JP4331557B2 - 連続鋳造設備の腐食防止方法及び薬注制御装置 - Google Patents
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Description
連続鋳造法では、取鍋から溶湯をスライディングノズルで注入速度を制御しつつタンディッシュに注入する。タンディッシュ内の溶湯は、浸漬ノズルを通じて鋳型内に注入される。鋳型は、一次冷却水により冷却され、溶湯と鋳型の焼き付きを防止するために上下に振動させ、溶湯の上にパウダーと呼ばれる可融性の粉末を連続的に投入する。パウダーは、溶鋼表面の酸化を防止するとともに、溶鋼と鋳型の間に流れ込み、鋳片表面を清浄に保ち、鋳型との焼き付きを防止する。
水冷鋳型による冷却により、溶鋼側面より凝固が進行する。鋳型の下には多くのローラーがあり、鋳片の膨張を防止するとともに、ローラー間の鋳片の側面に二次冷却水を散水し、冷却して凝固を速める。ローラーは、例えば、湾曲型に配置され、垂直に注入された鋳片を曲げて水平にし、水平部のローラーにより鋳片を引き出す。鋳片が完全に凝固したのち、適当な長さに切断して、ビレット、ブルーム、スラブなどを得る。
パウダーには、潤滑性向上と低融点化を目的として、ホタル石、氷晶石、フッ化マグネシウムなどのフッ化物が、フッ素として3〜15重量%含まれている場合が多い。これらのフッ化物を含むパウダーは、鋳型内で1,500℃以上の高温の溶鋼に接して溶融し、鋳型内の溶鋼の表面を正常化したのち、鋳型の振動に合わせて鋳片表面に付着しながら鋳型内を通過し、二次冷却水により大部分が鋳片より剥離する。このとき、フッ化物が二次冷却水と反応してフッ化水素が生成し、冷却水のpHを著しく低下させ、冷却帯付近のローラー、支持部材、スプレーノズル、配管などの金属製構造物や、コンクリートを腐食させ、連続鋳造設備の耐用年数を著しく短縮させる。このために、パウダー中のフッ化物による悪影響を防止するさまざまな試みがなされている。
例えば、連続鋳造装置において、スプレー水と接触する鉄系金属の腐食を防止する方法として、スプレー水のpHを8.5〜9.5に維持するために、スプレー水に水酸化マグネシウムの水性スラリーを添加する方法が提案されている(特許文献1)。また、パウダーに起因するフッ素化合物や、低pHによるロールの減肉を防止する薬剤として、不飽和カルボン酸の重合体又はその塩1重量部に対し、水溶性ケイ酸塩をSiO2として0.005〜100重量部含むロール減肉防止剤が提案されている(特許文献2)。さらに、パウダーに含有されるフッ素分と冷却水との反応により生成するフッ酸による設備の腐食を防止し得るパウダーとして、CaOとNa2OとMgOとの和で表されるアルカリ分とFとの比率:アルカリ分%/F%が10以上の連続鋳造用モールドパウダーが提案されている(特許文献3)。
連続鋳造設備の鋳型の直下の二次冷却水の散水部では、生成するフッ酸によりpHが低下するために、pHを調整し、かつ低pHでも効果を発揮する防食剤を添加することにより防食処理を実施している。連続鋳造設備において、鋳型の直下の水のpHは、フッ酸生成の原因となるパウダー成分、パウダー投入量、二次冷却水の散水量などの影響を受けて変動が大きいために、変動に対応した薬注制御を実施しないと、pHが調整しきれず、腐食速度を低減することができない。しかし、鋳型の直下の水を連続的にサンプリングして、薬注制御する方法では、パウダーなどによるサンプリングラインの詰まりが生じやすく、現実的に制御が実施できず、その結果不正確なpH値を読み取ることとなり、処理の悪化又は薬品の過剰注入をもたらす可能性が高くなる。また、鋳型の直下ではなく、スケールスルー部の水をサンプリングすると、pHが鋳型の直下とは全く異なり、制御には使用できない。
従来は、pH調整剤と防食剤とを合わせて一剤として使用し、散水量に対して一定の割合の量の薬剤を注入していたが、鋳型幅の変更や、異鋼種連続連続鋳造などの操業の変化による水質変動に対応する制御を確立することができず、最大限の防食効果が発揮できなかった。逆に、防食効果を高く発揮させようとすると、過剰注入の時期があるために無駄が多くなっていた。
すなわち、本発明は、
