JP3491441B2 - Non-oxidizing heat retention method for tundish - Google Patents

Non-oxidizing heat retention method for tundish

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JP3491441B2
JP3491441B2 JP10992596A JP10992596A JP3491441B2 JP 3491441 B2 JP3491441 B2 JP 3491441B2 JP 10992596 A JP10992596 A JP 10992596A JP 10992596 A JP10992596 A JP 10992596A JP 3491441 B2 JP3491441 B2 JP 3491441B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は連続鋳造(以下、単
に連鋳とも記す)用のタンディッシュを繰り返し使用す
るために、当該タンディッシュを無酸化状態で保熱する
方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】溶鋼を取鍋から受け取って鋳型へ分配す
るタンディッシュは、それ自体が発熱体を持たないた
め、使用に際しては、別途に加熱手段で加熱して、鋳込
み可能な温度を確保する必要がある。また、複数台のタ
ンディッシュを交換しながら連続して鋳造を行う(以
下、連・連鋳とも記す)場合には、例えば鋼種が変更さ
れるようなときに、待機中のタンディッシュと交換し、
それまで使用されていたものは次の再使用時まで待機さ
せるといったようなタンディッシュの使用法があるが、
このように待機中のタンディッシュについても、少なく
とも使用に供する前に同じく鋳込み可能な温度への加熱
が必要となる。 【0003】このようにタンディッシュを加熱する場
合、従来一般には、タンディッシュの予熱カバーに設け
たガスバーナを加熱手段として用い、このガスバーナ
に、例えばコークスガスのような燃料ガスとその理論必
要量の110〜120%の燃焼空気とを混合したものを
送給し、これを当該ガスバーナ内で燃焼させて当該タン
ディッシュ内面を1200〜1300度℃に加熱するよ
うにしている。 【0004】ところが、この場合、高温のタンディッシ
ュ中に多量のO2 が投入されるため、先の使用(前チャ
ージ)による残鋼・残滓が次チャージ時の予熱の際に酸
化されてFeOやFe3 4 等の酸化鉄が生成される。
この生成され残存する酸化鉄のO成分は、次チャージ時
の鋼中成分のAlと反応してAl2 3 が生成され、そ
の結果、硬質なAl2 3 が下工程においてホットヘゲ
・フクレ等の品質欠陥を招く要因となる。 【0005】このような、所謂FeOピックアップを抑
制防止する技術の確立が求められて、現在では種々の提
案がなされている。その一例として、例えば特開平4−
22567号公報には、予熱用ガスバーナに供給する燃
焼空気量を、供給される燃料ガス量の理論必要量の70
〜100%とすることにより、タンディッシュ内の雰囲
気酸素濃度を従来より低くして残鋼の酸化を抑制防止す
るというタンディッシュ予熱方法が開示されている。 【0006】また、特開平2−37949号公報には、
前述のようなタンディッシュ内の予熱終了に伴い、燃料
ガス及び燃焼空気の送給を停止すると同時に不活性ガス
であるArでバーナ内に残留しているこれらの残留成分
や燃焼排ガスの残留分を払い出して(パージして)、必
要に応じて燃料ガス及び燃焼空気を前記予熱カバー内で
燃焼せしめ、もって当該タンディッシュ内を短時間でA
rでパージすることにより残鋼の酸化を抑制防止するタ
ンディッシュ内のガス置換技術が開示されている。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平4−22567号公報、特開平2−37949号公
報に記載されるタンディッシュの加熱方法そのものは、
何れもタンディッシュの使用に際して、それを鋳込み可
能な温度まで加熱する手段として、空気と混合した燃料
ガスを当該タンディッシュ内で燃焼させて、その内壁を
1200〜1300℃に保熱又は加熱することを前提と
している。ここで、例えば前記特開平4−22567号
公報では、燃焼空気の送給量を、燃料ガス送給量の70
〜100%まで抑制しているが、このような高温下で
は、残存するO2 成分の他、生成される燃焼排ガス中の
酸化性成分であるCO2 やH2 OのO成分が残鋼と結合
して酸化鉄が生成されてしまい、残鋼の酸化そのものは
十分に抑制できないという問題がある。 【0008】これを極力抑制するため、前記特開平2−
37949号公報に記載されるタンディッシュの加熱方
法では、予熱終了後に、わざわざ不活性ガスであるAr
をタンディッシュ内に吹き込んで燃料ガスと残留酸素と
をパージし、これにより非酸化雰囲気に置換するという
方法をとっている。しかし、例え不活性ガスのパージ方
法を改善して前記予熱終了後のガス置換完了までの所要
時間を多少ならず短縮できたとしても、この不活性ガス
パージによりタンディッシュ内壁温度が低下して熱損失
が生じてしまうし、また加熱中の過剰酸素による残滓の
酸化までもは防止できないという問題がある。 【0009】これに対して、前記特開平4−22567
号公報に記載されるタンディッシュの加熱方法では、予
熱ガスバーナへの空気量を理論必要量以下にすることに
より、不活性ガスパージを行わずに残鋼の酸化を抑制す
るものであるから、前者のような問題は生じないとして
も、前述のような燃焼排ガスによる当該タンディッシュ
内の残鋼の酸化を完全に防止するためにはバーナに供給
される燃焼空気量を、燃料ガスの理論空気量の50%以
下にする必要がある。ところが、このように燃焼空気の
供給量を極端に低減してしまうと、燃焼時のO2 不足に
よる不完全燃焼という問題が発生し、加熱コストがかか
ると共に、未燃ガスの処置に防爆やCO中毒対策等の安
全上の問題が生じる。 【0010】本発明は、これらの諸問題に鑑みて開発さ
れたものであり、例えば複数台の蓄熱式予熱器を交互に
切り替えて不活性ガスを高温に加熱し、これをタンディ
ッシュ内に送給して当該タンディッシュ内を効率的に無
酸化状態で保熱すると共に、更に既に酸化されてしまっ
ている残鋼までも還元して酸化鉄をより積極的に除去で
きるタンディッシュの無酸化保熱方法を提供することを
目的とするものである。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明のタンディッシュの無酸化加熱方法は、内壁
に残鋼を生じたタンディッシュを再使用するに当たり、
タンディッシュ外部に設けられた加熱手段で加熱した不
活性ガスを用いてタンディッシュ内を保熱し、次回使用
に供するに際し、前記不活性ガスに加えて爆発限界以下
の微量の還元性ガスをタンディッシュ内に導入して、当
該タンディッシュ内雰囲気を無酸化及び還元雰囲気にす
るタンディッシュの無酸化保熱方法であって、前記還元
性ガスにH 2 を用い、当該H 2 が酸化鉄のO成分と結合
して鉄を還元する酸化還元平衡曲線を、H 2 /H 2 O濃
度比及び温度に依存する鉄の酸化還元平衡曲線として求
め、この酸化還元平衡曲線に従って、タンディッシュの
保熱目標温度で、鉄を還元可能なH 2 /H 2 O濃度比と
なるようにH 2 を投入することを特徴とするものであ
る。 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【発明の実施の形態】本発明者等は、先に述べたような
再使用タンディッシュの鋳込み可能温度確保に関する従
来の諸問題を解決する方策として、前述のようなタンデ
ィッシュ内での燃焼を伴わないで当該タンディッシュを
再使用する、即ち無予熱無酸化再使用プロセスの実現に
向けて種々の実験を重ねつつ検討を続けてきた。 【0016】本発明者等の実験によると、通常、鋳造中
のタンディッシュ内表面温度は溶鋼温度とほぼ等しい1
540〜1570℃程度まで上昇するが、鋳造終了と同
時に温度降下が始まり、そのまま待機させると、例えば
70tのタンディッシュの場合には凡そ6時間経過後に
1100℃を下回り、14時間経過後には850℃以下
になってしまう。 【0017】このタンディッシュ内表面温度850℃以
下の温度では、例えノズル下方から酸素を吹き込んで当
該ノズルを連通状態にするためのバブリングを行って
も、取鍋からタンディッシュに移した溶鋼を当該タンデ
ィッシュ底部のノズルから鋳型に注入することは困難で
ある。また、待機中のタンディッシュの温度が低下する
と、タンディッシュに溶鋼を注入した際の溶鋼温度の降
下量が大きくなるので、鋳造初期の溶鋼温度を確保する
には、当該注入時の溶鋼温度を高くする必要が生じる。
しかし、このように溶鋼温度が高いと、鋳造後期にタン
ディッシュの温度が上昇し過ぎて必要以上に溶鋼温度が
高くなり過ぎ、鋳造速度が低下したりブレークアウトが
発生したりする原因になる。このため、実際上850℃
が待機中のタンディッシュの再使用温度下限であること
も同時に実験で確認された。 【0018】しかも、温度低下に伴ってタンディッシュ
内圧力が減少し、これにより外部の空気(大気)が侵入
すると、タンディッシュ内酸素濃度が増加することにな
る。タンディッシュの再使用にあたって残鋼の酸化を防
止するには、待機中のタンディッシュ内酸素濃度を、望
ましくは“0”にする必要のあることが分かっている。
そのため、不活性ガスでタンディッシュ内をパージする
ことなく、待機中のタンディッシュ温度低下を伴う酸素
侵入を防止するには、タンディッシュをほぼ完全密閉に
しておかなければならない。前述した待機中タンディッ
シュの温度降下のデータは、この密閉状態での値であ
る。 【0019】しかし、完全密閉といっても、温度降下に
伴って収縮を続けるタンディッシュ内への外部からの空
気の侵入を“0”にすることは実際問題として不可能で
あるから、このタンディッシュ密閉のみでの完全無酸化
の達成は困難である。その対応策としては、不活性ガス
(例えばN2 )の連続パージでタンディッシュ外部から
の酸素侵入を防止することが考えられる。その可能性を
検討すべく、同じく70tタンディッシュについて行っ
た本発明者等の実験によると、120Nm3 /Hの割合
で連続的にN2 をタンディッシュ内に供給しながら待機
させた場合の温度降下は、先のパージ無しの場合よりも
急激であり、凡そ3時間で1100℃、8〜9時間には
850℃に低下してしまう上、タンディッシュの温度低
下による内部気体の収縮で大気侵入が生じ、当該タンデ
ィッシュ内のO2 濃度も1〜2%までしか低減できない
ことが判明した。 【0020】こうした結果を踏まえて、本発明者等は、
タンディッシュを再使用するにあたり、タンディッシュ
外で加熱した不活性ガスで当該タンディッシュ内をパー
ジし続けることにより、当該タンディッシュ内表面温度
を前記鋳込み可能温度の下限である850℃以上に保て
ば、従来のタンディッシュ内燃焼ガスによる予熱を省い
て、無予熱で且つ酸化を防止しつつタンディッシュを再
使用に供することが可能なことを見出し、本発明を完成
するに至った。 【0021】このタンディッシュ外部に設けられ且つ燃
焼排ガスや大気をタンディッシュ内部に送給することの
ない加熱手段としては、蓄熱式予熱器や電気抵抗加熱
器,誘導加熱器,プラズマトーチ等の電気加熱装置を用
いることができる。特に蓄熱式予熱器は少量の燃焼ガス
を用いながら、効率よく不活性ガスを加熱することがで
き、また複数の蓄熱式予熱器を配設し、何れかの蓄熱式
予熱器で不活性ガスを加熱しながらタンディッシュ内に
それを投入し、残りの蓄熱式予熱器でタンディッシュ内
の不活性ガスを吸引(リサイクル)しながら燃焼バーナ
で蓄熱体を加熱するようにすれば、各蓄熱式予熱器のバ
ーナ容量を小さくすることができるから、これを小型化
して常時タンディッシュに取付けておくことも可能とな
る。 【0022】また、この不活性ガスと共に、H2 やCO
のような還元性ガスを、爆発限界以下の微量、タンディ
ッシュ内に導入することで、当該タンディッシュ内を無
酸化で且つ還元雰囲気とすることができるから、残鋼の
酸化をより一層抑制防止できるばかりでなく、既に酸化
した残鋼も還元してAl2 3 の生成を積極的に防止す
ることができる。また、この還元性ガスにH2 ガスを用
いれば、爆発限界以下の微量で効率よくタンディッシュ
内を無酸化還元雰囲気とすることができると共に、炭素
C系の還元性ガスで発生する遊離C,つまりすすを考慮
する必要がなくなる。 【0023】 【実施例】次に本発明に係るタンディッシュの無酸化保
熱方法の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 【0024】まず、図1に本実施例のタンディッシュの
無酸化保熱方法を実施化した無酸化保熱装置の全体構成
を示す。タンディッシュ1には、その蓋1aの開口部1
b,1cの夫々に、蓄熱式予熱器2A,2Bを連結す
る。これらの蓄熱式予熱器2A,2Bには、例えば伝熱
面積を大きくするために、球状やパイプ状にしたセラミ
ックスや金属等からなる蓄熱体を充填した蓄熱室3A,
3Bと、この蓄熱室3A,3Bの蓄熱体を加熱するため
の燃焼室4A,4Bとを互いに隣接して一連に備え、挿
入管7A,7Bを介して各燃焼室4A,4Bを前記タン
ディッシュ1の開口部1b,1cに夫々連結し、各燃焼
室4A,4B内にはメインバーナ5A,5B及びパイロ
ットバーナ6A,6Bを配設する。なお、前記挿入管7
A,7Bと前記タンディッシュ1の各開口部1b,1c
との間には、タンディッシュ1内部を無酸化状態にする
ために、後述するシール装置50A,50Bが介装され
ている。また、タンディッシュ底部の各ノズルは図示を
省略している。 【0025】次に互いに類似する前記各蓄熱式予熱器2
A,2Bへの配管状態を説明するために、このうちの一
方の蓄熱式予熱器2Aを用いて説明すると、まず当該蓄
熱式予熱器2Aの燃焼室4Aには、当該燃焼室4A内の
温度を検出する燃焼室内温度検出器31Aと、当該燃焼
室4A内の圧力を検出する燃焼室内圧力検出器33Aと
が取付けられている。また、当該蓄熱式予熱器2Aの蓄
熱室3Aの出側には、当該蓄熱室3Aの出側温度を検出
する蓄熱室出側温度検出器37Aが取付けられ、当該蓄
熱室出側温度検出器37Aの出力に基づいて作動する温
度スイッチ(TS)39Aが設けられている。 【0026】そして、前記メインバーナ5Aは、Mガス
弁8A,Mガス遮断弁52A,Mガス流量調整弁9A及
びMガスオリフィス10Aを介して、図示されないMガ
ス供給源に連結すると共に、同じくMガス弁8A,Mガ
スパージ用N2 遮断弁11A及びN2 減圧弁12を介し
て図示されないN2 供給源に連結されている。ここで、
Mガスとは燃料ガスであり、例えば転炉で発生する転炉
(LD)ガスとコークス炉で発生するコークス炉(C)
ガスとの混合ガスや、Cガスと高炉で発生する高炉
(B)ガスとの混合ガスのことである。また、これらに
代えて、LPG等の燃料ガス又は液体燃料を用いること
も可能である。なお、このMガスが供給されるオリフィ
ス10Aには、Mガス流量検出器26Aが設けられてい
る。また、前記Mガス弁8AとMガス遮断弁52A又は
Mガスパージ用N2 遮断弁11Aとの間の配管には放散
弁51Aが分岐接続され、その反分岐接続端は大気開放
されている。 【0027】また、前記メインバーナ5Aは、空気弁1
3A,空気流量調整弁14A,空気オリフィス15Aを
介して空気供給ファン16に連結されている。この空気
供給ファン16から燃焼空気が供給される空気オリフィ
ス15Aには空気流量検出器29Aが設けられている。 【0028】また、前記パイロットバーナ6Aは、前記
パイロットバーナ用Mガス遮断弁54を介して前記Mガ
ス供給源に連結されると共に、前記パイロットバーナ用
2遮断弁53及びN2 減圧弁12を介して前記N2
給源に接続されている。 【0029】一方、前記蓄熱室3Aは、N2 弁17A,
2 流量調整弁19,N2 オリフィス18及び前記N2
減圧弁12を介して前記N2 供給源に接続されると共
に、前記N2 弁17A,H2 弁72,H2 流量調整弁7
1,H2 オリフィス70を介して図示されないH2 供給
源に接続され、更に排気弁20A及び排気流量又は圧力
調整弁21Aを介して排気ファン22に接続されてい
る。そして、前記N2 オリフィス18には前記N2 供給
源から供給されるN2 の流量を検出するN2 流量検出器
42が設けられ、前記H2 オリフィス70には前記H2
供給源から供給されるH2 の流量を検出するH2 流量検
出器73が取付けられている。また、前記蓄熱室3Aと
排気弁20Aとの間には当該蓄熱室3Aからの排気流量
を検出する排気流量又は圧力検出器35Aが取付けら
れ、更に前記排気流量又は圧力調整弁21Aと排気ファ
ン22との間には排気温度を検出する排気温度検出器3
8Aが取付けられ、この排気温度検出器38Aの出力に
基づいて作動する温度スイッチ40Aが設けられてい
る。また、前記蓄熱室3Aと排気弁20Aとの間の配管
にはダイリューション弁23Aが分岐接続され、その反
分岐接続端は、手動又は自動の流量調節バルブ24Aを
介して大気開放されている(実際の制御上では、後述す
るように、蓄熱室3Aからの排気が行われているときに
だけダイリューション弁23Aが開操作されるために、
当該蓄熱室3Aの排気が前記手動又は自動の流量調節バ
ルブ24Aを介して大気開放されることはない)。な
お、前記排気弁20Aと排気流量又は圧力調整弁21A
との間に接続された排気ガス分析器41Aは、当該排気
内のCO濃度等を分析検出するためのものである。 【0030】そして、前記Mガス流量調整弁9AのMガ
ス流量はMガス流量指示調節計(FIC)27Aによ
り、また前記空気流量調整弁14Aの空気流量は空気流
量指示調節計(FIC)30Aによって夫々流量制御さ
れるが、両FIC27A,30Aは互いに情報の授受を
可能とし、従って前記MガスFIC27Aは、前記Mガ
ス流量検出器26Aからの出力に応じたMガス流量検出
値及び燃焼室内温度検出器31Aからの出力に応じた燃
焼室内温度検出値及び空気FIC30Aからの制御情報
