JPH09253805A - Method for plasma-heating molten steel in tundish for continuous casting - Google Patents
Method for plasma-heating molten steel in tundish for continuous castingInfo
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- JPH09253805A JPH09253805A JP6400296A JP6400296A JPH09253805A JP H09253805 A JPH09253805 A JP H09253805A JP 6400296 A JP6400296 A JP 6400296A JP 6400296 A JP6400296 A JP 6400296A JP H09253805 A JPH09253805 A JP H09253805A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、タンデイッシュに
収容された溶鋼をプラズマトーチから発生するプラズマ
アークによって加熱を行う連続鋳造用タンデイッシュ内
溶鋼のプラズマ加熱方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma heating method for molten steel in a tundish for continuous casting in which molten steel contained in a tundish is heated by a plasma arc generated by a plasma torch.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鋼の連続鋳造では、タンデイッシュ内の
温度低下を補償し、溶鋼の二次精整、介在物の浮上促
進、ノズル詰まりの防止等のためタンデイッシュ内の溶
鋼を加熱することが行われている。この場合の溶鋼加熱
では、溶鋼が汚染することなく、かつ加熱効率のよい加
熱手段を使用することが好ましく、この条件に合う加熱
手段としてプラズマ加熱設備が知られている。一般にプ
ラズマ加熱設備を備えた連鋳機のタンデイッシュでは、
タンデイッシュへの溶鋼受入れ側と排出側との途中に加
熱室を設置し、この加熱室に設けたプラズマトーチを用
いてプラズマアークにより溶鋼を加熱することが行われ
ている。2. Description of the Related Art In continuous casting of steel, heating the molten steel in the tundish to compensate for the temperature drop in the tundish, secondary refinement of the molten steel, promote floating of inclusions, prevent nozzle clogging, etc. Is being done. In the heating of molten steel in this case, it is preferable to use a heating means that does not contaminate the molten steel and has high heating efficiency, and a plasma heating facility is known as a heating means that meets this condition. Generally, in the tundish of the continuous casting machine equipped with plasma heating equipment,
A heating chamber is installed on the way between the molten steel receiving side and the discharging side of the tundish, and the molten steel is heated by a plasma arc using a plasma torch provided in the heating chamber.
【０００３】加熱室内の雰囲気は、たとえば特開昭59-1
63062 号公報に開示されているように、溶鋼の酸化防
止、プラズマトーチの電極損耗、操業の安定性、コスト
低減、鋳片品質の向上等を考慮してアルゴンガス（Ａｒ
ガス）雰囲気に保たれている。Ａｒガス雰囲気に保たれ
ている加熱室内の溶鋼は、プラズマトーチからの印加電
力によって加熱量が決まるので、印加電力を調整するこ
とにより、タンデイッシュから鋳型に鋳込み時の溶鋼温
度が所定の範囲になるように加熱している。プラズマア
ークの出力がアーク電流と電圧との積により定まるの
で、印加電力の調整には、電流調整と電圧調整との二つ
の手段を使用することになる。一般に、電流調整には、
電力供給装置の電流設定変更により行われ、電圧調整に
は、プラズマトーチの高さ位置を変化させることにより
行われている。The atmosphere in the heating chamber is, for example, JP-A-59-1.
As disclosed in Japanese Patent No. 63062, in consideration of oxidation of molten steel, electrode wear of plasma torch, operational stability, cost reduction, and improvement of slab quality, argon gas (Ar gas
Gas) atmosphere. The amount of heating of the molten steel in the heating chamber kept in the Ar gas atmosphere is determined by the electric power applied from the plasma torch, so by adjusting the applied power, the temperature of the molten steel during casting from the tundish into the mold falls within a predetermined range. It is heated to Since the output of the plasma arc is determined by the product of the arc current and the voltage, two means, current adjustment and voltage adjustment, are used to adjust the applied power. Generally, for current regulation,
This is performed by changing the current setting of the power supply device, and the voltage is adjusted by changing the height position of the plasma torch.
【０００４】プラズマトーチを用いた溶鋼の加熱では、
プラズマアークの発生を安定化することが肝要であり、
加熱室内溶鋼を加熱するための電流調整および電圧調整
は、大きな操作要因になっている。印加電流を調整する
場合、プラズマトーチの容量や加熱室の大きさによって
調整範囲が制限され、また、プラズマトーチの電極が溶
損するのを防止するためにも、印加する電流密度を上げ
ることには、自ずと限度がある。一方、プラズマトーチ
と溶鋼との距離を変えることにより、プラズマアークの
特性が決定され、アーク長さは印加電圧に比例して変化
する。In heating molten steel using a plasma torch,
It is important to stabilize the generation of plasma arc,
Current adjustment and voltage adjustment for heating molten steel in the heating chamber are major operating factors. When adjusting the applied current, the adjustment range is limited by the capacity of the plasma torch and the size of the heating chamber, and in order to prevent the electrodes of the plasma torch from being melted and damaged, it is necessary to increase the applied current density. , Naturally there are limits. On the other hand, the characteristics of the plasma arc are determined by changing the distance between the plasma torch and the molten steel, and the arc length changes in proportion to the applied voltage.
