JP2903602B2 - 溶鋼槽の予熱方法 - Google Patents

溶鋼槽の予熱方法

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【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、鋼の連続鋳造において、鋳造開始前の溶鋼
槽の予熱および鋳造開始後の溶鋼槽内の溶鋼を加熱する
方法に関するものである。
(ロ)従来技術 鋼の連続鋳造において、溶鋼槽(タンデッシュ)内の
溶鋼温度は縦割れや介在物等の鋳片品室やノズル詰り、
ブレークアウト等の操業トラブルに大きく影響する因子
である。このため、この溶鋼温度は、所定の適性な範囲
に入るように操業を行っている。
従来、鋳造開始前、溶鋼槽内はガスバーナで1000〜12
00℃に加熱される。鋳造開始直前には、溶鋼の二次酸化
を防止するために、ガスバーナを止めてアルゴンガス等
の不活性ガスを溶鋼槽内に流している。このとき、溶鋼
槽内温度は下がり、鋳込み開始後の溶鋼槽内溶鋼温度は
この溶鋼槽耐火物へ抜熱されるために、適性温度範囲よ
り小さくなる。このため、鋳造初期の鋳片には割れや介
在物が多く、ノズル詰り等の操業トラブルも生じてい
た。
上記の問題を防止するために、通常は溶鋼槽内の溶鋼
温度が低くなりすぎないように、取鍋(レードル)内の
溶鋼温度を転炉からの出鋼温度やガス攪拌等で制御して
いる。すなわち、転炉からの出鋼温度を高くして取鍋内
の溶鋼温度を高くすることにより、鋳込初期、溶鋼槽内
の溶鋼温度が低くなりすぎないようにするのである。と
ころが、この方法では鋳込定常時には、溶鋼槽内の溶鋼
温度は高くなり、特に高速で鋳造する場合は高くなりす
ぎるという問題があった。
一方、溶鋼槽内を加熱する場合に、酸素富化バーナを
使って1400〜1600℃まで昇温し、鋳込初期の溶鋼槽内の
溶鋼温度低下を防止する方法がある(CPMP−ISIJ Vol,1
(1988)−1276)。
しかし、この場合でも、鋳込開始前には、バーナを止
めて不活性ガスで溶鋼槽内を置換しなければならない。
このため、温度確保のために鋳込直前までバーナで加熱
していると、不活性ガス置換が不十分のため、溶鋼が二
次酸化し、介在物が多発する。逆に、十分に不活性ガス
で置換するために早くバーナを止めると、溶鋼槽内温度
が下がり、鋳込初期の溶鋼温度が下がりすぎるという問
題があった。
(ハ)発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、鋼の連続鋳造にお
いて、鋳込開始前より溶鋼槽内をプラズマ加熱すること
によって溶鋼槽内の溶鋼温度を鋳込初期より一定に保つ
方法を得ることにある。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明の溶鋼槽の予熱方法は、鋼の連続鋳造におい
て、鋳造開始前に溶鋼未注入の溶鋼槽を、直流電源を用
いた陰極・陽極内蔵の非移行型プラズマトーチによって
加熱するか、あるいは、交流電源を用いた1対のトーチ
からなる交流型プラズマトーチによって加熱することか
らなる手段によって、上記課題を解決している。
また、本発明の別の溶鋼槽の予熱方法は、鋼の連続鋳
造において、鋳造開始前に溶鋼未注入の溶鋼槽を直流電
源を用いた陰極・陽極内蔵の非移行型プラズマトーチま
たは交流電源を用いた1対のトーチからなる交流型プラ
ズマトーチによって加熱すること、該溶鋼槽内に溶鋼を
注入しているさいにも前記プラズマトーチによる加熱を
継続すること、あるいは、鋳造開始前に溶鋼未注入の溶
鋼槽を、直流電源を用いた陰極・陽極内蔵の非移行型プ
ラズマトーチまたは交流電源を用いた1対のトーチから
なる交流型プラズマトーチを旋回させて溶鋼槽内を均一
に加熱すること、該溶鋼槽内に溶鋼を注入しているさい
にも前記プラズマトーチによる加熱を継続することから
なる手段によっても、上記課題を解決できる。
(ホ)作用 プラズマでは、従来のガスバーナの火炎(2000℃前
後)やアセチレン酸素バーナの火炎(3000℃前後)と比
較して高温(10000℃前後)の熱源を容易に発生させる
ことができる。直流非移行型(トーチ自体に両極を持
つ)や交流型のプラズマトーチでは、対極がなくても加
熱できるため、溶鋼がないとき、溶鋼槽内の耐火材だけ
でもプラズマ加熱をすることができる。プラズマ用ガス
には、不活性ガスを使うことができる。交流型プラズマ
トーチも溶鋼槽内に対極を必要としないので使用可能で
ある。以上より、溶鋼槽の加熱に対極の不要なプラズマ
トーチを使って、不活性ガスをプラズマ用ガスとして流
すことにより、鋳込前より溶鋼槽内を高温に加熱でき、
かつ、槽内を不活性ガス雰囲気に保つことができる。
プラズマトーチには、溶鋼槽内に溶鋼がまったくない
