JP5015053B2 - 連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法及び連続鋳造方法 - Google Patents
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そこで、通常は浸漬ノズルは予熱して使用される。予熱方法としては、例えば特許文献1に開示されているガスバーナーを用いる方法や、特許文献2に開示されている電熱器を用いる方法が知られている。
これにより、浸漬ノズルを1100℃〜1200℃程度に加熱する場合に、浸漬ノズル内における最大温度差が500℃〜600℃程度あったとしても、各部の膨張量がほぼ均質となり、割れ等の不都合が生じることを防止できる。
具体的には、次の式(1)により生成されるAl2O3が浸漬ノズルの孔に付着するアルミナ付着が生じる。
4Al+3C(s)+3SiO2(s)→Al2O3(s)+3C(s)+3Si
・・・(1)
(1) 連続鋳造機のタンディッシュから溶鋼を鋳型に注湯する浸漬ノズルを、注湯前に予め加熱する浸漬ノズルの予熱方法において、カーボンを含む多孔体耐火物からなるガス吹き込み部を有すると共に、該ガス吹き込み部を除く他のノズル本体表面を酸化防止剤で被覆された浸漬ノズルを用い、不活性ガス雰囲気下において、上記浸漬ノズルの内外面に近接配置した誘導コイルにより誘導加熱を行うことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法。
(2) (1)に記載の予熱方法で予熱した浸漬ノズルを介してタンディッシュから鋳型に注湯することを特徴とする連続鋳造方法。
本発明方法に用いる予熱装置の例としては、図2に示すように、浸漬ノズル21の外側に誘導加熱用コイル23と、浸漬ノズル21の内側に誘導加熱用コイル22をそれぞれノズルに近接して設けたものである。さらに、浸漬ノズル21全体をシールできるように筐体24を設け、筐体内部に不活性ガスを導入し、浸漬ノズル21を不活性雰囲気下に設置して予熱する。
ここで、外側コイル23はノズル本体の下端から上部の途中まで浸漬ノズル21を囲んで配置されている。一方、内側コイル22は外側コイル23よりも上側位置のノズル内部に配置されている。外側コイル23および内側コイル22に高周波電流を印加することにより、浸漬ノズル21を誘導加熱する。
例えば、浸漬ノズルを1100℃〜1200℃に加熱する場合、本発明のような誘導加熱によれば、浸漬ノズル内の最大温度差を概ね300℃以内に抑えることができる。
なお、本発明における誘導加熱は、周波数5KHz以上の高周波電流を印加する。好ましくは、周波数5kHz〜60kHzの範囲に設定すると、浸漬ノズルを均一に加熱するのに有効である。これは、周波数が5kHz未満であると加熱効率が著しく低下し、60kHz超では渦電流の浸透深さが浅く、浸漬ノズル内に温度差が生じ易くなるからである。使用する電力は、浸漬ノズルの熱容量、加熱温度および加熱時間によって決定される。
また、浸漬ノズルは主にアルミナーグラファイト質耐火物で構成されるが、パウダーライン等の特に耐食性が要求される部位にはジルコニアーグラファイト質耐火物やスピネルーグラファイト質耐火物等を配置することが好ましい。
一方、ガス流量を10Nl/min未満にした場合、ガス吹き込み部に酸化防止剤を塗布すると酸化防止剤がガラス化することにより、ガス吹き込み部の気孔を閉塞しガス流量が不安定になる。そこで、本発明では上記の如く、ガス吹き込み部に酸化防止剤を塗布せずに、不活性雰囲気下で誘導加熱を行うことにより、ガス吹き込み部を酸化劣化させることなく予熱を完了することができるのである。
また、不活性雰囲気状態は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスを筐体内に導入することにより形成される。好ましくは、酸化防止の面から酸素濃度を3%未満になるように不活性ガスを導入する。
