JP2016036824A - Plasma heating device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma heating device capable of preventing a torch from being immersed in molten metal under an operation condition of being not constant in a molten metal surface height in plasma heating time.SOLUTION: A plasma heating device is provided for heating molten metal in continuous casting by a plasma, and comprises a stopper receiver 8 for moving together with lifting of a torch 12, and a torch falling preventive stopper 9 is arranged by (n) pieces (n≥2) in a movable range of the stopper receiver 8, at least (n-1) pieces among these are a movable type stopper 9a, and the movable type stopper 9a can change a position between an advance position 21 and a retreat position 22. In plasma heating, the movable type stopper 9a existing under the stopper receiver 8 is set in the advance position 21, and the movable type stopper 9a existing above the stopper receiver 8 is set in the retreat position 22. When the torch descends since abnormality of a torch driving control system is caused, trouble of immersing the torch 12 in the molten metal, can be prevented.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、連続鋳造中の溶融金属をプラズマ加熱するプラズマ加熱装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma heating apparatus for plasma heating molten metal during continuous casting.

鍋に貯留した溶融金属をタンディッシュに注湯した後に連続鋳造鋳型へ供給する連続鋳造方法において、鍋及びタンディッシュ内の溶融金属は常に放熱状態にあり、鋳造の経過と供に溶融金属の温度が低下していく。この温度低下により、タンディッシュ内の底部に鋳型への溶鋼供給用として設置している浸漬ノズルの閉塞や、タンディッシュ及び鋳型内での不純物(介在物)浮上分離の阻害が発生し、鋳片品質の低下や鋳造作業中止トラブルの引き金となる。このため、タンディッシュ内の溶融金属を加熱する技術が導入されており、その技術としてプラズマ加熱装置や誘導加熱装置が一般的に使用されている。中でも、プラズマ加熱装置は誘導加熱装置と比べ、タンディッシュに大幅な改造を施すことなく適用できるという利点がある。   In the continuous casting method in which the molten metal stored in the pan is poured into the tundish and then supplied to the continuous casting mold, the molten metal in the pan and the tundish is always in a heat radiating state, and the temperature of the molten metal along with the progress of casting. Will go down. Due to this drop in temperature, the bottom of the tundish obstructs the immersion nozzle installed for supplying molten steel to the mold and impedes the separation of impurities (inclusions) in the tundish and mold. Triggers a drop in quality and troubles in stopping casting operations. For this reason, a technique for heating the molten metal in the tundish has been introduced, and a plasma heating apparatus or an induction heating apparatus is generally used as the technique. Among them, the plasma heating device has an advantage that it can be applied without significant modification to the tundish as compared with the induction heating device.

プラズマ加熱装置の加熱用トーチは、溶融金属およびアークの輻射熱に曝されているため、トーチの損傷を防ぐために内部を水冷する構造になっている(例えば特許文献1)。トーチは昇降機構によって昇降可能に設けられ(例えば特許文献2)、溶融金属のプラズマ加熱を行うに際してはトーチを下降し、溶融金属表面に接近して所定の間隔を保持し、加熱を開始する。   Since the heating torch of the plasma heating apparatus is exposed to the radiant heat of the molten metal and the arc, the inside is water-cooled to prevent damage to the torch (for example, Patent Document 1). The torch can be moved up and down by an elevating mechanism (for example, Patent Document 2). When performing plasma heating of the molten metal, the torch is lowered, approaches the molten metal surface, maintains a predetermined interval, and starts heating.

プラズマ加熱装置はトーチと溶融金属間の距離が非常に近接しているため、トーチ先端が溶融金属に浸漬する事象が発生し得る。特にトーチ昇降装置の故障などによるトーチ落下が発生した場合、トーチは溶融金属への浸漬によって損傷してしまう。前述したように、トーチ内部には冷却水が常時循環しているため、トーチ先端が溶融金属に浸漬した場合、冷却水が溶融金属内に大量に流出し、蒸気爆発により溶融金属が飛散するトラブルが発生する懸念がある。このトラブルが発生すると、鋳込み中断や設備損傷などの大規模トラブルに発展する可能性があるため、トーチが溶融金属に浸漬することを防止する方法が望まれている。   Since the distance between the torch and the molten metal in the plasma heating apparatus is very close, an event that the tip of the torch is immersed in the molten metal can occur. In particular, when a torch drop occurs due to a failure of the torch lifting device, the torch is damaged by immersion in molten metal. As mentioned above, since the cooling water constantly circulates inside the torch, when the tip of the torch is immersed in the molten metal, a large amount of cooling water flows out into the molten metal and the molten metal scatters due to a vapor explosion. There is a concern that will occur. When this trouble occurs, there is a possibility of developing into a large-scale trouble such as casting interruption or equipment damage. Therefore, a method for preventing the torch from being immersed in the molten metal is desired.

特許文献3に記載のプラズマ制御装置は、パイロットアーク回路のインピーダンス判定回路信号またはパイロットアークの電流検出信号により、トーチと溶融金属面の異常接近を検知する方法を提唱している。   The plasma control apparatus described in Patent Document 3 proposes a method for detecting an abnormal approach between a torch and a molten metal surface based on an impedance determination circuit signal of a pilot arc circuit or a current detection signal of a pilot arc.

特許文献4に記載のプラズマ加熱装置は、停電時にプラズマトーチ先端をタンディッシュ内から引き上げて保護するために、トーチ昇降装置の駆動系にクラッチを配設し、トーチ支持アームが常に上昇自在となるようカウンターウェイトを連結して、停電時の上昇限退避を可能としている。   In the plasma heating apparatus described in Patent Document 4, in order to protect the plasma torch tip by lifting it from the tundish in the event of a power failure, a clutch is provided in the drive system of the torch lifting device so that the torch support arm can always be raised. Counter weights are connected to enable the upper limit to be withdrawn during power outages.

特許文献5に記載のプラズマトーチ駆動装置においては、固定フレーム、移動フレーム、内部移動体を有し、プラズマトーチは内部移動体に懸垂支持されている。移動フレームが移動フレーム用下限ストッパーまで下降し、内部移動体が移動フレーム下壁まで下降した位置がプラズマトーチ下限位置であり、この状態でプラズマトーチによりタンディッシュ内の溶鋼の加熱を行う。移動フレーム用下限ストッパーと移動フレーム下壁を有しているので、プラズマトーチがプラズマトーチ下限位置よりもさらに下降するトラブルを防いでいる。   The plasma torch drive device described in Patent Document 5 has a fixed frame, a moving frame, and an internal moving body, and the plasma torch is suspended and supported by the internal moving body. The position where the moving frame descends to the moving frame lower limit stopper and the internal moving body descends to the lower wall of the moving frame is the plasma torch lower limit position. In this state, the molten steel in the tundish is heated by the plasma torch. Since the lower limit stopper for the moving frame and the lower wall of the moving frame are provided, the trouble that the plasma torch further descends from the lower limit position of the plasma torch is prevented.

特開2009−266428号公報JP 2009-266428 A 特開平3−285746号公報JP-A-3-285746 特開平10−22095号公報JP-A-10-22095 特開平9−122849号公報JP-A-9-122849 特開平9−115688号公報JP-A-9-115688

プラズマ加熱装置のトーチが溶融金属に浸漬するトラブルは、停電時のほか、トーチ駆動制御系の異常によっても発生し得る。特許文献3に記載の方法では、停電時もトーチ駆動制御系異常時も、トーチが溶融金属へ浸漬することを防ぐことは困難である。特許文献4に記載の方法では、停電時には対応できるものの、トーチ駆動制御系の異常には対応できない。また特許文献4に記載の方法では、着火時においてトーチと溶融金属の間のギャップが小さい場合、トーチが溶融金属に浸漬しないようにするためには、駆動系からカウンターウェイトへの切り替えを非常に短い時間で実施する必要がある。更に、カウンターウェイトはトーチ構成部分以上の重量が必要となるため、基礎部分に大きな負荷がかかり、基礎部分の劣化や、構造補強等の設備投資額が増大する課題もある。   The trouble that the torch of the plasma heating device is immersed in the molten metal can be caused not only by a power failure but also by an abnormality in the torch drive control system. In the method described in Patent Document 3, it is difficult to prevent the torch from being immersed in the molten metal both during a power failure and when the torch drive control system is abnormal. Although the method described in Patent Document 4 can cope with a power failure, it cannot cope with an abnormality in the torch drive control system. In addition, in the method described in Patent Document 4, when the gap between the torch and the molten metal is small at the time of ignition, in order to prevent the torch from being immersed in the molten metal, switching from the drive system to the counterweight is extremely performed. It needs to be done in a short time. Furthermore, since the counterweight requires a weight that is greater than that of the torch components, there is a problem that a large load is applied to the base portion, and the amount of capital investment such as deterioration of the base portion and structural reinforcement is increased.

