JPH03248764A - 溶鋼槽の予熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、鋼の連続鋳造において、鋳造開始前の溶鋼槽
の予熱および鋳造開始後の溶鋼槽内の溶鋼を加熱する方
法に関するものである。

（ロ）従来技術 鋼の連続鋳造において、溶鋼槽（タンプッシュ）内の溶
鋼温度は縦割れや介在物等の鋳片品質やノズル詰り、ブ
レークアウト等の操業トラブルに大きく影響する因子で
ある。このため、この溶鋼温度は、所定の適性な範囲に
入るように操業を行っている。

従来、鋳造開始前、溶鋼槽内はガスバーナで１０００〜
１２００℃に加熱される。鋳造開始直前には、溶鋼の二
次酸化を防止するために、ガスバーナを止めてアルゴン
ガス等の不活性ガスを溶鋼槽内に流している。このとき
、？５ｆｊｌ槽内温度は下がり、鋳込み開始後の？８鋼
槽内溶鋼温度はこの溶鋼槽耐大物へ抜熱されるために、
適性温度範囲より小さくなる。このため、鋳造初期の鋳
片には割れや介在物が多く、ノズル詰り等の操業トラブ
ルも生じていた。

上記の問題を防止するために、通常は溶鋼槽内の溶鋼温
度が低くなりすぎないように、取鍋（レードル）内の溶
鋼温度を転炉からの出鋼温度やガス攪拌等で制御してい
る。すなわち、転炉からの出鋼温度を高くして取鍋内の
溶鋼温度を高（することにより、鋳込初期、溶鋼槽内の
溶鋼温度が低くなりすぎないようにするのである。とこ
ろが、この方法では鋳込定常時には、溶鋼槽内の溶鋼温
度は高くなり、特に高速で鋳造する場合は高くなりすぎ
るという問題があった。

一方、溶鋼槽内を加熱する場合に、酸素富化バーナを使
って１４００〜１６００℃まで昇温し、鋳込初期の溶鋼
槽内の溶鋼温度低下を防止する方法がある（ＣＰＭＰ−
ＩＳＩＪ　　Ｖｏｌ、　　１（１９８Ｂ）−１２７６）
。

しかし、この場合でも、鋳込開始前には、バーナを止め
て不活性ガスで溶鋼槽内を置換しなければならない。こ
のため、温度確保のために鋳込直前までバーナで加熱し
ていると、不活性ガス置換が不十分のため、溶鋼が二次
酸化し、介在物が多発する。逆に、十分に不活性ガスで
置換するために早くバーナを止めると、溶鋼槽内温度が
下がり、鋳込初期の溶鋼温度が下がりすぎるという問題
があった。

（ハ）発明が解決しようとした課題 本発明が解決しようとした課題は、鋼の連続鋳造におい
て、鋳込開始前より溶鋼槽内をプラズマ加熱することに
よって溶鋼槽内の溶鋼温度を鋳込初期より一定に保つ方
法を得ることにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の溶鋼槽の予熱方法は、鋼の連続鋳造において、
鋳造開始前に溶鋼未注入の溶鋼槽をプラズマトーチによ
って加熱すること、また必要により該プラズマトーチを
旋回させて溶鋼槽内を均一に加熱することからなる手段
によって、上記課題を解決している。

前記溶鋼槽内の断熱耐火材の表面温度は１４００℃以上
に加熱することが好ましい。

前記プラズマトーチは、直流電源を用いた陰極・陽極内
蔵の非移行型プラズマトーチであるか、または、交流電
源を用いた１対のトーチからなる交流型プラズマトーチ
である。

前述した溶鋼槽内を均一に加熱した後に、該溶鋼槽内に
溶鋼を注入しているさいにも前記プラズマトーチによる
加熱を継続することもできる。

（ホ）作用 プラズマでは、従来のガスバーナの火炎（２０００℃前
後）やアセチレン酸素バーナの火炎（３０００℃前後）
と比較して高温（１００００℃前後）の熱源を容易に発
生させることができる。直流非移行型（トーチ自体に両
極を持つ）や交流型のプラズマトーチでは、対極がな（
でも加熱できるため、溶鋼がないとき、溶鋼槽内の耐火
材だけでもプラズマ加熱をすることができる。プラズマ
用ガスには、不活性ガスを使うことができる。交流型プ
ラズマトーチも溶鋼槽内に対極を必要としないので使用
可能である。以上より、溶鋼槽の加熱に対極の不要なプ
ラズマトーチを使って、不活性ガスをプラズマ用ガスと
して流すことにより、鋳込前より溶鋼槽内を高温に加熱
でき、かつ、槽内を不活性ガス雰囲気に保つことができ
る。

プラズマトーチには、溶鋼槽内に溶鋼がまったくない状
態でも加熱可能な直流非移行型または、交流型プラズマ
トーチを使用する。これにより、溶鋼が入っていない溶
鋼槽を加熱でき、溶鋼が入ってからも引続き溶鋼槽内の
溶鋼を加熱できる。