連続鋳造機のタンディッシュから溶鋼を鋳型に注湯する浸漬ノズルを図2に示す誘導加熱装置を用いて予熱を行った。誘導加熱条件としては、19.5KHz、26kW〜50kWと高周波電流を直列に配列した上部コイル(内側コイル)及び下部コイル(外側コイル)に印加した。なお、上部コイル及び下部コイルは、絶縁被覆された銅管をらせん状に巻き、絶縁物で固定し、セラミックファイバー製の断熱材で保護したものである。また、上部コイル及び下部コイルは、加熱時の温度上昇を防止するため、冷却水を銅管内に流した。また、浸漬ノズルは、ガス吹き込み部を除いて図4のようにノズル本体表面に酸化防止剤を塗布した。
このように構成した誘導加熱装置内に設置した浸漬ノズルを、表面温度1100℃まで加熱してからタンディッシュに装着し、該浸漬ノズルを介して水冷鋳型内に溶鋼を注湯し鋳造作業を行った。
この鋳造時に鋼品質不良の原因となるボイリングの発生の有無を評価した。さらに、鋳造後の浸漬ノズルの切断調査を行い、ガス吹き込み部の酸化層厚み及びアルミナ付着厚みを測定した。表1にこれらの結果を示す。
従来例1として、特許文献1のようなガス加熱による浸漬ノズル予熱を行った。浸漬ノズルを表面温度1100℃まで加熱し、タンディッシュに装着し、水冷鋳型内に溶鋼を鋳造した。
鋳造時に鋼品質不良の原因となるボイリングの発生の有無を評価した。さらに、鋳造後の浸漬ノズルの切断調査を行い、ガス吹き込み部の酸化層厚み及びアルミナ付着厚みを測定した。表2にこれらの結果を示す。
従来例2として、特許文献2のような電熱器を用いた加熱による浸漬ノズル予熱を行った。浸漬ノズルを加熱後、タンディッシュに装着し、水冷鋳型内に溶鋼を鋳造した。
鋳造時に鋼品質不良の原因となるボイリングの発生の有無を評価した。さらに、鋳造後の浸漬ノズルの切断調査を行い、ガス吹き込み部の酸化層厚み及びアルミナ付着厚みを測定した。表3にこれらの結果を示す。
比較例1として、連続鋳造機のタンディッシュから溶鋼を鋳型に注湯する浸漬ノズルを図2に示す誘導加熱装置を用い予熱を行った。誘導加熱条件としては、19.5KHz、26kWの高周波電流を直列に配列した上部コイル及び下部コイルに印加した。なお、上部コイル及び下部コイルは、絶縁被覆された銅管をらせん状に巻き、絶縁物で固定し、セラミックファイバー製の断熱材で保護したものである。また、上部コイル及び下部コイルは加熱時の温度上昇を防止するため、冷却水を銅管内に流した。
このような誘導加熱装置内に設置した浸漬ノズルを表面温度1100℃まで加熱し、タンディッシュに装着し、水冷鋳型内に溶鋼を鋳造した。
なお、比較例1では、浸漬ノズルのガス吹き込み部に酸化防止剤を塗布した浸漬ノズルを用いた。
鋳造時に鋼品質不良の原因となるボイリングの発生の有無を評価した。さらに、鋳造後の浸漬ノズルの切断調査を行い、ガス吹き込み部の酸化層厚み及びアルミナ付着厚みを測定した。表4にこれらの結果を示す。
13 タンディッシュ 14 浸漬ノズル
15 水冷鋳型
21 浸漬ノズル 22 内側コイル
23 外側コイル 24 筐体
31 浸漬ノズル 32 外側コイル(上)
33 外側コイル(下) 34 内側コイル
35 筐体
41 ガス吹き込み部 42 ノズル孔
43 吐出孔 44 酸化防止剤塗布範囲
Claims (2)
- 連続鋳造機のタンディッシュから溶鋼を鋳型に注湯する浸漬ノズルを、注湯前に予め加熱する浸漬ノズルの予熱方法において、
カーボンを含む多孔体耐火物からなるガス吹き込み部を有すると共に、該ガス吹き込み部を除く他のノズル本体表面を酸化防止剤で被覆された浸漬ノズルを用い、
不活性ガス雰囲気下において、上記浸漬ノズルの内外面に近接配置した誘導コイルにより誘導加熱を行うことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの予熱方法。 - 請求項1に記載の予熱方法で予熱した浸漬ノズルを介してタンディッシュから鋳型に注湯することを特徴とする連続鋳造方法。
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