に応じて後述のようにMガス流量調整弁9AのMガス流
量制御を行い、一方、前記空気FIC30Aは前記空気
流量検出器29Aからの出力に応じた空気流量検出値及
び前記MガスFIC27Aの制御情報に応じて後述のよ
うに空気流量調整弁14Aの空気流量制御を行う。 【0031】また、前記排気流量又は圧力制御弁21A
の排気流量又は圧力は、前記燃焼室内圧力検出器33A
からの出力に応じた燃焼室内圧力検出値及び前記排気流
量又は圧力検出器35Aからの出力に応じた排気流量又
は圧力検出値を読込んだ排気流量又は圧力指示調節計
(F/PIC)34Aによって後述のように流量又は圧
力制御される。 【0032】なお、前記蓄熱室出側温度検出器37Aか
らの出力に応じて作動する温度スイッチ39Aの出力
は、図示されないシステム全体の制御装置に取込まれ、
後述する蓄熱式予熱器2A,2Bの切替制御や、後述す
る不活性ガスであるN2 ガスの前記N2 流量調整弁9A
による投入流量制御等に使用される。また、前記排気フ
ァン22の近傍に設けられた排気温度検出器38Aから
の出力に応じて作動する温度スイッチ40Aの出力も、
図示されないシステム全体の制御装置に取込まれ、排気
中に大気を取込む前記流量調節弁24A(自動制御の場
合のみ)の開度調整制御等に使用される。また、前記各
開閉弁,例えばMガス弁8A,空気弁13A,N2 弁1
7A,排気弁20A,ダイリューション弁23A,H2
弁72等には、夫々の開閉端で作動する図示されないリ
ミットスイッチが設けられており、当該リミットスイッ
チの出力も、図示されないシステム全体の制御装置に取
込まれ、後述するシーケンス制御に用いられる。 【0033】一方、他方の蓄熱式予熱器2B側に関して
も、前述の蓄熱式予熱器2Aと同様に構成され、即ち、
メインバーナ5Bは、Mガス弁8BやMガス流量調節弁
9B等を介して前記Mガス供給源に接続されると共に、
Mガスパージ用N2 遮断弁11Bや前記N2 減圧弁12
等を介して前記N2 供給源に接続される。また、パイロ
ットバーナ6Bは、前記パイロットバーナ用Mガス遮断
弁54等を介して前記Mガス供給源に接続されると共
に、前記パイロットバーナ用N2 遮断弁53や前記N2
減圧弁12等を介して前記N2 供給源に接続される。ま
た、燃焼室4Bは、空気弁13Bや空気流量調整弁14
B等を介して前記空気供給ファン16に接続される。ま
た、前記蓄熱室3Bは、N2 弁17Bや前記N2 流量調
整弁19やN2 減圧弁12等を介して前記N2 供給源に
接続されると共に、排気弁20Bや排気流量/圧力調整
弁21B等を介して前記排気ファン22に接続され、こ
の排気系にはダイリューション弁23Bや手動弁24B
が分岐接続される。その他の詳細な構成についても、前
記一方の蓄熱式予熱器2A側と同様であるため、同様の
構成要素には同一符号にサフィックスBを附して、その
詳細な説明を省略する。 【0034】次に、前記蓄熱式予熱器2A,2B及びそ
れらとタンディッシュ1の開口部1b,1cとの間に介
装されたシール装置50A,50Bについて、図2を用
いながら簡潔に説明する。この蓄熱式予熱器2A,2B
やシール装置50A,50Bは、同図に示したように挿
入管7A,7Bの外周を囲って密封する機能を有してい
る。また、蓄熱室3B(3A)内の符号301が前記蓄
熱体であり、ここでは蓄熱体301を球状に形成してい
る。この蓄熱体301は、前記した蓄熱室3B(3A)
の配管接続部303の上方に斜めに配設された耐熱性網
部材302の上方に多数蓄積されており、蓄熱式予熱器
2B(2A)が図示の状態にあるときは、これらの蓄熱
体301の上面は、その安息角に従って同図の二点鎖線
aで示すような状態になる。しかしながら、本実施例の
蓄熱式予熱器2B(2A)は、排滓時にタンディッシュ
1と共に同図の矢印方向に傾転されるために、前記球状
の蓄熱体301は自重で転がって同図の二点鎖線bで示
す安息角で安定する。このため、本実施例の蓄熱式予熱
器2B(2A)の蓄熱室3B(3A)には、同図のよう
な堰304,305が形成されている。ちなみに、この
蓄熱室3B(3A)出側(図中TCA(TCB))の許
容上限温度は、主として前記耐熱性網部材302の耐熱
上限温度に依存する。 【0035】一方、この蓄熱室3B(3A)に隣接する
燃焼室4B(4A)には、前述のようにメインバーナ5
B(5A)のバーナ口が開口され、これに前記Mガスと
燃焼空気とが供給される。また、このメインバーナ5B
(5A)のバーナ口には、パイロットバーナ6B(6
A)のバーナ口が開口され、このパイロットバーナ6B
(6A)に供給されるMガス火炎を種火として、前記メ
インバーナ5B(5A)を点火する。このうち、メイン
バーナ5B(5A)の点火及び消火については、後段の
シーケンス図を用いて詳細に説明するが、ここではパイ
ロットバーナ6B(6A)の点火手順について簡潔に説
明する。既知のように、この種のパイロットバーナ6B
(6A)を点火する際には、その周囲が十分に爆発しな
い環境にあることが前提となる。より具体的には、蓄熱
室3B(3A)や燃焼室4B(4A)内は勿論、各配管
内まで非燃焼状態とするために、これらの内容積中に前
記不活性ガスであるN2 ガスを充填(或いはN2 ガスで
パージ)する必要がある。そこで、当該パイロットバー
ナ6B(6A)を点火する前に、前記Mガス遮断弁52
B(52A)及び放散弁51B(51A)が閉じ且つM
ガス弁8B(8A)を開にして、Mガスパージ用N2
断弁11B(11A)を開いてメインバーナ5B(5
A)への配管内をN2 でパージする。その後、前記パイ
ロットバーナ用Mガス遮断弁54を閉じている状態でパ
イロットバーナ用N2 遮断弁53を開いてパイロットバ
ーナ6B(6A)への配管内をN2 でパージする。勿
論、この間、前記N2 弁17B(17A)及びダイリュ
ーション弁23B(23A)を閉じた状態で排気弁20
B(20A)を開いて、燃焼室4B(4A)及び蓄熱室
3B(3A)並びに排気管内をN2 でパージする。この
ようにして、パイロットバーナ6B(6A)の環境が全
てN2 でパージされた後に、前記パイロットバーナ用N
2 遮断弁53を閉じ且つパイロットバーナ用Mガス遮断
弁54を開いて、パイロットバーナ6B(6A)を点火
する。このようにすることにより、安全且つ確実にパイ
ロットバーナ6B(6A)を点火することができる。 【0036】さて、前記燃焼室4B(4A)から下方に
延設された挿入管7B(7A)の先端部は、前記タンデ
ィッシュ1の蓋1aの開口部1c(1b)の内部まで挿
入され、この開口部1c(1b)の周囲で且つ蓋1aの
上面と前記挿入管7B(7A)の周囲で且つ燃焼室4B
(4A)の下面との間に、前述したシール装置50B
(50A)が設けられている。なお、図中の504は防
熱リングであり、蓄熱式予熱器2B(2A)とタンディ
ッシュ1との不必要な熱の授受を抑制防止する。また、
前記挿入管7B(7A)の先端部を開口部1c(1b)
の内部まで挿入していないと、万が一、前記シール装置
50B(50A)による挿入管7B(7A)とタンディ
ッシュ1の開口部1c(1b)との気密性(シール性)
が低下したとき、燃焼室4B(4A)から加熱されたN
2 をタンディッシュ1内部に吹き込む際に、その気体流
に沿って生じるエジェクター効果でO2 成分を含む大気
がタンディッシュ1内部に流れ込み、もってタンディッ
シュ1内部を無酸化状態に維持できなくなる虞れがあ
る。そこで、本実施例では挿入管7B(7A)の先端部
を開口部1c(1b)の内部まで挿入することにより、
2 気体流のエジェクター効果による大気の流れ込みを
抑制防止できるようにしている。 【0037】次に、本実施例で実行されるタンディッシ
ュ無酸化保熱方法の概要について図3を用いながら簡潔
に説明する。このタンディッシュ無酸化保熱方法は、
今、仮にA系の蓄熱式予熱器Aの蓄熱室内の蓄熱体が十
分に加熱されているとして、当該蓄熱式予熱器Aの蓄熱
体に不活性ガスであるN2 を供給しながら、他方B系の
蓄熱式予熱器Bの蓄熱室から排気を行う。このとき、蓄
熱式予熱器Aの燃焼室ではメインバーナにはMガスや燃
焼空気を供給しないでそれらを燃焼させずにおき、他方
の蓄熱式予熱器Bの燃焼室ではメインバーナにMガス及
び燃焼空気を供給してそれらを燃焼させておく。する
と、蓄熱式予熱器Aの前記蓄熱体の隙間を通過して十分
に昇熱されたN2 がタンディッシュ(図ではT/D)に
投入され、他方の蓄熱式予熱器Bが強制排気しているた
めに、当該蓄熱式予熱器Bの燃焼室内に吸入(図ではリ
サイクル)され、このタンディッシュを通過する間に対
流熱伝達によって当該タンディッシュを加熱する。一
方、前記他方の蓄熱式予熱器BにリサイクルされたN2
は、前記タンディッシュへの熱伝達によって熱エネルギ
ー,即ち温度が低下しているが、当該燃焼室でメインバ
ーナのMガスが燃焼しているから、その燃焼排ガスの熱
エネルギーと自身(リサイクルN2 )の熱エネルギーと
で隣接する蓄熱室の蓄熱体を加熱し、蓄熱体を加熱した
後の当該燃焼排ガスとリサイクルN2 ガスとの混合ガス
からなる排ガスは既に十分に温度が低下しているから、
これを排気する。 【0038】ところが、前述のように加熱される蓄熱式
予熱器Bの蓄熱室の排気側(出側)にも許容上限温度が
あるから、当該蓄熱室出側の温度が許容上限温度に達す
るか或いはその前に、N2 及び排気の流れを逆転し、更
にB系の蓄熱式予熱器Bの燃焼室のメインバーナを消火
し、A系の蓄熱式予熱器Aの燃焼室のメインバーナに点
火する。従って、今度は十分に加熱されたB系の蓄熱式
予熱器Bの蓄熱体の隙間を通って十分に昇熱されたN2
がタンディッシュ内を通って当該タンディッシュを熱伝
達によって加熱し、A系の燃焼室の燃焼排ガスの熱エネ
ルギーと当該N 2 の残留熱エネルギーとで当該蓄熱室内
の蓄熱体を加熱してから排気される。これを繰返すこと
により、燃焼排ガスや大気に含まれるO成分がタンディ
ッシュ内に流れ込むことはないから、当該タンディッシ
ュ内部を無酸化に近い状態で加熱して当該タンディッシ
ュの保熱時間を長じると共に、燃料として投入されるエ
ネルギーのほぼ100%をタンディッシュへの投入N2
の顕熱に転換してエネルギー効率を高くできる。以下
は、このような効果を如何様にして高めるかといった技
術である。また、二つの蓄熱式予熱器で交互にタンディ
ッシュの加熱と蓄熱体の加熱とを短い時間(20〜12
0秒)で繰返すために、各蓄熱式予熱器の蓄熱体全体の
熱容量が小さくてもよく、従って各蓄熱式予熱器を小型
化することができる。 【0039】次いで、前記配管系の各バルブの制御を説
明する前に、前記図1の配管系で、前述のタンディッシ
ュ無酸化保熱方法に直接関与しないバルブの作用につい
て簡潔に説明する。前記パイロットバーナ用Mガス遮断
弁54及びパイロットバーナ用N2 遮断弁53は、共に
前記パイロットバーナ6A,6Bを点火及び消火すると
きに使用される。また、前述のようにメインバーナ配管
内をN2 でパージしてから前記Mガスパージ用N2 遮断
弁11A,11Bは閉じ、前記Mガス弁8A,8Bを閉
じた後に、パイロットバーナ6A,6Bに点火する。ま
た、前記放散弁51A,51Bは、各メインバーナ5
A,5Bの消火停止時には前記Mガス弁8A,8BやM
ガス遮断弁52A,52Bが閉とされるが、各遮断弁は
リークの可能性があるため、仮に前記Mガス遮断弁52
A,52Bでリークが発生しても、この放散弁51A,
51Bで圧抜きをすることにより、Mガス弁8A,8B
よりも下流側,つまり予熱器内にMガスが流れ込まない
ようにするための安全弁としての機能を有する。また、
同様にパイロットバーナ6A,6Bに点火したら、メイ
ンバーナ5A,5BへのMガス供給はMガス弁8A,8
Bで開閉制御され、前記Mガス遮断弁52A,52Bは
常時開状態に維持される。また、前記ダイリューション
弁23A,23Bの入側に配設された手動又は自動の流
量調節バルブ24A,24Bは、本実施例の前記タンデ
ィッシュ無酸化予熱方法では、常時設定開度に維持され
る。 【0040】次に、前記配管系の各バルブの制御ロジッ
クを図4のシーケンスチャートに従って説明する。ここ
では、既に前記二つの蓄熱式予熱器で交互にタンディッ
シュの加熱と蓄熱体の加熱とを繰返す状態を継続してい
るものとする。 【0041】まず、時刻t0 で、前記B系の蓄熱式予熱
器2BからN2 を投入し且つA系の蓄熱式予熱器2Aか
らN2 をリサイクルするモードに移行するものとして、
前記B系のN2 弁17Bが閉状態から開動作される。そ
して、この時刻t0 から所定時間T101後にA系のN
2 弁17Aが開状態から閉動作される。このとき、重要
なのは、後述するように二つのN2 弁17A,17Bが
同時に閉状態となってタンディッシュ1内が負圧になら
ないようにすることであり、従って前記時刻t 0 からB
系のN2 弁17Bが開状態になるまでの所要時間T20
0が、同じく時刻t0 からA系のN2 弁17Aが閉状態
になるまでの所要時間T102より短くなるように前記
所定時間T101を設定する必要がある。つまり、この
所要時間T102が、前記N2 投入/「燃焼+N2 リサ
イクル」の切替所要時間になる。このタイマー処理の作
用について更に詳細に説明すれば、このようにB系のN
2弁17Bを閉から開とし、A系のN2 弁を開から閉と
する動作において、基本的には当該B系のN2 弁17B
の前記リミットスイッチからの開信号を確認してから、
前記A系のN2 弁17Aに開指令を出力するロジックを
用いるのが順当であるが、下記1式及び2式から明らか
なようにこの切替所要時間を短縮することは燃焼時間率
を高めることになり、燃焼時間率を高めれば単位燃焼時
間当たりの燃焼量,即ちバーナ容量を低減できることに
なるから、予熱器を小型化且つ軽量化してコンパクトと
し、その設置費用や設置スペースの面から有利となるた
めに、前述のようなタイマー処理が必要とされるのであ
る。 【0042】 燃焼時間率=θB /(θB +θC ) ……… (1) 但し、θC :切替所要時間(Mガス弁の閉時間) θB :燃焼時間(Mガス弁の開時間) 必要燃焼量/θB =単位燃焼時間当たりの燃焼量 ……… (2) また、この間、A系の排気弁20A,ダイリューション
弁23A,空気弁13A,Mガス弁8Aは閉状態、同じ
くA系の排気流量又は圧力調整弁21Aは所定開度に設
定されている。また、H2 弁72は閉状態,N2 流量調
整弁19は、後述するタンディッシュ内正圧保持制御に
応じた所定開度に設定されている。ここで、前記切替時
にH2 弁72を閉じるのは、この切替時に何らかのトラ
ブルが発生してN2 流量を確保できなくなり、投入N2
中のH2 濃度が異常に上昇してしまうような場合を想定
し、これを回避して安全性を確保するためである。従っ
て、投入されるN2 中のH2 濃度に上限値を設定し、こ
れを越えた場合にH2 弁が閉じるようなロジックを採用
すれば、当該H2 弁は基本的に常時開とすることも可能
である。なお、前記N2 流量調整弁19の設定状態は可
変であり、その制御内容は後段に詳述する。一方、B系
の排気弁20B,ダイリューション弁23B,空気弁1
3B,Mガス弁8Bは何れも閉状態であり、同じくB系
の排気流量又は圧力調整弁21Bは所定開度に設定され
ている。 【0043】次に、前記A系のN2 弁17Aが閉状態と
なるタイミングに合わせて、ダイリューション弁23A
とH2 弁72を開動作させ、その後、所定時間T103
後に排気弁20Aを開動作させる。ここでは、排気弁2
0Aよりもダイリューション弁23Aを先に開けること
により、当該排気弁20Aの開動作によって生じる圧力
波を緩和することができる。そして、前記A系の排気弁
20Aが開状態となってから所定時間T104後に同じ
くA系の空気弁13Aを開動作させ、当該空気弁13A
が開状態となってから所定時間T105後に、燃焼空気
量確保のために前回空気比制御終了時の空気量と同等と
なるようにA系の空気流量調整弁14Aによる燃焼空気
流量の制御を開始する。その後、所定時間T106後に
排気流量又は圧力調整弁21Aによる排気流量又は圧力
制御を開始し(その制御内容は後段に詳述する)、その
後、所定時間T107後に同じくA系のMガス弁8Aを
開動作させてA系のメインバーナ5Aの燃焼を実際に開
始させる。このA系のMガス弁8Aが開状態となってか
ら、更に所定時間T108後に前記Mガス流量調整弁9
AによるMガス流量制御を開始すると同時に前記A系の
空気流量調整弁14Aによる空気の流量制御を、単なる
流量制御からMガス空気比制御に変更設定する。また、
前記Mガス流量制御と同時に前記N2 流量調整弁19A
を所定開度だけ閉動作させ(その制御内容は後段に詳述
する)、それから所定時間T109後に、前記N2 流量
調整弁19によるN2 流量制御を開始する。ちなみに、
本実施例のMガス弁8A,8Bは共に、その他のバルブ
よりゆっくりと開かれるように設定してある。これは、
当該Mガス弁8A,8Bが短時間で開いた直後に、設定
値よりも多くのMガスがメインバーナ5A,5Bに流入
されて、不完全燃焼が発生するのを防止するためであ
る。 【0044】この燃焼状態を継続する間、前述のように
B系の蓄熱式予熱器2Bから昇熱されたN2 がタンディ
ッシュ内に投入され、前記A系の蓄熱式予熱器2Aにリ
サイクルされたN2 は、燃焼排ガスの熱エネルギーと共
に当該蓄熱式予熱器2Aの蓄熱室3Aの蓄熱体301を
加熱し、前記排気弁20A及び排気流量又は圧力調整弁
21Aを通って排気される。そして、実際には、前記A
系の蓄熱室出側温度検出器37A及び温度スイッチ(T
S)39Aで検出される蓄熱室出側温度でフィードバッ
ク制御される。ここで、安定燃焼時間は、Mガスと空気
の制御が共に行われている時間T109と時間T110
との和で表される。この所定時間T110経過後、切替
動作のため、まず前記A系の空気流量調整弁14Aによ
るMガス空気比制御を停止してその開度を所定開度に固
定し、その後、所定時間T111後に同じくA系の排気
流量又は圧力制御弁21Aによる排気流量又は圧力制御
と同じくA系のMガス流量調整弁9AによるMガス流量
制御とを停止する。また、これと同時に、所定時間T1
12後に前記N2 流量調整弁19によるN2 流量制御を
停止してその開度を所定開度だけ開動作させる。その
後、所定時間T113後に、前記A系のMガス弁8Aを
