JP5861591B2 - 鍋内保温材投入方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶鋼を収容した取鍋に保温材を投入する鍋内保温材投入方法に関する。

二次精錬を経た溶鋼は、取鍋内に収容された状態で連続鋳造機まで搬送され、タンディッシュを経由してモールドに供給される。
取鍋からタンディッシュに注入される溶鋼は、温度が高いとモールドにおける凝固層の形成速度が緩やかになるので、ブレークアウトの発生を防止すべく鋳造速度を下げる必要があり、結果として、鋳片の生産性の低下を招く。
一方、取鍋からタンディッシュに注入される溶鋼の温度が低いと、浸漬ノズル部で溶鋼が凝固してノズルが閉塞するといった問題が発生する。

従って、溶鋼の温度はタンディッシュへの注入の開始から終了まで所定の範囲内に保たれる必要があるところ、取鍋内の溶鋼は放熱により時間の経過と共に温度が低下する。そのため、放熱による溶鋼の温度低下を抑制することは、鋳片の生産性の低下や連続鋳造時の問題の発生を防ぐ上で重要である。
溶鋼の温度低下を抑制する効果的な方法として、取鍋への保温材の投入があり、その具体例が特許文献１、２に記載されている。

特許文献１には、フレコンバッグに収容した保温材を箱型治具内に収めた状態で溶鋼の上方に配置し、溶鋼の熱によりフレコンバッグが焼け破れることによって、保温材を溶鋼に投入する方法が記載されている。箱型治具の底部は格子状であるため、保温材を溶鋼の全面に平均して投入する点が特徴である。
特許文献２には、保温材を収容したホッパーの底部に複数の弁片を設け、ホッパーを取鍋の上方に配置した状態で、複数の弁片を同時に開いて保温材を取鍋内に投入する方法が記載されている。複数の弁片が同時に開かれるので、溶鋼の表面全体に保温材を一様に投入することができる。

特開昭６１−２１９４６２号公報 特開平９−２７１９３１号公報

しかしながら、溶鋼と溶鋼浴面上のスラグ（以下、原則として、溶鋼及びスラグを総称して溶鋼という）は１５００〜１６００℃であり、高温であるので、当該溶鋼の上方には上昇流が生じており、特許文献１、２の方法では、溶鋼の上方で放たれた保温材がこの上昇流に乗って舞い上がり溶鋼浴面の視認性を低下させていた。そして、溶鋼浴面の視認性の低下により、溶鋼浴面の一部が保温材によって被覆されていない状態（即ち、溶鋼被覆不良）を発見するのが遅れると、結果として、保温性の低下による溶鋼温度の過度の低下や、溶鋼酸化を招くなどの品質課題が生じていた。
また、上昇流によって舞い上がった保温材が取鍋内に収まることなく辺りに散乱することにより、作業環境の正常化を保てないという問題も招来していた。

更に、特許文献１、２の方法では、保温材の投入作業に手間がかかるので、実態としては、保温材を投入するタイミングが二次精錬終了直後に限られていた。このため、溶鋼被覆不良は、二次精錬終了後、取鍋が連続鋳造機に搬送される際に確認されることになる。因って、溶鋼被覆不良が確認された場合、二次精錬を行う場所に取鍋を回送する必要があり、生産性の低下につながるおそれがあった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、簡素な方法で、溶鋼上方の上昇流による保温材の舞い上がりを抑制する鍋内保温材投入方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る鍋内保温材投入方法は、溶鋼が収容された取鍋内に保温材を投入する鍋内保温材投入方法において、前記保温材を入れた複数の可燃性袋を、底部が開く容器内に収容する工程と、前記容器を前記取鍋の上方まで移動させ、該容器の底部を開いて前記複数の可燃性袋を前記取鍋内に投入する工程とを有する。

本発明に係る鍋内保温材投入方法において、前記保温材は炭素が５質量％未満の保温材Ａと炭素が５質量％以上の保温材Ｂとを有し、前記保温材Ａを入れた前記複数の可燃性袋からなる第１の袋群及び前記保温材Ｂを入れた前記複数の可燃性袋からなる第２の袋群は、該第２の袋群の下に該第１の袋群を配置した状態で前記容器内に収容されるのが好ましい。

