JP2012152757A - タンディッシュコーティング用中子とそのセット方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タンディッシュへの中子のセット時間を短くすること。
【解決手段】タンディッシュ内にドライコーティング材層を形成する際に使用する中子とそのセット方法である。タンディッシュ１の側壁面１ａの上端１ａａに載置する支持アーム１３を備える。支持アーム１３を前記上端１ａａに載置して中子１１をタンディッシュ１内に中吊り状態に保持する。その後、中子１１と前記側壁面１ａとの間に芯出しブロック１４を挿入して中子１１と前記側壁面１ａとの間隙ｄ1を、また、前記上端１ａａと支持アーム１３の間に高さ調整用ライナー１６を挿入してタンディッシュ１の敷き部１ｂと中子１１の底部との間隙ｄ2をそれぞれ調整する。
【効果】タンディッシュの側壁面の上端に支持アームを載置するだけで中子の水平を確保でき、芯出しブロックと高さ調整用ライナーを挿入するだけでドライコーティング材の厚さを調整できるので、中子のセット時間を短くできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼を連続鋳造する際に使用するタンディッシュの内壁面に沿って乾式の不定形耐火物粉による保護層を形成するためのタンディッシュコーティング用中子と、その中子のタンディッシュ本体へのセット方法に関するものである。

なお、乾式の不定形耐火物粉を、以後ドライコーティング材と、タンディッシュコーティング用中子を、以後単に中子と言う。

タンディッシュ内面に形成する保護層は、２０％の水分を添加しながら耐火物粉を吹き付けた後、固化させることで行っている。このような方法で耐火物粉を吹き付け施工する湿式法は国内では一般的である。

これに対し、ドライコーティング材に粉末の熱硬化バインダー（骨材と骨材との結合剤）を混合して保護層を形成する方法は水分を使用しない乾式法で、水の分解による水素の溶鋼中へのトラップがなく、低水素化、短時間昇熱が可能となる等のメリットがある。この乾式法と前記湿式法における性能、長所、短所を比較したものを下記表１に示す。

しかしながら、後述するように、前記乾式法は、タンディッシュへの中子のセット、加熱によるドライコーティング材の固化等、施工に時間を要するため、タンディッシュの使用効率が低下し、全鋼種への適用拡大が難しい。従って、国内での普及率は、下記表２に示すように、ヨーロッパや北アメリカに比べて低いレベルにあるのが実情である。

乾式法は、タンディッシュ内に中子をセットし、中子に設置したバイブレータで中子に振動を付与しながら、タンディッシュの内面と中子の間に設けた３０〜５０mmの隙間にドライコーティング材を充填する（例えば特許文献１、２）。

ドライコーティング材の充填が完了した後は、中子の内面から１００〜４００℃に加熱する。この加熱はドライコーティング材を硬化させて保形すること（所定の形状への硬化）が目的であり、一般にはガスバーナや温風機が用いられる。

ドライコーティング材が硬化し、保形が完了した時点で加熱を止め、その後、中子をタンディッシュより脱枠（取り出す）する。脱枠後は、内面にドライコーティング材の断熱層を施工したタンディッシュ（以後、ドライタンディッシュと言う。）を鋳込みフロアーまで移送して１０００℃以上に昇熱する。この昇熱後、タンディッシュは使用が可能となる。

乾式法は、解体時間や昇熱時間を短縮できることは既知であるが、中子をタンディシュ内に水平にセットし難くセットに時間を要する等のため、全体としての施工時間は、下記表３に示すように湿式法と比較して長くなる。

表３に示した現状の乾式法における施工に要する時間の内訳は、
(1) タンディッシュ内面の耐火物補修に要する時間：１時間
(2) 中子のセットに要する時間：４時間
(3) ドライコーティング材の投入に要する時間：４時間
(4) 加熱による材料の硬化に要する時間：１０時間
である。

前記のうち、時間の短縮を図れるものは、(2)の中子のセットに要する時間と、(4)の加熱による材料の硬化に要する時間である。

以下、時間の短縮を図ろうとする、(2)の中子のセット方法について説明する。
図６（ａ）に示すように、タンディッシュ１の敷き部１ｂにドライコーティング材２を投入し、ドライコーティング材２の表面が水平になるようにレベルを調整する。このレベル調整は施工者がタンディッシュ内に入って表面を水平にならすことによって行う。タンディッシュの敷き部にドライコーティング材を事前に固体化させたボードを施工してモルタル等にて固定する方法もある。