閉動作させ、当該Mガス弁8Aが閉状態となってから所
定時間T114後に同じくA系の空気弁13Aを閉動作
させる。 【0045】次に、前記A系の空気弁13Aが閉状態に
移行してから、後述する最適化された排ガスパージ時間
から求めた所定時間T115後に同じくA系のダイリュ
ーション弁23Aと排気弁20Aとを同時に閉動作させ
る。そして、前記A系の排気弁20Aの閉動作に同期し
てH2 弁72も閉動作させる。この一連のN2 投入/
「燃焼+N2 リサイクル」の切替シーケンスの中で、前
記A系の排気流量又は圧力調整弁21Aの開度及びN2
弁19の開度を適切に設定することにより、前記Mガス
と空気との燃焼排ガスがタンディッシュ1内に流入する
ことはなく、また燃焼ガスであるMガスが排ガス内に直
接流入することもなくなる。 【0046】一方、前記A系の排気弁20Aが閉状態と
なってから所定時間T116後に、同じくA系のN2
17Aを開動作させ、それから所定時間T201後にB
系のN2 弁17Bを閉動作させる。このときも、前述と
同様に、A系のN2 弁17Aが開状態になるまでの所要
時間T100が、当該A系のN2 弁17Aが開動作を開
始してからB系のN2 弁17Bが閉状態になるまでの所
要時間T202より短くなるように前記所定時間T20
1を設定する必要がある。 【0047】次に、前記B系のN2 弁17Bが閉状態と
なるタイミングに合わせて、前述と同様にダイリューシ
ョン弁23BとH2 弁72を開動作させ、その後、所定
時間T203後に排気弁20Bを開動作させる。そし
て、前記B系の排気弁20Bが開状態となってから所定
時間T204後に同じくB系の空気弁13Bを開動作さ
せ、当該空気弁13Bが開状態となってから所定時間T
205後に、前述と同様にB系の空気流量調整弁14B
による燃焼空気流量の制御を開始する。その後、所定時
間T206後に前述と同様に排気流量又は圧力調整弁2
1Bによる排気流量又は圧力制御を開始し、その後、所
定時間T207後に同じくB系のMガス弁8Bを開動作
させてB系のメインバーナ5Bの燃焼を実際に開始さ
せ、このB系のMガス弁8Bが開状態となってから、更
に所定時間T208後に前記Mガス流量調整弁9Bによ
るMガス流量制御を開始すると同時に前記B系の空気流
量調整弁14Bによる空気の流量制御を、単なる流量制
御からMガス空気比制御に変更設定する。また、前記M
ガス流量制御と同時に前記N2 流量調整弁19Bを所定
開度だけ閉動作させ、それから所定時間T209後に、
前記N2 流量調整弁19によるN2 流量制御を開始す
る。 【0048】この燃焼状態を継続する間、前述のように
A系の蓄熱式予熱器2Aから昇熱されたN2 がタンディ
ッシュ内に投入され、前記B系の蓄熱式予熱器2Bにリ
サイクルされたN2 は、燃焼排ガスの熱エネルギーと共
に当該蓄熱式予熱器2Bの蓄熱室3Bの蓄熱体301を
加熱し、前記排気弁20A及び排気流量又は圧力調整弁
21Aを通って排気される。そして、前述と同様に、そ
の安定燃焼時間T210経過後、前記B系の空気流量調
整弁14BによるMガス空気比制御を停止してその開度
を所定開度に固定し、その後、所定時間T211後に同
じくB系の排気流量又は圧力制御弁21Bによる排気流
量又は圧力制御と同じくB系のMガス流量調整弁9Bに
よるMガス流量制御とを停止する。また、これと同時
に、所定時間T212後に前記N2 流量調整弁19によ
るN2 流量制御を停止してその開度を所定開度だけ開動
作させる。その後、所定時間T213後に、前記B系の
Mガス弁8Bを閉動作させ、当該Mガス弁8Bが閉状態
となってから所定時間T114後に同じくB系の空気弁
13Bを閉動作させ、更にそれから、最適化された排ガ
スパージ時間から求めた所定時間T215後に同じくB
系のダイリューション弁23Bと排気弁20Bとを同時
に閉動作させ、当該排気弁20Bの閉動作に同期してH
2 弁72も閉動作させる。この一連のN2 投入/「燃焼
+N2 リサイクル」の切替シーケンスの中でも、前記B
系の排気流量又は圧力調整弁21Bの開度及びN2 弁1
9の開度を適切に設定することにより、前記Mガスと空
気との燃焼排ガスがタンディッシュ1内に流入すること
はなく、また燃焼ガスであるMガスが排ガス内に直接流
入することもなくなる。 【0049】なお、前記各蓄熱式予熱器2A,2Bのメ
インバーナ5A,5Bの燃焼を夫々一時停止する場合
に、前記空気流量調整弁14A,14Bによる空気流量
制御の停止を先行するのは、空気流量がMガス流量のカ
スケード制御になっているためであり、その燃焼を再開
する場合の順序は空気流量と排ガス流量の制御を安定化
した後に安全に燃焼を開始するためである。また、前記
定常状態におけるN2 投入/「燃焼+N2 リサイクル」
の切替は、所謂タイマーによる設定時間経過時である
が、それ以外にも非定常にこの切替指令が出力されるパ
ターンは、(1)排ガス温度が上限値を越えたときに排
ガスファンを保護し且つ熱効率を維持する場合、(2)
蓄熱室出側温度が上限値を越えたときに装置そのものを
保護する場合、(3)燃焼室温度が上限値を越えたとき
に装置そのものを保護する場合、の3パターンがあり、
このうち(1)の切替パターンはダイリューションによ
って排ガス温度を低下させているために異常と見なされ
ないが、(2)及び(3)の切替パターンは異常時にお
けるインターロックの作用をなす。 【0050】次に、前記ロジックにおける燃焼排ガスパ
ージ時間の設定や各気体の流量/圧力制御手法等につい
て説明する。まず、前記各蓄熱式予熱器の燃焼室での燃
焼を終了し、N2 投入/「燃焼+N 2 リサイクル」のモ
ードを切替えるときに、次にN2 を投入する側の蓄熱式
予熱器やその配管系に燃焼排ガスが残存していたので
は、当該N2 と共に燃焼排ガスもタンディッシュ内に投
入されてしまう。この燃焼排ガス内にはCO2 やH2
等の酸化性ガス成分が多分に含有されているから、これ
が残鋼と結合し、更に次の鋳造開始時には前述のように
Al2 3 を形成してしまう。従って、この燃焼排ガス
を十分にパージしてからN2 の投入を開始する必要があ
る。ところが、前記各蓄熱式予熱器の燃焼室での燃焼を
終了したとき、当該燃焼室及び蓄熱室及び排気配管内に
は未だ燃焼排ガスが充満しており、各部位での排ガス温
度は大きく異なっている。また、各部位における温度
は、燃焼排ガス流量・投入N2 流量・リサイクルN2
量に左右されるため、実際の運転パターンで必要な燃焼
排ガスパージ時間を設定する必要がある。ここでは、下
記3式に従って前記燃焼排ガスパージ時間tを設定し
た。 【0051】 t=tF +tR +tW ……… (3) 但し、 tF =VF /(VG ×(273+TF )/273)×α1 R =VR /(VG ×(273+TR )/273)×α2 W =VW /(VG ×(273+TW )/273)×α3 であり、 VG (Nm3 /sec.) :排ガス流量 TF (℃)・VF (m3 ):燃焼室温度・体積 TR (℃)・VR (m3 ):蓄熱室温度・体積 TW (℃)・VW (m3 ):配管内温度・体積 α1 〜α3 :定数 である。 【0052】ここで、燃焼室体積VF ,蓄熱室体積
R ,配管内体積VW は既知であり、前記ロジックにお
いて前記蓄熱室内許容温度からN2 投入/「燃焼+N2
リサイクル」モードを切替える際の燃焼室温度TF ,蓄
熱室温度TR ,配管内温度TW はほぼ安定しているか
ら、これを実験等によってサンプリングすると、排ガス
流量VG をパラメータとし且つ当該排ガス流量VG の増
加と共にリニアに減少する燃焼排ガスパージ時間tが算
出される。従って、想定される実際の排ガス流量VG
ら燃焼排ガスパージ時間tを最適化することができる。 【0053】次に、前記ロジックにおける通常燃焼時,
即ち前記安定燃焼時間T110,T210と制御終了ま
での所定時間T111,T211との和で表される制御
時間において、N2 流量調整弁19の開度制御に関する
2 の投入流量とリサイクル流量との設定手法について
説明する。実際のN2 の投入流量は、後述する排ガス流
量等にも鑑みて精緻に設定される必要があるが、ここで
は熱エネルギーの授受からのみ考察する。 【0054】まず、図5は前記配管系のうち排気に係る
蓄熱式予熱器周辺を抜粋したものであるが、同図におい
て、前記燃焼室内温度検出器31A,31Bで検出され
る燃焼室内温度をT1 、前記蓄熱室出側温度検出器37
A,37Bで検出される蓄熱室出側温度をT2 としたと
き、この蓄熱式予熱器の燃焼時に蓄熱体に蓄えられる熱
エネルギーとして、当該蓄熱体の単位時間当たりの受熱
量QG は下記4式で表わされる。 【0055】 QG =(V1 +V2 )×CPG×(T1 −T2 ) ……… (4) 但し、 CPG:燃焼排ガスとリサイクルN2 ガスとの混合ガス
(排ガス)の比熱 V1 :燃焼排ガスの流量 V2 :リサイクルN2 の流量 である。 【0056】また、同図において蓄熱室から外部への単
位時間当たりの放散熱量はQ1 であるから、実質の蓄熱
体の単位時間当たりの蓄熱量Q' G は下記5式で表れ
る。 Q' G =(V1 +V2 )×CPG×(T1 −T2 )−Q1 ……… (5) さて、不活性ガスである前記N2 投入時の投入流量を設
定する際、前述のように蓄熱体に蓄えられた熱量をN2
と全量、熱交換しなければ、例えば前記蓄熱体301の
下方の耐熱性網部材302等、蓄熱体の下部温度が上昇
して、装置構造の耐熱上の問題が生じる。一方、N2
を必要以上投入することは、当該投入N 2 ガス温度の低
下を招き、加熱目的としてのガス供給に支障をきたす,
つまり加熱物が加熱されないという問題が発生する。以
上より、熱交換上で投入N2 の温度TN は前記燃焼室内
温度T1 以下となるから、熱交換前のN2 温度をTN0
すると、最も有効な投入N2 流量VN は下記6式を満足
すればよく、従って前記3式を用いて整理すると下記7
式のようになる。ここで、燃焼排ガス流量V1 は燃焼室
の温度によって制御されるため、下記7式はリサイクル
2 流量V2 と投入N2 流量VN の設定値を決める際の
制約条件になる。 【0057】 Q' G =VN ×CPN×(T1 −TN0) ……… (6) ∴VN =(VG ×CPG×(T1 −T2 )−Q1 )/(CPN×(T1 −TN0)) ……… (7) 但し、 CPN:N2 の比熱 である。 【0058】次に、前記ロジックにおける通常燃焼時間
における排ガス流量調整弁21A,21Bの開度制御に
関する排ガス流量設定手法について説明する。まず、図
6も前記配管系のうち排気に係る蓄熱式予熱器周辺を抜
粋したものであるが、同図において、前記燃焼室内圧力
検出器31A,31Bで検出される燃焼室内圧力を
1 ,前記排気流量/圧力検出器35A,35Bで検出
される排気圧力(同図では配管内圧力)をP3 ,前記ダ
イリューション弁23A,23Bから希釈ガスとして用
いられる空気の供給圧(即ち,大気圧)をP0 とし、更
に図示されないタンディッシュ内圧力検出器等で検出さ
れるタンディッシュ内圧力(同図では炉内又はT/D内
圧力)をP2 としたとき、排ガス流量Vは、燃焼排ガス
流量V1 とリサイクルN2 流量V2 と希釈ガス(ダイリ
ューション)流量V3との総和,つまりV=V1 +V2
+V3 となり、このうち、燃焼排ガス流量V1は下記8
式で表わされる。 【0059】 V1 =Vm(G0 +(m−1)A0 ) ……… (8) 但し、 Vm:総燃料ガス流量 G0 :理論燃焼ガス量 A0 :理論空気量 m :空気比 である。 【0060】また、前記希釈ガス(ダイリューション)
流量V3 は希釈ガス供給圧(大気圧)P0 と排気圧力
(配管内圧力)P3 との差圧(P0 −P3 )で決定する
から、例えば図7に示すように予め希釈ガス供給圧(=
大気圧)P0 及び排気圧力(配管内圧力)P3 の差圧
(P0 −P3 )と希釈ガス(ダイリューション)流量V
3との関係を調査しておき、前記検出されたそのときの
希釈ガス供給圧(大気圧)P0 及び排気圧力(配管内圧
力)P3 の差圧(P0 −P3 )から前記希釈ガス(ダイ
リューション)流量V3 を得ることができる。 【0061】一方、前述したようにリサイクルN2 流量
2 と投入N2 流量VN との関係は前記7式によって決
定されるから、この投入N2 流量VN を決めるとリサイ
クルN2 流量V2 は求まる。ここで、投入N2 流量VN
はタンディッシュの加熱に必要な熱量から決まるから、
例えば下記9式及び10式で表される熱バランス式から
下記11式を導出して当該投入N2 流量VN を設定する
ことができる。 【0062】 QTD=ATD×α×(TGOUT−TTD) ……… (9) 但し、 QTD :タンディッシュの受熱量 ATD :タンディッシュの内表面積 α :タンディッシュ内表面と投入N2 間の熱伝達係
数 TGOUT:投入N2 がタンディッシュから出るときの温度 TTD :タンディッシュ内表面温度 QG =VN ×CP ×(TGIN −TGOUT) ………(10) 但し、 QG :投入N2 がタンディッシュに放出した熱量 CP :投入N2 の平均比熱 TGIN :投入N2 の温度 ここで、QTD=QG であることから、 VN =ATD×α×(TGOUT−TTD)/(CP ×(TGIN −TGOUT)) ………(11) このようにして得られた各流量V1 〜V3 の総和から排
ガス流量Vを設定し、この排ガス流量Vが達成されるよ
うに前記制御時間の排ガス流量又は圧力調整弁21A,
21Bの開度を制御すればよい。 【0063】なお、前記リサイクルN2 流量V2 は以下
のようにして設定することもできる。即ち、前述のよう
にタンディッシュ内圧力P2 を検出することができれ
ば、このタンディッシュ内からのリサイクルN2 量を確
保するための必要十分条件は、タンディッシュ内圧力P
2 と燃焼室内圧力P1 との差圧(P2 −P1 )が正値で
あることになる。ここで、タンディッシュ内圧力P2
び燃焼室内圧力P1 の差圧(P2 −P1 )とリサイクル
2 流量V2 とは、同等の温度及び圧力下で、一意の関
係にあり、従って例えば図8に示すように予め当該タン
ディッシュ内圧力P2 及び燃焼室内圧力P1 の差圧(P
2 −P1 )とリサイクルN2 流量V2 との関係を調査し
ておき、前記検出されたタンディッシュ内圧力P2 及び
燃焼室内圧力P1 の差圧(P2 −P1 )を満足するよう
に当該燃焼室内圧力P1 を制御するために前記リサイク
ルN2 流量V2 を設定するようにしてもよく、これに応
じて前記前記排ガス流量Vを設定すると共に前記前記制
御時間の排ガス流量又は圧力調整弁21A,21Bの開
度を制御すればよい。 【0064】このような各気体の流量制御を行うこと
で、少なくとも定常的なN2 投入/「燃焼+N2 リサイ
クル」モードにおけるタンディッシュ内圧力を正圧に保
持することが可能となろう。しかしながら、N2 投入/
「燃焼+N2 リサイクル」モードの切替え時には、当該
タンディッシュ内圧力を正圧に保持することができなく
なる可能性がある。即ち、例えば前記図4のシーケンス
チャートにおけるMガス弁8Aの閉からMガス弁8Bの
開までの切替え所要時間では、燃焼排ガス流量V 1 は理
論的に“0”であり、従って著しい場合には前記リサイ
クルN2 流量V2=(排ガス流量V−ダイリューション
流量V3 )になってしまう虞れがあり、そのような場合
に前記投入N2 流量VN や排ガス流量Vを前記N2 投入
/「燃焼+N2 リサイクル」モードの定常時と同様に設
定していたのでは、タンディッシュ内圧力が負圧となっ
て、燃焼排ガスや大気をタンディッシュ内に吸引してし
まう。 【0065】そこで、このようなN2 投入/「燃焼+N
2 リサイクル」モードの切替え時には、前述のようにN
2 流量調整弁19の開度を開いて投入N2 流量VN を増
加させたり、排気流量又は圧力調整弁21A,21Bの
開度を閉じて排ガス流量Vを減少させたりすることで、
タンディッシュ内圧力を正圧に保持する。より具体的
に、例えば投入N2 流量VN を増加させる際の増加投入
2 流量ΔVN の設定手法について説明すると、例えば
2 投入/「燃焼+N2 リサイクル」のモード切替え時
に燃焼ガス流量V1 が“0”となるため、当該切替え時
におけるリサイクルN2 流量V2Cは、定常時のリサイク
ルN2 流量V2Sに対して下記12式で表される。 【0066】 V2C=V1 +V2S ………(12) 一方、タンディッシュ内の圧力はタンディッシュ開口部
(排滓口、ノズル口等)からの放散N2 流量VW に依存
する(VW が多いほどタンディッシュ内の圧力は高くで
きる)。従ってこの放散N2 流量VW は下記13式で表
される。 【0067】 VW =VN −V2S ………(13) 従って、この放散N2 流量VW を切替え時に一定にする
ためには、前記12式及び13式を等号で結んで、整理
すれば明らかなように、基本的には燃焼ガス流量V1
だけ投入N2 流量VN を増加すればよい。実際には、定
常運転時のリサイクルN2 流量V2Sはタンディッシュ内
圧が余裕をもって正圧になるように、限界値よりも小さ
い値が設定される。従って、定常運転時に設定可能なリ
サイクルN2 流量の上限値を「V2S上限」とし、両者の
関係を予め調査しておけば、増加リサイクルN2 流量Δ
2 を用いて下記14式が成立する。 【0068】 V2S上限=V2S+ΔV2 ………(14) 但し、ΔV2 >0 また、タンディッシュ内圧を正圧とするために最低限必
要な放散N2 流量の下限値「VW 下限」は下記15式で
表される。 【0069】 VW 下限=VN −V2S上限 ………(15) 従って、前記14式及び15式から下記16式を得、こ
の16式と前記12式とから下記17式を得る。 【0070】 VW 下限=VN −(V2S+ΔV2 ) ………(16) VW 下限=VN −(V2C−V1 )−ΔV2 =VN −V2C+V1 −ΔV2 ………(17) 従って、この17式から、タンディッシュの内圧を正圧
にするためには、少なくとも「V1 −ΔV2 」だけ投入
2 流量VN を増加してやればよいから、この関係は下
記18式を満足するように増加投入N2 流量ΔVN を設
定してやればよい。 【0071】 ΔVN ≧V1 −ΔV2 =V1 −(V2S上限−V2S) ………(18) なお、この切替え時に排ガス流量を減少した場合には、
