JP6527069B2 - Operating method of intermediate container for molten steel - Google Patents
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Description
本発明は、溶鋼を真空装置内の鋳型に注入して溶鋼を鋳込む際に用いる溶鋼用中間容器の操業方法に関する。 The present invention relates to a method of operating an intermediate vessel for molten steel, which is used when the molten steel is poured into a mold in a vacuum apparatus and the molten steel is cast.
従来より、圧延では製造できないような形状や大型の製品をつくるため、上注ぎ造塊法あるいは下注ぎ造塊法が採用されている。特に、上注ぎ造塊法は、製品の品質規格が厳しい１００ｔ超の鋳鍛鋼品用の大型鋼塊（製品）などを製造するために用いられている。
さて、上注ぎ造塊法、下注ぎ造塊法に関わらず、大型鋼塊の造塊時は取鍋と鋳型の間に溶鋼用中間容器を設けて、溶鋼を鋳込むことがある。この理由としては、大型鋼塊の製造には取鍋の収容溶鋼容量の１回分だけでは鋳込みが完了せず、溶鋼が装入された取鍋を複数回搬送して鋳込みを行う必要があるため、取鍋と鋳型の間に設けられた溶鋼用中間容器に搬送された溶鋼を一旦移すことで、溶鋼が装入された取鍋に交換するときにおいても、溶鋼を途切れさせずに連続して鋳込みを可能にするためである。すなわち、取鍋と鋳型の間に設けられた溶鋼用中間容器は、バッファー機能を有するものである。
In the past, in order to produce a shape or a large-sized product which can not be manufactured by rolling, a top pouring ingot method or a bottom pouring ingot method is adopted. In particular, the over pouring and ingot method is used to produce large steel ingots (products) for cast and forged steel products having a product quality standard exceeding 100 tons.
Now, regardless of the upper pouring and forming methods and the lower pouring and forming methods, when forming large steel ingots, an intermediate container for molten steel may be provided between a ladle and a mold to cast molten steel. The reason for this is that casting can not be completed with only one volume of the molten steel capacity of the ladle for production of large steel ingots, and it is necessary to carry and cast the ladle loaded with molten steel multiple times. , By temporarily transferring the molten steel conveyed to the intermediate container for molten steel provided between the ladle and the mold, the molten steel can be continuously continued without interruption even when replacing it with a ladle loaded with molten steel. This is to enable casting. That is, the intermediate vessel for molten steel provided between the ladle and the mold has a buffer function.
ところで、操業中の中間容器内には、再酸化生成物（いわゆるスカムと呼ばれるもの）、浮上した介在物、取鍋からの流出スラグなど様々な浮上物が存在している。さらに、溶鋼中には非金属介在物（CaO-Al2O3など、粒径約５０μｍ以下）が懸濁している。
このような状況下で、中間容器内の溶鋼をすべて排出（鋳込み）しようとした場合、浮上物（すなわち不純物）が流出してしまうため、鋳込み末期において、製造される鋼塊の原料・溶製コスト、及び品質を考慮した上で、ある一定量の溶鋼を中間容器内に残して、スラグなどの浮上物の流出を防止するという「残鋼」が通常実施されている。
By the way, in the intermediate container in operation, various floating matters such as re-oxidation products (what is called so-called scum), floating inclusions, and slag discharged from a ladle are present. Furthermore, non-metallic inclusions (such as CaO-Al 2 O 3 , with a particle size of about 50 μm or less) are suspended in the molten steel.
Under such circumstances, when all the molten steel in the intermediate container is to be discharged (casted), the float (that is, the impurities) will flow out, so the raw material / melt made of the steel ingot manufactured at the end of casting In consideration of cost and quality, a "remaining steel" is generally practiced in which a certain amount of molten steel is left in the intermediate container to prevent the outflow of floats such as slag.
このような不純物（特に浮上物）が流出することを防止する技術として、特許文献１〜３に示すものがある。
例えば、特許文献１、２は、同文献１の第１図（ａ）や、同文献２の図４に示すように、溶鋼を鋳込む際に溶鋼排出孔周囲を除いた底部を底上げした、すなわち段差部が設けられた中間容器を用いることで、浮上物等の流出防止を目的としている。
As a technique which prevents that such an impurity (especially floatable substance) flows out, there are some which are shown to patent documents 1-3.
For example, as shown in FIG. 1 (a) of Patent Document 1 and FIG. 4 of Patent Document 2, Patent Documents 1 and 2 bottomed up the bottom excluding the periphery of the molten steel discharge hole when casting molten steel. That is, it aims at the outflow prevention of a floating thing etc. by using the middle container provided with the level difference part.
内部に段差部を設けた中間容器を用いて鋳込むと、段差部のない中間容器を用いた場合の残鋼量と同じ量であっても、溶鋼は凹状の非段差部の底に残留するので、段差部の体積分、溶鋼の液深が深くなる。つまり、溶鋼の液深が深いと、溶鋼表面に浮上物等が浮遊することとなり、鋳型へ流出しにくくなる。また一方で、溶鋼の液深が段差部のない中間容器を用いた場合と同じ深さであっても、段差部体積に相当する分、残鋼量を低減することができる。 When cast using an intermediate container provided with a step inside, molten steel remains at the bottom of the concave non-step, even if the amount is the same as the amount of steel remaining when using an intermediate container without a step Because the volume of the step portion, the liquid depth of the molten steel becomes deeper. That is, when the liquid depth of the molten steel is deep, floats and the like float on the surface of the molten steel and it becomes difficult to flow out to the mold. On the other hand, even if the liquid depth of the molten steel is the same depth as in the case of using the intermediate container without the step portion, the remaining steel amount can be reduced by the amount corresponding to the step portion volume.
詳しくは、特許文献１は、タンディッシュ、取鍋等の溶融金属容器において、鋳造末期（鋳型に注入された溶鋼が製造する鋼塊の必要量に達すること）に該容器に残存させる溶融金属量を極小量に抑え、鋳造に際して歩留りを大幅に向上させることを目的としている。概略としては、タンディッシュを用いる連続鋳造末期において、溶鋼量の減少に伴い、溶鋼表面に浮上しているスラグ・保温材の流出を防止するために、多量の溶鋼がタンディッシュ内に残留している状態でタンディッシュからの溶鋼注入を終了し、溶鋼歩留りを低下させている。これに基づき、タンディッシュ、取鍋等の溶融金属容器の注出孔を含む近傍に溶鋼の滞留域を形成し、滞留域を溶鋼へのスラグ巻き込み限界よりも深くし、さらに鋳造末期に注出孔の溶鋼流量を調整することで、該容器内に残存する溶融金属を減少されることができると考えられる。 Specifically, Patent Document 1 describes the amount of molten metal left in a molten metal container such as a tundish or ladle at the end of casting (the molten steel injected into the mold reaches the required amount of steel ingots produced). The aim is to minimize the amount of H.sub.2O.sub.2 and to significantly improve the yield during casting. Generally speaking, at the end of continuous casting using tundish, a large amount of molten steel remains in the tundish in order to prevent the outflow of slag and heat insulating material floating on the surface of the molten steel as the amount of molten steel decreases. In this state, the injection of molten steel from the tundish ends and the molten steel yield is reduced. Based on this, a stagnant area of molten steel is formed in the vicinity including the pouring holes of the molten metal container such as tundish and ladle, making the stagnant area deeper than the slag inclusion limit to the molten steel, and pouring out at the end of casting It is considered that the molten metal remaining in the container can be reduced by adjusting the molten steel flow rate of the holes.
特許文献２は、鋼の連続鋳造工程において、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入終了直前の注入末期における取鍋内スラグのタンディッシュへの流出を防止して、鋳片の品質を向上させるとともに、溶鋼歩留まりを向上させることのできる取鍋を提供することであり、また、この取鍋を用いた鋳片の製造方法を提供することを目的としている。概略としては、鋼の連続鋳造工程において、取鍋からの注入末期における取鍋内スラグの流出を防止するために、多量の溶鋼が取鍋内に残留している状態で取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入を終了し、溶鋼歩留りを低下させている。これに基づき、底部に突出部を用いた連続鋳造用取鍋を用いることで、注入末期に取鍋内に残留する溶鋼が少なくなっても、溶鋼吐出孔の設置された位置の湯面高さは比較的高いので、渦流が形成されずにスラグのタンディッシュへの流出が防止されると考えられる。渦流が形成された時点では、取鍋内に残留する溶鋼量は極めて少ないため、溶鋼歩留りを向上させることができると同時に、取鍋交換時などの非定常部鋳片の品質を向上することができると考えられる。 Patent document 2 prevents the outflow of slag in the ladle to the tundish at the end of pouring immediately before the end of pouring of molten steel from the ladle to the tundish in the continuous casting process of steel, thereby improving the quality of the slab. It is an object of the present invention to provide a ladle capable of improving the yield of molten steel, and to provide a method of manufacturing a cast slab using this ladle. Generally speaking, in the continuous casting process of steel, in order to prevent the outflow of slag in the ladle at the end of pouring from the ladle, the ladle to the tundish with a large amount of molten steel remaining in the ladle End the injection of molten steel, and lower the molten steel yield. Based on this, by using a continuous casting ladle using a projection at the bottom, even if the amount of molten steel remaining in the ladle decreases at the end of pouring, the surface level of the position where the molten steel discharge hole is installed Is relatively high, and it is believed that the outflow of slag to the tundish is prevented without the formation of a vortex. At the time when the vortex flow is formed, the amount of molten steel remaining in the ladle is extremely small, and therefore the molten steel yield can be improved, and at the same time, the quality of unsteady part slabs during ladle replacement etc. can be improved. It is considered possible.
一方、中間容器の内部に段差部は設けられていないが、浮上物等の流出防止の技術が特許文献３に開示されている。
特許文献３は、取鍋内に残る溶鋼量を効率よく調節して歩留りの向上を図りつつ、取鍋からタンディッシュへのスラグ流出を防止して、清浄度の高い鋼を連続鋳造する方法を提供することを目的としている。概略としては、取鍋内の溶鋼量の低下に伴って、取鍋の底部に設けた出鋼口の上方付近に溶鋼の渦流が発生し、溶鋼上の浮上スラグ巻き込んで、溶鋼とともに流出し、製品の清浄度が低下するので、取鍋からの溶鋼注入末期において、最適な取鍋残鋼高さで溶鋼注入ノズルを閉めて、溶鋼渦流発生を防止し、浮上スラグの流出を防止するとともに、溶鋼歩留りを向上すると考えられる。
On the other hand, although no stepped portion is provided inside the intermediate container, Patent Document 3 discloses a technique for preventing the outflow of floating matter and the like.
