JP6028583B2 - 連続鋳造用タンディッシュ - Google Patents

Description

本発明は、鋼の連続鋳造に際して鋳型に溶鋼を注入するための中間容器であるタンディッシュに関し、特に内部に設けられた耐火物からなる堰の崩壊を抑制し、寿命の向上を図った連続鋳造用タンディッシュに関する。

従来、鋼の連続鋳造で用いられるタンディッシュは、溶鋼中の介在物の浮上分離を主目的とし、場合によっては複数の鋳型への溶鋼の分配を目的として使用される。また、溶鋼の温度を保持するために、誘導加熱装置を備えるタンディッシュが使用されることがある。

図１は、誘導加熱装置を有する従来の連続鋳造用タンディッシュの平面図である。タンディッシュ１０１は、外郭が鉄皮１０２からなり、鉄皮１０２の内側にはパーマ耐火物１０３とウェア耐火物１０４が鉄皮１０２側から順に配置されている。ウェア耐火物１０４は不定形耐火物からなるものであり、パーマ耐火物１０３は定形耐火物および不定形耐火物のいずれからなるものであってもよい。

タンディッシュ１０１の内部は、図示しない取鍋から溶鋼を受け入れる受入室１０５と、受け入れた溶鋼を図示しない鋳型に注入する注入室１０６とに区分されている。すなわち、受入室１０５と注入室１０６との間には、耐火物からなる堰１０７が配置され、この堰１０７には、受入室１０５から注入室１０６へ溶鋼を流通させる一対の溶鋼通路１０９が設けられている。注入室１０６の底面には、溶鋼を鋳型に注入する注入口１０８が設けられている。

また、図１に示すタンディッシュ１０１は、溶鋼通路１０９を流通する溶鋼を加熱するために誘導加熱装置を備える。すなわち、堰１０７には、一対の溶鋼通路１０９の間となる中央部にコイルダクト１１１が配設され、その内側に誘導加熱用の鉄芯１１０が収容されている。

タンディッシュは、繰り返し使用されるのが一般的である。しかし、繰り返し使用すると、特に堰に緩みや亀裂が発生し、さらに、進行して拡大することがある。この堰の緩みや亀裂は、鋳造中の堰への溶鋼の差し込みや堰の崩壊を招き、タンディッシュの耐久性を低下させる要因となる。

このため、タンディッシュを繰り返し使用するには、鋳造後すなわちタンディッシュの使用後にメンテナンス作業（整備）が欠かせない。メンテナンス作業では、重機や工具を用いて、タンディッシュの内面に付着した地金や耐火物残材を除去する。本発明者が、タンディッシュにおいて堰の緩みや亀裂が発生する過程を詳細に調査したところ、連続鋳造中の熱負荷のみならず、メンテナンス作業で発生する振動および衝撃が堰に加わることにより、緩みや亀裂が発生、進行し、拡大することが確認された。さらに、メンテナンス作業時のタンディッシュの傾転により、堰の緩みが誘発されるとともに、堰の損傷の進行が促進されることが確認された。

タンディッシュは堰への溶鋼の差し込みや堰の崩壊によって寿命に達し、堰の全解体および復元施工が必要となる。タンディッシュの寿命が短い場合、堰の復元施工頻度の増加により、鋳片生産効率の低下、耐火物施工作業の増加、および耐火物材料の使用量の増加という問題が生じる。そのため、堰の緩みや亀裂の発生を抑制し、タンディッシュの耐久性を向上させることが望まれていた。

従来、タンディッシュに堰を固定する方法としては、堰の両端とタンディッシュのウェア耐火物との接触部を、くさび打ちによって固定する方法が一般的である。しかし、誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュでは、堰が大型で構造が単純ではないため、くさび打ちでは十分に固定することが困難である。

誘導加熱装置を有する連続鋳造用タンディッシュにおいて、堰の緩みを抑制し、溶鋼の差し込みを防止する方法としては、例えば特許文献１に、堰を部分的に押さえる部材をタンディッシュに設ける技術が開示されている。この従来技術は、溶鋼を加熱する誘導加熱用鉄芯が設けられた堰を備えるタンディッシュにおいて、タンディッシュの鉄皮またはその内側に設けられた定形耐火物の側面内側に押さえ部材を取付け固定し、この押さえ部材を堰内および堰上面のいずれか一方または双方に突出して配置するものである。