前記増加投入N2 流量ΔVN を更に小さくすることがで
きる。このことは、排ガス流量の減少分をV1減少分と
考えれば明らかである。 【0072】本実施例では、投入N2 流量VN の増加と
排ガス流量Vの減少とが上記の条件を同時に満足するよ
うにバランス良く同時に行われることで、前記タンディ
ッシュ内圧力P2 が確実に正圧保持されるように設定し
ている。勿論、当該タンディッシュ内圧力P2 を前述の
ように検出可能な場合には、前記投入N2 流量VN の増
加量や排ガス流量Vの減少量を変更設定することが可能
となる。 【0073】前述のような制御内容を組合わせて実施す
ることで、タンディッシュ内への燃焼排ガスや大気の吸
引を抑制防止することができるから、残鋼の更なる酸化
は確実に抑制防止することができる。ところで、本実施
例では、更に前記タンディッシュ内を還元雰囲気にする
ことによって、残鋼酸化を殆ど皆無にしようとする。 【0074】ここで、例えばタンディッシュ内を還元雰
囲気にするための還元性ガスにH2を用いたときに、当
該H2 が酸化鉄Fe3 4 やFeOのO成分と結合して
鉄を還元したり、或いはH2 OのO成分が鉄を酸化して
酸化鉄Fe3 4 やFeOになったりする状態を、H2
濃度及びH2 O濃度と温度とに依存する酸化還元平衡曲
線として図9に示す。 【0075】 この酸化還元平衡曲線をH2 /H2 O濃
度比に置換し、温度に依存する鉄の酸化還元平衡曲線と
して図10に示す。また、同図には、同じく還元雰囲気
を達成可能な還元性ガスとしてCOを用いた場合に、こ
のCO/CO2 濃度比の温度に依存する鉄の酸化還元平
衡曲線も合わせて示す。この場合、タンディッシュの保
熱目標温度は凡そ1000℃以上であるから、このよう
な高温の前記N2 雰囲気では、同図から、鉄を還元可能
なH2 /H2 O濃度は約1.5程度であることが分か
る。従って、還元性ガスとしてH2 を用いる方がH2
投入量が少量でもよいことから、後述するように投入さ
れる還元性ガス濃度を爆発限界(可燃限界)濃度以下に
抑制する上で有利であることが伺われる。 【0076】ここで、既知のように空気中にリークした
場合におけるH2 の可燃限界は4%程度以下であること
から、当該H2 の添加条件について考察する。今、タン
ディッシュ内の平均O2 濃度をCO ,タンディッシュ内
への前記投入N2 流量をVN ,同じくタンディッシュ内
への添加H2 流量をVH としたとき、タンディッシュ内
へ侵入したO2 と反応するH2 量(=生成するH2
量)VH2 0 は下記19式で与えられる。 【0077】 VH20 =2×VN ×CO ………(19) 従って、タンディッシュ内に点火されたH2 のうち、O
と反応しないH2 量V Hrは下記20式で与えられる。 【0078】 VHr=VH −VH20 =VH −2×VN ×CO ………(20) 従って、ここで生成されるH2 O量VH2O に対する実際
の投入H2 量VHrの濃度比H2 /H2 Oは下記21式の
左辺で表されることから、これが前記所定濃度比1.5
以上となればよいことになり、これを解いて得られる必
要な平均O2 濃度CO ,投入N2 流量VN ,添加H2
量VH の関係が22式となる。 【0079】 (VH −2×VN ×CO )/(2×VN ×CO )≧1.5 ………(21) ∴VH ≧5×VN ×CO ………(22) 一方、前記投入N2 流量VN における添加H2 流量VH
の可燃限界範囲は下記23式で表れるから、これを解い
て得られる投入N2 流量VN ,添加H2 流量V H の関係
が24式となる。 【0080】 VH /(VN +VH )≦0.04 ………(23) ∴VH ≦VN /24 ………(24) この24式の関係を図11にH2 可燃下限曲線として実
線で示し、更にこのH 2 可燃下限曲線の上下に、前記2
2式で与えられる平均O2 濃度CO をパラメータとした
2 投入量−H2 添加量の関係を二点鎖線で示す。これ
より、前記H2可燃下限曲線より上方が、本実施例のN
2 雰囲気H2 ガス(図ではHNガス)の可燃範囲になる
ため、このH2 可燃下限曲線より上方になるような平均
2 濃度≧0.7%では安全上の問題が発生する。更
に、前述のようにして設定された投入N2 流量VN
で、タンディッシュ内への燃焼排ガスや大気の吸引がな
く、かつ効率よく酸化鉄の還元が促進されれば、前記H
2 添加は極めて微量でよく、例えば本実施例のN2 投入
量1000Nm3 /Hにおいて、添加H2 の流量VH
わずか10Nm3 /H程度でよいことが判明している。 【0081】さて、このようにして実施された本実施例
の作用について説明する。まず、前記N2 投入/「燃焼
+N2 リサイクル」モードの切替え時に、前記燃焼排ガ
スパージ時間を最適に設定したり、前記投入N2 流量V
N を一時的に増加したり、前記ダイリューション流量調
整弁24A,24Bの開度を調整したりすることにより
(ここでは前記還元性ガスH2 の添加は行っていな
い)、本実施例では図12aに示すようにタンディッシ
ュ(T/D)内圧力を常時“0”より高い、即ち正圧に
保持することができた。これに対して、N2 投入/「燃
焼+N2 リサイクル」モードの切替え時に前記燃焼排ガ
スパージ時間を最適に設定したり、投入N2流量VN
一時的に増加したり、ダイリューション流量を調整した
りすることのない従来例では、図12bに示すようにタ
ンディッシュ(T/D)内圧力が一時的にではあるが
“0”より低い、所謂負圧になってしまい、従って前述
のように燃焼排ガスや大気がタンディッシュ内に吸引さ
れてしまうことが想定される。 【0082】また、このようにN2 投入/「燃焼+N2
リサイクル」モードの切替え時に、前記燃焼排ガスパー
ジ時間を最適に設定したり、前記投入N2 流量VN を一
時的に増加したり、前記ダイリューション流量調整弁2
4A,24Bの開度を調整したりすることによる(ここ
でも前記還元性ガスH2 の添加は行っていない)本実施
例のタンディッシュ内(T/D)内酸素濃度を図13a
に示す。同図から明らかなように、当該タンディッシュ
内酸素濃度は、前記初回のN2 投入/リサイクルモード
切替え時に若干のピークが表れるものの、その他は安定
して目標上限値以下に保たれていることが分かる。一
方、このような制御態様が全く行われない従来例による
タンディッシュ(T/D)内酸素濃度は図13bに示す
ように、各N2 投入/リサイクルモード切替え時毎にピ
ークが表れ、それは常に目標上限値を上回ってしまって
いることが分かる。 【0083】更に、前述のようなN2 投入/「燃焼+N
2 リサイクル」モードの切替え時に、前記燃焼排ガスパ
ージ時間を最適に設定したり、前記投入N2 流量VN
一時的に増加したり、前記ダイリューション流量調整弁
24A,24Bの開度を調整したりすることにより(こ
こでも前記還元性ガスH2 の添加は行っていない)図1
4に示すようにタンディッシュ内平均O2 濃度を従来か
ら大幅に低減することができ、従って残鋼の酸化量を大
幅に低減することができた。ちなみに、前記図13aや
図14に示すタンディッシュ内酸素濃度は、前述の還元
性ガスH2 の添加を行わない場合のものであり、実際に
還元性ガスH2 を添加した場合のタンディッシュ内酸素
濃度は常時“0”(ガス分析計の測定可能限界以下)と
なることが分かっている。 【0084】そして、このようにしてほぼ完全な無酸化
状態で且つ残鋼の酸化量も大幅に低減された状態で保熱
されたタンディッシュを実際の鋳造に供したところ、図
15に示すように、1Ch(チャージ)目の鋳造におけ
る総ホットヘゲ発生率は、従来を100としたとき、還
元性ガスH2 を添加しない場合で凡そ32.0程度、還
元性ガスH2 を添加した場合には凡そ3.5程度まで減
少させることができ、また、再使用タンディッシュによ
る鋳造開始直後の1本目と2本目のスラブでの総ホット
ヘゲ発生率は、従来を100としたとき、還元性ガスH
2 を添加しない場合で凡そ27.9程度、還元性ガスH
2 を添加した場合には凡そ1.1程度まで減少させるこ
とができた。 【0085】勿論、図16に示すように、本実施例のN
2 蓄熱式予熱器(図ではバーナ)を用いることにより、
タンディッシュ(T/D)内温度を前記開孔限界以上に
保持する鋳込み終了からの経過時間を、従来から大幅に
長じることができ、連連数を大幅に延長することができ
た。 【0086】なお、前記実施例では不活性ガスとしてN
2 ,タンディッシュ内の還元性ガスとしてH2 を用いた
場合及びそれを用いることの優位性についてのみ詳述し
たが、不活性ガスとしてAr,還元性ガスとして前述の
COを始めとする各種の炭酸ガスや重炭化水素を用いる
ことも勿論可能である。但し、このような炭素C系の還
元性ガスを用いる場合には、前述のような可燃範囲に入
ってしまう可能性があるため、別途安全対策を講じる必
要があるばかりでなく、固体Cの遊離,即ちすすの発生
を抑制防止する必要があり、これを判定するために熱力
学的な検討等を細かく実施して炭素C系の還元性ガス添
加流量を設定しなければならない点に留意したい。 【0087】また、前記実施例では、不活性ガスである
2 の供給配管に還元性ガスであるH2 を供給する場合
についてのみ詳述したが、前述のように酸素濃度が極め
て低い場合の投入H2 流量は極く微量でよいから、これ
を大幅に加熱することなく、前記蓄熱式予熱器やタンデ
ィッシュそのものの内部に直接供給してもよく、これに
よってタンディッシュの温度降下に殆ど影響のないこと
も発明者等は実験によって確認している。 【0088】また、前記還元性ガスとしてH2 等を添加
する場合には、N2 等の不活性ガスが投入される側の予
熱器のパイロットバーナを消火することにより、更に高
いレベルの還元状態を得易くなる。即ち、実施例におけ
るタンディッシュ加熱の場合には、パイロットバーナの
燃焼排ガス流量は、投入するN2 +H2 (不活性ガス+
還元性ガス)の1%以下であり、CO2 やH2 O等の酸
化性ガス成分が0.2%程度になるため、パイロットバ
ーナを消火しなくとも実用上の問題はないが、前記投入
するN2 +H2 (不活性ガス+還元性ガス)の流量が少
ない場合には、それら投入側の予熱器のパイロットバー
ナを消火することにより、高いレベルの無酸化又は還元
状態を得ることができる。 【0089】次に、図17には、本発明のタンディッシ
ュ無酸化保熱用の不活性ガスの加熱手段の更に他の実施
例を示す。これは、不活性ガスの加熱手段としてノント
ランスファータイプのプラズマトーチ120を用いてい
る。このタイプのプラズマトーチ120は、陰極121
と共にトーチ自体に陽極122を有しており、陰極12
1を経てトーチに供給される不活性ガス又はそれと還元
性ガスとの混合ガス流を両電極121,122の放電に
よりプラズマ化し、これにより得られた高温のプラズマ
23によりタンディッシュ1の内壁表面を加熱する。こ
のプラズマガスとしてはAr,N2 等を用い、前記HN
ガスを併用することも可能である。 【0090】一般的なプラズマジェット加熱にあっては
プラズマ温度3000〜10000℃が用いられている
が、本実施例ではプラズマ噴流にタンディッシュ内の雰
囲気ガスを巻き込ませることにより、2000℃以下ま
で温度を下げた高温噴流ガスにしてタンディッシュ耐火
物に吹きつけるようにし、無酸化雰囲気での1000〜
1300℃の加熱を行うものである。即ち、タンディッ
シュ1の蓋1aに取付けたプラズマトーチ120でタン
ディッシュ1内に送給する不活性ガス又はそれと還元性
ガスとの混合ガスをプラズマ化してタンディッシュ1の
底部に吹き付ける。この加熱時の熱移動は、高温ガス流
からの対流熱伝達と、それによって加熱されたタンディ
ッシュ底面から他面への放射熱伝達の形態をとる。 【0091】但し、プラズマジェット加熱の場合は、ラ
ンニングコスト低減のため、タンディッシュの再使用前
にタンディッシュ内表面温度1300℃を確保するのに
必要な時間だけ加熱するものとし、それ以外の待機時間
中は無予熱待機とした。 【0092】図18に断熱材の厚さ30mmの断熱タン
ディッシュを用いて鋳造する場合の、プラズマトーチ1
20によるタンディッシュの無酸化保熱実験を実施した
結果を示す。鋳造中1570℃の温度であったタンディ
ッシュを無予熱待機させたところ、待機時間7時間でタ
ンディッシュ内表面温度が1100℃以下に低下した。
続いてプラズマトーチ120を用いたN2 ガスプラズマ
ジェットによるタンディッシュ内無酸化加熱を開始し、
4時間後にタンディッシュ内表面温度が目標の1300
℃に到達して再使用可能となった。合計待機時間は11
時間であり、その間に他のタンディッシュで1チャージ
40分の鋳造を16チャージ行うことができた。 【0093】なお、前記実施例ではタンディッシュの無
酸化保熱方法における不活性ガスの電気加熱手段とし
て、プラズマトーチを用いた場合を説明した。その他に
電気誘導加熱器や電気抵抗加熱器を用いてもよいが、ガ
スを高温に加熱するという点,耐久性,ランニングコス
ト等の面で不利ではある。 【0094】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のタンディ
ッシュの無酸化保熱方法によれば、再使用に係るタンデ
ィッシュの待機中に少なくとも850℃以上に加熱した
不活性ガスを送給して当該タンディッシュを保熱するも
のとしたために、燃焼ガスをタンディッシュ内で燃焼さ
せるという従来の予熱を省くことができ、その結果、残
鋼の酸化を大幅に抑制防止できると共に、タンディッシ
ュ再使用までの待機可能時間を大幅に延長できるという
効果が得られる。 【0095】また、前記不活性ガスに加えて、爆発限界
以下の微量の還元性ガスをタンディッシュ内に導入すれ
ば、タンディッシュ内雰囲気を還元雰囲気として残鋼の
酸化をより一層抑制防止できると共に、既に酸化してい
る残鋼まで還元してAl2 3 の生成を積極的に低減す
ることができる。また、この還元性ガスにH2 ガスを用
いれば、前記爆発限界以下の極く微量で効率よく還元雰
囲気を得ることができると共に、炭素C系の還元性ガス
のように遊離Cの発生を考慮する必要がなくなる。 【0096】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to continuous casting (hereinafter referred to simply as "casting").
To a continuous casting)
To keep the tundish in a non-oxidized state
It is about the method. [0002] 2. Description of the Related Art Molten steel is received from a ladle and distributed to a mold.
Tundish itself has no heating element
Before use, heat it separately with a heating means and cast it.
It is necessary to secure a temperature that can be controlled. In addition, multiple
Continuous casting while changing dishes
In the case where the steel type is changed, for example,
When it's time to replace it with a waiting tundish,
What was used up to that point will wait until the next reuse.
There is a usage of tundish such as making
In this way, the number of waiting tundishes
Both are heated to a temperature at which they can be cast before use
Is required. [0003] In such a case where the tundish is heated,
Conventionally, it is usually installed on a tundish preheating cover.
This gas burner is used as a heating means.
In addition, fuel gas such as coke gas and its theoretical
A mixture of 110-120% of the required amount of combustion air
The gas is burned in the gas burner and
Heat the inside of the dish to 1200-1300 ° C
I'm trying. However, in this case, a high-temperature tandis
A large amount of OTwoIs used, the previous use (previous channel)
The residual steel / residue caused by acidification during preheating at the next charge
FeO and FeThreeOFourIs produced.
The O component of the generated and remaining iron oxide is used at the next charge.
Reacts with Al in the steelTwoOThreeIs generated.
As a result, hard AlTwoOThreeIs hot scab
・ It may cause quality defects such as blisters. [0005] Such a so-called FeO pickup is suppressed.