Patent Document 3 discloses a method of continuously casting a high-purity steel by preventing slag outflow from the ladle to the tundish while efficiently adjusting the amount of molten steel remaining in the ladle to improve the yield. It is intended to be provided. Roughly speaking, as the amount of molten steel in the ladle decreases, a vortex of molten steel occurs near the top of the tapping hole provided at the bottom of the ladle, floats on the molten steel, and flows out together with the molten steel, Since the cleanliness of the product is reduced, the molten steel injection nozzle is closed at the optimal ladle residual steel height at the end of molten steel injection from the ladle to prevent molten steel vortex flow generation and prevent the outflow of floating slag, It is considered to improve the molten steel yield.
ここで、特許文献１〜３に開示された造塊技術を用いて鋼塊を鋳造した場合について検討する。
特許文献１の技術を用いて上注ぎ造塊法を行った場合、容器（鍋）内の残存溶融金属が減少したとき、容器内に滞留域が設けられているので、湯面上に浮上するスラグの巻き込みは発生しにくいと考えられるが、一度浮上分離した介在物が鋳型へ流出することを防ぐ技術とはなっていない。
Here, the case where a steel ingot is cast using the ingot technology disclosed by patent documents 1-3 is examined.
When the upper pouring and ingotging method is performed using the technique of Patent Document 1, when the residual molten metal in the container (pan) decreases, the stagnant area is provided in the container, and therefore, it floats on the surface of the molten metal Slag inclusion is considered to be difficult to occur, but it is not a technology to prevent the inclusions that have once floated and separated from flowing out to the mold.
本願出願人は、鋭意研究の末、一度浮上した非金属介在物が鋳型へ流出することに大きく関係するファクタとして、中間容器における溶鋼の水平方向の流れ（水平流）があることを知見している。この観点から特許文献１を考えるに、特許文献１の技術では、水平流による介在物の流出を考慮していないため、最適な操業条件を開示しているとは言い難い。逆に、容器内に滞留域を設けたことで、鋳込み末期に湯面と滞留域以外の距離が短くなることで湯面近傍の水平流が速くなり、一度浮上分離していた介在物が水平流によって、再度溶鋼中に懸濁し鋳型に流出してしまうことが懸念される。 The applicant of the present application has found through intensive research that there is a horizontal flow (horizontal flow) of molten steel in the intermediate container as a factor that is largely related to the outflow of nonmetallic inclusions that have once risen into the mold. There is. When considering Patent Document 1 from this point of view, the technology of Patent Document 1 does not consider outflow of inclusions due to horizontal flow, so it can not be said that optimal operating conditions are disclosed. Conversely, by providing a stagnant zone in the container, the distance between the surface and the stagnant zone becomes shorter at the end of casting, which makes the horizontal flow near the surface of the hotter faster, and the inclusions once floated and separated are horizontal There is a concern that the liquid may be suspended again in the molten steel and flow out to the mold.
特許文献２の技術を用いて上注ぎ造塊法を行った場合、取鍋内の溶鋼量の低下に伴って、出鋼口の上方付近に発生する溶鋼の渦流によるスラグの流出は防げるものの、水平流による介在物の再懸濁および流出を考慮していないため、最適な操業条件とは言い難い。また、取鍋内に突出部を設けたことで、鋳込み末期に湯面近傍の水平流が速くなり、一度浮上分離していた介在物が水平流によって、溶鋼中に再懸濁し鋳型に流出してしまうことが懸念される。 When the upper pouring and ingotging method is performed using the technique of Patent Document 2, the outflow of slag due to the molten steel vortex generated near the top of the steel outlet is prevented as the amount of molten steel in the ladle decreases. It is difficult to say that it is the optimal operating condition because we do not consider the re-suspension and outflow of inclusions due to horizontal flow. Also, by providing the protrusion in the ladle, the horizontal flow near the surface of the molten metal becomes faster at the end of casting, and the inclusions once floated and separated are re-suspended in the molten steel by the horizontal flow and flow out to the mold There is a concern that
特許文献３の技術を用いて上注ぎ造塊法を行った場合、溶鋼の注入流量を制御することで、取鍋からタンディッシュへのスラグ流出は防止できると考えられるが、底部を底上げする等の残鋼量低減対策を行っていないため、残鋼量低減効果は小さく最適な操業条件とは言い難い。
まとめると、特許文献１〜３の技術では、溶鋼排出孔周囲における渦流に着目してスラグなどの浮上物の流出を防止しているが、水平流による介在物の再懸濁および流出を抑えることはできない。つまり、特許文献１〜３の技術では、鋼塊の製品品質を向上させることは難しい。
When using the technique of Patent Document 3 to carry out the uppouring and ingotging method, it is thought that slag outflow from the ladle to the tundish can be prevented by controlling the injection flow rate of the molten steel, but raising the bottom portion etc. Since the residual steel amount reduction measures are not taken, the residual steel amount reduction effect is small and it can not be said that it is an optimal operating condition.
In summary, in the techniques of Patent Documents 1 to 3, the outflow of floating material such as slag is prevented by paying attention to the vortex flow around the molten steel discharge hole, but the resuspension and outflow of inclusions due to horizontal flow are suppressed. I can not do it. That is, with the techniques of Patent Documents 1 to 3, it is difficult to improve the product quality of the steel ingot.
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、溶鋼を鋳型に注入して鋳鍛鋼品用の大型鋼塊を製造する際に、一度浮上分離した非金属介在物が鋳型に流出することを防止して高清浄度化を実現し、且つ残鋼量の低減を行うことができる溶鋼用中間容器の操業方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention prevents non-metallic inclusions that have once floated and separated from flowing out into the mold when injecting a molten steel into the mold to produce a large steel ingot for cast or forged steel products. It is an object of the present invention to provide an operation method of an intermediate container for molten steel which can realize high cleanliness and reduce the amount of remaining steel.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる溶鋼用中間容器の操業方法は、底部の一部に、式（２）を満たす高さを有する段差部を備え、前記段差部は上面平面視で扇形状であって当該段差部の開き角が９０°〜１８０°であり、且つ前記段差部が設けられていない前記底部の他部に溶鋼排出孔が備えられた溶鋼用中間容器を用いて溶鋼を鋳型に注入して造塊するに際しては、
鋳込み末期における前記溶鋼用中間容器内での溶鋼の深さをＨ(ｍ)と、前記鋳型への鋳込み流量をＱ(ｍ３／ｓ)とが、式（１）、式（３）を満たすように溶鋼を鋳込むことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the following technical measures are taken in the present invention.
In the method of operating an intermediate container for molten steel according to the present invention, a step portion having a height satisfying the formula (2) is provided in a part of the bottom portion, and the step portion has a fan shape in top plan view The molten steel is injected into the mold using an intermediate container for molten steel having a molten steel discharge hole at the other part of the bottom where the opening angle is 90 ° to 180 ° and the stepped portion is not provided. When doing,
The depth H of the molten steel in the intermediate vessel for molten steel at the final stage of casting H (m) and the flow rate of casting to the mold Q (m 3 / s) satisfy the equations (1) and (3) It is characterized in that molten steel is casted.
本発明によれば、溶鋼を鋳型に注入して鋳鍛鋼品用の大型鋼塊を製造する際に、懸濁物である非金属介在物が鋳型に流出することを防止して高清浄度化を実現し、且つ残鋼量の低減を行うことができる。 According to the present invention, when a molten steel is poured into a mold to produce a large steel ingot for cast or forged steel products, the nonmetallic inclusions which are suspensions are prevented from flowing out to the mold to improve the cleanliness Can be realized, and the amount of remaining steel can be reduced.
以下、本発明にかかる溶鋼用中間容器の操業方法の実施の形態について、図を基に説明する。なお、本発明の溶鋼用中間容器４の操業方法は、上注ぎ造塊法及び下注ぎ造塊法に関わらず、中間容器を用いる場合には適用可能である。本実施形態においては、上注ぎ造塊法を例に挙げて説明する。
まず、本実施形態の溶鋼用中間容器４が用いられている真空上注ぎ鋳造装置１について、説明する。
Hereinafter, an embodiment of a method of operating an intermediate container for molten steel according to the present invention will be described based on the drawings. In addition, the operation method of the intermediate vessel 4 for molten steel of this invention is applicable when using an intermediate vessel irrespective of the upper pouring ingot method and the lower pouring ingot method. In the present embodiment, the upper pouring and ingot method will be described as an example.
First, the vacuum pouring and casting apparatus 1 in which the intermediate vessel 4 for molten steel of the present embodiment is used will be described.
図１は、真空鋳造を行う真空上注ぎ鋳造装置１の全体を示したものである。図２は、本実施形態の溶鋼用中間容器４を模式的に示した断面斜視図である。なお、図２に関して、底部５を見やすくするために外壁面の一部を仮想線で示している。
図１に示すように、真空上注ぎ鋳造装置１は、上流工程にて精錬処理が行われた溶鋼Ｘが装入された取鍋２と、この取鍋２の下側に設置され且つバッファー機能を有する溶鋼用中間容器４と、この溶鋼用中間容器４の下側に設置された真空装置１３を備えている。
FIG. 1 shows the whole of a vacuum casting and casting apparatus 1 for vacuum casting. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view schematically showing the molten steel intermediate container 4 of the present embodiment. In addition, in order to make the bottom part 5 legible regarding FIG. 2, a part of outer wall surface is shown with an imaginary line.
As shown in FIG. 1, the vacuum pouring and casting apparatus 1 has a ladle 2 loaded with molten steel X which has been subjected to a refining process in the upstream process, and is installed under the ladle 2 and has a buffer function. And a vacuum device 13 installed under the intermediate container 4 for molten steel.
