JP2705454B2 - 取鍋スライディングノズルの自動閉塞方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、取鍋からタンディッ
シュ等に溶鋼を注入する際に、注入流の二次酸化および
タンディッシュ等の中への滓流出を防止するとともに、
取鍋内の残鋼量を少なくすることができる取鍋スライデ
ィングノズルの自動閉塞方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】取鍋の滓（スラグ）の流出状態は、一般
に滓見と称して取鍋とタンディッシュの隙間から注入流
をオペレーターが監視して判定している。図４は従来の
取鍋からタンディッシュの溶鋼注入末期における注入状
況を説明する断面図である。

【０００３】取鍋１からタンディッシュ４に溶鋼８を注
入する際、スライディングノズル２からの注入流８Ａが
大気に触れて溶鋼８が二次酸化を受ける。このためタン
ディッシュ４をタンディッシュ蓋４Ａで覆い、スライデ
ィングノズル２の直下にタンディッシュ内溶鋼８に浸漬
した注入管５および保護ガス（例えばArガス）を流通さ
せる注入管蓋５Ａを設け、スライディングノズル２を注
入管蓋５Ａの内部まで下げて溶鋼８をAr雰囲気下で注入
し、注入流８Ａの二次酸化を防止している。しかし、注
入末期には取鍋内溶鋼８上の溶滓９が流出してくるの
で、滓流出と同時に油圧シリンダー３を用いてスライデ
ィングノズル２を閉塞する必要があり、スライディング
ノズル２の下端を注入管蓋５Ａから抜き出して前記の滓
見を行う。

【０００４】このとき注入流８Ａは大気に触れるので二
次酸化が避けられず、酸化物は介在物となって鋼質を損
なう。

【０００５】一方、注入流の二次酸化が避けられない滓
見作業を省略するため、滓流出検知手段の適用が検討さ
れ、例えばドイツのＡＭＥＰＡ社の滓流出検知器を用い
て滓見作業なしに滓流出検知を行うことが可能になって
きた。

【０００６】図５は滓流出検知器の測定原理を示す図で
ある。滓混入率測定センサー６Ａは取鍋底部の上ノズル
２Ａの耐火物内に注入流８を取り囲むように設けた送信
コイル6A-1と受信コイル6A-2とから構成されている。送
信コイル6A-1から一定電流を供給し、注入流８Ａ中に誘
起磁場10を形成し、受信コイル6A-2に発生する誘導起電
力の変化から注入流８Ａの溶鋼８中への溶滓９の混入率
を測定することができる。

【０００７】しかしながら滓流出検知器が滓出を検知す
ると同時にスライディングノズルを閉にしたのでは取鍋
内の残鋼が多くなり、鋳造歩留りが低下する。一方、滓
混入率が例えば30％に到達した時点でスライディングノ
ズルを閉にすると、スライディングノズルはそれ自体の
摺動抵抗のため完全閉塞までにタイムラグを生じ、多量
の溶滓がタンディッシュ内に流入して溶鋼の成分変動や
鋼質の悪化を招く。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、滓流出検知
器を用い、取鍋スライディングノズルを自動閉塞する方
法における前記の問題を解決することを目的としてなさ
れたものであり、滓流出検知器の滓混入率レベルによっ
て閉パルス信号と開パルス信号とをパルス数を調整して
交互に送信し、スライディングノズル開閉器の開度を制
御しながら自動閉塞することにより、注入流の二次酸化
とタンディッシュ内へのスラグ流入を防止するととも
に、取鍋内の残鋼量を低減する方法を提供しようとする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の取鍋スライディングノズルの自動閉塞法
は、取鍋スライディングノズルに設けた滓流出検知手段
で検出される滓混入率が２〜10％の範囲内にある場合に
は、等しいパルス幅と等しいパルス繰返し間隔を有する
閉パルス信号と開パルス信号とを交互に繰返してスライ
ディングノズル開閉制御手段に送信し、上記閉パルス信
号と開パルス信号とのパルス数を調整してスライディン
グノズル開度を順次絞り込み、上記滓混入率が10を超え
て30％までの範囲内にある場合には、閉連続信号を上記
スライディングノズル開閉制御手段に送信してノズルを
閉塞することを特徴とする。なお、以下で説明する図１
に示すように、本発明の方法は、タンディッシュに注入
される溶鋼が常に保護ガス雰囲気下にある状態で実施さ
れる。

