JP4490843B2 - 鋼の連続鋳造用ロングノズルの予熱方法及びそれに使用する予熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼の連続鋳造において、取鍋に取り付けて使用されるロングノズルの予熱方法とそのための装置に関する。

ロングノズルは、連続鋳造において、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注ぐ時に溶鋼が空気に触れないようにする目的で取鍋に取り付けられて使用される。

このロングノズルは、通常は、取鍋の底に設けたノズルの下端部にロングノズルの上端の接合部を保持装置によって押し付けられている。連続鋳造の開始に際しては、タンディッシュは予熱される必要があり、多くの場合ロングノズルもノズル保持装置で支持されたまま予熱される。

この時、ロングノズルの下部はタンディッシュの内にあるため十分に予熱されるが、ロングノズル上部はタンディッシュから、かなり上方に位置するために、十分な温度に予熱することはできない。このために、鋳造開始時の溶湯による急激な加熱のためにロングノズル上部には割れが発生することがある。

また、連続鋳造においては、１つのタンディッシュへ何度も取鍋から溶鋼を注ぐことになるが、その度に、ロングノズルは一旦使用された取鍋から外されて、新しい取鍋に取り付けられ何度も使用される。

この新しい取鍋への取り付けは、通常は、旋回可能な取鍋ターレット等を使用しているので比較的迅速に行われ、前の取鍋からの出湯終了から次の取鍋からの出湯開始までに要する時間は最大でも１０分以内である。

しかしながら、設備の都合や操業の都合で、この時間が１０分以上要する場合がある。この場合には、ロングノズルの温度が低下してしまい、新しい取鍋の鋳造開始の際には、予熱温度が低い場合と同様にノズルの割れによるトラブルが発生する場合がある。

このようなノズルの割れを防止するには、ロングノズルを上方までの充分な予熱と、鋳造開始時における保熱が必要である。このようなロングノズルの割れに対して、従来から、材料面や構造面から種々の対策が採られている。例えば、特許文献１においては、ロングノズルの内部の首部近傍に、ステンレス製棒を垂直円周方向と水平方向に複数本埋設した構造が開示されている。

このロングノズルは鋳造開始時の熱衝撃や鋳造中の機械的衝撃による応力を埋設したステンレス構造体が分散し、折損等の現象を防止することができるとされている。

しかしながら、このような対策では、製造時にステンレス棒を埋設するために手間を要すること、さらに、焼成時あるいは使用時の加熱時の金属の熱膨張と金属の変形によって耐火物にキレツが発生し、折損の起点になる問題がある。

また、ロングノズルの予熱装置そのものは公知であり、例えば特許文献２には、ロングノズル保持装置の近くに予熱装置を設け、これによって、複数のロングノズルを同時に予熱できるようにした装置が開示されている。しかしながら、この場合、予熱装置が非常に大型になり、ロングノズル保持装置が鋳造位置と予熱装置の間を旋回する必要があることから、鋳造位置の近くに広いスペースを必要とするという欠点がある。
特開平１１−１０４７９０号公報 特開平８−１８７５５６号公報

本発明は、ロングノズルの使用時の上部の破損を防止するために、ロングノズルの稼働スタート時の予熱、並びに、取鍋交換時の長時間待機中の保熱を、簡便に、且つ、効果的に行う方法とそのための装置を提供する。

本発明は、ロングノズル上部の破損は、ロングノズルの使用前の上部の予熱不足に起因していると考え、首部の予熱方法について種々検討した結果、ロングノズル保持装置によってロングノズルが保持された状態で、ロングノズルの接合部側から内孔へ燃焼ガスを吹き込むことによってロングノズルの上部の破損を減少することができるという知見に基づく。

すなわち、本発明は、ロングノズル保持装置でロングノズルを保持した状態で、ロングノズルを取鍋に接合する直前まで、ロングノズルの接合部側から内孔へ燃焼ガスを吹き込むことを特徴とするもので、これによって、使用直前までロングノズル上部を高い温度に予熱または保熱することができる。これによって、溶鋼通過時の熱衝撃を大幅に抑制することができ、従来から問題となっていた首折れ破損を飛躍的に少なくすることができる。

また、そのためのロングノズル予熱装置は、ロングノズル保持装置に取り付けられたアーム駆動部と、アーム駆動部に駆動可能に保持されたバーナー支持アームと、バーナー支持アームの先端に設けたバーナー部とからなる構造とすることができる。

