JPH049256A

JPH049256A - 溶鋼槽内溶鋼の加熱方法および装置

Info

Publication number: JPH049256A
Application number: JP2111649A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Shirai; 善久白井; Koji Kajiwara; 孝治梶原; Takeshi Nakai; 中井　健
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1992-01-14

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、溶鋼槽内の溶鋼をプラズマで加熱して溶ｇＡ
温度を制御する加熱方法および装置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（タンテラシュ）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＠温度は、所定の適正な範囲に
入るように操業を行っている９例えば、鋳造速度が一定
であるとき、取鍋（し−ドル）から溶鋼槽へ供給される
溶鋼量は一定であるので、取鍋から溶鋼槽に供給される
間の溶＠温度の低下はほぼ一定である。そこで取鍋内を
アルゴンガスで撹拌するなどして取鍋内の溶＠温度が、
溶鋼槽内の適正な温度にこの溶鋼温度の低下量を加えた
温度になるようにしている。しかし、この方法では、第
３図（Ｂ）の破線で示すように、鋳込み開始付近の溶鋼
槽内の溶鋼温度は、その耐火物への抜熱等のために、適
性範囲よりも低くなってしまう。

そこで、溶鋼槽内の溶鋼温度か下がるときに、プラズマ
で溶鋼を加熱する方法が行われている。

例えば、特開昭５９−１０７７５５号公報、特開平１−
１７８３５３号公報、鉄と鋼第７３年第５号（１９８７
年）Ｓ６９０、ＣＡＭＰ−Ｉ　Ｓ　Ｉ　ＪＶｏ　１．２
　（１９８９）Ｐ２Ｓ５に開示されているものがある。

また、鋳込み初期以外にも取鍋の交替時や鋳込み末期の
溶鋼温度が下がりすぎるときにも使われている（鉄と鋼
第７３年第５号（１９８７年）Ｓ６９１）。

これらの場合は、第５図（Ｂ）または（Ｃ）に示すよう
な直流移行型のプラズマトーチ（鉄と簀第７３年第５号
（１９８７年）５６９０）や、第５図（Ｄ）に示すよう
な交流プラズマトーチ（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪＶｏ　１．
２　（１９８９）、Ｐ２Ｓ５）を使用していた。

直流移行型プラズマトーチを使う場合、プラズマトーチ
と溶鋼面とをある一定距離に保たないと、プラズマアー
クが発生せず、加熱できないという問題かあった。この
ため、溶鋼槽内の湯面か大きく変動したり、鋳込み初期
や末期の溶鋼面が大きく変動する場合には、プラズマに
よって加熱ができないか、溶鋼面変動に追従するプラズ
マトーチ昇降装置が必要であった。

交流プラズマトーチを使う場合、直流移行型トーチとは
巽なり、対極は必要なく、また、溶鋼湯面トーチ間距離
を一定に保つ必要はない、しかし、プラズマトーチが２
本または、３本必要であり、トーチに接続される冷却水
配管、電気配線等もトーチの数たけ必要であり、非常に
大きな設備となる。このため設置場所やコスト上問題か
あった。

また、直流非移行型プラズマトーチ（第５図（Ａ））を
使う場合、対極は必要なく、溶鋼湯面とトーチとの間の
距離を一定に保つ必要もない。

トーチ自体に陽極と陰極を有するので、トーチは１本で
もよい。しかし、プラズマカス〈溶鋼酸化を防止するた
め不活性カスを使用する）が、直流移行型トーチ（第５
図（Ｂ））に比較して多量に必要であり、操業費用が高
くなっていた。

（ハ）発明か解決しようとする課題本発明か解決しようとする課題は、鋼の連続鋳造におい
て、溶鋼層内の溶鋼を鋳込み初期や末期の溶鋼湯面か低
いときには、直流移行型に切り換えて、１本の１ラズマ
トーチで有効に溶鋼槽内の溶鋼を加熱する方法および装
置を得ることにある。

（ニ）課題を解決するための手段本発明の溶鋼槽内溶鋼の加熱方法は、鋼の連続鋳造にお
いて、直流電源に接続されるべき陽極および陰極を内蔵
したプラズマトーチをスイッチ機構をかいして直流非移
行型と直流移行型とに切換自在に構成すること、溶鋼槽
内にプラズマトーチの直流移行時の対極を設けること、
鋳造初期および末期には前記プラズマトーチを直流非移
行型に切り換えること、溶鋼槽内の溶鋼レベルか安定し
た鋳造中期には前記プラズマトーチを直流移行型に切り
換えること、溶鋼槽内溶鋼を前記プラズマトーチによっ
てプラズマ方ａ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６本発明の溶鋼槽内溶鋼の加熱装置
は、鋼の連続鋳造において、直流電源に接続されるべき
陽極および陰極を内蔵したプラズマトーチを溶鋼槽上部
に設け、前記プラズマトーチにスイッチ機構を設けて直
流非移行型と直流移行型とに切換自在に構成し、前記溶
鋼槽内にプラズマトーチの直流移行時の対極と溶鋼レベ
ル検出器とを設け、該レベル検出器の検出信号にもとづ
いて前記スイッチ機構を作動する手段によって、上記課
題を解決している。

