JP4600095B2 - タンディッシュの熱間再使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造用タンディッシュを熱間で再使用する方法に関するものである。

連続鋳造においては、取鍋に収容された溶鋼を一旦タンディッシュに注入し、次いで、タンディッシュに注入した溶鋼をタンディッシュ底部に設けた浸漬ノズルなどのノズルを介して鋳型へ注入し、鋳片を製造している。従来、タンディッシュは、鋳造終了毎にタンディッシュに残存する残留物が排出され、冷却した後、次回の鋳造までに耐火物などの補修を行い、再度使用されていた。このようにして使用されるタンディッシュにおいて、耐火物コストの削減及び冷間整備工程の省略を目的として、タンディッシュを熱間のまま再使用することが行われるようになった。

タンディッシュを熱間で再使用する際にポイントとなることは、タンディッシュ内に残留する溶鋼や鋼滓によって再使用時の鋳造開始作業が損なわれないようにすることである。つまり、熱間で再使用するといえども、連続鋳造機ではダミーバーの装入などの鋳造準備作業を必要とすることから、前回の使用から再使用される間には数十分、長い場合には１時間以上の間隔が空くことになる。この待機時間の間にタンディッシュ内に残留する溶鋼や鋼滓が凝固・固化して、タンディッシュ底部に設置した浸漬ノズル或いは浸漬ノズルの上部に接続する上ノズルなどからなる溶鋼流出孔が閉塞した場合には、溶鋼を注入することができず、タンディッシュの再使用は不可能となる。

そこで、従来、タンディッシュの熱間再使用においては、タンディッシュ内に残留する溶鋼及び鋼滓をできるだけ速やかに排出し、浸漬ノズル或いは上ノズルには、可能な限り地金が付着しないようにすることが行われてきた。例えば、特許文献１には、タンディッシュを熱間で再使用するに当たり、タンディッシュの使用後、直ちに残溶鋼及び鋼滓を排出し、その後、付着した地金を酸化させることのない加熱手段を用いて、タンディッシュから鋳型への溶鋼流出孔を加熱する方法が開示されている。ここで、地金を酸化させない理由は、付着した地金が酸化すると、この酸化物は次回の鋳造開始時にタンディッシュ内に流入された溶鋼を酸化して、溶鋼中の酸化物系介在物が増加して溶鋼の清浄性を悪化させることから、これを防止するためである。

また、特許文献２には、タンディッシュを熱間で再使用するに当たり、タンディッシュ内に残留した鋼滓及び溶鋼を排出した後に、不活性ガス雰囲気下で付着した地金及び鋼滓の表面温度が１１５０℃になるまで、５〜１０℃／分の冷却速度で冷却して保持する方法が開示されている。特許文献２によれば、地金及び鋼滓の表面温度を１１５０℃以下に冷却することで、付着した地金の酸化を防止できるとしている。

更に、特許文献３には、熱間で再使用するタンディッシュ内に添加するフラックスとして、嵩比重が０．８以下である、排滓性に優れたタンディッシュ内添加用フラックスが開示されている。
特開平８−２５７７０８号公報 特開平９−７６０５５号公報 特開２００１−３００７０３号公報

このように従来、タンディッシュを熱間で再使用する場合には、タンディッシュ内に残留する溶鋼及び鋼滓を、可能な限り迅速に且つ可能な限り多くを排出することが行われていた。

しかしながら、この方法は必ずしも的確ではないことを本発明者等は見出した。つまり、タンディッシュ内の残溶鋼及び鋼滓は、タンディッシュの温度を高温状態に保持する機能があり、これらを排出することによってタンディッシュ耐火物の温度が低下し、次回の鋳造開始時の溶鋼温度を低下させ、浸漬ノズルなどの溶鋼流出孔で溶鋼の凝固を促進させる恐れのあることが分かった。また、ブルーム連続鋳造機のような、小断面サイズの鋳片を鋳造する場合には、浸漬ノズルなどの溶鋼流出孔の内径が小さいので、タンディッシュ内の残溶鋼及び鋼滓を排出する際に、残溶鋼或いは鋼滓によって溶鋼流出孔が閉塞してしまう場合もあることが分かった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造工程でタンディッシュを熱間で再使用するに当たり、再使用時の鋳造開始作業を円滑に行うことができるタンディッシュの熱間再使用方法を提供することである。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究・検討を行った。そこで先ず、従来のように完全に溶鋼などを排出しないと再使用時の鋳造開始ができないのか否かを試験して検証することとした。