そしてバーナー支持アームは、アーム駆動部に対し、上下方向あるいは水平方向に旋回可能、あるいは進退可能に保持される。また、バーナー支持アームは、アーム駆動部へ昇降可能に取り付けられる。

上記のロングノズル予熱装置を従来のロングノズル保持装置に取り付けることで、支持部を共有でき、簡便で低コストな装置となり、しかも、設置に必要な周囲のスペースを少なくすることができ、これが安全面でも大きな利点となる。

さらには、ロングノズルの使用中は、バーナー支持アームをスプラッシュや輻射熱の影響のない場所に退避できるようにすることで、耐熱機構がほとんど不用となり、その分、簡便な装置とすることができる。

さらに、ロングノズル予熱装置は、ロングノズル保持装置の支柱またはアームガイドに着脱可能に取り付けることができる接続部を設け、この接続部にバーナー支持アームと、バーナー支持アームの先端に設けたバーナー部とを取り付けた構造とすることができる。

このように、ロングノズル予熱装置をロングノズル保持装置に着脱可能とすることで、鋳造時に受けるタンディッシュから溶鋼のスプラッシュや輻射熱を確実に防止することができ、また、駆動機構を不用とすることで、コンパクトな装置とすることができる。

ロングノズルを保持装置によって保持した状態で取鍋の底に接合する直前まで、その接合部側からロングノズルの内孔へ燃焼ガスを吹き込むことにより予熱することで、ロングノズルの上部、すなわち、首部の折損をなくすことができ、ロングノズルの寿命を大幅に向上できる。

ロングノズル保持装置に、ロングノズル予熱装置を取り付けたことで、非常にコンパクトな予熱装置となり、従来の作業スペースをそのまま確保することができ、作業能率の低下を防ぎ安全面でも支障をきたすことがない。

ロングノズル保持装置に、ロングノズル予熱装置を着脱可能に取り付けることで、従来と同じ鋳造作業中のスペースを確保することができ、安全性を確保できる。

以下、本発明の実施形態を添付図に示す実施例によって説明する。

図１は本発明のロングノズル予熱装置の概要を示す図である。

同図において、床に設置したロングノズル保持装置２の上部に、本発明のロングノズル予熱装置１０を設けて、バーナー部１３のバーナーによってロングノズル１の内孔内上方部分を予熱している状態を示している。ロングノズル１は、ロングノズル保持装置２に、ロングノズル１の上部側をホルダー３を介して保持され、下部はタンディッシュ４の中に位置している。ロングノズル保持装置２は、下端を床に設置した支柱２１と支柱２１に取り付けたアームガイド２２とアームガイド２２に設けたロングノズル支持アーム２３とからなる。支柱２１は内筒と外筒とからなり、オイルシリンダーによって上下方向に伸縮可能である。

アームガイド２２は支柱２１の内筒上部に固定され、ロングノズル支持アーム２３は、進退及び水平方向に旋回可能にアームガイド２２に保持されている。また、ロングノズル支持アーム２３の先端には、保持部２４を有し、保持部２４はロングノズルホルダーの突起を溝状受け部２５で受けることでロングノズルを保持している。

ロングノズル予熱装置１０は、アームガイド２２の上面に取り付けられたアーム駆動部１１とアーム駆動部１１に保持されたバーナー支持アーム１２とバーナー支持アーム１２の先端に設けたバーナー部１３とからなる。このロングノズル予熱装置１０は、アーム駆動部１１をロングノズル保持装置２に取り付けることでロングノズル保持装置と一体化できる。その取り付け位置は、ロングノズルの保持装置２の動きの邪魔にならない部位に取り付ければよく、とくに、限定されるものではないが、ロングノズル１の支柱もしくはアームガイド２２に取り付けると装置がコンパクトになる点で好ましい。

アーム駆動部１１は、ロングノズル１を取鍋に接合する際に邪魔にならないようバーナー支持アーム１２を退避させるためのもので、バーナー支持アーム１２を進退移動したり、水平方向に旋回移動したり、あるいは上下方向に旋回移動する等の機構を備えたものである。また、バーナー部１３をロングノズルの接合部５に密着させるために昇降機構を有することもできる。これらの駆動源としては、手動、オイルシリンダー、エアシリンダー、モーター等を使用することができる。