本発明に係る鍋内保温材投入方法において、前記保温材は全て嵩比重が０．６以下であるのが好ましい。

本発明に係る鍋内保温材投入方法において、前記複数の可燃性袋の前記取鍋内への投入は、連続鋳造機のターレット上で行われるのが好ましい。

本発明に係る鍋内保温材投入方法によれば、保温材が複数の可燃性袋内に入れられた状態で取鍋内に投入されるので、保温材は取鍋上方の上昇流によって舞い上がることなく取鍋内に落下可能である。また、取鍋の上方に配置した容器の底部を開くことのみによって保温材が取鍋内に投入されるので、簡素な方法によって保温材の投入を行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る鍋内保温材投入方法を適用して取鍋に保温材を投入する保温材投入装置の説明図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、同鍋内保温材投入方法の工程を示す説明図である。 保温材と炭素ピックアップ量の関係を示すグラフである。 保温材と溶鋼の温度低下の関係を示すグラフである。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る鍋内保温材投入方法を適用して保温材が投入される取鍋１０は、溶鋼１１を収容する上部が開口した容器であって、連続鋳造機１２のターレット１３に固定された状態で、タンディッシュ１４に溶鋼１１を注入する。タンディッシュ１４に注入された溶鋼１１はタンディッシュ１４を経由してモールド１５に供給される。

ターレット１３は、モールド１５から４〜６ｍ上方にあり、１度に２つの取鍋１０、１０ａを保持可能で、タンディッシュ１４への溶鋼１１の注入が終わった取鍋１０ａをタンディッシュ１４から遠ざけるのと同時に、溶鋼１１が入れられた別の取鍋１０をタンディッシュ１４近くまで移動させることができる。このため、連続鋳造機１２では、取鍋１０、１０ａの切り替えを短時間で行うことが可能である。

溶鋼１１は、二次精錬終了後、取鍋１０がタンディッシュ１４近くに移動されるまで、放熱により温度が低下する。このため、タンディッシュ１４近くに移動した取鍋１０は、開口している上部が図示しない鍋蓋によって閉じられ溶鋼１１の放熱が抑制された状態となる。
また、連続鋳造機１２が１ストランドの場合や、断面が小さいブルームを鋳造する場合は、溶鋼１１のタンディッシュ１４への注入時間が１つの取鍋１０につき６０分以上となり、１００分を超えることもある。このため、溶鋼１１の放熱の抑制に鍋蓋を用いるだけでは、取鍋１０内の溶鋼１１が目標温度より低温になることがある。

そこで、本実施の形態においては、まず、二次精錬工程で取鍋内に保温材を投入し、更に、取鍋１０をターレット１３に装着してタンディッシュ１４近くまで移動させた際に取鍋１０に保温材を投入し、その後、取鍋１０を鍋蓋で閉じるようにしている。
二次精錬工程での保温材の投入は、従来の方法（即ち、手間のかかる方法）によっても行うことができるが、本願発明の方法により保温材を投入すると、従来の方法に比べて、作業環境の正常化を維持向上すると共に、溶鋼１１の浴面の視認性を向上させ、より好適である。なお、本願発明の方法を採用することによって、溶鋼１１の浴面の視認性が向上する理由については後述する。
これに対し、ターレット１３に装着した取鍋１０に対する保温材の投入は、手間のかかる従来の方法では行うことができず、本願発明の方法によって行われる。

保温材の投入により、溶鋼１１は、浴面が保温材で覆われ浴面からの熱の放散を抑制された状態になる。
取鍋１０には２種類の保温材が投入され、一方の保温材は炭素が５質量％未満の保温材Ａの一例であるバーミキュライト１６であり、他方の保温材は炭素が５質量％以上の保温材Ｂの一例である焼もみ１７である。焼もみ１７としては、粉状の焼もみがらや、焼もみがらの造粒物を採用することができる。