【０００５】印加電圧を調整することによりプラズマア
ークの長さを調節する場合、アーク長さを短くするため
電圧を下げ過ぎるとプラズマトーチに溶鋼のスプラッシ
ュが付着し、トーチを損傷する危険がある。逆に、アー
ク長さを長くするため電圧を上げすぎると、加熱室の壁
面を溶損したり、発熱量が低下するばかりでなくアーク
が乱れて不安定になる。したがって、プラズマ出力を制
御するために、電流調整と電圧調整とを併用して操作し
ても、印加電力の調整幅には限度があることが分かる。When the length of the plasma arc is adjusted by adjusting the applied voltage, if the voltage is lowered too much in order to shorten the arc length, splash of molten steel adheres to the plasma torch and there is a risk of damaging the torch. On the contrary, if the voltage is increased too much to increase the arc length, the wall surface of the heating chamber is melted and the amount of heat generated is lowered, and the arc is disturbed and becomes unstable. Therefore, it is understood that even if the current adjustment and the voltage adjustment are used together to control the plasma output, the adjustment range of the applied power is limited.
【０００６】前述のように、溶鋼のプラズマ加熱を行う
場合に、加熱室内の雰囲気ガスとして、安定したプラズ
マアークが得られ、取扱が容易で溶鋼の酸化や窒化を防
止できること等からＡｒガスが一般に使用されていた。
しかしながら、Ａｒガスは、プラズマアークの電位傾度
が小さく、印加する電流と電圧とを併用して調整して
も、プラズマアークによる加熱出力が不足し、溶鋼の温
度補償が十分に行えない場合があった。アーク電圧を高
める手段として、プラズマアークの電位傾度が大きいガ
ス組成にすることが知られている。すなわち、アーク電
圧はアーク長さに比例して変化するが、その電位傾度は
プラズマガス組成や加熱室の雰囲気ガス組成に影響さ
れ、Ｎ2 、Ｏ2 等の２原子分子ガス濃度が高いほど電位
傾度が大きくなる。As described above, when the molten steel is plasma-heated, Ar gas is generally used as an atmospheric gas in the heating chamber because a stable plasma arc can be obtained, handling is easy, and oxidation and nitridation of molten steel can be prevented. Had been used.
However, Ar gas has a small potential gradient of the plasma arc, and even if the applied current and voltage are used in combination, the heating output due to the plasma arc may be insufficient and the temperature compensation of molten steel may not be performed sufficiently. It was As a means for increasing the arc voltage, it is known to use a gas composition having a large potential gradient of plasma arc. That is, the arc voltage changes in proportion to the arc length, but its potential gradient is affected by the plasma gas composition and the atmosphere gas composition of the heating chamber, and the higher the concentration of diatomic molecule gas such as N 2 and O 2 , the higher the potential. The inclination increases.
【０００７】溶鋼をプラズマ加熱する場合、プラズマト
ーチから吹き込むプラズマ作動用ガスや加熱室内の雰囲
気ガスとして、溶鋼の酸化を防止するため、一般にＡｒ
ガスやＮ2 ガスが使用され、不可避的に侵入する空気以
外はＯ2 ガスを使用することはない。このため、２原子
分子ではないＡｒガスを雰囲気ガスとして使用する場合
には、Ａｒガスに２原子分子ガスであるＮ2 ガスを混合
することによって、プラズマ出力を増加させている。こ
の点に着目して、特開平3-42159 号公報には、加熱室等
の溶鋼上面の雰囲気を、ＡｒガスにＣＯガスが１〜２０
容積％の組成割合になるように混合し、これによりプラ
ズマ電位傾度を高くすることにより、プラズマ出力を向
上するものが開示されている。さらに、特開平5-1317号
公報には、加熱室等の雰囲気ガスとして、ＡｒガスにＮ
2 ガスを0.8 〜12.0％の範囲になるように混合するもの
が開示されている。When the molten steel is heated by plasma, Ar is generally used as a gas for operating a plasma blown from a plasma torch or an atmosphere gas in the heating chamber in order to prevent the molten steel from being oxidized.
Gas or N 2 gas is used, and O 2 gas is not used except for air that inevitably enters. Therefore, when Ar gas that is not a diatomic molecule is used as the atmosphere gas, the plasma output is increased by mixing the Ar gas with the N 2 gas that is a diatomic molecule gas. Focusing on this point, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-42159, the atmosphere on the upper surface of the molten steel such as the heating chamber is set such that the Ar gas contains 1 to 20 CO gas.
It is disclosed that the plasma output is improved by mixing so as to have a composition ratio of volume% and thereby increasing the plasma potential gradient. Furthermore, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-1317, Ar gas is used as an atmosphere gas for a heating chamber and the like.
It is disclosed that two gases are mixed in a range of 0.8 to 12.0%.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、連続鋳
造用タンデイッシュの途中に加熱室を配置し、この加熱
室内をＡｒガス雰囲気にして、プラズマトーチから発生
させたプラズマアークにより溶鋼を加熱する場合、Ａｒ
ガスの電位傾度が小さいため、プラズマトーチに印加す
る電流と電圧調整を併用しても、溶鋼を目標温度に加熱
するに足るプラズマの出力範囲が不足し、温度補償が十
分に得られないという問題点があった。また、加熱室内
の雰囲気を電位傾度の高いガス組成に保つため、前記特
開平3-42159 号公報に開示されているようにＡｒガスに
ＣＯガスを混合する場合には、プラズマトーチの電極消
耗が激しくなるという問題点があった。As described above, the heating chamber is arranged in the middle of the tundish for continuous casting, the inside of the heating chamber is set to the Ar gas atmosphere, and the molten steel is heated by the plasma arc generated from the plasma torch. When doing, Ar
Due to the small potential gradient of the gas, even if the current and voltage adjustment applied to the plasma torch are used together, the plasma output range sufficient to heat the molten steel to the target temperature is insufficient, and temperature compensation cannot be obtained sufficiently. There was a point. Further, in order to maintain the gas composition having a high potential gradient in the atmosphere in the heating chamber, when the CO gas is mixed with the Ar gas as disclosed in JP-A-3-42159, the electrode consumption of the plasma torch is consumed. There was a problem of becoming fierce.
