JP7616520B2 - Continuous casting method for steel - Google Patents
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Description
本発明は、タンディッシュの底部に設けたスライディングノズルから浸漬ノズルを介して溶鋼を鋳型内に供給する鋼の連続鋳造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for continuous casting of steel in which molten steel is supplied into a mold through a submerged nozzle from a sliding nozzle provided at the bottom of a tundish.
溶鋼を取鍋から中間容器であるタンディッシュを介して鋳型に供給する鋼の連続鋳造方法が一般的に行われている。その際、タンディッシュの底部に設置した浸漬ノズルを鋳型内溶鋼に浸漬して鋳造する。たとえば、横断面形状が長方形である鋳片を鋳造するための鋳型内に溶鋼を注入する際、通常、鋳型の両側の短辺方向にそれぞれ1つの吐出孔を有する浸漬ノズルが用いられる。このような浸漬ノズル内を通過する溶鋼の流量を制御する装置として、タンディッシュ内に設置したストッパーやタンディッシュ底部に設置したスライディングノズルが用いられる。 A commonly used continuous steel casting method is to supply molten steel from a ladle to a mold via a tundish, which is an intermediate vessel. During casting, an immersion nozzle installed at the bottom of the tundish is immersed in the molten steel in the mold. For example, when pouring molten steel into a mold for casting a slab with a rectangular cross section, an immersion nozzle with one discharge hole on each side of the mold in the direction of the short side is usually used. A stopper installed in the tundish or a sliding nozzle installed at the bottom of the tundish is used as a device for controlling the flow rate of molten steel passing through such an immersion nozzle.
一般的にはスライディングノズルは2枚板と3枚板の場合がある。2枚板の場合には摺動方向が幅方向(鋳型長辺に平行な方向)なので幅方向に偏流が発生する。3枚板の場合は、摺動方向が厚み方向(鋳型長辺に直交する方向)になるので厚み方向に偏流が発生する。一方、ストッパー制御の場合には、ストッパーの周辺から均一に湯が落下するため偏流が起こりにくいといわれている。しかし、ストッパーは耐火物であり、溶鋼中では浮力があるので、必ずしもストッパーの軸と上ノズルの軸とが同軸配置にならず、偏流を防止できていない。 Generally, sliding nozzles have two or three plates. With two plates, the sliding direction is the width direction (parallel to the long side of the mold), so drift occurs in the width direction. With three plates, the sliding direction is the thickness direction (perpendicular to the long side of the mold), so drift occurs in the thickness direction. On the other hand, with stopper control, it is said that drift is less likely to occur because the molten metal falls evenly from the periphery of the stopper. However, since the stopper is a refractory material and has buoyancy in the molten steel, the axis of the stopper and the axis of the upper nozzle are not necessarily coaxially arranged, and drift cannot be prevented.
浸漬ノズルからの溶鋼の吐出流を安定させて良好な表面品質や内部品質を有する鋳片を製造するために、従来から種々の技術が開発されている。特許文献1には、鋳型内の溶鋼の片流れ現象を防止するために、スライディングノズルと吐出流のなす水平面内の角度を80~90°とした連続鋳造方法が開示されている。特許文献2には、浸漬ノズルを矩形断面のものとして、注入ノズルから鋳型への注入流を一様な低速下降流に保持して鋳造する注入方法が開示されている。特許文献3には、吐出孔をスリット状として浸漬ノズルから吐出する溶鋼流を分散化、均一化することにより、表面、内部欠陥のない鋳片を製造する連続鋳造方法が開示されている。
Various technologies have been developed to stabilize the discharge flow of molten steel from the submerged nozzle and produce slabs with good surface and internal quality.
特許文献4には、内部にねじりテープ状の旋回羽根を備えた浸漬ノズルが開示されている。特許文献5には、浸漬ノズル内に不活性ガスを導入し内部の圧力を制御することにより吐出孔からの溶鋼流動に偏流が生じることを防止する連続鋳造方法が開示されている。
特許文献6には、浸漬ノズル内孔の横断面形状を楕円などの扁平なものとしてその長軸を鋳型長辺と平行とし、かつスライディングノズルの摺動方向を前記長軸と直交する方向とする技術が開示されている。もって、浸漬ノズル内での溶鋼流を安定させるものである。
しかしながら、上記従来技術の方法によってもなお、鋳型内に吐出する溶鋼流を安定させて偏流を十分に防止することはできていない。圧延後のコイル表面に発生するスリバーと呼ばれる介在物起因の表面欠陥やブローホールと呼ばれる浸漬ノズル吹込みアルゴン起因の気泡欠陥を十分防止することはできなかった。 However, even with the above-mentioned conventional methods, it has not been possible to stabilize the flow of molten steel discharged into the mold and sufficiently prevent drift. It has not been possible to sufficiently prevent surface defects caused by inclusions called slivers that occur on the coil surface after rolling, or bubble defects called blowholes caused by argon blown in from the submerged nozzle.
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、浸漬ノズルからの吐出流を安定させることによってスリバーの原因となるアルミナなど非金属介在物やブローホールの原因となるアルゴン気泡の巻き込みを防止して、表面、内部品質に優れた鋳片を製造することができる鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for continuous casting of steel that solves the above-mentioned problems of the conventional method, and by stabilizing the discharge flow from the submerged nozzle, prevents the entrainment of non-metallic inclusions such as alumina that cause slivers and argon bubbles that cause blowholes, thereby producing slabs with excellent surface and internal quality.
