JP5803730B2

JP5803730B2 - タンディッシュ堰の再使用方法

Info

Publication number: JP5803730B2
Application number: JP2012034408A
Authority: JP
Inventors: 加藤　誠; 誠加藤; 加藤　久樹; 久樹加藤; 佳孝中新; 五十川　徹; 徹五十川; 松崎　健; 健松崎
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: JP2012183586A

Description

本発明は、鋼の連続鋳造に使用されるタンディッシュ内に取付けられ、溶鋼中の介在物を除去して鋳型に供給するための堰の再使用方法に関するものである。

鋼の連続鋳造は、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入し、更に浸漬ノズルから鋳型に流し込んで行われる。この際、取鍋からの溶鋼を受け入れるタンディッシュ内の溶鋼注入部と、溶鋼を鋳型に排出するタンディッシュノズルとの間に堰を設けておけば、溶鋼注入部からタンディッシュノズルに向かう短絡流を防止するなど、タンディッシュ内での溶鋼流れを制御して介在物の浮上分離を促進することができるので、介在物を除去して鋳型に供給することができる。

連続鋳造が終わると、次の連続鋳造のためにタンディッシュをタンディッシュ整備場で整備するが、タンディッシュ内に残鋼を残して鋳造を終了し、供給孔部で堰と残鋼が一体化するなどの理由から、整備の度に堰を使用後耐火物として廃却している。使用後耐火物は、Ａｌ₂Ｏ₃やＭｇＯなどの単一の化学成分の含有量が高い場合には、耐火物などの原料として再利用したり、精錬の副原料として使用したりすることができるが、タンディッシュの堰として通常使用される耐火物は、原料として再使用できるほどＡｌ₂Ｏ₃の含有量が多くないため、破砕して粒度調整を行った後、仮設土木工事用材料などとして用いられることが多い。しかしながら、そのような用途は使用量の限界があるため、最終的には産業廃棄物として処理せざるを得ない場合があることから、耐火物使用量を削減すると共に使用後耐火物の発生量を減少させるために、使用済みの堰を回収して再使用する方法が検討されている。

例えば、下記特許文献１には、タンディシュの上端まで達する耐火物で一体に成形されたカセット式堰を、頭部固定支持梁部材を介して、タンディッシュ上部又は上蓋の固定支持部に、固設及び取り外し自在に固定することにより、堰を短時間で設置可能とすると共に、損傷のない堰は再使用を可能とする方法が開示されている。この方法では、堰はタンディッシュ内の側壁や底面と接合されないため、使用済みの堰をタンディッシュ内から回収する際に破損する危険は小さくなる。

特開平１−１５７７４８号公報

特許文献１の方法では、堰はタンディッシュ内の側壁や底面と接合されないで隙間が生じるため、例えばタンディッシュの底面に沿った溶鋼の短絡流を防止することが出来ないなど、溶鋼の流れを十分に制御することが出来ないことから、大型介在物が鉄鋼製品に混入して不良品の発生率が増大する問題がある。また、タンディッシュ内の側壁や底面と接合せず、タンディッシュの上端まで一体で成形した堰を上端の部材のみで支持する構造から、堰が受ける浮力や溶鋼流動の動圧を支えるためには、支持部材の強度を十分大きくする必要があり、上蓋などの大幅な設備改造が必要となる問題もある。更に、同様に堰自身も厚みを厚くして強度を増大する必要があり、堰１枚当りの耐火物使用量は大幅に増大することになる。このようにしても、高温の溶鋼やスラグに晒される堰は徐々に損傷を受けるため、堰の再使用回数は限定的であり、耐火物使用量および廃耐火物発生量の削減効果は得られなかった。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、使用後の堰を再使用することにより、耐火物使用量を削減すると共に、使用後耐火物の発生量を減少させることができるタンディッシュ堰の再使用方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のタンディッシュ堰の再使用方法は、連続鋳造用タンディッシュ内に取付けて使用される堰の再使用方法であって、タンディッシュ内面の耐火物表面に吹付け材でコーティング層を形成した後に該コーティング層の内側に取り付けられた、予め不定形耐火物で一体又は複数に分割して成形された堰を、連続鋳造後のタンディッシュ内から回収し、整備した後、タンディッシュ内面の耐火物表面に吹付け材でコーティング層を形成した後に、該コーティング層の内側に前記整備後の堰を取付けて再使用することを特徴とするものである。