(1)連続鋳造設備において、二次冷却水の散水量の増加に対応して、アルカリ剤の添加量を減少するとともに防食剤の添加量を増加し、二次冷却水の散水量の減少に対応して、アルカリ剤の添加量を増加するとともに防食剤の添加量を減少する方法であって、該アルカリ剤の添加量を鋳型の直下でサンプリングした水のpHが5〜8になるように選定することを特徴とする連続鋳造設備の腐食防止方法、
(2)二次冷却水の散水量とアルカリ剤の添加量を反比例させ、二次冷却水の散水量と防食剤の添加量を比例させる第1項記載の連続鋳造設備の腐食防止方法、及び、
(3)連続鋳造設備において、二次冷却水の散水量の増加に対応して、アルカリ剤の添加量を減少するとともに防食剤の添加量を増加し、二次冷却水の散水量の減少に対応して、アルカリ剤の添加量を増加するとともに防食剤の添加量を減少する装置であって、鋳型の直下でサンプリングした水のpHを5〜8にするように該アルカリ剤の添加量を選定する手段を有することを特徴とする連続鋳造設備の薬注制御装置、
を提供するものである。
本発明の連続鋳造設備の腐食防止方法及び薬注制御装置によれば、操業条件が激しく変化する連続鋳造設備においても、薬剤を常に過不足なく適量を添加することができ、薬剤の注入過剰によるコスト高や、薬剤の注入不足による腐食の発生を招くことがない。本発明によれば、連続鋳造設備の操業条件の変化に対応して冷却水を処理することができ、無駄を省き、最大限の防食効果を発揮することができる。
比較例1
鋳造速度1.2〜1.8m/分、鋳造能力20万t/(月・2ストランド)のスラブ連続鋳造設備の運転において、従来は、フッ素含有量8重量%のパウダーを用い、炭酸カリウム150g/Lとメタケイ酸ナトリウム200g/Lを含有するアルカリ・防食剤を、二次冷却水の散水量に比例して添加していた。
すなわち、二次冷却水の散水量をw(L/分)、アルカリ・防食剤の添加量をa(L/分)としたとき、
a =0.00015w
の関係が成り立つように、二次冷却水にアルカリ・防食剤を添加していた。
その結果、2か月にわたって二次冷却水がスタンドを伝って流れた水をサンプリングして測定したpHは、図2に ◇ で示すように、散水量181〜1,570L/分の範囲において、3.1〜9.0の範囲で変動していた。
炭酸カリウムとメタケイ酸ナトリウムを含有するアルカリ・防食剤を添加する代わりに、炭酸カリウム150g/Lを含有するアルカリ剤と、メタケイ酸ナトリウム200g/Lを含有する防食剤を別々に添加し、アルカリ剤を二次冷却水の添加量に反比例して添加し、防食剤を二次冷却水の散水量に比例して添加した以外は、比較例1と同じ条件で連続鋳造設備の運転を行った。
すなわち、二次冷却水の散水量をw(L/分)、アルカリ剤の添加量をb(L/分)、防食剤の添加量をc(L/分)としたとき、
b = 65000/w
c = 0.00017w
の関係が成り立つように、二次冷却水にアルカリ剤と防食剤を別々に添加した。
その結果、1か月にわたって二次冷却水がスタンドを伝って流れた水をサンプリングして測定したpHは、図2に ◆ で示すように、散水量470〜1,540L/分の範囲において、5.5〜7.7の範囲で変動し、アルカリ・防食剤を一剤として添加していた比較例1に比べて、pHの変動幅は大幅に小さくなった。
2 ろ過器
3 冷却塔
4 制御器
5 流量制御弁
Claims (3)
- 連続鋳造設備において、二次冷却水の散水量の増加に対応して、アルカリ剤の添加量を減少するとともに防食剤の添加量を増加し、二次冷却水の散水量の減少に対応して、アルカリ剤の添加量を増加するとともに防食剤の添加量を減少する方法であって、該アルカリ剤の添加量を鋳型の直下でサンプリングした水のpHが5〜8になるように選定することを特徴とする連続鋳造設備の腐食防止方法。
- 二次冷却水の散水量とアルカリ剤の添加量を反比例させ、二次冷却水の散水量と防食剤の添加量を比例させる請求項1記載の連続鋳造設備の腐食防止方法。
- 連続鋳造設備において、二次冷却水の散水量の増加に対応して、アルカリ剤の添加量を減少するとともに防食剤の添加量を増加し、二次冷却水の散水量の減少に対応して、アルカリ剤の添加量を増加するとともに防食剤の添加量を減少する装置であって、鋳型の直下でサンプリングした水のpHを5〜8にするように該アルカリ剤の添加量を選定する手段を有することを特徴とする連続鋳造設備の薬注制御装置。
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