試験方法は次のとおりである。即ち、ブルーム鋳片の連続鋳造工程において、前チャージの鋳造終了後にタンディッシュ内に残った約４トンの溶鋼及び鋼滓をそのままとし、少なくとも次の鋳造開始まで２０分以上経過してから、次回の鋳造にこのタンディッシュを供した。その結果、いままでの概念に反して、最高２時間経過した後でも、タンディッシュ内の溶鋼は凝固することなく、溶融状態に保たれており、再使用可能であるとの知見が得られた。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第１の発明に係るタンディッシュの熱間再使用方法は、鋼の連続鋳造工程で、タンディッシュ内に適量の溶鋼を残留させて連続鋳造を終了し、タンディッシュ内に残留させた溶鋼を排出しないまま、当該タンディッシュを次回の連続鋳造時に再使用する、タンディッシュの熱間再使用方法であって、タンディッシュ内に３トン以上１０トン以下の溶鋼を残留させた状態で、タンディッシュに取り付けたストッパーを閉鎖して連続鋳造を終了し、タンディッシュ内に残留させた溶鋼を排出しないまま、タンディッシュを待機位置に移動し、次回の連続鋳造の準備ができたなら前記タンディッシュを鋳型の直上位置に設置し、当該タンディッシュに次回連続鋳造の溶鋼を注入して、タンディッシュ内にタンディッシュ容量の１／２以上の溶鋼を滞留させ、その後、前記ストッパーを解放して鋳型への溶鋼の注入を開始することを特徴とするものである。

第２の発明に係るタンディッシュの熱間再使用方法は、第１の発明において、前記連続鋳造工程が、ブルーム鋳片を製造する連続鋳造工程であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ブルーム連続鋳造機のようなタンディッシュから鋳型への溶鋼流出孔の内径が小さい場合でも、溶鋼流出孔の閉塞を生ずることなく、タンディッシュを熱間で安定して再利用することが可能となり、タンディッシュ耐火物のコスト削減及びタンディッシュの冷間整備作業の省力化が達成されるのみならず、タンディッシュ内に残留する溶鋼を良鋳片として鋳造することができることから、良鋳片歩留まりの向上にも繋がるなど、工業上有益な効果がもたらされる。

以下、本発明を具体的に説明する。本発明では、溶鋼の連続鋳造工程において、取鍋から溶鋼を受け、受けた溶鋼を鋳型に中継供給するタンディッシュを熱間で再使用するに当たり、再使用する直前の連続鋳造工程において、タンディッシュ内に適量の溶鋼を残留させた状態でタンディッシュから鋳型への注入を終了し、残留させた溶鋼をタンディッシュから排出せずに、このタンディッシュを次回の鋳造チャンスに再使用する。

即ち、再使用する直前の連続鋳造工程において、タンディッシュ内に所定量の溶鋼を残留させた状態で、タンディッシュに取り付けたストッパー或いはスライディングノズルを閉鎖してタンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を終了する。タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入が終了したならば、タンディッシュを鋳型直上位置から外し、待機位置に搬送する。通常、タンディッシュはタンディッシュカーに積載されており、タンディッシュカーに積載した状態で待機位置に搬送する。

タンディッシュ内に残留させる溶鋼量は、３トン以上とすることが好ましい。残留させる溶鋼量が３トン未満では、熱容量が不足し、待機中にタンディッシュから鋳型への溶鋼流出孔やタンディッシュの側壁部などで溶鋼の凝固が進行する、或いは、再使用時の鋳造開始時に地金或いは固化した鋼滓によって溶鋼流出孔が閉塞するなどして、安定して再使用することができない。タンディッシュ内に残留させる溶鋼量の上限は、タンディッシュ内に残留させる溶鋼量が多いほど次回の鋳造開始作業は安定することから、特に限定する必要はないが、１０トン程度で十分である。特に、タンディッシュ内に残留させた溶鋼と次回鋳造する溶鋼との成分範囲が異なる場合つまり鋼種が異なる場合には、大量の溶鋼を残留させると成分混合範囲が広くなって、良鋳片歩留まりを落とすことにもなるので、上限は１０トン程度で十分である。

タンディッシュ内には、通常、溶鋼を保温すると同時に、溶鋼から浮上分離した酸化物系介在物を吸収するためのフラックスなどが添加されていて、このフラックスなどが溶融して鋼滓を形成するが、当然ながらこの鋼滓も排出しない。