次に、中子３をクレーン等で吊り上げ（図６（ａ）参照）、図６（ｂ）に示すように、タンディッシュ１の敷き部１ｂに投入したドライコーティング材２上にセットする。中子が水平になっていてタンディッシュ内の耐火物側面と中子との隙間が均一になればセット完了となる。

しかしながら、タンディッシュの敷き部に投入したドライコーティング材（又はボード）の表面には多少の凹凸があるので中子の水平レベルが出し難く、中子とタンディッシュ内の耐火物側面の隙間を均一にすることが難しい。この状態で、ドライコーティング材を充填しても均一な厚みにはならない。

従って、中子のセットを完了させるためには、敷き部に投入したドライコーティング材（又はボード）の再度のレベル出しと中子のタンディッシュ内への挿入を繰り返す必要がある。

すなわち、従来の中子のセット方法には、以下の問題点がある。
(a) タンディッシュの敷き部に投入するドライコーティング材（又はボード）の水平レベルが出し難いため、中子とタンディッシュ内の耐火物側面の隙間が均一にならず、敷き部の再度のレベル出しと中子のタンディッシュ内への挿入を繰り返す必要がある。

(b) ドライコーティング材（又はボード）上に中子を直接載せるため、タンディッシュ内の側壁部に形成するドライコーティング材層の厚さが左右上下で均等にならない。 例えば側壁部に形成するドライコーティング材層の厚さを５０mmにしたい場合、従来の方式では最大±２０mmの誤差が生じる。すなわち、側壁部に形成するドライコーティング材層の厚さは、厚い箇所は７０mm、薄い箇所は３０mmとなる。この場合、タンディッシュに施工したドライコーティング材層の寿命は、薄い箇所の厚さで制約される。更に、ドライコーティング材の施工厚さを薄くして経済性を追求する場合、例えば施工厚みを２０mmにしたい場合には、厚さを確保できない箇所が生じる可能性もある。

(c) 前記中子構造では、タンディッシュの内寸と中子の外寸でドライコーティング材の施工厚さが決まってしまうので、ドライコーティング材層の厚さを変更することができない。

また、(4) の加熱による材料の硬化方法には以下の問題がある。
従来法では、図７に示すように、温風ヒータ４等を使用して中子３の内面を加熱し、タンディッシュ１の敷き部１ｂや側壁面１ａに充填したドライコーティング材２を硬化させている。

このような硬化方法では、熱効率を向上して加熱時間を短縮するには中子の上面からの熱放散を極力なくし、それ以外は熱伝導率を高めてドライコーティング材の硬化を促進させることが望ましい。しかしながら、鋼板のみで製作した中子では上面からの熱放散を十分に抑制することができないので、加熱時間が長くなる。

特許第４４７８０６１号公報 特開２０１０−１３７２７９号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来の中子をタンディッシュ本体に施工する方法では、中子のセットと、加熱による材料の硬化に時間を要すると言う点である。

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、タンディッシュ本体へのセット時間を短くできる中子と、その中子のタンディッシュ本体へのセット方法を提供することを目的としている。

すなわち、本発明の中子は、
鋼の連続鋳造で用いられるタンディッシュの内壁面に間隙を形成し、この形成した間隙にドライコーティング材を挿入後、加熱して固化させるための中子であって、
上端部にタンディッシュの側壁面の上端に載置する支持アームを備えると共に、
タンディッシュの側壁面とタンディッシュ内に入れた中子の間に挿入して、前記中子とタンディッシュの側壁面との間隙を調整する芯出しブロックと、
タンディッシュの側壁面の上端と前記支持アーム間に挿入して、タンディッシュの敷き部と中子の底部との間隙を調整する高さ調整用ライナーを備えたことを最も主要な特徴としている。

上記本発明の中子の上面に断熱材を施工し、側面、底部を鋼板製とした場合は、上面からの熱放散を十分に抑制することができ、ドライコーティング材の硬化に要する加熱時間を短縮できる。