（ホ）作　用本発明の加熱方法においては、溶鋼のプラズマ加熱とし
て、直流電流でトーチ自体に陽極・陰極を有し、溶鋼槽
内の溶鋼内に対極を配置した移行型・非移行型切替え可
能なプラズマトーチを使用する。

溶鋼槽内に溶鋼か入っていない鋳造開始前や、溶鋼槽内
の溶鋼面が低い（溶＃量か少ない）鋳込み初期や末期に
は、非移行型のプラズマトーチとして溶鋼または溶鋼槽
内の耐火物を加熱する。

直流非移行型プラズマトーチ１は、第５図（Ａ）に示す
ように、１本のトーチに陽極１１と陰極１２とを有して
る。トーチ内に装入した不活性カス１３によって、プラ
ズマアーク１４をトーチ先端より放出し、また装入した
カスも加熱されてプラズマカス１５として先端より吹き
出る。

この直流非移行型プラズマトーチは、トーチと溶鋼面と
の間の距離に関係なく、プラズマアークか発生するため
、トーチと溶鋼面との距離は任意に設定できる。このた
め、溶鋼槽内の溶鋼レベルが変動したり、鋳込み初期の
溶鋼レベルカ１上昇しているときや末期の下降している
ときもトーチ昇降装置を必要とすることなく、溶鋼を加
熱てきる。

また、対極も不要であるため、耐火物も加熱することが
できる。

しかし、非移行型トーチは、プラズマアークをトーチ先
端より放出させるために、多量＜　　５００Ｊｌ　／ｎ
ｉｎ以上）のプラズマカスか必要である。

このカスは、溶鋼か酸化されないように不活性カスを使
用する。不活性カスは高価であり、長時間多量に使用す
ると操業費か上がり、製品コストを上げることになる。

そこで、鋳込みが定常になり溶鋼槽内の溶鋼レベルが一
定すなわち、トーチと溶鋼面との距離が一定になれば、
非移行型から移行型へ切り替える。

直流の移行型プラズマトーチは第５図（Ｂ）に示すよう
に１本のトーチには陽極または陰極のみがあり、もう一
方の極は対象物（溶鋼）に設けられる。トーチと対象物
との間をある一定の距離に保つことにより、両極の間に
プラズマアークが飛び、対象物を加熱する。トーチと対
象物との間の距離はトーチの大きさ、形状等によって異
なるが、２００〜１０００＋ｍの間の一定距離である。

移行型のトーチはプラズマカスによってプラズマアーク
を放出させる必要はないため、プラズマカス流量は非移
行型の場合の１１５〜１／１０程度（１００〜５００　
Ｊ　／ｌ′ｌｉｎ程度）でよく、安価に操業することか
できる、以上のように本発明法によりトーチは１本で溶鋼を有効
に加熱できるなめ、設備上交流プラズマトーチのように
大きくならす、溶鋼槽上に設置しやすく、より安価であ
る。

プラズマトーチを移行型と非移行型との間で切り換える
には、スイッチ機構を用いる。このスイッチ機構は、溶
鋼槽内に設けたｆ８＠レベル検出器の検出信号にもとつ
いて作動される。

鋳造初期および末期のように、溶鋼レベルが低く、不安
定なときにはプラズマトーチを直流非移行型に切り換え
、また、溶鋼槽内の溶鋼レベルか安定した鋳造中期には
前記プラズマトーチを直流移行型に切り換える。

（へ）実施例第１図から第４図までを参照して、本発明の溶鋼槽内溶
鋼の加熱方法および装置の実施例について説明する６本発明の加熱方法は、第１図から第３図まで最もよく示
すように、鋼の連続鋳造において、直流電源４に接続さ
れるべき陽極１１および陰極１２を内蔵したプラズマト
ーチをスイッチ機構５をかいして直流非移行型（第１図
、第５図（Ａ））と直流移行型（第２図、第５図（Ｂ）
）とに切換自在に構成する。溶鋼４１１２内にプラズマ
トーチ１の直流移行時の対ｔｆｉｌ　ｌａを設ける。

鋳造初期および末期には、プラズマトーチ１を直流非移
行型に切り換える（第１図）。溶鋼槽２内の溶鋼レベル
が安定した鋳造中期にはプラズマトーチを直流移行型に
切り換える（第２図）。

このようにして、溶鋼槽２内の溶鋼２１を加熱する。

本発明の加熱装置は、第４図に最もよく示すように、直
流電源４に接続されるべき陽極１１および陰極１２を内
蔵したプラズマトーチ１を溶鋼槽２上部に設ける（第１
図参照）。溶鋼槽２内にプラズマトーチ１の直流移行時
の対＆１１ａを設ける。プラズマトーチ１にスイッチ機
構５を設けて直流非移行型と直流移行型とに選択的に切
り換えられるようにする。この切換は切換制御器５１に
よって行う。

