JP2009166110A - 連続鋳造用タンディッシュ及びその耐火物への地金差し防止方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉄皮10の内側に定形耐火物11が配置され、溶鋼鍋から溶鋼を受け入れる給湯室13と、溶鋼を鋳型に注入する排出口を有する排湯室14と、耐火物材26を有して給湯室13と排湯室14を仕切ると共に、これらを連通する溶鋼流路17、18、及び溶鋼流路17、18を通過する溶鋼を加熱する誘導加熱用鉄芯25が設けられた堰15とを備える連続鋳造用タンディッシュにおいて、鉄皮10又は定形耐火物11には、堰15内及び堰15上面のいずれか一方又は双方に突出して配置された押え部材16が取付け固定されている。
【選択図】図1
Description
このタンディッシュ80は、鉄皮81の内側に不定形耐火物(タンディッシュ母材耐火物)82が配置され、溶鋼鍋(図示しない)から溶鋼を受け入れる給湯室83と、溶鋼を鋳型(図示しない)に注入する排出口84を有する排湯室85と、給湯室83と排湯室85を仕切る堰86とを備えている。
この堰86の幅方向両側(タンディッシュ80の側壁に連接する側)下部には、それぞれ給湯室83と排湯室85を連通する溶鋼流路87、88が形成された耐火物スリーブ89、90が対向配置され、その周囲が耐火物スリーブ鋳包み91、92で覆われ、この耐火物スリーブ鋳包み91、92上に耐火物ブロック93、94が配置されている。この対向配置された耐火物スリーブ鋳包み91、92及び耐火物ブロック93、94の間には、その周囲が内筒管95と定形耐火物(パーマレンガ)96で順次囲まれ、溶鋼流路87、88を通過する溶鋼を加熱する誘導加熱用鉄芯(誘導加熱用鉄心)97が設けられている。
これら上記した耐火物スリーブ鋳包み91、92、耐火物ブロック93、94、及び定形耐火物96が、堰母材(耐火物)98で一体に形成され、堰86が構成されている。
このため、例えば、特許文献1には、耐火物スリーブをタンディッシュに容易に装着でき、しかも周囲の不定形耐火物の完全乾燥が可能で、かつスリーブ外周の異種不定形耐火物の完全充填も可能とする施工方法が開示されている。
また、連続鋳造用タンディッシュを繰り返し使用するに際しては、例えば、特許文献2のように、耐火物スリーブを多数回使用するため、耐火物スリーブをタンディッシュに埋設したままで、耐火物スリーブの内面の付着物や地金を効率的に除去する方法が開示されている。
これらの方法により、連続鋳造用タンディッシュの堰の施工時の作業負荷を軽減したり、また耐火物スリーブを交換することなく再使用できる。
具体的には、図7(A)に示すように、堰86の施工初期(例えば、1〜12チャージ程度)は、堰86が施工時の状態を維持しており、堰母材98に亀裂の発生がなく、堰86は健全な状態である。しかし、タンディッシュ80の繰り返し使用回数が増加(例えば、13〜21チャージ程度)すると共に、前記した衝撃により、図7(B)に示すように、耐火物ブロック93、94及び堰母材98が浮上しようとし、耐火物スリーブ89、90及び耐火物スリーブ鋳包み91、92に亀裂が発生する。そして、繰り返し使用回数が更に増加(例えば、22〜27チャージ程度)すれば、図7(C)に示すように、堰母材98によって堰86の上昇を押えることができず、発生した亀裂が更に拡大して、溶鋼が内筒管95側へ流出する。
そこで、溶鋼の流出を検知するため、例えば、特許文献3にも開示されているように、タンディッシュ80の堰86に溶融金属検知用アンテナ線99を埋設している。これにより、耐火物スリーブ89、90及び耐火物スリーブ鋳包み91、92に発生した亀裂から地金が侵入した場合には、この地金が埋設している溶融金属検知用アンテナ線99に接触した時点で、地金の侵入を検知できる。
このため、タンディッシュ80の寿命を向上させるため、耐火物ブロック93、94及び堰母材98の浮上を防止して、耐火物スリーブ89、90及び耐火物スリーブ鋳包み91、92への亀裂の発生を抑制し、地金の侵入を無くす必要があった。