タンディッシュ内の溶融金属をプラズマ加熱する場合、タンディッシュ内の溶融金属面高さは、操業状態による変動や、タンディッシュ形状の個体差(耐火物施工など)によっても変化するため、溶融金属面の位置は一定ではない。特許文献5に記載の装置においては、ストッパー位置によって定まるプラズマトーチ下限位置は固定であるため、溶融金属面高さが一定ではない状況では、溶融金属面高さが高くなった場合にストッパーによってトーチが溶融金属へ浸漬することを防ぐことができない。   When the molten metal in the tundish is plasma heated, the molten metal surface height in the tundish also changes due to fluctuations in operating conditions and individual differences in the tundish shape (such as refractory construction). The position of is not constant. In the apparatus described in Patent Document 5, since the plasma torch lower limit position determined by the stopper position is fixed, in a situation where the molten metal surface height is not constant, the torch is moved by the stopper when the molten metal surface height increases. Cannot be immersed in molten metal.

本発明は、プラズマ加熱時の溶融金属面高さが一定ではない操業条件において、停電時のほか、トーチ駆動制御系の異常があったとしても、トーチが溶融金属へ浸漬することを防止できるプラズマ加熱装置を提供することを目的とする。   The present invention is a plasma capable of preventing the torch from being immersed in the molten metal even when there is an abnormality in the torch drive control system in the operating condition where the molten metal surface height during plasma heating is not constant, even during a power failure. An object is to provide a heating device.

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1)連続鋳造中の溶融金属をプラズマ加熱するプラズマ加熱装置であって、プラズマ加熱用のトーチは昇降可能であり、トーチの昇降と共に移動するストッパー受けを有し、
前記ストッパー受けの移動範囲内にトーチ落下防止用のストッパーをn個(n≧2)配置し、当該n個のストッパーのうちの少なくともn−1個は可動式ストッパーであり、可動式ストッパーは前進位置と後退位置の間で位置変更可能であり、ストッパーが前進位置にあるときはストッパー受けはストッパーに阻まれてストッパーよりも下方に移動することができず、ストッパーが後退位置にあるときはストッパーはストッパー受けの移動を妨げないことを特徴とするプラズマ加熱装置。
(2)プラズマ加熱中の溶融金属面とトーチ先端との間の距離をTgとし、上からi番目とi−1番目のストッパー間の距離をPi-1(i=2〜n)としたとき、下記(1)式を満足することを特徴とする上記(1)に記載のプラズマ加熱装置。
20mm≦Pi-1≦Tg/cosθ (1)
ただし、θはトーチ昇降経路と鉛直方向との間の角度である。
(3)上からi番目のストッパーとストッパー受けとの間隔をDiとし、ストッパー受けがストッパーよりも上方にあるときにDiを正の値とし、距離Diについて所定の閾値CTを予め定め、
トーチを下降動作させるに際し、前記距離DiがCTよりも小さくなったらi番目のストッパーを後退動作させ、トーチを上昇動作させるに際し、前記距離DiがCTよりも大きくなったらi番目のストッパーを前進動作させることを特徴とする上記(1)に記載のプラズマ加熱装置。
(4)前記所定の閾値CTを10〜30mmとすることを特徴とする上記(3)に記載のプラズマ加熱装置。
(5)プラズマ加熱中の溶融金属面とトーチ先端との間の距離をTgとし、上からi番目とi−1番目のストッパー間の距離をPi-1(i=2〜n)としたとき、下記(2)式を満足することを特徴とする上記(3)又は(4)に記載のプラズマ加熱装置。
20mm≦(Pi-1+CT)≦Tg/cosθ (2)
ただし、θはトーチ昇降経路と鉛直方向との間の角度である。
(6)プラズマ加熱中のトーチ先端位置として、定常加熱時のトーチ先端位置を用いてTgを定めることを特徴とする上記(2)又は(5)に記載のプラズマ加熱装置。
(7)プラズマ加熱中のトーチ先端位置として、着火時のトーチ先端位置を用いてTgを定めることを特徴とする上記(2)又は(5)に記載のプラズマ加熱装置。
(8)プラズマ加熱中において、ストッパー受けより下方にある可動式ストッパーを前進位置とし、ストッパー受けより上方にある可動式ストッパーを後退位置とすることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のプラズマ加熱装置の使用方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A plasma heating apparatus that plasma-heats molten metal during continuous casting, wherein the plasma heating torch can be raised and lowered, and has a stopper receiver that moves along with the raising and lowering of the torch.
N stoppers (n ≧ 2) for preventing torch dropping are arranged in the movement range of the stopper receiver, and at least n−1 of the n stoppers are movable stoppers, and the movable stoppers move forward. The position can be changed between the position and the retracted position. When the stopper is in the advanced position, the stopper receiver is blocked by the stopper and cannot move below the stopper. When the stopper is in the retracted position, the stopper Is a plasma heating device characterized by not obstructing the movement of the stopper receiver.
(2) the distance between the molten metal surface and the torch tip in the plasma heating and T g, the distance between the i-th and (i-1) th stopper from the top P i-1 and (i = 2- through n) Then, the plasma heating apparatus according to (1) above, wherein the following expression (1) is satisfied.
20 mm ≦ P i-1 ≦ T g / cos θ (1)
However, (theta) is an angle between a torch raising / lowering path | route and a perpendicular direction.
(3) the distance between the receiving i-th stopper and the stopper from the top and D i, a D i is a positive value when the stopper receiving is above the stopper, previously a predetermined threshold value C T for the distance D i Set
When the distance D i is smaller than C T when the torch is lowered, the i-th stopper is moved backward, and when the distance D i is larger than C T when the distance D i is raised, the i-th stopper is moved backward. The plasma heating apparatus according to (1), wherein the stopper is moved forward.
(4) plasma heating apparatus according to (3), characterized in that the 10~30mm the predetermined threshold C T.
(5) the distance between the molten metal surface and the torch tip in the plasma heating and T g, the distance between the i-th and (i-1) th stopper from the top P i-1 and (i = 2- through n) The plasma heating apparatus according to (3) or (4) above, wherein the following expression (2) is satisfied.
20 mm ≦ (P i-1 + C T ) ≦ T g / cos θ (2)
However, (theta) is an angle between a torch raising / lowering path | route and a perpendicular direction.
(6) The plasma heating apparatus as described in (2) or (5) above, wherein T g is determined using a torch tip position during steady heating as a torch tip position during plasma heating.
(7) The plasma heating apparatus as described in (2) or (5) above, wherein T g is determined using a torch tip position at the time of ignition as a torch tip position during plasma heating.
(8) In the above (1) or (2), during the plasma heating, the movable stopper below the stopper receiver is set to the forward position, and the movable stopper above the stopper receiver is set to the reverse position. A method of using the plasma heating apparatus described.

本発明のプラズマ加熱装置は、トーチの昇降と共に移動するストッパー受けと、トーチ落下防止用のストッパーをn個(n≧2)配置し、少なくともn−1個は可動式ストッパーであり、可動式ストッパーは前進位置と後退位置の間で位置変更可能であり、プラズマ加熱中において、ストッパー受けより下方にある可動式ストッパーを前進位置とし、ストッパー受けより上方にある可動式ストッパーを後退位置とすることにより、タンディッシュ内の溶融金属面の位置が最低溶融金属面よりも高い場合であっても、トーチ駆動制御系の異常が発生してトーチが下降したとき、トーチが溶融金属に浸漬するトラブルを防止することが可能になる。   In the plasma heating apparatus of the present invention, n stopper stoppers (n ≧ 2) are disposed as stopper receivers that move as the torch moves up and down, and at least n−1 are movable stoppers. The position can be changed between the forward position and the reverse position. During plasma heating, the movable stopper below the stopper receiver is set to the forward position, and the movable stopper above the stopper receiver is set to the reverse position. Even if the position of the molten metal surface in the tundish is higher than the lowest molten metal surface, when the torch drive control system malfunctions and the torch descends, the trouble of the torch being immersed in the molten metal is prevented It becomes possible to do.

