JP4705438B2 - Sealing method and structure of nozzle joint in continuous casting equipment for steel - Google Patents
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Description
本発明は、鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法及びシール部の構造に関する。 The present invention relates to a method for sealing a nozzle joint in a continuous casting facility for steel and the structure of the seal.
従来、鋼の連続鋳造において、取鍋ノズルとロングノズル、タンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズルをそれぞれ接合することにより、鋳型内に溶鋼を連続的に供給している。該接合面は不定形耐火物や難燃性材料のパッキング材を用いて接合されている。しかし、固体同士の接合であるため、微細な隙間による気密性の低下が問題であった。また、ノズル内部は溶鋼が高速で流れているため、負圧が発生し、ノズル接合面から空気が吸引される。このため、製品に気泡が混入することによる製品欠陥や、空気酸化により生成したアルミナクラスターに起因する製品欠陥やノズル閉塞などの問題が発生していた。 Conventionally, in continuous casting of steel, molten steel is continuously supplied into a mold by joining a ladle nozzle and a long nozzle, and a tundish lower nozzle and an immersion nozzle, respectively. The joint surfaces are joined by using an irregular refractory or a flame retardant packing material. However, since the solids are joined to each other, the problem is a decrease in airtightness due to a minute gap. Further, since molten steel flows inside the nozzle at a high speed, a negative pressure is generated and air is sucked from the nozzle joint surface. For this reason, problems such as product defects due to air bubbles mixed into the product, product defects due to alumina clusters generated by air oxidation, and nozzle clogging have occurred.
上記の問題を解決するため、ノズル接合部の気密性を向上させる技術が開発されている。特許文献1に開示された高耐食性高気密性パッキング材は、耐火性粉末に低融点金属を含有させることにより、外気から混入した酸素を酸化物として固定し、酸素の混入による欠陥を防止している。しかし、固定された酸素は金属表面に酸化膜を生成するため、酸化反応速度が低下し、酸素の吸収能が低下する問題があった。 In order to solve the above problem, a technique for improving the airtightness of the nozzle joint has been developed. The highly corrosion-resistant and air-tight packing material disclosed in Patent Document 1 contains a low-melting-point metal in a refractory powder, thereby fixing oxygen mixed from outside air as an oxide and preventing defects due to oxygen mixing. Yes. However, since the fixed oxygen forms an oxide film on the metal surface, there is a problem that the oxidation reaction rate is lowered and the oxygen absorption capacity is lowered.
これに対して、特許文献2に開示された発明では、パッキング材に酸素との結合力が高く、かつ使用温度における蒸気圧が1気圧以上の金属を含有させている。この発明では、金属蒸気が連続的に供給されるため、酸素を固定する反応の停滞が起こらないとされている。
On the other hand, in the invention disclosed in
しかし、いずれの場合も、パッキング材の一部として金属を含有させたのみでは、大気の吸い込みによる酸素を完全に吸収することはできない。また、パッキング材とノズル接合面は固体接触であるため、固体間の微細な隙間を通した大気の吸い込みを防止することはできない。 However, in any case, oxygen contained by the inhalation of the atmosphere cannot be completely absorbed only by containing a metal as a part of the packing material. Further, since the packing material and the nozzle joint surface are in solid contact, it is impossible to prevent air from being sucked through a minute gap between the solids.
特許文献3に開示された発明では、使用温度で軟化する材料のパッキング材を用いて、ノズル接合面の密着性を向上させている。ただし、通常の鋼の連続鋳造では、鋳造中にノズルの交換が行われるが、軟化したパッキング材の一部がタンディッシュ下部ノズルもしくは浸漬ノズルの接合面に残留しやすい。このため、次に装着したノズルのパッキング材の密着が妨げられ、密封度が低下する。
本発明は、長時間安定してノズル接合面をシールし、大気の吸い込みによる製品欠陥、及び操業トラブルの防止を目的としている。 An object of the present invention is to stably seal a nozzle joint surface for a long period of time and prevent product defects and operational troubles due to air suction.
上記の課題を解決するためになされた本発明の鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法は、鋼の連続鋳造において、鋳造時に液体であり、かつ酸素との親和力が鉄よりも大きいAlまたはAl合金でノズルの接合部をシールすることを特徴とするものである。また、前記のノズル接合部のシール方法に用いるノズルの接合部のシール構造としては、不定形耐火物あるいは難燃性の材料からなるパッキング材と、接合されるノズル自身によって、AlまたはAl合金からなる液体金属を保持する構造を持つ構造を使用する。さらに好ましくは、下に位置するノズル上面に凹部を設けて、液体を充填することを特徴とした接合部のシール構造を使用する。さらに好ましくは、上に位置するノズル下面に凹部を設けて、液体を充填することを特徴とした接合部のシール構造を使用する。 In order to solve the above problems, the sealing method of the nozzle joint in the continuous casting equipment for steel according to the present invention is Al, which is liquid during casting and has a larger affinity for oxygen than iron in continuous casting of steel. Alternatively , the bonded portion of the nozzle is sealed with an Al alloy . Further , the sealing structure of the nozzle joint used in the nozzle joint sealing method is made of Al or Al alloy depending on the packing material made of an irregular refractory material or a flame retardant material and the nozzle itself to be joined. A structure having a structure for holding a liquid metal is used. More preferably, a seal structure for the joint portion is used, in which a concave portion is provided on the upper surface of the nozzle located below to fill the liquid. More preferably, a seal structure for the joint is used, in which a recess is provided on the lower surface of the nozzle positioned above and the liquid is filled.