上記課題を有利に解決する本発明にかかる鋼の連続鋳造方法は、タンディッシュの底部に設けたスライディングノズルから浸漬ノズルを介して溶鋼を鋳型内に供給するに際し、前記浸漬ノズルは、前記鋳型内溶鋼への浸漬部の外形の横断面形状を楕円形または流線形とし、内孔の横断面形状の前記鋳型長辺に略平行な一の軸D1と該一の軸に直交する他の軸D2との長さ比D1/D2を1.00~3.00の範囲とし、前記内孔の最小断面積部における断面積S1と前記スライディングノズルのノズル孔の断面積S0との比S1/S0を、0.96~1.30の範囲とし、吐出孔の一方の面積N1と前記断面積S1との比N1/S1を0.96~1.20の範囲とすることを特徴とする。 The method for continuous casting of steel according to the present invention, which advantageously solves the above-mentioned problems, is characterized in that, when molten steel is supplied into a mold from a sliding nozzle provided at the bottom of a tundish through an immersion nozzle, the immersion nozzle has an outer cross-sectional shape of an elliptical or streamlined shape at a portion immersed in the molten steel in the mold, the length ratio D1 /D2 of one axis D1 of the cross-sectional shape of the inner bore that is approximately parallel to a long side of the mold and another axis D2 perpendicular to the one axis is in the range of 1.00 to 3.00, the ratio S1 / S0 of the cross-sectional area S1 at the minimum cross-sectional area part of the inner bore to the cross-sectional area S0 of the nozzle hole of the sliding nozzle is in the range of 0.96 to 1.30 , and the ratio N1 / S1 of the area N1 of one of the discharge holes to the cross-sectional area S1 is in the range of 0.96 to 1.20.
なお、本発明にかかる鋼の連続鋳造方法は、
a.前記浸漬ノズルは、前記一の軸の方向が前記鋳型の長辺に略平行となるように配置し、対向する前記鋳型の短辺方向に向けて溶鋼を吐出するように、前記一の軸方向の両側面に少なくとも一対の吐出孔を設けること、
b.前記浸漬ノズルは、前記一の軸の方向が前記鋳型の長辺に略平行となるように配置し、前記吐出孔が対向する前記鋳型の長辺と60°以内に偏向させて溶鋼を吐出するように、両側面に少なくとも一対の吐出孔を設けること、
c.前記浸漬ノズルは、前記他の軸側外側面と鋳型の長辺側内壁との距離が80mm以上となるように配置すること、
d.電磁攪拌装置により鋳型内の溶鋼に旋回性を付与しつつ鋳造を行うこと、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
The continuous casting method for steel according to the present invention comprises the steps of:
The submerged nozzle is arranged so that the direction of the one axis is approximately parallel to the long side of the mold, and at least a pair of discharge holes are provided on both side surfaces in the one axial direction so as to discharge molten steel toward the opposing short side direction of the mold;
b. The submerged nozzle is arranged so that the direction of the one axis is approximately parallel to the long side of the mold, and at least one pair of discharge holes is provided on both side surfaces so that the discharge hole discharges molten steel while being deflected at an angle of 60° or less with respect to the opposing long side of the mold;
c) The submerged nozzle is disposed so that the distance between the other shaft side outer surface and the long side inner wall of the mold is 80 mm or more;
d. Casting is performed while imparting a swirling force to the molten steel in the mold using an electromagnetic stirrer;
This is thought to be a more preferable solution.
本発明によれば、浸漬ノズルの鋳型内溶鋼への浸漬部の外形を楕円形または流線形とし、内孔の横断面形状の長軸と短軸の長さ比を特定し、長軸を鋳型長辺と平行に配置した。それにより、浸漬ノズル近傍の鋳型内溶鋼の流れを乱すことなく浸漬することができ、メニスカス部の表面流速を確保できる。また、浸漬ノズルの内孔断面積とスライディングノズルのノズル孔の断面積との比を特定し、浸漬ノズルの吐出孔の面積と内孔断面積との比を特定した。そのことにより、浸漬ノズル内への空気の吸い込みに起因するノズル閉塞を発生させることなく偏流を防止することができる。 According to the present invention, the outer shape of the submerged nozzle immersed in the molten steel in the mold is elliptical or streamlined, the length ratio of the major axis to the minor axis of the cross-sectional shape of the inner hole is specified, and the major axis is arranged parallel to the long side of the mold. This allows the submerged nozzle to be immersed without disturbing the flow of molten steel in the mold near the submerged nozzle, and ensures the surface flow speed of the meniscus. In addition, the ratio of the cross-sectional area of the inner hole of the submerged nozzle to the cross-sectional area of the nozzle hole of the sliding nozzle is specified, and the ratio of the area of the discharge hole of the submerged nozzle to the cross-sectional area of the inner hole is specified. This makes it possible to prevent drift without causing nozzle blockage due to air being sucked into the submerged nozzle.