本発明のプラズマ加熱装置の一例を示す図であり、(a)はトーチが上限位置にあるとき、(b)はトーチがプラズマ加熱位置にあるときを示す。It is a figure which shows an example of the plasma heating apparatus of this invention, (a) shows when a torch is in an upper limit position, (b) shows when a torch is in a plasma heating position. プラズマ加熱中の本発明のプラズマ加熱装置を示す部分図である。It is a fragmentary figure which shows the plasma heating apparatus of this invention during plasma heating. 本発明のプラズマ加熱装置のストッパー受け位置とストッパーの動作を示す図である。It is a figure which shows the stopper receiving position and operation | movement of a stopper of the plasma heating apparatus of this invention. 本発明のプラズマ加熱装置のストッパー受け位置とストッパーの動作を示す図である。It is a figure which shows the stopper receiving position and operation | movement of a stopper of the plasma heating apparatus of this invention. 本発明のプラズマ加熱装置のストッパー受け位置とストッパーの動作を示す図である。It is a figure which shows the stopper receiving position and operation | movement of a stopper of the plasma heating apparatus of this invention. 本発明のプラズマ加熱装置のストッパー受け位置とストッパーの動作を示す図である。It is a figure which shows the stopper receiving position and operation | movement of a stopper of the plasma heating apparatus of this invention.

本発明は、連続鋳造中の溶融金属をプラズマ加熱するプラズマ加熱装置であって、プラズマ加熱用のトーチは昇降可能としている。トーチの昇降機構については種々の機構を用いることができる。特許文献3、5に記載のように、トーチを装着した移動体をワイヤでつり下げて昇降する機構、特許文献4に記載のように、モーターでジャッキネジを回転させてトーチのトラベリング移動体を移動させる機構、その他、どのような方法を採用してもよい。以下、トーチの昇降機構の駆動装置として電動シリンダを用いた場合を例にとって説明する(図1)。   The present invention is a plasma heating apparatus that plasma-heats molten metal during continuous casting, and a plasma heating torch can be moved up and down. Various mechanisms can be used for the raising and lowering mechanism of the torch. As described in Patent Documents 3 and 5, a mechanism that lifts and lowers a moving body mounted with a torch with a wire, and as described in Patent Document 4, a jack screw is rotated by a motor to move a traveling body of the torch. Any mechanism may be employed, such as a moving mechanism. Hereinafter, the case where an electric cylinder is used as a drive device of the lifting mechanism of the torch will be described as an example (FIG. 1).

電動シリンダ3は、その内部に進退アーム4を備えている。電動モーター1の回転がギアボックス2を経由して電動シリンダ3に伝えられ、進退アーム4が電動シリンダ3の一端から進出し、あるいは電動シリンダ3に退入する。プラズマ加熱装置の固定フレーム6には昇降アーム7が昇降可能に設置されている。昇降アーム7の上端が電動シリンダ3の進退アーム4先端と接続される。昇降アーム7の下端にはプラズマ加熱用のトーチ12が接続される。また、本発明のストッパー受け8も、この昇降アーム7に接続すると好ましい。   The electric cylinder 3 has an advance / retreat arm 4 therein. The rotation of the electric motor 1 is transmitted to the electric cylinder 3 via the gear box 2, and the advance / retreat arm 4 advances from one end of the electric cylinder 3 or retreats into the electric cylinder 3. An elevating arm 7 is installed on the fixed frame 6 of the plasma heating device so as to be elevable. The upper end of the lifting arm 7 is connected to the tip of the advance / retreat arm 4 of the electric cylinder 3. A plasma heating torch 12 is connected to the lower end of the lifting arm 7. The stopper receiver 8 of the present invention is also preferably connected to the lifting arm 7.

電動シリンダ3の進退アーム4の進出と退入によって昇降アーム7が下降・上昇し、それに伴ってプラズマ加熱用のトーチ12が下降・上昇する。トーチ12とストッパー受け8がともに昇降アーム7に接続されるので、ストッパー受け8はトーチ12の昇降と共に移動することとなる。   As the advance / retreat arm 4 of the electric cylinder 3 advances and retracts, the elevating arm 7 is lowered and raised, and accordingly the plasma heating torch 12 is lowered and raised. Since both the torch 12 and the stopper receiver 8 are connected to the lifting arm 7, the stopper receiver 8 moves as the torch 12 moves up and down.

トーチ12を昇降させる昇降経路14は、鉛直としても良く、あるいは鉛直から傾いた経路としても良い。図2に示すように、昇降経路14と鉛直方向との間の角度をθと置く。昇降経路14が鉛直であればθ=0°となる。   The elevating path 14 for raising and lowering the torch 12 may be vertical or may be a path inclined from the vertical. As shown in FIG. 2, the angle between the elevating path 14 and the vertical direction is set to θ. If the elevating path 14 is vertical, θ = 0 °.

プラズマ加熱を行わない待機状態では、図1(a)に示すように、トーチ12を上昇させて待機している。プラズマ加熱を行うに際してトーチを下降し、図1(b)に示すように、トーチ12の先端をタンディッシュ内溶融金属面13の近傍の所定の位置に配置する。   In the standby state in which plasma heating is not performed, the torch 12 is raised and is in standby as shown in FIG. When plasma heating is performed, the torch is lowered, and the tip of the torch 12 is disposed at a predetermined position near the molten metal surface 13 in the tundish, as shown in FIG.

前述のとおり、タンディッシュ内の溶融金属面高さは、操業状態による変動や、タンディッシュ形状の個体差(耐火物施工など)によっても変化するため、溶融金属面の位置は一定ではない。通常の操業範囲内で、想定される最も低い溶融金属面を「最低溶融金属面」と呼ぶ。ただし、所定のチャージ処理中におけるプラズマ加熱中の溶融金属面の位置については、取鍋からの溶融金属注入量をタンディッシュからの溶融金属流出流に合致させるよう、取鍋スライディングノズル開度を制御しているので、溶融金属面の位置が一定に保持される。   As described above, the height of the molten metal surface in the tundish varies depending on fluctuations in the operation state and individual differences in the tundish shape (such as refractory construction), so the position of the molten metal surface is not constant. Within the normal operating range, the lowest expected molten metal surface is called the “lowest molten metal surface”. However, regarding the position of the molten metal surface during plasma heating during the predetermined charging process, the ladle sliding nozzle opening degree is controlled so that the molten metal injection amount from the ladle matches the molten metal outflow from the tundish. As a result, the position of the molten metal surface is kept constant.

プラズマ加熱開始に際しては、トーチを待機位置から下降させ、溶融金属面とトーチ先端との間の距離が所定のTgとなるように調整を行う(図1(b))。プラズマ加熱を行っている際に溶融金属面が変動した場合にも、溶融金属面の変動に対応してトーチ先端位置を調整する。例えば、プラズマ加熱開始時にタンディッシュ内の溶融金属面位置を実測し、溶融金属面とトーチ先端との間の距離が所定のTgとなるように調整を行う。同時にタンディッシュ及び溶融金属重量を計測し、プラズマ加熱中においては、計測した重量の変化から溶融金属面位置の変動を推定し、トーチ先端位置を調整することができる。 At the start of plasma heating, the torch is lowered from the standby position, and adjustment is performed so that the distance between the molten metal surface and the tip of the torch becomes a predetermined T g (FIG. 1B). Even when the molten metal surface fluctuates during plasma heating, the torch tip position is adjusted in accordance with the fluctuation of the molten metal surface. For example, the position of the molten metal surface in the tundish is measured at the start of plasma heating, and adjustment is performed so that the distance between the molten metal surface and the torch tip is a predetermined T g . At the same time, the weight of the tundish and the molten metal are measured, and during plasma heating, the fluctuation of the molten metal surface position can be estimated from the change in the measured weight, and the tip position of the torch can be adjusted.