取鍋２は、有底円筒形であって(通常は上に蓋を有するが、上部が開放されていても良い)、底部下面側にノズル３を有し、当該取鍋２の下側に設置された溶鋼用中間容器４（詳細は後述）へノズル３を介して溶鋼Ｘを排出するものである。
一方、最下側に設置された真空装置１３は、鋳造時に内部が略真空状態となる真空タンク１５と、この真空タンク１５内に設置された鋳型１４とを備えている。真空タンク１５の上方には、溶鋼用中間容器４があり、真空タンク１５の上部には溶鋼用中間容器４の溶鋼排出孔６が開口部１６と一致するように設置されている。この開口部１６の直下であって真空タンク１５の内部に、溶鋼を鋳造する鋳型１４が配置されている。
The ladle 2 has a bottomed cylindrical shape (usually has a lid on the top, but may have an open top), and has a nozzle 3 on the lower surface side of the bottom, and on the lower side of the ladle 2 The molten steel X is discharged through the nozzle 3 to the intermediate steel container 4 (described in detail later) installed.
On the other hand, the vacuum device 13 installed at the lowermost side includes a vacuum tank 15 whose inside is substantially in a vacuum state at the time of casting, and a mold 14 installed in the vacuum tank 15. The molten steel intermediate container 4 is located above the vacuum tank 15, and the molten steel discharge hole 6 of the molten steel intermediate container 4 is installed above the vacuum tank 15 so as to coincide with the opening 16. A mold 14 for casting molten steel is disposed immediately below the opening 16 and inside the vacuum tank 15.
次いで、本発明の特徴である溶鋼用中間容器４、及びその操業方法について、詳細に述べる。
図２に示すように、溶鋼用中間容器４（以降、中間鍋と呼ぶ）は、有底円筒形で形成されたものである。なお、以降の説明においては、有底で円筒形状に形成された中間鍋４を例に挙げて説明するが、例えば有底で矩形状や多角形状、すなわち中間鍋４の外形状がいかなる有底箱形であってもよい。つまり、本発明は、当業者常法の範囲内の中間鍋４であれば適用可能である。
Next, the intermediate steel container 4 for molten steel, which is a feature of the present invention, and the operation method thereof will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the molten steel intermediate container 4 (hereinafter referred to as an intermediate pot) is formed in a bottomed cylindrical shape. In the following description, although the middle pot 4 formed in a cylindrical shape with a bottom is described as an example, for example, a rectangular shape or a polygonal shape with a bottom, that is, the outer shape of the middle pot 4 is any bottomed It may be box-shaped. That is, this invention is applicable if it is the middle pan 4 in the range of a person skilled in the art conventional method.
本実施形態の中間鍋４は、その底部５に、鉛直（垂直）上方向に所定の高さを有する段差部７が形成されている。この段差部７は、底部５の一部を覆うように配備されていて、上方平面視で略扇形状となっている。底部５を覆う段差部７の面積は、中間鍋４の底部５の面積に対して所定の範囲とされ、底部５の全面を覆わないものとされている。
すなわち、この中間鍋４は、底部５の一部が底上げされた段差部７で構成される高位領域と、この段差部７の上面から見て低い非段差部１０で構成される低位領域とを有するものとなっていて、この低位領域すなわち非段差部１０は段差部７に対して凹部とされる。
At the bottom 5 of the intermediate pan 4 of the present embodiment, a step 7 having a predetermined height in the vertical direction is formed. The step portion 7 is disposed to cover a part of the bottom portion 5 and has a substantially fan shape in a top plan view. The area of the step portion 7 covering the bottom portion 5 is a predetermined range with respect to the area of the bottom portion 5 of the middle pot 4 and does not cover the entire surface of the bottom portion 5.
That is, the middle pot 4 includes a high-order region constituted by the step portion 7 in which a part of the bottom portion 5 is raised and a low-order region constituted by the low non-step portion 10 viewed from the top of the step portion 7 The lower region, that is, the non-stepped portion 10 is a recessed portion with respect to the stepped portion 7.
段差部７の高さｈは、中間鍋４を操業する際の重要なファクタとされる。なお、段差部７の高さｈに関しては、後述する中間鍋４の操業方法で詳細に説明する。
また、本実施形態における段差部７の上縁８は、段差部７の上面と、非段差部１０から鉛直上方向に向かって立設された段差側壁９とが交差する部分のことである。言い換えれば、段差部７の上縁８は、段差部７から非段差部１０に切り替わる部分のことである。この段差部７の上縁８長さの合計が、流路長さＬ（詳細が後述）とされる。
The height h of the step portion 7 is an important factor when operating the middle pot 4. In addition, about the height h of the level | step-difference part 7, the operation method of the intermediate pan 4 mentioned later demonstrates in detail.
Further, the upper edge 8 of the stepped portion 7 in the present embodiment is a portion where the upper surface of the stepped portion 7 intersects with the stepped sidewall 9 vertically erected from the non-stepped portion 10. In other words, the upper edge 8 of the stepped portion 7 is a portion that switches from the stepped portion 7 to the non-stepped portion 10. The total of the lengths of the upper edge 8 of the step portion 7 is a flow path length L (details will be described later).
本実施形態の段差部７には、溶鋼Ｘ中に懸濁している介在物の流出を防止するための板片状の堰１１が、その段差部７の上面から鉛直上方向に立設されている。
図２に示すように、堰１１は、段差部７の縁部に立設するように設けられている。すなわち、堰１１は非段差部１０側を向く側壁を有しており、この側壁が略扇形状とされた段差部７の略中心の上縁８に沿うものとなっている。すなわち堰１１の側壁（非段差部１０側を向く側壁）と、段差部７の略中心の段差側壁９とが面一となるように立設されている。
In the step portion 7 of the present embodiment, a plate-shaped weir 11 for preventing the outflow of inclusions suspended in the molten steel X is vertically erected from the upper surface of the step portion 7 There is.
As shown in FIG. 2, the weir 11 is provided to stand on the edge of the step portion 7. That is, the weir 11 has a side wall facing the non-step portion 10 side, and the side wall is along the upper edge 8 substantially at the center of the step portion 7 which is substantially fan-shaped. That is, the side wall of the weir 11 (the side wall facing the non-step portion 10) and the step sidewall 9 substantially at the center of the step portion 7 are erected so as to be flush with each other.
なお、堰１１の高さ、水平方向の幅、厚み（水平方向において幅に対して交差する方向）など寸法は、当業者常法の範囲を満たすものとされる。この堰１１の立設位置、形状に関しては、本実施形態では一例を挙げて説明しただけであり、当業者常法のものであれば特に限定はしない。
一方、中間鍋４の底部５であって、段差部７が形成されていない領域、すなわち非段差部１０には、中間鍋４内の溶鋼Ｘを真空装置１３内の鋳型１４に注入するための溶鋼排出孔６が設けられている。
The dimensions such as the height, width in the horizontal direction, and thickness (in the direction perpendicular to the width in the horizontal direction) of the crucible 11 should be within the range of ordinary skill of the person skilled in the art. The erected position and shape of the weir 11 are described only by way of example in the present embodiment, and the present invention is not particularly limited as long as it is one of ordinary skill in the art.
On the other hand, for injecting the molten steel X in the middle pot 4 into the mold 14 in the vacuum apparatus 13 in the bottom 5 of the middle pot 4 and in the region where the step 7 is not formed, ie, the non-step 10. A molten steel discharge hole 6 is provided.
また、溶鋼排出孔６を閉鎖すると共に、その溶鋼排出孔６へ流れる溶鋼スループット（溶鋼量）を調整するストッパー１２が、中間鍋４内に設けられている。また、溶鋼排出孔６の下端部には、ストッパー１２とは別に溶鋼排出孔６を閉鎖可能なスライドバルブ１７（スライドプレート）が設けられている。
上記した真空上注ぎ鋳造装置１を用いて溶鋼Ｘの鋳込みを行うにあたっては、溶鋼処理工程で精錬された溶鋼Ｘが装入された取鍋２を鋳造ステーションに移動させる。取鍋２内の溶鋼Ｘを中間鍋４に装入し、溶鋼排出孔６やスライドバルブ１７等を開放して中間鍋４内の溶鋼Ｘを真空タンク１５の鋳型１４に注入する。中間鍋４内の溶鋼Ｘを鋳型１４に注入しているときには、真空装置１３（真空タンク１５）が真空状態とされているため、落下中の溶鋼流滴から水素等が脱ガスされる。
Further, a stopper 12 for closing the molten steel discharge hole 6 and adjusting the molten steel throughput (the amount of molten steel) flowing to the molten steel discharge hole 6 is provided in the middle pot 4. Further, at the lower end portion of the molten steel discharge hole 6, a slide valve 17 (slide plate) capable of closing the molten steel discharge hole 6 separately from the stopper 12 is provided.
In casting the molten steel X using the above-described vacuum pouring and casting apparatus 1, the ladle 2 loaded with the molten steel X refined in the molten steel treatment step is moved to the casting station. The molten steel X in the ladle 2 is charged into the intermediate pan 4, the molten steel discharge hole 6 and the slide valve 17 are opened, and the molten steel X in the intermediate pan 4 is poured into the mold 14 of the vacuum tank 15. When the molten steel X in the middle pot 4 is being poured into the mold 14, the vacuum device 13 (vacuum tank 15) is in a vacuum state, so hydrogen and the like are degassed from the falling molten steel droplet.
また、中間鍋４に貯留した溶鋼Ｘの保温の確保や溶鋼Ｘの酸化を防止するために、予め保温材（図示せず）を中間鍋４に投入し、溶鋼Ｘの液面（湯面）上に滞留させるようにしている。
さて、上記の「発明が解決しようとする課題」で詳細を述べたように、例えば特許文献１〜３などの従来手法で溶鋼Ｘの鋳込みを行った場合、溶鋼Ｘの表面に浮遊しているスラグなどの浮上物の流出を防止することはできるが、溶鋼排出孔６周囲における渦流によるスラグ流出のみしか着目されていなかったので、一度浮上分離した非金属介在物が（単に、介在物と呼ぶこともある。）水平流によって溶鋼Ｘ中への再懸濁および鋳型への流出を防止することは困難であった。
Also, in order to ensure the heat retention of molten steel X stored in intermediate pot 4 and to prevent the oxidation of molten steel X, a heat insulating material (not shown) is put in intermediate pot 4 in advance, and the liquid surface of molten steel X (hot water surface) It is made to stay on top.
Now, as described in detail in the above-mentioned "Problem to be solved by the invention", when casting of molten steel X is performed by a conventional method such as Patent Documents 1 to 3, for example, it floats on the surface of molten steel X Although it is possible to prevent the outflow of floats such as slag, only the outflow of slag by vortex flow around the molten steel discharge hole 6 has been focused, so the nonmetallic inclusions that float and separate once (simply referred to as inclusions Sometimes it was difficult to prevent resuspension in the molten steel X and outflow to the mold by horizontal flow.