バーミキュライト１６及び焼もみ１７は、溶鋼１１の浴面に、焼もみ１７の層の下にバーミキュライト１６の層が形成されるように、取鍋１０に投入される。
焼もみ１７は、バーミキュライト１６に比べ、断熱性に優れ、かつ、炭素の含有率も大きい。このため、焼もみ１７の層をバーミキュライト１６の層の上側に形成することによって、炭素を５質量％以上含む焼もみ１７が溶鋼１１に接触するのを防止して、溶鋼１１の炭素ピックアップ量を抑制した上で、溶鋼１１の保温性を高水準に保つことが可能となる。

バーミキュライト１６及び焼もみ１７は、嵩比重が大きいほど、溶鋼１１の中に沈み易く焼もみ１７が溶鋼１１に接触する可能性が高くなる。焼もみ１７が溶鋼１１に接触すると溶鋼１１の炭素ピックアップ量が増加するので、嵩比重は小さいほうが好ましい。そこで、本実施の形態では、バーミキュライト１６及び焼もみ１７として、嵩比重が０．６以下のものを採用している。保温材の嵩比重は一般に０．０７以上であり、本実施の形態においても、嵩比重の下限値は０．０７である。

本実施の形態では、溶鋼１１を基に炭素の含有率が５０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼を生産することもあり、この場合、炭素ピックアップ量の抑制は製品の品質を保つ上で重要となる。
また、取鍋１０に焼もみ１７のみを投入する場合、バーミキュライト１６と焼もみ１７を投入する場合に比べ、所定の保温性を確保するのに溶鋼１１の浴面上の焼もみ１７の層を厚くする必要がある。取鍋１０内に投入する焼もみ１７の増加は、取鍋１０からスラグの排滓を行う際に生じる粉じんの増加を招くことが確認されている。従って、バーミキュライト１６及び焼もみ１７の取鍋１０への投入は、炭素ピックアップ量を低減するだけでなく、スラグ排滓時の粉じんの発生量を低減させるという点においても有効である。

取鍋１０への保温材の投入はターレット１３上で行われ、具体的には、取鍋１０がタンディッシュ１４の上側でターレット１３に固定された状態で行われる。このため、タンディッシュ１４に溶鋼１１を注入中の取鍋１０に対して即座に保温材を追加投入でき、取鍋１０内の溶鋼１１の温度が予測より早いペースで低下する場合の対応を即座に行うことが可能である。

本実施の形態に係る鍋内保温材投入方法を用いて取鍋１０に保温材を投入する保温材投入装置３０は、図１に示すように、底部が開閉自在の容器２０とこの容器２０を移動する搬送手段を備えている。
本実施の形態では、容器２０にワイヤロープ２１が取り付けられており、搬送手段にクレーンを用いている。クレーンは、フック２２を備え、このフック２２をワイヤロープ２１に掛止して容器２０を所望の位置に配置することができる。

容器２０は、上部が開口し、側壁部が格子によって覆われ、底部に観音開きする２枚の格子状の扉材を備えている。ワイヤロープ２１は容器２０の側壁部に取り付けられ、容器２０は、フック２２がワイヤロープ２１に掛止されることにより、持ち上げられ移動可能な状態となる。容器２０の底部の２枚の扉材は、周知の固定具によって閉じた状態で保持され、その固定具の配置が変えられることで底部が開かれる。容器２０の底部の開放領域は、開いた状態で容器２０内に収容した可燃性袋１８、１９が落下するものであれば良く、容器２０の底部全面を開放しても良い。

バーミキュライト１６及び焼もみ１７は、それぞれ複数の可燃性袋１８及び複数の可燃性袋１９に入れられ、容器２０は、この複数の可燃性袋１８、１９を収容し、クレーンによって取鍋１０上方に配置された状態で底部を開いて複数の可燃性袋１８、１９を取鍋１０内に投入する。
なお、搬送手段は、容器２０を取鍋１０の上方に配置可能なものであればよく、クレーンに限定されるものではない。

