JP2009172675A - Method of sealing nozzle junction - Google Patents
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Description
本発明は、鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法に関するものである。 The present invention relates to a method for sealing a nozzle joint in a steel continuous casting facility.
鋼の連続鋳造においては、取鍋内の溶鋼をロングノズルを経由してタンディッシュに注入し、さらに浸漬ノズルを経由して鋳型内に注入している。これらのノズルとその直上の耐火物との間を不定形耐火物や難燃性のパッキング材によって接合して溶鋼漏れを防止している。しかし、固体どうしの接触であるために、ノズル外部からの空気の巻込みを完全に防止することは困難であった。 In continuous casting of steel, molten steel in a ladle is poured into a tundish via a long nozzle and further poured into a mold via an immersion nozzle. These nozzles and the refractory directly above are joined by an irregular refractory or a flame retardant packing material to prevent molten steel leakage. However, since the solids are in contact with each other, it is difficult to completely prevent air from being entrained from the outside of the nozzle.
すなわちノズルの内部には溶鋼が高速度で流れているために内部が減圧状態となり、ノズル接合部のシールが不完全であると、空気が巻き込まれ易かった。空気の巻き込みが生ずると鋳造品に気泡が混入して製品欠陥となったり、空気酸化により生成したアルミナクラスターに起因する製品欠陥やノズル詰まりなどの問題が発生することとなる。 That is, since molten steel flows inside the nozzle at a high speed, the inside is in a reduced pressure state, and if the seal at the nozzle joint is incomplete, air is easily caught. When air entrainment occurs, bubbles are mixed into the cast product, resulting in product defects, and problems such as product defects and nozzle clogging caused by alumina clusters generated by air oxidation may occur.
そこでノズル内部にアルゴンガスを供給してノズル内部を正圧に維持し、空気の巻き込みを防止するとともに、アルゴンガスによりノズル内面に付着したアルミナクラスターを剥離させることも行われている。しかし、鋼中にアルゴンガスによる気泡が混入して製品欠陥となるおそれがあるほか、高価なアルゴンガスを多量に使用するためランニングコストが高くなるという問題もあった。 Therefore, argon gas is supplied to the inside of the nozzle to maintain the inside of the nozzle at a positive pressure to prevent air entrainment and to peel off alumina clusters attached to the inner surface of the nozzle with argon gas. However, there is a risk that bubbles due to argon gas may be mixed in the steel, resulting in a product defect, and a large amount of expensive argon gas is used, resulting in high running costs.
上記の問題点を解決するために、ノズル接合部のシール方法が種々検討されている。例えば特許文献1には、耐火性粉末に低融点金属を含有させたパッキング材を用いることにより、外気から混入した酸素を酸化物として固定する方法が開示されている。しかし、低融点金属粒子が0.5〜20重量%しか含有されず、パッキング材内部を空気が通過する経路が完全に遮断できないため、ノズル内への空気の侵入を防止することが出来なかった。さらに、粒子が1〜3mm以下と微細なため、空気との反応により残存する金属が減少するため、酸素吸収能が徐々に低下するという問題があった。
In order to solve the above problems, various methods for sealing the nozzle joint have been studied. For example,
また特許文献2には、長石や珪酸ソーダを含み使用温度で軟化する材料からなるパッキング材を用い、ノズル接合部のシール性を向上させることが記載されている。しかしこのようなガラス質のパッキング材を用いた場合、鋳造中にノズルの交換を行うと軟化したパッキング材の一部が接合面に残留し易く、次に装着したノズルのパッキング材の密着が妨げられてシール性が低下するという問題点があった。
Further,
さらに特許文献3には、ノズル接合部をAlまたはAl合金からなる液体金属シール材によってシールする方法が開示されている。Alの融点は660℃であるから、鋳造運転時に温度が700℃以上となるノズル接合部においては十分なシール効果を発揮する。しかし実際の鋳造設備においては、温度が500℃程度にしか達しないノズル接合部が存在するため、特許文献3のシール方法によっては完全なシールができないことがあった。
本発明は上記した従来の問題点を解決し、温度が500℃程度にしか達しないノズル接合部についても、長期間にわたり安定してノズル接合部をシールすることができ、空気の巻き込みによる製品欠陥を確実に防止することができるノズル接合部のシール方法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and even for nozzle joints having a temperature of only about 500 ° C., the nozzle joint can be stably sealed over a long period of time, and product defects due to air entrainment It is an object of the present invention to provide a method for sealing a nozzle joint that can reliably prevent the above.