溶鋼槽内の溶鋼レベルを求めるために溶鋼レベル検出器
５２を設ける。検出器５２からの検出信号は切換制鄭器
５１に送られる６次に、本発明の方法の具体的実線例について説明する。

第１図および第２図に示すように、取鍋３の容量は、１
００ｔＯｎ、溶鋼槽２の容量は１２ｔＯｎである。溶鋼
２１は低炭素アルミキルド鋼である。

・注入量は、鋳込み速度によって異なるか、定常時は３
．５ｔｏｎ／ｍｉｎであった。

使用したプラズマトーチ１の直流電源４の容量はＩＭＷ
であった。プラズマガスには、アルゴンガスを使用した
、また、溶ｆ１４湯度を均一にするために、ノズル１６
からアルゴンカス１６１を噴出させた。

取＠３から溶鋼槽２へ注入を開始するときの取鍋３内の
溶鋼温度は、溶鋼槽２内をプラズマ加熱することかでき
るため、加熱しない場合と比較して１０℃低くした。

第１図に示すように、鋳込み開始時には、プラズマトー
チ１を非移行型に切り換えて操業を行った。このとき、
溶鋼レベルとは無関係に加熱てきるため、取鍋３から溶
鋼槽２内に溶ｇ４２１を注入したときよりプラズマ加熱
を実施し、溶鋼２１および槽内耐火物を加熱し、溶＃４
２１がほぼ所定の温度になったところで鋳込みを開始し
た。

また、プラズマカスは、２０００Ｊ　／ｎｉｎの流量を
流しな、溶鋼槽２内の溶鋼湯面か安定して、トーチ１と
の距離が一定（５００ｎｍ程度）になったところで、第
２図に示すように、トーチ１を非移行型から移行型に切
り替えて、トーチと溶鋼面との間にプラズマアーク１４
を飛ばして溶鋼２１を加熱した。このときのプラズマカ
ス流量は３５ＯＮ　／ｎｉｎである。

鋳造末期になって、溶鋼槽内の溶鋼量が減少し、トーチ
１と溶鋼面との間の距離か６００宜以上に離れたとき、
再ひ°トーチを移行型から非移行型に切り替えて、溶鋼
加熱を継続した（第１図）。

プラズマ加熱容量を第３図（Ａ）に、また、溶鋼槽内の
溶鋼温度変化の結果を第３図（Ｂ）の実線に示す。溶鋼
温度か低くなる鋳込み初期と末期とにプラズマ加熱する
ことにより、溶鋼温度を目標温度の±５℃のほぼ一定に
制御することかできた。比較として第３図（Ｂ）の点線
にプラズマ加熱をしていない場合も示す。鋳込み初期は
、溶鋼槽の耐火物への抜熱のために、溶鋼槽内の溶鋼温
度は下がる。このため、従来では、溶鋼槽内の溶＃ｌ温
度は、非常に変動かあった。

（ト）効果本発明によれば、注入初期や末期の溶鋼レベル変動が大
きい場合には、非移行型トーチとして、レベルが安定し
ている鋳造中期の場合には移行型トーチとして切り替え
て使用することにより、１本のプラズマトーチで鋳造初
期から末期まで加熱でき、プラズマガス使用量も低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の加熱方法を適用した溶鋼
槽の継断面図、第３図は溶鋼温度推移を示すグラフ、第
４図は本発明の加熱装置の概略説明図、第５図は各種プ
ラズマトーチの継断面図。１：プラズマトーチ３：取鍋５：スイッチ機構２：溶鋼槽４：直流ｔ′Ｉ！。５２：溶鋼レベル検出器

Claims

【特許請求の範囲】１、鋼の連続鋳造において、直流電源に接続されるべき
陽極および陰極を内蔵したプラズマトーチをスイッチ機
構をかいして直流非移行型と直流移行型とに切換自在に
構成すること、溶鋼槽内にプラズマトーチの直流移行時
の対極を設けること、鋳造初期および末期には前記プラ
ズマトーチを直流非移行型に切り換えること、溶鋼槽内
の溶鋼レベルが安定した鋳造中期には前記プラズマトー
チを直流移行型に切り換えること、溶鋼槽内溶鋼を前記
プラズマトーチによってプラズマ加熱することからなる
溶鋼槽内溶鋼の加熱方法。２、鋼の連続鋳造において、直流電源に接続されるべき
陽極および陰極を内蔵したプラズマトーチを溶鋼槽上部
に設け、前記プラズマトーチにスイッチ機構を設けて直
流非移行型と直流移行型とに切換自在に構成し、前記溶
鋼槽内にプラズマトーチの直流移行時の対極と溶鋼レベ
ル検出器とを設けてなる溶鋼槽内溶鋼の加熱装置。