本発明では、ノズル接合部を鋳造時に液体であり、かつ酸素との親和力が鉄よりも大きい金属であるAlまたはAl合金でシールするため、固体同士の接合による微細な隙間を充填して、大気の吸い込みを完全に防止できる。また、液体金属を用いているため、ノズル交換の際に接合面に残留して次に装着したノズルの接合部の密封度を低下させることもない。さらに、酸素との親和力が鉄よりも大きい金属であるAlまたはAl合金でシールするため、金属が酸化することによって液体の外側まで侵入した大気中の酸素を固定でき、確実なシール効果を得ることができる。従って、大気の吸い込みに起因する製品欠陥、操業トラブルを防止することができ、生産性と品質の向上に寄与することができる。また、新たな設備の追加なしで操業できるため、経済的効果が大きい。 In the present invention, the nozzle joint is sealed at the time of casting with Al or Al alloy, which is a metal having a larger affinity for oxygen than oxygen, so that a fine gap formed by joining solids is filled with the atmosphere. Can be completely prevented. In addition, since liquid metal is used, the sealing degree of the joint portion of the nozzle that remains on the joint surface when the nozzle is replaced and is subsequently mounted is not lowered. Furthermore, since it seals with Al or Al alloy, which is a metal having an affinity for oxygen greater than that of iron, it can fix the oxygen in the atmosphere that has penetrated to the outside of the liquid by the oxidation of the metal, and obtain a reliable sealing effect Can do. Therefore, it is possible to prevent product defects and operational troubles due to air suction, which can contribute to the improvement of productivity and quality. Moreover, since it can be operated without the addition of new equipment, the economic effect is great.
本発明者らは、ノズル接合部のシール性を改善する方法を検討し、ノズル接合部を液体金属でシールする方法が最適であることを見出した。液体金属を用いることにより、固体同士の接合部の微細な隙間を完全にシールすることができる。さらに、ノズルを構成する耐火物との反応が起こらないため、長時間にわたってシール性能を維持することができる。 The present inventors have studied a method for improving the sealing performance of the nozzle joint, and have found that a method of sealing the nozzle joint with liquid metal is optimal. By using a liquid metal, it is possible to completely seal a minute gap at a joint portion between solids. Furthermore, since the reaction between the refractory constituting the nozzle does not occur, as possible out to maintain the sealing performance for a long time.
液体シール材として、酸素との親和力が鉄よりも大きい金属を用いると、金属が酸化することによって液体の外側まで侵入した大気中の酸素を固定できるのでより好適である。 When a metal having an affinity for oxygen larger than iron is used as the liquid sealing material, it is more preferable because oxygen in the atmosphere that has penetrated to the outside of the liquid can be fixed by oxidation of the metal .
なお、上記の液体シール材の中でも、AlまたはAl合金は、前記の条件を全て満たしており、より好適である。 Of the liquid sealing materials described above, Al or an Al alloy satisfies all the above conditions and is more suitable.
また、ノズル接合部をAlまたはAl合金からなる液体金属でシールする際に、耐火性原料または不定形耐火物よりなるパッキング材と、浸漬ノズルにより液体を保持する構造をとることにより、液体金属を保持するために改めて設備を設置する必要がない。例えば、図2中の7に示す浸漬ノズル上面に堰11を周縁に設置する。9で示すパッキング材と堰11の間に設けられた空間に液体シール10を充填することにより、浸漬ノズルとタンディッシュ下部ノズル4の間をシールすることができる。
Further, when the nozzle joint is sealed with a liquid metal made of Al or an Al alloy, the liquid metal is removed by using a packing material made of a refractory raw material or an amorphous refractory and a structure that holds the liquid with an immersion nozzle. There is no need to install new equipment to keep it. For example, the
または、浸漬ノズルと耐火性原料または不定形耐火物よりなるパッキング材で液体を保持する構造として、図3に示す方法も利用することができる。すなわち、同一平面状で二重円周構造をなす耐火性シール材9aおよび9bの間に液体10を充填してシールできる。また、パッキング材として、熱硬化性樹脂で耐火性原料を混練したものを用いることができる。これは、常温では可塑性を持ち、浸漬ノズルをタンディッシュ下部ノズルに接合するために上下方向に力を加えると圧縮される。このとき、パッキングの空隙に納めた液体シール材が空隙を完全に充填するため、好適である。
Alternatively, the method shown in FIG. 3 can be used as a structure in which a liquid is held by a packing material made of an immersion nozzle and a refractory raw material or an amorphous refractory. That is, the
また、図4に示すように、浸漬ノズル上部の接合面に円周状凹部12を設けることができる。パッキングの空隙の容積に対して、液体シール材の容積が過剰の場合は、液体が溢れてシール性が低下する可能性がある。凹部を設けることで液体シール材の量を多くすることができ、シール性を向上させることができる。
Moreover, as shown in FIG. 4, the circumferential
また、図5に示すように、タンディッシュ下部ノズル底部の接合面に円周状凹部12を設けることができる。パッキングの空隙の容積に対して、液体シール材の容積が過剰の場合、上部の凹部に液体シール材が入り込むため、液体が溢れてシール性が低下することを防止できる。
Moreover, as shown in FIG. 5, the circumferential
なお、本発明の接合方法及び接合部の構造は、タンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズル間の接合部に限定されず、鍋スライディングノズルとロングノズル間の接合など、気密性が要求されるすべての耐火物同士の接合に適用することができる。 In addition, the joining method and the structure of the joining portion of the present invention are not limited to the joining portion between the tundish lower nozzle and the immersion nozzle, and all the fireproofs that require airtightness such as joining between the pan sliding nozzle and the long nozzle. It can be applied to the joining of objects.