上記の課題を解決するためになされた本発明は、鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部を、使用状態で溶融して液体金属となるSnまたはSn合金によりシールすることを特徴とするものである。 The present invention made to solve the above-described problems is characterized in that the nozzle joint portion in the continuous casting equipment for steel is sealed with Sn or Sn alloy that is melted in a use state to become a liquid metal. .
本発明においては請求項2のように、液体金属の径方向の幅が3mm以上、常温における厚みdが1〜8mmであり、ノズル接合部の押付面圧P(MPa)と常温における厚みd(mm)との関係が、P≧1.12−0.11×dの式を満足するようにノズル接合部を加圧することが好ましい。
In the present invention, as in
また請求項3のように、ノズル接合面間に径の異なる大小二つの耐火性中空円板状パッキング材を配置し、それらの間に形成される空間に液体金属を保持させることが好ましい。
Further, as in
また請求項4のように、Sn合金として、Sn-Pb合金またはSn-Zn合金を用いることが好ましい。
As in
さらに請求項5のように、ノズル内部に溶鋼1トン当り1L以下の不活性ガスを吹き込み、ノズル接合部からの空気の巻き込みを抑制する方法を併用することもできる。
Further, as in
本発明によれば、ノズル接合部をSnまたはSn合金によりシールするようにしたので、温度が500℃程度にしか達しないノズル接合部においてもSnまたはSn合金は溶融し液体化する。このため長期間にわたり安定したシールが可能であり、ノズルを交換した場合にも次に装着したノズルのパッキング材の密着が妨げられてシール性が低下するようなおそれがない。特に請求項2の条件を満足するようにノズル接合部を加圧することによって、より完全なシールが可能となる。
According to the present invention, since the nozzle joint is sealed with Sn or Sn alloy, Sn or Sn alloy is melted and liquefied even in the nozzle joint where the temperature reaches only about 500 ° C. For this reason, a stable seal is possible over a long period of time, and even when the nozzle is replaced, there is no possibility that the sealing property of the nozzle mounted next will be hindered and the sealing performance will deteriorate. In particular, a more complete seal can be achieved by pressurizing the nozzle joint so as to satisfy the conditions of
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図1において、1は溶鋼を搬送してくる取鍋、2は取鍋1の底面に設けられたスライディングノズル、3はこのスライディングノズル2の下方に接続されたロングノズル、4はロングノズル3を通じて流下した溶鋼を受けるタンディッシュ、5はこのタンディッシュ4の底面に設けられたスライディングノズル、6はこのスライディングノズル2の下方に接続された浸漬ノズル、7は連続鋳造用の鋳型である。
Preferred embodiments of the present invention are shown below.
