JP3739559B2

JP3739559B2 - Method for determining the service life of immersion nozzles for continuous casting

Info

Publication number: JP3739559B2
Application number: JP02643198A
Authority: JP
Inventors: 利行室井; 和己小栗; 満安藤
Original assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Current assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: JPH11207447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造においてタンディシュからモールド内へ溶鋼を鋳込むとき溶鋼が空気に触れて酸化したり、溶鋼が飛散するのを防止するため、またモールドパウダーが溶鋼中に巻き込まれるのを防止するためタンディッシュの排出孔に取付けて使用される連続鋳造用浸漬ノズルの耐用寿命の判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造用浸漬ノズルの本体１は図４に例示するように、ノズル内孔２と吐出孔３が設けられ、その材質にＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃから成る材質を用いると共に、モールド内の溶鋼４の酸化防止、スラブ半凝固部とモールド間の潤滑、抜熱制御等の目的で投入されるモールドパウダー５と接触する外表面のパウダーライン部６にモールドパウダー５に対する耐蝕性の高いＺｒＯ₂−Ｃ材質層７を形成した構造のものが主流となっている。
このような浸漬ノズル１では、使用中とくにパウダーライン部６がアルカリ成分や弗化物を含むモールドパウダー５によって激しく溶損侵食されるので、ノズル使用後、パウダーライン部６の肉厚の減少を測定して溶損速度を算出し、この算出結果から浸漬ノズル１の耐用寿命を判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋳造速度や鋳造温度の変化、モールドパウダー５の種類の変更、モールド湯面の変動等、連続鋳造における各種操業条件の変化に起因して浸漬ノズル１のパウダーライン部６が予測に反する異常溶損を来すことがあり、パウダーライン部６の厚みの測定に基づく推定では高精度に浸漬ノズル１の耐用寿命を判定することは困難であった。
本発明はかかる問題点に鑑み、連続鋳造用浸漬ノズルの耐用寿命を高精度に判定できる方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は連続鋳造用浸漬ノズルの耐用寿命判定方法であって、ノズル本体の内部にノズル内孔を囲む環状の中空室を区画形成し、ノズル本体外部から前記中空室に不活性ガスを供給し、連続鋳造中にノズル本体のパウダーライン部の溶損浸食が進行して中空室とパウダーライン部外表面間の肉厚が薄くなるために生ずる中空室の不活性ガスの溶損浸食部からの漏出による中空室の圧力の低下叉は中空室に供給される不活性ガスの流量増加に基づいて前記中空室とパウダーライン部外表面間の肉厚の減少を推定することを特徴とする。
【０００５】
【発明の作用・効果】
ノズル本体を構成するＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ等の材質やパウダーライン部を構成するＺｒＯ₂−Ｃ等の材質には溶鋼に対する耐蝕性を高めるため低通気率のもの、例えば通気率が１.０×１０^-3〜１０^-5ｄａｒｃｙの材質が用いられるので、中空室に供給された不活性ガスがノズル本体内部の気孔を通って中空室の外部に漏出することは殆どない。従って、浸漬ノズルの使用開始当初に中空室の圧力が低下したり、中空室へ供給される不活性ガスの流量が増加することはない。
しかし、連続鋳造中にノズル本体のパウダーライン部の溶損侵食が進行して中空室とパウダーライン部外表面の間の肉厚が薄くなると、中空室の不活性ガスが溶損侵食部から漏出するので、中空室の圧力が低下したり中空室へ供給される不活性ガスの流量が増加する。
さらに、パウダーライン部の溶損侵食が進行してノズル本体の外表面から中空室まで達すると、中空室の圧力が急激に低下し、流量も急増する。
このように、パウダーライン部の溶損侵食の進行に伴って中空室の圧力が低下したり、中空室へ供給される不活性ガスの流量が増加するので、圧力低下または流量増加を検知し、それに基づいてパウダーライン部の溶損侵食の状態を推定することにより、連続鋳造の操業条件の違いに拘らず、浸漬ノズルの耐用寿命を高精度に判定することが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に基づき説明するに、図１には本発明の一実施形態に係る連続鋳造用浸漬ノズルの耐用寿命判定方法が模式的に示されている。当該判定方法では、図示の構造を有する浸漬ノズルが使用される。この浸漬ノズルの本体１０はＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材質から成り、内部にノズル内孔１１と吐出口１２が形成されている。溶鋼１３の湯面に投入したモールドパウダー１４や溶融スラグと接触するノズル本体１０の外表面のパウダーライン部１５にはモールドパウダー１４に対する耐蝕性を高めるためにＺｒＯ₂−Ｃ材質層１５Ａが形成されている。Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材質及びＺｒＯ₂−Ｃ材質にはいずれも通気率が１.０×１０^-3〜１０^-5ｄａｒｃｙのものが使用されている。
【０００７】
ノズル本体１０の内部には内孔１１を囲む環状の中空室１６が区画形成されている。中空室１６の下部はパウダーライン部１５を形成するＺｒＯ₂−Ｃ材質層１５Ａに隣接するように設けられている。またノズル本体１０には中空室１６と本体外部を連通する通孔１７が形成され、該通孔１７に鉄パイプ１８が接続されている。気密保持のため鉄パイプ１８と通孔１７の内壁の間にモルタル１９を充填し、環状の鉄皮２０で通孔１７の外側開口端を被覆している。
