JP6762168B2

JP6762168B2 - ガス供給装置

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Publication number: JP6762168B2
Application number: JP2016166977A
Authority: JP
Inventors: 剛萱間; 智宏小嶋
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-08-29
Also published as: JP2018035382A

Description

本発明は、溶鋼が収容された取鍋に取り付けられた吹込プラグへガスを供給するためのガス供給装置に関する。

従来、溶鋼の精錬時においては、取鍋内に収容された溶鋼に、取鍋の底部に設けられた吹込プラグへガス供給源からアルゴン等の不活性ガスを供給し、取鍋内の溶鋼に吹込プラグの吹出口から多量のガスが吹き出される。この溶鋼の精錬中における吹込プラグへのガス供給は、精錬施設のガス源からなされる。

溶鋼の精錬後にも吹込プラグへ少量のガスを継続的に供給するために、ガス供給路の途中に蓄圧ボンベを備えたガス供給装置がある。この装置は、精錬時にガス供給源から供給されるガスの一部を蓄圧ボンベに溜め、精錬が終わりガス供給源が切り離されると、蓄圧ボンベに溜められたガスを連続的に少量吹き込みプラグに供給する。これにより吹込みプラグのガス吹き出し細孔に溶鋼が浸入して細孔を塞ぐのを阻止する。これによりガス供給装置の吹込みプラグは継続再使用が容易となる。

特開２００３−２３９０１０号公報

しかしながら、上記したガス供給装置では、何らかの不具合等で連続鋳造に時間がかかり過ぎると蓄圧ボンベ内のガスがなくなる場合がある。この場合、連続鋳造時に取鍋の吹込プラグへ蓄圧ボンベからガスが供給されなくなり、吹込プラグ内に浸入する溶鋼を阻止できず、吹込プラグ内に溶鋼が浸入して詰まるおそれがあるという課題がある。

本発明は、この課題を解決するためになされたものであり、取鍋の吹込プラグへより長く継続的にガス供給を行えるガス供給装置を提供することを目的とする。

上記した目的を解決するためになされた本発明のガス供給装置は、取鍋内に収容された溶鋼の精錬時にガスが供給される第１ガス供給口を有し、取鍋に取り付けられた吹込プラグへガスを供給する第１配管と、第１ガス供給口からのガスが蓄えられる蓄圧ボンベと、吹込プラグに供給されるガス流量を調整するためのガス調整部とを有し、第１配管よりも少量のガスを吹込プラグへ供給する第２配管と、取鍋内の溶鋼がタンディッシュを介して鋳型に流し込まれる連続鋳造時にガスが供給される第２ガス供給口を有し、ガス調整部よりもガス上流側にて第２配管に接続され、第２ガス供給口に供給されたガスがガス調整部を通って吹込プラグへ供給される第３配管と、を備えたことを特徴とする。

このガス供給装置によれば、溶鋼の精錬時には、第１ガス供給口を精錬用のガス供給源に接続し、精錬用のガス供給源から第１配管を通って吹込プラグへ多量のガスを供給して、吹込プラグの吐出口から溶鋼に多量のガスを吐き出すことで、溶鋼の精錬を行うことができる。

この精錬時にガス供給源から第１配管に供給されたガスの一部が第２配管を通って蓄圧ボンベに供給され第１配管のガス圧と等しい圧力のガスが蓄圧ボンベに蓄えられる。

精錬が終わり、第１ガス供給口がガス源から切り離されると、蓄圧ボンベに蓄えられたガスが第２配管に流れ、ガス調整部を通って第１配管よりも少量のガスを吹込プラグへ供給する。これにより吹込プラグは第２配管から供給されるガス圧で溶湯が吹込プラグに浸入し吹込プラグが詰まるのを阻止し続ける。