詳しくは、鋳込み末期にて実施される残鋼においては、中間鍋４内における残鋼（溶鋼Ｘ）の液面が通常操業時より低くなっている。このように中間鍋４内における溶鋼Ｘの液面（湯面）が低くなると、湯面と段差部７の距離が短くなり速い水平流が発生する。この水平流によって一度浮上した介在物が再度溶鋼Ｘ中に再懸濁し、中間鍋４の底部５に備えられた溶鋼排出孔６を経由して懸濁した非金属介在物が鋳型１４へ流出するようになる。 Specifically, in the remaining steel carried out at the end of casting, the liquid level of the remaining steel (molten steel X) in the middle pot 4 is lower than that at the time of normal operation. As described above, when the liquid level (hot surface) of the molten steel X in the intermediate pot 4 is lowered, the distance between the hot surface and the step portion 7 is shortened, and a fast horizontal flow is generated. Inclusions which have once risen by this horizontal flow are re-suspended in the molten steel X, and the suspended nonmetallic inclusions are discharged to the mold 14 via the molten steel discharge hole 6 provided at the bottom 5 of the middle pot 4. It will be.
なお、鋳込み末期とは、鋳型１４に着目した場合、溶鋼Ｘの湯面が鋳型１４上部の押湯部に差し掛かり、中間鍋４からの溶鋼Ｘの注入を停止する時期のことである。言い換えれば、鋳込み末期とは、鋳型１４内における溶鋼Ｘの注入量が所定の量になったとき、溶鋼Ｘの注入を停止する時期のことである。
そこで、本願出願人は、非金属介在物の流出防止を実現すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、残鋼時つまり鋳込み末期で溶鋼Ｘの深さＨが低くなると、段差部７の上縁８上において水平流（溶鋼Ｘが流路の断面積を通過する際の水平方向を向く流れ）が発生していることを確認した。
In addition, when focusing on the mold 14, the last stage of casting is the time when the molten metal surface of molten steel X comes close to the pouring portion at the top of the mold 14 and stops the pouring of the molten steel X from the middle pot 4. In other words, the end of casting is the time when the injection of the molten steel X is stopped when the injection amount of the molten steel X in the mold 14 reaches a predetermined amount.
Therefore, the present applicant has conducted intensive studies to realize the prevention of the outflow of nonmetallic inclusions. As a result, when the depth H of the molten steel X becomes low at the time of remaining steel, that is, at the end of casting, horizontal flow (flow in the horizontal direction when the molten steel X passes through the cross-sectional area of the flow path) ) Was confirmed to occur.
なお、水平流とは、溶鋼Ｘが段差部７の上面から溶鋼排出孔６へ向かう際、段差部７の上縁８に対して横切る溶鋼Ｘの流れのことである。すなわち水平流とは、段差部７の上縁８に対して交差する方向を向く溶鋼Ｘの流れのことである。
この水平流は、残鋼時において、その流速ｖが速いと溶鋼Ｘの液面上における介在物の浮上分離層からの介在物の再懸濁・流出を引き起こす原因となり、従来技術のように、溶鋼排出孔６周囲のスラグ流出だけの着目では、一度浮上分離した非金属介在物が水平流によって溶鋼Ｘ中への再懸濁および鋳型へ流出することを防止することができない。それ故、非金属介在物が鋳造される鋼塊に悪影響を与えることとなり、その鋼塊の清浄度を担保することは困難である。
The horizontal flow refers to the flow of the molten steel X transverse to the upper edge 8 of the stepped portion 7 when the molten steel X travels from the upper surface of the stepped portion 7 to the molten steel discharge hole 6. That is, the horizontal flow is the flow of molten steel X directed in the direction intersecting with the upper edge 8 of the step portion 7.
This horizontal flow causes the inclusions to resuspend and flow out from the floating separation layer on the liquid surface of the molten steel X when the flow velocity v is high at the time of remaining steel, as in the prior art, Focusing only on the slag outflow around the molten steel discharge hole 6 can not prevent non-metallic inclusions once floated and separated from being re-suspended in the molten steel X and flowing out to the mold by the horizontal flow. Therefore, nonmetallic inclusions adversely affect the cast steel ingot, and it is difficult to secure the cleanliness of the steel ingot.
そこで、この水平流を正確にコントロールすることが非金属介在物の鋳型１４への流出を大幅に低減することが可能であることを知見した。すなわち、溶鋼Ｘの水平流が中間鍋４の操業に大きく関係するファクタであることを見出した。
このような理由により、本実施形態の中間鍋４の操業方法においては、溶鋼Ｘを鋳型１４に注入する際、中間鍋４内における溶鋼Ｘの水平方向の流れ（水平流）に着目し、その水平流に基づいて中間鍋４の操業条件を定義している。
Therefore, it has been found that accurately controlling this horizontal flow can significantly reduce the outflow of nonmetallic inclusions to the mold 14. That is, it has been found that the horizontal flow of the molten steel X is a factor that is greatly related to the operation of the intermediate pot 4.
For this reason, in the operation method of the intermediate pot 4 of the present embodiment, when pouring the molten steel X into the mold 14, attention is paid to the horizontal flow (horizontal flow) of the molten steel X in the intermediate pot 4, The operating conditions of the intermediate pan 4 are defined based on the horizontal flow.
以下に、本実施形態における中間鍋４の操業条件、すなわち操業方法について、詳細に述べる。
本実施形態における中間鍋４の操業方法は、底部５の一部に、式（２）を満たす高さを有する段差部７を備えると共に、段差部７が設けられていない底部５の他部に溶鋼排出孔６が備えられた中間鍋４を用いて溶鋼Ｘを鋳型１４に注入して造塊するに際しては、鋳込み末期における中間鍋４内での溶鋼Ｘの深さＨ(ｍ)と、鋳型１４への鋳込み流量Ｑ(ｍ３／ｓ)とが、式（１）、式（３）を満たすように溶鋼Ｘを鋳込むこととしている。
Hereinafter, the operating conditions of the intermediate pan 4 in the present embodiment, that is, the operating method will be described in detail.
In the operation method of the intermediate pan 4 in the present embodiment, the step portion 7 having a height satisfying the formula (2) is provided in a part of the bottom portion 5 and the other portion of the bottom portion 5 in which the step portion 7 is not provided When the molten steel X is poured into the mold 14 using the intermediate pot 4 provided with the molten steel discharge holes 6 to form a block, the depth H (m) of the molten steel X in the intermediate pot 4 at the end of casting and the mold The molten steel X is cast in such a manner that the casting flow rate Q (m 3 / s) to 14 satisfies the equations (1) and (3).
具体的には、本実施形態の中間鍋４は、鋳鍛鋼品用の大型鋼塊の製造に用いられるものであり、容量は２０〜１００ｔｏｎの範囲である。なお、鋳造される鋼塊の重量及び鋼種は、本発明によって規定されるものではない。
次に、中間鍋４の内部の寸法の定義について、詳細に説明する。
図２、図３に示すように、中間鍋４の底面に形成された段差部７の高さをｈ(ｍ) とし、非段差部１０から段差部７の上面に至るまでの距離と定義する。すなわち、段差部７の高さｈは、段差部７と非段差部１０との高低差によって構成される凹部の深さともいえる。
Specifically, the intermediate pan 4 of the present embodiment is used to manufacture a large steel ingot for cast and forged steel products, and the capacity is in the range of 20 to 100 tons. The weight and type of steel ingot to be cast are not defined by the present invention.
Next, the definition of the internal dimensions of the intermediate pan 4 will be described in detail.
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the height of the step 7 formed on the bottom of the middle pot 4 is h (m), which is defined as the distance from the non-step 10 to the top of the step 7 . That is, it can be said that the height h of the stepped portion 7 is also the depth of the recess formed by the height difference between the stepped portion 7 and the non-stepped portion 10.
溶鋼Ｘが鋳型１４に上注ぎ注入される鋳込みの時間が経つに従って低下する中間鍋４内における溶鋼Ｘの深さをＨ(ｍ) とし、非段差部１０から溶鋼Ｘの液面までの距離（溶鋼液深）と定義する。
なお、鋳込み末期においては取鍋２から中間鍋４へ溶鋼Ｘの移注がなくなり、鋳型１４への鋳込みのみが行われている。そのため、中間鍋４の溶鋼量は減少し、それにともない溶鋼Ｘの深さＨ（湯面）は浅くなる。なお、溶鋼Ｘの深さＨの定義に関しては、操業中において、時々刻々と変化する溶鋼Ｘの湯面高さの状態を対象としている。
Let H (m) be the depth of the molten steel X in the middle pan 4 which decreases as the pouring time when the molten steel X is poured into the mold 14 and poured over is the distance from the non-step portion 10 to the liquid surface of the molten steel X ( It is defined as molten steel solution depth).
In addition, at the end of casting, transfer of molten steel X from ladle 2 to middle pot 4 ceases, and only casting to mold 14 is performed. Therefore, the amount of molten steel in the intermediate pan 4 decreases, and the depth H (hot surface) of the molten steel X decreases accordingly. The definition of the depth H of the molten steel X covers the state of the surface level of the molten steel X which changes from moment to moment during operation.
さて、溶鋼Ｘが段差部７から溶鋼排出孔６へ向かう際、段差部７の上縁８を横切って通過する溶鋼Ｘの流れを水平流とする。その水平流の断面積は、段差部７の上縁８において鉛直上方向に切った断面積であって、溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの差と、段差部７の上縁８長さの合計を掛け合わせた値で、例えば図２中のグレー色で囲んだ範囲である。 Now, when the molten steel X travels from the step portion 7 to the molten steel discharge hole 6, the flow of the molten steel X passing across the upper edge 8 of the step portion 7 is taken as a horizontal flow. The cross-sectional area of the horizontal flow is a cross-sectional area cut vertically upward at the upper edge 8 of the step portion 7, and the difference between the depth H of the molten steel X and the height h of the step portion 7 and the step portion 7 The value is the product of the sum of the lengths of the upper edges 8 and is, for example, the range surrounded by gray in FIG.
