JP5937645B2

JP5937645B2 - 連続鋳造用ノズルの予熱装置

Info

Publication number: JP5937645B2
Application number: JP2014149428A
Authority: JP
Inventors: 智玲山内; 宣正原; 幸春鵜飼
Original assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Current assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: JP2016022516A; KR20160012052A

Description

本発明は、連続鋳造用ノズルを使用前に予熱する連続鋳造用ノズルの予熱装置に関するものである。

連続鋳造では、およそ１５００〜１５５０℃の溶鋼を連続鋳造用ノズルを介して注湯している。その際、連続鋳造用ノズルには過酷な熱負荷がかかり亀裂や折損等が発生するおそれがあるため、予め連続鋳造用ノズルを加熱して破損を防止している。また、この連続鋳造用ノズルの予熱によって、連続鋳造用ノズル内を通過する溶鋼の温度低下による鋳造品の品質低下を防止している。

ここで、従来の予熱方法としては、連続鋳造用ノズルの上部の注湯口または下部の吐出口から、燃料ガスと酸素を供給可能なバーナーを用いて１０００〜１２００℃に加熱する方法が知られている（特許文献１または特許文献２）。

その際、使用される予熱装置は円筒体であり、外周部は金属製の缶体にて構成され、内周部は耐火材から構成されている。そして、連続鋳造用ノズルを予熱装置内に挿入する装置やスペースがない場合には、予熱装置に扉部を設け蝶番にて開閉可能とし、扉部を介して連続鋳造用ノズルを予熱装置内に出し入れするように構成されている。

しかし、扉部の耐火材の端面とそれに当接する部位の当接面がフラットな面同士であると、扉部の端面と当接面との隙間からバーナーフレーム（火炎）が外部に漏れやすく、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体を激しく損傷させていた。また、バーナーフレームが外部に漏れることにより、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給が行われず、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を発生させることがあった。

特開２０１２−１４８２８５号公報特開昭６１−２６２４５５号公報

そこで、本発明の課題は、扉部の端面と当接面との隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を防止することができる連続鋳造用ノズルの予熱装置を提供することにある。

上記課題を解決するものは、扉部を有し開閉可能に構成された耐火材製筒状部を備えた連続鋳造用ノズルの予熱装置であって、前記扉部の耐火材の端面には凹凸条部が設けられ、前記扉部の耐火材の端面に当接する部位の当接面には、前記凹凸条部に噛合する凸凹条部が設けられていることを特徴とする連続鋳造用ノズルの予熱装置である。

前記扉部は両開き扉であり、該両開き扉同士の当接面のうち一方側当接面には前記凹凸条部が設けられ、前記両開き扉同士の当接面のうち他方側当接面には前記凹凸条部に噛合する前記凸凹条部が設けられていることが好ましい。前記耐火材製筒状部は前記扉部と固定側本体部を有し、前記扉部の耐火材の端面には凹凸条部が設けられ、前記扉部の耐火材の端面に当接する前記固定側本体部の当接面には、前記凹凸条部に噛合する凸凹条部が設けられていることが好ましい。前記予熱装置は耐火材製底部を有し、該耐火材製底部は前記耐火材製筒状部を載置する底部構成部と、該底部構成部の上部に設けられ前記耐火材製筒状部の内面に沿って上方に突出した突出部を有していることが好ましい。前記耐火材製筒状部の上部開口部は内部に設けられた連続鋳造用ノズル収容部に比して細く形成されていることが好ましい。

請求項１に記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置によれば、扉部の端面と当接面との隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を防止することができる。
請求項２に記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置によれば、両開き扉同士の当接面の隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を防止することができる。
請求項３に記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置によれば、扉部の耐火材の端面と固定側本体部の当接面との隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を防止することができる。
請求項４に記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置によれば、耐火材製底部の耐火材製筒状部載置面と耐火材製筒状部の底面との隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を防止することができる。
請求項５に記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置によれば、耐火材製筒状部の上部開口部からバーナーフレームが外部に漏れることをより防止することができ、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を防止することができる。