通常、タンディッシュには蓋が設置されているが、蓋には取鍋から溶鋼を受けるための開口部、或いは、タンディッシュ内を加熱する際のバーナー火炎の導入口となる開口部などがあり、これらの開口部からの待機中の放熱を防止するために、タンディッシュを待機位置に搬送したなら、耐火物製の簡易蓋などによってこれらの開口部を塞ぐ養生を実施することが好ましい。

また、浸漬ノズル及び浸漬ノズルの上部に接続する上ノズルには、前回の鋳造終了時に地金が付着することがあり、この地金は次回の鋳造開始時にノズル閉塞の原因となる。従って、この地金は待機中に除去しておくことが好ましい。この付着地金を洗浄する方法としては、酸素ガスによる酸化発熱を利用することができる。

具体的には、以下のようにして酸素ガスを吹き込む。図１に、タンディッシュから鋳型への溶鋼流量制御方式をストッパー方式とした場合の概略図を示し、図２に、タンディッシュから鋳型への溶鋼流量制御方式をストッパー方式とスライディングノズル方式との併用とした場合の概略図を示す。尚、ストッパー方式とスライディングノズル方式との併用とする場合、タンディッシュから鋳型への流量制御はスライディングノズルで実施し、ストッパーは溶鋼の流出と停止の機能を担っている。つまり、併用の場合のストッパーは全開と全閉の２種の動作を実施する。

ストッパー方式の場合には、ストッパー２に設置したガス吹込流路３から、上ノズル４の内部即ちタンディッシュから鋳型への溶鋼流出孔１０に酸素ガスを吹き込む。また、上ノズル４をポーラス煉瓦とすることで上ノズル４からも吹き込むことができる。ストッパー方式とスライディングノズル方式との併用の場合には、ストッパー２を全閉とし、摺動板１２を全開とし、上ノズル４の内部即ち溶鋼流出孔１０に酸素ガスを吹き込む。上ノズル５をポーラス煉瓦とすることで上ノズル５からも吹き込むことができる。吹き込まれた酸素ガスによって付着地金は酸化し、発熱して溶融し、除去される。ここで、図１及び図２において、１はタンディッシュ、２はストッパー、３はガス吹込流路、４は上ノズル、５は上ノズル、６はスライディングノズル、７は浸漬ノズル、８はタンディッシュ耐火物、９はタンディッシュ鉄皮、１０はタンディッシュから鋳型への溶鋼流出孔、１１は固定板、１２は摺動板、１３は下部固定板、１４は整流ノズルであり、スライディングノズル６は、上部固定板１１、摺動板１２、下部固定板１３及び整流ノズル１４から構成されている。尚、本発明者等は、スライディングノズル方式だけの場合には、待機中に上ノズル５の内部で溶鋼の凝固が起こることから、本発明方法を適用してタンディッシュを再使用する場合には不適であることを確認している。

このようにして次の鋳造チャンスまでに準備を整え待機する。待機中、タンディッシュ内をバーナーなどの加熱手段によって加熱する必要は全くない。但し、浸漬ノズル７は、再使用する場合もまた新品を使用する場合にも、浸漬ノズル予熱装置などによって別途予熱しておくことが好ましい。タンディッシュの待機中、連続鋳造機ではダミーバーの鋳型への装入などの鋳造準備作業を実施する。

鋳造準備作業が終了し、次回に鋳造するための溶鋼が準備できたなら、先ず、予熱していた浸漬ノズルをタンディッシュの底部に取り付け、タンディッシュカーで搬送して鋳型直上位置に設置する。次いで、取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入し、タンディッシュ内に所定量の溶鋼が注入されたなら、ストッパー２を開放し（併用の場合はスライディングノズル６も開放する）、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入を開始する。この場合、新たな取鍋から注入された溶鋼によってタンディッシュ内にタンディッシュ容量の１／２以上の溶鋼が滞留した時点で、ストッパー２を開放することが好ましい。例えば、５０トン容量のタンディッシュに４トンの溶鋼を残留させた場合には、２１トンの溶鋼を取鍋からタンディッシュへ注入した以降にストッパー２を開放するということである。