バーナー支持アームは先端に取り付けたバーナー部を保持すると同時に、燃料、空気等の配管、電気配線を保持している。バーナー部１３はバーナーを保持し、バーナーによって燃焼ガスをロングノズルの内孔へ吹き込むことができる。このように簡便でコンパクトな装置であるため既設のロングノズル保持装置に負荷をかけることなく低コストで取り付けることができる。

図２は図１に示すロングノズル予熱装置１０の全体構成を示す斜視図である。

同図において、アーム駆動部１１は、基盤１７と基盤上に上方向に設けた２つのガイドレール１４とガイドレール１４の間に設けたオイルシリンダー１５とガイドレール１４に保持されたガイド部１６とからなる。ガイド部１６はオイルシリンダーによって昇降される。この昇降機構によって、バーナー部１３をロングノズルの接合部５に密着することができる。

ガイド部１６には、４つのガイドローラーによってバーナー支持アーム１２が進退可能なように保持されている。 この保持手段によって長手方向には、手動で移動することができるし、必要時に外部のオイルシリンダー等の駆動源と接続して自動で移動することができる。 これによって、ロングノズルを取鍋に接合した際には、このバーナー支持アームを邪魔にならない位置に退避することができる。

バーナー支持アーム１２の後端には、ガス導入ジョイント１２１、空気導入ジョイント１２２及び電気接続端子１２３が設けられている。また、バーナー支持アーム１２の内部には、ガス及び空気配管と電線を配置している。

バーナー支持アームの先端のバーナー部１３は、ロングノズルの外径とほぼ同じ外径の円盤１３１がありこの中央部に図示しないバーナーを有している。この円盤１３１は図示しないロングノズルの接合部の上面に接している。バーナーカバー１３２の中ではバーナーにガス及び空気配管が、さらには着火プラグには電線が接続されている。図においては、バーナーはバーナーカバー１３２によって保護されている。

図１に示すように、ロングノズルのスタート予熱では、ロングノズルをタンディッシュの上部にロングノズル保持装置で保持した状態で、バーナーから燃焼ガスをロングノズルの図示しない内孔に吹き込むことで予熱する。ロングノズルは、タンディッシュに入っている部分はタンディッシュと一緒に予熱され、タンディッシュから出た上部は前記バーナーで予熱されるのでロングノズル全体が予熱されることになる。

そしてロングノズルを取鍋と接続する時は、つまり予熱終了時は、バーナー支持アーム１２を少し上昇して後退させることで退避する。同時にタンディッシュの予熱も終了する。その直後、取鍋がタンディッシュの上部に配置され、ロングノズル保持装置２の支柱２１を上昇することで、ロングノズルの接合部を取鍋の底に設けたノズルの下端に圧着する。

ロングノズルを取り付けた後は取鍋から溶鋼が排出され、ロングノズルの内孔を溶鋼が通過し始める。また、取鍋が交換される場合には、ロングノズルはそのままの状態で図１のようにタンディッシュの上部に保持装置で保持されている。もし次の取鍋の到着に時間が掛かり待機する場合にはバーナー支持アーム１２を前進後下降してロングノズルの接合部から燃焼ガスを吹き込み保熱することができる。

このように、ロングノズル予熱装置１０を従来のロングノズル保持装置に設けることで、コンパクトな構造となりしかも操作も簡便となる。さらに、取鍋が配置される直前まで予熱を続けることができるので、ロングノズルに溶鋼が通過し始めるまでロングノズルの上部の温度を高く保つことができる。

図３は、本発明のロングノズル予熱装置の第２の実施例２０の斜視図である。

支持アーム駆動部１１は、基盤１７と基盤上に上方向に設けた２つのガイドレール１４とガイドレールの間に設けたオイルシリンダー１５とガイドレール１４に保持されたガイド部１６とからなる。ガイド部１６には、バーナー支持アーム１２が水平方向に旋回可能に保持されている。

このバーナー支持アーム１２は回転継手６を有し、燃焼ガス、空気、及び電気をバーナー支持アームに連結しており、ガイド部に設けたモーター１８によって水平方向に旋回することができる。燃焼ガス及び空気の配管と配線は、実施例１０と同様にバーナー支持アーム内を通って、バーナーカバー１３２内のバーナー及び着火プラグへそれぞれ接続されている。