本発明の連続鋳造用ノズルの予熱装置の一実施例の平面概略図である。図１に示した連続鋳造用ノズルの予熱装置において両開き扉を開いた状態を示した平面概略図である。図１に示した連続鋳造用ノズルの予熱装置の右側面概略図である。図１に示した連続鋳造用ノズルの予熱装置における予熱方法を説明するための縦断面概略図である。図４のＡ−Ａ線拡大断面図である。図４のＢ−Ｂ線拡大断面図である。図１に示した連続鋳造用ノズルの予熱装置における特徴部分の斜視概略図である。連続鋳造用ノズルの予熱時間と予熱温度の関係を示した図である。

本発明では、扉部２の耐火材の端面４，５に凹凸条部６，７がそれぞれ設けられ、扉部の耐火材の端面４，５に当接する部位の当接面８，９には凹凸条部６，７に噛合する凸凹条部１０，１１がそれぞれ設けられていることで、バーナーフレームが外部へ漏れ出す経路に障害（段差）が構成されることに加え経路が長くなるため、扉部の耐火材の端面４，５とそれに当接する部位の当接面８，９との隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズルへの有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズルの破損を防止することができる連続鋳造用ノズルの予熱装置１を実現した。

本発明の連続鋳造用ノズルの予熱装置を図１から図７に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の連続鋳造用ノズルの予熱装置１は、扉部２を有し開閉可能に構成された耐火材製筒状部３を備えた連続鋳造用ノズルの予熱装置であって、扉部２の耐火材の端面４，５には、耐火材製筒状部３の軸方向に沿って凹凸条部６，７がそれぞれ設けられ、扉部の耐火材の端面４，５に当接する部位の当接面８，９には、凹凸条部６，７に噛合する凸凹条部１０，１１がそれぞれ設けられている。以下、各構成について順次詳述する。

この実施例の連続鋳造用ノズルの予熱装置１は、図４に示すように、連続鋳造用ノズル４０に溶鋼を注湯する前に予熱する装置であって、耐火材製筒状部３の上部開口部１２から連続鋳造用ノズル４０を挿入し連続鋳造用ノズル４０の注湯口４１の上部に予熱バーナー１３を設置した後、連続鋳造用ノズル４０の注湯口４１より燃焼高温ガスを供給して連続鋳造用ノズル４０の内管部４２を加熱すると共に、内管部４２を通過した燃焼高温ガスを連続鋳造用ノズル４０の下方に設けられた吐出口４３より連続鋳造用ノズル収容部１４に排出させた後、耐火材製筒状部３内の連続鋳造用ノズル収容部１４に設けられた連通口１４ａと排気管１５を介して耐火材製筒状部３の外側へ排出させて予熱する装置である。図１または図３に示すように、予熱バーナー１３へは隣設された燃焼ユニット１３Ａから燃焼ガスが供給され、連続鋳造用ノズル４０のスポーリングを防止する上で、連続鋳造用ノズルは一般的に１０００℃程度まで加熱される。

この実施例の扉部２は、図２中、蝶番２ａ，２ｂを介して左右の扉が中央から両側へ開く両開き扉２Ａ，２Ｂで構成されており、これらの開閉によって予熱対象である連続鋳造用ノズル４０を耐火材製筒状部３内の連続鋳造用ノズル収容部１４に収容可能に構成されている。ただし、本発明の連続鋳造用ノズルの予熱装置における扉部は両開き扉に限定されるものではなく、例えば片開き扉などであるものも本発明の範疇に包含される。また、耐火材製筒状部３の外周部は、図１または図４に示すように、金属製缶体１６により被覆されており、耐火材製筒状部３の扉部を被覆する金属製缶体１６には開閉時に把持する把持部１７が設けられている。

そして、図５または図７に示すように、両開き扉２Ａ，２Ｂ同士の当接面４，８のうち一方側当接面４には、耐火材製筒状部３の長手方向（この実施例では耐火材製筒状部３の軸方向、あるいは耐火材製筒状部３の上下方向）に沿って凹凸条部６が設けられ、両開き扉２Ａ，２Ｂ同士の当接面４，８のうち他方側当接面８には、耐火材製筒状部３の長手方向（この実施例では耐火材製筒状部３の軸方向、あるいは耐火材製筒状部３の上下方向）に沿って凹凸条部６に噛合する凸凹条部１０が設けられている。このように、連続鋳造用ノズルの予熱装置１には、両開き扉２Ａ，２Ｂ同士の当接面４，８に、凹凸条部６とそれに噛合する凸凹条部１０がそれぞれ設けられることで、バーナーフレームが外部へ漏れ出す経路に障害（段差、または段差による突き当り）が構成されることに加え経路が長くなるため、両開き扉２Ａ，２Ｂ同士の当接面４，８の隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部２の隙間付近の耐火材や金属製缶体１６の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズル４０への有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズル４０の破損を防止することができる。