本発明は、プラズマ加熱時の溶融金属面高さが一定ではない操業条件において、トーチが溶融金属へ浸漬することを防止するものである。   The present invention prevents the torch from being immersed in the molten metal under operating conditions where the molten metal surface height during plasma heating is not constant.

本発明は、前述のとおりトーチの昇降と共に移動するストッパー受け8を有するとともに、ストッパー受け8の移動範囲内にトーチ落下防止用のストッパー9をn個(n≧2)配置している。当該n個のストッパー9のうちの少なくともn−1個は可動式ストッパー9aであり、残りの1個は固定式ストッパー9bとすることができる。n個のストッパーのうち、最下端に位置するストッパー9を固定式ストッパー9bとする。図1、2の例ではストッパーの個数n=2であり、2個とも可動式ストッパーである。図3〜5の例ではストッパーの個数n=3であり、上段と中段が可動式ストッパー9a、下段が固定式ストッパー9bの例である。可動式ストッパー9aは前進位置21と後退位置22の間で位置変更可能であり、ストッパーが前進位置21にあるときはストッパー受け8はストッパーに阻まれてストッパーよりも下方に移動することができず、ストッパーが後退位置22にあるときはストッパーはストッパー受けの移動を妨げない。   As described above, the present invention has the stopper receiver 8 that moves as the torch moves up and down, and n stoppers 9 (n ≧ 2) for preventing the fall of the torch are arranged in the movement range of the stopper receiver 8. At least n-1 of the n stoppers 9 can be movable stoppers 9a, and the remaining one can be a fixed stopper 9b. Of the n stoppers, the stopper 9 located at the lowermost end is defined as a fixed stopper 9b. In the example of FIGS. 1 and 2, the number of stoppers n = 2, and both of them are movable stoppers. In the examples of FIGS. 3 to 5, the number of stoppers n = 3, the upper and middle stages are movable stoppers 9a, and the lower stage is an example of fixed stoppers 9b. The position of the movable stopper 9a can be changed between the forward movement position 21 and the backward movement position 22. When the stopper is at the forward movement position 21, the stopper receiver 8 is blocked by the stopper and cannot move below the stopper. When the stopper is in the retracted position 22, the stopper does not hinder the movement of the stopper receiver.

ストッパー受け8はトーチ12の昇降とともに移動する。溶融金属面の位置が、想定される最も低い最低溶融金属面である場合に、プラズマ加熱時のトーチ位置は最も低い位置となる。ストッパーのうち最下段に配置する固定式ストッパーは、タンディッシュ内溶融金属面位置が最低溶融金属面である場合に、プラズマ加熱時においてストッパー受け位置よりも低い位置となるように配置される。そのため、プラズマ加熱時の溶融金属面が通常の範囲内でいずれの高さであっても、ストッパー受けが固定式ストッパーに阻まれて所定の位置に配置できない、という事態には至らない。   The stopper receiver 8 moves as the torch 12 moves up and down. When the position of the molten metal surface is the lowest expected molten metal surface, the torch position during plasma heating is the lowest position. Of the stoppers, the fixed stopper disposed at the lowest stage is disposed so as to be lower than the stopper receiving position during plasma heating when the molten metal surface position in the tundish is the lowest molten metal surface. Therefore, even if the molten metal surface at the time of plasma heating is at any height within a normal range, it does not happen that the stopper receiver is blocked by the fixed stopper and cannot be disposed at a predetermined position.

タンディッシュ内の溶融金属面の位置が最低溶融金属面よりも高い場合、プラズマ加熱時においてストッパー受けの位置は最下段のストッパーの位置よりも高い位置となる。このままでは、トーチ駆動制御系の異常が発生してトーチが下降したとき、ストッパー受けが最下段のストッパー位置に至るまで下降を止めることができないので、トーチ先端が溶融金属に浸漬する懸念が生じる。   When the position of the molten metal surface in the tundish is higher than the lowest molten metal surface, the position of the stopper receiver is higher than the position of the lowermost stopper during plasma heating. In this state, when the torch drive control system malfunctions and the torch descends, the lowering of the stopper receiver cannot be stopped until the lowermost stopper position is reached, so that there is a concern that the tip of the torch is immersed in the molten metal.

本発明は前述のとおり、n個のストッパーのうちの少なくともn−1個は可動式ストッパーであり、可動式ストッパーは固定式ストッパーよりも上方に配置されている。n個のストッパーすべてを可動式ストッパーとしても良い。タンディッシュ内の溶融金属面の位置が最低溶融金属面よりも高い場合であって、プラズマ加熱時においてストッパー受けの位置よりも下方に位置することとなった可動式ストッパーについては、ストッパーを前進位置とする。プラズマ加熱時においてストッパー受けの位置よりも上方に位置する可動式ストッパーについては、ストッパーを後退位置とする。トーチ駆動制御系の異常が発生してトーチが下降したとき、ストッパー受けは、ストッパーが前進位置にある可動式ストッパーのうちで最も高い位置にある可動式ストッパーの位置で阻まれ、それよりも下方に移動することができない。即ち、本発明において、タンディッシュ内の溶融金属面の位置が最低溶融金属面よりも高い場合であっても、トーチ駆動制御系の異常が発生してトーチが下降したとき、トーチが溶融金属に浸漬するトラブルを防止することが可能になる。   As described above, in the present invention, at least n-1 of the n stoppers are movable stoppers, and the movable stoppers are disposed above the fixed stoppers. All n stoppers may be movable stoppers. For movable stoppers where the position of the molten metal surface in the tundish is higher than the lowest molten metal surface and is positioned below the position of the stopper receiver during plasma heating, move the stopper to the forward position. And For the movable stopper positioned above the position of the stopper receiver during plasma heating, the stopper is set to the retracted position. When the torch drive control system malfunctions and the torch descends, the stopper receiver is blocked by the position of the movable stopper that is at the highest position among the movable stoppers in which the stopper is in the forward movement position, and below it. Can't move on. That is, in the present invention, even when the position of the molten metal surface in the tundish is higher than the lowest molten metal surface, when the torch drive control system abnormality occurs and the torch descends, the torch becomes a molten metal. It becomes possible to prevent the trouble of immersion.

隣接するストッパー間の距離Pが短いほど、トーチ駆動制御系の異常が発生したときのトーチ異常下降量を少なくすることができるので好ましい。ストッパーの個数nについては、タンディッシュ内の溶融金属面位置として最も高い位置と最も低い位置とを想定し、両者の位置差LDと、隣接するストッパー間の距離Pと、トーチ昇降経路と鉛直方向との間の角度θとから以下のように算出することができる。
n−1=LD/(P・cosθ) (3)
It is preferable that the distance P between adjacent stoppers is shorter because the torch abnormality lowering amount when an abnormality in the torch drive control system occurs can be reduced. As for the number n of the stoppers, assuming the highest position and the lowest position as the molten metal surface position in the tundish, the position difference L D between them, the distance P between adjacent stoppers, the torch lift path and the vertical It can be calculated as follows from the angle θ with the direction.
n-1 = L D / (P · cos θ) (3)

プラズマ加熱中の溶融金属面とトーチ先端との間の距離をTgとする。また、上からi番目とi−1番目のストッパー間の距離をPi-1(i=2〜n)とする。 Let Tg be the distance between the molten metal surface during plasma heating and the tip of the torch. The distance between the i-th and i-1th stoppers from the top is P i-1 (i = 2 to n).