【０００９】ところで、加熱室内の溶鋼をプラズマアー
クにより加熱する場合には、もともとＡｒガス雰囲気に
することを前提にして出発している。このため、加熱室
に侵入する空気中の酸素により、溶鋼が酸化される以外
に酸化される可能性がないので加熱室内の溶鋼は、表面
が裸湯となっている。したがって、前記特開平5-1317号
公報に開示されているように加熱室内の雰囲気として、
ＡｒガスにＮ2 ガスを0.8 〜12.0％混合したものを使用
する場合、溶鋼への窒素ピックアップが避けられず、鋳
片品質を低下させてしまうという問題点があった。By the way, when the molten steel in the heating chamber is heated by the plasma arc, it is originally started on the premise that the atmosphere is an Ar gas atmosphere. For this reason, since there is no possibility that the molten steel will be oxidized by the oxygen in the air entering the heating chamber other than being oxidized, the surface of the molten steel in the heating chamber is bare water. Therefore, as disclosed in JP-A-5-1317, as the atmosphere in the heating chamber,
In the case of using a mixture of Ar gas and 0.8% to 12.0% of N 2 gas, there is a problem that nitrogen pickup to the molten steel is unavoidable and the slab quality is deteriorated.
【００１０】本発明は、前記従来技術の問題点を解消
し、Ａｒガス雰囲気とした加熱室内に比較的電位傾度が
高く、安価でプラズマトーチの電極損耗の小さいＮ2 ガ
スを混合し、ＡｒとＮ2 ガスとの混合ガス雰囲気にする
ことによりプラズマ出力範囲を拡大すると同時に、溶鋼
の窒素ピックアップを抑制および溶鋼の保温促進を達成
できる連続鋳造用タンデイッシュ内溶鋼のプラズマ加熱
方法を提供することを目的とするものである。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and mixes N 2 gas, which has a relatively high potential gradient, is inexpensive and has a small electrode wear of the plasma torch, into an Ar gas atmosphere heating chamber, and (EN) A plasma heating method for molten steel in a tundish for continuous casting, which is capable of expanding the plasma output range by setting a mixed gas atmosphere with N 2 gas, suppressing nitrogen pickup of the molten steel and accelerating heat retention of the molten steel. It is intended.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】図２に、プラズマトーチ
から発生させたプラズマのアーク長さ(mm)とプラズマ出
力（MW) との関係を、ＡｒガスとＮ2 ガスとの混合割合
を変化させた場合について比較して示す。図２に示すよ
うに、加熱室がＡｒガス雰囲気にあってもアーク長さの
増大と共にプラズマ出力が増加していくが、Ａｒガス雰
囲気にＮ2 ガス成分を加えると、Ｎ2 の増加と共に、さ
らにプラズマ出力範囲が拡大することができることが分
かる。また、図３に、加熱室内のＡｒガス雰囲気に混合
するＮ2成分率（％）と溶鋼の裸湯面での窒素ピックア
ップ量Δ〔Ｎ〕％との関係を示す。図３に示すように、
Ｎ2 成分率（％）の増加と共に窒素ピックアップ量Δ
〔Ｎ〕は増大し、鋳片の品質低下を招くことを示してい
る。[Means for Solving the Problems] FIG. 2 shows the relationship between the arc length (mm) of plasma generated from a plasma torch and the plasma output (MW), and changes the mixing ratio of Ar gas and N 2 gas. The case where they are made will be compared and shown. As shown in FIG. 2, the heating chamber increases plasma power with increasing also the arc length be in Ar gas atmosphere, the addition of N 2 gas component Ar gas atmosphere, with increasing N 2, Further, it can be seen that the plasma output range can be expanded. Further, FIG. 3 shows the relationship between the N 2 component ratio (%) mixed in the Ar gas atmosphere in the heating chamber and the nitrogen pickup amount Δ [N]% on the bare molten metal surface. As shown in FIG.
Nitrogen pickup amount Δ as N 2 component ratio (%) increases
[N] increases, which indicates that the quality of the slab is deteriorated.
【００１２】本発明は、前記のように連続鋳造時におい
て、タンデイッシュの途中に設置した加熱室内の雰囲気
ガス成分を、Ａｒガスのみとした場合に比べ、ＡｒにＮ
2 を混合する場合には、プラズマ出力が増加し、その出
力増加はＮ2 の増加と共に増大するというメリットが得
られる。しかしながら、加熱室内のＮ2 成分率が大きく
なるにつれて溶鋼の窒素ピックアップ量ΔＮが増え、鋳
片の品質の劣化に大きな影響を及ぼすというデメリット
が生じる。In the present invention, as described above, during continuous casting, N is added to Ar as compared with the case where only Ar gas is used as the atmospheric gas component in the heating chamber installed in the middle of the tundish.
When 2 is mixed, there is a merit that the plasma output increases and the output increase increases with the increase of N 2 . However, there is a demerit that the nitrogen pickup amount ΔN of the molten steel increases as the N 2 component ratio in the heating chamber increases, which greatly affects the deterioration of the quality of the cast slab.