さらに、浸漬ノズルは、その浸漬部の長軸を鋳型の長辺に略平行に配置し、長軸方向の両側面に少なくとも一対の吐出孔を設けることが好ましい。そうすれば、溶鋼吐出流がメニスカスから未凝固部の奥深く侵入することを防止することができる。 Furthermore, it is preferable that the long axis of the immersed nozzle is arranged approximately parallel to the long side of the mold, and at least one pair of discharge holes is provided on both sides in the long axis direction. This makes it possible to prevent the molten steel discharge flow from penetrating deep into the unsolidified part from the meniscus.
また、浸漬ノズルは、その浸漬部の長軸を鋳型の長辺に略平行に配置し、吐出孔が対向する鋳型の長辺と所定の角度以内に偏向させて溶鋼を吐出するように、両側面に少なくとも一対の吐出孔を設けることが好ましい。そうすれば、鋳型内溶鋼に旋回流を付与することができる。もって、非金属介在物などの凝固シェルへの捕捉を防止して表面性状に優れた鋳片を製造することができる。 It is also preferable that the submerged nozzle is arranged with the long axis of its immersed portion approximately parallel to the long side of the mold, and that at least one pair of discharge holes is provided on both sides so that the discharge holes are deflected within a specified angle from the opposing long side of the mold to discharge the molten steel. In this way, a swirling flow can be imparted to the molten steel in the mold. This makes it possible to prevent non-metallic inclusions and the like from being captured by the solidified shell, and to produce a cast piece with excellent surface properties.
さらに、浸漬ノズルの短軸側外側面と鋳型の長辺側内壁との距離を適正化することが好ましい。そうすることで、浸漬ノズル近傍の溶鋼流速を十分に確保して溶鋼を鋳造することができる。 Furthermore, it is preferable to optimize the distance between the outer surface of the short axis side of the submerged entry nozzle and the inner wall of the long side of the mold. By doing so, the molten steel can be cast while ensuring a sufficient flow rate of the molten steel near the submerged entry nozzle.
加えて、電磁攪拌装置により鋳型内の溶鋼に旋回性を付与しつつ鋳造を行うことが好ましい。そうすれば、非金属介在物などの凝固シェルへの捕捉を防止して表面性状に優れた鋳片を製造することができる。 In addition, it is preferable to use an electromagnetic stirrer to give the molten steel in the mold a rotating motion while casting. This prevents nonmetallic inclusions from becoming trapped in the solidified shell, making it possible to produce cast pieces with excellent surface properties.
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The following is a detailed description of the embodiments of the present invention. Note that the drawings are schematic and may differ from the actual product. The following embodiments are illustrative of devices and methods for embodying the technical ideas of the present invention, and are not intended to limit the configuration to those described below. In other words, the technical ideas of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
発明者らは浸漬ノズル内や鋳型内の溶鋼の流れを解析した結果、以下のような知見を得て本発明を完成するに至った。 As a result of analyzing the flow of molten steel inside the submerged entry nozzle and the mold, the inventors gained the following insights, which led to the completion of the present invention.
浸漬ノズル内孔の横断面形状が真円である従来型浸漬ノズルの場合には、スライディングノズルを摺動させると、開口部が一方に偏っているために浸漬ノズル内でスライディングノズルの摺動方向に向かう偏流が発生する。この偏流によって、浸漬ノズル吐出孔からの溶鋼流速のばらつきが増大し、最大吐出流速が増大する。 In the case of conventional submerged entry nozzles, where the cross-sectional shape of the inner bore of the submerged entry nozzle is a perfect circle, when the sliding nozzle slides, a drift in the direction of the sliding nozzle movement occurs inside the submerged entry nozzle because the opening is biased to one side. This drift increases the variation in the flow rate of the molten steel from the submerged entry nozzle discharge hole, and increases the maximum discharge flow rate.
最大吐出流速の増加によって吐出流が未凝固部へ浸入する深さが増大する。そのため、脱酸生成物であるアルミナ、連鋳パウダー等の介在物や浸漬ノズル内への吹込みアルゴン気泡が、溶鋼の未凝固部の奥深くまで侵入し浮上できずに残留してしまう。そして、製品表面欠陥や割れ等の内部欠陥につながることがわかった。また、浸漬ノズルの外形の横断面形状が真円であると、浸漬ノズルの浸漬部の鋳型内溶鋼流動に対する抵抗が増加し、メニスカス表面流速が低減してしまう。メニスカス表面の流れが浸漬ノズルに衝突した場合に、流速が不均一になったり、周辺に渦が形成されたりして連鋳パウダーを削り込んで表面欠陥につながることがわかった。 Increasing the maximum discharge flow velocity increases the depth to which the discharge flow penetrates into the unsolidified portion. As a result, inclusions such as alumina, which is a product of deoxidation, and continuous casting powder, as well as argon bubbles injected into the submerged entry nozzle, penetrate deep into the unsolidified portion of the molten steel and remain there without being able to rise to the surface. This leads to product surface defects and internal defects such as cracks. In addition, if the cross-sectional shape of the exterior of the submerged entry nozzle is a perfect circle, the resistance of the immersed part of the submerged entry nozzle to the flow of molten steel in the mold increases, and the meniscus surface flow velocity decreases. It was found that when the meniscus surface flow collides with the submerged entry nozzle, the flow velocity becomes uneven and vortices are formed in the surrounding area, cutting away the continuous casting powder and leading to surface defects.
