JP2000271707A

JP2000271707A - 溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュ

Info

Publication number: JP2000271707A
Application number: JP11085361A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Imagawa; 浩志今川; Taijiro Matsui; 泰次郎松井; Masateru Nakaho; 真輝仲保; Shinichi Fukunaga; 新一福永; Hidetoshi Terajima; 英俊寺島
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱空間部を形成する耐火物のコーナー部の
溶損やスポーリングによりる欠落を抑制して、タンディ
ッシュ蓋の鉄皮の変形や鉄皮の赤熱等を防止し、プラズ
マトーチの火炎の温度を高く保持して安定したプラズマ
トーチの火炎を形成できる溶鋼のプラズマ加熱用タンデ
ィッシュを提供する。【解決手段】鉄皮１１の内側に耐火物１２が内張りさ
れたタンディッシュ容器１３と、内側に耐火物２６が内
張りされたタンディッシュ容器１３の蓋２３と、蓋２３
に形成されたプラズマトーチ挿入口２２に装着されたプ
ラズマトーチ２１とを有し、蓋１３の内部であってプラ
ズマトーチ２１の周囲にプラズマトーチ２１からの熱を
輻射して溶鋼１４に伝熱する加熱空間部２０が形成され
た溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュであって、加熱
空間部２０にその周囲の耐火物２６を通じて不活性ガス
を吹き込む通気孔２９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマトーチを
用いて溶鋼を加熱する際に、プラズマトーチ装着部のタ
ンディッシュ蓋の耐火物の損耗の防止とプラズマトーチ
の火炎の安定化を図る溶鋼のプラズマ加熱用タンディッ
シュに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造等では、取鍋内の溶鋼を
一旦タンディッシュに供給してから、タンディッシュに
設けたノズルを介して鋳型に注湯を行いながら、鋳型及
び支持セグメントからの冷却水の噴射により凝固した鋳
片を連続して引き抜くことが行われている。この連続鋳
造は、６０〜９０分の長時間にわたり行われるために、
鋳造末期にタンディッシュに供給する溶鋼の温度が低下
し、タンディッシュ内に地金が付着したり、鋳型に注湯
するためのノズルが詰まる等の操業支障が生じる場合が
あり、溶鋼の過熱温度（溶鋼の凝固温度よりも高い温
度）をより高くしている。しかし、溶鋼の過熱温度を高
くすると、鋳造初期の温度も高くなり、鋳型内で凝固殻
が十分に形成されずブレークアウトの発生や内部偏析の
増加等の問題が生じる。そのため、特開平９−４７８５
０号公報に記載されているように、タンディッシュにプ
ラズマトーチを備えて、プラズマ火炎の安定を図ると共
に、溶鋼の加熱を行い溶鋼の過熱温度を極力低くするこ
とにより、鋳片の品質を確保しながら、地金の付着やノ
ズル詰まり等の操業支障を回避することが行われてい
る。また、特開平６−１５４９６４号公報には、高温の
溶鋼による溶損や急激な熱変化に耐えると共に、内部の
雰囲気を無酸化状態に保持するタンディッシュが提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−４７８５０号公報では、タンディッシュ内の溶鋼を
３０００〜５０００℃のプラズマ火炎により加熱した際
に、タンディッシュ蓋に設けた加熱空間部を形成する耐
火物が輻射熱を受けて１７５０〜１８５０℃の高温度に
なり、特に加熱空間部を形成する耐火物のコーナー部が
熱により膨張し、熱スポーリングを生じて脱落して、耐
火物による断熱性が損なわれ、タンディッシュ蓋の鉄皮
の変形や赤熱等を招き、鋳造の中断やプラズマ加熱の停
止、あるいは蓋に生じた変形により内部に外気が侵入し
て雰囲気の酸素濃度が高くなり溶鋼の品質の低下が生じ
る。更に、耐火物のコーナー部を保護するために、プラ
ズマトーチの出力を抑えて火炎の温度を低くする場合
は、溶鋼の十分な加熱ができず、鋳造する溶鋼の温度が
目標値よりも低くなり鋳片の品質が悪化したり、タンデ
ィッシュの地金付着やノズル詰まり等の操業支障が生じ
る。また、特開平６−１５４９６４号公報では、溶損や
急激な熱変化に耐える耐火物を内張りしているが、プラ
ズマ火炎によって、耐火物の温度が輻射熱を受けて耐火
物の許容温度を超えるため、耐火物の溶損及びスポーリ
ングが発生し、前述の特開平９−４７８５０号公報のプ
ラズマ火炎により加熱する場合と同様の問題がある。更
に、鉄皮の変形は、タンディッシュと蓋との間に隙間を
生じさせ、その隙間から外気が侵入するために、内部の
雰囲気中の酸素濃度が増加し、溶鋼の酸化によって品質
が低下する。また、プラズマ火炎を形成する際の電気抵
抗が増加したり、プラズマ火炎を通常の出力に維持する
のに加電圧を高める必要がある等の問題がある。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、加熱空間部を形成する耐火物のコーナー部の溶損や
スポーリングによりる欠落を抑制して、タンディッシュ
蓋の鉄皮の変形や鉄皮の赤熱等を防止し、プラズマトー
チの火炎の温度を高く保持して安定したプラズマトーチ
の火炎を形成できる溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシ
ュを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュは、鉄皮の内
側に耐火物が内張りされたタンディッシュ容器と、内側
に耐火物が内張りされた前記タンディッシュ容器の蓋
と、該蓋に形成されたプラズマトーチ挿入口に装着され
たプラズマトーチとを有し、前記蓋の内部であって前記
プラズマトーチの周囲に該プラズマトーチからの熱を輻
射して溶鋼に伝熱する加熱空間部が形成された溶鋼のプ
ラズマ加熱用タンディッシュであって、前記加熱空間部
にその周囲の前記耐火物を通じて不活性ガスを吹き込む
通気孔を設けている。これにより、加熱空間部を形成す
る耐火物のコーナー部の溶損やスポーリングによる欠落
を抑制し、タンディッシュ蓋の鉄皮の変形や鉄皮の赤熱
等を防止したり、プラズマトーチの火炎の温度を高く保
持しながら安定した火炎を形成できる。