なお、堰の浮上を防止する方法としては、例えば、特許文献4に、タンディッシュ本体の内側部に、堰及び押え板の側面がはまり込む溝を設け、その溝に堰を打ち込み、更にその堰の上側と溝との間に押え板を打ち込むことによって、堰を固定するタンディッシュが開示されている。また、他の方法として、くさびを打ち込む方法がある。
前記鉄皮又は前記定形耐火物には、前記堰内及び該堰上面のいずれか一方又は双方に突出して配置された押え部材が取付け固定されている。
第1の発明に係る連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記不定形耐火物材は、該不定形耐火物材を1500℃で熱処理した場合、該熱処理後の線変化率が0%又は0%を超え1.2%以下の範囲内であることが好ましい。
第1の発明に係る連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記押え部材は1又は2以上設けられ、前記堰と接触する前記押え部材の突出長さLは100mm以上500mm以下であり、かつ前記堰の厚みをTとした場合、前記押え部材が1のときは前記堰と接触する該押え部材の突出幅W1を、前記押え部材が2以上のときは前記堰と接触する該押え部材の合計突出幅W2を、それぞれ0.2T以上T以下とすることが好ましい。
第2の発明に係る連続鋳造用タンディッシュの耐火物への地金差し防止方法において、使用する前記連続鋳造用タンディッシュを整備するに際し、該連続鋳造用タンディッシュを冷却して90度以上180度以下の範囲内で傾転させ、該連続鋳造用タンディッシュの不要物を落下させて、前記堰を取付けた状態で前記連続鋳造用タンディッシュを繰り返し使用することが好ましい。
請求項3記載の連続鋳造用タンディッシュは、不定形耐火物材の線変化率を0%又は0%を超え1.2%以下の範囲内に規定するため、連続鋳造用タンディッシュを整備するに際し冷却しても、押え部材の下面と不定形耐火物材との間に隙間が形成されることなく、しかも押え部材に余分な力がかかることを抑制できる。
請求項5記載の連続鋳造用タンディッシュは、堰と接触する押え部材の突出長さと、堰の厚みに対する押え部材の突出幅を、それぞれ規定することにより、堰が上方へ飛び出すこと又は移動することを更に抑制できる。
また、連続鋳造用タンディッシュは、堰を取付けた状態で繰り返し使用できるので、鋳片の生産効率を向上でき、また耐火物材の施工作業を削減でき、更には耐火物材の使用量の低減が図れる。
ここで、図1(A)、(B)はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用タンディッシュの堰の一部切欠斜視図、部分正断面図、図2(A)は同連続鋳造用タンディッシュの押え部材の斜視図、(B)〜(G)はそれぞれ変形例に係る押え部材の斜視図、図3は押え部材の突出幅W1が堰の浮上寸法とタンディッシュの平均寿命に及ぼす影響を示す説明図、図4(A)、(B)はそれぞれ第1の変形例に係る連続鋳造用タンディッシュの堰の一部切欠斜視図、部分正断面図、(C)、(D)はそれぞれ第2の変形例に係る連続鋳造用タンディッシュの堰の一部切欠斜視図、部分正断面図、図5(A)、(B)はそれぞれ第3、第4の変形例に係る連続鋳造用タンディッシュの堰の部分正断面図である。
これら上記した耐火物スリーブ鋳包み21、22、及び定形耐火物24は、耐火物材26で一体に結合され、堰15が構成されている。
これにより、押え部材16の周囲に耐火物材26が密着し易くなるため、堰15の施工時に、押え部材16の周囲に隙間が形成されることを抑制できる。
なお、耐火物材(少なくとも、押え部材16と溶鋼流路18との間に位置する耐火物材)は、不定形耐火物材で構成することなく、定形耐火物材で構成することもできる。この場合、積み上げた定形耐火物材と押え部材の下面との間に隙間が形成されれば、その隙間の大きさに応じて、厚みが薄い定形耐火物材を挿入してもよいが、問題ない程度の隙間(例えば、3mm以下)であれば、そのままでもよい。