これらを防止するためには、ノズル内孔横断面形状を楕円形や長円形などの扁平なものや流線形として、その長軸の方向を鋳型の長辺方向と略平行とし、鋳造することが有効であることを見出した。 To prevent these problems, it was found that it is effective to cast the nozzle bore with a flat or streamlined cross-sectional shape such as an ellipse or oval, with its major axis approximately parallel to the long side of the mold.
図1は、本実施形態にかかる鋼の連続鋳造方法を実施するための連続鋳造設備の鋳片短辺側から見た概略構成を示す模式縦断面図である。図示しないタンディッシュの底部にスライディングノズル1を設けている。スライディングノズル1の下方には浸漬ノズル2がつながっている。浸漬ノズル2から鋳型3に溶鋼が注入される。図1の例では、鋳型内溶鋼を撹拌するための電磁撹拌コイル4が鋳型3に設置されている。スライディングノズル1は、断面積がS0のノズル孔11を有している。図1の例では、上プレート5と下プレート6に挟まれて、鋳型3の長辺に直交する方向を摺動方向SDとする3枚板タイプである。鋳型3に冷却され凝固した凝固シェルは鋳造方向CDに引き抜かれる。
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of a continuous casting facility for carrying out a continuous casting method of steel according to this embodiment, as seen from the short side of a slab. A sliding
本実施形態では、スライディングノズル1はノズル孔11を真円形とする。また、浸漬ノズル2は上部の内孔21の形状を真円形としている。そして、浸漬ノズル2は下部の内孔21の形状を図2(a)に示す楕円形や図2(b)に示す軸対称な流線形とする。浸漬ノズルはノズル耐火物の厚みをほぼ一定とすることから、内孔の断面形状が外形の形状を支配する。ここで、楕円形には、長楕円形を含み、真円形を含まない。また、楕円形に代えて、矩形の短辺側を円弧で置き換えた平行部を有する長円形とすることができる。また、流線形とは、流れの中に置かれたとき、周りに渦を発生せず、流れから受ける抵抗が最も小さくなる曲線で構成される形をいう。一様な流れにあっては、先端を丸く後端がとがる形状となる。
In this embodiment, the sliding
図2(a)に例示するように、楕円形や長円形では、一の軸である長軸の長さ(長径)D1とこれに直交する他の軸である短軸の長さ(短径)D2を有する。図2(b)に示す軸対称な流線形では、流れに平行な一の軸の長さD1と一の軸から最も離れた周囲の点から一の軸へおろす垂線の長さを他の軸の長さD2の半分と定義する。後述するように、上面視で長方形の鋳型内中央(幅方向および厚み方向で)に設置された浸漬ノズルと対向する鋳型の長辺との間の溶鋼は旋回流、つまり、鋳型中央を挟んで逆向きの溶鋼流れとすることが好ましく、浸漬ノズルの浸漬部の外形を軸対称の流線形とすることで、鋳型内溶鋼表面の渦の発生を低減できるからである。 As shown in Fig. 2(a), an ellipse or oval has a major axis having a length (major axis) D1 and a minor axis having a length (minor axis) D2 perpendicular to the major axis. In the axisymmetric streamlined shape shown in Fig. 2(b), the length of one axis parallel to the flow D1 and the length of a perpendicular line drawn from the peripheral point farthest from the one axis to the one axis are defined as half the length D2 of the other axis. As will be described later, it is preferable that the molten steel between the immersion nozzle installed at the center (in the width direction and thickness direction) of a rectangular mold in a top view and the opposing long side of the mold be a swirling flow, that is, molten steel flows in opposite directions on either side of the mold center, and by making the outer shape of the immersion part of the immersion nozzle axially symmetric and streamlined, the generation of vortexes on the surface of the molten steel in the mold can be reduced.
本実施形態では、図3(a)や(b)に示すような配置で鋳型内溶鋼に浸漬ノズル2を浸漬する。浸漬ノズル2の最小断面積部23の断面形状は楕円形とした。本実施形態では、浸漬ノズル2の長軸方向LAを鋳型3の長辺に平行または実質的に平行に一の軸方向として配置し、短軸方向SAを他の軸方向とする。上面視で長方形の鋳型内溶鋼に水平方向の旋回流を与えたときに浸漬ノズル近傍の溶鋼は長辺に平行に流れるので、図3(a)や(b)のように設置すれば流動抵抗を低減できる。この場合、短軸方向SAは、鋳型の長辺に直交または実質的に直交する。ここで、「長辺に実質的に平行に配置する」とは、設備や装置の設置誤差精度を許容することを意味し、5°以内の偏差であれば許容される。
In this embodiment, the submerged
図3(a)の例では、浸漬ノズル2には二つの吐出孔22が長軸方向LAの両側に一対設けてあるので、対向する鋳型の短辺方向に向けて溶鋼を吐出することができる。吐出孔22は少なくとも一対であればよく、二対としてもよい。この配置であれば、溶鋼吐出流がメニスカスから奥深く鋳造方向CDに侵入することを防止することができる。
In the example shown in FIG. 3(a), the submerged
図3(b)の例では、吐出孔22が対向する鋳型の長辺と角度θに偏向させて溶鋼を吐出するように一対設けてあるので、鋳型内溶鋼に旋回流を形成することができ、メニスカス近傍の凝固シェルを洗浄して介在物の付着を防止できる。吐出孔22は少なくとも一対であればよく、二対としてもよい。偏向角度θは60°以内が好ましい。より好ましくは30°以内である。偏向角度θが大きすぎると長辺側の凝固シェルに浸漬ノズルからの吐出流が衝突し、凝固シェルの凝固遅れによる内部割れやブレークアウトなどの操業事故のおそれがある。また、偏向角度θは0°を含まず、鋳型内溶鋼の旋回流を有効に発生させる観点から5°以上とすることがより好ましい。 In the example of FIG. 3(b), a pair of discharge holes 22 are provided so that the molten steel is discharged by deflecting it at an angle θ with the opposing long side of the mold, so that a swirling flow can be formed in the molten steel in the mold, and the solidified shell near the meniscus can be washed to prevent inclusions from adhering. There should be at least one pair of discharge holes 22, and two pairs may be used. The deflection angle θ is preferably 60° or less. More preferably, it is 30° or less. If the deflection angle θ is too large, the discharge flow from the submerged nozzle collides with the solidified shell on the long side, which may cause operational accidents such as internal cracks and breakouts due to delayed solidification of the solidified shell. In addition, the deflection angle θ does not include 0°, and it is more preferable that it is 5° or more from the viewpoint of effectively generating a swirling flow of the molten steel in the mold.