次に、保温材投入装置３０による取鍋１０内に保温材を投入する具体的な鍋内保温材投入方法を説明する。
鍋内保温材投入方法は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、主として、バーミキュライト１６及び焼もみ１７をそれぞれ可燃性袋１８、１９に入れ分ける工程１と、可燃性袋１８、１９を底部が開く鉄製の容器２０内に収容する工程２と、取鍋１０の上で容器２０の底部を開いて可燃性袋１８、１９を取鍋１０内に投入する工程３によって構成される。
工程１、２、３は、工程１を製鉄所以外の場所で行い、工程２、３を製鉄所内で行うことや、工程１、２、３の全てを製鉄所内で行うことが可能である。

工程１では、バーミキュライト１６が複数の可燃性袋１８（第１の可燃性袋）に入れ分けられ、焼もみ１７が複数の可燃性袋１９（第２の可燃性袋）に入れ分けられる。バーミキュライト１６を収容した可燃性袋１８及び焼もみ１７を収容した可燃性袋１９は共に、１袋の重量が例えば３〜６ｋｇである。
本実施の形態では、可燃性袋１８、１９にフレコンバッグを採用しているが、これに限定されるものではなく、溶鋼１１に投入した際に破孔、炭化するものであれば良い。

工程２では、図２（Ａ）に示すように、容器２０の上部から容器２０内に、バーミキュライト１６を入れた複数の可燃性袋１８と焼もみ１７を入れた複数の可燃性袋１９が入れられる。これら複数の可燃性袋１８、１９は、複数の可燃性袋１９からなる第２の袋群の下に、複数の可燃性袋１８からなる第１の袋群が配置された状態で、容器２０内に収容される。

工程３では、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ワイヤロープ２１にクレーンのフック２２が掛止され、容器２０が持ち上げられターレット１３に固定されている取鍋１０の上方に移動させられる。容器２０は、図２（Ｄ）に示すように、取鍋１０の上方で取鍋１０までの距離が２〜３ｍの位置で停止させられ、底部が開かれる。
容器２０の底部が開くことによって、容器２０内に収容されていた複数の可燃性袋１８及び複数の可燃性袋１９は、自重によって取鍋１０内に投入される。
バーミキュライト１６及び焼もみ１７は、それぞれ複数の可燃性袋１８及び複数の可燃性袋１９に入れられた状態で落下するので、バーミキュライト１６及び焼もみ１７は、溶鋼１１の熱により生じている上昇流によって舞い上がらない態様で、取鍋１０に投入される。

複数の可燃性袋１８、１９は、複数の可燃性袋１９からなる第２の袋群が複数の可燃性袋１８からなる第１の袋群の上側に載せられ容器２０内に収容されていた状態で容器２０からの落下を開始する。このため、取鍋１０に投入された複数の可燃性袋１８、１９は、複数の可燃性袋１８が複数の可燃性袋１９と溶鋼１１の浴面の間に位置した状態で、溶鋼１１の浴面に落下し、各可燃性袋１９が溶鋼１１へ接触するのを抑制することができる。
仮に、可燃性袋１８の投入後、時間を空けて可燃性袋１９を投入すると、可燃性袋１９は溶鋼１１の浴面に形成されたバーミキュライト１６の層を突き破って溶鋼１１内に入り、溶鋼１１内で可燃性袋１９が炭化して焼もみ１７が溶鋼１１内に漏れ出ることになる。

溶鋼１１の浴面上に落下した可燃性袋１８、１９は溶鋼１１からの熱により炭化して破孔が生じ、可燃性袋１８内にあったバーミキュライト１６と各可燃性袋１９内にあった焼もみ１７は袋外に出る。そして、焼もみ１７の層の下にバーミキュライト１６の層が配置された断熱層が溶鋼１１の浴面上に形成される。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
フレコンバッグに入れた保温材を、周囲を鉄板で覆った容器に収容して取鍋に投入したか、保温材をフレコンバッグには入れずに前記容器に収容して取鍋に直接投入したかで、保温材投入時の取鍋上の保温材の舞い上がりを目視で確認した。その確認結果を表１に示す。なお、容器内には合計で１５０ｋｇの保温材が収容され、バーミキュライトと焼もみの双方を用いる場合は、７５ｋｇのバーミキュライトと７５ｋｇの焼もみをそれぞれ容器内に収容することとした。