プラズマ加熱では高温の熱源が容易に得られるので、溶
鋼槽内の耐火物を高温にできる。溶鋼槽に注入される溶
鋼の温度は、１５００〜１６００℃程度であるので、注
入直前の耐火物表面温度を１４００”Ｃ以上に保つこと
により、鋳込初期の耐火物への抜熱による溶鋼温度の低
下はほとんどなく、適性な温度にすることができる。耐
火物をあまり高温まで加熱しすぎると耐火物の溶損等の
問題が生しるため、１６００℃以下に抑えるのが好まし
い。

プラズマトーチに使用するガスは、不活性ガス（アルゴ
ン、ヘリウム等）を使用する。これにより、プラズマ加
熱中でも溶鋼槽内は常に不活性ガス雰囲気であり、溶鋼
を注入しても二次酸化することはない。使用するガス流
量は、トーチ構造や加熱容量によって異なり、−概に言
えないが５００７！／ｍｉｎ以上である。

溶鋼槽を予め加熱する場合、初期は従来通り、ガスバー
ナで１０００〜１２００℃まで加熱し、その後続いてプ
ラズマで１４００℃以上に加熱してもよい。プラズマ加
熱する場合でも、初めは空気や窒素等の安価なガスをプ
ラズマ用ガスとして使用し、ＮＷＡを注入する前に不活
性ガスをプラズマ用ガスとして使用し、溶鋼槽内を加熱
しながら不活性ガス雰囲気にしてもよい。

（へ）実施例 第１図から第４図までを参照して、本発明の溶鋼槽の予
熱方法の実施例について説明する。

第１図に示すように、本発明の溶鋼槽１の予熱方法は、
鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼未注入の溶鋼
槽１をプラズマトーチ２によって加熱すること、また必
要によりプラズマトーチ２を旋回させて溶鋼槽内を均一
に加熱することからなっている。

溶鋼槽１内の断熱耐火材１１の表面温度を１４００℃以
上に加熱することが好ましい。

プラズマトーチ２は、第４図に示すように、直流非移行
型プラズマトーチ２ａ　（Ａ）か、または、交流型プラ
ズマトーチ２ｂ　（Ｂ）を用いることができる。

直流非移行型プラズマトーチ２ａは、第４図（Ａ）に示
すように、１本のトーチに陽極２１と陰極２２とを有し
ている。トーチ内に挿入した不活性ガス２３によって、
プラズマトーチ２４をトーチ先端より放出し、また装入
したガスも加熱されてプラズマガス２５として先端より
吹き出る。この型のトーチは従来から非導電性の材料の
加熱やガスの加熱に使われてきた。このトーチを溶鋼槽
１の耐火材１１の加熱に使用するのである。

交流型プラズマトーチ２ｂは、第４図（Ｂ）に示すよう
に、１対のトーチからできており、溶鋼槽１または溶鋼
１２側に対極を設ける必要がない。

これらプラズマトーチ２ａ、　２ｂは、多量の高温ガス
を放出するため、溶鋼槽１の一端にトーチを設置して他
端へ高温のプラズマガス２５が流れるようにトーチを向
けることにより、より有効に溶鋼槽１内の耐火材１１を
加熱できる。第１図に示すように、プラズマガス２５は
溶鋼槽１内を矢印２６で示すような乱流となって循環し
、最後に溶鋼槽１の排気口１３から排気される。

溶鋼槽ｌ内、特に床面の耐火物の加熱を均一にするため
に、また、一部分の耐火物の過熱を避けるためにプラズ
マトーチ２を旋回させてもよい。

第１図に示すように、溶鋼槽１内の均−予熱後に、溶鋼
槽１内に第３図に示すように取鍋３がら溶鋼１２を注入
する。この溶鋼１２の注入のさいにもプラズマトーチ２
による加熱を継続する。

プラズマトーチに使用するガスは、溶鋼が酸化されない
ように不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ等）を使用する。使用ガ
ス流量は、トーチ構造や加熱容量によって異なり一概に
言えないが、５００　Ｒ／ｍｉｎ以上である。トーチか
らは、高温で多量のプラズマガスが放出するため、従来
のプラズマ加熱のように、トーチをほぼ垂直にして、溶
鋼槽の中央付近に設けると、その周辺の？＠綱や溶鋼槽
の耐火物が高温に加熱されすぎる可能性がある。

そこで、プラズマトーチは、溶鋼槽１の一端に斜めに設
置するのが好ましい。これにより、高温のガス２５が溶
鋼槽１内を他端に向けて円滑に流れ、ｆ４鋼１２や耐火
物１１はほぼ均等に加熱される。さらに必要に応して、
溶鋼温度を均一にするために、トーチ２を旋回させたり
、溶鋼槽１の底部よりアルゴンガス・ノズル１４から不
活性ガスでバブリング１４１をしたり、堰を設置したり
して溶鋼を攪拌してもよい。