ここで、線変化率とは、JIS R 2554−76に記載された「キャスタブル耐火物の線変化率試験方法」を使用して求めた値である。具体的には、不定形耐火物材で40mm×40mm×160mmのサイズの試験片を作製し、110℃で24時間乾燥して冷却した後に試験片の長さを測定し、その後、昇温速度100℃/時間で1500℃まで昇温して、その温度で3時間保持した後に常温まで冷却し、再度、試験片の長さを測定して求めた値である。
一方、熱処理後の線変化率が1.2%を超える場合、耐火物材が膨張し過ぎるため、押え部材による押えが効かなくなる恐れがある。
以上のことから、耐火物材として、熱処理後の線変化率が0%又は0%を超え1.2%以下の不定形耐火物材を使用するが、下限を0.1%、上限を1.0%とすることが好ましい。なお、このような線変化率を有する不定形耐火物材としては、例えば、アルミナ−シリカ系の耐火物材、又はスピネル系の耐火物材がある。
ここで、熱処理後の線変化率が0%未満の場合、耐火物材が収縮するため、耐火物スリーブと耐火物スリーブ鋳包みに亀裂が形成され易くなり、この亀裂から溶鋼が流出して、前記した問題を引き起こす恐れがある。
一方、熱処理後の線変化率が1.2%を超える場合、耐火物材が膨張し過ぎるため、押え部材による押えが効かなくなる恐れがある。
なお、このような線変化率を有する定形耐火物材としては、例えば、アルミナ−シリカ系の耐火物材、スピネル系の耐火物材、マグネシア−カーボン系の耐火物材、又はアルミナ系の耐火物材がある。
このように、堰15の一部を構成する耐火物材26の種類を規定することで、押え部材16による堰15の浮上防止効果を、更に高めることができる。
このように、押え部材固定板28、29を使用することで、鉄皮10への押え部材16の取付けをより強固に実施できるが、押え部材固定板28、29を使用することなく、例えば、溶接により、押え部材16を鉄皮10へ直接取付けてもよい。
また、押え部材16は、水平状態で鉄皮10に取付け固定されているが、押え部材16の先側が斜め下方(例えば、水平状態を0度として、0を超え45度の範囲内)へ向く状態で、鉄皮10に取付け固定することが好ましい。これにより、押え部材16が、堰15の飛び出し方向に対抗するため、堰15の飛び出しを更に防止できる。
この押え部材16の厚みは、例えば、5mm以上50mm以下である。ここで、厚みが5mm未満の場合、薄くなり過ぎて堰15の重みに対抗できなくなる恐れがあり、一方、50mmを超える場合、厚くなり過ぎて取り扱いがしずらい問題がある。
また、図1(A)、(B)に示すように、堰15と接触する押え部材16の突出長さLは、100mm以上500mm以下とすることが好ましい。ここで、突出長さLが100mm未満の場合、堰15内に突出する押え部材16の長さが短くなり過ぎ、堰15の動きを固定できなくなる恐れがあり、一方500mmを超える場合、長くなり過ぎて堰15の重みに対抗できなる恐れがある。このため、突出長さLの下限を150mm、上限を250mmとすることが好ましい。
この理由について、押え部材の突出幅W1が堰の浮上寸法とタンディッシュの平均寿命に及ぼす影響を示す図3を参照しながら説明する。なお、堰の浮上寸法(図3中の●)は、タンディッシュによる鋳造を30チャージ行った後に測定した値であり、またタンディッシュの平均寿命指数(図3中の▲)は、堰内に配置した溶融金属検知用アンテナ線が地金を検知するまでの期間を、押え部材を使用しない場合を「1」として、その比を示したものである。
この図3においては、W1/Tが0.6までしか示されていないが、これは、押え部材の突出幅W1を更に広くしても、更なる顕著な効果は望めないからである。しかし、現実的には、W1/Tが1となるまで、押え部材の突出幅W1を広げることはできる。
以上のことから、押え部材16の突出幅W1を、0.2T以上T以下としたが、下限を0.3T、上限を0.6Tとすることが好ましい。