本実施形態では、スライディングノズル1の摺動方向を浸漬ノズル2の内孔の長軸方向LAと直交する方向とすることが好ましい。浸漬ノズル2内での溶鋼の偏流する方向の幅を押さえて溶鋼を長軸方向LAに均等に流動させることができる。そのため、スライディングノズル1を摺動させたときに発生する浸漬ノズル2内溶鋼の偏流を小さいものとすることができる。
In this embodiment, it is preferable that the sliding direction of the sliding
上記した形状の内孔21を有する浸漬ノズル2において、一の軸長さD1と他の軸長さD2との長さ比D1/D2を吐出孔22直上の最小断面積部23において1.00~3.00の範囲とする必要がある。長さ比D1/D2が1.00未満では、内孔21の扁平度が逆転しスライディングノズル1摺動方向への偏流の発生を効果的に防止することができない。そのうえ、浸漬ノズル2の内孔断面積S1がスライディングノズル1のノズル孔断面積S0より小さくなりすぎるおそれがある。一方、長さ比D1/D2が3.00超では扁平形状になり過ぎ浸漬ノズルが折損する危険性が増大するうえ、鋳造中に発生するアルミナ閉塞状況になった場合に十分な溶鋼流量の確保が難しく鋳型内湯面の制御ができず、湯面変動によって、安定操業の続行ができない状況が発生するおそれがある。なお、最小断面積部23は上下に複数の吐出孔22を有する浸漬ノズル2にあっては、最上部の吐出孔22の上端位置となる。
In the submerged
上述したように浸漬ノズル2の内孔21は、上部から下部にむかって形状が変化するだけでなく、断面積が縮小される。吐出孔22直上の最小断面積部23の断面積S1とスライディングノズル1のノズル孔11の断面積S0との比S1/S0を0.96~1.30の範囲とする必要がある。この比S1/S0が0.96未満では、タンディッシュ内溶鋼高さが低下する非定常部において、スライディングノズルの開度が上昇したときに溶鋼の供給が不足する。そのために、鋳型内湯面の制御ができず、湯面変動によって、安定操業の続行ができない状況が発生するおそれがある。一方、比S1/S0が1.30超では、内孔扁平度の影響が小さくなり、摺動方向の偏流が抑制される効果が低下する。それと共に、ノズル自体が大型化し、ランニングコストが増大してしまうという懸念がある。また、下ノズル6と浸漬ノズル2の段差に負圧が発生し、空気を吸い込む恐れがあるうえ、スライディングノズル1の摺動とともに浸漬ノズル内溶鋼に偏流が発生するおそれが高くなる。
As described above, the
鋳造のスタート時には、鍋から注入された溶鋼がタンディッシュを満たし、浸漬ノズルを介して鋳型に注入されるまでの間に、それぞれの耐火物に熱を奪われ、溶鋼温度が低下する。この温度低下が大きい場合には凝固点を下回って、浸漬ノズル内で溶鋼の凝固が生じ、いわゆる棚吊り状態となることがある。そのような場合、「鋳造スタート時の手動介入」として、たとえば、浸漬ノズルの吐出孔より酸素パイプを挿入して、凝固表面に酸素を吹きかけて溶融することが行われる。この鋳造スタート時の手動介入は作業員にとって危険を伴うものであるうえ、品質上もこのましくないなど連続鋳造の安定操業にとって妨げとなる。 At the start of casting, the molten steel poured from the ladle fills the tundish and drops in temperature as it is poured into the mold through the submerged entry nozzle, losing heat to the various refractories. If the temperature drops significantly, it may fall below the freezing point, causing the molten steel to solidify inside the submerged entry nozzle, resulting in a so-called hanging state. In such cases, "manual intervention at the start of casting" is carried out, for example by inserting an oxygen pipe through the outlet hole of the submerged entry nozzle and blowing oxygen onto the solidified surface to melt it. This manual intervention at the start of casting is not only dangerous to workers, but also hinders stable operation of continuous casting, as it is undesirable in terms of quality.