上記本発明の中子は、
その支持アームをタンディッシュの側壁面の上端に載置して前記中子をタンディッシュ内に中吊り状態に保持した後、当該中子とタンディッシュの側壁面との間に芯出しブロックを挿入して中子とタンディッシュの側壁面との間隙を、また、タンディッシュの側壁面の上端と支持アーム間に高さ調整用ライナーを挿入してタンディッシュの敷き部と中子の底部との間隙をそれぞれ調整することによってセットする。これが本発明のタンディッシュコーティング用中子のセット方法である。

上記の本発明では、タンディッシュ内に中子を入れてタンディッシュの側壁面の上端に支持アームを載置するだけで、中子の水平を確保できる。また、中子とタンディッシュの側壁面との間に芯出しブロックを、タンディッシュの側壁面の上端と支持アーム間に高さ調整用ライナーをそれぞれ挿入するだけで側壁部と敷き部に投入するドライコーティング材の厚さ調整が行える。

本発明では、中子の上端部に支持アームを取り付けたので、タンディッシュの側壁面の上端に支持アームを載置した際には中子の水平を確保できる。また、芯出しブロックと高さ調整用ライナーを挿入するだけで側壁部と敷き部に投入するドライコーティング材の厚さ調整が行えるので、敷き部に投入するドライコーティング材の再度のレベル出しと中子のタンディッシュ内への挿入を繰り返す作業がなくなる。

従って、中子のセットに従来は４時間かかっていたものが、１５分でセットできるようになった。加えて、側壁部に投入するドライコーティング材の厚さのバラツキも、従来は±２０mmあったものが、本発明では±２mmまで精度が向上し、ドライコーティング材の材料削減が可能となった。

タンディッシュにセットした状態の本発明の中子を示した概略図で、（ａ）は断面して示す正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面して示す側面図である。 図１に示した中子の詳細図で、（ａ）は断面して示す正面図、（ｂ）は側面図の要部拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。 芯出しブロックを挿入しない側の中子の長辺面及び短辺面に取り付ける厚さ調整板を説明する図である。 上面に断熱材を施工した中子を示した図である。 断熱材の取り付け方法の一例を示した図である。 現状の乾式法における中子のセット方法を説明する図、（ａ）は前段工程、（ｂ）は後段工程を示した図である。 加熱による材料の硬化方法を説明する図である。

本発明では、タンディッシュ本体への中子のセット時間を短くするという目的を、上端部に支持アームを備えて中子を水平にセットすることと、側壁部と敷き部に投入するドライコーティング材の厚みを芯だしブロックと高さ調整用ライナーで調整することで実現した。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図５を用いて説明する。
図１はタンディッシュにセットした状態の本発明の中子を示した概略図で、（ａ）は断面して示す正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面して示す側面図である。図２は図１に示した中子の詳細図で、（ａ）は断面して示す正面図、（ｂ）は側面図の要部拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。

１１は本発明の中子であり、枠組み１１ｄの外側に鋼板製の側板１１ａ、底板１１ｂ、上板１１ｃ等を取り付けて、セットするタンディッシュ１の内面形状と相似形に形成されている。そして、上板１１ｃにおける等間隔位置の例えば３箇所に、ドライコーティング材２を中子１１とタンディッシュ１の内面との隙間に充填する時に、充填を補助するべく中子１１を振動させるバイブレータ１２を設置している。

本発明では、前記構成の中子１１の上端部の例えば長手方向２箇所に、タンディッシュ１の両側壁面１ａの上端１ａａに載置する支持アーム１３を取り付けている。中子１１のセット時、この支持アーム１３をタンディッシュ１の両側壁面１ａの上端に載置することで、中子１１の水平を確保することができる。また、その際、中子１１はタンディッシュ１内で中吊り状態となっているので、中子１１を構成する底板１１ｂとタンディッシュ１の敷き部１ｂに投入したドライコーティング材２の間に発生する空隙を通して伝熱でき、敷き部１ｂに投入したドライコーティング材２の硬化が促進される。

１４はタンディッシュ１内に中吊り状態にセットした前記中子１１の、短辺側及び長辺側の一方の外側面とタンディッシュ１の一方の側壁面１ａの間の間隙ｄ1に、例えば各２箇所挿入する芯出しブロックである。この芯出しブロック１４は、上部の吊り環１４ａをクレーンで吊って前記間隙ｄ1に挿入し、中子１１への固定は、芯出しブロック１４の上端に設けた金具１４ｂを中子１１の上面に突出した側壁１１ｅに引っ掛けることによって行う。