なお、上記した押え部材の突出幅は、押え部材が1つのときの結果であるが、押え部材が2以上のときは、堰と接触する押え部材の合計突出幅W2を、前記した押え部材の突出幅W1と同じ範囲とすることで、同様の効果が得られる。
図2(B)に示す押え部材30は、図2(A)に示した板状の押え部材16の先側に貫通孔31が形成されたものである。これにより、この貫通孔31内に耐火物材が入り込むため、押え部材30と耐火物材との密着状態を更に高めることができる。
図2(C)に示す押え部材32は、図2(A)に示した板状の押え部材16の先端面と両側面に、それぞれ突出部33〜35が取付けられたものである。また、図2(D)に示す押え部材36は、棒材37の先に、これより正断面積が大きい板材38が取付け固定されたものである。そして、図2(E)に示す押え部材39は、棒材40の先側両側部に、それぞれ複数(ここでは、2つずつ)の突出部41〜44が取付け固定されたものである。このように、耐火物材と接触する部分の正断面形状を変えることで、押え部材と耐火物材とのひっかかりを更に高めることができる。
図2(G)に示す押え部材51は、断面円形の円柱状の棒材で構成されているが、筒状の棒材でもよく、また断面楕円形の棒材でもよい。これにより、押え部材の構成を簡単にできる。
以上に示した構成の連続鋳造用タンディッシュを使用することにより、堰15への亀裂発生、即ち溶鋼流路17、18を形成する耐火物スリーブ19、20及び耐火物スリーブ鋳包み21、22への亀裂発生を抑制できる。従って、地金の侵入がなく、連続鋳造用タンディッシュの寿命を従来よりも向上できるので、連続鋳造で製造する鋳片の生産効率を向上でき、また耐火物材の施工作業を削減でき、更には耐火物材の使用量の低減が図れる。
まず、鉄皮10の内側面に押え部材固定板28、29を取付け、これに押え部材16を差し込んで、鉄皮10に押え部材16を取付け固定する。
次に、この鉄皮10の内面に、定形耐火物11を敷き詰め、その上から不定形耐火物12を流し込み施工する。このとき、押え部材固定板28、29の先端部が、不定形耐火物12の表面と同一位置、又は表面よりも突出した位置となる場合は、ここで、押え部材固定板28、29に押え部材16を取付け固定してもよい。
これにより、不定形耐火物材が隅々まで行き渡り、不定形耐火物材が乾燥して硬化した後は、堰15と押え部材16とが一体となる。
なお、耐火物材に定形耐火物材を使用する場合は、定形耐火物材を積み上げて堰15を形成し、また定形耐火物材と不定形耐火物材を使用する場合は、定形耐火物材を目的とする高さまで積み上げた後、不定形耐火物材を上記した方法で流し込み施工する。
これにより、堰15が上方へ飛び出すこと又は移動することを抑制して、堰15への亀裂発生、即ち溶鋼流路17、18を形成する耐火物スリーブ19、20及び耐火物スリーブ鋳包み21、22への亀裂発生を抑制できる。
なお、このタンディッシュを繰り返し使用するためには、例えば、鋳造の合間(例えば、キャスト間)にメンテナンス作業(整備)を行う必要がある。
従って、連続鋳造用タンディッシュは、堰15を取付けた状態で繰り返し使用できるので、鋳片の生産効率を向上でき、また耐火物材の施工作業を削減でき、更には耐火物材の使用量の低減が図れる。
図4(A)、(B)に示す連続鋳造用タンディッシュの堰60は、一方側の耐火物スリーブ鋳包み22の上に耐火物材61の大部分を構成する耐火物ブロック62(定形耐火物材)を載置し、この耐火物ブロック62の上面に押え部材16の下面27を接触させ、その上から耐火物材61の残部を構成する不定形耐火物材63を流し込み施工したものである。このように構成することで、堰60の施工時間の短縮が図れる。
また、図4(C)、(D)示す連続鋳造用タンディッシュの堰65は、上方に開口した穴66が形成された耐火物材67で構成されたものである。このように構成することで、堰65の大部分を構成する耐火物材67の使用量を低減でき、経済的である。