溶鋼槽内は従来より溶鋼が酸化されていように不活性ガ
スを溶鋼面上に流していたが、プラズマトーチを使用す
る場合はまったく不要となる。

次に、本発明の方法の具体的実施例について説明する。

第１図ｔこ示ずように、取鍋（図示せず）の容量は、１
００ｔｏｎ、溶鋼槽１の容量は１２ｔｏｎである。溶鋼
は低炭素アルミキルド綱である。プラズマトーチ２は、
直流非移行型のものを１本使用し、電源容量はＩＭＷで
ある。プラズマ用ガスには、アルゴンガスを用い、４０
０ＯＮ　／Ｉｎ１ｎ流した。プラズマトーチ２は、溶鋼
槽１の反取鍋側に水平より４０゜（頃けて設置した。

溶鋼槽１内を予め図示していないガスバーナで１２００
℃まで昇温した後、続いてプラズマ加熱を実施し、溶鋼
槽１内耐火物１１の表面温度を１４００℃以上まで上げ
た。なお、取鍋内の溶鋼温度は溶鋼槽内温度を高温にで
きるため、従来より１０〜１５℃低くした。このためそ
の分転炉からの出鋼温度を低くできた。プラズマ加熱は
、取鍋からｆ４鋼槽へ溶鋼を注入し、溶鋼が所定量貯え
られたところで止め、その後は従来通りに鋳造を行った
。

比較として、従来のガスバーナだけで？８ｆｆｌ槽を加
熱した場合も実施した。溶鋼槽１内の耐火物１１の表面
温度変化を第２図（Ａ）に示す。プラズマ加熱をした本
発明方法の場合、溶鋼注入直前の耐火物表面温度は、１
４４０℃まで上がっているのに対し、従来のガスバーナ
加熱をした場合、ガスバーナを止めてからアルゴンガス
で溶鋼槽内を置換するために約１０００℃まで下がって
いる。

第２図（Ｂ）に、鋳込初期の溶鋼槽１の溶鋼温度変化を
示す。プラズマ加熱をした場合、鋳込初期の溶鋼温度は
ほとんど下がらず一定である。

溶鋼を注入する直前の溶鋼槽内の酸素濃度は、従来のガ
スバーナで加熱後、アルゴン置換した場合、０．３〜０
．５％程度であった。プラズマ加熱の場合、多量のアル
ゴンガスを長時間流すことができるため、０．１％以下
と良好であった。

（ト）効果 本発明によれば、溶鋼槽内に対極を設置する必要がない
ので、溶鋼槽内を任意に予熱することができ、溶鋼注入
後も加熱を継続することができ、縦割れのない、介在物
の少ない良好な品質の鋳片を得ることができ、さらに、
ノズル詰り等の操業トラブルのない安定した操業ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用した溶鋼槽の縦断面図、第
２図は本発明の方法の作用の説明図。第３図は本発明の
方法の別の実施例を示す溶鋼槽の縦断面図。第４図は本
発明の方法に用いるプラズマトーチの説明図。 １・・・溶鋼槽　　　　　２・・・プラズマトーチ３・
・・取鍋 ２５・・・プラズマガス １２・・・溶鋼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼未注入の
   溶鋼槽をプラズマトーチによって加熱することからなる
   溶鋼槽の予熱方法。 ２、鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼未注入の
   溶鋼槽をプラズマトーチを旋回させて溶鋼槽内を均一に
   加熱することからなる溶鋼槽の予熱方法。 ３、前記溶鋼槽内の断熱耐火材の表面温度を１４００℃
   以上に加熱することを特徴とした請求項１または２記載
   の方法。 ４、前記プラズマトーチが直流電源を用いた陰極・陽極
   内蔵の非移行型プラズマトーチであることを特徴とした
   請求項１または２記載の方法。 ５、前記プラズマトーチが交流電源を用いた１対のトー
   チからなる交流型プラズマトーチであることを特徴とし
   た請求項１または２記載の方法。 ６、鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼未注入の
   溶鋼槽をプラズマトーチによって加熱すること、該溶鋼
   槽内に溶鋼を注入しているさいにも前記プラズマトーチ
   による加熱を継続することからなる溶鋼槽の予熱方法。 ７、鋼の連続鋳造において、鋳造開始前に溶鋼未注入の
   溶鋼槽をプラズマトーチを旋回させて溶鋼槽内を均一に
   加熱すること、該溶鋼槽内に溶鋼を注入しているさいに
   も前記プラズマトーチによる加熱を継続することからな
   る溶鋼槽の予熱方法。 ８、前記溶鋼槽内の断熱耐火材の表面温度を１４００℃
   以上に加熱することを特徴とした請求項６または７記載
   の方法。 ９、前記プラズマトーチが直流電源を用いた陰極・陽極
   内蔵の非移行型プラズマトーチであることを特徴とした
   請求項６または７記載の方法。 １０、前記プラズマトーチが交流電源を用いた１対のト
   ーチからなる交流型プラズマトーチであることを特徴と
   した請求項６または７記載の方法。