【００１３】本発明は、前記のような加熱室内のＡｒガ
ス雰囲気にＮ2 ガスを混合するとプラズマ出力がアップ
するというメリットを生かすと共に、溶鋼が窒素をピッ
クアップするというデメリットを抑制することができる
方法について検討を重ねた結果により達成されたもので
ある。前記目的を達成するための本発明は、連続鋳造用
タンデイッシュの途中にプラズマトーチを備えた加熱室
を配置し、この加熱室内をアルゴンガス雰囲気にすると
共に、プラズマトーチから発生させたプラズマアークに
より溶鋼を加熱する方法において、前記加熱室内のアル
ゴンガス雰囲気中に電位傾向が比較的大きい適量の窒素
ガスを混合すると共に、当該加熱室内の溶鋼上にタンイ
ッシュパウダを添加することにより、溶鋼の窒素ピック
アップを防止しつつプラズマアークにより溶鋼を加熱す
ることをと特徴とするタンデイッシュ内溶鋼のプラズマ
加熱方法であるThe present invention takes advantage of the advantage of increasing the plasma output when N 2 gas is mixed into the Ar gas atmosphere in the heating chamber as described above, and at the same time suppresses the disadvantage of molten steel picking up nitrogen. This was achieved as a result of repeated studies. The present invention for achieving the above object is to arrange a heating chamber equipped with a plasma torch in the middle of a tundish for continuous casting, and to make this heating chamber an argon gas atmosphere, and by a plasma arc generated from the plasma torch. In the method of heating molten steel, by mixing an appropriate amount of nitrogen gas having a relatively large potential tendency in an argon gas atmosphere in the heating chamber, and adding a tankish powder on the molten steel in the heating chamber, the nitrogen in the molten steel is added. A plasma heating method for molten steel in a tundish characterized by heating the molten steel by a plasma arc while preventing pickup.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施態様を示
し、プラズマ加熱設備を具備したタンデイッシュ１の溶
鋼受入れ側と排出側との途中に加熱室２が設置してあ
る。加熱室２の下部は、タンデイッシュ１内の溶鋼３に
垂直に浸漬する上流側壁４と下流側壁５とを備えてい
る。加熱室２を構成する天井壁６の中央部には、支持フ
レーム10に昇降自在に支持されたプラズマトーチ７が垂
直に炉内に臨んでおり、このプラズマトーチ７にはアル
ゴンガス供給管８と窒素ガス供給管９とを合流したガス
供給管28が接続してある。また、天井壁６には、ガス供
給管28が炉内に向けて開口していると共に、パウダ供給
用ホッパ11が配置してある。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a heating chamber 2 is installed in the middle of a molten steel receiving side and a discharging side of a tundish 1 equipped with a plasma heating facility. The lower part of the heating chamber 2 is provided with an upstream side wall 4 and a downstream side wall 5 vertically immersed in the molten steel 3 in the tundish 1. At the center of the ceiling wall 6 which constitutes the heating chamber 2, a plasma torch 7 vertically supported by a support frame 10 vertically faces the inside of the furnace. The plasma torch 7 is provided with an argon gas supply pipe 8 and A gas supply pipe 28 that joins the nitrogen gas supply pipe 9 is connected. Further, on the ceiling wall 6, a gas supply pipe 28 is opened toward the inside of the furnace, and a powder supply hopper 11 is arranged.
【００１５】連続鋳造に先立って、タンデイッシュ１内
は、予熱装置（図示せず）によって予熱されると共に、
加熱室２内にまずアルゴンガス供給管８からガス供給管
28を経由してＡｒガスが供給され、空気との置換を行っ
て、加熱室２内をＡｒガス雰囲気にする。連続鋳造を開
始するに際しては、加熱室２内をＡｒガス雰囲気にし
て、取鍋12の底部に設けたスライディングノズル15を開
口し、取鍋12内の溶鋼３を、ロングノズル13を介してタ
ンデイッシュ１の受入れ側に注入し、溶鋼３の酸化や窒
素ピックアップを防止する。タンデイッシュ１内に所定
量の溶鋼３が溜まった時点で、パウダ供給用ホッパ11か
ら所定量のタンデイッシュパウダ18が、加熱室２内の溶
鋼３上に添加され、溶鋼３の表面をタンデイッシュパウ
ダ18により被覆して溶鋼３の酸化や窒素のピックアップ
を防止をする。Prior to continuous casting, the inside of the tundish 1 is preheated by a preheating device (not shown), and
First, in the heating chamber 2, from the argon gas supply pipe 8 to the gas supply pipe.
Ar gas is supplied via 28 to replace the air with the air to make the inside of the heating chamber 2 an Ar gas atmosphere. When starting the continuous casting, the heating chamber 2 is made to have an Ar gas atmosphere, the sliding nozzle 15 provided at the bottom of the ladle 12 is opened, and the molten steel 3 in the ladle 12 is tandemed through the long nozzle 13. It is injected into the receiving side of the isch 1 to prevent oxidation of the molten steel 3 and nitrogen pickup. When a predetermined amount of molten steel 3 is accumulated in the tundish 1, a predetermined amount of tundish powder 18 is added from the powder supply hopper 11 onto the molten steel 3 in the heating chamber 2, and the surface of the molten steel 3 is tundished. It is covered with powder 18 to prevent oxidation of molten steel 3 and pick-up of nitrogen.