【０００６】ここで、前記通気孔が１〜５ｍｍの直径を
有するようにすることができる。通気孔を１〜５ｍｍの
直径にしているので、飛散する地金の付着による通気孔
の閉鎖や耐火物の強度低下を防ぎ、耐火物の冷却効率を
高めることができる。耐火物に設けた通気孔の直径が１
ｍｍ未満では、プラズマトーチの火炎の衝撃で飛散した
溶鋼により通気孔が閉塞し、不活性ガスの吹き込みが不
均一になり耐火物の溶損やスポーリングを招く。一方、
通気孔の直径が５ｍｍを超えると、耐火物の強度から耐
火物に設ける通気孔の数が制限され、均一な冷却を行う
ことができない。

【０００７】更に、前記通気孔を１〜５本／ｃｍ² 設け
ることができる。耐火物に均等に設けた通気孔から不活
性ガスを吹き込むので、耐火物の冷却が均一になり、耐
火物の溶損やスポーリングを確実に防止できる。通気孔
が１本／ｃｍ² 未満では、耐火物の冷却を均等にでき
ず、却って温度差の増加によりスポーリングが生じ易く
なる。通気孔が５本／ｃｍ² を超えて多くなると、耐火
物の強度そのものが低下する。

【０００８】また、前記通気孔を前記加熱空間部を形成
する耐火物の内側コーナー部に設けてもよい。これによ
り、加熱空間部の熱膨張により大きな応力が生じるコー
ナー部の冷却を積極的に行うことができ、耐火物の内側
コーナー部の溶損やスポーリングを防止してタンディッ
シュの変形や赤熱を防止し、タンディッシュの寿命を延
長できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュの全体の概要図、
図２は本発明の一実施の形態に係る溶鋼のプラズマ加熱
用タンディッシュの蓋の断面図である。図１に示すよう
に、本発明の一実施の形態に係る溶鋼のプラズマ加熱用
タンディッシュ１０（以下タンディッシュ１０という）
は、鉄皮１１の内側に耐火物１２を内張りし、底部１３
ａに図示しない鋳型に溶鋼１４を注湯するためのノズル
１５を装着したタンディッシュ容器１３と、図示しない
取鍋からタンディッシュ容器１３内に溶鋼１４を供給す
るロングノズル１６の装着口１７と、一般に用いる油圧
シリンダー等により昇降して底部１３ａのノズル１５を
開閉するストッパー１８の装着口１９と、後述する加熱
空間部２０にプラズマトーチ２１を出し入れするプラズ
マトーチ挿入口２２を設けた蓋２３を備えている。更
に、図２に示すように、蓋２３は、２０〜５０ｍｍの厚
みの鉄皮２４の内側に、耐火物として４０〜８０ｍｍの
厚みを有する断熱ボード２５を張り付け、この断熱ボー
ド２５の表面に１２０〜２００ｍｍの厚みの不定形耐火
物２６を内張りしている。