タンディッシュ上部ノズル、スライディングノズル、タンディッシュ下部ノズル、浸漬ノズルの組み合わせから構成される鋼の連続鋳造装置において、表1に示す条件のタンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズルの接合部を用いて操業を行った。鋳造速度は1.7m/min、鋳造幅は1200mm、鋳造厚みは248mm で、溶鋼1350トンを鋳造した。溶鋼の成分は、C=20ppm 、Si=0.01%、Mn=0.2%、P=0.02%、S=0.01%、Al=0.015%である。実施例、比較例ともにパッキング材としてAl2O3-SiO2系耐火性粉末を熱硬化性樹脂で混練して成型したものを用いた。比較例では、前記のパッキング材を単独で用いた。 In a continuous casting machine for steel composed of a combination of a tundish upper nozzle, sliding nozzle, tundish lower nozzle, and immersion nozzle, operation is performed using the joint between the tundish lower nozzle and immersion nozzle under the conditions shown in Table 1. It was. The casting speed was 1.7m / min, the casting width was 1200mm, the casting thickness was 248mm, and 1350 tons of molten steel was cast. The components of the molten steel are C = 20 ppm, Si = 0.01%, Mn = 0.2%, P = 0.02%, S = 0.01%, Al = 0.015%. In both Examples and Comparative Examples, Al 2 O 3 —SiO 2 refractory powder kneaded with a thermosetting resin and molded was used as a packing material. In the comparative example, the packing material was used alone.
大気の吸い込みに起因する欠陥を評価するために、スラブ表層の段削りを行い、気泡系欠陥の個数を数えた。ここでの気泡系欠陥とは、目視により観察される欠陥のうち、気泡もしくは介在物が気泡を介して凝集した物を指す。また、吸い込まれた大気による酸化量を定量するために、タンディッシュ出側と鋳型内の溶鋼中Al濃度変化を測定した。 In order to evaluate defects caused by atmospheric suction, the slab surface was stepped and the number of bubble defects was counted. The bubble defect here refers to a defect in which bubbles or inclusions are aggregated via bubbles among the defects observed by visual observation. Moreover, in order to quantify the amount of oxidation by the sucked air, changes in the Al concentration in the molten steel in the tundish delivery side and the mold were measured.
実施例では、液体によってタンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズル間をシールすることにより、大気の吸い込みを防止できた。その結果、気泡系欠陥、アルミナクラスターによる欠陥ともに発生しなかった。また、ノズル閉塞も起こらなかった。 In the example, it was possible to prevent air from being sucked by sealing between the tundish lower nozzle and the immersion nozzle with a liquid. As a result, neither bubble defects nor defects due to alumina clusters occurred. In addition, nozzle clogging did not occur.
比較例1では、パッキング材のみを用いて鋳造を行ったため、接合部から大気の吸い込みが起こった。そのため、スラブ表面に気泡系欠陥が発生した。また、溶鋼中Alが酸化され、アルミナクラスターによるノズル閉塞が起こった。 In Comparative Example 1, since casting was performed using only the packing material, air was sucked from the joint. As a result, bubble defects occurred on the slab surface. In addition, Al in the molten steel was oxidized, and the nozzles were blocked by alumina clusters.
比較例2では、パッキング材にAlを含有させたものを用いた。その結果、Alによる酸素の固定により、溶鋼中Alの酸化は起こらなかった。しかし、大気の吸い込みにより、スラブ表面に気泡系欠陥が発生した。 In Comparative Example 2, a packing material containing Al was used. As a result, the oxidation of Al in the molten steel did not occur due to the fixation of oxygen by Al. However, bubble defects occurred on the surface of the slab due to the suction of the atmosphere.
1 取鍋
2 スライディングノズル上プレート
3 スライディングノズル中プレート
4 スライディングノズル下プレート
5 ロングノズル
6 タンディッシュ
7 浸漬ノズル
8 鋳型
9 パッキング材
9a 二重環状パッキング材の外周部
9b 二重環状パッキング材の内周部
10 液体シール材
11 堰
12 円周状凹部
1
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