そして、水平流の断面積における水平方向の長さ、言い換えれば、段差部７の上縁８長さ（堰１１以外の上縁８長さ）の合計を、流路長さＬ(ｍ)と定義する。
例えば、図３に示すように、上方平面視で略扇形状とされた段差部７と、その段差部７で且つ略扇形状の中心に立設された堰１１とを備える中間鍋４の場合は、流路長さＬは堰１１の両端に形成される段差部７の上縁８（Ｌ１，Ｌ２）の合計と定義される（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２）。
Then, the length in the horizontal direction in the cross-sectional area of the horizontal flow, in other words, the sum of the lengths of the upper edge 8 of the step 7 (the length of the upper edge 8 other than the weir 11) is the channel length L (m) Define.
For example, as shown in FIG. 3, in the case of the intermediate pot 4 including the step portion 7 substantially fan-shaped in a top plan view and the bowl 11 standing at the step portion 7 and at the center of the substantially fan shape. The flow channel length L is defined as the sum of the upper edges 8 (L1, L2) of the step 7 formed at both ends of the weir 11 (L = L1 + L2).
一方、図４に示すように、上方平面視で溶鋼排出孔６を囲むように形成された段差部７と、底部５の中心に立設された堰１１とを備える中間鍋４の場合は、流路長さＬは溶鋼排出孔６を囲む外周囲と定義される。
また、図５に示すように、上方平面視で略扇形状とされた段差部７のみを備える中間鍋４の場合は、流路長さＬは段差部７の上縁８（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）の合計と定義される（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the case of the intermediate pot 4 provided with the step portion 7 formed so as to surround the molten steel discharge hole 6 in a top plan view and the weir 11 erected at the center of the bottom portion 5, The flow path length L is defined as the outer circumference surrounding the molten steel discharge hole 6.
Further, as shown in FIG. 5, in the case of the intermediate pot 4 including only the step portion 7 that is substantially fan-shaped in a top plan view, the flow path length L is the upper edge 8 of the step portion 7 (L1, L2, It is defined as the sum of L3) (L = L1 + L2 + L3).
このように、中間鍋４内に段差部７を設け、非段差部１０側が凹状となるようし、流路長さＬを明確に定義することで、中間鍋４内部の形状（堰１１が設けられているか否か）如何によらないパラメータとすることができる。
中間鍋４から鋳型１４へ流し込む単位時間あたりの溶鋼体積を、鋳込み流量Ｑ(ｍ３／ｓ)と定義する。鋳込み流量Ｑは、溶鋼排出孔６上部にあるストッパー１２の開度調整や、下部にあるスライドゲート１７（スライドバルブ）やスライディングノズル１８などの開度調整により調整することができる。
In this manner, the step portion 7 is provided in the middle pot 4 so that the non-step portion 10 side is concave, and the channel length L is clearly defined, whereby the shape of the middle pot 4 (the pot 11 is provided It may be a parameter that does not depend on
The molten steel volume per unit time poured from the middle pot 4 to the mold 14 is defined as a pouring flow rate Q (m 3 / s). The casting flow rate Q can be adjusted by adjusting the opening degree of the stopper 12 in the upper part of the molten steel discharge hole 6, and adjusting the opening degree of the slide gate 17 (slide valve), the sliding nozzle 18, etc. in the lower part.
ここで、溶鋼Ｘの深さＨ、段差部７の高さｈ、流路長さＬ、鋳込み流量Ｑの関係を式（１）と定義した理由について述べる。
前述で詳細に説明したが、本発明では、中間鍋４の操業中において、溶鋼Ｘ中の非金属介在物が鋳型１４へ流出することを防止するためには、段差部７の上縁８を通過する水平流の流速（平均断面流速）ｖをコントロールする。ここで、水平流の流速ｖは、以下のように定義される。
Here, the reason why the relationship between the depth H of the molten steel X, the height h of the step portion 7, the flow path length L, and the pouring flow rate Q is defined as Formula (1) will be described.
As described above in detail, according to the present invention, in order to prevent nonmetallic inclusions in the molten steel X from flowing out to the mold 14 during the operation of the middle pot 4, the upper edge 8 of the step 7 is used. Control the flow velocity (average cross-sectional flow velocity) v of the passing horizontal flow. Here, the horizontal flow velocity v is defined as follows.
溶鋼Ｘが段差部７の上面側から、非段差部１０に設けられている溶鋼排出孔６に流れ込む際、段差部７の上縁８を横切るように通過する水平流の断面積は、（(Ｈ−ｈ)×Ｌ）で表される（図２中のグレー色）。また、図３に示すように、鋳込み流量Ｑで鋳込みを行っている場合、段差部７の上面から非段差部１０に流れ込む流量も等しくＱとなる。
よって、鋳込み流量Ｑを水平流の断面積（(Ｈ−ｈ)×Ｌ）で除すことで、水平流の流速ｖを算出することができる。本実施形態においては、鋳込み流量Ｑを水平流の断面積（(Ｈ−ｈ)×Ｌ）で除した値、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）未満と定義した。
When the molten steel X flows from the upper surface side of the stepped portion 7 into the molten steel discharge hole 6 provided in the non-stepped portion 10, the cross-sectional area of the horizontal flow passing across the upper edge 8 of the stepped portion 7 H−h) × L) (gray color in FIG. 2). Further, as shown in FIG. 3, when casting is performed at the casting flow rate Q, the flow rate flowing from the upper surface of the stepped portion 7 into the non-stepped portion 10 is also equal Q.
Therefore, the flow velocity v of the horizontal flow can be calculated by dividing the casting flow rate Q by the cross-sectional area ((H−h) × L) of the horizontal flow. In the present embodiment, a value obtained by dividing the casting flow rate Q by the cross section ((H−h) × L) of the horizontal flow, that is, the flow velocity v of the horizontal flow is defined as less than 0.12 (m / s).
定義した式（１）を満たす水平流となるように鋳込む、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くすると、一度浮上分離した非金属介在物の再懸濁を防止することができるので非金属介在物の流出を防止することができると共に、中間鍋４に残す溶鋼量（残鋼量）を極限まで減らすことが可能となる。それ故、鋼塊の製品清浄度の悪化を防止することができる。 Casting so that the horizontal flow satisfies the defined equation (1), that is, when the flow velocity v of the horizontal flow is slower than 0.12 (m / s), the resuspension of nonmetallic inclusions once floated and separated is prevented As it is possible to prevent the outflow of nonmetallic inclusions, it is possible to reduce the amount of molten steel (the amount of remaining steel) left in the middle pot 4 to the limit. Therefore, the deterioration of the product cleanliness of the steel ingot can be prevented.
なお、鋳込み流量Ｑを原理的にゼロにすることはできるが、これは鋳込みを行っていない状況を示すので、実際には実施されることはない。また、実操業上、鋳型１４への鋳込み溶鋼量が少なすぎる、つまり水平流の流速ｖがゼロに近い場合、溶鋼排出孔６付近で溶鋼Ｘが凝固し詰まってしまう虞や、溶鋼Ｘの流量が少なすぎるために鋳込み流量Ｑが安定せず、断続的に溶鋼Ｘが供給される懸念がある。 Although the casting flow rate Q can be reduced to zero in principle, this does not occur in practice because it indicates a situation where casting is not performed. Also, in actual operation, when the amount of molten steel cast in the mold 14 is too small, that is, the horizontal flow velocity v is close to zero, the molten steel X may solidify and clog near the molten steel discharge hole 6, or the flow rate of the molten steel X There is a concern that molten steel X is intermittently supplied because the casting flow rate Q is not stable because of too little.
この懸念を鑑みて、鋭意研究を重ねた結果、本願発明者は鋳込み流量Ｑの下限を、０．０００６(ｍ３／ｓ) と導出した。
次に、段差部７の高さｈを式（２）とした理由について述べる。
通常、中間鍋４は繰り返し使用されるため、使用頻度が多くなると耐火物の溶損によって、段差部７の高さｈがなくなるため、残鋼の低減効果が持続しない。このことより、本実施形態においては、段差部７の高さｈが０．０２（ｍ）以上必要であると知見し、下限と定義した。
In view of this concern, as a result of intensive studies, the inventor of the present application has derived the lower limit of the casting flow rate Q as 0.0006 (m 3 / s).
Next, the reason why the height h of the step portion 7 is set to Formula (2) will be described.
Usually, since the middle pot 4 is used repeatedly, if the frequency of use increases, the height h of the step portion 7 disappears due to the erosion of the refractory, and the reduction effect of the remaining steel is not sustained. From this, in the present embodiment, it was found that the height h of the step portion 7 is required to be 0.02 (m) or more, and was defined as the lower limit.
一方で、段差部７の高さｈを際限なく増加させる（高くする）と、後述する式（３）を満たすために溶鋼Ｘの深さＨも大きな値となるので、残鋼量を増加させることに繋がってしまう。
例えば、鋳込み流量Ｑと流路長さＬを同じ数値とした場合、段差部７の高さｈを大きくすると溶鋼Ｘの深さＨも大きくせねばならず、定常時の溶鋼Ｘの液面が上昇する。この場合、中間鍋４の上端から液面までの距離が短くなり、溶鋼飛散物が鍋蓋や鍋外に飛び出しやすくなり、操業上、問題が生じる。
On the other hand, if the height h of the step portion 7 is increased (increased) without limit, the depth H of the molten steel X also becomes a large value in order to satisfy the equation (3) described later, the amount of remaining steel is increased. It leads to things.
For example, assuming that the casting flow rate Q and the flow path length L have the same numerical value, the depth H of the molten steel X must be increased if the height h of the step 7 is increased. To rise. In this case, the distance from the upper end of the middle pot 4 to the liquid surface becomes short, and the molten steel splattered material is likely to jump out of the pot lid and the pot, causing a problem in operation.
このことより、式（１）を変形して（ｈ＜Ｈ−Ｑ／(０．１２Ｌ)）とし、中間鍋４の操業条件、つまり鋳込み流量Ｑや流路長さＬに基づいて、段差部７の高さｈの上限を定めることとしている。
さらに、溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの関係を、式（３）とした理由について述べる。
From this, the equation (1) is transformed into (h <HQ / (0.12 L)), and the step portion is obtained based on the operation condition of the intermediate pot 4, that is, the casting flow rate Q and the flow path length L The upper limit of the height h of 7 is to be determined.
Furthermore, the reason for setting the relationship between the depth H of the molten steel X and the height h of the step portion 7 to the formula (3) will be described.
溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの差がゼロ以下（Ｈ−ｈ≦０）となるまで溶鋼Ｘの深さＨが浅くなった、すなわち溶鋼Ｘの液面が段差部７の上面より低くなった場合、必ず介在物浮上分離層の再懸濁が引き起こる。このような介在物の再懸濁が起こってしまうと、介在物が流出する虞があるので、溶鋼Ｘの深さＨは段差部７の高さｈよりも高くする必要がある。それ故、式（３）に表すように、溶鋼Ｘの液面が段差部７の上面より高くなるように定義した。 The depth H of the molten steel X becomes shallow until the difference between the depth H of the molten steel X and the height h of the step portion 7 becomes zero or less (H−h ≦ 0), that is, the liquid level of the molten steel X becomes a step portion When it becomes lower than the upper surface of 7, the suspension of the inclusion floating separation layer always occurs. If such inclusions are re-suspended, the inclusions may flow out, and therefore the depth H of the molten steel X needs to be higher than the height h of the step portion 7. Therefore, as shown in the equation (3), the liquid level of the molten steel X is defined to be higher than the upper surface of the step portion 7.
以上述べたように、中間鍋４の操業条件を明確に定義することで、鋼塊を鋳造する際に、溶鋼Ｘ中に懸濁した非金属介在物が取鍋２から中間容器を経由して鋳型１４内に流出するまでに、中間容器内で湯面上に浮上した介在物を分離除去することができ、品質欠陥の原因となる非金属介在物を減少させることができる。つまり、本実施形態の中間鍋４の操業方法は、鋼塊の高清浄度化を可能とする鋳込み手法である。
［実施例］
以下に、本実施形態の中間鍋４の操業方法の実施例と、対比するための比較例について、図と表に基づいて説明する。
As described above, by clearly defining the operation conditions of the intermediate pan 4, non-metallic inclusions suspended in the molten steel X from the ladle 2 via the intermediate container when casting steel ingots By the time it flows out into the mold 14, the inclusions floating on the surface of the hot water in the intermediate container can be separated and removed, and nonmetallic inclusions that cause quality defects can be reduced. That is, the operation method of the intermediate pan 4 of the present embodiment is a casting method that enables high cleanliness of the steel ingot.
[Example]
Below, the Example of the operation method of the intermediate pan 4 of this embodiment, and the comparative example for contrasting are demonstrated based on a figure and a table | surface.
まず、本実施形態の中間鍋４の操業方法における実施例と、対比するための比較例の実施条件について、以下に述べる。
本実施形態の中間鍋４の操業方法を評価するにあたり、介在物流出評価実験(水モデル実験)を行った。詳しくは、介在物を模した模擬粒子を混入させた水を溶鋼Ｘと見立てると共に、実機の中間鍋４の形状を模して製作した鍋模型を用いて、水モデルにおける水平流による介在物巻き込み状況、すなわち介在物の流出状況を評価した。
First, an embodiment of the method of operating the intermediate pan 4 according to the present embodiment and an implementation condition of a comparative example for comparison will be described below.
In evaluating the operation method of the intermediate pan 4 of the present embodiment, an inclusion runoff evaluation experiment (water model experiment) was performed. Specifically, water containing mixed simulated particles simulating inclusions is regarded as molten steel X, and inclusion of inclusions by horizontal flow in a water model is performed using a pot model produced by simulating the shape of middle pot 4 of a real machine We evaluated the situation, that is, the outflow of inclusions.
鍋模型４は、所定の条件を満たした形状（相似形状）で、且つ内部を観察するために、透明のアクリル製のものを使用した。また、鍋模型４の内径Ｄを、３９０（ｍｍ）とした。
なお、水モデルの流動状態に関し、無次元数として、式（４）で表されるＦｒ数（フルード数）を実機と合わせることで、実際の中間鍋４の内径と異なっていても、実操業における溶鋼Ｘの流動状態の相似条件を満たすこととなる。このことから、水モデルの水平流が、実操業における溶鋼Ｘの水平流と同じとなることが保証される。つまり、実験の鍋模型４のサイズが同一であっても、移注流速ｕを変えることで、任意のサイズで中間鍋４の操業実験を行うことができる。
The pan model 4 has a shape (similar shape) satisfying a predetermined condition, and in order to observe the inside, a transparent acrylic one is used. Moreover, the internal diameter D of the pan model 4 was set to 390 (mm).
In addition, with regard to the flow state of the water model, by combining the Fr number (Froude number) represented by the equation (4) as the dimensionless number with the actual machine, even if it is different from the inner diameter of the actual middle pot 4, actual operation The similarity condition of the flow state of the molten steel X in the above will be satisfied. This ensures that the horizontal flow of the water model is the same as the horizontal flow of molten steel X in actual operation. That is, even if the size of the experimental pan model 4 is the same, the operation experiment of the intermediate pan 4 can be performed with any size by changing the transfusion flow rate u.
用意した鍋模型４に介在物を模した模擬粒子を懸濁させた蒸留水を、溶鋼Ｘの深さＨが３４０〜３９０（ｍｍ）の範囲となるまで注ぎ、模擬粒子を浮上分離させる。なお、介在物を模した模擬粒子として、ポリスチレン粒子を使用した。
そして、鍋模型４内から所定の流量で水を外部に排出する。このとき、鍋模型内の水モデルが外部へ排出され終わるまで、鍋模型４内部を高速度カメラで動画を撮影する。
Distilled water in which simulated particles simulating inclusions are suspended in the prepared pot model 4 is poured until the depth H of the molten steel X becomes in the range of 340 to 390 (mm), and the simulated particles are floated and separated. In addition, polystyrene particles were used as simulated particles imitating inclusions.
Then, water is discharged from the pan model 4 to the outside at a predetermined flow rate. At this time, until the water model in the pan model is discharged to the outside, the moving picture is taken with the high-speed camera inside the pan model 4.
続いて、撮影した動画を用いて、鍋模型４内から外部へ排出される際における水モデルの水平流を解析する。水平流を解析するにあたっては、まず高速度カメラにて撮影した動画から、一定間隔、例えば水モデルの液面が特定の溶鋼Ｘの深さＨに達したときの介在物浮上分離層における介在物の再懸濁の有無を確認する。
再懸濁の有無の確認後、水モデル実験で得られた数値（鍋模型４の縮尺や寸法、Ｆｒ数など）を、実機の設備スケールに換算し、実機の中間鍋４の寸法及び水平流の流速ｖを算出する。
Subsequently, the horizontal flow of the water model when the pan model 4 is discharged to the outside is analyzed using the captured moving image. In order to analyze the horizontal flow, first, from moving images taken with a high-speed camera, inclusions in the levitation and separation layer of a certain interval, for example, when the liquid level of the water model reaches the depth H of a specific molten steel X Check for resuspension of
After confirming the presence or absence of resuspension, convert the values (scale, size, Fr number, etc. of pan model 4) obtained in the water model test into the equipment scale of the actual machine, and measure the size and horizontal flow of the intermediate pan 4 of the actual machine Calculate the flow velocity v of.
本実施例においては、上方平面視での段差部７の形状及び、高さｈが異なる１２個の鍋模型４を用いて、水モデル実験を行った。なお、図６〜図１５、表１〜表６に記載されている数値は、すべて実機スケールに換算済みである。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２の鍋模型４を用いた水モデル実験においては、高速度カメラにて撮影した水モデルの流れの動画を用い、溶鋼Ｘの深さＨと段差部７の高さｈとの差（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減ってゆくごとに水平流を観察して、介在物の流出を解析することとしている。
In the present example, a water model experiment was performed using twelve pot models 4 having different shapes h of the shape of the step portion 7 in a plan view from above. The numerical values described in FIGS. 6 to 15 and Tables 1 to 6 have all been converted to the scale of the actual machine.
No. 1 to No. In a water model experiment using 12 pot models 4, the difference between the depth H of the molten steel X and the height h of the step portion 7 using the moving image of the flow of the water model taken with a high-speed camera (H − h) The horizontal flow is observed every time it decreases by 0.01 (m) to analyze the outflow of inclusions.
まず、本実施例の水モデル実験を、段差部７形状の依存性の観点から考察し、その結果について述べる。
図６は、上方平面視で開き角が９０°の略扇形状である段差部７（形状１）を備えた、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表１は、水モデル実験において、水モデルでＮｏ．１〜Ｎｏ．３の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
First, the water model experiment of the present embodiment will be considered from the viewpoint of the dependency of the shape of the step 7 and the results will be described.
FIG. 6 is a plan view of the case of No. 1 equipped with a stepped portion 7 (shape 1) which is substantially fan-shaped with an opening angle of 90 ° in top plan view. 1 to No. It is the figure which showed the outline of three pot models (intermediate pot 4).
Table 1 shows the results of No. 1 water model in water model experiments. 1 to No. The presence or absence of inclusions was checked based on the numerical values obtained by analyzing the moving images taken until the discharge from each pot model 4 of 3 to the outside was completed.
図７は、表１に示した介在物の流出の有無を、段差部７形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。 FIG. 7 is a graph summarizing the presence or absence of outflow of inclusions shown in Table 1 based on the dependency of the shape of the step portion 7.
表１に示すように、Ｎｏ．１の鍋模型４は、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。また、鋳込み流量Ｑは０．０１２８（ｍ３／ｓ）で、一定としている。なお、以降に述べるＮｏ．２〜Ｎｏ．１０の鍋模型４を用いた水モデル実験においても、鋳込み流量ＱはＮｏ．１の水モデル実験と同様の値で、一定としている。 As shown in Table 1, no. The pan model 4 of 1 is formed at 0.15 (m) so that the flow path length L is 1.53 (m) and the height h satisfies the equation (2). The casting flow rate Q is constant at 0.0128 (m 3 / s). In addition, the No. to be described later. 2-No. Also in the water model experiment using 10 pot models 4, the casting flow rate Q is No. The value is the same as in the water model experiment in 1, and is fixed.
Ｎｏ．１の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０３４（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１９（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。 No. In the water model experiment using the pot model 4 of 1, when (H−h) is 0.25 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.034 (m / s). Similarly, observing the flow velocity v of the horizontal flow every time (H−h) decreases by 0.01 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.119 when (H−h) is 0.07 (m). It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることを確認した（×印）。
次いで、Ｎｏ．２の鍋模型４は、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１８（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．２の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２２（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０３８（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１９（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
On the other hand, when (H−h) was 0.06 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.14 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (× mark) .
Then, No. The pan model 4 of 2 is formed with 0.18 (m) so that the flow path length L is 1.53 (m) and the height h satisfies the formula (2).
