JP2012148285A - 連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法及び予熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浸漬ノズルの予熱不足に起因して発生するスポーリングの防止と浸漬ノズルの均一な予熱を可能にする。
【解決手段】タンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注湯する際に使用する浸漬ノズル２を、前記注湯前に予熱する方法及び装置１である。予熱ポット１ａ内に挿入した浸漬ノズル２の、注湯口２ｂの上部に予熱バーナ１ｄを設置する。その後、浸漬ノズル２の注湯口２ｂより燃焼高温ガスを供給して浸漬ノズル２の内管部２ｄを加熱する。内管部２ｄを通過した前記燃焼高温ガスを浸漬ノズル２の下方に設けられた吐出孔２ｃ部より前記予熱ポット１ａ内へ排出させた後、予熱ポット１ａ内と連通する排気管１ｅを介して予熱ポット１ａの外側へ排出させる。
【効果】浸漬ノズルを内外両面から同時に加熱するので、浸漬ノズルを短時間で均一に加熱することができ、加えてスポーリング等の浸漬ノズルトラブルを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造時、タンディッシュから鋳型に溶鋼を注湯する際に使用する浸漬ノズルを、ノズル注湯口の上部に設置した予熱バーナにより予熱する方法、及びこの予熱方法を実施する装置に関するものである。

連続鋳造では、取鍋からタンディッシュに供給された１５００〜１６００℃の溶鋼を、浸漬ノズルを介して鋳型に注湯しているが、注湯時、浸漬ノズルには過酷な熱衝撃が作用し、亀裂や切損が発生するおそれがある。以下、この熱衝撃による亀裂や折損をスポーリングという。

このスポーリングを防止するため、浸漬ノズルを注湯前に予熱している。この浸漬ノズルの予熱により、浸漬ノズルを通過する溶鋼の温度低下が抑制されるので、鋳造品の品質低下を防止することもできる。

ここで、浸漬ノズルを予熱する方法として、特許文献１では、浸漬ノズルの下部の吐出孔にバーナを差し込み、浸漬ノズルの内壁を直接加熱する方法が開示されている。

また、特許文献２では、浸漬ノズルの内部に螺旋状の誘導コイルを挿入して誘導加熱する方法及び装置が、特許文献３では、浸漬ノズルの外周面に配置した円筒状の誘導コイルで浸漬ノズルを誘導加熱する方法及び装置が開示されている。

しかしながら、前記従来の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法には、以下のような解決すべき問題があった。

まず、特許文献１で開示された方法は、浸漬ノズルの注湯口がバーナから最も離れた位置にあるので注湯口部への熱供給が少なくなる。また、浸漬ノズルを挿入する保温ポットの内部には熱が供給されず浸漬ノズルは内部のみから加熱されるだけであるので、予熱不足が発生しやすい。従って、溶鋼注湯時にスポーリングが発生しやすい。

また、前記理由により、特許文献１で開示された方法では、予熱に要する時間が長くなるのと共に、浸漬ノズルの吐出孔部に、局所的な加熱による耐火物の組織異常（脱炭）が発生するので、鋳造中における浸漬ノズルの異常溶損トラブルが発生しやすい。

次に、特許文献２で開示された方法は、浸漬ノズルを１４００℃程度の高温まで予熱できるものの、浸漬ノズルの内部に誘導コイルを挿入するので、浸漬ノズルと誘導コイルが接触しやすくなる。従って、浸漬ノズルを構成する耐火物の損傷、或いは耐火物に塗布された酸化防止剤の剥離などのトラブルが発生しやすい。

また、特許文献３で開示された方法では、円筒状の誘導コイルの内部に浸漬ノズルを配置するので、表面に凹凸のある浸漬ノズル外表面を均一に予熱することが難しいという問題がある。

特開昭６１−２６２４５５号公報 特開平９−１２２９０１号公報 特開２００７−１８５６８２号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来の浸漬ノズルの予熱方法では、溶鋼注湯時においてスポーリングが発生しやすかったり、また、浸漬ノズルの損傷或いは耐火物に塗布された酸化防止剤の剥離などのトラブルが発生しやすかったり、さらに、浸漬ノズルの外表面を均一に予熱することが難しいと言う点である。

本発明は、上記従来方法にあった問題点に鑑みてなされたものであり、浸漬ノズルの予熱不足に起因して発生するスポーリングを防止するのと同時に、浸漬ノズルを均一に予熱できる浸漬ノズルの予熱方法及び装置を提供することを目的としている。