【００１０】

【作用】図１は本発明方法の実施に用いる溶鋼注入装置
および取鍋スライディングノズル自動閉塞装置の一例を
示す断面図であり、図２は、本発明方法の要点を示すブ
ロック図である。以下、これらの図を用いて本発明方法
を具体的に説明する。

【００１１】本発明方法を実施するため、図１に示すよ
うに従来の溶鋼注入装置に取鍋スライディングノズル自
動閉塞装置を設ける。このノズル自動閉塞装置は、取鍋
１の底部に取付けた上ノズル２Ａの耐火物内に注入流８
を取り囲むように設けた送信コイルと受信コイルとから
なる滓混入率測定センサー６Ａ、滓流出検知器６、パル
ス発生器７、スライディングノズル開閉制御器３Ａ、油
圧シリンダー３およびスライディングノズル２から構成
されている。また、スライディングノズル２の直下に注
入管５および保護ガス（例えばArガス）を流通させる注
入管蓋５Ａを設けてある。溶鋼の注入の際は、スライデ
ィングノズル２の下ノズル２Ｄを注入管蓋５Ａの内部ま
で下げて溶鋼８を保護雰囲気下で注入し、注入流８Ａの
二次酸化を防止する。

【００１２】溶鋼注入装置の操作は、滓見作業を省略す
る以外は前記の図４で説明した従来の注入操作と同様で
あるので省略する。

【００１３】本発明方法によるノズル自動閉塞装置の操
作の特徴はつぎのとおりである。図２に示すように、滓
混入率測定センサー６Ａの受信コイルの誘導起電力アナ
ログ値を滓流出検知器６が滓混入率アナログ値に変換す
る。そして滓混入率レベル判別を行い、滓混入率が２〜
10％の範囲内ではパルス発生器７によって等しいパルス
幅およびパルス繰返し間隔を有するスライディングノズ
ル開閉制御の閉パルス信号と開パルス信号とを交互に繰
返し発生させる。

【００１４】このとき閉パルス信号と開パルス信号との
パルス数を調整してスライディングノズル開閉制御器３
Ａに送信し、油圧シリンダー３をパルススイッチング閉
開作動させてノズル開度を順次絞り込む。パルス数の調
整は先に発信させる閉パルス信号のパルス数が、つぎに
発信される開パルス信号のパルス数より多くなるように
し、それぞれのパルス数の差が引き続いて発信される閉
パルス信号と開パルス信号とのパルス数の差より多くな
るようにして行うのがよい。即ち、ノズル開度の絞り込
み程度は最初は大きく、その後は順次小さくするのが望
ましい。

【００１５】上述のように、ノズルを順次絞り込む間に
滓混入率が10を超えて30％までの範囲内になったことを
滓流出検知器６が検知して判別すると、パルス発生器７
がパルス数無限大の閉パルス信号、すなわち閉連続信号
を発生してスライディングノズル開閉制御器３Ａに送信
し、油圧シリンダー３を閉作動させてノズル閉塞を行
う。

【００１６】本発明方法において、滓混入率が２〜10％
の範囲内ではノズル開度の制御絞り込みを行い、10を超
えて30％までの範囲内になるとノズル閉塞を行う理由は
つぎのとおりである。

【００１７】図１に示すように、スライディングノズル
２を全開して取鍋１からタンディッシュ４に溶鋼８を注
入する末期においては、上ノズル２Ａの直上部において
取鍋１内の溶鋼８中に渦８Ｂが形成される。そして渦８
Ｂの溶鋼表面上に溶滓９が存在するので、取鍋内残鋼量
が多い状態で滓流出が検知されることになる。したがっ
て滓混入率が10％以下の滓流出を検知して直ちにスライ
ディングノズル２を閉塞すると、取鍋内の残鋼が多くな
り、造塊歩留りの低下を招く。