図5(B)に示す連続鋳造用タンディッシュの堰75は、2つの押え部材16を、堰75を構成する耐火物材76内と耐火物材76上面に、多段に配置したものである。このように構成することで、押え部材16と耐火物材76とのひっかかりを更に高めることができる。また、耐火物材76の重量を2つの押え部材16に分散でき、例えば、各押え部材16をコンパクトにできる。
また、前記実施の形態においては、押え部材の基側(先側を除く部分)を鉄皮に取付け固定した場合について説明したが、堰が上方へ飛び出すこと又は移動することを抑制できれば、押え部材の基側を、鉄皮の内側に積み重ねられる定形耐火物に配置して、取付け固定してもよい。この場合、押え部材の基側を、上下に隣り合う定形耐火物の間に配置してもよく、また定形耐火物自体に、押え部材の基側の断面形状と同一の輪郭の穴を形成し、これに差し込んで固定してもよい。
Claims (7)
- 鉄皮の内側に定形耐火物が配置され、溶鋼鍋から溶鋼を受け入れる給湯室と、該溶鋼を鋳型に注入する排出口を有する排湯室と、耐火物材を有して前記給湯室と前記排湯室を仕切ると共に、前記給湯室と前記排湯室を連通する溶鋼流路、及び該溶鋼流路を通過する溶鋼を加熱する誘導加熱用鉄芯が設けられた堰とを備える連続鋳造用タンディッシュにおいて、
前記鉄皮又は前記定形耐火物には、前記堰内及び該堰上面のいずれか一方又は双方に突出して配置された押え部材が取付け固定されたことを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。 - 請求項1記載の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記堰の少なくとも前記押え部材の下面が接触する部分を構成する耐火物材は、流し込み施工される不定形耐火物材であることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
- 請求項2記載の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記不定形耐火物材は、該不定形耐火物材を1500℃で熱処理した場合、該熱処理後の線変化率が0%又は0%を超え1.2%以下の範囲内であることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
- 請求項1記載の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記押え部材と前記溶鋼流路との間に位置する耐火物材の少なくとも一部は定形耐火物材であり、該定形耐火物材を1500℃で熱処理した場合、該熱処理後の線変化率が0%又は0%を超え1.2%以下の範囲内であることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の連続鋳造用タンディッシュにおいて、前記押え部材は1又は2以上設けられ、前記堰と接触する前記押え部材の突出長さLは100mm以上500mm以下であり、かつ前記堰の厚みをTとした場合、前記押え部材が1のときは前記堰と接触する該押え部材の突出幅W1を、前記押え部材が2以上のときは前記堰と接触する該押え部材の合計突出幅W2を、それぞれ0.2T以上T以下としたことを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の連続鋳造用タンディッシュを使用して、連続鋳造時における前記堰への亀裂発生を抑制することを特徴とする連続鋳造用タンディッシュの耐火物への地金差し防止方法。
- 請求項6記載の連続鋳造用タンディッシュの耐火物への地金差し防止方法において、使用する前記連続鋳造用タンディッシュを整備するに際し、該連続鋳造用タンディッシュを冷却して90度以上180度以下の範囲内で傾転させ、該連続鋳造用タンディッシュの不要物を落下させて、前記堰を取付けた状態で前記連続鋳造用タンディッシュを繰り返し使用することを特徴とする連続鋳造用タンディッシュの耐火物への地金差し防止方法。
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