状態でも加熱可能な直流非移行型または、交流型プラズ
マトーチを使用する。これにより、溶鋼が入っていない
溶鋼槽を加熱でき、溶鋼が入ってからも引続き溶鋼槽内
の溶鋼を加熱できる。プラズマ加熱では高温の熱源が容
易に得られるので、溶鋼槽内の耐火物を高温にできる。
溶鋼槽に注入される溶鋼の温度は、1500〜1600℃程度で
あるので、注入直前の耐火物表面温度を1400℃以上に保
つことにより、鋳込初期の耐火物への抜熱による溶鋼温
度の低下はほとんどなく、適性な温度にすることができ
る。耐火物をあまり高温まで加熱しすぎると耐火物の溶
損等の問題が生じるため、1600℃以下に抑えるのが好ま
しい。
プラズマトーチに使用するガスは、不活性ガス(アル
ゴン、ヘリウム等)を使用する。これにより、プラズマ
加熱中でも溶鋼槽内は常に不活性ガス雰囲気であり、溶
鋼を注入しても二次酸化することはない。使用するガス
流量は、トーチ構造や加熱容量によって異なり、一概に
言えないが500l/min以上である。
溶鋼槽を予め加熱する場合、初期は従来通り、ガスバ
ーナで1000〜1200℃まで加熱し、その後続いてプラズマ
で1400℃以上に加熱してもよい。プラズマ加熱する場合
でも、初めは空気や窒素等の安価なガスをプラズマ用ガ
スとして使用し、溶鋼を注入する前に不活性ガスをプラ
ズマ用ガスとして使用し、溶鋼槽内を加熱しながら不活
性ガス雰囲気にしてもよい。
(ヘ)実施例 第1図から第4図までを参照して、本発明の溶鋼槽の
予熱方法の実施例について説明する。
第1図に示すように、本発明の溶鋼槽1の予熱方法
は、鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼未注入の
溶鋼槽1をプラズマトーチ2によって加熱すること、ま
た必要によりプラズマトーチ2を旋回させて溶鋼槽内を
均一に加熱することからなっている。
溶鋼槽1内の断熱耐火材11の表面温度を1400℃以上に
加熱することが好ましい。
プラズマトーチ2は、第4図に示すように、直流非移
行型プラズマトーチ2a(A)か、または、交流型プラズ
マトーチ2b(B)を用いることができる。
直流非移行型プラズマトーチ2aは、第4図(A)に示
すように、1本のトーチに陽極21と陰極22とを有してい
る。トーチ内に挿入した不活性ガス23によって、プラズ
マトーチ24をトーチ先端より放出し、また装入したガス
も加熱されてプラズマガス25として先端より吹き出る。
この型のトーチは従来から非導電性の材料の加熱やガス
の加熱に使われてきた。このトーチを溶鋼槽1の耐火材
11の加熱に使用するのである。
交流型プラズマトーチ2bは、第4図(B)に示すよう
に、1対のトーチからできており、溶鋼槽1または溶鋼
12側に対極を設ける必要がない。
これらプラズマトーチ2a,2bは、多量の高温ガスを放
出するため、溶鋼槽1の一端にトーチを設置して他端へ
高温のプラズマガス25が流れるようにトーチを向けるこ
とにより、より有効に溶鋼槽1内の耐火材11を加熱でき
る。第1図に示すように、プラズマガス25は溶鋼槽1内
を矢印26で示すような乱流となって循環し、最後に溶鋼
槽1の排気口13から排気される。
溶鋼槽1内、特に床面の耐火物の加熱を均一にするた
めに、また、一部分の耐火物の過熱を避けるためにプラ
ズマトーチ2を旋回させてもよい。
第1図に示すように、溶鋼槽1内の均一予熱後に、溶
鋼槽1内に第3図に示すように取鍋3から溶鋼12を注入
する。この溶鋼12の注入のさいにもプラズマトーチ2に
よる加熱を継続する。
プラズマトーチに使用するガスは、溶鋼が酸化されな
いように不活性ガス(Ar,He等)を使用する。使用ガス
流量は、トーチ構造や加熱容量によって異なり一概に言
えないが、500l/min以上である。トーチからは、高温で
多量のプラズマガスが放出するため、従来のプラズマ加
熱のように、トーチをほぼ垂直にして、溶鋼槽の中央付
近に設けると、その周辺の溶鋼や溶鋼槽の耐火物が高温
に加熱されすぎる可能性がある。
そこで、プラズマトーチは、溶鋼槽1の一端に斜めに
設置するのが好ましい。これにより、高温のガス25が溶
鋼槽1内を他端に向けて円滑に流れ、溶鋼12や耐火物11
はほぼ均等に加熱される。さらに必要に応じて、溶鋼温
度を均一にするために、トーチ2を旋回させたり、溶鋼
槽1の底部よりアルゴンガス・ノズル14から不活性ガス
でバブリング141をしたり、堰を設置したりして溶鋼を
攪拌してもよい。
溶鋼槽内は従来より溶鋼が酸化されているように不活
性ガスを溶鋼面上に流していたが、プラズマトーチを使
用する場合はまったく不要となる。
次に、本発明の方法の具体的実施例について説明す
る。第1図に示すように、取鍋(図示せず)の容量は、
100ton、溶鋼槽1の容量は12tonである。溶鋼は低炭素
アルミキルド鋼である。プラズマトーチ2は、直流非移