ところで、連々鋳の回数変化や鋼種による鋳込み時間の変更と言った操業変化よってドライコーティング材２の使用可能チャージ数が決定される。この場合、ドライコーティング材２の厚みを操業条件に適した値に変更すればコストのミニマム化が図れる。

そこで、厚さｔ1の異なる芯出しブロック１４を複数用意しておけば、前記間隙ｄ1に投入するドライコーティング材２の側壁厚さを調整することが可能となる。その際、採用する芯出しブロック１４の厚さｔ1により、芯出しブロック１４を挿入した側の間隙ｄ1と、相対する側の間隙が異なる場合が起こり得る。

従って、異なる厚さの芯出しブロック１４を複数用意する場合は、前記芯出しブロック１４を挿入しない側も同じ間隙ｄ1になるよう、図３に示すように、芯出しブロック１４を挿入しない側の中子１１の長辺面及び短辺面に厚さ調整板１５ａ，１５ｂを着脱可能としておくことが望ましい。厚さ調整板１５ａ，１５ｂの前記中子１１の長辺面及び短辺面への取り付けは、例えば溶接、皿ボルト、皿ビス等によって行えばよい。

１６はタンディッシュ１の敷き部１ｂと中子１１の底板１１ｂとの間隙ｄ2を調整するために、タンディッシュ１の側壁面１ａの上端１ａａと前記支持アーム１３の間に挿入する高さ調整用ライナーである。この高さ調整用ライナー１６も厚さｔ2の異なるものを複数用意しておくことにより、前記間隙ｄ2、すなわち敷き部１ｂに投入するドライコーティング材２の厚さを調整することが可能となる。

１７は中子１１の加熱効率を改善するため、図４に示すように、中子１１の上板１１ｃに取り付けた断熱材、例えば熱伝導率が０．２８W／m／K、比重が０．１３のセラミックファイバーブロックである。

前記断熱材１７を中子１１の上板１１ｃに取り付ける方法としては、例えば図５に示すように、断熱材１７の中央部にボルト１８を通して反対側をナット１９で締付けて固定する。この時、ボルト１８の頭部には不定形耐火物を塗って融けないように養生しておく。

上記構成の本発明の中子１１をタンディッシュ１にセットする場合は、先ず、支持アーム１３をタンディッシュ１の側壁面１ａの上端１ａａに載置して中子１１をタンディッシュ１内に中吊り状態に保持する。

その後、中子１１とタンディッシュ１の側壁面１ａとの間に前記芯出しブロック１４を挿入して、中子１１とタンディッシュ１の側壁面１ａとの間隙ｄ1を芯出しブロック１４の厚さｔ1とする。その際、必要に応じて、芯出しブロック１４を挿入しない側の中子１１の長辺面及び短辺面に厚さ調整板１５ａ，１５ｂを取り付け、芯出しブロック１４を挿入しない側の間隙もｔ1となるようにする。

また、タンディッシュ１の側壁面１ａの上端１ａａと支持アーム１３の間に高さ調整用ライナー１６を挿入してタンディッシュ１の敷き部１ｂと中子１１の底部との間隙ｄ2を調整する。以上が本発明の中子のセット方法である。

中子１１をタンディッシュ１にセットした後は、温風ヒータ４等から例えばステンレス製のフレキシブルホース２０を介して中子１１の内面に熱風を送り込んで中子１１の内部温度が例えば３５０℃になるように加熱し、タンディッシュ１の敷き部１ｂや側壁面１ａに充填したドライコーティング材２を硬化させる。

以上の本発明によれば、厚さの異なる芯出しブロック１４や厚さ調整板１５ａ，１５ｂを使用することにより側壁部のドライコーティング材の施工厚さの変更が可能となる。また、厚さの異なる高さ調整用ライナーを使用することによりドライコーティング材２の敷き部の厚さ変更も可能となる。これによりタンディッシュ１の使用チャージ数に応じたドライコーティング材２の施工厚さが設定可能となってドライコーティング材２の削減ができる。

この際、図４に示すように、中子１１の上板１１ｃに断熱材１７を取り付け、側板１１ａ、底板１１ｂを鋼板製とした場合は、上面からの熱放散を十分に抑制することができるので、熱効率が向上して短い時間でドライコーティング材２を硬化することができる。