There is a demand for the establishment of technologies to prevent
A plan has been made. As an example, see, for example,
Japanese Patent No. 22567 discloses fuel supplied to a preheating gas burner.
The amount of burning air is set to 70 times the theoretical required amount of the supplied fuel gas.
By setting it to 100%, the atmosphere in the tundish
Lowers oxygen concentration to prevent oxidation of residual steel
A tundish preheating method is disclosed. [0006] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-37949 discloses that
With the end of preheating in the tundish as described above, fuel
Stop supplying gas and combustion air and at the same time inert gas
These residual components remaining in the burner with Ar
And purging out the residue of flue gas and
If necessary, fuel gas and combustion air can be
Combustion and A in the tundish in a short time
to prevent oxidation of residual steel by purging with
A gas displacement technique in a dish is disclosed. [0007] SUMMARY OF THE INVENTION
JP-A-4-22567, JP-A-2-37949
The method of heating the tundish described in the report is
Both can be cast when using tundish
Fuel mixed with air as a means to heat
Gas is burned in the tundish and the inner wall is
Assuming that heat is kept or heated to 1200 to 1300 ° C
are doing. Here, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei.
In the official gazette, the supply amount of the combustion air is set to 70% of the supply amount of the fuel gas.
Up to 100%, but under such high temperatures
Is the remaining OTwoIn addition to the components,
CO which is an oxidizing componentTwoAnd HTwoO component of O combines with residual steel
Iron oxide is generated, and the oxidation of the remaining steel itself
There is a problem that it cannot be sufficiently suppressed. In order to suppress this as much as possible, Japanese Patent Application Laid-Open No.
How to heat a tundish described in 37949
According to the method, after the preheating is completed, the inert gas Ar
Into the tundish to remove fuel gas and residual oxygen.
Is purged, thereby replacing the atmosphere with a non-oxidizing atmosphere.
Is taking the method. However, even if inert gas is purged
Required from the end of the preheating to the completion of gas replacement
Even if the time can be shortened somewhat, this inert gas
Purging lowers the temperature of the inner wall of the tundish, resulting in heat loss
And residue of excess oxygen during heating
There is a problem that oxidation cannot be prevented. On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei.
In the tundish heating method described in
To reduce the amount of air to the hot gas burner below the theoretical requirement
To suppress oxidation of residual steel without purging inert gas
The problem like the former does not arise.
The tundish caused by the flue gas
Supply to burner to completely prevent oxidation of residual steel inside
The amount of combustion air that is generated should be 50% or less of the theoretical air amount of fuel gas.
Must be below. However, the combustion air
If the supply amount is extremely reduced, OTwoShortage
Heating costs due to incomplete combustion
And measures such as explosion-proof and CO poisoning measures for the treatment of unburned gas.
All problems arise. The present invention has been developed in view of these problems.
For example, multiple regenerative preheaters are alternately
Switch to heat the inert gas to a high temperature,
To the inside of the tundish for efficient
While keeping heat in an oxidized state, it is already oxidized.
To reduce iron oxide even more
To provide a non-oxidizing heat retention method
It is the purpose. [0011] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To solve the above problems.
The present inventionNoThe non-oxidizing heating method of Ndish
In reusing the tundish that produced residual steel,
Heated by heating means provided outside the tundish
Use the active gas to keep the inside of the tundish warm and use it next time
When servingBelow the explosion limit in addition to the inert gas
A small amount of reducing gas into the tundish,
Change the atmosphere in the tundish to a non-oxidizing and reducing atmosphere.
A non-oxidizing heat retention method for a tundish,
H to neutral gas Two And the H Two Combines with the O component of iron oxide
The redox equilibrium curve for reducing iron by Two / H Two O concentration
As a redox equilibrium curve of iron depending on temperature ratio and temperature
According to this redox equilibrium curve,
H that can reduce iron at target heat retention temperature Two / H Two O concentration ratio and
H to be Two Put inIt is characterized by
You. [0012] [0013] [0014] [0015] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to ensure the temperature at which the reusable tundish can be cast,
As a measure to solve the various problems,
The tundish without burning in the dish.
Reuse, that is, realization of a non-preheating and oxidation-free reuse process
We have been studying various experiments for this purpose. According to experiments by the present inventors, it is usually found that casting is in progress.
Surface temperature of the tundish is almost equal to the molten steel temperature1
The temperature rises to about 540 to 1570 ° C.
Sometimes the temperature starts dropping and if you let it stand,
In the case of a 70t tundish, after about 6 hours
Below 1100 ° C, 850 ° C or less after 14 hours
Become. The temperature inside the tundish is 850 ° C. or less.
At lower temperatures, oxygen is blown from below the nozzle,
Bubbling to bring the nozzle into communication
The molten steel transferred from the ladle to the tundish
It is difficult to pour into the mold from the nozzle at the bottom of the dish
is there. In addition, the temperature of the waiting tundish decreases.
And the temperature of molten steel when molten steel is injected into the tundish
As the lower volume increases, ensure the molten steel temperature at the beginning of casting
Therefore, it is necessary to increase the temperature of molten steel at the time of the injection.
However, with such a high molten steel temperature, the
The dish temperature has risen too much and the molten steel temperature
Too high, slow casting speed and breakout
Or cause it to occur. For this reason, 850 ° C.
Is the minimum reusable temperature of the waiting tundish
At the same time. In addition, as the temperature decreases, a tundish
Internal pressure is reduced, which allows external air (atmosphere) to enter
Then, the oxygen concentration in the tundish will increase.
You. Prevent oxidation of residual steel when reusing tundish
To stop, check the oxygen concentration in the waiting tundish.
It is known that it is necessary to set it to "0".
Therefore, purge the inside of the tundish with an inert gas
Oxygen with reduced tundish temperature during standby
To prevent intrusion, keep the tundish almost completely sealed
Must be kept. Waiting tundish
The temperature drop data for the
You. However, even if it is completely sealed, the temperature drops.
External sky into the shrinking tundish
It is impossible as a matter of fact to make the invasion "0"
Because there is, completely non-oxidizing only with this tundish seal
Is difficult to achieve. As a countermeasure, inert gas
(Eg NTwo) From outside the tundish with continuous purging
It is conceivable to prevent oxygen from entering. The possibility
I went to a 70t tundish to study.
According to experiments conducted by the present inventors, it was found that 120 NmThree/ H ratio
N continuouslyTwoWhile supplying the tundish into the tundish
The temperature drop when the purge is performed is higher than when the purge is not performed earlier.
It ’s steep, about 3 hours at 1100 ° C, 8-9 hours
The temperature drops to 850 ° C and the temperature of the tundish is low
When the internal gas shrinks due to the air below,
O in the dishTwoConcentration can be reduced only to 1-2%
It has been found. Based on these results, the present inventors have
When reusing the tundish,
Purify the inside of the tundish with inert gas heated outside.
The temperature of the inner surface of the tundish
Can be maintained at 850 ° C. or more, which is the lower limit of the casting possible temperature.
Eliminates the need for conventional preheating with combustion gases in the tundish.
Re-heat the tundish without preheating and preventing oxidation.
Completed the present invention, finding that it can be used
I came to. The tundish is provided outside the
To send the flue gas and air into the tundish.
There is no heating means such as regenerative preheater or electric resistance heating
Use electric heaters such as heaters, induction heaters, and plasma torches
Can be. In particular, regenerative preheaters use small amounts of combustion gas.
Can be used to efficiently heat the inert gas.
And a plurality of regenerative preheaters
In a tundish while heating the inert gas with a preheater
Put it in, and in the tundish with the remaining regenerative preheater
Burner while sucking (recycling) inert gas
If the regenerator is heated by the
Capacity can be reduced, so that
It is also possible to always attach it to the tundish
You. Further, together with the inert gas, HTwoAnd CO
, A small amount of gas below the explosion limit,
By introducing the tundish inside the tundish,
Oxidation and reduction atmosphere can be used,
Not only can oxidation be suppressed and prevented, but
To reduce the residual steelTwoOThreeActively prevent the generation of
Can be Also, H is added to this reducing gas.TwoUse gas
Efficient tundish with a trace amount below the explosion limit
The interior can be made a non-oxidizing and reducing atmosphere, and carbon
Consider free C generated by C-based reducing gas, that is, soot
You don't have to. [0023] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the non-oxidizing protection of the tundish according to the present invention.
One embodiment of the heating method will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows the tundish of this embodiment.
Overall configuration of non-oxidation heat retention device that implements non-oxidation heat retention method
Is shown. The tundish 1 has an opening 1 in its lid 1a.
b, 1c are connected to regenerative preheaters 2A, 2B, respectively.
You. For example, heat transfer type preheaters 2A and 2B
Spherical or pipe-shaped ceramics to increase the area
Storage chamber 3A filled with a heat storage body made of metal or metal,
3B and for heating the heat storage bodies of the heat storage chambers 3A and 3B.
And a series of combustion chambers 4A and 4B
The combustion chambers 4A, 4B are connected to the tanks through the inlet pipes 7A, 7B.
Connected to the openings 1b and 1c of the dish 1, respectively,
The main burners 5A and 5B and the pyro inside the chambers 4A and 4B
The burners 6A and 6B are provided. The insertion tube 7
A, 7B and each opening 1b, 1c of the tundish 1
In between, make the inside of the tundish 1 non-oxidized
For this purpose, sealing devices 50A and 50B described later are interposed.
ing. Also, each nozzle at the bottom of the tundish is shown in the figure.
Omitted. Next, the regenerative preheaters 2 similar to each other
To explain the condition of the piping to A and 2B,
The following description is made using the regenerative preheater 2A.
The combustion chamber 4A of the thermal preheater 2A has
A combustion chamber temperature detector 31A for detecting the temperature,
A pressure detector 33A for detecting the pressure in the combustion chamber 4A;
Is installed. Also, the storage of the regenerative preheater 2A
On the outlet side of the heat chamber 3A, the outlet temperature of the heat storage chamber 3A is detected.
The temperature detector 37A on the outlet side of the heat storage
Temperature that operates based on the output of the heat chamber outlet temperature detector 37A.
A degree switch (TS) 39A is provided. The main burner 5A is provided with M gas.
Valve 8A, M gas shut-off valve 52A, M gas flow regulating valve 9A and
And an M gas (not shown) through the M gas orifice 10A.
M gas valve 8A, M gas
N for spargingTwoShut-off valves 11A and NTwoThrough the pressure reducing valve 12
N not shownTwoConnected to the source. here,
M gas is a fuel gas, for example, a converter generated in a converter.
(LD) Gas and coke oven generated by coke oven (C)
Blast furnace generated in a blast furnace with mixed gas of gas and C gas
(B) A mixed gas with a gas. In addition,
Use fuel gas such as LPG or liquid fuel instead
Is also possible. The orifice to which the M gas is supplied
10A is provided with an M gas flow detector 26A.
You. Further, the M gas valve 8A and the M gas shutoff valve 52A or
N for M gas purgeTwoDissipates in piping between shut-off valve 11A
The valve 51A is branched and the opposite branch connection end is open to the atmosphere.
Have been. The main burner 5A is provided with an air valve 1
3A, air flow control valve 14A, air orifice 15A
The air supply fan 16 is connected to the air supply fan 16. This air
Air orifice to which combustion air is supplied from supply fan 16
The air flow detector 29A is provided on the switch 15A. Further, the pilot burner 6A is
Via the M gas shut-off valve 54 for pilot burner, the M gas
For the pilot burner
NTwoShutoff valve 53 and NTwoThrough the pressure reducing valve 12, the NTwoOffering
Connected to a power source. On the other hand, the heat storage chamber 3ATwoValve 17A,
NTwoFlow control valve 19, NTwoOrifice 18 and the NTwo
Through the pressure reducing valve 12, the NTwoWhen connected to a source,
The NTwoValve 17A, HTwoValve 72, HTwoFlow control valve 7
1, HTwoH not shown via orifice 70TwoSupply
Connected to the source, and further with the exhaust valve 20A and exhaust flow or pressure
It is connected to the exhaust fan 22 via the regulating valve 21A.
You. And the NTwoThe orifice 18 has the NTwoSupply
N supplied from the sourceTwoN to detect the flow rate ofTwoFlow detector
42, and the HTwoThe orifice 70 has the HTwo
H supplied from the sourceTwoH to detect the flow rate ofTwoFlow detection
Dispenser 73 is attached. Further, the heat storage chamber 3A and
Exhaust flow from the heat storage chamber 3A to the exhaust valve 20A
Flow rate or pressure detector 35A for detecting
And the exhaust flow or pressure regulating valve 21A and the exhaust fan.
Exhaust temperature detector 3 for detecting the exhaust gas temperature between the
8A is attached, and the output of this exhaust temperature detector 38A is
Temperature switch 40A which operates based on
You. Further, a pipe between the heat storage chamber 3A and the exhaust valve 20A.
Is connected to a dilution valve 23A.
The branch connection end is provided with a manual or automatic flow control valve 24A.
(The actual control is described later.
As shown, when the exhaust from the heat storage chamber 3A is being performed
Only because the dilution valve 23A is opened,
The exhaust air of the heat storage chamber 3A is supplied to the manual or automatic flow control valve.
It is not released to the atmosphere via the lube 24A). What
The exhaust valve 20A and the exhaust flow rate or pressure regulating valve 21A
The exhaust gas analyzer 41A connected between the
It is for analyzing and detecting the CO concentration in the inside. Then, the M gas of the M gas flow control valve 9A is
Flow rate is measured by the M gas flow rate controller (FIC) 27A.
The air flow rate of the air flow control valve 14A is
The flow rate is controlled by each of the quantity indicating controllers (FIC) 30A.
However, both FICs 27A and 30A exchange information with each other.
Enabled, so that the M gas FIC 27A
M gas flow detection according to the output from the flow rate detector 26A
Value and output from the combustion chamber temperature detector 31A.
Control information from the furnace temperature detection value and air FIC30A
The M gas flow of the M gas flow control valve 9A as described later according to
Volume control, while the air FIC 30A is
The air flow detection value and the air flow detection value according to the output from the flow detector 29A
In accordance with the control information of the M gas FIC 27A,
Thus, the air flow rate of the air flow rate adjusting valve 14A is controlled. The exhaust flow rate or pressure control valve 21A
The exhaust flow rate or pressure of the combustion chamber is determined by the pressure in the combustion chamber pressure detector 33A.
Detection value of the combustion chamber according to the output from the
Or the exhaust flow rate according to the output from the pressure detector 35A.
Is the exhaust flow rate or pressure indicating controller that reads the detected pressure value
(F / PIC) flow rate or pressure as described below by 34A
Power controlled. It should be noted that the temperature detector 37A on the outlet side of the heat storage chamber is
Output of the temperature switch 39A that operates according to the output
Is taken into the control device of the entire system (not shown),
Switching control of the regenerative preheaters 2A and 2B described later, and
N which is an inert gasTwoThe N of gasTwoFlow control valve 9A
It is used for controlling the input flow rate. In addition, the exhaust fan
From the exhaust temperature detector 38A provided near the fan 22
The output of the temperature switch 40A that operates according to the output of
It is taken into the control device of the whole system (not shown) and exhausted.
The flow control valve 24A that takes in the air inside (in the case of automatic control)
) Is used for opening adjustment control, etc. In addition, each of the above
On-off valve, for example, M gas valve 8A, air valve 13A, NTwoValve 1
7A, exhaust valve 20A, dilution valve 23A, HTwo
A valve (not shown) that operates at each open / close end is provided at the valve 72 or the like.
Mitt switch is provided and the limit switch
The output of the
And used for sequence control described later. On the other hand, regarding the other regenerative preheater 2B side
Is configured similarly to the above-mentioned regenerative preheater 2A,
The main burner 5B includes an M gas valve 8B and an M gas flow control valve.
9B and the like, and connected to the M gas supply source through
N for M gas purgeTwoShut-off valve 11B or NTwoPressure reducing valve 12
Through the NTwoConnected to source. Also Pyro
The cut burner 6B shuts off the M gas for the pilot burner.
When connected to the M gas supply source via a valve 54 or the like,
And N for the pilot burnerTwoShut-off valve 53 or NTwo
Through the pressure reducing valve 12 and the like, the NTwoConnected to source. Ma
The combustion chamber 4B is provided with an air valve 13B and an air flow control valve 14
B and the like, and connected to the air supply fan 16. Ma
The heat storage chamber 3B has NTwoValve 17B or NTwoFlow control
Negative valve 19 or NTwoThrough the pressure reducing valve 12 and the like, the NTwoSource
Connected, exhaust valve 20B and exhaust flow / pressure adjustment
This is connected to the exhaust fan 22 via a valve 21B and the like.
Dilution valve 23B and manual valve 24B
Are branched and connected. For other detailed configurations,
Since it is the same as the one of the regenerative preheaters 2A,
The components have the same reference numerals with the suffix B,
Detailed description is omitted. Next, the regenerative preheaters 2A, 2B and
Between these and the openings 1b and 1c of the tundish 1
FIG. 2 is used for the mounted sealing devices 50A and 50B.
I will explain briefly. The heat storage type preheaters 2A and 2B
And the sealing devices 50A and 50B are inserted as shown in FIG.
It has a function of sealing around the outer circumferences of the inlet pipes 7A and 7B.
You. Further, reference numeral 301 in the heat storage chamber 3B (3A) indicates the above-mentioned storage.
The heat storage element 301 is formed in a spherical shape here.
You. The heat storage body 301 is provided in the heat storage chamber 3B (3A).
Heat-resistant net arranged diagonally above the pipe connection part 303
A large number of heat accumulating preheaters are stored above the member 302.
When 2B (2A) is in the state shown in FIG.
The upper surface of the body 301 is indicated by the two-dot chain line in FIG.
The state shown in FIG. However, in this embodiment,
The regenerative preheater 2B (2A) is a tundish when discharging
1 is tilted in the direction of the arrow in FIG.
Heat storage element 301 is rolled under its own weight and is indicated by a two-dot chain line b in FIG.
The angle of repose stabilizes. Therefore, the regenerative preheating of this embodiment
In the heat storage chamber 3B (3A) of the vessel 2B (2A), as shown in FIG.
Weirs 304 and 305 are formed. By the way, this
Permit of the heat storage chamber 3B (3A) exit side (TCA (TCB) in the figure)
The upper limit temperature is mainly the heat resistance of the heat-resistant net member 302.
Depends on the maximum temperature. On the other hand, adjacent to the heat storage chamber 3B (3A)
As described above, the main burner 5 is provided in the combustion chamber 4B (4A).
