JP4327491B2 - 真空鋳造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送用ロープに吊り下げられて搬送された取鍋内の溶鋼を大気中で酸化させる事なく、真空鋳造タンク内に収納された鋳型に注入し、造塊する真空鋳造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉や電気炉などの製鋼炉で精錬された溶鋼は、取鍋に受けて搬送し大気中または真空鋳造タンク内の鋳型に直接注入するかまたは取鍋と鋳型の中間にタンディッシュを配置して間接注入するかして、鋼塊が製造される。タンディッシュを配置して間接注入する方法は、取鍋よりタンディッシュに溶鋼を移す際に溶鋼と大気および溶鋼と耐火物との接触により溶鋼が汚染される短所を有するが、半面、鋳造に必要な設備の規模が過大になるのを避ける長所を有している。また、取鍋内の溶鋼を真空鋳造タンク内に収納された鋳型に注入するいわゆる真空鋳造法は溶鋼の脱ガス効果が高く高清浄度の鋼塊を製造し易い等の理由から、特に低い水素含有量と高い清浄度が要求される大型鋼塊の造塊に広く採用されている。
【０００３】
取鍋とは溶鋼を容れて運搬しまた鋳込んだりするために鋼製外板の内側に耐火物を内張りした容器で、溶鋼を流出するために容器の底部にノズルを設け、また溶鋼の注入を制御するためにノズルを開閉するストッパーまたはスライディングノズルが設けて構成されている。ストッパーは、取鍋内の溶鋼に浸設される耐火物のパイプ内に鋼鉄製の芯棒を通し、この芯棒の先端部に、ノズルに嵌合する形状の耐火物製のヘッドを設け、ストッパーの上昇位置によりノズルから排出される溶鋼の量を制御する。一方スライディングノズルは、取鍋の外底面に取付けられた耐火物のスライド盤を油圧または電動で可動し、ノズルを開閉するものである。ストッパーはノズルが固定されているので注入流が動かない事やノズル上部にストッパーがあるので渦を生じにくい事およびノズル上部に溶鋼が凝固し難いので酸素を用いなくても開孔出来る事などの利点を有するが、常に耐火物が溶鋼に曝されるので、長時間に亘って高温の溶鋼を保持する場合は、耐火物が侵食されてその目的を損なう問題があり、さらには真空処理や還元精錬などの炉外精錬を行う取鍋には構造的な問題などから使用が難しい問題がある。これに対しスライディングノズルは取鍋の外底面に取付けられているので、真空処理や還元精錬などの炉外精錬を行う場合でも構造上の問題はなく、注入前に耐火物が溶鋼と接しないので長時間に亘って高温の溶鋼を保持する場合でも耐火物の溶損が問題になることは少ない。２層式のスライディングノズルの場合には下ノズルがスライド盤と一緒に動く問題があるが、最近では、上下固定盤の間にスライド盤を挟み込んだ、三層式のスライディングノズルも開発されている。また、スライディングノズルの場合にはノズルを閉にした時にノズル内に溶鋼が凝固し易く、その後の開孔には酸素を用いて凝固した鋼を溶解しなければならなくなることがあるという問題点もあったが、上部固定板の内壁面などよりＡｒガスを吹込む技術の開発により、ノズル上部の溶鋼の凝固が防止できるようになっている。特公平３−７５２６０号公報は、三層式スライディングノズルの一例を紹介したもので『溶融金属収納容器から排出される溶融金属の通過孔とその周囲に多数の気体導入孔を有した上固定盤と、該上固定盤の溶融金属通過孔と一列になる様に穿設した溶融金属通過孔をもつ下固定盤を前記した上固定盤に固定すると共に、上下固定盤の間に装着して上下固定盤の溶融金属通過孔と一列になる様に穿設しかつ溶融金属通過孔を閉塞する方向に移動する摺動盤から構成された溶融金属排出装置、つまりノズル上部の溶鋼の凝固を防止する気体導入孔を有する三層式のスライディングノズル」が開発されている。
真空鋳造法で大型鋼塊を造塊する場合には、高い清浄度が要求されることから、取鍋内の溶鋼は事前に取鍋精錬炉などで精錬されることが多く、スライディングノズルを有する取鍋が一般的に使用されている。