鉄パイプ１８は不活性ガスを充填したボンベ２１にフレキシブルホース２２を介して接続され、ボンベ２１に圧力計２３と流量計２４が付設されている。
【０００８】
浸漬ノズル１０の耐用寿命を判定するには、操業中、ボンベ２１から不活性ガスを中空室１６へ供給し、中空室１６の圧力の低下叉は中空室１６へ供給される不活性ガスの流量の増加を圧力計２３及び流量計２４で検知する。
ノズル本体１０の材質及びパウダーライン部１５の材質はいずれも低通気率のものを使用しているので、浸漬ノズル１０の使用開始当初は中空室１６の不活性ガスが外部へ漏出することは殆どない。従って、圧力計２３及び流量計２４の指針は変化しない。
操業中にノズル本体１０のパウダーライン部１５が溶損侵食され、図２に模式的に示すように中空室１６とパウダーライン部１５外表面の間の肉厚が薄くなると、ボンベ２１から供給された中空室１６の不活性ガスが溶損侵食部から漏出するので、中空室１６の圧力が低下したり中空室１６へ供給される不活性ガスの流量が増加する。
さらに、パウダーライン部１５の溶損侵食が進行し、図３に模式的に示すようにノズル本体１０の外表面から中空室１６まで達すると、中空室１６の圧力が急激に低下し、流量も急増する。
このように、パウダーライン部１５の溶損侵食の進行に伴って中空室１６の圧力が低下したり、中空室１６へ供給される不活性ガスの流量が増加するので、中空室１６のノズル本体１０外表面からの深さやノズル１０使用開始当初に中空室１６へ供給するガス圧力を実験等に基づいて適切に設定しておき、中空室１６の圧力低下や流量増加を圧力計２３や流量計２４の指針で読み取ってパウダーライン部１５の溶損の状態を推定し、浸漬ノズル１０の耐用寿命を判定する。
例えば、浸漬ノズル１０の使用開始当初に１ｋｇ／ｃｍ²であった圧力計２３の指示が、溶損侵食に伴うガス漏出で０.３ｋｇ／ｃｍ²まで低下したときに耐用寿命の終わりが近いと判断して浸漬ノズル１０の交換の準備を行ったり、あるいは溶損侵食が中空室１６まで達して圧力計の指示が０になったとき、浸漬ノズル１０が安全使用の限界に至ったものと判定して、浸漬ノズル１０を交換する。
【０００９】
本実施形態に係る浸漬ノズルの耐用寿命判定方法は以上の通りであって、圧力室１６の圧力低下叉は流量増加を圧力計２３叉は流量計２４の指針から読み取ってパウダーライン部１５の溶損の状態を推定するので、操業中でも正確に浸漬ノズル１０の安全な使用限界を判別することができ、操業の安全性が向上する。
なお、本実施形態ではボンベに付設した圧力計や流量計を観察して溶損侵食の状態を推定しているが、中空室の圧力低下や流量増加を自動的に記録して点検したり、所定レベルの圧力低下や流量増加を検知して警報を発生するように構成すれば、より安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に懸かる連続鋳造用浸漬ノズルの耐用寿命判定方法を示す説明図である。
【図２】同耐用寿命判定方法に用いる浸漬ノズルの主要部の拡大断面図である。
【図３】同耐用寿命判定方法に用いる浸漬ノズルの主要部の拡大断面図である。
【図４】従来の連続鋳造用浸漬ノズルを示す断面図である。
【符号の説明】
１０…連続鋳造用浸漬ノズル、１１…内孔、１４…モールドパウダー、１５…パウダーライン部、１６…中空室、２１…不活性ガスボンベ、２３…圧力計、２４…流量計。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention prevents molten steel from being oxidized by contact with air or molten steel when casting molten steel from a tundish into a mold in continuous casting, and also prevents mold powder from being caught in molten steel. Therefore, the present invention relates to a method for determining the useful life of a continuous casting immersion nozzle used by being attached to a tundish discharge hole.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, the main body 1 of the continuous casting immersion nozzle is provided with a nozzle inner hole 2 and a discharge hole 3, and a material made of Al ₂ O ₃ —SiO ₂ —C is used as the material, and ZrO, which has high corrosion resistance to the mold powder 5 in the powder line portion 6 on the outer surface that comes into contact with the mold powder 5 introduced for the purpose of preventing oxidation of the molten steel 4, lubrication between the semi-solidified portion of the slab and the mold, and controlling heat removal. A structure in which a _2- C material layer 7 is formed is the mainstream.