【００１６】溶鋼３上をタンデイッシュパウダ18により
被覆した時点で、窒素ガス供給管９からＮ2 ガスの供給
を開始し、ＡｒとＮ2 からなる混合ガスに切り換え、加
熱室２内にガス供給管28からＡｒとＮ2 とを導入し、加
熱室２内をＡｒとＮ2 の混合ガス雰囲気に保持する。こ
の場合、流量計21、22によりそれぞれＡｒとＮ2 の流量
を測定し、演算制御装置20によってＡｒとＮ2 の流量お
よび混合比を制御する。また、演算制御装置20には、温
度センサ23により測定されたタンデイッシュ１の排出側
における溶鋼温度の信号および電力供給装置24からプラ
ズマトーチ７に供給する電流値、電圧値の信号が入力さ
れるようになっいる。When the molten steel 3 is coated with the tundish powder 18, the supply of N 2 gas from the nitrogen gas supply pipe 9 is started, the gas is switched to the mixed gas of Ar and N 2 , and the gas is supplied into the heating chamber 2. Ar and N 2 are introduced from the pipe 28, and the inside of the heating chamber 2 is maintained in a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 . In this case, the flowmeters 21 and 22 measure the flow rates of Ar and N 2 , respectively, and the arithmetic and control unit 20 controls the flow rates of Ar and N 2 and the mixing ratio. Further, the arithmetic and control unit 20 is supplied with a signal of the molten steel temperature on the discharge side of the tundish 1 measured by the temperature sensor 23 and a signal of a current value and a voltage value supplied from the power supply device 24 to the plasma torch 7. Is becoming.
【００１７】また、タンデイッシュ１の排出側における
溶鋼３の目標温度を設定し、これを演算制御装置20に入
力しておく。演算制御装置20では、設定した目標温度と
温度センサ23により測定した溶鋼３の温度との差に応じ
て電力供給装置24を制御し、電流を調整すると共に適宜
にトーチ昇降装置25を昇降制御して電圧を調整する。加
熱室２内の溶鋼３の温度をさらに高くする必要が生じた
場合には、演算制御装置20により、必要とする電圧を得
ることができるＡｒとＮ2 との雰囲気ガス成分の比率を
演算する。Further, a target temperature of the molten steel 3 on the discharge side of the tundish 1 is set, and this is input to the arithmetic and control unit 20. In the arithmetic and control unit 20, the power supply unit 24 is controlled according to the difference between the set target temperature and the temperature of the molten steel 3 measured by the temperature sensor 23, the current is adjusted, and the torch lifting unit 25 is appropriately moved up and down. Adjust the voltage. When it becomes necessary to further raise the temperature of the molten steel 3 in the heating chamber 2, the arithmetic and control unit 20 calculates the ratio of the atmospheric gas components of Ar and N 2 that can obtain the required voltage. .
【００１８】演算により得られたガス成分に基づいてＡ
ｒとＮ2 の流量信号を、それぞれ流量計21、22に送信
し、アルゴンガス供給管８および窒素ガス供給管９から
必要量のガスを供給すると共に、プラズマ出力がアップ
するようにＡｒとＮ2 の混合比率を変更する。そして、
プラズマトーチ７に供給するプラズマ作動用ガスは、流
量計26により測定する一方、加熱室２に供給する雰囲気
用ガスは、流量計27により測定する。これら流量測定信
号を演算制御装置20に入力し、演算制御装置20では、プ
ラズマトーチ７および加熱室２に供給する流量を演算
し、この演算により得られたガス流になるように流量制
御する。A based on the gas component obtained by the calculation
The flow rate signals of r and N 2 are transmitted to the flowmeters 21 and 22, respectively, and a necessary amount of gas is supplied from the argon gas supply pipe 8 and the nitrogen gas supply pipe 9, and Ar and N are supplied so as to increase the plasma output. Change the mixing ratio of 2 . And
The plasma working gas supplied to the plasma torch 7 is measured by the flow meter 26, while the atmosphere gas supplied to the heating chamber 2 is measured by the flow meter 27. These flow rate measurement signals are input to the arithmetic and control unit 20, the arithmetic and control unit 20 calculates the flow rates to be supplied to the plasma torch 7 and the heating chamber 2, and the flow rate is controlled so that the gas flow obtained by this calculation is obtained.
【００１９】これによって電圧の制御幅を一層拡大し、
プラズマトーチ７のプラズマ出力をアップし、溶鋼３の
加熱熱量を増加する。プラズマの大半の熱はプラズマガ
スより輻射熱として放出され、溶鋼３を加熱する。な
お、プラズマトーチ７から発生させたプラズマアーク19
は、当該プラズマトーチ７からプラズマ作動用ガスを吹
き出した直後には、プラズマ作動用ガスによって覆われ
ているが、溶鋼３の表面に接近する段階では、雰囲気ガ
スを巻き込むのでプラズマアークは雰囲気ガスの影響を
受ける。As a result, the control range of voltage is further expanded,
The plasma output of the plasma torch 7 is increased and the amount of heat for heating the molten steel 3 is increased. Most of the heat of plasma is released from the plasma gas as radiant heat, and heats the molten steel 3. A plasma arc 19 generated from the plasma torch 7
Is covered with the plasma working gas immediately after the plasma working gas is blown out from the plasma torch 7, but when the surface approaching the surface of the molten steel 3, the atmosphere gas is entrained, so that the plasma arc is to be influenced.