また、吐出孔22の一方の面積N1と前記断面積S1との比N1/S1を0.96~1.20の範囲とする必要がある。吐出孔22の一方の面積N1は、浸漬ノズル2の両側面に吐出孔22が対になって設けてある場合には、一方の側面の吐出孔22の合計面積とする。吐出孔22の一方の面積N1は、浸漬ノズル2の底に吐出孔22が設けてある場合には、底の吐出孔22の面積を合算して計算する。なお、製品の表面品質を重視する場合には、浸漬ノズルの底に吐出孔22を配置せず、側面にのみ吐出孔22を配置することが好ましい。比N1/S1が0.96未満では、ノズル閉塞が発生しやすくなり、湯面変動が大きくなったり、必要吐出量に対する溶鋼吐出量の不足が発生し安定した操業ができなくなったりするおそれがある。一方、比N1/S1が1.20を超えると、対向する吐出孔間の吐出量のバランスが崩れ、一方の吐出孔の流量が多くなる、いわゆる偏流が生じる。その偏流により、介在物等を溶鋼の未凝固部の鋳造方向CDの深くまで送り込むおそれが生じる。さらに、吐出口での流速低下部にノズル詰まりが生じて湯面変動が増大するおそれがある。加えて、偏流が極端に大きくなるとブレークアウトなど操業事故が発生する危険性がある。
In addition, the ratio N 1 /S 1 of the area N 1 of one of the discharge holes 22 to the cross-sectional area S 1 must be in the range of 0.96 to 1.20. When the discharge holes 22 are provided in pairs on both sides of the submerged
図3(a)に示すように、浸漬ノズル2の短軸側外側面と、鋳型3の長辺側内壁との距離LSを、80mm以上とするのが好ましい。ここで、距離LSは、対向する2つの鋳型長辺に対する距離のうち小さい方とする。距離LSが80mm未満では、鋳型内に旋回流を発生させる、たとえば、溶鋼を電磁攪拌したような場合に十分な溶鋼流速が得られないため、表面疵の原因となる介在物等を凝固シェルが捕捉するおそれが高いからである。
As shown in Fig. 3(a), the distance L S between the outer surface on the minor axis side of the submerged
図1や図3(a)、(b)に示すように、鋳型3に電磁撹拌用の電磁撹拌コイル4を設置することが好ましい。鋳型3内の溶鋼に旋回性を付与しつつ鋳造を行うことができる。溶鋼を電磁的に攪拌することによって、介在物などの凝固シェルへの捕捉を防止して表面性状に優れた鋳片を製造することができる。
As shown in Figure 1 and Figures 3(a) and (b), it is preferable to install an
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to the following examples.
極低炭素鋼の溶鋼300トンを転炉-RH脱ガス処理工程にて溶製した。タンディッシュ内の溶鋼温度を1560~1580℃とし、3層式スライディングノズルおよび2層式スライディングノズルと浸漬ノズルとを使用して鋳型内に溶鋼を注入し、厚さ250mm、幅1200~1600mmの鋳片を鋳造速度1.6~2.0mm/minで製造した。鋳造に当っては溶鋼を電磁攪拌で水平方向に旋回させた。鋼板は、0.7~1.2mmの冷延鋼板とした。効果はコイル欠陥混入率(欠陥個数/コイル長(m))および鋳造中のノズル閉塞の有無にて評価した。種々の条件で連続鋳造を行って試験した結果を表1-1および1-2に示す。表中の、浸漬ノズル内孔形状は上側吐出孔直上の最小断面積部23の形状であり、処理No.19を除き楕円形状をなし、処理No.19は流線形をなす。また、D1は鋳型の長辺に平行な一の軸長さ(mm)、D2は一の軸に直交する他の軸長さ(mm)、S1は浸漬ノズル2の最小断面積部23の断面積(mm2)、S0はスライディングノズル1のノズル孔11の断面積(mm2)、θは浸漬ノズル吐出孔の方向と鋳型長辺とのなす角度(°)、nは浸漬ノズル2の吐出孔22の数、N1/S1は吐出孔の一方の面積と浸漬ノズル2の最小断面積23の断面積との比、LSは浸漬ノズル2の短軸側外側面と鋳型の長辺側内壁との距離(mm)、ηDはコイル欠陥発生率であってコイル長(m)当たりの欠陥個数の百分率(%/m)を表す。鋳造スタート時の成功率を鋳造スタート時の手動介入率として、手動介入数の鋳造スタート全数に対する百分率で表す。手動介入率は小さいほど安定した操業といえる。湯面変動による異常発生率を湯面変動回数の鋳込み回数に対する百分率として表す。表1-1および1-2中で、SDはスライディングノズル1の摺動方向と鋳型長辺との関係を表し、「直交」は3層式スライディングノズル、「平行」は2層式スライディングノズルを示す。
300 tons of molten steel of ultra-low carbon steel was produced in the converter-RH degassing process. The temperature of the molten steel in the tundish was set to 1560-1580°C, and the molten steel was poured into the mold using a three-layer sliding nozzle, a two-layer sliding nozzle, and a submerged nozzle, to produce a slab of 250 mm in thickness and 1200-1600 mm in width at a casting speed of 1.6-2.0 mm/min. The molten steel was rotated horizontally by electromagnetic stirring during casting. The steel plate was a cold-rolled steel plate of 0.7-1.2 mm. The effect was evaluated based on the coil defect contamination rate (number of defects/coil length (m)) and the presence or absence of nozzle clogging during casting. The results of tests performed by continuous casting under various conditions are shown in Tables 1-1 and 1-2. In the table, the shape of the submerged nozzle inner hole is the shape of the minimum
処理No.1~19については、本発明の範囲内で鋳造試験を実施した結果である。コイル欠陥発生率ηDも1.9%以下であり品質結果は非常に良好である。また、鋳造中のノズル閉塞も発生してない。鋳造スタート時の手動介入率も低く、湯面変動による異常発生率も低く、安定した操業であった。 For Process Nos. 1 to 19, these are the results of casting tests carried out within the scope of the present invention. The coil defect occurrence rate ηD was also 1.9% or less, and the quality results were very good. In addition, no nozzle blockages occurred during casting. The manual intervention rate at the start of casting was low, and the rate of abnormalities due to fluctuations in the molten metal level was also low, resulting in stable operation.