【００１８】そこで本発明方法では、滓混入率が２〜10
％の範囲内では直ちにノズル閉塞を行わず、油圧シリン
ダー３をパルススイッチング閉開作動させ、上プレート
２Ｂと下プレート２Ｃと下ノズル２Ｄとの間の摺動抵抗
に打ち克って、短時間に正確なノズル開度の制御絞り込
みを行うようにする。これにより渦８Ｂの形成が弱めら
れ、溶滓９の巻き込みが抑制されるので、滓混入率を急
増させることなく、溶鋼８をタンディッシュ４に注入す
ることができ、取鍋内残鋼量を少なくすることができ
る。

【００１９】なお、注湯作業場の近くの電気炉や溶接作
業等のアークにより、滓混入率測定センサー６Ａにノイ
ズを生ずることがあり、滓混入率が２％未満の場合はノ
ズル開度の絞り込みを行うと誤動作になるので絞り込み
は行わない。なお、２％未満の少量の滓の混入は実際
上、大きな問題にはならない。

【００２０】また滓混入率が10％を超えてもなおノズル
開度の制御絞り込みを継続すると、溶滓９が渦８Ｂ中に
巻き込まれるようになり、滓混入率がさらに上がるとタ
ンディッシュ４に流出するようになる。そこで本発明方
法では、滓混入率が10％を超えて30％までの範囲内にな
ると、ノズル開度の絞り込みからノズル閉塞に移行す
る。このときノズル断面の一部はすでに閉塞されてお
り、またスライディングノズル２の摺動も円滑に行われ
ているので、完全閉塞までのタイムラグを小さくするこ
とができる。したがって閉連続信号をスライディングノ
ズル開閉制御器３Ａが受信した後、直ちにノズルを閉塞
することが可能になる。これにより、タンディッシュ４
内への溶滓９の流出を防止することができ、タンディッ
シュ４内の溶鋼８の成分変動や鋼質悪化を回避すること
ができる。なお滓混入率が30％を超えると、溶滓９がタ
ンディッシュ４内へ多量に流出するので、ノズルの完全
閉塞は滓混入率が30％以下のときに行うのが望ましい。

【００２１】上述のように、本発明方法によれば、滓流
出を定量的に検知して、ノズル開度の絞り込みおよびノ
ズル閉塞を自動的に行うことができる。これにより、滓
見を省略でき、注入流８Ａの二次酸化を防止して、鋼質
欠陥の発生を未然に防ぐことができる。

【００２２】以下、実施例によって本発明の効果を具体
的に説明する。

【００２３】

【実施例１】ＶＯＤ炉およびＡＯＤ炉で溶製した低炭素
ステンレス溶鋼を、前述の図１に示す注入装置および取
鍋スライディングノズル自動閉塞装置を用いて、取鍋か
らタンディッシュにAr（アルゴン）雰囲気下で注入し
た。

【００２４】スライディングノズルの自動閉塞は、前述
の図２に示すブロック図にしたがって行った。スライデ
ィングノズル開閉制御信号の閉パルスおよび開パルスの
パルス幅は 0.5秒、パルス繰り返し間隔は 0.1秒とし
た。そして滓混入率が２〜10％の範囲では、閉パルスを
５パルス、開パルスを２パルス、閉パルスを２パルス、
開パルスを１パルスの順で１秒間隔で発生させて、ノズ
ル開度の制御絞り込みを行った。次に滓混入率が10％を
超えた時点で、パルス数が無限大の閉パルス、すなわち
閉連続信号を発生させてノズル閉塞を行った。

【００２５】ノズルを閉塞して取鍋を移動した後、注入
管内のタンディッシュ溶鋼表面の滓流出の有無を肉眼判
定するとともに、取鍋内残鋼量を調査した。

【００２６】

【比較例１、２】注入末期には下ノズルの下端を注入管
蓋から抜き出して滓見を行い、滓流出の有無を肉眼判定
した。そして滓混入率が比較例１では５％、比較例２で
は35％に到達した時点でノズル開度の制御絞り込みを行
うことなく、直ちに閉連続信号を発生させてノズル閉塞
を行った。これ以外は実施例１と同様の注入を行った。