この間に取鍋は精錬場所から連続鋳造場所に移され、連続鋳造装置に取り付けられる。連続鋳造装置にあるガス源が第３配管の第２ガス供給口に結合され、第３配管にガスが供給される。第３配管に供給されたガスは第２配管のガス調整部を通って少量のガスを吹込プラグへ供給する。吹込プラグに供給される少量のガスで吹込プラグに浸入する溶湯を阻止し続ける。

第３配管に供給されたガスの一部が蓄圧ボンベに流れ、第３配管のガス圧に等しい圧力のガスが蓄圧ボンベに保持される。

蓄圧ボンベに保持されたガスは、取鍋が連続鋳造場所のガス源から切り離された後、第２配管を介して吹込プラグに供給され溶湯が吹込プラグに浸入するのを阻止する。

ガス調整部としては、ガス供給路の断面積が狭い絞り弁を用いることで、簡易な構成で吹込プラグへ供給されるガス流量を確実に少なく制御できる。また、ガス調整部としては、ガスの流圧を調整することによりガス流量を調整可能な圧力調整弁、及びガス流量を制御できる流量調整弁等を用いてもよい。なお、圧力調整弁及び流量調整弁を両方ともに用いることもできる。

また、連続鋳造時に吹込プラグへ少量のガスを供給するための第２配管の管径を、第１配管の管径よりも小さくするようにしてもよい。この場合、簡易な構成で、連続鋳造時における吹込プラグへのガス供給量を少なくすることができる。

また、第１配管における吹込プラグと第１ガス供給口との間に第１逆止弁を設けることにより、第１ガス供給口側へガスが逆流することを防止できる。また、第２配管に第２逆止弁を設けることにより第２配管から第１配管にガスが逆流することを防止でき、蓄圧ボンベから供給されるガスは全てガス調整部を通り少量のガスのみが吹込プラグに送られる。第３配管に第３逆止弁を設けることにより第２ガス供給口側へガスが逆流することを防止できる。これらの逆止弁により第１ガス供給口及び第２ガス供給口にガスが逆流することが阻止されるとともに蓄圧ボンベから供給されるガスは全てガス調整部を通り、少量のガスを長く吹込プラグに供給できる。

本発明の第１実施形態におけるガス供給装置を示す概略図である。第１実施形態におけるガス供給装置を示す図である。第１実施形態における取鍋内に溶鋼が収容された様子を示す図である。第１実施形態における吹込プラグの拡大図である。第２実施形態におけるガス供給装置を示す図である。第３実施形態におけるガス供給装置を示す図である。吹込プラグの変形例を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態におけるガス供給装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１及び図２に示す本実施形態のガス供給装置１は、取鍋２の吹込プラグ２ａにガスを供給するための装置である。

具体的には、ガス供給装置１は、取鍋２内に収容された溶鋼Ｍの精錬時において、取鍋２の吹込プラグ２ａに多量のガスを供給し、吹込プラグ２ａの吹出口２ｂから溶鋼Ｍに多量のガスを吹き込む。これにより、溶鋼Ｍが撹拌されて溶鋼Ｍの精錬が行われる。また、溶鋼Ｍの精錬後の連続鋳造時においては、取鍋２の吹込プラグ２ａに少量のガスを供給する。これにより、吹込プラグ２ａの吹出口２ｂ内に溶鋼Ｍが浸入することを阻止する。

溶鋼Ｍが収容される取鍋２は、耐火物からなる容器であり、その底部には、図３に示すように、吹込プラグ２ａ及びロングノズル５が並んで設けられている。吹込プラグ２ａは、取鍋２内に収容された溶鋼Ｍにガスを吹込むためのものである。ガスとしては、例えばアルゴン等の不活性ガスが用いられる。

この吹込プラグ２ａは、耐火物で形成され、円錐台形状を有している。また、吹込プラグ２ａには、図４に示すように、ガスを通過させるためのガス流路として複数のスリット２ｃが設けられている。複数のスリット２ｃは、吹込プラグ２ａ内部を貫通し、スリット状の細孔を形成している。吹込プラグ２ａに供給されたガスは、スリット２ｃを通って吹出口２ｂから取鍋２内へ吐き出される。