処理No.20は、ノズルの扁平度合D1/D2が大きい場合である。この場合、耐火物自体の製造が難しく割れやすく、かつ溶鋼の通過抵抗が大きくなり、ノズル閉塞が発生したものと推定される。加えて、D1/D2が大きすぎて、内孔形状が扁平になり、鋳造中に発生するアルミナ閉塞状況になった場合に十分な溶鋼流量の確保が得られず湯面変動による異常発生率が高かった。
処理No.21は、比S1/S0が小さかった場合である。この場合、鋳型内への注ぎ上げ時にノズルの閉塞が発生した。スライディングノズル1のノズル孔断面積に対してノズル内径断面積が小さかったためと推定される。S1が小さくなること、つまり、S0が全開状態になってもS1部分で溶鋼の流通抵抗が大きく、溶鋼流速が低下してしまい、必要な溶鋼量が供給されない状態となった。いわゆる、S1部分での棚吊り状態が発生し、湯面変動の制御性が著しく低下するだけでなく、鋳造スタート時の溶鋼温度降下が著しく大きくなり、鋳造スタート時の手動介入率が極めて高くなり、安定操業が行えなかった。
処理No.22は、比S1/S0が大きかった場合である。この場合、整流効果が得られず、鋳造中の湯面変動による異常発生率も高かった。そのため、コイル品質の悪化と鋳造末期でのノズルの閉塞が発生した。
処理No.23は、ノズル扁平度D1/D2が1.00よりも小さい場合であり、長軸と短軸の長さが逆転してしまう。また、比S1/S0が小さくなった。そのため、流動の浸漬ノズルによる抵抗が大きくなり、品質は悪化した。S1が小さくなること、つまり、S0が全開状態になってもS1部分で溶鋼の流通抵抗が大きく、溶鋼流速が低下してしまい、必要な溶鋼量が供給されない状態となった。いわゆる、S1部分での棚吊り状態が発生し、湯面変動の制御性が著しく低下するだけでなく、鋳造スタート時の溶鋼温度降下が著しく大きくなり、鋳造スタート時の手動介入率が極めて高くなり、安定操業が行えなかった。
処理No.24は、ノズル最小断面積S1に対して吐出孔の面積N1が小さすぎた場合である。コイル成績は改善したが、鋳造中のノズル閉塞が散見された。S1よりもN1が小さいと吐出孔での溶鋼の流通抵抗が大きく、溶鋼流速が低下してしまい、必要な溶鋼量が供給されない状態となった。そのため、湯面変動の制御性が著しく低下するだけでなく、鋳造スタート時の溶鋼温度降下が著しく大きくなり、鋳造スタート時の手動介入率が極めて高くなり、安定操業が行えなかった。
処理No.25は、ノズル最小断面積S1に対して吐出孔の面積N1が大きすぎた場合である。吐出穴が大きいため整流効果は確認されず、鋳造中の湯面変動による異常発生率も高かった。そのため、コイル品質は改善しなかった。
In the case of the process No. 20, the nozzle flatness ratio D1 / D2 was large. In this case, it is estimated that the refractory itself was difficult to manufacture and easily cracked, and the resistance to the passage of molten steel was large, which caused the nozzle to be clogged. In addition, the D1 / D2 ratio was too large, so that the shape of the inner hole became flat. When the alumina clogging occurred during casting, the molten steel flow rate was not sufficient and the occurrence rate of abnormalities due to the fluctuation of the molten steel level was high.
Process No. 21 is a case where the ratio S1 / S0 was small. In this case, clogging of the nozzle occurred when pouring into the mold. It is presumed that this is because the nozzle inner diameter cross-sectional area was small compared to the nozzle hole cross-sectional area of the sliding
In the case of the process No. 22, the ratio S1 / S0 was large. In this case, the flow straightening effect was not obtained, and the occurrence rate of abnormalities due to the fluctuation of the molten metal level during casting was high. As a result, the coil quality deteriorated and the nozzle was clogged at the end of the casting process.
In the case of process No. 23, the nozzle flatness D1 / D2 is smaller than 1.00, and the length of the major axis and the minor axis are reversed. In addition, the ratio S1 / S0 is small. As a result, the resistance of the flow caused by the submerged nozzle is large, and the quality is deteriorated. When S1 is small, that is, even when S0 is fully open, the flow resistance of the molten steel is large in the S1 portion, the molten steel flow rate is reduced, and the required amount of molten steel is not supplied. In other words, a hanging state occurs in the S1 portion, and not only the controllability of the molten steel level fluctuation is significantly reduced, but also the molten steel temperature drop at the start of casting is significantly large, and the manual intervention rate at the start of casting is extremely high, and stable operation cannot be performed.