行型のものを1本使用し、電源容量は1MWである。プラ
ズマ用ガスには、アルゴンガスを用い、4000l/min流し
た。プラズマトーチ2は、溶鋼槽1の反取鍋側に水平よ
り40°傾けて設置した。
溶鋼槽1内を予め図示していないガスバーナで1200℃
まで昇温した後、続いてプラズマ加熱を実施し、溶鋼槽
1内耐火物11の表面温度を1400℃以上まで上げた。な
お、取鍋内の溶鋼温度は溶鋼槽内温度を高温にできるた
め、従来より10〜15℃低くした。このためその分転炉か
らの出鋼温度を低くできた。プラズマ加熱は、取鍋から
溶鋼槽へ溶鋼を注入し、溶鋼が所定量貯えられたところ
で止め、その後は従来通りに鋳造を行った。
比較として、従来のガスバーナだけで溶鋼槽を加熱し
た場合も実施した。溶鋼槽1内の耐火物11の表面温度変
化を第2図(A)に示す。プラズマ加熱した本発明方法
の場合、溶鋼注入直前の耐火物表面温度は、1440℃まで
上がっているのに対し、従来のガスバーナ加熱をした場
合、ガスバーナを止めてからアルゴンガスで溶鋼槽内を
置換するために約1000℃まで下がっている。
第2図(B)に、鋳込初期の溶鋼槽1の溶鋼温度変化
を示す。プラズマ加熱をした場合、鋳込初期の溶鋼温度
はほとんど下がらず一定である。
溶鋼を注入する直前の溶鋼槽内の酸素濃度は、従来の
ガスバーナで加熱後、アルゴン置換した場合、0.3〜0.5
%程度であった。プラズマ加熱の場合、多量のアルゴン
ガスを長時間流すことができるため、0.1%以下と良好
であった。
(ト)効果 本発明によれば、溶鋼槽内に対極を設置する必要がな
いので、溶鋼槽内を任意に予熱することができ、溶鋼注
入後も加熱を継続することができ、縦割れのない、介在
物の少ない良好な品質の鋳片を得ることができ、さら
に、ノズル詰り等の操業トラブルのない安定した操業が
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を適用した溶鋼槽の縦断面図、第
2図は本発明の方法の作用の説明図。第3図は本発明の
方法の別の実施例を示す溶鋼槽の縦断面図。第4図は本
発明の方法に用いるプラズマトーチの説明図。 1……溶鋼槽、2……プラズマトーチ 3……取鍋、25……プラズマガス 12……溶鋼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 守夫 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 丸川 雄浄 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−120353(JP,A) 特開 昭61−95755(JP,A) 特開 昭64−31560(JP,A) 特開 昭52−3526(JP,A) 実開 昭63−122744(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 41/015 B22D 1/10 310

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼
    未注入の溶鋼槽を、直流電源を用いた陰極・陽極内蔵の
    非移行型プラズマトーチによって加熱することからなる
    溶鋼槽の予熱方法。
  2. 【請求項2】鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼
    未注入の溶鋼槽を、交流電源を用いた1対のトーチから
    なる交流型プラズマトーチに加熱することからなる溶鋼
    槽の予熱方法。
  3. 【請求項3】鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼
    未注入の溶鋼槽を、直流電源を用いた陰極・陽極内蔵の
    非移行型プラズマトーチまたは交流電源を用いた1対の
    トーチからなる交流型プラズマトーチによって加熱する
    こと、該溶鋼槽内に溶鋼を注入しているさいにも前記プ
    ラズマトーチによる加熱を継続することからなる溶鋼槽
    の予熱方法。
  4. 【請求項4】鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼
    未注入の溶鋼槽を、直流電源を用いた陰極・陽極内蔵の
    非移行型プラズマトーチまたは交流電源を用いた1対の
    トーチからなる交流型プラズマトーチを旋回させて溶鋼
    槽内を均一に加熱すること、該溶鋼槽内に溶鋼を注入し
    ているさいにも前記プラズマトーチによる加熱を継続す
    ることからなる溶鋼槽の予熱方法。
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