The burner port of B (5A) is opened, and the M gas
Combustion air is supplied. Also, this main burner 5B
The pilot burner 6B (6
A) The burner opening of the pilot burner 6B is opened.
Using the M gas flame supplied to (6A) as a pilot flame,
The inburner 5B (5A) is ignited. Of these, the main
Regarding the ignition and extinguishing of the burner 5B (5A),
This is explained in detail using a sequence diagram.
Briefly explain the ignition procedure of the lot burner 6B (6A)
I will tell. As is known, this kind of pilot burner 6B
When igniting (6A), the surrounding area should not explode sufficiently.
Environment. More specifically, heat storage
Each pipe, as well as the chamber 3B (3A) and the combustion chamber 4B (4A)
In order to make a non-combustion state inside,
N which is an inert gasTwoFill gas (or NTwoWith gas
Purge). Therefore, the pilot bar
Before the ignition of the gas 6B (6A), the M gas shutoff valve 52
B (52A) and dissipation valve 51B (51A) are closed and M
Open the gas valve 8B (8A) to open the M gas purge NTwoInterception
Open the valve disconnection 11B (11A) and open the main burner 5B (5
N in the piping to A)TwoPurge with. Then the pie
With the M gas shut-off valve for lot burner 54 closed,
N for Ilot burnerTwoOpen the shut-off valve 53 and open the pilot
N inside the pipe to the connector 6B (6A)TwoPurge with. Of course
During this time, the NTwoValve 17B (17A) and Dairu
Exhaust valve 20 with the option valve 23B (23A) closed.
B (20A) is opened, and the combustion chamber 4B (4A) and the heat storage chamber are opened.
3B (3A) and N in the exhaust pipeTwoPurge with. this
Thus, the environment of the pilot burner 6B (6A) is completely
And NTwoAfter being purged with N, the pilot burner N
TwoClose shutoff valve 53 and shut off M gas for pilot burner
Open valve 54 and ignite pilot burner 6B (6A)
I do. By doing so, the pie can be safely and reliably
The lot burner 6B (6A) can be ignited. Now, from the combustion chamber 4B (4A),
The distal end of the extended insertion tube 7B (7A) is
To the inside of the opening 1c (1b) of the lid 1a of the dish 1.
And around the opening 1c (1b) and the lid 1a.
Around the upper surface and the insertion tube 7B (7A) and in the combustion chamber 4B
(4A) between the lower surface of the sealing device 50B
(50A) is provided. Note that reference numeral 504 in the figure indicates prevention.
Heat ring, regenerative preheater 2B (2A) and tandy
Unnecessary exchange of heat with the shoe 1 is suppressed and prevented. Also,
The distal end of the insertion tube 7B (7A) is connected to the opening 1c (1b).
If it is not inserted into the inside of the
50B (50A) insertion tube 7B (7A) and tandy
Airtightness (sealing property) with the opening 1c (1b) of the brush 1
Is reduced, the N heated from the combustion chamber 4B (4A)
TwoGas flow into the tundish 1
The ejector effect that occurs alongTwoAtmosphere containing components
Flows into the tundish 1 and
There is a possibility that the inside of the shoe 1 cannot be maintained in the non-oxidized state.
You. Therefore, in this embodiment, the distal end portion of the insertion tube 7B (7A) is used.
Into the opening 1c (1b),
NTwoAtmospheric inflow due to the ejector effect of gas flow
It is designed to prevent suppression. Next, the tundish executed in this embodiment will be described.
The outline of the non-oxidation heat retention method is briefly described with reference to FIG.
Will be described. This tundish non-oxidation heat retention method,
Now, suppose that the heat storage body in the heat storage chamber of the heat storage type preheater A of the A system is sufficient.
Heat stored in the heat storage type preheater A
N which is an inert gas to the bodyTwoWhile supplying B
Air is exhausted from the heat storage chamber of the heat storage type preheater B. At this time,
In the combustion chamber of the thermal preheater A, M gas or fuel is supplied to the main burner.
Leave them unburned without supplying burning air,
In the combustion chamber of the regenerative preheater B, M gas is supplied to the main burner.
And burning air to burn them. Do
And enough to pass through the gap between the heat storage bodies of the heat storage type preheater A.
N heated toTwoBecomes a tundish (T / D in the figure)
And the other regenerative preheater B is forcibly exhausting.
For this purpose, suction into the combustion chamber of the regenerative preheater B
Cycle), while passing through this tundish
The tundish is heated by flowing heat transfer. one
On the other hand, the N recycled to the other regenerative preheater BTwo
Heat energy by the heat transfer to the tundish
-That is, although the temperature has dropped, the main
Gas is burning, the heat of the combustion exhaust gas
Energy and self (recycle NTwo) With thermal energy
Heated the heat storage element in the adjacent heat storage chamber and heated the heat storage element
After that flue gas and recycled NTwoGas mixture with gas
Since the temperature of the exhaust gas consisting of has already been sufficiently lowered,
Exhaust this. However, as described above, the heat storage type
The allowable upper limit temperature is also on the exhaust side (exit side) of the heat storage chamber of the preheater B.
Therefore, the temperature on the outlet side of the heat storage chamber reaches the allowable upper limit temperature.
Or before that, NTwoAnd the exhaust flow is reversed
Extinguishes the main burner in the combustion chamber of B type regenerative preheater B
And the main burner in the combustion chamber of the A-system regenerative preheater A
To fire. Therefore, this time, the heat storage type of the B system which is sufficiently heated
N heated sufficiently through the gap of the heat storage body of the preheater BTwo
Heats the tundish through the tundish
Heat from the combustion gas in the A-system combustion chamber
Luggy and the N TwoAnd the residual heat energy
Is heated and then exhausted. Repeat this
O2 components contained in flue gas and air
The tundish does not flow into the
Heat the inside of the window in a state close to non-oxidation and
To increase the heat retention time of the
Almost 100% of energy input to tundish NTwo
Sensible heat to increase energy efficiency. Less than
Is how to enhance these effects.
It is art. In addition, two regenerative preheaters alternately use tandy
For a short period of time (20 to 12).
0 seconds), the entire regenerator of each regenerative preheater
Heat capacity may be small, so each regenerative preheater must be small
Can be Next, control of each valve of the piping system will be described.
Before the explanation, in the piping system of FIG.
Function of valves that are not directly involved in heat
And explain briefly. M gas shutoff for the pilot burner
N for valve 54 and pilot burnerTwoThe shutoff valve 53 is
When the pilot burners 6A and 6B are ignited and extinguished
Used when Also, as mentioned above, the main burner piping
N insideTwoAfter purging with NTwoCut off
The valves 11A and 11B are closed, and the M gas valves 8A and 8B are closed.
After that, the pilot burners 6A and 6B are ignited. Ma
In addition, the release valves 51A and 51B are connected to the main burners 5 respectively.
When the fire extinguishing of A and 5B is stopped, the M gas valves 8A and 8B or M
The gas shutoff valves 52A and 52B are closed, but each shutoff valve is
Because of the possibility of leakage, the M gas shutoff valve 52
A, even if a leak occurs in 52B, this release valve 51A,
By depressurizing at 51B, the M gas valves 8A, 8B
M gas does not flow downstream, that is, into the preheater
It has a function as a safety valve to make it work. Also,
Similarly, when the pilot burners 6A and 6B are ignited,
M gas supply to the burners 5A and 5B is performed by M gas valves 8A and 8B.
The M gas shut-off valves 52A and 52B are controlled to open and close by B.
It is kept open at all times. In addition, the dilution
Manual or automatic flow provided on the inlet side of valves 23A, 23B
The amount adjusting valves 24A and 24B are connected to the tandem of this embodiment.
In the non-oxidizing preheating method, the opening is always maintained at the set opening.
You. Next, the control logic of each valve of the piping system will be described.
Will be described with reference to the sequence chart of FIG. here
Then, the two regenerative preheaters have already been used
And heating of the heat storage element is repeated.
Shall be. First, at time t0Then, the heat storage type preheating of the B system
2B to NTwoAnd heat storage type A preheater 2A
NTwoInto the recycling mode,
N of the B systemTwoThe valve 17B is opened from the closed state. So
And this time t0A predetermined time T101 after
TwoThe valve 17A is closed from the open state. At this time, important
The reason is that two NTwoValves 17A and 17B
If it is closed at the same time and the pressure inside the tundish 1 is negative,
At the time t 0From B
N of the systemTwoTime T20 required to open valve 17B
0 is also at time t0From A to NTwoValve 17A is closed
So that it is shorter than the required time T102 until
It is necessary to set a predetermined time T101. In other words, this
The required time T102 is NTwoInput / "Combustion + N"TwoLisa
It is the time required for switching "Ikle". This timer processing
The use of B-type N
TwoOpen the valve 17B from closed to NTwoOpen and close the valve
Operation, basically, N of the B system concernedTwoValve 17B
After confirming the open signal from the limit switch,
N of the A systemTwoLogic to output an open command to valve 17A
It is appropriate to use it, but it is clear from the following formulas 1 and 2.
How to shorten the time required for switching is the combustion time rate
If the combustion time rate is increased,
To reduce the amount of combustion per hour, that is, the burner capacity
Therefore, the preheater is made smaller and lighter to make it compact.
This is advantageous in terms of installation cost and installation space.
Therefore, the timer processing as described above is required.
You. [0042]   Burning time rate = θB/ (ΘB+ ΘC) ……… (1) Where θC: Switching time (M gas valve closing time) θB: Combustion time (opening time of M gas valve)   Required combustion amount / θB= Burning amount per unit burning time ……… (2) Also, during this time, the A-system exhaust valve 20A, dilution
Valve 23A, air valve 13A, M gas valve 8A are closed, same
The exhaust flow rate or pressure regulating valve 21A of the A system is set at a predetermined opening.
Is defined. Also, HTwoValve 72 is closed, NTwoFlow control
The valve 19 is used for controlling the positive pressure in the tundish described later.
The opening is set to a predetermined value corresponding to the opening. Here, at the time of the switching
To HTwoThe closing of the valve 72 is caused by any traffic at the time of this switching.
Bull NTwoFlow rate cannot be secured,Two
H insideTwoAssumes cases where the concentration rises abnormally
This is to avoid this and ensure safety. Follow
NTwoH insideTwoSet an upper limit for the concentration
H when it exceedsTwoAdopt logic to close valve
Then, the HTwoThe valve can be basically always open
It is. The NTwoThe setting of the flow control valve 19 is possible
This is strange, and the details of the control will be described later. On the other hand, B system
Exhaust valve 20B, dilution valve 23B, air valve 1
The 3B and M gas valves 8B are both in the closed state.
The exhaust flow or pressure regulating valve 21B is set to a predetermined opening.
ing. Next, the N of the A systemTwoWhen the valve 17A is closed
Dilution valve 23A
And HTwoThe valve 72 is opened, and thereafter, for a predetermined time T103.
Thereafter, the exhaust valve 20A is opened. Here, the exhaust valve 2
Open dilution valve 23A before 0A
Pressure generated by the opening operation of the exhaust valve 20A
Waves can be mitigated. And the A-system exhaust valve
Same after a predetermined time T104 after 20A is opened.
The A-system air valve 13A is opened, and the air valve 13A
After a predetermined time T105 from the opening of the combustion air, the combustion air
Equal to the air amount at the end of the previous air ratio control to secure the amount
Combustion air by the A-system air flow control valve 14A
Start controlling the flow rate. Then, after a predetermined time T106
Exhaust flow rate or pressure by the pressure regulating valve 21A
Control is started (the details of the control will be described later), and
Then, after a predetermined time T107, the A-type M gas valve 8A is also turned on.
Open operation to actually open combustion of main burner 5A of A system.
Start. Is this A-system M gas valve 8A open?
After a predetermined time T108, the M gas flow control valve 9
When the M gas flow control by A starts,
The air flow control by the air flow control valve 14A is simply performed.
Change and set flow rate control to M gas air ratio control. Also,
At the same time as the M gas flow rate control,TwoFlow control valve 19A
Is closed by a specified opening (the control details are described in the later section).
After a predetermined time T109).TwoFlow rate
N by adjusting valve 19TwoStart flow control. By the way,
The M gas valves 8A and 8B of this embodiment are both other valves.
It is set to open more slowly. this is,
Immediately after the M gas valves 8A and 8B open in a short time,
M gas more than the value flows into the main burners 5A and 5B
To prevent incomplete combustion from occurring.
You. While continuing this combustion state, as described above,
N heated from B type regenerative preheater 2BTwoBut tandy
And stored in the A-system regenerative preheater 2A.
Cycled NTwoWith the thermal energy of the flue gas
The heat storage body 301 of the heat storage chamber 3A of the heat storage type preheater 2A.
Heating the exhaust valve 20A and exhaust flow rate or pressure regulating valve
Exhausted through 21A. And actually, the A
Temperature detector 37A and the temperature switch (T
S) Feedback is performed based on the temperature of the heat storage chamber exit side detected at 39A.
Is controlled. Here, the stable combustion time is defined as M gas and air
T109 and T110 during which the control of FIG.
And the sum of After the elapse of the predetermined time T110, the switching is performed.
For operation, first, the A-system air flow control valve 14A
Stop the M gas air ratio control, and fix the opening to a predetermined opening.
And after a predetermined time T111, the exhaust of the A
Exhaust flow rate or pressure control by flow rate or pressure control valve 21A
M gas flow rate by A system M gas flow control valve 9A
Control and stop. At the same time, a predetermined time T1
N after 12TwoN by flow control valve 19TwoFlow control
The operation is stopped and the opening is opened by a predetermined opening. That
Thereafter, after a predetermined time T113, the A-system M gas valve 8A is turned off.
After the closing operation, the M gas valve 8A is closed.
After the fixed time T114, the air valve 13A of the A system is closed.
Let it. Next, the A-system air valve 13A is closed.
Optimized exhaust gas purge time described later
After the predetermined time T115 obtained from
The closing valve 23A and the exhaust valve 20A are simultaneously closed.
You. Then, in synchronization with the closing operation of the A-system exhaust valve 20A,
HTwoThe valve 72 is also closed. This series of NTwoInput /
"Combustion + NTwoIn the recycle switch sequence
The exhaust flow rate of the system A or the opening degree of the pressure regulating valve 21A and NTwo
By properly setting the opening of the valve 19, the M gas
Exhaust gas from air and air flows into the tundish 1
And M gas, which is a combustion gas, is directly
There is no inflow. On the other hand, when the A-system exhaust valve 20A is closed.
After a predetermined time T116, NTwovalve
17A is opened, and after a predetermined time T201, B
N of the systemTwoThe valve 17B is closed. Again,
Similarly, N of A systemTwoRequired until valve 17A opens
Time T100 is equal to N of the A system.TwoValve 17A opens.
N of B system after startingTwoUntil valve 17B is closed
The predetermined time T20 is set to be shorter than the required time T202.
1 must be set. Next, the N of the B typeTwoWhen the valve 17B is closed
At the same timing as before,
H 23B and HTwoOpen the valve 72, and then
After time T203, the exhaust valve 20B is opened. Soshi
After the B-system exhaust valve 20B is opened.
After the time T204, the air valve 13B of the B system is opened.
For a predetermined time T after the air valve 13B is opened.
After 205, the air flow adjusting valve 14B
Control of the combustion air flow rate is started. Then, at a predetermined time
After the interval T206, the exhaust gas flow rate or pressure regulating valve 2 is
Start the exhaust flow rate or pressure control by 1B, and then
After the fixed time T207, the M gas valve 8B of the B system is opened.
Then, the combustion of the B-system main burner 5B is actually started.
After the B-system M gas valve 8B is opened,
After a predetermined time T208, the M gas flow control valve 9B
Start the M gas flow control at the same time
The flow control of the air by the flow control valve 14B is simply a flow control.
Control to change to M gas air ratio control. In addition, the M
At the same time as controlling the gas flow rate,TwoPredetermined flow control valve 19B
The closing operation is performed by the opening degree, and after a predetermined time T209,
The NTwoN by flow control valve 19TwoStart flow control
You. While continuing this combustion state, as described above,
N heated from A-system regenerative preheater 2ATwoBut tandy
And stored in the B-type regenerative preheater 2B.
Cycled NTwoWith the thermal energy of the flue gas
The heat storage body 301 of the heat storage chamber 3B of the heat storage type preheater 2B.
Heating the exhaust valve 20A and exhaust flow rate or pressure regulating valve
Exhausted through 21A. Then, as before,
After the stable combustion time T210 has elapsed, the air flow rate of the B system is adjusted.
Stop the M gas air ratio control by the regulating valve 14B and open the valve
Is fixed at a predetermined opening, and thereafter, after a predetermined time T211.
Exhaust flow rate of the B system or exhaust flow by the pressure control valve 21B
As with the volume or pressure control, the B system M gas flow control valve 9B
And the control of the M gas flow rate is stopped. Also, at the same time
After a predetermined time T212, the NTwoBy flow control valve 19
NTwoStops flow control and opens the opening by the specified amount
Let it work. Thereafter, after a predetermined time T213, the B system
The M gas valve 8B is closed and the M gas valve 8B is closed.
After a predetermined time T114, the B-type air valve
13B, and then the optimized exhaust gas
After a predetermined time T215 obtained from the sparge time,
System dilution valve 23B and exhaust valve 20B at the same time
At the same time as the closing operation of the exhaust valve 20B.
TwoThe valve 72 is also closed. This series of NTwoInput / "burn"
+ NTwoIn the recycle switching sequence,
The exhaust flow rate of the system or the opening degree of the pressure regulating valve 21B and NTwoValve 1
9 and the M gas and the air
Combustion flue gas flows into the tundish 1
And the combustion gas M flows directly into the exhaust gas.
It will no longer enter. Note that each of the heat storage type preheaters 2A and 2B
In the case where the combustion of the inburners 5A and 5B is temporarily stopped, respectively
The air flow rate by the air flow control valves 14A and 14B
Prior to stopping the control, the air flow rate must be lower than the M gas flow rate.
Because of the cade control, the combustion restarts
Order to stabilize control of air flow and exhaust gas flow
After that, the combustion is started safely. In addition,
N in steady stateTwoInput / "Combustion + N"Tworecycling"
Is switched when a set time by a so-called timer has elapsed.
However, other than this, the output
Turns are (1) exhausted when the exhaust gas temperature exceeds the upper limit.