【００１０】不定形耐火物２６の内部には、蓋２３の外
部に設けられた不活性ガスの供給管２７に連通したガス
ヘッダー２８を設けている。このガスヘッダー２８に
は、不定形耐火物２６の内部を貫通して、蓋２３の内部
であってプラズマトーチ２１の周囲に形成された加熱空
間部２０に連通する通気孔２９を設けている。通気孔２
９は、１〜５ｍｍの直径のものを用い、プラズマトーチ
２１を囲む加熱空間部２０を形成する不定形耐火物２６
の内側コーナー部２６ａ〜２６ｄに１〜５本／ｃｍ² の
間隔で設けており、不活性ガスを１〜５ｋｇ／ｃｍ² の
圧力で加熱空間部２０内に吹き込む。また、プラズマト
ーチ２１は、加熱を行う時に、その先端２１ｃがプラズ
マトーチ挿入口２２から図示しない昇降装置により溶鋼
面１４ａより上方１５０ｍｍの位置にくるようにセット
され、例えばアルゴンガスを用いて、陽極２１ａ（アル
ゴンガスを陽イオン化した流れ）と陰極２１ｂ（アルゴ
ンガスを陰イオン化した流れ）を先端２１ｃで衝突混合
して高温度の火炎を形成する。

【００１１】次に、タンディッシュ１０における溶鋼１
４の加熱動作について説明する。底部１３ａのノズル１
５をストッパー１８で閉じた状態にあるタンディッシュ
容器１３に、取鍋に設けたロングノズル１６を装着口１
７に装着して取鍋から溶鋼１４を供給しながら、貯湯量
が３５トンに到達した時点で、装着口１９に設けたスト
ッパー１８を油圧シリンダー等により上昇させて、ノズ
ル１５を開いて２．０〜４．０トン／分の供給量で鋳型
に注湯を開始した。そして、蓋２３に取付けたプラズマ
トーチ２１を囲む凹状に形成された加熱空間部２０に、
供給管２７、ガスヘッダー２８を通して通気孔２９から
不活性ガスの一例であるアルゴンガスを２〜１０ｋｇ／
ｃｍ² の圧力で１〜１０ＮＬ／分吹き込んだ。そして、
タンディッシュ容器１３内の雰囲気を置換して雰囲気内
の酸素濃度を１重量％以下にした。置換後、溶鋼面１４
ａの上方１５０ｍｍの位置に先端２１ｃがくるようにプ
ラズマトーチ挿入口２２にプラズマトーチ２１を装着
し、アルゴンガスを用いて陽極２１ａと、陰極２１ｂを
先端２１ｃで衝突混合し、この熱を輻射して、加熱空間
部２０で伝熱し溶鋼面１４ａでの火炎温度を３０００〜
５０００℃にして溶鋼１４の加熱を行った。

【００１２】この溶鋼１４の加熱の際には、プラズマト
ーチ２１を囲む加熱空間部２０の周辺の不定形耐火物２
６が１７５０〜１８５０℃の高温になる。特に不定形耐
火物２６の内側コーナー部２６ａ〜２６ｄは、熱膨張と
限界強度を超えてスポーリングや溶損を生じ、タンディ
ッシュ容器１３及び蓋２３の寿命を大幅に低下させた
り、プラズマトーチ２１の出力の低下等を招く。しか
し、不定形耐火物２６の内部を貫通して加熱空間部２０
に連通する通気孔２９を加熱空間部２０の不定形耐火物
２６の内側コーナー部２６ａ〜２６ｄに設けて、この通
気孔２９からアルゴンガスを１〜５ｋｇ／ｃｍ² の圧力
で、１〜１０ＮＬ／分を吹き込むことにより、内側コー
ナー部２６ａ〜２６ｄを冷却できるので、熱膨張を抑制
し、限界強度を超えない１６００℃以下の低温度に維持
でき、スポーリングや溶損を抑制して不定形耐火物２６
の寿命を向上できる。更に、通気孔２９からアルゴンガ
スを連続して吹き込むことで、加熱空間部２０を含めた
周辺の雰囲気中の酸素や窒素等の有害なガスの濃度を低
く抑えることができ、プラズマトーチ２１の火炎が安定
し、負荷電圧の低減と加熱効率の向上が可能となる。

【００１３】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば、タンディッシュ容器１３のの蓋２３に内張
りする耐火物として断熱ボード２５を用いずに、全てを
不定形耐火物２６にしても良い。また、通気孔２９を有
する不定形耐火物２６のかわりにポーラスプラグ等に用
いられているポーラス状の耐火物を用いることもでき
る。更に、不活性ガスとして、窒素ガスやアルゴンガ
ス、あるいはこれ等を混合した気体を用いることもでき
る。