なお、連続鋳造時には、図２に示すように、精錬された後の取鍋２内の溶鋼Ｍが、タンディッシュ３を介して鋳型４に流し込まれることにより鋼片Ｆが製造される。ここで、タンディッシュ３は、取鍋２内で精錬された溶鋼Ｍが、ロングノズル５を介して注入される容器である。このタンディッシュ３内では、溶鋼Ｍの介在物等の除去が行われる。また、ロングノズル５は、取鍋２の底部に設けられ、取鍋２内で精錬された溶鋼Ｍをタンディッシュ３へ注入するためのものである。このロングノズル５は、その先端の注出口５ａがタンディッシュ３内にまで延びている。取鍋２内で精錬された溶鋼Ｍは、ロングノズル５を通って、注出口５ａからタンディッシュ３内へ注入される。

タンディッシュ３内に注入された溶鋼Ｍは、介在物等が除去された後、浸漬ノズル６を介して鋳型４へ流し込まれる。浸漬ノズル６は、耐火物からなり、タンディッシュ３の底部に設けられている。また、鋳型４は、例えば銅等からなり、水冷されており、タンディッシュ３から流し込まれた溶鋼Ｍを冷却しながら所望の形状の鋼片Ｆを製造するためのものである。鋳型４に注がれた溶鋼Ｍは、図示しない冷却装置により冷却されて凝固し、ガイドロール７により支持された状態で更に冷却されて凝固を促進させながら、図示しない加工装置側へ移送されていく。

次に、本実施形態のガス供給装置１について説明する。上述の通り、図１及び図２に示される本実施形態のガス供給装置１は、精錬時には取鍋２の吹込プラグ２ａへ多量のガス供給を行うとともに、連続鋳造時には吹込プラグ２ａへ流量制御された少量のガスを供給するものである。この第１実施形態のガス供給装置１は、図２に示すように、第１配管１１、第２配管１２、第３配管１３を有して構成されている。

第１配管１１は、図示しない精錬用のガス供給源に接続される第１ガス供給口１１ａを有している。この第１配管１１は、精錬時に精錬用のガス供給源から吹込プラグ２ａへ多量のガスを供給するためのものである。第１ガス供給口１１ａに供給されたガスは、第１配管１１を通って取鍋２の吹込プラグ２ａへ供給され、スリット２ｃを介して吹出口２ｂから取鍋２内へ吐き出される。また、精錬時にはガス供給源から第１ガス供給口１１ａに供給されたガスが、第２配管１２を通って蓄圧ボンベ１２ｃ内に蓄えられる。

一方、連続鋳造時においては、第１配管１１の第１ガス供給口１１ａは、精錬用のガス供給源から取り外されている。なお、第１配管１１には、吹込プラグ２ａと第１ガス供給口１１ａとの間に第１逆止弁１１ｂが配設され、連続鋳造時に第１ガス供給口１１ａ側にガスが逆流しないようになっている。

また、第２配管１２は、第２逆止弁１２ａと、圧力調整弁１２ｂ（ガス調整部に相当）と、蓄圧タンク１２ｃとを有している。この第２配管１２は、連続鋳造用のガス供給源Ｇからのガスを、圧力調整弁１２ｂで流量制御して吹込プラグ２ａに供給するためのものである。

圧力調整弁１２ｂは、蓄圧ボンベ１２ｃよりもガス下流側に配設され、ガスの流圧を調整することにより、ガス流量を調整するためのものである。この圧力調整弁１２ｂは、精錬時には吹込プラグ２ａから第２配管１２側へガスが逆流しないように流量制限を行うと共に、連続鋳造時にはガス供給源Ｇ又は蓄圧ボンベ１２ｃから吹込プラグ２ａへ、少量のガスが供給されるようにガス流量を調整する。なお、圧力調整弁１２ｂは、ガス流路の断面積が狭い絞り弁であってもよい。