When protecting gas fan and maintaining thermal efficiency, (2)
When the outlet temperature of the heat storage chamber exceeds the upper limit,
(3) When the temperature of the combustion chamber exceeds the upper limit
When protecting the device itself, there are three patterns:
The switching pattern of (1) is based on dilution.
Is considered abnormal because the exhaust gas temperature is lowered
However, the switching patterns (2) and (3) are not
Works as an interlock. Next, the flue gas path in the logic will be described.
Setting time and flow / pressure control methods for each gas.
Will be explained. First, the fuel in the combustion chamber of each regenerative preheater
Finish baking, NTwoInput / "Combustion + N" TwoRecycle
When switching modes, NTwoHeat storage type on the side that inputs
Since the combustion exhaust gas remained in the preheater and its piping system,
Is the NTwoAt the same time, flue gas is injected into the tundish.
Will be entered. This combustion exhaust gas contains COTwoAnd HTwoO
Oxidizing gas components such as
Combines with the residual steel, and at the start of the next casting, as described above.
AlTwoOThreeWill form. Therefore, this flue gas
After purgingTwoNeed to start
You. However, the combustion in the combustion chamber of each regenerative preheater
When it is completed, the combustion chamber, heat storage chamber, and exhaust pipe
Is still full of flue gas and the exhaust gas temperature at each location
The degrees vary widely. The temperature at each site
Is the combustion exhaust gas flow rate / input NTwoFlow rate / recycle NTwoFlow
Combustion required by actual driving patterns
It is necessary to set the exhaust gas purge time. Here, below
The flue gas purge time t is set according to the following equation (3).
Was. [0051]   t = tF+ TR+ TW                                      ……… (3) However,   tF= VF/ (VG× (273 + TF) / 273) × α1   tR= VR/ (VG× (273 + TR) / 273) × αTwo   tW= VW/ (VG× (273 + TW) / 273) × αThree And VG(NmThree/ Sec.): Exhaust gas flow rate TF(° C) · VF(MThree): Combustion chamber temperature and volume TR(° C) · VR(MThree): Thermal storage room temperature and volume TW(° C) · VW(MThree): Temperature / volume in piping α1~ ΑThree:constant It is. Here, the combustion chamber volume VF, Heat storage chamber volume
VR, Piping volume VWIs known, and the logic
From the allowable temperature in the heat storage chamber.TwoInput / "Combustion + N"Two
Combustion chamber temperature T when switching "recycle" modeF, Accumulation
Heat room temperature TR, Piping temperature TWIs almost stable
If this is sampled by experiments, etc.,
Flow rate VGAnd the exhaust gas flow rate VGIncrease
The exhaust gas purge time t, which decreases linearly with
Will be issued. Therefore, the assumed actual exhaust gas flow rate VGOr
Thus, the combustion exhaust gas purge time t can be optimized. Next, during normal combustion in the logic,
That is, the stable combustion times T110, T210 and the end of the control.
Expressed as the sum of predetermined times T111 and T211
In time, NTwoRegarding the opening control of the flow regulating valve 19
NTwoFor setting the input flow rate and the recycle flow rate of wastewater
explain. Actual NTwoThe input flow rate of the exhaust gas
It must be set precisely in consideration of the amount, etc.
Considers only the transfer of thermal energy. First, FIG. 5 relates to the exhaust of the piping system.
This is an excerpt of the area around the regenerative preheater.
And detected by the combustion chamber temperature detectors 31A and 31B.
The combustion chamber temperature T1, The heat storage chamber outlet temperature detector 37
A, 37B is the temperature of the heat storage chamber outlet side detected byTwoAnd
Heat stored in the heat storage body during combustion of this heat storage type preheater
Heat received per unit time of the heat storage unit as energy
Quantity QGIs represented by the following four equations. [0055]   QG= (V1+ VTwo) × CPG× (T1−TTwo) ……… (Four) However, CPG: Combustion exhaust gas and recycled NTwoGas mixture with gas
Specific heat of (exhaust gas) V1: Flow rate of combustion exhaust gas VTwo: Recycle NTwoFlow rate It is. Further, in FIG.
The amount of heat dissipated per unit time is Q1Is the real heat storage
Heat storage amount Q 'per unit time of bodyGIs expressed by the following 5 formulas
You.   Q 'G= (V1+ VTwo) × CPG× (T1−TTwo) -Q1        ……… (Five) Now, the N, which is an inert gas,TwoSet the flow rate at the time of
As described above, the amount of heat stored in the heat storageTwo
If heat exchange is not performed with the entire amount, for example,
The lower temperature of the heat storage body such as the lower heat-resistant mesh member 302 rises
As a result, a problem in heat resistance of the device structure occurs. On the other hand, NTwoamount
Is more than necessary, the input N TwoLow gas temperature
Causes gas supply for heating purposes
That is, the problem that the heating object is not heated occurs. Less than
From above, input on heat exchange NTwoTemperature TNIs the combustion chamber
Temperature T1Since it is below, N before heat exchangeTwoTemperature TN0When
Then, the most effective input NTwoFlow rate VNSatisfies the following 6 formulas
Therefore, when rearranging using the above three equations, the following 7 is obtained.
It looks like an expression. Here, the combustion exhaust gas flow rate V1Is the combustion chamber
Is controlled by the temperature of
NTwoFlow rate VTwoAnd input NTwoFlow rate VNWhen determining the set value of
Become a constraint. [0057]   Q 'G= VN× CPN× (T1−TN0) ……… (6) ∴VN= (VG× CPG× (T1−TTwo) -Q1) / (CPN× (T1−TN0))                                                             ……… (7) However, CPN: NTwoSpecific heat It is. Next, the normal combustion time in the above logic
Control of opening of exhaust gas flow control valves 21A and 21B
A method of setting the flow rate of exhaust gas will be described. First, figure
6 also removes the area around the regenerative preheater related to exhaust
As shown in the figure, in FIG.
The pressure in the combustion chamber detected by the detectors 31A and 31B is
P1, Detected by the exhaust flow / pressure detectors 35A and 35B
Pumping pressure (in-pipe pressure in the figure)Three, Said da
Used as dilution gas from the dilution valves 23A and 23B
The supply pressure (ie, atmospheric pressure) of the air0And then
Detected by a pressure sensor inside the tundish not shown
Pressure inside the tundish (in the furnace or T / D in this figure)
Pressure) to PTwoAnd the exhaust gas flow rate V is the combustion exhaust gas
Flow rate V1And recycle NTwoFlow rate VTwoAnd diluent gas (dairy
Solution) flow rate VThreeSum, that is, V = V1+ VTwo
+ VThreeOf which, the flue gas flow rate V1Is the following 8
It is represented by the formula. [0059]   V1= Vm (G0+ (M-1) A0) ……… (8) However, Vm: Total fuel gas flow rate G0: Theoretical combustion gas amount A0: Theoretical air volume m: Air ratio It is. The above-mentioned dilution gas (dilution)
Flow rate VThreeIs the dilution gas supply pressure (atmospheric pressure) P0And exhaust pressure
(Piping pressure) PThreePressure difference (P0-PThree) To decide
Therefore, for example, as shown in FIG. 7, the dilution gas supply pressure (=
Atmospheric pressure) P0And exhaust pressure (pressure in piping) PThreeDifferential pressure
(P0-PThree) And dilution gas (dilution) flow rate V
ThreeInvestigate the relationship with
Dilution gas supply pressure (atmospheric pressure) P0And exhaust pressure (pipe internal pressure
Force) PThreeDifferential pressure (P0-PThree) To the dilution gas (die
Solution V)ThreeCan be obtained. On the other hand, as described above, recycled NTwoFlow rate
VTwoAnd input NTwoFlow rate VNIs determined by the above equation (7).
Is set, this input NTwoFlow rate VNDecide and resai
Kuru NTwoFlow rate VTwoIs found. Here, input NTwoFlow rate VN
Is determined by the amount of heat required to heat the tundish,
For example, from the heat balance equation expressed by the following equations 9 and 10
The following equation is derived to calculate the input NTwoFlow rate VNSet
be able to. [0062]   QTD= ATD× α × (TGOUT−TTD) ……… (9) However, QTD  : Tundish heat received ATD  : Internal surface area of tundish α: Tundish inner surface and input NTwoHeat transfer between
number TGOUT: Input NTwoTemperature when leaves the tundish TTD  : Tundish inner surface temperature   QG= VN× CP× (TGIN−TGOUT) ………(Ten) However, QG  : The amount of heat released from the input N2 to the tundish CP  : Average specific heat of input N2 TGIN: Temperature of input N2 Where QTD= QGFrom   VN= ATD× α × (TGOUT−TTD) / (CP× (TGIN−TGOUT))                                                             ……… (11) Each flow rate V thus obtained1~ VThreeFrom the sum of
The gas flow rate V is set, and this exhaust gas flow rate V is achieved.
The exhaust gas flow rate or pressure regulating valve 21A for the control time
What is necessary is just to control the opening degree of 21B. The recycling NTwoFlow rate VTwoIs
It can also be set as follows. That is, as described above
Pressure inside the tundishTwoCan be detected
For example, recycle N from inside this tundishTwoCheck the quantity
The necessary and sufficient conditions for maintaining the pressure are as follows:
TwoAnd combustion chamber pressure P1Pressure difference (PTwo-P1) Is a positive value
There will be. Here, the pressure P in the tundishTwoPassing
And combustion chamber pressure P1Differential pressure (PTwo-P1) And recycling
NTwoFlow rate VTwoIs a unique function at equivalent temperature and pressure.
Therefore, for example, as shown in FIG.
Pressure P in dishTwoAnd combustion chamber pressure P1Differential pressure (P
Two-P1) And Recycle NTwoFlow rate VTwoInvestigate the relationship with
The detected pressure P in the tundishTwoas well as
Combustion chamber pressure P1Differential pressure (PTwo-P1To satisfy)
Is the pressure P in the combustion chamber.1To control the recycling
Le NTwoFlow rate VTwoMay be set.
The exhaust gas flow rate V is set in
Control of exhaust gas flow or pressure control valves 21A and 21B
The degree can be controlled. Controlling the flow rate of each gas as described above
And at least stationary NTwoInput / "Combustion + N"TwoResai
The pressure inside the tundish in the
It will be possible to have. However, NTwoInput /
"Combustion + NTwoWhen switching to the “recycle” mode,
The pressure inside the tundish cannot be maintained at positive pressure
Could be. That is, for example, the sequence of FIG.
From the closing of the M gas valve 8A in the chart to the closing of the M gas valve 8B
In the required switching time until opening, the combustion exhaust gas flow rate V 1Is reasonable
Logically "0", so if the
Kuru NTwoFlow rate VTwo= (Exhaust gas flow rate V-dilution)
Flow rate VThree) In such a case.
To the input NTwoFlow rate VNAnd the exhaust gas flow rate VTwoInput
/ "Combustion + NTwoThe setting is the same as in the normal operation of
The pressure inside the tundish becomes negative.
To suck the flue gas and air into the tundish.
I will. Then, such NTwoInput / "Combustion + N"
TwoWhen switching to "recycle" mode, N
TwoOpen the flow control valve 19 and open NTwoFlow rate VNIncrease
Or the exhaust flow rate or pressure regulating valves 21A, 21B.
By closing the opening and decreasing the exhaust gas flow rate V,
The pressure inside the tundish is maintained at a positive pressure. More specific
To the input NTwoFlow rate VNIncrease input when increasing
NTwoFlow rate ΔVNTo explain the setting method of
NTwoInput / "Combustion + N"TwoRecycle mode switching
Combustion gas flow rate V1Becomes “0” at the time of the switching.
Recycling NTwoFlow rate V2CIs the steady state recycle
Le NTwoFlow rate V2SIs expressed by the following equation (12). [0066]   V2C= V1+ V2S                                          ……… (12) On the other hand, the pressure in the tundish
(Negative discharge port, nozzle port, etc.)TwoFlow rate VWdependent upon
Yes (VWThe higher the pressure, the higher the pressure in the tundish
Wear). Therefore this radiation NTwoFlow rate VWIs expressed by the following equation (13).
Is done. [0067]   VW= VN-V2S                                          ………(13) Therefore, this dissipation NTwoFlow rate VWMake constant when switching
To do this, connect the above equations 12 and 13 with an equal sign
As is clear from this, basically, the combustion gas flow rate V1Minute
Only input NTwoFlow rate VNShould be increased. In practice,
Recycling N during normal operationTwoFlow rate V2SIs in the tundish
The pressure is smaller than the limit value so that the pressure becomes
Value is set. Therefore, it is possible to set the
Cycle NTwoSet the upper limit of the flow rate to "V2SUpper limit "
If the relationship is investigated in advance, the increase in recycling NTwoFlow rate Δ
VTwoIs used to establish the following equation (14). [0068]   V2SUpper limit = V2S+ ΔVTwo                                    ………(14) Where ΔVTwo> 0 In addition, in order to make the internal pressure of the tundish positive,
Essential emission NTwoThe lower limit of flow rate "VWThe lower limit is the following 15
expressed. [0069]   VWLower limit = VN-V2SUpper limit ............ (15) Therefore, the following equation (16) is obtained from the equations (14) and (15).
The following equation (17) is obtained from the equation (16) and the equation (12). [0070]   VWLower limit = VN− (V2S+ ΔVTwo……… (16)   VWLower limit = VN− (V2C-V1) −ΔVTwo           = VN-V2C+ V1-ΔVTwo                        ............ (17) Therefore, from equation 17, the internal pressure of the tundish is
In order to make1-ΔVTwoOnly "
NTwoFlow rate VNThis relationship is
Increase input N to satisfy Equation 18TwoFlow rate ΔVNSet
It should be fixed. [0071]   ΔVN≧ V1-ΔVTwo= V1− (V2SUpper limit -V2S……… (18) If the exhaust gas flow rate is reduced during this switching,
The increase input NTwoFlow rate ΔVNCan be made even smaller
Wear. This means that the decrease in exhaust gas flow rate is V1Decrease
It is clear if you think about it. In this embodiment, the input NTwoFlow rate VNIncrease and
The reduction of the exhaust gas flow rate V satisfies the above conditions at the same time.
The simultaneous operation in a well-balanced manner
In-push pressure PTwoIs set so that positive pressure is maintained.
ing. Of course, the pressure P in the tundishTwoThe aforementioned
Is detected, the input NTwoFlow rate VNIncrease
It is possible to change and set the addition amount and the decrease amount of exhaust gas flow rate V
Becomes The above-described control contents are implemented in combination.
This allows the flue gas and air to be absorbed into the tundish.
Further oxidation of residual steel
Can be reliably prevented from being suppressed. By the way, this implementation
In the example, the inside of the tundish is further reduced.
By doing so, it is intended to make almost no residual steel oxidation. Here, the inside of the tundish is reduced, for example.
H as the reducing gas to make the atmosphereTwoWhen using
The HTwoIs iron oxide FeThreeOFourAnd the O component of FeO
Reducing iron or HTwoO component of O oxidizes iron
Iron oxide FeThreeOFourOr the state of becoming FeO,Two
Concentration and HTwoRedox equilibrium curve depending on O concentration and temperature
This is shown in FIG. 9 as a line. This redox equilibrium curve is represented by HTwo/ HTwoO concentration
The redox equilibrium curve of iron,
FIG. Also, FIG.
When CO is used as a reducing gas capable of achieving
CO / COTwoRedox plane of iron depending on temperature of concentration ratio
The balance curve is also shown. In this case, keep the tundish
Since the thermal target temperature is about 1000 ° C or more,
High temperature NTwoIn the atmosphere, iron can be reduced from the same figure
Na HTwo/ HTwoO concentrationratioIs about 1.5
You. Therefore, H as a reducing gasTwoIt is better to useTwoof
Since a small amount may be used, the amount
The reducing gas concentration below the explosion limit (flammable limit) concentration
It seems that it is advantageous in controlling. Here, it leaked into the air as is known.
H in the caseTwoThe flammability limit of is less than about 4%
From the HTwoConsider the conditions for adding. Now, tongue
Average O in dishTwoConcentration to CO, Inside the tundish
The input N toTwoFlow rate VN, Also in the tundish
H added toTwoFlow rate VHAnd inside the tundish
O invadedTwoH reacts withTwoQuantity (= H to be generatedTwoO
Amount) VH2 0Is given by the following equation (19). [0077]   VH20= 2 × VN× CO                                    ............ (19) Therefore, the ignited H in the tundishTwoOf which, O
H that does not react withTwoQuantity V HrIs given by the following equation (20). [0078]   VHr= VH-VH20= VH-2 x VN× CO                  ............ (20) Therefore, the H generated hereTwoO amount VH2OIn fact against
Input HTwoQuantity VHrConcentration ratio HTwo/ HTwoO is the following 21
Since this is represented by the left side, this is the predetermined concentration ratio 1.5
This is all we need to do to solve this
Essential average OTwoConcentration CO, Input NTwoFlow rate VN, Additive HTwoFlow
Quantity VHIs 22. [0079]   (VH-2 x VN× CO) / (2 × VN× CO) ≧ 1.5 ……… (21) ∴VH≧ 5 × VN× CO                                      ………(twenty two) On the other hand, the input NTwoFlow rate VNH added inTwoFlow rate VH
The flammability limit range of is expressed by the following equation (23).
Input N obtainedTwoFlow rate VN, Additive HTwoFlow rate V Hconnection of
Is 24. [0080]   VH/ (VN+ VH) ≦ 0.04 ……… (23) ∴VH≤VN/ 24 ............ (24) FIG. 11 shows the relationship between these 24 equations.TwoActual flammability lower limit curve
Indicated by a line, and this H TwoAbove and below the lower flammability curve,
Average O given by equation (2)TwoConcentration COWith parameters as
NTwoInput -HTwoThe relationship between the amounts added is shown by a two-dot chain line. this
From the above HTwoThe upper part of the lower flammability curve is the N of the present embodiment.
TwoAtmosphere HTwoCombustible range of gas (HN gas in the figure)
Because of this HTwoAverage above the lower flammability curve
OTwoWhen the concentration is ≧ 0.7%, a safety problem occurs. Change
To the input N set as described above.TwoFlow rate VNunder
The flue gas and air are not sucked into the tundish.