なお、この実施例の両開き扉２Ａ，２Ｂ同士の当接面４，８にそれぞれ設けられた凹凸条部６または凸凹条部１０は、図５に示すように、両開き扉２Ａ，２Ｂの肉厚の中央付近に段差が形成されるように構成されている。この段差の高低差は１０〜３０ｍｍが好適であるが、この実施例の段差の高低差は２０ｍｍに形成されている。また、本願において、凹凸条部とは筋状凹部と筋状凸部の組み合わせをいい、凸凹条部とは、凹凸条部に当接する筋状凸部と筋状凹部の組み合わせをいう。

耐火材製筒状部３は、図５または図７に示すように、両開き扉２Ａ，２Ｂと固定側本体部１８を有し、両開き扉２Ａ，２Ｂの耐火材の端面５には、耐火材製筒状部３の長手方向（この実施例では耐火材製筒状部３の軸方向、あるいは耐火材製筒状部３の上下方向）に沿って凹凸条部７がそれぞれ設けられ、両開き扉２Ａ，２Ｂの耐火材の端面５に当接する固定側本体部１８の当接面９には、耐火材製筒状部３の長手方向（この実施例では耐火材製筒状部３の軸方向、あるいは耐火材製筒状部３の上下方向）に沿って凹凸条部７に噛合する凸凹条部１１がそれぞれ設けられている。このように、連続鋳造用ノズルの予熱装置１には、両開き扉２Ａ，２Ｂの耐火材の端面５とそれらとそれぞれ当接する固定側本体部１８の当接面９に、凹凸条部７とそれらに噛合する凸凹条部１１がそれぞれ設けられていることで、バーナーフレームが外部へ漏れ出す経路に障害（段差、または段差による突き当り）が構成されることに加え経路が長くなるため、両開き扉２Ａ，２Ｂの耐火材の端面５と固定側本体部１８の当接面９との隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部２の隙間付近の耐火材や金属製缶体１６の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズルへ４０の有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズル４０の破損を防止することができる。

なお、この実施例の両開き扉２Ａ，２Ｂの耐火材の端面５とそれに当接する固定側本体部１８の当接面９にそれぞれ設けられた凹凸条部７または凸凹条部１１は、図５に示すように、両開き扉２Ａ，２Ｂまたは固定側本体部１８の肉厚の中央付近に段差が形成されるように構成されている。この段差の高低差は１０〜３０ｍｍが好適であるが、この実施例の段差の高低差は２０ｍｍに形成されている。

また、予熱装置１は耐火材製底部１９を有し、この耐火材製底部１９は、図４または図７に示すように、耐火材製筒状部３を載置する底部構成部２０と、底部構成部２０の上部に設けられ耐火材製筒状部３の内面に沿って上方に突出した突出部２１とを有し、底部構成部２０と突出部２１とが一体成形されて構成されている。そして、この突出部により、突出部２１が設けられない場合には、底部構成部２０の耐火材製筒状部載置面２２と耐火材製筒状部３の底面３ａとの隙間からバーナーフレームが外部に漏れやすくなるところ、バーナーフレームが外部へ漏れ出す経路に障害（突き当り面）が構成されることに加え経路が長くなるため、底部構成部２０の耐火材製筒状部載置面２２と耐火材製筒状部３の底面３ａとの隙間からバーナーフレームが外部に漏れることを防止することができ、扉部２の隙間付近の耐火材や金属製缶体１６の損傷を防止すると共に、連続鋳造用ノズル４０への有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズル４０の破損を防止することができる。なお、突出部の高さとしては２０〜１５０ｍｍが好適であるが、この実施例の突出部の高さは１００ｍｍに形成されている。