鋳型への注入前、タンディッシュ内にタンディッシュ容量の１／２以上の溶鋼を滞留させることで、仮に、タンディッシュ内に残留させた前回の鋼種と今回鋳造する鋼種とが異なる鋼種であっても、成分混合が緩和され、成分混合範囲はボトムクロップ内に収まり、良鋳片歩留まりを落とすことがない。また、タンディッシュ内にタンディッシュ容量の１／２以上の溶鋼を滞留させることで、溶鋼中に含有される酸化物系介在物が浮上・分離し、清浄な鋳片を得ることができる。

本発明は、特に、溶鋼流出孔の内径が小さく、溶鋼流出孔で地金や鋼滓による閉塞の起こりやすいブルーム連続鋳造機に適用した場合にその効果を発揮するが、ブルーム連続鋳造機に比べると溶鋼流出孔が大きいスラブ連続鋳造機でも、同様の効果を発揮する。

以上説明したように、本発明によれば、ブルーム連続鋳造機のようなタンディッシュから鋳型への溶鋼流出孔が小さい場合でも、溶鋼流出孔の閉塞を生ずることなく、タンディッシュを熱間で安定して再利用することが可能となり、タンディッシュ耐火物のコスト削減及びタンディッシュの冷間整備作業の省力化を達成することができる。

また、タンディッシュを再使用しない場合でも、タンディッシュから鋳型に鋼滓が流出しないようにするため、通常、タンディッシュ内には溶鋼を残して鋳造を終了しており、本発明を適用することによってこの残留させる溶鋼を良鋳片として鋳造することができるようになり、良鋳片歩留まりも向上させることが可能となる。

タンディッシュから鋳型への溶鋼流量制御方式をストッパー方式としたブルーム連続鋳造機においてアルミキルド鋼を鋳造する際に本発明を実施した。タンディッシュ容量は約３０トンである。

タンディッシュ内に約４トンの前チャージの溶鋼を残してストッパーを閉鎖し、タンディッシュを待機位置に移動させ、待機位置で浸漬ノズルを取り外した。待機中、ストッパーの先端から溶鋼流出孔に酸素ガスを吹き込んで付着地金を洗浄するとともに、タンディッシュの開口部を耐火物製の蓋で覆って放熱を防止した。次回の鋳造が準備できた時点で、別途予熱装置で予熱した浸漬ノズルを上ノズルに取り付け、タンディッシュを搬送して鋳型直上に設置した。

そして、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入した。タンディッシュ内の溶鋼量が１５トンになった時点で、ストッパーを解放し、タンディッシュから鋳型内に溶鋼を注入し、連続鋳造を開始した。

このようにして、タンディッシュを再使用した結果、再使用時の鋳造成功率は９９％に達した。ここで、鋳造成功率とは、溶鋼流出孔の閉塞がなく、円滑にスタートした比率である。また、成分混合範囲は全てボトムクロップに収まるとともに、タンディッシュ内の残留地金の発生量を、従来の０．２５％から０．１０％に低減することができた。

タンディッシュから鋳型への溶鋼流量制御方式をストッパー方式とした場合の概略図である。 タンディッシュから鋳型への溶鋼流量制御方式をストッパー方式とスライディングノズル方式との併用とした場合の概略図である。

符号の説明

１ タンディッシュ
２ ストッパー
３ ガス吹込流路
４ 上ノズル
５ 上ノズル
６ スライディングノズル
７ 浸漬ノズル
１０ 溶鋼流出孔

Claims (2)

1. 鋼の連続鋳造工程で、タンディッシュ内に適量の溶鋼を残留させて連続鋳造を終了し、タンディッシュ内に残留させた溶鋼を排出しないまま、当該タンディッシュを次回の連続鋳造時に再使用する、タンディッシュの熱間再使用方法であって、
   タンディッシュ内に３トン以上１０トン以下の溶鋼を残留させた状態で、タンディッシュに取り付けたストッパーを閉鎖して連続鋳造を終了し、タンディッシュ内に残留させた溶鋼を排出しないまま、タンディッシュを待機位置に移動し、次回の連続鋳造の準備ができたなら前記タンディッシュを鋳型の直上位置に設置し、当該タンディッシュに次回連続鋳造の溶鋼を注入して、タンディッシュ内にタンディッシュ容量の１／２以上の溶鋼を滞留させ、その後、前記ストッパーを解放して鋳型への溶鋼の注入を開始することを特徴とする、タンディッシュの熱間再使用方法。
2. 前記連続鋳造工程が、ブルーム鋳片を製造する連続鋳造工程であることを特徴とする、請求項１に記載のタンディッシュの熱間再使用方法。

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