タンディッシュ冶金
タンディッシュ冶金
溶鋼を取鍋から連続鋳造機の型に移すために、タンディッシュと呼ばれる中間容器が使用されます。タンディッシュは長方形の大きな端で、耐火物で裏打ちされた容器であり、上部に耐火物で裏打ちされた蓋がある場合があります。タンディッシュボトムには、溶鋼の流れを制御するためのスライドゲートまたはストッパーロッドを備えた1つまたは複数のノズルポートがあります。タンディッシュはしばしば2つのセクションに分けられます。すなわち、（i）一般に注入ボックスがあり、溶鋼が鋼製取鍋から供給される入口セクションと、（ii）溶鋼が連続鋳造に供給される出口セクションです。機械型。ダム、堰、穴のあるバッフルなどのさまざまな流量制御装置を、タンディッシュの長さに沿って配置することができます。マクロ介在物の浮揚を促進するために溶鋼の滞留時間を延長するには、より長い経路が好ましい。タンディッシュの重要なタンディッシュ冶金要素を図1に示します。
図1タンディッシュの重要なタンディッシュ冶金要素
連続鋳造タンディッシュは緩衝材として機能し、取鍋での二次製鋼の不連続プロセスと金型での連続鋳造プロセスをリンクします。取鍋交換期間中はリザーバーとして機能し、流入する溶鋼が停止しても金型に溶鋼を供給し続けるため、多数の取鍋による連続鋳造が可能です。介在物の形成と溶鋼の汚染の主な原因には、空気による溶鋼の再酸化と取鍋スラグの酸化、タンディッシュと取鍋スラグの同伴、およびこれらのスラグの溶鋼への乳化が含まれます。これらの介在物は、型に押し込まれる前に、タンディッシュを流れる間に溶鋼から浮き上がらなければなりません。
過去には、取鍋冶金（取鍋炉、LFなど）が十分に開発されていなかった場合、取鍋から移送された脱酸液鋼の精錬所として、介在物が完全に除去されなかったタンディッシュが機能することが期待されていました。 LF処理を行わないと、脱酸された溶鋼にはマクロ介在物と、溶鋼の移動中に凝集してマクロ介在物を形成する可能性のある固有の起源の多数のミクロ介在物がありました。タンディッシュは、溶鋼からのマクロ介在物の一部を減らし、化学組成を調整し、溶鋼の温度を金型に供給するための適切なレベルに制御することができます。 LFおよび/または脱気装置の使用により、液体鋼の清浄度は、ますます厳しくなる顧客の要求を満たすために長年にわたって大幅に改善され、タンディッシュは現在、精製業者というよりも汚染物質と見なされています。かなりの汚染は、一般に、連続鋳造の一時的な期間（または非定常状態）、つまり、取鍋の開放中、2つの熱の遷移（または取鍋の交換）中、および取鍋の排出中に発生しました。
一時的な期間中、入ってくる液体鋼の流れと液体金属の飛沫は、周囲の空気と、液体鋼とともにタンディッシュに運ばれる酸化取鍋スラグによって大幅に再酸化されます。溶鋼流は、溶鋼表面に浮かぶ取鍋スラグとタンディッシュスラグに衝突して積極的に乳化し、最終的に溶鋼に同伴します。再酸化とスラグの巻き込みの両方が、有害なマクロ酸化物介在物を生成します。 ＬＦ中の脱酸生成物の大きな粒子を除去した後でも、Ａｌ脱酸された溶鋼は、多数の懸濁された微細なアルミナ粒子を含む。これらの粒子は、液体鋼が取鍋からタンディッシュを経由して型に移動する間に、液体鋼の乱流によって凝集し、大きなアルミナクラスターを形成することがわかっています。
マクロ介在物と大きなアルミナクラスターは、ストランドとその最終製品で発生する下流の処理の問題と欠陥の主な原因であることが知られています。鉄鋼プラントの顧客は通常、鉄鋼製品のパフォーマンスを向上させるために、マクロ介在物とクラスターのサイズが小さい、よりクリーンな鉄鋼を求めています。したがって、タンディッシュの設計と操作は、マクロ介在物とアルミナクラスターの形成を最小限に抑え、形成されたらそれらを除去することに向けられなければなりません。そうでなければ、LF内の溶融物の洗浄や他のプロセスステップで行われたすべての努力は価値がありません。
開発の初期段階では、タンディッシュは、型の上に一定のヘッドを提供し、シーケンスキャスティングを中断することなく取鍋交換を行うのに十分な溶鋼を保持するためのリザーバーにすぎないと見なされていました。優れた鋼質に引き続き重点を置くことで、連続鋳造タンディッシュが当初の想定よりもはるかに重要な連続反応器としての機能を持っていることがますます明らかになっています。高品質の鋼を連続鋳造するプロセスですべて重要なカプラーであるタンディッシュは、今や重要な冶金反応器として真に認識されるようになりました。そのため、化学的、熱的、および物理的な制御を必要とする一連の操作が行われる容器です。
空気の再酸化やスラグの乳化を低減するために、長いノズルや不活性ガスシュラウドパイプなどのさまざまな技術が実装されています。同様に、メルトフロー制御装置は、プロセス中に形成された介在物の浮力を高めるために使用されてきました。タンディッシュ内の溶鋼温度の積極的な制御の実施も、クリーンな鋼の鋳造に貢献しています。これらの対策は、少なくとも定常状態のタンディッシュ操作では非常に成功することが証明されていますが、非定常状態の操作には不十分な場合があります。非定常状態での動作は、金属の歩留まりを向上させるためのロングシーケンシャルキャスティングの不可欠な部分です。高品質の鋼を鋳造することが望ましいですが、どんなタンディッシュな操作でも、品質とコストの間の妥協点が常にあります。