すなわち、本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法は、
タンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注湯する際に使用する浸漬ノズルを、前記注湯前に予熱する方法であって、
予熱ポット内に挿入した浸漬ノズルの、注湯口の上部に予熱バーナを設置した後、浸漬ノズル注湯口より燃焼高温ガスを供給して浸漬ノズルの内管部を加熱すると共に、前記内管部を通過した前記燃焼高温ガスを浸漬ノズルの下方に設けられた吐出孔部より前記予熱ポット内へ排出させた後、予熱ポット内と連通する排気管を介して予熱ポットの外側へ排出させることを最も主要な特徴としている。

上記本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法は、
浸漬ノズルを下部から挿入する予熱ポットと、
この予熱ポット内に挿入した浸漬ノズルの注湯口の上部に設置する予熱バーナと、
前記予熱ポットの内部と連通すべく設置された排気管を有することを主要な特徴とする本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱装置を用いて実施することができる。

上記の本発明では、予熱ポット内に挿入した浸漬ノズルの注湯口より燃焼高温ガスを供給して内管部を加熱すると共に、前記内管部を通過した燃焼高温ガスを浸漬ノズルの吐出孔部より予熱ポット内へ排出させて浸漬ノズルを内外両面から同時に加熱する。

本発明では、浸漬ノズルを内外両面から同時に加熱するので、浸漬ノズルを短時間で均一に加熱することができ、加えてスポーリング等の浸漬ノズルトラブルを防止できる。

本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法を実施する装置を正面から見た断面図である。 図１に示した予熱装置で予熱する浸漬ノズルの縦断面図である。 浸漬ノズルの予熱時間と予熱温度の関係を示した図である。

本発明では、浸漬ノズルの予熱不足に起因して発生するスポーリングの防止と浸漬ノズルの均一な予熱を可能にするという目的を、浸漬ノズルを内外両面から同時に加熱することで実現した。

以下、本発明に至るまでの経過と共に、本発明の実施の形態を、添付図面を用いて説明する。

発明者らは、上記した目的を達成するために、浸漬ノズルの予熱装置の構造について鋭意研究した。その結果、浸漬ノズルをその下部から予熱ポットに挿入して、この浸漬ノズルの注湯口の上部に予熱バーナを設置し、浸漬ノズルの注湯口より供給した燃焼高温ガスを下方の吐出孔部より予熱ポット内へ排出させて、浸漬ノズルを内外両面から同時に加熱することが有効であるとの結論に達した。

上記予熱装置を使用して予熱を行った場合、浸漬ノズルを均一に加熱することが可能となり、加えてスポーリング等の浸漬ノズルトラブルを防止できることも判明した。

本発明は、上記知見に基づき、さらに検討を加えて完成させたものであり、図１及び図２を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明する。ここで、図１は本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法を実施する装置を正面から見た断面図、図２は図１に示した予熱装置で予熱する浸漬ノズルの縦断面図である。

１は本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱装置であり、タンディッシュから鋳型に溶鋼を注湯する際に、タンディッシュに取り付けられる連続鋳造用の浸漬ノズル２を、タンディッシュに取り付ける前に予熱する装置である。

浸漬ノズル２は、図２に示すような筒状であり、直胴部２ａの上部に溶鋼が注湯される注湯口２ｂと、下部側面に対向して２つ穿設された吐出孔２ｃが設けられている。また、浸漬ノズル２は、大気中で予熱されるため、一般に浸漬ノズル２の内管部２ｄの耐火物表面には、酸化防止剤３が塗布されている。

この浸漬ノズル２は、予熱装置１の扉を両開きにして、図１に示すように、予熱ポット１ａの上面に設けられた浸漬ノズルホルダー支持台１ｂに、浸漬ノズルホルダー１ｃとともに固定し、予熱ポット１ａ内に設置される。この予熱ポット１ａの内部は、内壁面を耐火物で被覆し、保温構造を採ることが望ましい。

１ｄは予熱バーナであり、浸漬ノズル２の注湯口２ｂの上部に設置し、その注湯口２ｂより、燃焼高温ガス（酸素＋燃料ガス）を供給する。この燃焼高温ガスは、浸漬ノズル２の内管部２ｄを加熱しながら通過し、下方の吐出孔２ｃより予熱ポット１ａ内に排出される。予熱ポット１ａ内に排出された燃焼高温ガスは、予熱ポット１ａ内に設置された浸漬ノズル２を外面側から予熱した後、排気管１ｅを経て予熱ポット１ａの外側へ排出される。これが本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法である。

ところで、浸漬ノズルのスポーリングを防止する上では、浸漬ノズルの内管部の表面温度を６００℃以上となるようにする必要がある。また、浸漬ノズルの内管部の耐火物表面に塗布された酸化防止剤は、１３００℃を超えると耐火物の保護機能が低下する傾向がある。