プラズマ加熱中に制御系異常でトーチが異常下降した際、本発明ではストッパー受けよりも下方にある最も近いストッパーにストッパー受けが接触することにより、異常下降が停止する。プラズマ加熱中の溶融金属面とトーチ先端との間は距離Tgであるから、異常下降量の鉛直成分がTg以下であれば、トーチが溶融金属に浸漬する懸念を払拭できる。そして、異常下降量の上限は、隣接するストッパー間の距離Pi-1からPi-1・cosθと計算できるので、Pi-1≦Tg/cosθであればトーチは溶融金属に浸漬しない。また、隣接するストッパー間の距離Pi-1の下限は、トーチ停止精度の影響により、20mm以上にすることが望ましい。即ち、下記(1)式を満たすこととすると好ましい。
20mm≦Pi-1≦Tg/cosθ (1)
When the torch is lowered abnormally due to a control system abnormality during plasma heating, in the present invention, the abnormal lowering stops by the stopper receiver coming into contact with the nearest stopper below the stopper receiver. Since between the molten metal surface and the torch tip in the plasma heating is the distance T g, the vertical component of the abnormal descent amount is equal to or less than T g, can dispel the concern that the torch is immersed in the molten metal. Since the upper limit of the abnormal descending amount can be calculated from the distances P i-1 to P i-1 · cos θ between adjacent stoppers, if P i-1 ≤T g / cos θ, the torch is not immersed in the molten metal. . The lower limit of the distance P i-1 between the adjacent stoppers is desirably 20 mm or more due to the influence of the torch stop accuracy. That is, it is preferable to satisfy the following expression (1).
20 mm ≦ P i-1 ≦ T g / cos θ (1)

具体的に図3に基づいて説明する。以下、上からi番目のストッパーとストッパー受けとの間隔をDiとし、ストッパー受けがストッパーよりも上方にあるときにDiを正の値とする。図3(a)では、ストッパー受け8が上段の可動式ストッパー9a1よりも高い位置にありD1が正の値であり、上段の可動式ストッパー9a1を含めてすべての可動式ストッパーが前進位置にある。この状態でプラズマ加熱中にトーチ異常下降が生じた場合、ストッパー受け8が距離D1だけ移動して上段のストッパー9a1に接触して異常下降が終了する。図3(b)では、ストッパー受け8がちょうど上段の可動式ストッパー9a1の位置にあり、上段の可動式ストッパー9a1を含めてすべての可動式ストッパーが前進位置にある。この状態でプラズマ加熱中にトーチ異常下降が生じた場合、すでにストッパー受け8は上段のストッパー9a1にほぼ接触状態にあるので、実際には下降しない。図3(c)では、ストッパー受け8がちょうど上段の可動式ストッパー9a1の位置にあり、上段の可動式ストッパー9a1は後退位置、中段の可動式ストッパー9a2は前進位置にある。上段と中段のストッパー間の距離P1であるから、D2=P1であり、この状態でプラズマ加熱中にトーチ異常下降が生じた場合、ストッパー受け8が距離D2=P1だけ移動して中段のストッパー9a2に接触して異常下降が終了する。隣接するストッパー間の距離Pi-1が上記(1)式を満たしていれば、トーチの異常下降による垂直方向下降量がTgを超えることはない。 This will be specifically described with reference to FIG. Hereinafter, the distance between the i-th stopper from the top and the stopper receiver is D i, and D i is a positive value when the stopper receiver is above the stopper. In FIG. 3 (a), a value D 1 is in a high position has positive than the stopper receiving 8 upper movable stopper 9a1, all movable stopper including upper movable stopper 9a1 is at the forward position is there. If the torch abnormal falling occurs during plasma heating in this state, in contact with the upper stopper 9a1 moves the stopper receiving 8 by a distance D 1 abnormal descent is completed. In FIG. 3B, the stopper receiver 8 is just at the position of the upper movable stopper 9a1, and all the movable stoppers including the upper movable stopper 9a1 are at the advanced position. In this state, if the torch abnormal lowering occurs during the plasma heating, the stopper receiver 8 is already in contact with the upper stopper 9a1, and thus does not actually lower. In FIG. 3C, the stopper receiver 8 is just at the position of the upper movable stopper 9a1, the upper movable stopper 9a1 is in the retracted position, and the middle movable stopper 9a2 is in the advanced position. Since it is the distance P 1 between the upper and middle stoppers, D 2 = P 1 , and if the torch abnormal lowering occurs during plasma heating in this state, the stopper receiver 8 moves by the distance D 2 = P 1. Then, contact with the middle stopper 9a2 completes the abnormal lowering. As long as the distance P i-1 between the adjacent stoppers satisfies the above equation (1), the amount of vertical descent caused by the abnormal lowering of the torch does not exceed T g .

移動式ストッパーの前進・後退動作については、制御系が正常に作動しているのであれば、自動的に行うこととすると好ましい。ここで、さらに、距離Diについて所定の閾値CTを予め定める。本発明で好ましくは、i=1〜n−1番目の各移動式ストッパーについて、距離DiがCTよりも小さいかマイナスであればストッパー位置を後退位置とし、距離DiがCTよりも大きければストッパー位置を前進位置とする。具体的には、トーチを下降動作させるに際し、距離DiがCTよりも小さくなったらi番目のストッパーを後退動作させ、トーチを上昇動作させるに際し、前記距離DiがCTよりも大きくなったらi番目のストッパーを前進動作させる。図4(a)では、1番目のストッパー9a1との距離D1がCTより大きいので1番目のストッパー9a1は前進位置21にある。トーチを下降動作させ、下降中の図4(b)の位置で距離D1がCTに等しくなり、1番目のストッパー9a1が後退動作する。図4(c)の状態でトーチ先端と溶融金属面の距離が目標であるTgとなり、下降動作が完了する。このとき、1番目のストッパー9a1は後退位置22にあり、D2>CTであるから2番目のストッパー9a2は前進位置21のままである。これにより、トーチの上昇・下降動作が完了してプラズマ加熱を開始するに際し、ストッパー受けよりも下方にあってストッパー受けとの距離がCT以上であるストッパーは前進位置に配置されることとなる。制御異常が発生した際には、前進位置にあるストッパーのうちで一番高い位置にあるストッパーにおいてストッパー受けの下降が阻まれる。 The forward / backward movement of the movable stopper is preferably performed automatically if the control system is operating normally. Here, furthermore, predetermined a predetermined threshold value C T for the distance D i. Preferably, in the present invention, for each of i = 1 to n−1th movable stoppers, if the distance D i is smaller than or smaller than C T, the stopper position is set to the retracted position, and the distance D i is smaller than C T. If it is larger, the stopper position is the forward position. Specifically, when the distance D i becomes smaller than C T when the torch is lowered, the i-th stopper is moved backward, and when the torch is raised, the distance D i becomes larger than C T. Then, the i-th stopper is moved forward. In FIG. 4 (a), the first stopper 9a1 since the distance D 1 of the the first stopper 9a1 is larger than C T is in the advanced position 21. The torch is lowered operation, the distance D 1 in the position of figure descending 4 (b) is equal to C T, 1 th stopper 9a1 operate retracted. In the state of FIG. 4C, the distance between the tip of the torch and the molten metal surface becomes the target Tg , and the lowering operation is completed. At this time, the first stopper 9a1 is in the retracted position 22, and since D 2 > C T , the second stopper 9a2 remains at the advanced position 21. Thus, when up and down operation of the torch is completed to start the plasma heating, the stopper distance between receiving stopper there below the stopper receiving is not less than C T becomes to be placed in a forward position . When a control abnormality occurs, the stopper receiver is prevented from descending at the highest stopper among the stoppers at the forward movement position.

閾値CTの値は小さいほど好ましいが、あまりに小さくすると、トーチ下降時にストッパーが後退するより先にストッパー受けが当該ストッパーに衝突する可能性が生じる。閾値CTを10〜30mmとすることにより、このような問題なく制御を行うことができる。 Is preferably as the value of the threshold C T is small, when too small, the possibility of receiving the stopper before the stopper during torch descent is retracted collides to the stopper occurs. By the threshold C T and 10 to 30 mm, it is possible to perform such a problem without control.