No. In the water model experiment using the pot model 4 of 2, when (H−h) is 0.22 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.038 (m / s). Similarly, observing the flow velocity v of the horizontal flow every time (H−h) decreases by 0.01 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.119 when (H−h) is 0.07 (m). It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できる（×印）。
さらに、Ｎｏ．３の鍋模型４は、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．３の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４６（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１３（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できる（○印）。
On the other hand, when (H−h) is 0.06 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.14 (m / s), and it can be confirmed that inclusions have flowed out (x mark) .
Furthermore, no. The pan model 4 of 3 is formed of 0.216 (m) so that the flow path length L is 1.53 (m) and the height h satisfies the equation (2).
No. In the water model experiment using the pot model 4 of 3, when (H−h) is 0.18 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.046 (m / s). Similarly, when (H−h) decreases by 0.01 (m) and the horizontal flow velocity v is observed, when (H−h) is 0.07 (m), the horizontal flow velocity v is 0.113. It becomes (m / s), and it can be confirmed that the outflow of inclusions is prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１３１（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できる（×印）。
図７に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の鍋模型（中間鍋４）のような段差部７の形状如何にもかかわらず、式（１）〜式（３）すべてを満たすように、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
On the other hand, when (H−h) is 0.06 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.131 (m / s), and it can be confirmed that inclusions have flowed out (x mark) .
As shown in FIG. 1 to No. The flow velocity v of the horizontal flow is set to 0.12 (m / m) so as to satisfy all the equations (1) to (3) regardless of the shape of the step portion 7 like the pot model of 3 (intermediate pot 4). s) By casting later, the outflow of inclusions to the mold 14 can be prevented.
図８は、上方平面視で開き角が１２０°の略扇形状である段差部７（形状２）を備えた、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表２は、水モデル実験において、水モデルでＮｏ．４〜Ｎｏ．６の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
FIG. 8 is a plan view of the case of No. 1 equipped with a stepped portion 7 (shape 2) that is substantially fan-shaped with an opening angle of 120 ° in top plan view. 4-No. It is the figure which showed the outline of 6 pot models (intermediate pot 4).
Table 2 shows the results of No. 1 water model in water model experiments. 4-No. The presence or absence of inclusions is checked based on the numerical values obtained by analyzing the moving images taken until the discharge from the respective pot models 4 of 6 to the outside is completed.
図９は、表２に示した介在物の流出の有無を、段差部７形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。 FIG. 9 is a graph summarizing the presence or absence of outflow of inclusions shown in Table 2 based on the dependence of the shape of the step portion 7.
表２に示すように、Ｎｏ．４の鍋模型４は、流路長さＬが１．４４（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．４の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０３６（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１１（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
As shown in Table 2, no. The pot model 4 of No. 4 is formed at 0.15 (m) so that the flow path length L is 1.44 (m) and the height h satisfies the formula (2).
No. In the water model experiment using the pot model 4 of 4, when (H−h) is 0.25 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.036 (m / s). Similarly, when the flow velocity v of the horizontal flow is observed every time the (H−h) decreases by 0.01 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.111 when the (H−h) is 0.08 (m). It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２７（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
次いで、Ｎｏ．５の鍋模型４は、流路長さＬが１．４４（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１８（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．５の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．２２（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４０（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１１（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
On the other hand, when (H−h) was 0.07 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.127 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (x mark ).
Then, No. The pan model 4 of No. 5 is formed with 0.18 (m) so that the flow path length L is 1.44 (m) and the height h satisfies the equation (2).
No. In the water model experiment using the pot model 4 of 5, when (H−h) is 0.22 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.040 (m / s). Similarly, when the flow velocity v of the horizontal flow is observed every time the (H−h) decreases by 0.01 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.111 when the (H−h) is 0.08 (m). It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２７（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
さらに、Ｎｏ．６の鍋模型４は、流路長さＬが１．４４（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．６の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４８（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１０６（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
On the other hand, when (H−h) was 0.07 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.127 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (x mark ).
Furthermore, no. The pot model 4 of No. 6 is formed with 0.216 (m) so that the flow path length L is 1.44 (m) and the height h satisfies the equation (2).
No. In the water model experiment using the pot model 4 of 6, when (H−h) is 0.18 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.048 (m / s). Similarly, observing the horizontal flow velocity v every (H−h) decrease of 0.01 (m), when (H−h) is 0.08 (m), the horizontal flow velocity v is 0.106. It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
図９に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の鍋模型（中間鍋４）のような段差部７の形状如何にもかかわらず、式（１）〜式（３）すべてを満たすように、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
On the other hand, when (H−h) was 0.07 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.12 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (x mark ).
As shown in FIG. 4-No. The flow velocity v of the horizontal flow is set to 0.12 (m / m) so as to satisfy all the equations (1) to (3) regardless of the shape of the step portion 7 like the 6 pot model (intermediate pot 4). s) By casting later, the outflow of inclusions to the mold 14 can be prevented.
図１０は、上方平面視で開き角が１５０°の略扇形状である段差部７（形状３）を備えた、Ｎｏ．７の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表３は、水モデル実験において、水モデルでＮｏ．７の鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
FIG. 10 is a plan view of No. 1 equipped with a stepped portion 7 (shape 3) that is substantially fan-shaped with an opening angle of 150 ° in a top plan view. It is the figure which showed the outline of the 7 pot model (intermediate pot 4).
Table 3 shows the No. 1 water model in the water model experiment. The presence or absence of inclusions was checked based on the numerical values obtained by analyzing the moving image taken until the discharge from the pot model 4 of 7 to the outside was completed.
図１１は、表３に示した介在物の流出の有無を、まとめたグラフである。 FIG. 11 is a graph summarizing the presence or absence of outflow of inclusions shown in Table 3.
表３に示すように、Ｎｏ．７の鍋模型４は、流路長さＬが１．４５（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．７の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０５９（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１０（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
As shown in Table 3, no. The pot model 4 of No. 7 is formed at 0.15 (m) so that the flow path length L is 1.45 (m) and the height h satisfies the formula (2).
No. In the water model experiment using the pot model 4 of 7, when (H−h) is 0.15 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.059 (m / s). Similarly, when (H−h) decreases by 0.01 (m) and the horizontal flow velocity v is observed, when (H−h) is 0.08 (m), the horizontal flow velocity v is 0.110. It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２６（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
図１１に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、形状３で形成された段差部７を備えるＮｏ．７の中間鍋４であっても、式（１）〜式（３）満たすように、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
On the other hand, when (H−h) was 0.07 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.126 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (x mark ).
As shown in FIG. 11, when considering from the viewpoint of the dependency of the shape of the stepped portion 7, the No. 1 including the stepped portion 7 formed in the shape 3 is considered. Even in the middle pot 4 of 7, the inclusions of the inclusions are satisfied so as to satisfy the expressions (1) to (3), that is, by casting the horizontal flow velocity v slower than 0.12 (m / s). The outflow to the mold 14 can be prevented.
図１２は、上方平面視で開き角が１８０°の略扇形状である段差部７（形状４）を備えた、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０の鍋模型（中間鍋４）の概略を示した図である。
表４は、水モデル実験において、水モデルがＮｏ．８〜Ｎｏ．１０の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
FIG. 12 shows a step No. 7 having a stepped portion 7 (shape 4) that is substantially fan-shaped with an opening angle of 180 ° in top plan view. 8-No. It is the figure which showed the outline of ten pot models (middle pot 4).
Table 4 shows that in the water model experiment, the water model is No. 1; 8-No. The presence or absence of inclusions was checked based on the numerical values obtained by analyzing the moving images taken until the discharge from each of the 10 pan models 4 to the outside was completed.
図１３は、表４に示した介在物の流出の有無を、段差部７形状の依存性に基づいてまとめたグラフである。 FIG. 13 is a graph summarizing the presence or absence of outflow of inclusions shown in Table 4 based on the dependency of the shape of the step portion 7.
表４、図１２に示すように、Ｎｏ．８の鍋模型４は、流路長さＬが１．４８（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１５（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．８の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１５（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０５８（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１０８（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
As shown in Table 4 and FIG. The pot model 4 of No. 8 is formed at 0.15 (m) so that the flow path length L is 1.48 (m) and the height h satisfies the equation (2).
No. In the water model experiment using the pot model 4 of 8, when (H−h) is 0.15 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.058 (m / s). Similarly, observing the flow velocity v of the horizontal flow every time (H−h) decreases by 0.01 (m), when the (H−h) is 0.08 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.108 It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
次いで、Ｎｏ．９の鍋模型４は、流路長さＬが１．４８（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．１８（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．９の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０５１（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１０８（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
On the other hand, when (H−h) was 0.07 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.124 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (× mark ).
Then, No. The pot model 4 of No. 9 is formed at 0.18 (m) so that the flow path length L is 1.48 (m) and the height h satisfies the equation (2).
No. In the water model experiment using 9 pot models 4, when (H−h) is 0.17 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.051 (m / s). Similarly, observing the flow velocity v of the horizontal flow every time (H−h) decreases by 0.01 (m), when the (H−h) is 0.08 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.108 It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
さらに、Ｎｏ．１０の鍋模型４は、流路長さＬが１．４８（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．１０の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０４７（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１７（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
On the other hand, when (H−h) was 0.07 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.124 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (× mark ).
Furthermore, no. The pan model 4 of 10 is formed with 0.216 (m) so that the flow path length L is 1.48 (m) and the height h satisfies the equation (2).
No. In the water model experiment using 10 pot models 4, when (H−h) is 0.18 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.047 (m / s). Similarly, when (H−h) decreases by 0.01 (m) and the horizontal flow velocity v is observed, when (H−h) is 0.07 (m), the horizontal flow velocity v is 0.117. It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０６（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１３５（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
図１３に示すように、段差部７形状の依存性の観点から考察すると、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０の中間鍋４のような段差部７の形状如何にもかかわらず、式（１）〜式（３）すべてを満たすように、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
On the other hand, when (H−h) was 0.06 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.135 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (x mark ).
As shown in FIG. 8-No. The flow velocity v of the horizontal flow is slower than 0.12 (m / s) so as to satisfy all the expressions (1) to (3) regardless of the shape of the step 7 such as the middle pot 4 of 10 The casting can prevent the inclusions from flowing out to the mold 14.
ここで、本実施例の水モデル実験を、鋳込み流量Ｑの依存性の観点から考察し、その結果について述べる。
表５は、水モデル実験において、水モデルがＮｏ．１１、Ｎｏ．１２の各鍋模型４から外部へ排出され終わるまで撮影された動画を解析して得られた数値を基に、介在物の流出の有無を確認したものである。
Here, the water model experiment of the present embodiment is considered from the viewpoint of the dependency of the casting flow rate Q, and the result is described.