In FIG. 1, 1 is a ladle for conveying molten steel, 2 is a sliding nozzle provided on the bottom of the
周知のようにスライディングノズル2、5は上プレート、中プレート、下プレートの3枚構造からなり、ロングノズル3や浸漬ノズル6は下プレートの下面に接合されている。そして取鍋1内の溶鋼はロングノズル3を通じてタンディッシュ4内に流入し、さらに浸漬ノズル6を通じて連続鋳造用の鋳型7内に供給され、連続鋳造が行われることは従来と同様である。
As is well known, the
図2はノズル接合部の拡大断面図であり、ここでは浸漬ノズル6の上端面とスライディングノズル5の下プレートの下面との間のノズル接合部が示されているが、ロングノズル3の上端面とスライディングノズル2との接合部についても同様の構造である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle joint, in which the nozzle joint between the upper end surface of the
ノズル接合部には、内外二重の環状パッキン材11、12が同心状に配置されており、それらの間にSnまたはSn合金からなるシール材13が配置されている。環状パッキン材11、12としては、不定形耐火物や難燃性のパッキング材、例えばアルミナ粉末にフェノール系樹脂やアクリル系樹脂を混合したものを用いることができる。
Inner and outer double
SnまたはSn合金よりなるシール材13は、使用状態で溶融して液体金属となるものである。Snは融点が232℃であるためノズル接合部の温度が500℃程度にしか達しない場合にも溶融して液体金属となり、シール効果を発揮することができる。しかしSn-Pb合金またはSn-Zn合金を使用すれば融点はさらに低くなり、Sn-10%Pb合金の融点は217℃、Sn-20%Pb合金の融点は205℃、Sn-30%Pb合金の融点は192℃、Sn-10%Zn合金の融点は217℃、Sn-20%Zn合金の融点は220℃であるから、これらの合金をシール材13として使用すれば、更に低温域においても使用可能となる。
The sealing
SnまたはSn合金よりなるシール材13のサイズは、径方向の幅が3mm以上であり、常温における厚みdが1〜8mmであることが好ましい。ノズル接合部における外気の巻き込みは径方向に行われるから、これを阻止するためには径方向の幅が3mm以上であることが望ましく、最大幅は30mm程度とすれば十分である。また実験の結果、厚みdが1mm未満ではシール効果が不十分であり、8mmを越えてもやはりシール効果が低下した。尚、SnまたはSn合金よりなるシール材13の溶鋼注入後の残存率が溶鋼注入方向(上方向)から見た面積率で90%以上であればほぼ完全なシール状態を保ったと言え、空気巻き込みが防止できスラブ内気泡個数も少ない。残存率が90%未満であると、空気巻き込みによりスラブ内気泡個数が増加すると共にノズル閉塞が発生し好ましくない。
Regarding the size of the sealing
外気の吸引を確実に防止するために、ノズル接合部は加圧状態で使用されることが好ましい。加圧力は、例えばノズルをバネによって上方に押し付けることにより容易に与えることができる。実験の結果、ノズル接合部の押付面圧P(MPa)と常温におけるシール材13の厚みd(mm)との関係が、P≧1.12−0.11×dの式を満足するようにノズル接合部を加圧することによって、完全なシール効果が発揮されることが判明した。
In order to reliably prevent the outside air from being sucked, the nozzle joint is preferably used in a pressurized state. The pressing force can be easily applied by pressing the nozzle upward with a spring, for example. As a result of the experiment, the relationship between the pressing surface pressure P (MPa) of the nozzle joint and the thickness d (mm) of the sealing
図3はノズル内部を0atmに減圧し、ノズル接合部の押付面圧Pとシール材13の厚みdとを様々に変化させて実験した結果得られたグラフであり、実験したノズル接合部の温度は250〜700℃の範囲である。このグラフに示されるように、dが1〜8mm、でP≧1.12−0.11×dの範囲において、ノズル内部を減圧にした状態でも完全シールが達成できた。なお、押付面圧Pの上限は使用するノズル材質の強度やノズル支持装置の構造で決まる。例えばアルミナグラファイトであれば、接合部温度600℃での曲げ強度は8MPaであり、これに安全係数を見込んだ値が上限となる。安全係数を0.5とすると8MPa×0.5=4MPaが上限である。
FIG. 3 is a graph obtained as a result of an experiment in which the inside of the nozzle was depressurized to 0 atm, and the pressing surface pressure P of the nozzle joint and the thickness d of the
上記のように、本発明のノズル接合部のシール方法によれば外気の巻き込みを効果的に阻止することができるが、従来と同様にノズル内部に溶鋼1トン当り1L以下のアルゴン等の不活性ガスを吹き込み、ノズル接合部からの空気の巻き込みをより確実に抑制する方法を併用することもできる。しかしアルゴン流量を増加させると空気の巻き込みは防止できるがアルゴン気泡が増加するため、できるだけ少量とすることが好ましい。尚、ここで1L以下は常温、1気圧での1L以下に相当する量であればよい。 As described above, according to the sealing method of the nozzle joint portion of the present invention, it is possible to effectively prevent the outside air from being entrained. It is also possible to use a method in which gas is blown and the air entrainment from the nozzle joint portion is more reliably suppressed. However, if the argon flow rate is increased, air entrainment can be prevented, but argon bubbles increase. Here, 1 L or less may be an amount corresponding to 1 L or less at room temperature and 1 atmosphere.