以上の制御を行うと、前進位置にあるストッパーのうちの最上段がi番目であるとしたとき、ストッパー受けとストッパーとの距離の最大値は、(Pi-1+CT)となる。従って、この状態で制御異常が発生してトーチが異常下降し、i番目のストッパーで下降が阻止されるとすると、異常発生から下降終了までのトーチの下降量が
(Pi-1+CT)・cosθ
となる。プラズマ加熱中に制御異常が発生したとして、溶融金属面とトーチ先端との間の距離はTgであるから、
(Pi-1+CT)≦Tg/cosθ
を満たすことにより、トーチの溶融金属浸漬を免れることができる。また、前述のとおり、Pi-1の下限は20mm以上にすることが望ましい。従って、下記(2)式を満足することにより、トーチの溶融金属への浸漬を防止することができる。
20mm≦(Pi-1+CT)≦Tg/cosθ (2)
When the above control is performed, the maximum value of the distance between the stopper receiver and the stopper is (P i-1 + C T ) when the uppermost step among the stoppers at the forward position is the i-th. Accordingly, if a control abnormality occurs in this state and the torch abnormally descends and the i-th stopper prevents the descent, the amount of descent of the torch from the occurrence of the abnormality to the end of descent is (P i-1 + C T )・ Cos θ
It becomes. Since a control abnormality occurs during plasma heating, the distance between the molten metal surface and the torch tip is T g .
(P i-1 + C T ) ≦ T g / cos θ
By satisfy | filling, the molten metal immersion of a torch can be avoided. As described above, the lower limit of P i-1 is desirably 20 mm or more. Therefore, by satisfying the following formula (2), it is possible to prevent the torch from being immersed in the molten metal.
20 mm ≦ (P i-1 + C T ) ≦ T g / cos θ (2)

具体的に図5に基づいて説明する。図5(a)(b)のいずれも、プラズマ加熱中であり、トーチ先端と溶融金属面との距離はTgである。図5(a)では、ストッパー受け8が上段の可動式ストッパー9a1よりも高い位置にありD1が正の値でCTよりも大きく、上段の可動式ストッパー9a1を含めてすべての可動式ストッパーが前進位置21にある。D1<Tg/cosθである。この状態でプラズマ加熱中にトーチ異常下降が生じた場合、ストッパー受け8が距離D1だけ移動して上段のストッパー9a1に接触して異常下降が終了する。図5(b)では、D1がCTよりもわずかに小さく、上段の可動式ストッパー9a1は後退位置22、中段の可動式ストッパー9a2は前進位置21にある。上段と中段のストッパー間の距離P1であるから、D2=P1+CTであり、この状態でプラズマ加熱中にトーチ異常下降が生じた場合、ストッパー受け8が距離D2=P1+CTだけ移動して中段のストッパー9a2に接触して異常下降が終了する。隣接するストッパー間の距離Pi-1が上記(2)式を満たしていれば、トーチの異常下降による垂直方向下降量がTgを超えることはない。 This will be specifically described with reference to FIG. 5A and 5B, plasma heating is being performed, and the distance between the torch tip and the molten metal surface is T g . In FIG. 5 (a), D 1 has a stopper receiving 8 at a position higher than the movable stoppers 9a1 of the upper is greater than C T a positive value, all movable stopper including upper movable stopper 9a1 Is in the forward position 21. D 1 <T g / cos θ. If the torch abnormal falling occurs during plasma heating in this state, in contact with the upper stopper 9a1 moves the stopper receiving 8 by a distance D 1 abnormal descent is completed. In FIG. 5 (b), D 1 is slightly smaller than C T, the upper movable stopper 9a1 is retracted positions 22, middle movable stopper 9a2 is in the advanced position 21. Since it is the distance P 1 between the upper and middle stoppers, D 2 = P 1 + C T , and if the torch abnormal drop occurs during the plasma heating in this state, the stopper receiver 8 moves the distance D 2 = P 1 + C It moves by T and comes into contact with the middle stopper 9a2 to complete the abnormal lowering. As long as the distance P i-1 between the adjacent stoppers satisfies the above equation (2), the vertical descending amount due to the abnormal descending of the torch does not exceed T g .

定常加熱時と着火時では、プラズマ加熱中の溶融金属面とトーチ先端との間の距離Tgが異なる場合がある。一般に着火時の方が、定常加熱時よりもTgが小さくなる。そこで、両者を区別する場合には、定常加熱時をTg1、着火時をTg2と呼ぶこととする。 The time of ignition and steady heating, there is a case where the distance T g of the between the molten metal surface and the torch tip in the plasma heating are different. Generally towards during ignition, T g is less than the steady state heating. Therefore, when distinguishing the two, the time of steady heating is called T g1 and the time of ignition is called T g2 .

上記(1)式、(2)式におけるTgとして、着火時のTg2を用いることとすれば、着火時、定常加熱時のいずれのタイミングで制御異常が発生したとしても、トーチの溶融金属浸漬を免れるので好ましい。ただし、着火時のTg2は100mm程度と小さいので、(2)式で定めるPi-1が小さな値となり、ストッパーの個数nを多く設置する必要が生じる。 If T g2 at the time of ignition is used as T g in the above equations (1) and (2), the molten metal of the torch can be used regardless of the timing of the control abnormality at the time of ignition or steady heating. This is preferable because it avoids immersion. However, since T g2 at the time of ignition is as small as about 100 mm, P i-1 defined by equation (2) becomes a small value, and it is necessary to install a large number n of stoppers.

一方、上記(1)式、(2)式におけるTgとして、定常加熱時のTg1を用いることとすれば、定常加熱時のTg1は330mm程度と大きいので、(2)式で定めるPi-1として大きな値を用いることが可能となり、ストッパーの個数nを少ない数とすることができる。ただし、着火のタイミングで発生する制御異常には対応できないこととなる。 On the other hand, the above equation (1), as T g in (2), if the use of the T g1 of the steady state heating, T g1 of steady heating so large as about 330 mm, defined in (2) P A large value can be used as i-1 , and the number n of stoppers can be reduced. However, the control abnormality that occurs at the timing of ignition cannot be dealt with.

トーチを下降動作させるに際し、距離DiがCTよりも小さくなったらi番目のストッパーを後退動作させる上記制御方法は、あくまで制御系が正常に機能している際における動作である。制御異常に伴ってトーチが下降する際には、当然ながら距離DiがCTよりも小さくなってもi番目のストッパーを後退動作させない。制御系の正常・異常を判別する方法として例えば、トーチの位置指令と位置実績の対比で判断する方法を用いることができる。トーチの位置制御に際しては、トーチ位置の現在値を計測する位置計測器を具備し、一方で制御系はトーチ位置指令値を有し、位置計測器による位置実績が位置指令値に一致するように先進・後退制御を行う。この場合、トーチの位置指令と位置実績が一致していれば制御は正常であると判断できるので、トーチを下降動作させるに際し、距離DiがCTよりも小さくなったらi番目のストッパーを後退動作させる。一方、トーチの位置指令と位置実績が不一致であれば、位置実績は位置指令に従っていないこととなり、制御異常が想定されるので、この場合は距離DiがCTよりも小さくなってもi番目のストッパーを後退動作させない。 Upon lowering operation torch, the control method of the distance D i retracts operate i-th stopper When smaller than C T is an operation at the time of only the control system is functioning properly. When the torch with the control abnormality is lowered is not retracted operating i-th stopper even smaller than naturally distance D i is C T. As a method for determining whether the control system is normal or abnormal, for example, a method for determining by comparing the position command of the torch with the actual position can be used. When controlling the position of the torch, a position measuring device for measuring the current value of the torch position is provided. On the other hand, the control system has a torch position command value so that the actual position by the position measuring device matches the position command value. Perform advanced / reverse control. In this case, since the control if the position command and actual position of the torch coincides can be judged to be normal, upon lowering operating the torch, the distance D i is retracted i th stopper When smaller than C T Make it work. On the other hand, if the position command and actual position of the torch is a mismatch, position actual becomes that do not follow the position command, the control abnormality is assumed, i-th even smaller than this distance D i is C T Do not move the stopper back.

湾曲型スラブ連鋳機に付設されているプラズマ加熱装置に本発明のストッパーを設置した(図1、図3〜5)。電動モーター1の回転がギアボックス2を経由して電動シリンダ3に伝えられ、進退アーム4が電動シリンダ3の一端から進出し、あるいは電動シリンダ3に退入する。プラズマ加熱装置の固定フレーム6には昇降アーム7が昇降可能に設置されている。昇降アーム7の上端が電動シリンダ3の進退アーム4先端と接続される。昇降アーム7の下端にはプラズマ加熱用のトーチ12が接続される。ストッパー受け8も昇降アーム7に接続している。ストッパー受け8はトーチ12の昇降と共に移動する。   The stopper of this invention was installed in the plasma heating apparatus attached to the curved slab continuous casting machine (FIGS. 1 and 3 to 5). The rotation of the electric motor 1 is transmitted to the electric cylinder 3 via the gear box 2, and the advance / retreat arm 4 advances from one end of the electric cylinder 3 or retreats into the electric cylinder 3. An elevating arm 7 is installed on the fixed frame 6 of the plasma heating device so as to be elevable. The upper end of the lifting arm 7 is connected to the tip of the advance / retreat arm 4 of the electric cylinder 3. A plasma heating torch 12 is connected to the lower end of the lifting arm 7. A stopper receiver 8 is also connected to the lifting arm 7. The stopper receiver 8 moves as the torch 12 moves up and down.