また、連続鋳造後に、取鍋溶鋼注入側からタンディッシュノズル側に向けて凸に変形した堰を回収し、整備した後、当該堰の凸側を取鍋溶鋼注入側に向けてタンディッシュ内に取付けることを特徴とするものである。
また、前記堰の上端部に金属製吊金物を設け、連続鋳造中は、金属製吊金物を耐火材で被覆することを特徴とするものである。
また、前記堰を上下二分割とした場合、分割された堰の上部のみ回収し、整備した後、新しい堰の下部と共にタンディッシュ内に取付けて再使用することを特徴とするものである。
また、前記回収、整備後の堰を、回収元のタンディッシュ又は回収元以外のタンディッシュに取付けて再使用することを特徴とするものである。

而して、本発明のタンディッシュ堰の再使用方法によれば、堰による溶鋼流動の制御機能を損なうことなく、連続鋳造後のタンディッシュ内から堰を回収する際の、堰の破損のリスクを低減することができる。また、使用中に変形した堰でも安全に再使用することが可能となる。また、堰の下部が地金に捕捉されるなどして、堰が回収できない場合でも、堰を上下二分割とし、分割した堰の上部のみ回収して再使用することができる。これらによって、堰の再使用比率及び再使用回数を増大することが可能となり、耐火物使用量を削減すると共に、使用後耐火物の発生量を減少させることができる。

また、堰の上端部に金属製吊金物を設け、更に連続鋳造中は、金属製吊金物を耐火材で被覆することとしたため、堰の脱着を容易にすることができると共に、金属製吊金物の損耗を抑制防止して、堰の再使用回数が増しても安全に堰の付け外し作業をすることができる。
また、回収、整備後の堰を、回収元のタンディッシュ又は回収元以外のタンディッシュに取付けて再使用することとしたため、回収、整備後の堰の再使用用途が広がると共に、回収した堰の整備中に、回収元のタンディッシュを個別の堰で再使用することができ、作業性がよい。

本発明のタンディッシュ堰の再使用方法が適用されたタンディッシュの縦断面図である。図１のタンディッシュに取付けられた堰の取付け部の詳細を示す平面図及び縦断面図である。図１のタンディッシュに取付けられた堰の斜視図である。図３の堰の上端部に上端部に設けられた金属製吊金物の一例を示す斜視図である。金属製吊金物の他の例を示す斜視図である。図１のタンディッシュの堰に変形が生じた場合の説明図である。図６の堰を整備して再使用した状態の説明図である。

次に、本発明のタンディッシュ堰の再使用方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のタンディッシュ堰の再使用方法が適用されたタンディッシュの縦断面図である。本実施形態のタンディッシュ１は、図示しない取鍋から図の中央部分の給湯部２に溶鋼が注ぎ込まれ、図の両側部分の排湯部３のタンディッシュノズル４から図示しない浸漬ノズルを介して鋳型に溶鋼を注ぎ込む。

取鍋から給湯部２に注ぎ込まれた溶鋼には、所謂スラグなどの介在物が多く含まれている。これらの介在物はその大きさに応じた浮上速度で溶鋼表面に向けて浮上し、溶鋼表面に達したものはスラグ中に吸収されて除去される。しかし、給湯部２からタンディッシュノズル４に短時間で達する短絡流があると、大型の介在物でも浮上しきれずに鋳型に注入されて、重大な製品欠陥の原因となる場合がある。短絡流としては、タンディシュに下向きに注入された溶鋼が底面に衝突し、底面に沿った流れが制限を受けずにタンディッシュノズル４に到達する場合が特に問題となる。そこで、給湯部２と排湯部３との間に堰５を設け、その堰５の下部に溶鋼の供給孔６を開設しておけば、溶鋼は給湯部２に一旦滞留してから排湯部３に供給孔６を通じて流れるので、短絡流を防止して大型介在物の浮上分離を促進することができる。本実施形態では、堰はタンディッシュ内面の耐火物側壁及び／又は底面と接合して固定するため、特許文献１の場合に問題になるような、底面に沿った短絡流は防止できる。従って、排湯部３から鋳型に供給される溶鋼の品質を高めることが可能となる。なお、堰の形式には前記のようなものの他、下堰や上堰及びこれらを組合せたものなど、多数の形式があるが、本発明を適用できる堰の形式に特に制限はなく、前記のものに限らない。

堰は、設置及び回収の作業を容易にするため、高アルミナ質などのキャスタブルで一体又は数個に分割して成型されたものを用いる。これをタンディッシュ内面の側壁及び／又は底面と接合して固定するので、特許文献１のような片持ちの場合に比べて、必要な強度が大幅に軽減されることから、例えば１００ｍｍ程度以下の比較的薄い堰を使用して、耐火物使用量を低減することができる。