In the case of No. 24, the area N1 of the discharge hole was too small compared to the minimum cross-sectional area S1 of the nozzle. The coil performance improved, but nozzle clogging during casting was observed. When N1 was smaller than S1 , the flow resistance of the molten steel at the discharge hole was large, the flow rate of the molten steel decreased, and the required amount of molten steel was not supplied. As a result, not only was the controllability of the molten steel level fluctuation significantly decreased, but the drop in the molten steel temperature at the start of casting was also significantly large, and the manual intervention rate at the start of casting was extremely high, making it impossible to perform stable operation.
In the case of the process No. 25, the area N1 of the discharge hole was too large compared to the minimum cross-sectional area S1 of the nozzle. Because the discharge hole was large, the flow straightening effect was not confirmed, and the occurrence rate of abnormalities due to fluctuations in the molten metal surface during casting was also high. Therefore, the coil quality was not improved.
上記の結果から、本発明の特徴、すなわち、浸漬ノズルの断面形状および内孔の直交する軸の長さ比D1/D2、浸漬ノズルの内孔とスライディングノズルのノズル孔との断面積比S1/S0、ならびに、浸漬ノズルの吐出孔と内孔との面積比N1/S1をすべて適正な値とすることで、連続鋳造の操業開始から終了まで安定して操業することができる。本発明の特徴のいずれかの条件を外れる場合、短時間であれば安定操業できるものの、湯面変動時の制御性、スタートの安定性、アルミナ閉塞など安定操業性に影響するいずれかの因子が悪化し、連続鋳造の安定操業が損なわれる。 From the above results, it is clear that stable operation of continuous casting can be achieved from the start to the end by setting all of the characteristics of the present invention, namely, the ratio D1 / D2 of the lengths of the perpendicular axes of the cross-sectional shape of the submerged nozzle and the inner bore, the cross-sectional area ratio S1 / S0 of the inner bore of the submerged nozzle to the nozzle hole of the sliding nozzle, and the area ratio N1 / S1 of the discharge hole of the submerged nozzle to the inner bore, to appropriate values. If any of the conditions of the characteristics of the present invention are not met, stable operation is possible for a short period of time, but any of the factors that affect stable operation, such as controllability during molten metal level fluctuations, starting stability, and alumina clogging, will deteriorate, and stable operation of continuous casting will be impaired.
本明細書中で質量の単位「トン」は103kgを表す。 In this specification, the unit of mass "ton" represents 10 3 kg.
本発明の鋼の連続鋳造方法によれば、浸漬ノズルの閉塞なく安定して操業できるうえ、製品の欠陥の発生を少なくすることができるので産業上有用である。 The continuous steel casting method of the present invention allows stable operation without clogging of the submerged nozzle and reduces the occurrence of defects in the product, making it industrially useful.
1 スライディングノズル
2 浸漬ノズル
3 鋳型
4 電磁撹拌コイル
5 上プレート
6 下プレート
11 ノズル孔
21 内孔
22 吐出孔
23 最小断面積部
SD 摺動方向
CD 鋳造方向
LA 一の軸方向(長軸方向)
SA 他の軸方向(短軸方向)
D1 一の軸(長さ)、長径
D2 他の軸(長さ)、短径
LS 浸漬ノズル外側面と鋳型長辺との距離
REFERENCE SIGNS
SA Other axis direction (minor axis direction)
D1: One axis (length), major diameter D2 : Other axis (length), minor diameter L S: Distance between the outer surface of the submerged nozzle and the long side of the mold
Claims (6)
前記浸漬ノズルは、前記鋳型内溶鋼への浸漬部の外形の横断面形状を楕円形または流線形とし、
内孔の横断面形状における前記鋳型長辺に略平行な一の軸D1と該一の軸に直交する他の軸D2との長さ比D1/D2を1.00~3.00の範囲とし、
前記内孔の最小断面積部における断面積S1と前記スライディングノズルのノズル孔の断面積S0との比S1/S0を、0.96~1.30の範囲とし、
吐出孔の一方の面積N1と前記断面積S1との比N1/S1を0.96~1.20の範囲とする、鋼の連続鋳造方法。 When molten steel is supplied into a mold from a sliding nozzle provided at the bottom of a tundish through a submerged nozzle,
The submerged nozzle has an outer cross-sectional shape of a portion that is immersed in the molten steel in the mold, the outer cross-sectional shape being elliptical or streamlined,
a length ratio D1 / D2 of one axis D1 approximately parallel to the long side of the mold in a cross-sectional shape of the inner hole to another axis D2 perpendicular to the one axis is set in a range of 1.00 to 3.00;
a ratio S 1 /S 0 of a cross-sectional area S 1 at the minimum cross-sectional area portion of the inner hole to a cross-sectional area S 0 of the nozzle hole of the sliding nozzle is set in a range of 0.96 to 1.30;
A method for continuous casting steel, wherein a ratio N 1 /S 1 of an area N 1 of one of the discharge holes to the cross-sectional area S 1 is set in the range of 0.96 to 1.20.
5. The method for continuous casting of steel according to claim 4, wherein casting is carried out while imparting a swirling force to the molten steel in the mold by an electromagnetic stirrer.
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