蓄圧ボンベ１２ｃは、ガスを蓄えるための容器であり、精錬時には精錬用のガス供給源からのガスが蓄えられ、連続鋳造時には連続鋳造用のガス供給源Ｇからのガスが蓄えられる。

第２配管１２のガス供給路における圧力調整弁１２ｂと第１配管１１との間には、第２逆止弁１２ａが配設されている。この第２逆止弁１２ａにより、連続鋳造時にガス供給源Ｇ又は蓄圧ボンベ１２ｃから第１ガス供給口１１ａ側へガスが逆流することを防止している。

また、第３配管１３は、連続鋳造用のガス供給源Ｇに接続される第２ガス供給口１３ａを有して構成され、連続鋳造時にガス供給源Ｇからのガスを第２配管１２に供給するためのものである。この第３配管１３は、圧力調整弁１２ｂよりもガス上流側にて第２配管１２に接続されている。ガス供給源Ｇから第２ガス供給口１３ａに供給されたガスは、第３配管１３を介して第２配管１２へ供給される。

次に、本実施形態のガス供給装置１を用いたガス供給方法について説明する。まず、本実施形態のガス供給装置１では、精錬時において、第１配管１１の第１ガス供給口１１ａを精錬用のガス供給源に接続する。精錬用のガス供給源から第１ガス供給口１１ａに供給されたガスは、第１配管１１を通って取鍋２の吹込プラグ２ａへ供給される。これにより、取鍋２内に収容された溶鋼Ｍが、吹込プラグ２ａの吐出口２ｂから多量のガスが吐き出されることによって撹拌されることで、溶鋼Ｍの精錬が行われる。

溶鋼Ｍの精錬が終了すると、ガス供給装置１の第１ガス供給口１１ａを精錬用のガス供給源から取り外す。続いて、取鍋２を移動させて連続鋳造を行うための連続鋳造装置に配置すると共に、ガス供給装置１の第２ガス供給口１３ａを、連続鋳造用のガス供給源Ｇに接続する。この接続操作は自動的に行われるものでもよいし、手動で行うようにしてもよい。

次に、ガス供給源Ｇから第２ガス供給口１３ａへのガス供給を開始する。第２ガス供給口１３ａに供給されたガスは、第３配管１３及び第２配管１２を通り、圧力調整弁１２ｂを介して吹込プラグ２ａへ供給される。具体的には、圧力調整弁１２ｂによって、第１配管１１よりも少量に流量制御された僅かな量のガスが、吹込プラグ２ａに供給される。

ここで、蓄圧ボンベ１２ｃには、精錬時に第１ガス供給口１１ａに供給された図示しない精錬用のガス供給源からのガスが第２配管１２を通って蓄えられると共に、連続鋳造時に第２ガス供給口１３ａに供給された連続鋳造用のガス供給源Ｇからのガスが蓄えられる。これにより、連続鋳造時において、少量のガスを継続的に吹込プラグ２ａへ供給することができ、吹込プラグ２ａ内に溶鋼Ｍが浸入することを阻止可能となっている。

なお、第１配管１１における吹込プラグ２ａと第１ガス供給口１１ａとの間に第１逆止弁１１ｂが配設されているので、連続鋳造時に吹込プラグ２ａから第１ガス供給口１１ａ側へのガスの逆流を防止している。また、第２配管１２のガス供給路において圧力調整弁１２ｂと第１ガス供給口１１ａとの間に第２逆止弁１２ａが配設されているので、第２配管１２から第１ガス供給口１１ａ側へのガスの逆流を防止している。更に、第３配管１３に第３逆止弁１３ｂが配設されているので、第２配管１２からガス供給源Ｇ側へガスが逆流することを防止している。