In such a submerged nozzle 1, since the powder line portion 6 is severely eroded and eroded by the mold powder 5 containing an alkali component or fluoride during use, the reduction in the thickness of the powder line portion 6 is measured after the nozzle is used. Thus, the melting rate is calculated, and the useful life of the immersion nozzle 1 is determined from the calculation result.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the powder line portion 6 of the immersion nozzle 1 is contrary to prediction due to changes in various operating conditions in continuous casting, such as changes in casting speed and casting temperature, changes in the type of mold powder 5 and changes in the mold surface. It is difficult to determine the service life of the immersion nozzle 1 with high accuracy by estimation based on the measurement of the thickness of the powder line portion 6 in some cases.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a method capable of determining the service life of a continuous casting immersion nozzle with high accuracy.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a method for determining the service life of a continuous casting immersion nozzle, in which an annular hollow chamber surrounding a nozzle inner hole is defined in the nozzle body, and the hollow chamber is not formed outside the nozzle body. When the active gas is supplied and the erosion erosion of the powder line part of the nozzle body progresses during continuous casting and the thickness between the hollow chamber and the outer surface of the powder line part becomes thin, dissolution of the inert gas in the hollow chamber occurs. The decrease in the pressure between the hollow chamber and the outer surface of the powder line is estimated based on the decrease in the pressure of the hollow chamber due to leakage from the damaged portion or the increase in the flow rate of the inert gas supplied to the hollow chamber. Features.
[0005]
[Operation and effect of the invention]
A material such as Al ₂ O ₃ —SiO ₂ —C constituting the nozzle body and a material such as ZrO ₂ —C constituting the powder line portion have a low air permeability, for example, an air permeability, in order to improve corrosion resistance against molten steel. Since a material of 1.0 × 10 ⁻³ to 10 ⁻⁵ darcy is used, the inert gas supplied to the hollow chamber hardly leaks out of the hollow chamber through the pores inside the nozzle body. Therefore, the pressure of the hollow chamber does not decrease at the beginning of use of the immersion nozzle, and the flow rate of the inert gas supplied to the hollow chamber does not increase.
However, if the erosion of the powder line part of the nozzle body progresses during continuous casting and the thickness between the hollow chamber and the outer surface of the powder line part becomes thin, the inert gas in the hollow chamber leaks from the erosion part. As a result, the pressure in the hollow chamber decreases or the flow rate of the inert gas supplied to the hollow chamber increases.
Furthermore, when the erosion erosion of the powder line portion proceeds and reaches the hollow chamber from the outer surface of the nozzle body, the pressure of the hollow chamber is rapidly decreased and the flow rate is also rapidly increased.
Thus, the pressure of the hollow chamber decreases with the progress of erosion erosion of the powder line part, or the flow rate of the inert gas supplied to the hollow chamber increases, so the pressure drop or flow rate increase is detected, By estimating the state of erosion and erosion of the powder line portion based on this, it becomes possible to determine the service life of the immersion nozzle with high accuracy regardless of the operating conditions of continuous casting.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a service life determination method for a continuous casting immersion nozzle according to an embodiment of the present invention. In the determination method, an immersion nozzle having the illustrated structure is used. The main body 10 of the immersion nozzle is made of an Al ₂ O ₃ —SiO ₂ —C material, and has a nozzle inner hole 11 and a discharge port 12 formed therein. A ZrO ₂ —C material layer 15 A is formed on the powder line portion 15 on the outer surface of the nozzle body 10 that comes into contact with the molten mold slag 14 and the molten mold slag 14, in order to improve the corrosion resistance against the mold powder 14. ing. As the Al ₂ O ₃ —SiO ₂ —C material and the ZrO ₂ —C material, those having an air permeability of 1.0 × 10 ⁻³ to 10 ⁻⁵ darcy are used.