本実施形態では、堰はタンディッシュ内面の耐火物側壁及び／又は底面と接合して固定するが、使用後の堰を回収する際の破損を防止するため、次のようにして設置した堰を回収するようにする。図２に例示した設置後の状態を参照して、以下説明する。まず連続鋳造後にタンディッシュ内面の付着物やコーティング層を除去して、タンディッシュ１本体の耐火物を露出させた後、マグネシア系などの吹付け材を湿式吹付けしてコーティング層８を形成する。なお、コーティング層８は、溶鋼の汚染を防止する他、残鋼などの付着物の剥離性を向上し、スラグによる耐火物侵食を防止する目的で、堰の設置部だけでなく、タンディッシュ内面全体に形成する。この際、使用後のタンディッシュ耐火物は高温となっているため、直ちに乾燥が進んで強固なコーティング層８が形成されるが、初期施工などで耐火物が低温の場合には、ある程度予熱してからコーティング作業を行うことが望ましい。

その後、コーティング層８の内側に、前記のように成型された堰５を、マグネシア質などの耐火性モルタル１１で接着する。また、楔煉瓦９を堰５の上端部とコーティング層８との境界に打ち込んで堰５の浮き上がりを防止すると共に、耐火物製の目地押え材１０を堰５の側端部及び／又は底端部に耐火性モルタル１１で接着してタンディッシュ内面に固定し、溶鋼動圧あるいは静圧による横方向の力を受けて、堰５がずれることを防止する。

連続鋳造後、タンディッシュ整備場で使用後のタンディッシュ１から堰５を回収する。この際、堰５はコーティング層８の内側に接着されているが、コーティング材は溶鋼温度においても化学的に安定で、タンディッシュ内面の耐火物や堰の材質と接触しても、酸化物液相を生成し難い材質となっているので、堰５はタンディッシュ耐火物に強固に融着或いは焼結し過ぎることはない。またコーティング材は、タンディッシュ内面の耐火物や堰の高アルミナ質の材質とは冷却時の収縮特性も異なるため、使用後の温度低下によってこれらの境界部で剥離し易くなる。従って、使用済みの堰５を回収する際には、コーティング層あるいはその両側の境界部で剥離して、堰自身に過剰な力が加わって破損する可能性が低くなるため、回収率が向上する。

図１に示した実施形態では、連続鋳造後に供給孔６の下側に溶鋼が残留し、その後凝固して残鋼となるが、凝固鉄も冷却時の収縮率が耐火物と大きく異なり、冷却後には比較的容易に分離できるので、堰の回収に際して必ずしも大きな妨げになる訳ではない。堰５の下部にもタンディッシュ内面と同様に、マグネシア系などの吹付け材をコーティングしておけば、残鋼との接触部で堰５を破損するリスクをさらに低くできるのでより好ましい。

また、図３ａに示すように、本実施形態では堰５の上端部に金属製吊金物７を取付け、この金属製吊金物７をクレーンなどの吊上げ装置で吊上げてタンディッシュ１から堰５を取り外し易くした。また、鋳造終了時にタンディッシュ内に溶鋼を残すような場合には、堰５の下部に設けられた供給孔６内で凝固した残鋼と堰５を分離することができない場合もある。その場合には、図３ｂに示すように、堰５を上下に二分割し、二分割堰上部１２のみを再使用し、二分割堰下部１３には新しいものを用いて、それをタンディッシュ１に取付けて使用するようにしてもよい。この際、二分割堰上部１２は、先に設置した二分割堰下部１３の上とタンディッシュ内面のコーティング層８の内側とに耐火性モルタルで接着しており、連続鋳造中の強度の点でも、二分割堰上部１２の回収時の回収率の点でも問題ない。

また、堰５の上端部に設けられた金属製吊金物７は、飛散した溶鋼で溶損したり、雰囲気で酸化されたりして損傷を受けると、堰５の設置及び回収の作業に支障がでるおそれがある。そこで、図４に示すように、金属製吊金物７の周囲に個別の耐火物円筒体１４を被せ、その内側に砂などの耐火材１５を充填して金属製吊金物７を被覆するようにし、当該金属製吊金物７の損傷を抑制防止することが望ましい。

図５には、金属製吊金物７の他の例を示す。この金属製吊金物７は、堰５の上端面に方形の窪み１６を形成し、この窪み１６の何れかの両側面間に金属製丸棒を掛け渡し、その金属製丸棒の両端部を、堰５を構成する耐火物中に埋設して構成される。この金属製吊金物７を使用する場合には、窪み１６の内部に砂などの耐火材１５を直接充填して金属製吊金物７を被覆するようにし、当該金属製吊金物７の損傷を抑制防止することができる。