タンディッシュから金型に供給される溶鋼の品質は、スラグ、気相、および耐火相と溶鋼との相互作用の程度と制御に大きく依存します。現代のタンディッシュは、介在物の分離、浮選、合金化、カルシウム処理による介在物の改質、過熱制御、熱および組成の均質化などのさまざまな冶金操作を実行するための最大の機会を提供するように設計されており、二次製鋼の別の領域の開発につながります鋼の、タンディッシュ冶金と呼ばれます。
連続鋳造タンディッシュには、（i）品質の製鋼チェーンにおける重要なリンク、（ii）連続精製機、および（iii）冶金信号の送信機を含むいくつかの役割があります。プロセスの核心は、制御されていないタンディッシュがリファイナーではなく汚染物質になるということです。タンディッシュは、その前の取鍋とその後のカビと同じくらい、きれいな鋼の慣行の一部であることは否定できません。一次および二次製鋼作業で鋼に組み込まれた品質がタンディッシュで失われた場合、意図された用途を満たす高品質の製品を製造する能力は、金型での回復に完全に依存します。鋼が金型の範囲内に存在する時間が限られていることを考えると、これははるかに困難な作業であり、完全に凝固する前の最終段階で鋼を洗浄する有限の能力を提供します。
多くの鉄鋼プラントのオペレーターは、溶鋼からスラグ相への反応生成物の浮選と同化に利用できる滞留時間の利点を最大化するために、タンディッシュを研究してきました。これらは、脱酸、再酸化、沈殿、乳化、および/または耐火性成分の溶鋼への同伴の生成物である可能性があり、したがって、固有および外因性の両方の含有物を包含する。タンディッシュデザインの適切な選択に基づいて、タンディッシュの操作は次のように調整する必要があります。
- 滞留時間を最大化することにより、包有物の浮揚を促進する
- キャプティブで非腐食性のスラグによる含有物の同化を確実にするため
- 溶鋼からの熱的および化学的損失を減らすため
- 短絡と不感帯を最小限に抑えるため
- オペレーターに品質と歩留まりの最適な設計を提供するため。
空気および/または耐火相による汚染の排除と、クリーンな鉄鋼の慣行をサポートする技術は、健全なタンディッシュ作業の一部です。設計基準、モデリング、タンディッシュフロー制御、スラグ、温度制御、および清浄度の向上は、非定常状態の操作と同様に、タンディッシュ冶金の重要な側面です。タンディッシュの設計が特定の用途向けに完成すると、オペレーターは、タンディッシュが継続的な精製業者と見なされて運用されるときに、品質の向上を最大化できるようになります。オペレーターは、確立されたクリーンスチールの慣行からの逸脱が悲惨な結果をもたらす可能性があることを認識する必要があります。
鋳造速度の向上、機械の可用性の向上、製品の歩留まりの向上によってもたらされる生産性の向上に重点が置かれ、より大きくより深いタンディッシュが業界の標準となっています。これは、鋼の清浄度に有益な効果をもたらしました。特に、介在物が不必要に深いレベルに物理的に同伴されないように注意を払うと、介在物の分離がより高く、より容積の大きいタンディッシュ容器で促進されるためです。
より大きなタンディッシュ操作深度の追求は、金属滞留時間を増加させるだけでなく、特に取鍋交換などの一時的な条件の間に、タンディッシュスラグのボルテックスの可能性を減らすという追加の利点も提供しました。これは、使用されるタンディッシュからモールドへの計量装置のタイプに関係なく当てはまります。これは、単純な計量オリフィス、ストッパーロッド制御、マルチプレートスライドゲートメカニズム、または最近導入された精密制御バルブです。タンディッシュを精製容器として利用するには、次の基準を満たす必要があります。
- 溶鋼汚染源の排除。耐火性の侵食、再酸化、取鍋スラグの持ち越し、タンディッシュスラグの乳化。
- 流動改質装置（FMD）、フィルター、および人工スラグによる介在物の浮揚と溶鋼からの分離の促進。
- 金型への熱制御、スラグフリートランスファー、最適化された金属デリバリーシステムなどのテクノロジーの導入。
連続鋳造プロセスにおけるタンディッシュの役割と機能、およびクリーンな鋼鋳造の製造におけるその重要性を以下に要約します。
- タンディッシュは取鍋と連続鋳造機の型を結びます。取鍋から溶鋼を受け取り、汚染を最小限に抑えて、均一に、希望の流量と温度で連続鋳造金型に送ります。
- タンディッシュは、その長さに沿って、入口セクションと出口セクション、およびダムや堰、穴のあるバッフルなどの流量制御装置で構成される耐火物で裏打ちされた容器です。タンディッシュには耐火物で裏打ちされた蓋があり、スライドゲートまたはストッパーロッドで組み立てられた下部ポートがあり、それを通して溶融物が金型に注入されます。
- 入ってくる溶鋼ストリームの空気再酸化は、タンディッシュ内の溶鋼に浸された長いノズルを使用するか、アルゴンガスフローを備えたシュラウドパイプによって防止されます。
- 長いノズルとシュラウド付きパイプは、スラグの溶鋼への乳化を減らすのにも役立ちます。
- タンディッシュのフロー制御デバイスは、液鋼の滞留時間を増加させ、空気の再酸化とスラグの乳化に起因するマクロ介在物を減らすのに役立ちます。同時に、凝集したアルミナ介在物のクラスターは、これらの介在物の浮遊によって減少します。
製造プロセス