また、Alを用いて脱酸し、Ce,La,Pr及びNdの1種または2種以上の希土類元素(REM)を0.1以上10ppm未満添加した溶鋼を用いれば、アルミナクラスターの生成が抑制されるため、アルミナクラスターに起因する製品欠陥やノズル詰まりなどの問題をより確実に防止することが可能となる。 In addition, if molten steel is used, which is deoxidized with Al and added with one or more rare earth elements (REM) of Ce, La, Pr, and Nd in an amount of 0.1 to less than 10 ppm, generation of alumina clusters is suppressed. Therefore, it is possible to more reliably prevent problems such as product defects and nozzle clogging caused by alumina clusters.
以下に本発明の実施例を示す。
溶鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール条件を様々に変化させ、鋳造されたスラブを切削して内部に含まれる気泡個数およびノズルの閉塞状況を観察した。シール条件としては、Snシール材の厚さ、幅、合金組成、押し付け面圧を表1に示すように変化させ、またアルゴン流量も表1中に示すように変化させた。なおノズル接合部の温度は300℃である。
Examples of the present invention are shown below.
The sealing conditions of the nozzle joint in the molten steel continuous casting equipment were changed variously, and the cast slab was cut to observe the number of bubbles contained in the inside and the clogged state of the nozzle. As sealing conditions, the thickness, width, alloy composition, and pressing surface pressure of the Sn sealing material were changed as shown in Table 1, and the argon flow rate was also changed as shown in Table 1. In addition, the temperature of a nozzle junction part is 300 degreeC.
No.1〜15の実施例ではノズル接合部の押付面圧P(MPa)と常温におけるシール材13の厚みd(mm)との関係が、P≧1.12−0.11×dの式を満足する範囲内にあり、スラブ切断面1m2あたりの気泡個数が500個未満と比較例に対し大幅に少なく製品欠陥に対し極めて有効である。これに対してNo.16以降の比較例ではスラブ切断面1m2あたりの気泡個数が多く、最低でも680個、多くは1000個以上である上に、シールが不完全なためノズル閉塞も発生していた。
No. In Examples 1 to 15, the relationship between the pressing surface pressure P (MPa) of the nozzle joint and the thickness d (mm) of the sealing
これに対して特許文献3に示されたAlまたはAl合金からなる液体金属シール材によってシールする方法では、シールが不可能であった。またフェノール樹脂にアルミナ粉末を添加した難燃性のパッキング材を用いた場合には、気泡個数が500個/m2以上となるのみならず、ノズル閉塞が発生した。
On the other hand, in the method of sealing with a liquid metal sealing material made of Al or Al alloy disclosed in
1 取鍋
2 スライディングノズル
3 ロングノズル
4 タンディッシュ
5 スライディングノズル
6 浸漬ノズル
7 連続鋳造用の鋳型
11 環状パッキン材
12 環状パッキン材
13 シール材
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