If the reduction of iron oxide is promoted efficiently and efficiently,
TwoThe addition may be very small, for example, NTwoInput
1000NmThree/ H, added HTwoFlow rate VHIs
Only 10NmThree/ H has been found to be sufficient. The present embodiment implemented as described above
The operation of will be described. First, the NTwoInput / "burn"
+ NTwoWhen switching to the "recycle" mode, the combustion exhaust gas
Set the sparging time optimally orTwoFlow rate V
NOr temporarily increase the dilution flow rate.
By adjusting the opening of the valves 24A and 24B,
(Here, the reducing gas HTwoHas not been added
In this embodiment, as shown in FIG.
(T / D) pressure is always higher than “0”, ie, positive pressure.
Was able to hold. In contrast, NTwoInput / "Fuel
Yaki + NTwoWhen the recycle mode is switched, the combustion exhaust gas
Set the sparging time to the optimumTwoFlow rate VNTo
Temporarily increased or adjusted the dilution flow rate
In the prior art example, where there is no
Although the pressure in the dish (T / D) is temporary
It becomes a so-called negative pressure lower than “0”, and
The flue gas and air are sucked into the tundish as in
It is assumed that they will be lost. Also, as described above, NTwoInput / "Combustion + N"Two
When switching to the “recycle” mode, the flue gas
Time can be set to the optimumTwoFlow rate VNOne
The dilution flow control valve 2
By adjusting the opening of 4A and 24B (here
However, the reducing gas HTwoWas not added)
Fig. 13a shows the oxygen concentration in the tundish (T / D) of the example.
Shown in As is clear from the figure, the tundish
The internal oxygen concentration is determined by the first NTwoInput / recycle mode
Some peaks appear when switching, but others are stable
As a result, it can be seen that it is kept below the target upper limit. one
On the other hand, according to a conventional example in which such a control mode is not performed at all.
The oxygen concentration in the tundish (T / D) is shown in FIG.
So each NTwoEach time the input / recycle mode is switched, the
And it always exceeds the target limit
I understand that there is. Further, NTwoInput / "Combustion + N"
TwoWhen switching to the “recycle” mode, the flue gas
Storage time can be set optimally,TwoFlow rate VNTo
Temporarily increase the dilution flow control valve
By adjusting the opening of 24A and 24B,
Again, the reducing gas HTwoIs not added) Figure 1
As shown in Fig. 4, the average O in the tundishTwoConventional concentration
The amount of oxidation of the remaining steel can be greatly reduced.
The width could be reduced. By the way, FIG.
The oxygen concentration in the tundish shown in FIG.
Gas HTwoIs the case without the addition of
Reducing gas HTwoIn a tundish with added oxygen
The concentration is always "0" (below the measurable limit of the gas analyzer).
I know it will be. Then, almost complete non-oxidation
Heat retention in a state where the amount of oxidation of the remaining steel is greatly reduced
When the prepared tundish was subjected to actual casting,
As shown in 15, in the casting of the first Ch (charge)
Total hot balding occurrence rate is 100%
Original gas HTwoAbout 32.0 without adding
Original gas HTwoWhen added, it is reduced to about 3.5
Can be reduced, and
Hot in the first and second slabs immediately after the start of casting
The scab generation rate is defined as the reducing gas H
TwoIs approximately 27.9 without adding the reducing gas H
TwoIf added, reduce it to about 1.1.
I was able to. Of course, as shown in FIG.
TwoBy using a regenerative preheater (burner in the figure),
Keep the temperature inside the tundish (T / D) above the opening limit
The elapsed time from the end of pouring to be retained has been greatly increased
Can be extended and the number of stations can be greatly extended
Was. In the above embodiment, N was used as the inert gas.
Two, H as a reducing gas in the tundishTwoUsing
Only the cases and the advantages of using them.
However, the inert gas is Ar, and the reducing gas described above is Ar.
Use various carbon dioxide and heavy hydrocarbons including CO
Of course, it is possible. However, such carbon C-based conversion
If a primary gas is used, enter the flammable range as described above.
Therefore, it is necessary to take additional safety measures.
Not only is it necessary, but also the release of solid C, that is, the generation of soot
It is necessary to prevent
To conduct carbon-based reducing gas
Note that the flow rate must be set. In the above embodiment, the inert gas is used.
NTwoH, which is a reducing gas,TwoIf you supply
Was described in detail, but the oxygen concentration was extremely
Input H when lowTwoSince the flow rate can be very small,
Without significantly heating the regenerative preheater or tandem
May be supplied directly into the tissue itself,
Therefore, it has almost no effect on the temperature drop of the tundish
The inventors have also confirmed by experiments. Further, as the reducing gas, HTwoAdd etc.
If so, NTwoOf the side where inert gas such as
By extinguishing the heater pilot burner,
It becomes easy to obtain a high level of reduction. That is, in the embodiment,
In case of tundish heating, the pilot burner
The flue gas flow rate isTwo+ HTwo(Inert gas +
Less than 1% of reducing gas) and COTwoAnd HTwoAcids such as O
Since the oxidizing gas component is about 0.2%,
There is no practical problem if the fire is not extinguished,
NTwo+ HTwoLow flow rate of (inert gas + reducing gas)
If not, pilot bar of those input preheaters
High levels of non-oxidation or reduction by extinguishing fire
You can get the status. Next, FIG. 17 shows a tundish of the present invention.
Still another implementation of inert gas heating means for heat-free non-oxidative heat retention
Here is an example. This is a non-inert gas heating means.
Using a transfer-type plasma torch 120
You. This type of plasma torch 120 includes a cathode 121.
And the torch itself has an anode 122, and the cathode 12
Inert gas supplied to the torch via 1 or its reduction
The mixed gas flow with the reactive gas is used to discharge the electrodes 121 and 122.
High temperature plasma obtained by making it more plasma
23 heats the inner wall surface of the tundish 1. This
Ar, N as the plasma gasTwoThe above-mentioned HN
It is also possible to use a gas in combination. In general plasma jet heating,
Plasma temperature 3000-10000 ° C is used
However, in this embodiment, the atmosphere in the tundish is applied to the plasma jet.
By bringing ambient gas in, up to 2000 ° C or less
Tundish fire resistant with high temperature jet gas whose temperature has been lowered by
And spray it on the object in a non-oxidizing atmosphere.
Heating is performed at 1300 ° C. That is,
With the plasma torch 120 attached to the lid 1a of the
Inert gas fed into dish 1 or its reducing property
The gas mixture with the gas is turned into plasma and the tundish 1
Spray on the bottom. The heat transfer during this heating is
Heat transfer from turbidity and the resulting tandi
Takes the form of radiant heat transfer from the bottom to the other side. However, in the case of plasma jet heating,
Before re-use of tundish to reduce running cost
To ensure that the inner surface temperature of the tundish is 1300 ° C
Heat only for the required time, other waiting time
Inside was no preheating standby. FIG. 18 shows a heat insulating tank having a heat insulating material thickness of 30 mm.
Plasma torch 1 when casting with dish
20 non-oxidative heat retention experiment of tundish
The results are shown. Tandy at 1570 ° C during casting
After a 7-hour standby time, the
The inner surface temperature of the dish decreased to 1100 ° C. or less.
Subsequently, N using the plasma torch 120 is used.TwoGas plasma
Start non-oxidizing heating in the tundish by jet,
After 4 hours, the internal surface temperature of the tundish reaches the target of 1300.
° C was reached and became reusable. Total wait time is 11
It is time, during which one charge in another tundish
16 charges of 40-minute casting could be performed. In the above embodiment, no tundish was used.
Electric heating means for inert gas in oxidation heat retention method
Thus, the case where the plasma torch is used has been described. Other
An electric induction heater or an electric resistance heater may be used.
Heating the steel to high temperature, durability, running cost
It is disadvantageous in terms of the [0094] As described above, the tandy of the present invention is
According to the non-oxidizing heat retention method for
Heated to at least 850 ° C while waiting for the dish
An inert gas is supplied to keep the tundish warm.
Combustion gas in the tundish
The conventional preheating of
It can greatly prevent and prevent oxidation of steel, and
It is possible to greatly extend the waiting time until reuse
The effect is obtained. Further, in addition to the inert gas, an explosion limit
Introduce the following trace amount of reducing gas into the tundish.
If the atmosphere in the tundish is reduced,
Oxidation can be further suppressed and prevented, and
To the remaining steelTwoO ThreeActively reduce the generation of
Can be Also, H is added to this reducing gas.TwoUse gas
If it is, a very small amount less than the explosion limit
An atmosphere can be obtained and a carbon C-based reducing gas
It is not necessary to consider the generation of free C as in the above. [0096]

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のタンディッシュの無酸化保熱方法を実
施化したタンディッシュ無酸化保熱装置を示す全体構成
図である。 【図2】図1の蓄熱式予熱器の一例を示す断面図であ
る。 【図3】本発明のタンディッシュの無酸化保熱方法の概
要説明図である。 【図4】本発明のタンディッシュの無酸化保熱方法の一
実施例を示すバルブ開閉制御のシーケンスチャートであ
る。 【図5】投入N2 流量を設定するための説明図である。 【図6】排ガス流量を設定するための説明図である。 【図7】排ガス流量の設定のために用いられる希釈ガス
流量の説明図である。 【図8】排ガス流量の設定のために用いられるリサイク
ルN2 流量の説明図である。 【図9】H2 −H2 O雰囲気における鉄の酸化還元平衡
の説明図である。 【図10】鉄の酸化還元平衡の説明図である。 【図11】H2 の添加条件の説明図である。 【図12】タンディッシュ内圧力の説明図である。 【図13】タンディッシュ内酸素濃度の説明図である。 【図14】タンディッシュ内残鋼酸化量の説明図であ
る。 【図15】ホットヘゲ発生率の説明図である。 【図16】タンディッシュ内温度の説明図である。 【図17】本発明のタンディッシュの無酸化保熱方法の
更に他の実施例を示す概念図である。 【図18】図17に示すタンディッシュの無酸化保熱方
法におけるタンディッシュ温度の推移の説明図である。 【符号の説明】 1はタンディッシュ 2A,2Bは蓄熱式予熱器(加熱手段) 3A,3Bは蓄熱室 4A,4Bは燃焼室 5A,5Bはメインバーナ 6A,6Bはパイロットバーナ 7A,7Bは挿入管 8A,8BはMガス弁(燃料ガス弁) 9A,9BはMガス流量調整弁(燃料ガス流量調整弁) 13A,13Bは空気弁 14A,14Bは空気流量調整弁 16は空気供給ファン 17A,17BはN2 弁(不活性ガス弁) 19はN2 流量調整弁(不活性ガス流量調整弁) 20A,20Bは排気弁 21A,21Bは排気流量又は圧力調整弁 22は排気ファン 23A,23Bはダイリューション弁 26A,26BはMガス流量検出器(燃料ガス流量検出
器) 27A,27BはMガス流量指示調節計(燃料ガス流量
指示調節計) 29A,29Bは空気流量検出器 30A,30Bは空気流量指示調節計 31A,31Bは燃焼室内温度検出器 33A,33Bは燃焼室内圧力検出器 34A,34Bは排ガス流量/圧力指示調節計 35A,35Bは排ガス流量検出器 37A,37Bは蓄熱室出側温度検出器 38A,38Bは排ガス温度検出器 42はN2 流量検出器(不活性ガス流量検出器) 43はN2 流量指示調節計(不活性ガス流量指示調節
計) 50A,50Bはシール装置 51A,51Bは放散弁 71はH2 流量調整弁(還元性ガス流量調整弁) 72はH2 弁(還元性ガス弁) 73はH2 流量検出器(還元性ガス流量検出器) 74はH2 流量指示調節計(還元性ガス流量指示調節
計) 120はプラズマトーチ 123はプラズマ 301は蓄熱体 302は耐熱性網部材 304は堰 305は堰
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a tundish non-oxidation heat retention apparatus that implements the tundish non-oxidation heat retention method of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing an example of a regenerative preheater of FIG. FIG. 3 is a schematic explanatory view of a method for keeping a tundish without oxidation according to the present invention. FIG. 4 is a sequence chart of valve opening / closing control showing one embodiment of the non-oxidizing heat retention method for a tundish of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram for setting an input N 2 flow rate. FIG. 6 is an explanatory diagram for setting an exhaust gas flow rate. FIG. 7 is an explanatory diagram of a dilution gas flow rate used for setting an exhaust gas flow rate. FIG. 8 is an explanatory diagram of a recycled N 2 flow rate used for setting an exhaust gas flow rate. FIG. 9 is an explanatory diagram of the redox equilibrium of iron in an H 2 —H 2 O atmosphere. FIG. 10 is an explanatory diagram of a redox equilibrium of iron. FIG. 11 is an explanatory diagram of H 2 addition conditions. FIG. 12 is an explanatory diagram of a pressure in a tundish. FIG. 13 is an explanatory diagram of an oxygen concentration in a tundish. FIG. 14 is an explanatory diagram of a residual steel oxidation amount in a tundish. FIG. 15 is an explanatory diagram of a hot barb generation rate. FIG. 16 is an explanatory diagram of a temperature in a tundish. FIG. 17 is a conceptual diagram showing still another embodiment of the non-oxidizing heat retention method for a tundish of the present invention. FIG. 18 is an explanatory diagram of a transition of a tundish temperature in the non-oxidizing heat retention method for the tundish shown in FIG. [Description of Signs] 1 is a tundish 2A, 2B is a regenerative preheater (heating means) 3A, 3B is a regenerative chamber 4A, 4B is a combustion chamber 5A, 5B is a main burner 6A, 6B is a pilot burner 7A, 7B is an insert Pipes 8A and 8B are M gas valves (fuel gas valves) 9A and 9B are M gas flow control valves (fuel gas flow control valves) 13A and 13B are air valves 14A and 14B are air flow control valves 16 are air supply fans 17A and 17B is an N 2 valve (inert gas valve) 19 is an N 2 flow regulating valve (inert gas flow regulating valve) 20A and 20B are exhaust valves 21A and 21B are exhaust flow or pressure regulating valves 22 are exhaust fans 23A and 23B Dilution valves 26A and 26B are M gas flow rate detectors (fuel gas flow rate detectors) 27A and 27B are M gas flow rate flow controllers (fuel gas flow rate flow controllers) 29A and 29B are air flow rates Dispensers 30A and 30B are air flow rate indicating controllers 31A and 31B are combustion chamber temperature detectors 33A and 33B are combustion chamber pressure sensors 34A and 34B are exhaust gas flow rate / pressure indicating controllers 35A and 35B are exhaust gas flow rate detectors 37A and 37A. 37B is a heat storage chamber outlet temperature detector 38A, 38B is an exhaust gas temperature detector 42 is an N 2 flow detector (inert gas flow detector) 43 is an N 2 flow indicator controller (inert gas flow indicator controller) 50A , 50B are sealing devices 51A, 51B are a dissipating valve 71 is an H 2 flow control valve (reducing gas flow control valve) 72 is an H 2 valve (reducing gas valve) 73 is an H 2 flow detector (reducing gas flow detection 74 is a H 2 flow rate controller (reducing gas flow rate controller) 120 is a plasma torch 123 is a plasma 301 is a heat storage body 302 is a heat-resistant net member 304 is a weir 305 is a weir

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蓮沼 純一 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 山本 武美 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 原 一晃 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 平8−155599(JP,A) 特開 平7−112249(JP,A) 特開 平6−281350(JP,A) 特開 平2−37949(JP,A) 特開 平7−246456(JP,A) 特開 平9−53886(JP,A) 特開 平4−143047(JP,A) 特開 平9−295126(JP,A) 特開 平9−295127(JP,A) 特開 平9−295110(JP,A) 特許2991941(JP,B2) 米国特許5700420(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/10 310 B22D 11/10 360 B22D 41/015 F23L 15/02 F27D 7/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Junichi Hasunuma 1-chome, Mizushima Kawasaki-dori, Kurashiki-shi, Okayama Pref. Chome (without address) Kawasaki Steel Corporation Mizushima Works (72) Inventor Kazuaki Hara 1-chome, Mizushima Kawasaki-dori (Kurashiki City, Okayama Prefecture) Kawasaki Steel Corporation Mizushima Works (56) References JP-A-8 JP-A-155599 (JP, A) JP-A-7-112249 (JP, A) JP-A-6-281350 (JP, A) JP-A-2-37949 (JP, A) JP-A-7-246456 (JP, A) JP-A-9-53886 (JP, A) JP-A-4-144747 (JP, A) JP-A-9-295126 (JP, A) JP-A-9-295127 (JP, A) 295110 (JP, A) Patent 2991 941 (JP, B2) US Patent 5,700,420 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B22D 11/10 310 B22D 11/10 360 B22D 41/015 F23L 15/02 F27D 7 / 06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 内壁に残鋼を生じたタンディッシュを再
使用するに当たり、タンディッシュ外部に設けられた加
熱手段で加熱した不活性ガスを用いてタンディッシュ内
を保熱し、次回使用に供するに際し、前記不活性ガスに
加えて爆発限界以下の微量の還元性ガスをタンディッシ
ュ内に導入して、当該タンディッシュ内雰囲気を無酸化
及び還元雰囲気にするタンディッシュの無酸化保熱方法
であって、前記還元性ガスにH 2 を用い、当該H 2 が酸
化鉄のO成分と結合して鉄を還元する酸化還元平衡曲線
を、H 2 /H 2 O濃度比及び温度に依存する鉄の酸化還
元平衡曲線として求め、この酸化還元平衡曲線に従っ
て、タンディッシュの保熱目標温度で、鉄を還元可能な
2 /H 2 O濃度比となるようにH 2 を投入することを
特徴とするタンディッシュの無酸化保熱方法。
(57) [Claims 1] When reusing a tundish having residual steel on the inner wall, an inert gas heated by a heating means provided outside the tundish is used to recycle the tundish. the heated holding, and when the subject to be used next, the inert gas
In addition, a small amount of reducing gas below the explosion limit
Into the tundish to deoxidize the atmosphere in the tundish.
And non-oxidizing heat retention method for tundish in reducing atmosphere
Wherein H 2 is used as the reducing gas, and the H 2 is an acid
Redox equilibrium curve that reduces iron by combining with O component of iron fossil
Can be converted to iron redox depending on the H 2 / H 2 O concentration ratio and temperature.
Calculated as a one-dimensional equilibrium curve, and
Can reduce iron at the target heat retention temperature of the tundish
A non-oxidizing heat retaining method for a tundish , wherein H 2 is supplied so as to have a H 2 / H 2 O concentration ratio .
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