特開２００９−１６６１１０号公報

しかし、特許文献１に開示された方法では、堰の端部付近を押さえ部材によって局部的に押さえているに過ぎず、堰の中央部は押さえられていない。そのため、堰の緩みや亀裂の発生およびその進行による拡大を抑制することが不十分であり、溶鋼の差し込みおよび堰の崩壊を完全に防止することができないという問題があった。

本発明は、この問題に鑑みてなされたものであり、堰が大型の場合であっても、堰の緩みや亀裂の発生および進行拡大を防止することができ、耐久性が高く、繰り返し使用可能な回数を向上できる連続鋳造用タンディッシュを提供することを目的とする。

本発明者は、堰をタンディッシュに固定する方法に着目して検討した結果、堰の上面を堰の端から端までの全長にわたって押さえる堰押さえ金物を配置し、この堰押さえ金物の両端をタンディッシュの鉄皮に固定することにより、堰およびタンディッシュの耐久性が向上することを知見した。これは、堰押さえ金物により、堰が端から端までの全長にわたって鉄皮と一体化されることから堰の緩みや亀裂の発生およびその進行による拡大が抑制され、溶鋼の差し込みおよび堰の崩壊が防止されることによる。

また、この方法において下記Ａ〜Ｃの条件を満たすことにより、堰およびタンディッシュの耐久性をより向上させること、ならびにＤの条件を満たすことにより堰押さえ金物を長期間使用可能とできることを知見した。
Ａ．堰押さえ金物と堰を不定形耐火物により覆う。
Ｂ．変形防止のための補強構造を堰押さえ金物に設ける。
Ｃ．堰と密着性を向上させるための穴明き構造を堰押さえ金物に設ける。
Ｄ．堰押さえ金物を繰り返し使用可能とするため、堰押さえ金物はタンディッシュの鉄皮にボルトで固定する。

本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、その要旨は、下記の連続鋳造用タンディッシュにある。

鉄皮の内側に耐火物が配置されてなり、取鍋から溶鋼を受け入れる受入室と、前記溶鋼を鋳型に注入する注入室と、内部を前記受入室と前記注入室に仕切り、前記受入室から前記注入室へ前記溶鋼を流通させる溶鋼通路を有し、内側に誘導加熱用の鉄芯を収容する耐火物の堰と、を備える連続鋳造用タンディッシュであって、前記堰の上面を前記堰の端から端までの全長にわたって押さえる堰押さえ金物が配置され、この堰押さえ金物の両端が前記鉄皮に固定されていることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュである。（但し前記堰は、堰板と当該堰板の頭部を固定支持する頭部固定支持梁部材からなり、タンディッシュの両側壁上部の固定支持部を介してタンディッシュに固設、取外し自在なカセット式堰である場合を除く）

このタンディッシュでは、前記堰押さえ金物と前記堰が不定形耐火物により覆われていることが好ましい。

また、上記のタンディッシュにおいて、前記堰押さえ金物は、前記堰の上面に接する底板と、前記底板に立設された側板とからなる箱型形状であることが好ましい。

さらに、前記堰押さえ金物には複数の貫通穴が設けられていること、または前記堰押さえ金物は着脱可能な締結治具によってタンディッシュに固定されることが好ましい。

本発明のタンディッシュは、堰が大型であっても、堰の緩みや亀裂の発生およびその進行による拡大が抑制され、溶鋼の差し込みおよび堰の崩壊が防止されるため、高い耐久性を有する。

誘導加熱装置を有する従来の連続鋳造用タンディッシュの平面図である。 本発明のタンディッシュの構成を示す図であり、同図（ａ）は全体の平面図、同図（ｂ）は堰周辺を拡大した平面図、同図（ｃ）は堰周辺を拡大した正面図である。 堰押さえ金物の一例を示す斜視図である。 本発明例と比較例のタンディッシュの耐用期間を示す図である。

図２は、本発明のタンディッシュの構成を示す図であり、同図（ａ）は全体の平面図、同図（ｂ）は堰周辺を拡大した平面図、同図（ｃ）は堰周辺を拡大した正面図である。同図に示すタンディッシュ１は、鋼の連続鋳造において、溶鋼中の介在物の浮上分離を主目的とし、さらに複数の鋳型への溶鋼の分配も目的として使用されるものであり、溶鋼の温度を保持するために誘導加熱装置を備える。