さらに、予熱装置１の上部開口部１２は、図４または図５に示すように、内部に設けられた連続鋳造用ノズル収容部１４に比して細く形成されている。これにより、予熱装置１の上部開口部１２が絞られているため、バーナーフレームが外部に漏れることをより防止することができ、連続鋳造用ノズル４０への有効かつ均一な熱供給を行うことができ、熱ロスや連続鋳造用ノズル４０の破損を防止することができる。なお、上部開口部の内径は、連続鋳造用ノズル収容部の内径より、２０〜１００ｍｍ程度小さく形成されていることが好ましく、この実施例の上部開口部１２の内径は、連続鋳造用ノズル収容部１４の内径より４５ｍｍ小さく形成されている。

図８は連続鋳造用ノズルの予熱時間と予熱温度の関係を示した図であり、従来の連続鋳造用ノズルの予熱装置における温度上昇（破線）と本発明の連続鋳造用ノズルの予熱装置１における温度上昇（実線）とを対比したところ、従来の連続鋳造用ノズルの予熱装置は、連続鋳造用ノズルを１０００℃に予熱するために６０分以上要したのに対して、連続鋳造用ノズルの予熱装置１は、連続鋳造用ノズルを５０分で１０００℃に予熱することができた。これにより、本発明の連続鋳造用ノズルの予熱装置１では、従来の連続鋳造用ノズルの予熱装置に比して、連続鋳造用ノズルへのより有効な熱供給を行なわれ熱ロスもより少ないことが確認された。

また、１年間、連続鋳造用ノズルの予熱使用を、従来の連続鋳造用ノズルの予熱装置と本発明の連続鋳造用ノズルの予熱装置１に対して同様に行ったところ、従来の連続鋳造用ノズルの予熱装置は、半年に一度、金属製缶体や扉部の補修が必要であったのに対して、本発明の連続鋳造用ノズルの予熱装置１は、扉部の隙間付近の耐火材や金属製缶体に損傷がみられず補修が不要であった。

１連続鋳造用ノズルの予熱装置
２扉部
２Ａ両開き扉
２Ｂ両開き扉
２ａ蝶番
２ｂ蝶番
３耐火材製筒状部
３ａ耐火材製筒状部の底面
４扉部の耐火材の端面・・・・・両開き扉２Ａの一方側当接面
５扉部の耐火材の端面・・・・・両開き扉２Ａ，２Ｂの当接面
６凹凸条部
７凸凹条部
８扉部の耐火材の端面に当接する部位の当接面・・・・・両開き扉２Ｂの他方側当接面
９扉部の耐火材の端面に当接する部位の当接面・・・・・固定側本体部１８の当接面
１０凹凸条部
１１凸凹条部
１２上部開口部
１３予熱バーナー
１３Ａ燃焼ユニット
１４連続鋳造用ノズル収容部
１４ａ連通口
１５排気管
１６金属製缶体
１７把持部
１８固定側本体部
１９耐火材製底部
２０底部構成部
２１突出部
２２耐火材製筒状部載置面

Claims

扉部を有し開閉可能に構成された耐火材製筒状部を備えた連続鋳造用ノズルの予熱装置であって、前記扉部の耐火材の端面には凹凸条部が設けられ、前記扉部の耐火材の端面に当接する部位の当接面には、前記凹凸条部に噛合する凸凹条部が設けられていることを特徴とする連続鋳造用ノズルの予熱装置。
前記扉部は両開き扉であり、該両開き扉同士の当接面のうち一方側当接面には前記凹凸条部が設けられ、前記両開き扉同士の当接面のうち他方側当接面には前記凹凸条部に噛合する前記凸凹条部が設けられている請求項１に記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置。
前記耐火材製筒状部は前記扉部と固定側本体部を有し、前記扉部の耐火材の端面には凹凸条部が設けられ、前記扉部の耐火材の端面に当接する前記固定側本体部の当接面には、前記凹凸条部に噛合する凸凹条部が設けられている請求項１または２に記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置。
前記予熱装置は耐火材製底部を有し、該耐火材製底部は前記耐火材製筒状部を載置する底部構成部と、該底部構成部の上部に設けられ前記耐火材製筒状部の内面に沿って上方に突出した突出部を有している請求項１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置。
前記耐火材製筒状部の上部開口部は内部に設けられた連続鋳造用ノズル収容部に比して細く形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の連続鋳造用ノズルの予熱装置。