【００２０】このため、プラズマトーチ７から発生させ
るプラズマアーク19の出力を増加するには、プラズマ作
動用ガスの他に雰囲気用ガスの成分を、電位傾度の高い
ガス成分を有するものにしておく必要がある。したがっ
て、本発明では、プラズマ作動用ガスの他、雰囲気ガス
としてＡｒガスに、電位傾度の比較的高く、安価なＮ 2
ガスを混合して使用するのである。なお、加熱室２内に
おいて溶鋼３の窒素ピックアップが小さいと考えられる
場合には、Ｎ2 成分率に応じて当初から雰囲気ガスをＡ
ｒおよびＮ2 の混合ガスを供給し、加熱室２内をＡｒと
Ｎ2 との混合ガスにしておくことも可能である。For this reason, the plasma torch 7
To increase the output of plasma arc 19,
In addition to the working gas, the components of the atmosphere gas have a high potential gradient.
It is necessary to have a gas component. Accordingly
In the present invention, in addition to the plasma operating gas, the ambient gas
As Ar gas, it has a relatively high potential gradient and is inexpensive N Two
The gas is mixed and used. In addition, in the heating chamber 2
It is considered that the nitrogen pickup of molten steel 3 is small
In case NTwoAtmosphere gas A from the beginning depending on the component ratio
r and NTwoTo supply Ar gas to the inside of the heating chamber 2.
NTwoIt is also possible to leave it as a mixed gas with.
【００２１】連続鋳造中に、タンデイッシュ１の受入れ
側に注入された溶鋼は、上流側壁４の下方を通過して加
熱室２内に入る。加熱室２内に入った溶鋼３は、前述の
ような操作手順により、プラズマトーチ７との間でプラ
ズマアーク19を発生させ、加熱室２内の溶鋼３を加熱
し、溶鋼３を所定の温度に維持すると同時に、パウダ供
給用ホッパ11から供給されるタンデイッシュパウダ18を
溶融させる。プラズマトーチ７から目標とするプラズマ
アーク19を発生させるため、Ａｒと電位傾度の大きいＮ
2 との混合ガスを使用することによって、プラズマアー
ク19による加熱出力を高め、溶鋼３の加熱を促進する。During continuous casting, the molten steel injected into the receiving side of the tundish 1 passes under the upstream side wall 4 and enters the heating chamber 2. The molten steel 3 that has entered the heating chamber 2 generates a plasma arc 19 between the molten steel 3 and the plasma torch 7 by the above-described operation procedure, heats the molten steel 3 in the heating chamber 2, and keeps the molten steel 3 at a predetermined temperature. At the same time, the tundish powder 18 supplied from the powder supply hopper 11 is melted. Since the target plasma arc 19 is generated from the plasma torch 7, N having a large potential gradient with Ar is used.
By using the mixed gas with 2 , the heating output by the plasma arc 19 is increased and the heating of the molten steel 3 is promoted.
【００２２】本発明では、加熱室２内がＡｒに比較して
電位傾度の比較的高いＮ2 を混合した雰囲気を用いるの
で、プラズマトーチ７による加熱の出力制御範囲を拡大
することができ、これにより加熱室２内の溶鋼３の昇温
や温度維持を行い易くする。また、加熱室２内の溶鋼３
の表面は、タンデイッシュパウダ18により被覆されお
り、Ｎ2 ガス成分が溶鋼に接触するのは、プラズマトー
チ７から吹き出したプラズマ作動用ガスにより、タンデ
イッシュパウダ18を吹き払い溶鋼３の裸湯面が露出する
部分だけである。加熱室２内に存在する大部分の溶鋼３
は、タンデイッシュパウダ18により被覆されていて、窒
素ピックアップを防止できるので、雰囲気ガス成分に多
量のＮ2 ガスを混合しても、溶鋼３の窒素ピックアップ
を抑制することができる。このようにして、加熱室２内
で溶鋼３は、プラズマトーチ７から出力をアップしたプ
ラズマアーク19により加熱され、所定の温度に迅速に調
整されると共に、窒素ピックアップを抑制された溶鋼３
は、下流側壁５の下方を通過してタンデイッシュ１の排
出側に入り、前述のように浸漬ノズル14を介して鋳型17
に注入される。In the present invention, since the heating chamber 2 uses an atmosphere in which N 2 having a relatively higher potential gradient than Ar is mixed, the output control range of heating by the plasma torch 7 can be expanded. This facilitates raising or maintaining the temperature of the molten steel 3 in the heating chamber 2. In addition, molten steel 3 in the heating chamber 2
The surface of is covered with tundish powder 18, and the N 2 gas component comes into contact with the molten steel because the plasma working gas blown out from the plasma torch 7 blows off the tundish powder 18 Is only the exposed part. Most molten steel 3 existing in the heating chamber 2
Since it is covered with the tundish powder 18, it is possible to prevent the nitrogen pickup, so that the nitrogen pickup of the molten steel 3 can be suppressed even if a large amount of N 2 gas is mixed with the atmospheric gas component. In this way, the molten steel 3 is heated in the heating chamber 2 by the plasma arc 19 whose output is increased from the plasma torch 7, is quickly adjusted to a predetermined temperature, and the nitrogen pickup is suppressed.
Passes through below the downstream side wall 5 and enters the discharge side of the tundish 1, and passes through the dipping nozzle 14 to mold 17 as described above.
Is injected into.