以上説明した第１実施形態のガス供給装置１では、取鍋２内に収容された溶鋼Ｍの精錬時にガスが供給される第１ガス供給口１１ａを有し、取鍋２に取り付けられた吹込プラグ２ａへガスを供給する第１配管１１と、第１ガス供給口１１ａからのガスが蓄えられる蓄圧ボンベ１２ｃと、吹込プラグ２ａに供給されるガス流量を調整するためのガス調整部である圧力調整弁１２ｂとを有し、第１配管１１よりも少量のガスを吹込プラグ２ａへ供給する第２配管１２と、取鍋２内の溶鋼Ｍがタンディッシュ３を介して鋳型４に流し込まれる連続鋳造時にガスが供給される第２ガス供給口１３ａを有し、圧力調整弁１２ｂよりもガス上流側にて第２配管１２に接続された第３配管１３と、を備えたことを特徴とする。

このガス供給装置１によれば、溶鋼Ｍの精錬時には、第１ガス供給口１１ａを精錬用のガス供給源に接続し、精錬用のガス供給源から第１配管１１を通って吹込プラグ２ａへ多量のガスを供給して、吹込プラグ２ａの吐出口２ｂから溶鋼Ｍに多量のガスを吐き出すことで、溶鋼Ｍの精錬を行うことができる。

一方、連続鋳造時には、連続鋳造用のガス供給源Ｇから第３配管１３の第２ガス供給口１３ａにガスを供給し、第３配管１３及び第２配管１２を通って、圧力調整弁１２ｂにより第１配管１１よりも少量に流量制御された僅かな量のガスを吹込プラグ２ａへ供給することができる。これにより、連続鋳造時において、圧力調整弁１２ｂで流量制御されたガスを継続的に吹込プラグ２ａへ供給できるので、連続鋳造時に吹込プラグ２ａ内へ溶鋼Ｍが浸入することを阻止できる。これにより、連続鋳造時に吹込プラグ２ａ内に溶鋼Ｍが浸入して吹込プラグ２ａが損傷することを防止できる。

また、精錬時と連続鋳造時とで、別々のガス供給口１１ａ，１３ａを用いるので、連続鋳造時におけるガス供給口の接続を容易に行うことができる。

また、第１配管１１における吹込プラグ２ａと第１ガス供給口１１ａとの間に第１逆止弁１１ｂが設けられていると共に、第２配管１２における圧力調整弁１２ｂと第１ガス供給口１１ａに第２逆止弁１２ａが設けられているので、連続鋳造時に第１ガス供給口１１ａ側へガスが逆流することを防止できる。また、第３配管１３における吹込プラグ２ａと第２ガス供給口１３ａとの間に第３逆止弁１３が設けられているので、連続鋳造時に蓄圧ボンベ１２ｃから第２ガス供給口１３ａ側へガスが逆流することを防止できる。これにより、連続鋳造時に流量制御されたガスを確実に吹込プラグ２ａへ供給できる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態におけるガス供給装置について、図５を参照して説明する。なお、図５において上記第１実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてだけ説明する。

第２実施形態のガス供給装置１においては、第１実施形態の圧力調整弁１２ｂの代わりに、流量調整弁１２ｄが用いられる。この流量調整弁１２ｄは、ガス流量を調整するためのものであり、例えばニードル弁等が用いられる。

この第２実施形態のガス供給装置１では、連続鋳造時に第２配管１２の流量調整弁１２ｄによって、第１配管１１よりも少量に流量制御された僅かな量のガスが、吹込プラグ２ａに供給される。

この第２実施形態のガス供給装置１においても、上記した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、精錬時には第１配管１１を介して多量のガスを吹込プラグ２ａへ供給できると共に、連続鋳造時には流量調整弁１２ｄにより流量制御された少量のガスを吹込プラグ２ａへ継続的に供給できる。これにより、連続鋳造時において吹込プラグ２ａ内に溶鋼Ｍが浸入することを阻止できる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態のガス供給装置について、図６を参照して説明する。なお、図６において上記第１実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてだけ説明する。

