを使用する点で評価は論外の−であった。
【００１９】
従来例２のＳ５０Ｃ鋼では、鋼成分中のＮ2／Ａｌ比が０．７６であるが、鋼中のΔＮ2量は３０ｐｐｍであった。この場合はＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比は０：１であり、高価なＡｒは使用しないが、鋼中のΔＮ2量はやや高く評価は論外の−であった。
【００２０】
従来例３のＳＣＭ４２０鋼では、鋼成分中のＮ2／Ａｌ比が０．４７であり、Ａｌの狙いが高いので、鋼中のΔＮ2量は上げるといけないが、この場合５０ｐｐｍで上がり過ぎていた。この場合もＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比は０：１であり、高価なＡｒは使用しないが、鋼中のΔＮ2量は上がり過ぎ評価は論外の−であった。
【００２１】
従来例４のＳＡＣＭ６４５鋼では、Ａｌの含有量が高いので鋼成分中のＮ2／Ａｌ比は０．０１であり、鋼中のΔＮ2量は略０であった。この場合のＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比は１：０であり、高価なＡｒのみを使用する点でも評価は論外の−であった。
【００２２】
一方、比較例１はＳＵＪ２鋼で本発明の比較例であるが、鋼成分中のＮ2／Ａｌ比は１．０８で、鋼中のΔＮ2量は３０ｐｐｍであるが、ＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比は１：４であり、溶鋼の窒素ガスの濃度が高く、溶鋼を汚染させ、評価は×であった。
【００２３】
表１において、本発明１のＳＵＪ２鋼では、鋼成分中のＮ2／Ａｌ比は０．７７で、鋼中のΔＮ2量は２５ｐｐｍであって共に満足できるものであった。また、ＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比は１：３であり、高価なＡｒの使用量は少なく、溶鋼を汚染することもなく、したがって評価は〇であった。
【００２４】
表１において、本発明２のＳＵＪ２鋼では、鋼成分中のＮ2／Ａｌ比は０．７９で、鋼中のΔＮ2量は２３ｐｐｍであって共に満足できるものであった。また、ＡｒとＮ2のシールガスとしての混合比は１：２であり、この場合も高価なＡｒの使用量は一層に少なく、溶鋼を汚染することもなく、したがって評価は〇であった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した取鍋からタンディッシュへの注鋼を一部断面で示す模式図である。
【図２】上部にシールガスボックスを有するを注入管を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  取鍋
２  取鍋フード
３  注入管
４  タンディッシュ
５  タンディシュカバー  
６  溶鋼
７  シールガス
８  シールボックス
８ａ  シールガス出口
【図１】
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【図２】
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