本実施例では、内容を簡素化するため、図4、5に示すように、n=3個のストッパーを有し、可動式ストッパーは上段(i=1)と中段(i=2)の2つとし、下段(i=3)を固定式ストッパーとした。可動式ストッパーはどちらもエアーシリンダによる可動式である。なお、前述したように、ストッパーの設置個数はタンディッシュ溶融金属面高さの変動幅により決定できる。従って、必要があれば3段以上とする配置を採用できることはいうまでもない。また、その際、最下段は固定式でも可動式でも構わない。   In this embodiment, in order to simplify the contents, as shown in FIGS. 4 and 5, n = 3 stoppers are provided, and the movable stoppers are two in the upper stage (i = 1) and the middle stage (i = 2). The lower stage (i = 3) was a fixed stopper. Both movable stoppers are movable by an air cylinder. As described above, the number of stoppers can be determined by the fluctuation width of the tundish molten metal surface height. Therefore, it goes without saying that an arrangement with three or more stages can be adopted if necessary. In this case, the lowermost stage may be fixed or movable.

本発明者らは、本発明の効果を確認するために試験的に制御異常に起因するトーチ落下を発生させる疑似試験を行った。   In order to confirm the effect of the present invention, the present inventors conducted a pseudo test to generate a torch drop caused by control abnormality on a trial basis.

トーチの昇降経路14が鉛直方向からθが15°の傾きをもったプラズマトーチにおいて、トーチと溶融金属間のギャップTgが100mmの場合を想定し、図4、5に示すように上段と中段と下段の3個(=n)のストッパーのストッパー間距離Pi-1(i=2、3)について、下記表1に示す水準1、2,3を満たすような条件で行った。 In the plasma torch lifting path 14 that θ from the vertical direction with an inclination of 15 ° of the torch, the torch and the gap T g of the inter molten metal assuming a case of 100 mm, upper and middle, as shown in FIGS. 4 and 5 The distance between stoppers P i-1 (i = 2, 3) of the three (= n) stoppers in the lower stage was satisfied under the conditions satisfying the levels 1, 2 and 3 shown in Table 1 below.

Figure 2016036824
Figure 2016036824

なお、制御正常時における各ストッパーの作動判断は、トーチ下降時においてはi番目(i=1、2)の可動式ストッパー9aiとストッパー受け8の距離DiがCT=10mm以下になった場合にストッパー9aiが後退し、トーチ上昇時においては、ストッパー9aiとストッパー受け8の距離DiがCT=10mm以上になった場合に、ストッパー9aiが前進するように行った(図4参照)。制御異常に起因するトーチ落下に際しては、制御系は制御異常と判断し、トーチ落下時にストッパー9aiとストッパー受け8の距離DiがCT=10mm以下になってもストッパー9aiは後退しない。 Note that the operation of each stopper during normal control is determined when the distance D i between the i-th (i = 1, 2) movable stopper 9ai and the stopper receiver 8 is C T = 10 mm or less when the torch is lowered. stopper 9ai is retracted, during the torch rises, when the distance D i of the stopper 9ai and the stopper receiving 8 is equal to or greater than C T = 10 mm, was conducted as a stopper 9ai advances (see FIG. 4) to. When the torch falls due to the control abnormality, the control system determines that the control is abnormal, and the stopper 9ai does not move backward even if the distance D i between the stopper 9ai and the stopper receiver 8 becomes C T = 10 mm or less when the torch is dropped.

前記(2)式に、θ=15°、Tg=100mm、CT=10mmを代入すると、
g/cosθ=103.5mm
となる。
Substituting θ = 15 °, T g = 100 mm, and C T = 10 mm into the equation (2),
T g / cos θ = 103.5 mm
It becomes.

その結果、表1の水準1のように本発明を満足する条件とした場合、すなわち、
20mm≦(Pi-1+10)≦103.5mm(i=2、3)
の範囲を満たすピッチとして、ストッパー本数を可能な限り少なくして設備費を安くする、及び、故障発生率を下げるなどの目的を勘案して、本発明者らがピッチPi-1=80mmで実施した場合、制御異常に起因するトーチ落下に際してトーチはストッパーに干渉し、ストッパーによって溶鋼浸漬前に物理的にトーチ落下を停止できることを確認した。
As a result, when the conditions satisfying the present invention are satisfied as in Level 1 of Table 1, that is,
20 mm ≦ (P i-1 +10) ≦ 103.5 mm (i = 2, 3)
In consideration of the purpose of reducing the equipment cost by reducing the number of stoppers as much as possible and reducing the failure occurrence rate, the present inventors have set the pitch P i-1 = 80 mm. When implemented, it was confirmed that the torch interferes with the stopper when the torch falls due to control abnormality, and the stopper can physically stop the torch before immersion in the molten steel.

一方、水準2のように、Pi-1<20mmで本発明を満足しない条件とした場合、すなわち、Pi-1<20mmの場合、制御正常時におけるトーチ下降時に連続してストッパーが後退し、トーチの下降動作を妨げてしまい、溶融金属面追従制御が不可能となった。また、シリンダロッド間をこのように狭くできるエアーシリンダは設備的にも選定が難しいという理由もある。 On the other hand, as in level 2, if P i-1 <20 mm and the present invention is not satisfied, that is, if P i-1 <20 mm, the stopper continuously retracts when the torch descends during normal control. This hinders the descending operation of the torch, making it impossible to follow the molten metal surface. Another reason is that it is difficult to select an air cylinder that can narrow the space between the cylinder rods in terms of equipment.

さらに、水準3のように、Tg/cosθ<(Pi-1+CT)で本発明を満足しない条件とした場合、すなわち、103.5mm<(Pi-1+CT)の場合、上段ストッパーが後退し、中段ストッパー9a2とストッパー受け8の距離D2が103.5mmを超えるようなケースにおいて、プラズマ加熱中にトーチ落下が発生した際は、ストッパー受けが中段ストッパーに干渉する前にトーチがタンディッシュ溶融金属面に浸漬する結果となった。 Further, as in level 3, when T g / cos θ <(P i-1 + C T ) and the conditions do not satisfy the present invention, that is, when 103.5 mm <(P i-1 + C T ), stopper is retracted, a torch in case that the distance D 2 of the middle stopper 9a2 and the stopper receiving 8 exceeds 103.5Mm, when the torch dropped into the plasma heating occurs, the front stopper receiving interferes with the middle stopper Was immersed in the tundish molten metal surface.

次に、図3に示す装置を用い、プラズマ加熱中において、ストッパー受けより下方にある可動式ストッパーを前進位置とし、ストッパー受けより上方にある可動式ストッパーを後退位置とする制御を行った。この場合、ストッパー配置ピッチは、それぞれ(P1、P2、P3・・・)がTg/cosθよりも小さい設定でないと、落下時にトーチが溶融金属面へ浸漬してしまうことになる。ストッパーが3段の場合の模式図を示す。図3において、(a)〜(e)のいずれも、溶融金属面とトーチ先端との距離がTgとなっている。(a)から(e)へ順次溶融金属面が低下している状況を示している。図3(a)はストッパー受け8と上段ストッパー9a1との距離がD1である。溶融金属面13が低下し、図3(b)のようにストッパー受け8が上段ストッパーPa1直上に位置する場合に、上段ストッパー9a1を後退させる(図3(c))。このとき、上段ストッパー9a1と中段ストッパー9a2との距離P2について、P2がTg/cosθより小さければ、ここでトーチの落下が発生しても、トーチが溶融金属面に浸漬する前にストッパー受け8が中段ストッパーに接触してトーチの溶鋼浸漬を防ぐことができる。 Next, using the apparatus shown in FIG. 3, during the plasma heating, control was performed such that the movable stopper below the stopper receiver was set to the advance position and the movable stopper above the stopper receiver was set to the retract position. In this case, if the stopper arrangement pitch is not set such that (P 1 , P 2 , P 3 ...) Is smaller than T g / cos θ, the torch is immersed in the molten metal surface at the time of dropping. The schematic diagram in case a stopper is 3 steps | paragraphs is shown. In FIG. 3, the distance between the molten metal surface and the tip of the torch is T g in any of (a) to (e). From (a) to (e), the state of the molten metal surface is decreasing. 3 (a) is the distance between the stopper receiving 8 and the upper stopper 9a1 is D 1. When the molten metal surface 13 is lowered and the stopper receiver 8 is positioned immediately above the upper stopper Pa1 as shown in FIG. 3B, the upper stopper 9a1 is retracted (FIG. 3C). At this time, the distance P 2 of the upper stopper 9a1 and middle stopper 9a2, stopper before P 2 is less than T g / cos [theta], where even fall torch occurs, the torch is immersed in the molten metal surface The receptacle 8 can contact the middle stopper to prevent the torch from being immersed in the molten steel.