また、真空鋳造タンク内の鋳型に注入する方法としては取鍋と鋳型の中間にタンディッシュを配置して間接注入するのが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】
特公平３−７５２６０号公報（第３−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様に、真空鋳造法は低い水素含有量と高い清浄度が要求される大型鋼塊の造塊に広く採用されており、取鍋としては事前に溶鋼を取鍋精錬炉などで精錬することが可能なスライディングノズルを有する取鍋が一般的に使用されている。しかし、真空鋳造タンク内の鋳型に注入する方法としては、取鍋よりタンディッシュに溶鋼を移す際に溶鋼と大気および溶鋼と耐火物との接触により溶鋼が汚染される短所を有する所謂間接注入法が採用されていることが多い。この様に要求される低い水素含有量と高い清浄度に対して不利なタンディッシュを介した間接注入法が敢えて採用される理由は、タンディッシュを介して注入する場合、タンディッシュ内には取鍋内の溶鋼の全部を一度に容れておく必要がなく、従って、取鍋を直接真空タンクに乗せて注入する方法に比べて圧倒的にタンクに掛かる荷重を軽減でき、よって真空タンクの耐荷重能力以上の重量の鋼塊を造塊できるということである。
【０００６】
本発明者らは、真空タンクの耐荷重能力以上の重量の鋼塊を造塊する場合でもタンディッシュを介することなく、取鍋より溶鋼を直接に真空鋳造タンク内の鋳型に注入する事を目的として、搬送用のロープに吊り下げられて運搬されて来た取鍋を吊り下げられたままの状態で真空鋳造タンク上に載置し注入することを試みた。その結果、注入初期においては大容量の溶鋼の負荷荷重で取鍋と真空タンクとは密着状態の高い真空条件の下で溶鋼を鋳型に注入するが、注入量が増す毎に、溶鋼の負荷荷重の減少と共に搬送用ロープの伸び減少とその他付帯設備の復元作用が加わり、遂には取鍋と真空タンクとの間に「隙間」を生じることを知見した。この隙間から浸入する空気が、真空鋳造装置の真空状態を阻害し、注入される溶鋼を酸化性雰囲気に包み込んで該溶鋼中に酸化物系介在物を生成させ、期待した脱ガス効果も得られない事も知見した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらの知見に基づいて構成したもので、その要旨は、搬送用ロープに吊り下げられて溶鋼を運搬する取鍋の底面に穿設したノズルからスライディングノズルを介して該溶鋼を注入し造塊する鋳型を収納する真空鋳造タンクの溶鋼注入口との離隔間に、注入する溶鋼を包囲しかつ該離隔間以上に上下へ伸長する伸縮可能な蛇腹状のシールパイプを設けて構成した真空鋳造装置である。
【０００８】
以下、本発明の真空鋳造装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施例を示す。図１において、１は取鍋である。取鍋１は製鋼炉（図示せず）で溶解または精錬された溶鋼２を収容し運搬する通常の耐火物製容器３の底面にノズル４を穿設し、その下方側にはスライディングノズル５を付設して構成されている。スライディングノズルの構造は、特に限定するものでなく、前記した様な上固定盤とスライド盤の２枚を重ね合わせた構造や上下固定盤の間にスライド盤を挟み込んだ三層式構造の他に、特公平３−７５２６０号公報の様にノズルの内周に多数の気体導入孔を設けた三層式構造にしてもよい。すなわち、取鍋１は、溶鋼２を如何なる場所にも運搬できる様に搬送用ロープ６に吊り下げられ、底面に穿設したノズル４から排出される溶鋼２がスライディングノズル５によって排出制御される構造に組み立てられている。
【０００９】
７は真空鋳造タンクである。真空鋳造タンク７は、鋳型８を収納し、該タンク７内を真空状態に保持する真空駆動源（図示せず）に連通する真空吸引口９を設けて構成されている。すなわち、真空鋳造タンク７は、取鍋１の直下位置に設けられ、しかも取鍋１から排出される溶鋼２を注入する位置に鋳型８が設けられている。