従って、浸漬ノズルの予熱温度は、浸漬ノズルの内管部の耐火物表面に塗布された酸化防止剤がガラス化し、強度を発揮する温度範囲とするのが良いので、浸漬ノズルの内管部の表面温度は６００℃以上、１３００℃以下とすることが望ましい。

また、予熱終了後の浸漬ノズルの内管部に偏熱がある場合もスポーリングが発生しやすいので、予熱中の浸漬ノズルの注湯口部と吐出孔部の内管部の表面の温度勾配を０．８℃/ｍｍ以下に加熱することが望ましい。ここで、注湯口部とは、浸漬ノズルの上端から８０mm以内の部分を、また、吐出孔部とは、浸漬ノズル下端から１２０mm以内の部分をいい、図２にハッチングを付した部分である。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施結果について説明する。
予熱装置の加熱手段の電源は、AC２２０V、６０Hz、３０Aとし、予熱バーナの燃料にはLPガス（液化石油ガス）を２．１m³／hrで供給し、出力は５８kW（５万kcal／hr）とした。

予熱を行う浸漬ノズルは、内径８０mm、長さ８２５mmである。このとき、予熱バーナの下端と浸漬ノズルの注湯口の上端との隙間は７mmほどであった。なお、予熱バーナの下端と浸漬ノズルの注湯口の上端との隙間が大き過ぎると空気を巻き込み、浸漬ノズルの内管部が酸化する可能性があるので、１０mm以下とすることが望ましい。

図３は浸漬ノズルの予熱時間と予熱温度の関係を示した図であり、本発明の実施例（以下、発明例という。）と従来例の双方の温度測定結果を示す。

実線が発明例、破線が従来例である。浸漬ノズルの吐出孔部に予熱バーナを設置して予熱を行った従来例では、浸漬ノズル上部の注湯口部における内管部の表面温度は６００℃に達せず、吐出孔部における内管部の表面温度は１３００℃以上に加熱された。

これに対して、発明例では、浸漬ノズル各部位における内管部の表面温度は６００〜１３００℃に予熱できた。また、浸漬ノズル上部における注湯口部の内管部に塗布された酸化防止剤がガラス化する温度である６００℃にも６０分程度で達し、予熱時間の短縮も確認できた。

下記表１は、予熱後の浸漬ノズルにおける内管部の各部位の温度および温度勾配を評価したものであり、発明例、従来例の双方で加熱後の浸漬ノズル温度を測定した結果の評価を示す。

浸漬ノズルの吐出孔付近に予熱バーナを設置して予熱を行った従来例１，３，４では、浸漬ノズルの注湯口部で加熱不良が、また従来例２，３，４では、吐出孔部で過予熱が生じた。また、何れも注湯口部と吐出孔部の温度勾配が１．１℃／mm以上となって、スポーリングの発生や酸化防止剤の剥離が生じた。

これに対して、発明例では、何れも浸漬ノズルの注湯口部、吐出孔部とも適正温度に加熱され、かつ内管部の表面温度勾配は０．８℃／mm以下であり、浸漬ノズルのスポーリング等のトラブルは発生しなかった。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

１ 予熱装置
１ａ 予熱ポット
１ｃ 浸漬ノズルホルダー
１ｄ 予熱バーナ
１ｅ 排気管
２ 浸漬ノズル
２ａ 直胴部
２ｂ 注湯口
２ｃ 吐出孔
２ｄ 内管部
３ 酸化防止剤

Claims (4)

1. タンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注湯する際に使用する浸漬ノズルを、前記注湯前に予熱する方法であって、
   予熱ポット内に挿入した浸漬ノズルの、注湯口の上部に予熱バーナを設置した後、浸漬ノズル注湯口より燃焼高温ガスを供給して浸漬ノズルの内管部を加熱すると共に、前記内管部を通過した前記燃焼高温ガスを浸漬ノズルの下方に設けられた吐出孔部より前記予熱ポット内へ排出させた後、予熱ポット内と連通する排気管を介して予熱ポットの外側へ排出させることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法。
2. 前記浸漬ノズルの内管部の表面温度が６００〜１３００℃になるように予熱することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法。
3. 前記浸漬ノズルの、内管部における注湯口部の表面と吐出孔部の表面の温度勾配が０．８℃／mm以下になるように予熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法。
4. タンディッシュ内の溶鋼を鋳型に注湯する際に使用する浸漬ノズルを、前記注湯前に予熱する装置であって、
   浸漬ノズルを下部から挿入する予熱ポットと、
   この予熱ポット内に挿入した浸漬ノズルの注湯口の上部に設置する予熱バーナと、
   前記予熱ポットの内部と連通すべく設置された排気管を有することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの予熱装置。

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