発明者らは、スラブの連続鋳造用に使用している３５トン規模のタンディッシュ（長さ５．５ｍ、高さ１．９５ｍ、幅１．５５〜０．８７ｍ）に上記本発明の中子をセットしてタンディッシュの内面にドライコーティング材を充填して硬化した。比較として、従来の乾式法による場合の結果も併せて示す。

本発明の場合、中子のセットに要する時間は１５分である。そして、タンディッシュの内面には厚さ３０mmのドライコーティング材層を均一に形成することができ、ドライコーティング材の使用量は１基当たり１５００kgであった。さらに中子の上板に断熱材を取り付けたことによりドライコーティング材の硬化に要する時間は５時間であった。硬化時間を短縮するにはガスバーナや温風ヒータの能力を高めることが有効な手段であるが省エネルギーの面で好ましくない。

一方、従来の中子を使用した乾式法の場合は、中子のセットに要する時間は４時間で、ドライコーティング材の硬化に要する時間は１０時間であった。そして、タンディッシュの内面には施工したドライコーティング材層の厚さは５０mm〜３０mmで、ドライコーティング材の使用量１基当たり２５００kgであった。

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。

例えば中子１１の背面温度が１００℃になった時、ドライコーティング材２が硬化して保形が完了したものとして温度管理をしている。従って、中子１１は極力熱伝導の良いものが好ましいので、上記の例では中子１１を構成する側板１１ａ及び底板１１ｂは鋼板製のものを示しているが、熱伝導率を向上させるために銅合金板、アルミニウム合金板を使用してもよい。

また、断熱材１７もセラミックファイバーブロックに限らず、断熱ボードや断熱キャスタブルを使用しても良い。例えば断熱ボードを使用する場合は、セラミックファイバーブロックの場合と同様、前記したボルト１８とナット１９を使用して取り付ければ良いが、断熱キャスタブルの場合はスタッドを使用して取り付ける。

また、ドライコーティング材２を硬化せるために昇温する中子１１の内部温度は、中子１１が変形しない範囲で高い温度とすることが望ましいので、５００℃以下であれば３５０℃に限らない。

１ タンディッシュ
１ａ 側壁面
１ａａ 上端
１ｂ 敷き部
２ ドライコーティング材
１１ 中子
１１ｅ 側壁
１３ 支持アーム
１４ 芯出しブロック
１５ａ，１５ｂ 厚さ調整板
１６ 高さ調整ライナー
１７ 断熱材

Claims (4)

1. 鋼の連続鋳造で用いられるタンディッシュの内壁面に間隙を形成し、この形成した間隙に乾式の不定形耐火物粉を挿入後、加熱して固化させるための中子であって、
   上端部にタンディッシュの側壁面の上端に載置する支持アームを備えると共に、
   タンディッシュの側壁面とタンディッシュ内に入れた中子の間に挿入して、前記中子とタンディッシュの側壁面との間隙を調整する芯出しブロックと、
   タンディッシュの側壁面の上端と前記支持アーム間に挿入して、タンディッシュの敷き部と中子の底部との間隙を調整する高さ調整用ライナーを備えたことを特徴とするタンディッシュコーティング用中子。
2. 前記芯出しブロック及び前記高さ調整用ライナーは、厚さが異なるものを複数有しており、前記芯出しブロックを挿入しない側の前記中子の長辺面及び短辺面には厚み調整板を着脱可能な構造としていることを特徴とする請求項１に記載のタンディッシュコーティング用中子。
3. 前記中子の上面に断熱材を施工し、側面、底部は鋼板製としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のタンディッシュコーティング用中子。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに記載のタンディッシュコーティング用中子の支持アームをタンディッシュの側壁面の上端に載置して前記中子をタンディッシュ内に中吊り状態に保持した後、当該中子とタンディッシュの側壁面との間に前記芯出しブロックを挿入して、前記中子とタンディッシュの側壁との間隙を、また、タンディッシュの側壁面の上端と前記支持アーム間に高さ調整用ライナーを挿入してタンディッシュの敷き部と中子の底部との間隙をそれぞれ調整することを特徴とするタンディッシュ用中子のセット方法。

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