なお、実施例１及び比較例１は取鍋にバーミキュライトのみを投入した場合であり、実施例２及び比較例２は取鍋に焼もみのみを投入した場合であり、実施例３、４及び比較例３はバーミキュライトと焼もみの両方を取鍋に投入した場合である。
表１より、保温材をフレコンバッグに入れて取鍋に投入した実施例１〜４では、保温材が取鍋上で舞い上がることは無かった。これに対し、保温材をフレコンバッグに入れずに取鍋に投入した比較例１〜３では、保温材を取鍋に投入する際に保温材が舞い上がるのが確認された。

また、実施例１〜４それぞれについて炭素ピックアップ量（ｐｐｍ）を計測した結果を図３のグラフに示す。
実施例１〜３は保温材の嵩比重が０．８であり、実施例４は保温材の嵩比重が０．６である。なお、実施例３、４においては、本実施の形態に記載している方法で保温材が取鍋内に投入され、溶鋼の浴面上で焼もみの層の下にバーミキュライトの層が形成された。

図３のグラフより、保温材にバーミキュライトのみを用いた実施例１、あるいは、保温材にバーミキュライトと焼もみの両方を用いた実施例３、４は、保温材に焼もみのみを用いた実施例２に比べ、炭素ピックアップ量が少なくなることが知得された。
そして、保温材にバーミキュライトのみを用いた実施例１と保温材にバーミキュライト及び焼もみの両方を用いた実施例３では炭素ピックアップ量が同じであり、嵩比重が０．６の実施例４は嵩比重が０．８の実施例３に比べて炭素ピックアップ量が少なくなることも確認された。

次に、実施例１〜３それぞれについて、保温材が投入された溶鋼の温度低下速度（℃／分）を計測した結果を図４のグラフに示す。
図４のグラフより、保温材にバーミキュライトのみを用いた実施例１は、保温材に焼もみのみを用いた実施例２や、保温材にバーミキュライトと焼もみの両方を用いた実施例３と比較して、溶鋼の温度低下速度が速いことが知得された。また、保温材に焼もみのみを用いた実施例２と保温材にバーミキュライト及び焼もみの両方を用いた実施例３では、溶鋼の温度低下速度が同じであった。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、保温材Ｂに、製紙工程で生じるペーパースラッジを採用することもできる。
また、保温材Ａを入れた複数の可燃性袋と保温材Ｂを入れた複数の可燃性袋は、第１の袋群の上に第２の袋群を配置し、その第２の袋群の上に第１の袋群を配置した状態で、容器内に収容されていてもよい。

１０、１０ａ：取鍋、１１：溶鋼、１２：連続鋳造機、１３：ターレット、１４：タンディッシュ、１５：モールド、１６：バーミキュライト、１７：焼もみ、１８、１９：可燃性袋、２０：容器、２１：ワイヤロープ、２２：フック、３０：保温材投入装置

Claims (4)

1. 溶鋼が収容された取鍋内に保温材を投入する鍋内保温材投入方法において、
   前記保温材を入れた複数の可燃性袋を、底部が開く容器内に収容する工程と、
   前記容器を前記取鍋の上方まで移動させ、該容器の底部を開いて前記複数の可燃性袋を前記取鍋内に投入する工程とを有することを特徴とする鍋内保温材投入方法。
2. 請求項１記載の鍋内保温材投入方法において、前記保温材は炭素が５質量％未満の保温材Ａと炭素が５質量％以上の保温材Ｂとを有し、前記保温材Ａを入れた前記複数の可燃性袋からなる第１の袋群及び前記保温材Ｂを入れた前記複数の可燃性袋からなる第２の袋群は、該第２の袋群の下に該第１の袋群を配置した状態で前記容器内に収容されることを特徴とする鍋内保温材投入方法。
3. 請求項１又は２記載の鍋内保温材投入方法において、前記保温材は全て嵩比重が０．６以下であることを特徴とする鍋内保温材投入方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍋内保温材投入方法において、前記複数の可燃性袋の前記取鍋内への投入は、連続鋳造機のターレット上で行われることを特徴とする鍋内保温材投入方法。

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