Table 5 shows that in the water model experiment, the water model is No. 11, No. Based on the numerical values obtained by analyzing the moving image taken until the discharge from each of the 12 pan models 4 to the outside is completed, the presence or absence of the outflow of inclusions is confirmed.
図１４は、表５に示した介在物の流出の有無を、鋳込み流量Ｑの依存性に基づいてまとめたグラフである。 FIG. 14 is a graph summarizing the presence or absence of outflow of inclusions shown in Table 5 based on the dependency of the casting flow rate Q.
表５に示すように、Ｎｏ．１１及び、Ｎｏ．１２の鍋模型４は、段差部７が共に形状１であって、流路長さＬが１．５３（ｍ）、高さｈが式（２）を満たすように０．２１６（ｍ）で形成されている。
Ｎｏ．１１の鍋模型４を用いた水モデル実験において、鋳込み流量Ｑは０．０１９３（ｍ３／ｓ）［１．１６（ｍ３／ｍｉｎ）］である。
As shown in Table 5, no. 11 and no. In the pan model 4 of 12, the step 7 is both shape 1 and the flow path length L is 1.53 (m), and the height h is 0.216 (m) so as to satisfy the equation (2). It is formed.
No. In the water model experiment using a 11 pot model 4, casting flow rate Q is 0.0193 (m 3 /s)[1.16(m 3 / min )].
Ｎｏ．１１の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０６９（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．１１（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１１（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。 No. In the water model experiment using 11 pot models 4, when (H−h) is 0.18 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed to be 0.069 (m / s). Similarly, when (H−h) decreases by 0.01 (m) and the horizontal flow velocity v is observed, when (H−h) is 0.11 (m), the horizontal flow velocity v is 0.111 It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．１（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２１（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
次いで、Ｎｏ．１２の鍋模型４を用いた水モデル実験において、鋳込み流量Ｑは０．００６４（ｍ３／ｓ）［０．３９（ｍ３／ｍｉｎ）］である。
Ｎｏ．１２の鍋模型４を用いた水モデル実験において、（Ｈ−ｈ）が０．１８（ｍ）のとき、水平流の流速ｖは、０．０２３（ｍ／ｓ）と確認できる。同様に（Ｈ−ｈ）が０．０１（ｍ）減少ごとに水平流の流速ｖを観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０４（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．０９６（ｍ／ｓ）となり、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
On the other hand, when (H−h) was 0.1 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.121 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (× mark ).
Then, No. In the water model experiment using a pot model 4 of 12, casting flow rate Q is 0.0064 (m 3 /s)[0.39(m 3 / min )].
No. In the water model experiment using 12 pot models 4, when (H−h) is 0.18 (m), the flow velocity v of the horizontal flow can be confirmed as 0.023 (m / s). Similarly, observing the flow velocity v of the horizontal flow every time (H−h) decreases by 0.01 (m), when the (H−h) is 0.04 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.096 It became (m / s), and it could be confirmed that the outflow of inclusions was prevented (o mark).
一方、（Ｈ−ｈ）が０．０３（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１２４（ｍ／ｓ）となり、介在物が流出してしまっていることが確認できた（×印）。
表１に示すように、鋳込み流量Ｑが０．０１２８（ｍ３／ｓ）［０．７７（ｍ３／ｍｉｎ）］であるＮｏ．３の鍋模型４を用いた水モデル実験においても、同様に観察すると、（Ｈ−ｈ）が０．０７（ｍ）のとき、水平流の流速ｖが０．１１３（ｍ／ｓ）で、介在物の流出が防止されていると確認できた（○印）。
On the other hand, when (H−h) was 0.03 (m), the flow velocity v of the horizontal flow was 0.124 (m / s), and it was confirmed that inclusions flowed out (x mark ).
As shown in Table 1, casting flow rate Q is 0.0128 (m 3 /s)[0.77(m 3 / min )] No. Also in the water model experiment using the pot model 4 of 3, when observed similarly, when (H−h) is 0.07 (m), the flow velocity v of the horizontal flow is 0.113 (m / s), It was confirmed that the outflow of inclusions was prevented (○ mark).
図１４に示すように、鋳込み流量Ｑの依存性の観点から考察すると、鋳込み流量Ｑが同じ値（一定値）であっても、式（１）〜式（３）すべてを満たさないと、介在物の流出が発生してしまうことが考えられる。すなわち、式（１）〜式（３）すべてを満たす、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）より遅くして鋳込むことで、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。 As shown in FIG. 14, considering from the viewpoint of the dependency of the casting flow rate Q, even if the casting flow rate Q is the same value (constant value), if all of the equations (1) to (3) are not satisfied It is possible that the outflow of things will occur. That is, the outflow of the inclusions to the mold 14 is prevented by casting by making the flow velocity v of the horizontal flow slower than 0.12 (m / s), which satisfies all the expressions (1) to (3). Can.
まとめると、本実施形態における中間鍋４の操業方法は、段差部７の形状、及び鋳込み流量Ｑの依存性はなく、式（１）〜式（３）満たすようにしておけば、介在物の鋳型１４への流出を防止することができる。
さて、以下に本実施形態の中間鍋４の操業方法における残鋼低減効果を述べる。
表６は、段差部７の高さｈに対する、残鋼低減効果を示したものである。
In summary, the operation method of the intermediate pan 4 in this embodiment has no dependence on the shape of the step portion 7 and the casting flow rate Q, and if Formulas (1) to (3) are satisfied, inclusions The outflow to the mold 14 can be prevented.
Now, the residual steel reduction effect in the operation method of the intermediate pan 4 of the present embodiment will be described below.
Table 6 shows the residual steel reduction effect with respect to the height h of the stepped portion 7.
図１５は、表６に示した段差部７の高さｈに対する規格化残鋼量（％）をまとめたグラフである。 FIG. 15 is a graph summarizing the standardized remaining steel amount (%) with respect to the height h of the step portion 7 shown in Table 6.
表６及び図１５を参照するに、上方平面視で形状１〜３で、且つ高さｈが異なる段差部７を備える各鍋模型（中間鍋４）においては、水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）未満にすると、介在物の流出を防止しつつ、残鋼量が低減されていることが確認できる。
すなわち、以上述べた本実施形態の中間鍋４の操業方法で定義した式（１）〜式（３）を満たすように、実操業を行えば、段差部７の形状に拘わらずに、介在物の流出を防止しつつ、残鋼を少なくすることが可能となる。
Referring to Table 6 and FIG. 15, in each pan model (intermediate pan 4) provided with step portions 7 having shapes 1 to 3 in top plan view and different heights h, the flow velocity v of the horizontal flow is 0. If it is less than 12 (m / s), it can be confirmed that the amount of remaining steel is reduced while preventing the outflow of inclusions.
That is, if actual operation is performed so as to satisfy the expressions (1) to (3) defined in the operation method of the intermediate pot 4 of the present embodiment described above, the inclusions regardless of the shape of the step portion 7 It is possible to reduce the residual steel while preventing the outflow of
また、表６及び図１５示すように、本実施形態の中間鍋４の操業方法で定義した式（１）〜式（３）、すなわち水平流の流速ｖを０．１２（ｍ／ｓ）未満にすることにより、段差部７の高さｈの上限（ｈ＝０．１４５ｍ）が定義されることとなる。
以上述べたように、本発明よれば、溶鋼Ｘを鋳型１４に注入して鋳鍛鋼品用の大型鋼塊を製造する際に、スラグ流出の抑制のみならず、製品品質を低下させる介在物が鋳型１４に流出することを防止して高清浄度化を実現し、かつ残鋼低減を行うことができる。すなわち、本発明は、鋼塊の鋳造において、介在物よる欠陥の発生を防止することができ、溶鋼歩留ならびに製品品質を向上させることが可能である。
Moreover, as shown in Table 6 and FIG. 15, Formula (1)-Formula (3) defined by the operation method of the intermediate pan 4 of this embodiment, ie, the flow velocity v of horizontal flow, is less than 0.12 (m / s) The upper limit (h = 0.145 m) of the height h of the stepped portion 7 is defined by the above.
As described above, according to the present invention, when molten steel X is poured into the mold 14 to produce a large-sized steel ingot for cast or forged steel products, inclusions that not only suppress slag outflow but also reduce product quality It is possible to prevent outflow to the mold 14 to realize high cleanliness and to reduce the remaining steel. That is, the present invention can prevent the generation of defects due to inclusions in the casting of steel ingots, and can improve the yield of molten steel and the product quality.
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。 In the embodiment disclosed this time, matters not explicitly disclosed, for example, operating conditions, various parameters, dimensions of components, weights, volumes, etc., are within the scope of those ordinarily skilled in the art. Rather, those of ordinary skill in the art will employ items that can readily be envisioned.
１ 真空上注ぎ鋳造装置
２ 取鍋
３ ノズル
４ 溶鋼用中間容器（中間鍋、鍋模型）
５ 底部
６ 溶鋼排出孔
７ 段差部
８ 上縁
９ 段差側壁
１０ 非段差部
１１ 堰
１２ ストッパー
１３ 真空装置
１４ 鋳型
１５ 真空タンク
１６ 開口部
１７ スライドバルブ
１８ スライディングノズル
Ｘ 溶鋼
1 Vacuum pouring pouring device 2 Ladle 3 Nozzle 4 Intermediate vessel for molten steel (intermediate pot, pot model)
Reference Signs List 5 bottom 6 molten steel discharge hole 7 step 8 upper edge 9 step sidewall 10 non-step 11 堰 12 stopper 13 vacuum device 14 mold 15 vacuum tank 16 opening 17 slide valve 18 sliding nozzle X molten steel
Claims (1)
鋳込み末期における前記溶鋼用中間容器内での溶鋼の深さをＨ(ｍ)と、前記鋳型への鋳込み流量をＱ(ｍ３／ｓ)とが、式（１）、式（３）を満たすように溶鋼を鋳込む
ことを特徴とする溶鋼用中間容器の操業方法。
The depth H of the molten steel in the intermediate vessel for molten steel at the final stage of casting H (m) and the flow rate of casting to the mold Q (m 3 / s) satisfy the equations (1) and (3) Method of operating the intermediate vessel for molten steel characterized by casting the molten steel as described above.
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