【００２３】図４は、図１に示す装置を使用し、タンデ
イッシュ１の途中に設置した加熱室２内の雰囲気とし
て、Ａｒガス成分とＮ2 ガス成分とが、半々の50容積％
になるように混合し、加熱室内におけるプラズマアーク
の出力アップにより溶鋼の温度補償を十分に行うと共
に、溶鋼の表面をタンデイッシュパウダにより被覆し
て、窒素のピックアップを抑制する本発明法を実施した
場合と、加熱室内の雰囲気を、Ａｒガス成分100 容積％
として溶鋼上にタンデイッシュパウダを添加しない従来
法の場合とを、連続鋳造開始から鋳造終了までのタンデ
イッシュ排出側の溶鋼温度推移を示している。FIG. 4 shows the atmosphere in the heating chamber 2 installed in the middle of the tundish 1 using the apparatus shown in FIG. 1 in which the Ar gas component and the N 2 gas component are 50% and 50% by volume, respectively.
And the temperature of the molten steel was sufficiently compensated by increasing the output of the plasma arc in the heating chamber, and the surface of the molten steel was coated with tundish powder to suppress the nitrogen pickup. In this case, the atmosphere in the heating chamber is 100% by volume of Ar gas component.
As a result, the case of the conventional method in which no tundish powder is added on the molten steel and the transition of the molten steel temperature on the tundish discharge side from the start of continuous casting to the end of casting are shown.
【００２４】なお、表１に本発明法および従来法により
連続鋳造した極低炭素鋼用向けの溶鋼組成を示し、表２
に本発明で使用したタンデイッシュパウダの組成を示
す。また、鋳造条件を表３に示す。Table 1 shows molten steel compositions for ultra low carbon steel continuously cast by the method of the present invention and the conventional method.
The composition of the tundish powder used in the present invention is shown in FIG. Table 3 shows the casting conditions.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】[0026]
【表２】 [Table 2]
【００２７】[0027]
【表３】 [Table 3]
【００２８】図４に示すように鋳造開始から50分経過
後、加熱室に設けたプラズマトーチから発生させたプラ
ズマアークにより溶鋼の加熱を開始した。なお、鋳造終
了時の溶鋼目標温度を1505℃±３℃とした。図４に示す
ように鋳造開始後に溶鋼は、放熱により温度が次第に低
下し、50分経過時に1540℃を下回る温度まで低下した。
そこで、加熱室に配置したプラズマトーチから発生させ
たプラズマアークにより溶鋼の加熱を行った。本発明で
は、加熱室内に加えた電位傾度の大きいＮ2 ガス効果に
よるプラズマアークの出力アップにより、加熱室内の溶
鋼の温度補償を十分に行うことができた。その結果、鋳
造終了時の溶鋼温度を目標を上回るレベルで溶鋼の温度
を維持することができ、安定した連続鋳造を行うことが
できた。As shown in FIG. 4, 50 minutes after the start of casting, heating of molten steel was started by a plasma arc generated by a plasma torch provided in the heating chamber. The molten steel target temperature at the end of casting was 1505 ° C ± 3 ° C. As shown in FIG. 4, the temperature of the molten steel gradually decreased due to heat radiation after the start of casting, and decreased to below 1540 ° C. after 50 minutes.
Therefore, the molten steel was heated by the plasma arc generated from the plasma torch arranged in the heating chamber. In the present invention, the temperature of the molten steel in the heating chamber can be sufficiently compensated by increasing the output of the plasma arc due to the N 2 gas effect having a large potential gradient added to the heating chamber. As a result, it was possible to maintain the temperature of the molten steel at a level exceeding the target temperature of the molten steel at the end of casting, and to perform stable continuous casting.
【００２９】これに対し、従来法による場合には、加熱
室内の雰囲気ガスがＡｒのみであるため、プラズマアー
クの出力を十分に上げることが困難で、加熱室内の溶鋼
温度補償が不足気味となり、鋳造終了時の溶鋼温度は、
目標温度をやや下回る温度まで低下し、操業が不安定に
なった。ちなみに、表４に本発明法と従来法による場合
のＡｒとＮ2 との混合割合別の操業結果を比較して示
す。On the other hand, in the case of the conventional method, since the atmosphere gas in the heating chamber is only Ar, it is difficult to sufficiently increase the output of the plasma arc, and the molten steel temperature compensation in the heating chamber tends to be insufficient. The molten steel temperature at the end of casting is
The temperature has dropped to slightly below the target temperature, and operation has become unstable. By the way, Table 4 shows a comparison of the operation results by the mixing ratio of Ar and N 2 in the case of the method of the present invention and the conventional method.
【００３０】[0030]
【表４】 [Table 4]
【００３１】表４に示すように本発明によれば、溶鋼の
窒素ピックアップ量ΔＮを従来法並みに抑制することが
可能となるばかりでなく、タンデイッシュパウダにより
溶鋼中の非金属介在物が吸着されるので、介在物指数を
従来法よりも低減する効果も得られた。As shown in Table 4, according to the present invention, not only the nitrogen pickup amount ΔN of molten steel can be suppressed as in the conventional method, but also nonmetallic inclusions in the molten steel are adsorbed by the tundish powder. Therefore, the effect of reducing the inclusion index as compared with the conventional method was also obtained.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ンデイッシュの途中に配置した加熱室内のＡｒガス雰囲
気に電位傾度の高いＮ2 ガス成分を混合し、プラズマト
ーチから発生させるプラズマアークの出力範囲を拡大で
きる。そのため、溶鋼の温度補償を十分に行うことがで
きるので、溶鋼の温度を目標温度に容易に維持でき、安
定した連続鋳造が達成される。また、加熱室内の溶鋼上
に添加したタンデイッシュパウダにより溶鋼が保温され
ると共に、雰囲気ガスからの窒素ピックアップが低減さ
れ、非金属介在物の吸着、除去により良好な品質の鋳片
を製造することが可能になる。さらに、プラズマトーチ
先端部の電極消耗の軽減、タンデイッシュパウダによる
加熱室内の耐火物保護効果も得られる。As described above, according to the present invention, the N 2 gas component having a high potential gradient is mixed with the Ar gas atmosphere in the heating chamber arranged in the middle of the tundish, and the plasma arc of the plasma torch is generated. The output range can be expanded. Therefore, since the temperature of the molten steel can be sufficiently compensated, the temperature of the molten steel can be easily maintained at the target temperature, and stable continuous casting is achieved. Also, the molten steel is kept warm by the tundish powder added on the molten steel in the heating chamber, the nitrogen pickup from the atmospheric gas is reduced, and the non-metallic inclusions are adsorbed and removed to produce a slab of good quality. Will be possible. Further, it is possible to reduce the consumption of electrodes at the tip of the plasma torch and to protect the refractory in the heating chamber with the tundish powder.