[0007]
An annular hollow chamber 16 surrounding the inner hole 11 is defined in the interior of the nozzle body 10. The lower portion of the hollow chamber 16 is provided adjacent to the ZrO ₂ —C material layer 15 A forming the powder line portion 15. The nozzle body 10 is formed with a through hole 17 that communicates the hollow chamber 16 with the outside of the main body, and an iron pipe 18 is connected to the through hole 17. A mortar 19 is filled between the inner wall of the iron pipe 18 and the through-hole 17 for airtight maintenance, and the outer open end of the through-hole 17 is covered with an annular iron skin 20.
The iron pipe 18 is connected to a cylinder 21 filled with an inert gas via a flexible hose 22, and a pressure gauge 23 and a flow meter 24 are attached to the cylinder 21.
[0008]
In order to determine the service life of the immersion nozzle 10, during operation, an inert gas is supplied from the cylinder 21 to the hollow chamber 16, and the pressure in the hollow chamber 16 decreases or the flow rate of the inert gas supplied to the hollow chamber 16. Is detected by the pressure gauge 23 and the flow meter 24.
Since the material of the nozzle body 10 and the material of the powder line portion 15 are both low-permeability materials, the inert gas in the hollow chamber 16 hardly leaks to the outside at the beginning of use of the immersion nozzle 10. Absent. Therefore, the guidelines for the pressure gauge 23 and the flow meter 24 do not change.
When the powder line portion 15 of the nozzle body 10 is melted and eroded during operation and the wall thickness between the hollow chamber 16 and the outer surface of the powder line portion 15 is reduced as schematically shown in FIG. Further, since the inert gas in the hollow chamber 16 leaks from the erosion part, the pressure in the hollow chamber 16 decreases or the flow rate of the inert gas supplied to the hollow chamber 16 increases.
Furthermore, when the erosion erosion of the powder line portion 15 progresses and reaches the hollow chamber 16 from the outer surface of the nozzle body 10 as schematically shown in FIG. 3, the pressure in the hollow chamber 16 rapidly decreases and the flow rate also increases. Increase rapidly.
As described above, the pressure of the hollow chamber 16 decreases or the flow rate of the inert gas supplied to the hollow chamber 16 increases as the erosion erosion of the powder line portion 15 progresses. The depth from the outer surface 10 and the gas pressure supplied to the hollow chamber 16 at the beginning of use of the nozzle 10 are appropriately set based on experiments and the like. The life of the immersion nozzle 10 is determined by estimating the state of melting of the powder line portion 15 by reading with 24 pointers.
For example, instruction of the beginning to 1 kg / cm ² at a pressure gauge 23 of the immersion nozzle 10, when the near end of its useful life when the drop in gas leakage due to corrosion erosion to 0.3 kg / cm ² Judgment is made for replacement of the immersion nozzle 10, or when the erosion reaches the hollow chamber 16 and the pressure gauge indicates 0, it is determined that the immersion nozzle 10 has reached the limit of safe use. Then, the immersion nozzle 10 is replaced.
[0009]
The method for determining the service life of the submerged nozzle according to the present embodiment is as described above. The pressure drop in the pressure chamber 16 or the increase in the flow rate is read from the pointer of the pressure gauge 23 or the flow meter 24 to dissolve the powder line 15. Since the state of loss is estimated, the safe use limit of the immersion nozzle 10 can be accurately determined even during operation, and the safety of operation is improved.
In this embodiment, the state of erosion erosion is estimated by observing the pressure gauge and flow meter attached to the cylinder, but the pressure drop and flow rate increase in the hollow chamber are automatically recorded and checked, If it is configured to generate a warning by detecting a pressure drop or flow rate increase at a predetermined level, the safety is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a method for determining a useful life of an immersion nozzle for continuous casting according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an immersion nozzle used in the same service life determination method.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an immersion nozzle used in the same service life determination method.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional continuous casting immersion nozzle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Submerged nozzle for continuous casting, 11 ... Inner hole, 14 ... Mold powder, 15 ... Powder line part, 16 ... Hollow chamber, 21 ... Inert gas cylinder, 23 ... Pressure gauge, 24 ... Flow meter.

Claims

An annular hollow chamber surrounding the nozzle bore is formed inside the nozzle body, inert gas is supplied to the hollow chamber from the outside of the nozzle body, and erosion erosion of the powder line portion of the nozzle body proceeds during continuous casting As a result, since the thickness between the hollow chamber and the outer surface of the powder line portion becomes thin , the pressure in the hollow chamber decreases due to leakage of the inert gas in the hollow chamber from the erosion-eroded portion, or the pressure supplied to the hollow chamber does not increase. A method for determining the useful life of a continuous casting immersion nozzle, wherein a decrease in thickness between the hollow chamber and the outer surface of the powder line is estimated based on an increase in the flow rate of the active gas.