【００２７】図３は、注入末期の滓混入率の経時変化を
示す図であり、（ａ）図は実施例１、（ｂ）および
（ｃ）図はそれぞれ比較例１と比較例２の場合を示す。

【００２８】表１に、肉眼判定による滓流出の有無、出
鋼量に対する残鋼量割合、注入溶鋼中への酸素と窒素の
ピックアップ量およびヘゲ疵起因のコイル手入率を示
す。

【００２９】

【表１】

【００３０】図３（ａ）に示すように、実施例１では滓
混入率が２〜10％の範囲内を検知して判別されるとノズ
ル開度の制御絞り込みが行われる。これにより上ノズル
直上の溶鋼内における渦形成が抑制され、溶鋼が優先し
て注入されるので取鍋内残鋼量を少なくすることができ
る。その後、滓混入率が10％を超えたことを検知して判
別されるとノズル閉塞が行われる。このときすでにノズ
ル開度は絞り込まれており、またスライディングノズル
の作動は円滑に行われるので、完全閉塞までのタイムラ
グは小さくなり、滓流出を効果的に防止することができ
る。

【００３１】更に、実施例１では滓混入率測定センサー
を用いて滓流出を検知するので、滓見作業を省略するこ
とができる。従って、注入溶鋼が大気に触れることがな
く、溶鋼中への酸素および窒素のピックアップ量が少な
くなっている。このため表面疵や地疵が減って、ヘゲ疵
起因のコイル手入率が低下している。

【００３２】一方、図３（ｂ）に示す比較例１では、溶
鋼中に形成された渦表面に存在する溶滓で検知される滓
混入率５％を判別して直ちにノズル閉塞が開始される。
このため 表１に示すように多量の滓流出は防止できる
が、取鍋内残鋼量が多くなり、鋳造歩留りの低下を招
く。

【００３３】また図３（ｃ）に示す比較例２では、滓混
入率35％を検知して判別した時点でノズル閉塞を開始す
るので、完全閉塞までのタイムラグのため滓混入率が急
上昇した後にノズルが完全閉塞される。このため表１に
示すように取鍋内残鋼量は比較的低くできるが、タンデ
ィッシュ内に多量の溶滓が流入し、タンディッシュ内溶
鋼成分の変動と鋼質欠陥の発生が多い。

【００３４】

【発明の効果】本発明方法によれば、保護ガス雰囲気下
で行われる取鍋からタンディッシュ等への溶鋼注入末期
において、注入流中の滓混入率を測定センサーで検知す
るので滓見作業を省略することができ、注入流の二次酸
化、鋼質欠陥を防止することができる。しかも滓混入率
が低レベル範囲のときは、ノズル開度の制御絞り込みを
行うので溶鋼を優先的に注入することができ、取鍋内残
鋼量を低下させて鋳造歩留りを上げることができる。ま
た、滓混入率が低レベル範囲を超えると直ちにノズルを
閉塞するので、完全閉塞までのタイムラグが小さくな
り、滓流出を効果的に防止することができる。従って、
表面疵や地疵の少ない良質の鋼塊を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に用いる溶鋼注入装置および
取鍋スライディングノズル自動閉塞装置の一例を示す断
面図である。

【図２】本発明方法の要点を示すブロック図である。

【図３】注入末期の滓混入率の経時変化を示す図であ
る。

【図４】従来の取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入末
期における注入状況を説明する断面図である。

【図５】滓流出検知器の測定原理を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾野寺 常芳 和歌山県和歌山市湊1850番地日本ステン レス株式会社和歌山製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭51−21523（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−92065（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】取鍋からタンディッシュへ保護ガス雰囲気
   下で溶鋼を注入する際、取鍋スライディングノズルに設
   けた滓流出検知手段で検出される滓混入率が２〜10％の
   範囲内にある場合は、等しいパルス幅と等しいパルス繰
   返し間隔を有する閉パルス信号と開パルス信号とを交互
   に繰返してスライディングノズル開閉制御手段に送信
   し、上記閉パルス信号と開パルス信号とのパルス数を調
   整してスライディングノズル開度を順次絞り込み、上記
   滓混入率が10％を超えて30％までの範囲内にある場合
   は、閉連続信号を上記スライディングノズル開閉制御手
   段に送信してノズルを閉塞することを特徴とする取鍋ス
   ライディングノズルの自動閉塞方法。