回収した堰５は、付着物を除去したり、欠損部を補修したりして整備を行った後再使用するが、使用後の堰５は加熱、冷却及び酸化物成分の浸潤などによって様々な応力に晒された結果、損傷したり変形したりする場合がある。特に発明者らの知見したところによれば、堰５は取鍋溶鋼注入側からタンディッシュノズル側に向けて凸に変形する場合が多く、堰の厚みを薄くした場合や、供給孔６の内面に付着物がある場合、溶鋼の通過速度（ｔ／ｍｉｎ）が大きい場合などにおいて顕著であった。図６には、連続鋳造中、堰５が排湯部３の方向に凸に変形してしまった状態を示す。これは、給湯部２内の溶鋼の圧力によって排湯部３の方向に凸に変形してしまうためと考えられる。このように変形してしまった堰５は、従来は使用中の破損のリスクを考慮して廃却していたが、変形の程度が所定量以下の場合には、図７に示すように、凸側を給湯部２側に向けて取付けて再使用することにより、安全に再使用できることを見出した。更に、再使用後には変形が修正されて、繰り返し再使用できる場合もある。これにより使用後耐火物を減少することが可能となる。

また、回収、整備後の堰５を、回収元のタンディッシュ１又は回収元以外のタンディッシュ１に取付けて再使用することとすれば、回収、整備後の堰５の再使用用途が広がると共に、回収した堰５の整備中に、回収元のタンディッシュ１を個別の堰５で再使用することができ、作業性がよい。
なお、前記実施形態では、タンディッシュ１内に２個の堰５を取付けて使用する場合についてのみ詳述したが、タンディッシュ１内に取付けて使用する堰５の数はこれに限定されるものではなく、１個だけでもよいし、３個以上であってもよい。

本実施形態のタンディッシュ堰の再使用方法を、タンディッシュ容量６０ｔの２ストランドスラブ連鋳機において実施した。図１に示したように、タンディッシュ１の内面にマグネシア系の吹付け材を湿式吹付けしてコーティング層８を形成した後、厚さ８０ｍｍ、幅１．４ｍ、高さ０．７ｍの高アルミナキャスタブル製の堰５をコーティング層８の内側に設置した。また、連続鋳造後に取鍋溶鋼注入側からタンディッシュノズル側に向けて凸に変形した堰は、変形量が２０ｍｍ以下の場合には回収して整備した後、当該堰の凸側を取鍋溶鋼注入側に向けてタンディッシュ内に取付けるようにした。更に、堰５の上端部に鋼製吊金物７を設け、連続鋳造中は、鋼製吊金物７を耐火材で保護するようにした。以上のように本発明を適用し、堰を回収して再使用した結果、堰１枚当りの廃却までの平均使用回数は２．５回となった。

比較例として、実施例と同様の方法において、堰５をコーティング層８を介さずに、タンディッシュ内面の耐火物に耐火性モルタルで接着した後にコーティングを施し、且つタンディッシュノズル側に向けて凸に変形した堰５を反転して再使用しなかった場合についても評価した。この場合、堰１枚当りの廃却までの平均使用回数は１．４回であり、回収時に欠損した堰を補修する頻度も高かった。
従って本発明のタンディッシュ堰の再使用方法により、効果的に堰を再使用でき、耐火物使用量を削減できるとともに、使用後の廃耐火物の発生量を削減できることが分る。

１はタンディッシュ
２は給湯部
３は排湯部
４はタンディッシュノズル
５は堰
６は供給孔
７は金属製吊金物
８はコーティング層
９は楔煉瓦
１０は目地押え材
１１は耐火性モルタル
１２は二分割堰上部
１３は二分割堰下部
１４は耐火物円筒体
１５は耐火材
１６は窪み

Claims

連続鋳造用タンディッシュ内に取付けて使用される堰の再使用方法であって、タンディッシュ内面の耐火物表面に吹付け材でコーティング層を形成した後に該コーティング層の内側に取り付けられた、予め不定形耐火物で一体又は複数に分割して成形された堰を、連続鋳造後のタンディッシュ内から回収し、整備した後、タンディッシュ内面の耐火物表面に吹付け材でコーティング層を形成した後に、該コーティング層の内側に前記整備後の堰を取付けて再使用すると共に、前記堰の上端部に金属製吊金物を設け、連続鋳造中は、金属製吊金物を耐火材で被覆することを特徴とするタンディッシュ堰の再使用方法。
連続鋳造後に、取鍋溶鋼注入側からタンディッシュノズル側に向けて凸に変形した堰を回収し、整備した後、当該堰の凸側を取鍋溶鋼注入側に向けてタンディッシュ内に取付けることを特徴とする請求項１に記載のタンディッシュ堰の再使用方法。
前記堰を上下二分割とした場合、分割された堰の上部のみ回収し、整備した後、新しい堰の下部と共にタンディッシュ内に取付けて再使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のタンディッシュ堰の再使用方法。
前記回収、整備後の堰を、回収元のタンディッシュ又は回収元以外のタンディッシュに取付けて再使用することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のタンディッシュ堰の再使用方法。