タンディッシュ１は、外郭が鉄皮２からなり、鉄皮２の内側にはパーマ耐火物３とウェア耐火物４が鉄皮２側から順に配置されている。ウェア耐火物４は不定形耐火物からなるものであり、パーマ耐火物３は定形耐火物および不定形耐火物のいずれからなるものであってもよい。

タンディッシュ１の内部は、図示しない取鍋から溶鋼を受け入れる受入室５と、受け入れた溶鋼を図示しない鋳型に注入する注入室６とに区分されている。すなわち、受入室５と注入室６との間には、耐火物からなる堰７が配置され、この堰７には、受入室５から注入室６へ溶鋼を流通させる一対の溶鋼通路９が設けられている。注入室６の底面には、溶鋼を鋳型に注入する注入口８が設けられている。

また、図２に示すタンディッシュ１は、溶鋼通路９を流通する溶鋼を加熱するために誘導加熱装置を備える。すなわち、堰７には、一対の溶鋼通路９の間となる中央部にコイルダクト１１が配設され、その内側に誘導加熱用の鉄芯１０が収容されている。

本発明では、タンディッシュ１内には、堰７の上面を堰７の端から端までの全長にわたって押さえる堰押さえ金物１２が配置され、堰７が鉄皮２と一体化されている。堰押さえ金物１２は、鉄等の金属製であり、その両端は鉄皮２に固定されている。堰押さえ金物１２により、堰７を強固に固定することができ、堰７の緩みや亀裂の発生を効果的に抑制することが可能である。

堰押さえ金物１２は、１個の部材で構成してもよいし、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、受入室５側と注入室６側の２個の部材で構成してもよい。２個の部材で構成することにより、堰押さえ金物１２を鉄皮２に対して取り付けおよび取り外しを行う際、ならびに堰押さえ金物１２自体の整備時におけるハンドリングを容易とすることができる利点がある。堰押さえ金物１２の堰７の厚さ方向（図２（ａ）に示す矢印Ａ方向）の長さ（堰押さえ金物１２が２個の部材からなる場合は、２個分の長さの合計）は、堰７の上面全域を覆う長さでもよいが、少なくとも堰７の厚さの８５％が好ましい。

また、堰押さえ金物１２と堰７は不定形耐火物によって覆われている。堰押さえ金物１２と堰７との表面に不定形耐火物を流し込んで、堰押さえ金物１２と堰７を不定形耐火物で覆うことにより、堰７をさらに強固に固定することができる。図２は、堰押さえ金物１２と堰７が不定形耐火物によって覆われる前の状態を示す。

図３は、堰押さえ金物の一例を示す斜視図である。図中に示した数字は寸法の一例である。堰押さえ金物１２は、堰７の上面に接する底板１２ａと、底板１２ａに立設された側板１２ｂとからなる箱型形状とすることが好ましい。堰押さえ金物１２を箱型形状とすることにより、堰７の上面に接する底板１２ａを補強することができ、堰押さえ金物１２の変形を抑制することができる。ただし、堰押さえ金物１２は、堰７の上面に接し、堰７を固定する役割を有する堰７の上面に接する底板１２ａだけからなる板状のものでもよい。

堰押さえ金物１２には複数の貫通穴１４を設けることが好ましい。貫通穴１４を設けることにより、堰押さえ金物１２と堰７との表面に流し込んだ不定形耐火物が、貫通穴１４に流れ込む。流れ込んだ不定形耐火物によって堰７と堰押さえ金物１２の底板１２ａとの密着性、接合性がより堅固となる。また、貫通穴１４によって、堰押さえ金物１２の側板１２ｂと流し込んだ不定形耐火物との密着性も高まる。

堰押さえ金物１２の鉄皮２への固定は、溶接によって行ってもよいし、ボルト等の締結治具によって行ってもよい。締結治具を用いた場合、堰７全体の解体時に、堰押さえ金物１２を容易に取り外すことが可能であるため、堰押さえ金物１２を再使用することができる。図２（ｂ）および（ｃ）には、鉄皮２に突起２ａを設け、突起２ａと堰押さえ金物１２とをボルト１３で固定した状態を示す。締結治具は、解体時に堰押さえ金物１２を容易に取り外せるものであれば、ボルトに限られない。