【００１４】

【発明の効果】請求項１〜４記載の溶鋼のプラズマ加熱
用タンディッシュは、鉄皮の内側に耐火物が内張りされ
たタンディッシュ容器と、内側に耐火物が内張りされた
タンディッシュ容器の蓋と、蓋に形成されたプラズマト
ーチ挿入口に装着されたプラズマトーチとを有し、蓋の
内部であってプラズマトーチの周囲にプラズマトーチか
らの熱を輻射して溶鋼に伝熱する加熱空間部が形成され
た溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュであって、加熱
空間部にその周囲の耐火物を通じて不活性ガスを吹き込
む通気孔を設けているので、加熱空間部を形成する耐火
物の内側コーナー部の溶損やスポーリングによる欠落を
抑制でき、タンディッシュ蓋の鉄皮の変形や鉄皮の赤熱
等を防止してタンディッシュの寿命を延長し、内部の雰
囲気中の酸素濃度を低減して溶鋼の品質の低下を防止
し、プラズマトーチの火炎の温度を高く保持して安定し
たプラズマトーチの火炎を形成できる。

【００１５】特に、請求項２記載の溶鋼のプラズマ加熱
用タンディッシュは、通気孔を１〜５ｍｍの直径にする
ので、飛散する地金の付着による通気孔の閉鎖や耐火物
の強度低下を防いで、不活性ガスを安定して流し、耐火
物の冷却効率を高めることができる。

【００１６】請求項３記載の溶鋼のプラズマ加熱用タン
ディッシュは、通気孔を１〜５本／ｃｍ² 設けているの
で、通気孔から吹き込む不活性ガスにより、耐火物を均
一に冷却でき、耐火物の溶損やスポーリングをより確実
に防止できる。

【００１７】請求項４記載の溶鋼のプラズマ加熱用タン
ディッシュは、通気孔を加熱空間部を形成する耐火物の
内側コーナー部に設けているので、熱膨張により大きい
応力が生じるコーナー部の冷却を行うことができ、耐火
物の内側コーナー部の溶損やスポーリングを防止し、タ
ンディッシュの変形や赤熱を防止し、タンディッシュの
寿命を延長できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る溶鋼のプラズマ加
熱用タンディッシュの全体の概要図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る溶鋼のプラズマ加
熱用タンディッシュの蓋の断面図である。

【符号の説明】

１０：溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュ、１１：鉄
皮、１２：耐火物、１３：容器、１３ａ：底部、１４：
溶鋼、１４ａ：溶鋼面、１５：ノズル、１６：ロングノ
ズル、１７：装着口、１８：ストッパー、１９：装着
口、２０：加熱空間部、２１：プラズマトーチ、２１
ａ：陽極、２１ｂ：陰極、２１ｃ：先端、２２：プラズ
マトーチ挿入口、２３：蓋、２４：鉄皮、２５：断熱ボ
ード、２６：不定形耐火物、２６ａ〜２６ｄ：内側コー
ナー部、２７：供給管、２８：ガスヘッダー、２９：通
気孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者仲保真輝福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者福永新一福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者寺島英俊千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内Ｆターム(参考） 4E014 AA01 AB01 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄皮の内側に耐火物が内張りされたタン
ディッシュ容器と、内側に耐火物が内張りされた前記タ
ンディッシュ容器の蓋と、該蓋に形成されたプラズマト
ーチ挿入口に装着されたプラズマトーチとを有し、前記
蓋の内部であって前記プラズマトーチの周囲に該プラズ
マトーチからの熱を輻射して溶鋼に伝熱する加熱空間部
が形成された溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュであ
って、前記加熱空間部にその周囲の前記耐火物を通じて
不活性ガスを吹き込む通気孔を設けたことを特徴とする
溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシュ。
【請求項２】請求項１記載の溶鋼のプラズマ加熱用タ
ンディッシュにおいて、前記通気孔が１〜５ｍｍの直径
を有することを特徴とする溶鋼のプラズマ加熱用タンデ
ィッシュ。
【請求項３】請求項１又は２記載の溶鋼のプラズマ加
熱用タンディッシュにおいて、前記通気孔を１〜５本／
ｃｍ² 設けている溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシ
ュ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶
鋼のプラズマ加熱用タンディッシュにおいて、前記通気
孔が前記加熱空間部を形成する耐火物の内側コーナー部
に設けられている溶鋼のプラズマ加熱用タンディッシ
ュ。