【図１】プラズマ加熱設備を備えた連続鋳造用タンデイ
ッシュの概略を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a tundish for continuous casting equipped with a plasma heating facility.
【図２】プラズマアーク長さ（mm) とプラズマ出力（M
W) との関係を、ＡｒとＮ2 との割合を変化させた場合
について示す特性図である。[Fig. 2] Plasma arc length (mm) and plasma output (M
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship with W) when the ratio of Ar and N 2 is changed.
【図３】Ｎ2 成分率と窒素ピックアップ量ΔＮ（％）と
の関係を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the N 2 component ratio and the nitrogen pickup amount ΔN (%).
【図４】連続鋳造開始から鋳造終了までの経過時間
（分）と溶鋼温度（℃）との関係を本発明法および従来
法について比較して示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the elapsed time (minutes) from the start of continuous casting to the end of casting and the molten steel temperature (° C.) in comparison between the method of the present invention and the conventional method.
１ タンデイッシュ ２ 加熱室 ３ 溶鋼 ４ 上流側壁 ５ 下流側壁 ６ 天井壁 ７ プラズマトーチ ８ アルゴンガス供給管 ９ 窒素ガス供給管 10 支持フレーム 11 パウダ供給用ホッパ 12 取鍋 13 ロングノズル 14 浸漬ノズル 15 スライディングノズル（取鍋） 16 スライディングノズル（タンデイッシュ） 17 鋳型 18 タンデイッシュパウダ 19 プラズマアーク 20 演算制御装置 21 流量計 22 流量計 23 温度センサ 24 電力供給装置 25 トーチ昇降装置 26 流量計 27 流量計 28 ガス供給管 1 Tundish 2 Heating chamber 3 Molten steel 4 Upstream side wall 5 Downstream side wall 6 Ceiling wall 7 Plasma torch 8 Argon gas supply pipe 9 Nitrogen gas supply pipe 10 Support frame 11 Powder supply hopper 12 Ladle 13 Long nozzle 14 Dipping nozzle 15 Sliding nozzle (Ladle) 16 Sliding Nozzle (Tundish) 17 Mold 18 Tundish Powder 19 Plasma arc 20 Arithmetic control device 21 Flowmeter 22 Flowmeter 23 Temperature sensor 24 Power supply device 25 Torch lifting device 26 Flowmeter 27 Flowmeter 28 Gas supply tube
Claims (1)
ズマトーチを備えた加熱室を配置し、この加熱室内をア
ルゴンガス雰囲気にすると共に、プラズマトーチから発
生させたプラズマアークにより溶鋼を加熱する方法にお
いて、前記加熱室内のアルゴンガス雰囲気中に電位傾向
が比較的大きい適量の窒素ガスを混合すると共に、当該
加熱室内の溶鋼上にタンデイッシュパウダを添加するこ
とにより、溶鋼の窒素ピックアップを防止しつつプラズ
マアークにより溶鋼を加熱することを特徴とするタンデ
イッシュ内溶鋼のプラズマ加熱方法。1. A method of arranging a heating chamber equipped with a plasma torch in the middle of a continuous casting tundish, making the heating chamber an argon gas atmosphere, and heating molten steel by a plasma arc generated from the plasma torch. While mixing an appropriate amount of nitrogen gas having a relatively large potential tendency in the argon gas atmosphere in the heating chamber and adding tundish powder on the molten steel in the heating chamber, plasma is prevented while preventing nitrogen pickup of the molten steel. A plasma heating method for molten steel in a tundish characterized by heating the molten steel by an arc.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP06400296A JP3385156B2 (en) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | Plasma heating method for molten steel in tundish for continuous casting |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5690015B1 (en) * | 2014-09-10 | 2015-03-25 | 榮子 山田 | Heating method of molten steel in tundish |
| JP2018034180A (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 新日鐵住金株式会社 | In-tundish molten steel heating method and tundish plasma heating device |
| CN113714495A (en) * | 2020-05-25 | 2021-11-30 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | Continuous casting tundish direct-current plasma arc heating control method |
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1996
- 1996-03-21 JP JP06400296A patent/JP3385156B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN113714495A (en) * | 2020-05-25 | 2021-11-30 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | Continuous casting tundish direct-current plasma arc heating control method |
| CN113714495B (en) * | 2020-05-25 | 2022-11-11 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | Continuous casting tundish direct-current plasma arc heating control method |
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| JP3385156B2 (en) | 2003-03-10 |
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