第３実施形態のガス供給装置１においては、第２配管１２の管径が第１配管１１の管径よりも小さく設定されていると共に、この第２配管１２自体がガス調整部１２ｅとしての機能を果たすようになっている。

この第３実施形態のガス供給装置１では、精錬時には第１配管１１を介して吹込プラグ２ａへ多量のガスを供給できると共に、連続鋳造時にはガス調整部１２ｅである第２配管１２を介して、第１配管１１よりも少量に流量制御された僅かな量のガスが吹込プラグ２ａに供給される。

この第３実施形態のガス供給装置１においても、上記した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、第２配管１２の管径を第１配管１１の管径よりも小さくすることで、簡易な構成で、連続鋳造時における吹込プラグ２ａへのガス供給量を少量に制御することができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形又は拡張を施すことができる。例えば、上記実施形態では、吹込プラグ２ａとして、複数のスリット２ｃを有して構成されたスリットプラグを用いたが、これに限られず、図７に示される多孔質の定形耐火物層を有して構成されたポーラスプラグを用いてもよい。

また、連続鋳造終了後において、取鍋２内の残渣排除及び吹込プラグ２aの洗浄を行う際にも、ガス供給源Ｇ又は蓄圧ボンベ１２ｃから吹込プラグ２ａへガスを供給するようにしてもよい。この場合、洗浄時に吹込プラグ２ａ内にガスを吹き込むことにより、吹込プラグ２ａ内の浸入物を除去することができ、吹込プラグ２ａの次回使用時のガス吹きを確実にすることができる。

１ガス供給装置
２取鍋
２ａ吹込プラグ
３タンディッシュ
４鋳型
１１第１配管
１１ａ第１ガス供給口
１１ｂ第１逆止弁
１２第２配管
１２ａ第２逆止弁
１２ｂ圧力調整弁（ガス調整部）
１２ｃ蓄圧ボンベ
１２ｄ流量調整弁（ガス調整部）
１２ｅガス調整部
１３第３配管
１３ａ第２ガス供給口
１３ｂ第３逆止弁
Ｍ溶鋼
Ｇガス供給源

Claims

取鍋内に収容された溶鋼の精錬時にガスが供給される第１ガス供給口を有し、前記取鍋に取り付けられた吹込プラグへガスを供給する第１配管と、
前記第１ガス供給口からのガスが蓄えられる蓄圧ボンベと、前記吹込プラグに供給されるガス流量を調整するためのガス調整部とを有し、前記第１配管よりも少量のガスを前記吹込プラグへ供給する第２配管と、
前記取鍋内の前記溶鋼がタンディッシュを介して鋳型に流し込まれる連続鋳造時にガスが供給される第２ガス供給口を有し、前記ガス調整部よりもガス上流側にて前記第２配管に接続され、前記第２ガス供給口に供給された前記ガスが前記ガス調整部を通って前記吹込プラグへ供給される第３配管と、
を備えたことを特徴とするガス供給装置。
前記ガス調整部は、ガス供給路が狭くなっている絞り弁である請求項１に記載のガス供給装置。
前記ガス調整部は、圧力調整弁及び流量調整弁の少なくとも一方である請求項１または２に記載のガス供給装置。
前記ガス調整部は、前記第１配管よりも管径が小さく設定されている前記第２配管であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガス供給装置。
前記第１配管における前記吹込プラグと前記第１ガス供給口との間に設けられ、前記第１ガス供給口側へガスが逆流しないようにするための第１逆止弁と、
前記第２配管における前記吹込プラグと前記第１ガス供給口との間に設けられ、前記第１ガス供給口側へガスが逆流しないようにするための第２逆止弁と、
前記第３配管における前記第２配管と前記第２ガス供給口との間に設けられ、前記第２ガス供給口側へガスが逆流しないようにするための第３逆止弁と、
を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガス供給装置。