タンディッシュ１において、堰押さえ金物１２と堰７を覆う耐火物と、タンディッシュ１の内面を構成するウェア耐火物４は、いずれも一度に流し込まれた不定形耐火物からなるものとしてもよいし、別個に流し込まれた不定形耐火物からなるものとしてもよい。一度に流し込まれた不定形耐火物からなるものとする場合、鉄皮２に堰押さえ金物１２を固定し、パーマ耐火物３を鉄皮２の内面に配置した後、堰押さえ金物１２、堰７およびパーマ耐火物３の表面に不定形耐火物を流し込む。また、別個に流し込まれた不定形耐火物からなるものとする場合、鉄皮２に堰押さえ金物１２を固定し、パーマ耐火物３を鉄皮２の内面に配置し、パーマ耐火物３の表面に不定形耐火物を流し込んでウェア耐火物４を形成した後、堰押さえ金物１２および堰７の表面に不定形耐火物を流し込む。いずれの方法で不定形耐火物を形成しても、堰押さえ金物１２と堰７の密着性を高めることができる。

本発明の連続鋳造用タンディッシュの効果を確認するため、以下の試験を行い、その結果を評価した。

本発明例として、前記図２に示す堰押さえ金物を備える本発明のタンディッシュを用い、連続鋳造試験を行った。また、比較例として、前記図１に示す堰押さえ金物のないタンディッシュを用いて、同条件の連続鋳造試験を行った。

タンディッシュは、本発明例、比較例とも定常鋳造時の収容溶鋼量が２７ｔのものを用いた。連続鋳造の１ヒートの平均チャージ数は、１３チャージとした。評価はタンディッシュの耐用期間で行い、堰の緩みまたは亀裂が発生し、堰の解体、取り外しが必要となるまでの連続鋳造のヒート数をタンディッシュの耐用期間とした。

図４は、本発明例と比較例のタンディッシュの耐用期間を示す図である。本発明例および比較例のいずれも試験に使用したタンディッシュは１０個とした。試験の結果、比較例では耐用期間が最長１５ヒート、最短４ヒートで、平均１０ヒートであった。これに対して、本発明例では最長３２ヒート、最短２５ヒート、平均３０ヒートであり、比較例の約３倍の大幅な耐久性の向上が達成された。

上記試験は低炭素鋼の連続鋳造について行ったが、中炭素鋼および高炭素鋼の連続鋳造についても同様に本発明例の方が比較例よりもタンディッシュの耐用期間が長かった。すなわち、本発明によれば、タンディッシュの耐久性が向上することがわかった。

本発明のタンディッシュは、堰が大型であっても、堰の緩みや亀裂の発生およびその進行による拡大が抑制され、溶鋼の差し込みおよび堰の崩壊が防止されるため、高い耐久性を有する。また、本発明のタンディッシュについては、堰の崩壊を恐れることなくメンテナンス作業を実施することができる。

１：タンディッシュ、 ２：鉄皮、 ２ａ：突起、 ３：パーマ耐火物、
４：ウェア耐火物（不定形耐火物）、 ５：受入室、 ６：注入室、 ７：堰、
８：注入口、 ９：溶鋼通路、 １０：鉄芯、 １１：コイルダクト、
１２：堰押さえ金物、 １２ａ：底板、 １２ｂ：側板、 １３：ボルト、
１４：貫通穴

Claims (5)

1. 鉄皮の内側に耐火物が配置されてなり、取鍋から溶鋼を受け入れる受入室と、前記溶鋼を鋳型に注入する注入室と、内部を前記受入室と前記注入室に仕切り、前記受入室から前記注入室へ前記溶鋼を流通させる溶鋼通路を有し、内側に誘導加熱用の鉄芯を収容する耐火物の堰と、を備える連続鋳造用タンディッシュであって、
   前記堰の上面を前記堰の端から端までの全長にわたって押さえる堰押さえ金物が配置され、この堰押さえ金物の両端が前記鉄皮に固定されていることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。（但し前記堰は、堰板と当該堰板の頭部を固定支持する頭部固定支持梁部材からなり、タンディッシュの両側壁上部の固定支持部を介してタンディッシュに固設、取外し自在なカセット式堰である場合を除く）
2. 前記堰押さえ金物と前記堰が不定形耐火物により覆われていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
3. 前記堰押さえ金物は、前記堰の上面に接する底板と、前記底板に立設された側板とからなる箱型形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造用タンディッシュ。
4. 前記堰押さえ金物には複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の連続鋳造用タンディッシュ。
5. 前記堰押さえ金物は着脱可能な締結治具によって前記鉄皮に固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の連続鋳造用タンディッシュ。
   

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