図４は、本発明のロングノズル予熱装置の第３の実施例３０の斜視図である。

支持アーム駆動部１１は、基盤１７と基盤上に上方向に設けた２つのガイドレール１４とガイドレール１４の間に設けたオイルシリンダー１５とガイドレールに保持されたガイド部１６とからなる。

ガイド部１６は、バーナー支持アーム１２が上下方向に旋回可能に保持されている。このバーナー支持アーム１２はガイド部１６に設けたモーター１８によって上下方向に旋回することができる。

またバーナー支持アーム１２には回転継手６を有し、燃焼ガス、空気、及び電気をバーナー支持アームに連結している。燃焼ガス及び空気の配管と配線は、実施例１０と同様にバーナー支持アーム内を通って、バーナーカバー１３２内のバーナー及び着火プラグへそれぞれ接続されている。

図５は、ロングノズル予熱装置の第４の実施例４０として、ロングノズル予熱装置４０を着脱自在にロングノズル保持装置のバーナー支持アーム１２に設けた例である。

バーナー支持アーム１２は、２つのフック７をクレーンあるいは懸垂器具等で吊り上げておき、そのほぼ中央部に設けた固定ブラケット８によって、ロングノズル保持装置のアームの上に固定することができる。燃焼ガス及び空気の配管と配線は、実施例１０と同様にバーナー支持アーム内を通って、バーナーカバー１３２内のバーナー及び着火プラグへそれぞれ接続されている。

この場合には、取鍋が来る直前にクレーン等で吊り上げることで、ロングノズル予熱装置を退避することができるので、非常にコンパクトな装置となる。

本発明のロングノズル予熱装置の概要を示す。 本発明のロングノズル予熱装置の第１の実施例の斜視図である。 本発明のロングノズル予熱装置の第２の実施例の斜視図である。 本発明のロングノズル予熱装置の第３の実施例の斜視図である。 本発明のロングノズル予熱装置の第４の実施例を示す。

符号の説明

１ ロングノズル
２ ロングノズル保持装置
２１ 支柱
２２ アームガイド
２３ ロングノズル支持アーム
２４ 保持部
２５ 溝状受け部
３ ホルダー
４ タンディッシュ
５ ロングノズルの接合部
６ 回転継手
７ フック
８ 固定ブラケット
１０、２０，３０，４０ ロングノズル予熱装置の実施例
１１ アーム駆動部
１２ バーナー支持アーム
１２１ ガス導入ジョイント
１２２ 空気導入ジョイント
１２３ 電気接続端子
１３ バーナー部
１３１ 円盤
１３２ バーナーカバー
１４ ガイドレール
１５ オイルシリンダー
１６ ガイド部
１７ 基盤
１８ モーター

Claims (5)

1. ロングノズルを保持装置によって保持したままで予熱する鋼の連続鋳造用ロングノズルの予熱方法であって、
   前記保持装置は、取鍋の底に設けたノズルの下端部に、ロングノズルの上端の接合部を押し付けて支持するための保持装置であって、
   前記保持装置に設けたバーナーによって、ロングノズルを取鍋に取り付ける直前まで、ロングノズルの接合部側から内孔へ燃焼ガスを吹き込む鋼の連続鋳造用ロングノズルの予熱方法。
2. 取鍋の底に設けたノズルの下端部に、ロングノズルの上端の接合部を押し付けて保持するためのロングノズル保持装置に設置した鋼の連続鋳造用ロングノズル予熱装置であって、
   前記予熱装置はロングノズルを保持したままで予熱するための装置であって、前記保持装置に取り付けられたアーム駆動部と、アーム駆動部に駆動可能に保持されたバーナー支持アームと、バーナー支持アームの先端に設けたバーナーとからなる鋼の連続鋳造用ロングノズルの予熱装置。
3. 前記バーナー支持アームは、アーム駆動部により上下方向あるいは水平方向に旋回可能、あるいは進退可能に駆動される請求項２に記載の鋼の連続鋳造用ロングノズルの予熱装置。
4. 前記バーナー支持アームは、シリンダーによりバーナー支持アームの旋回駆動部ごと昇降される請求項２または請求項３に記載の鋼の連続鋳造用ロングノズルの予熱装置。
5. 前記予熱装置が、保持装置に着脱可能に取り付けられた請求項２に記載の鋼の連続鋳造用ロングノズルの予熱装置。

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