図3(d)、(e)は溶融金属面13がさらに低下した状況である。図3(d)ではストッパー受け8が中段ストッパー9a2直上に位置する場合に、中段ストッパー9a2を後退させる(図3(e))。このとき、中段ストッパー9a2と下段ストッパー9b3との距離P3について、P3がTg/cosθより小さければ、ここでトーチの落下が発生しても、トーチが溶融金属面に浸漬する前にストッパー受け8が下段ストッパー9b3に接触してトーチの溶鋼浸漬を防ぐことができる。 3D and 3E show a situation where the molten metal surface 13 is further lowered. In FIG. 3D, when the stopper receiver 8 is located immediately above the middle stopper 9a2, the middle stopper 9a2 is retracted (FIG. 3E). At this time, the distance P 3 between the middle stopper 9a2 and the lower stopper 9b3, stopper before P 3 is less than T g / cos [theta], where even fall torch occurs, the torch is immersed in the molten metal surface The receptacle 8 can contact the lower stopper 9b3 to prevent the torch from being immersed in the molten steel.

上記のような事例においては、隣接するストッパー間のピッチに関しては、20mm≦Pi-1≦Tg/cosθの中で、設備面でのメリットが見込めるピッチを選定すれば良い。 In the case as described above, with respect to the pitch between the adjacent stoppers, a pitch that can be expected in terms of equipment can be selected from 20 mm ≦ P i-1 ≦ T g / cos θ.

本発明によるトーチ落下時のトーチ浸漬防止装置を通常操業時のプラズマ加熱装置に使用した結果、トーチ落下時のトーチ浸漬による損傷、並びに交換に要するロス時間を解消することができた。   As a result of using the device for preventing torch soaking at the time of dropping the torch according to the present invention as a plasma heating device at the time of normal operation, damage due to the torch soaking at the time of dropping the torch and loss time required for replacement could be eliminated.

1 電動モーター
2 ギアボックス
3 電動シリンダ
4 進退アーム
6 固定フレーム
7 昇降アーム
8 ストッパー受け
9 ストッパー
9a 移動式ストッパー
9b 固定式ストッパー
12 トーチ
13 溶融金属面
14 昇降経路
21 前進位置
22 後退位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor 2 Gear box 3 Electric cylinder 4 Advance / retreat arm 6 Fixed frame 7 Lifting arm 8 Stopper receiver 9 Stopper 9a Moving stopper 9b Fixed stopper 12 Torch 13 Molten metal surface 14 Lifting path 21 Forward position 22 Reverse position

Claims (8)

連続鋳造中の溶融金属をプラズマ加熱するプラズマ加熱装置であって、プラズマ加熱用のトーチは昇降可能であり、トーチの昇降と共に移動するストッパー受けを有し、
前記ストッパー受けの移動範囲内にトーチ落下防止用のストッパーをn個(n≧2)配置し、当該n個のストッパーのうちの少なくともn−1個は可動式ストッパーであり、可動式ストッパーは前進位置と後退位置の間で位置変更可能であり、ストッパーが前進位置にあるときはストッパー受けはストッパーに阻まれてストッパーよりも下方に移動することができず、ストッパーが後退位置にあるときはストッパーはストッパー受けの移動を妨げないことを特徴とするプラズマ加熱装置。
A plasma heating apparatus that plasma-heats molten metal during continuous casting, and the plasma heating torch can move up and down, and has a stopper receiver that moves along with the raising and lowering of the torch,
N stoppers (n ≧ 2) for preventing torch dropping are arranged in the movement range of the stopper receiver, and at least n−1 of the n stoppers are movable stoppers, and the movable stoppers move forward. The position can be changed between the position and the retracted position. When the stopper is in the advanced position, the stopper receiver is blocked by the stopper and cannot move below the stopper. When the stopper is in the retracted position, the stopper Is a plasma heating device characterized by not obstructing the movement of the stopper receiver.
プラズマ加熱中の溶融金属面とトーチ先端との間の距離をTgとし、上からi番目とi−1番目のストッパー間の距離をPi-1(i=2〜n)としたとき、下記(1)式を満足することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ加熱装置。
20mm≦Pi-1≦Tg/cosθ (1)
ただし、θはトーチ昇降経路と鉛直方向との間の角度である。
When the distance between the molten metal surface during plasma heating and the torch tip is T g and the distance between the i-th and i-1th stoppers from the top is P i-1 (i = 2 to n), The plasma heating apparatus according to claim 1, wherein the following expression (1) is satisfied.
20 mm ≦ P i-1 ≦ T g / cos θ (1)
However, (theta) is an angle between a torch raising / lowering path | route and a perpendicular direction.
上からi番目のストッパーとストッパー受けとの間隔をDiとし、ストッパー受けがストッパーよりも上方にあるときにDiを正の値とし、距離Diについて所定の閾値CTを予め定め、
トーチを下降動作させるに際し、前記距離DiがCTよりも小さくなったらi番目のストッパーを後退動作させ、トーチを上昇動作させるに際し、前記距離DiがCTよりも大きくなったらi番目のストッパーを前進動作させることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ加熱装置。
The distance between the receiving i-th stopper and the stopper from above and D i, a D i is a positive value when the stopper receiving is above the stopper, a predetermined a predetermined threshold value C T for the distance D i,
When the distance D i is smaller than C T when the torch is lowered, the i-th stopper is moved backward, and when the distance D i is larger than C T when the distance D i is raised, the i-th stopper is moved backward. The plasma heating apparatus according to claim 1, wherein the stopper is moved forward.
前記所定の閾値CTを10〜30mmとすることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ加熱装置。 Plasma heating device according to claim 3, characterized in that the 10~30mm the predetermined threshold C T. プラズマ加熱中の溶融金属面とトーチ先端との間の距離をTgとし、上からi番目とi−1番目のストッパー間の距離をPi-1(i=2〜n)としたとき、下記(2)式を満足することを特徴とする請求項3又は4に記載のプラズマ加熱装置。
20mm≦(Pi-1+CT)≦Tg/cosθ (2)
ただし、θはトーチ昇降経路と鉛直方向との間の角度である。
When the distance between the molten metal surface during plasma heating and the torch tip is T g and the distance between the i-th and i-1th stoppers from the top is P i-1 (i = 2 to n), The plasma heating apparatus according to claim 3 or 4, wherein the following expression (2) is satisfied.
20 mm ≦ (P i-1 + C T ) ≦ T g / cos θ (2)
However, (theta) is an angle between a torch raising / lowering path | route and a perpendicular direction.
プラズマ加熱中のトーチ先端位置として、定常加熱時のトーチ先端位置を用いてTgを定めることを特徴とする請求項2又は5に記載のプラズマ加熱装置。 6. The plasma heating apparatus according to claim 2, wherein Tg is determined using a torch tip position during steady heating as a torch tip position during plasma heating. プラズマ加熱中のトーチ先端位置として、着火時のトーチ先端位置を用いてTgを定めることを特徴とする請求項2又は5に記載のプラズマ加熱装置。 6. The plasma heating apparatus according to claim 2, wherein Tg is determined by using a torch tip position at the time of ignition as a torch tip position during plasma heating. プラズマ加熱中において、ストッパー受けより下方にある可動式ストッパーを前進位置とし、ストッパー受けより上方にある可動式ストッパーを後退位置とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ加熱装置の使用方法。   3. The plasma heating apparatus according to claim 1, wherein during the plasma heating, the movable stopper below the stopper receiver is set to the forward position, and the movable stopper above the stopper receiver is set to the reverse position. how to use.
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