【００１０】
１０は上下に伸縮可能な蛇腹状のシールパイプである。シールパイプ１０は、取鍋１の底面から真空鋳造タンク７の溶鋼注入口１１までの離隔間を気密状態にするために設け、取鍋１から真空鋳造タンク７に注入される溶鋼２の流束を真空状態に包囲して大気から遮断するものであって、取鍋１または真空鋳造タンク７のいずれか一方に固定してもよく、あるいは真空状態に保持できるものであれば両者の間に挟み込む様に設けてもよい。シールパイプ１０の材質は、耐熱性でかつ上下に伸縮可能な蛇腹状に加工できる材料であればよく、例えばステンレス金属やその他耐熱性軟質鋼板でもよい。またシールパイプ１０は、取鍋１と真空タンク７の離隔間以上に上下へ伸長する伸縮可能な蛇腹状のシールパイプを選択する必要がある。すなわち、取鍋１と真空タンク７との離隔間に溶鋼２の流束を包囲しかつ該離隔間以上に上下へ伸長する伸縮可能な蛇腹状のシールパイプ１０を設ける事によって、注入当初から取鍋１の大負荷荷重がシールパイプ１０を介して真空鋳造タンク７に伸し掛かって気密状態に保持されている離隔間が、溶融金属２が鋳型８に注入される毎に負荷荷重の減少で搬送用ロープ６が短縮し取鍋１が浮き上がっても、その浮き上がりで該離隔間に発生する離脱空間長さの相当分に追従してシールパイプ１０が上下方向に伸長するため開放される事なく、常に機密性を保持し真空状態を維持する作用効果を奏する。
【００１１】
上記の様に構成された本発明の真空鋳造装置は、運搬用ロープ６に吊り下げられた取鍋１に収容した溶鋼２を、上下に伸縮可能な蛇腹状のシールパイプ１０に包囲された該取鍋１のノズル４からスライディングノズル５を介して、真空タンク７に収納された鋳型８に注入する、従来の真空鋳造作業にしたがって取り扱われる。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べた様な本発明の真空鋳造装置によれば、搬送用のロープに吊り下げられて運搬されて来た取鍋を吊り下げられたままの状態で真空鋳造タンク上に載置し溶鋼を真空鋳造タンクに収納された鋳型に注入したとしても、取鍋の底面と真空鋳造タンクの溶鋼注入口との離隔間に生じる隙間は、離隔間以上に上下へ伸長する伸縮可能な蛇腹状のシールパイプの伸長作用によって解消される。従って、取鍋の底面と真空鋳造タンクの離隔間は、真空鋳造作業が終わるまで真空状態に保持されるため、大気との接触によって酸化物系介在物が生成することもなく脱ガスの効率が低下する事もない。従って本装置を用いれば、真空鋳造タンクの耐荷重能力以上の重量の溶鋼を収納した取鍋からでも、タンディッシュを用いる事なく、真空鋳造タンク内の鋳型へ安定して溶鋼を注入する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を、断面図で示す。
【符号の説明】
１ 取鍋
２ 溶鋼
４ ノズル
５ スライディングノズル
６ 搬送用ロープ
７ 真空鋳造タンク
８ 鋳型
９ 真空吸引口
１０ シールパイプ
１１ 溶鋼注入口

Claims (1)

1. ロープで吊り下げられた取鍋内の溶鋼をタンディッシュを用いる事なく真空鋳造タンク内の大型鋼塊用の鋳型に鋳造する真空鋳造装置であって、搬送用ロープ（６）に吊り下げられ溶鋼（２）を収納した取鍋（１）の底面と、該取鍋底面に穿設したノズル（４）からスライディングノズル（５）を介して、該溶鋼（２）を注入し造塊する鋳型（８）を収納する真空鋳造タンク（７）の溶鋼注入口（１１）との離隔間に、注入する溶鋼(２)を包囲しかつ該離隔間以上に上下へ伸長する伸縮可能な蛇腹状のシールパイプ（１０）を配設し、該シールパイプ（１０）は注入開始から注入終了までの間に負荷荷重の減少によりロープが短縮化して取鍋底面が上昇した際に該離隔間を真空気密に保持するシールパイプとした事を特徴とする真空鋳造装置。

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