JP4456284B2

JP4456284B2 - Molten steel heating device using plasma torch

Info

Publication number: JP4456284B2
Application number: JP2001020218A
Authority: JP
Inventors: 新一福永; 和久田中; 良治西原; 泰男繁永; 三司朝野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2021-01-29
Also published as: JP2002224803A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマトーチを用いてタンディッシュ内の溶鋼を加熱する際に、簡単な構造を用い、プラズマアークを安定して形成し、加熱効率を高めることができるプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳片は、溶鋼をタンディッシュから鋳型に注湯し、鋳型による冷却と、支持セグメントからの散水による冷却を行って、この溶鋼を完全に凝固させてからピンチロールで引き抜く連続鋳造によって製造される。
この連続鋳造では、取鍋内の溶鋼の半量程度を注湯した後（中期以降）の鋳造において、鋳造時間の経過と共に、溶鋼の温度が取鍋からの放熱によって０．１〜０．５℃低下し、タンディッシュに注湯した溶鋼の温度が目標温度よりも低くなり、鋳造途中で浸漬ノズルの詰まりを生じ、鋳造作業の中断や鋳型内の湯面変動による鋳片の品質低下等の問題が発生している。
この対策として、特開昭６１−２２９４５１号公報に記載されているように、タンディッシュの内部に溶鋼の流路を形成し、この流路を囲むように誘導加熱装置を配置して、この誘導加熱装置に通電することにより、ジュール熱によって溶鋼を加熱し、放熱による温度低下を保障している。
更に、特公平４−５２５９９号公報に記載されているように、タンディッシュの蓋の一部に、一本のプラズマトーチを取付けた加熱室を設け、この加熱室の下側を溶鋼中に浸漬して周囲から区画しておき、更に、加熱室の外側に設けた電極を溶鋼中に浸漬しておき、この加熱室のプラズマトーチと電極に通電して、プラズマトーチから溶鋼の表面にプラズマアークを形成させ、溶鋼の加熱を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６１−２２９４５１号公報に記載された溶鋼の加熱方法では、タンディッシュの内部に溶鋼の流路を形成するため、タンディッシュの構造が複雑になり、タンディッシュの内張り耐火物の施工が難しく、施工コストが高くなる。しかも、溶鋼の流路を囲むように、誘導加熱装置のコイルを配置するため、流路を構成する耐火物に割れや溶損等が生じ、コイルへの地金の差し込みが発生し、電気的な短絡事故等を招き、加熱装置として安定した使用を行うことに支障がある。
更に、特公平４−５２５９９号公報に記載された方法では、加熱室の雰囲気を安定して維持することができ、プラズマトーチから溶鋼の表面に形成されるプラズマアークを安定させることができるが、プラズマアークの形成された溶鋼の表面が長く加熱され、この部位の溶鋼の温度が極端に高くなって、溶鋼の全体の加熱効率が低下する。
しかも、溶鋼の加熱は、主に加熱室からの輻射熱を利用して行い、耐火物からなる加熱室の下側を溶鋼中に浸漬してタンディッシュの上流側と下流側を完全に区画するため、加熱室の温度が急激に上昇し、内張り耐火物が輻射熱やプラズマアーク熱によって急速に溶損し、加熱室の寿命が低下する。
しかも、加熱室の寿命が低下すると、溶鋼の加熱装置としての寿命も低下するという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、簡単な構造を用いて耐火物コストを低減し、加熱効率を高め、プラズマアークの着火を良好にしてプラズマアークを安定させることができるプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明のプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置は、タンディッシュを覆い、溶鋼を加熱するプラズマトーチを挿入するための複数の挿入口を設けた加熱室と前記溶鋼の注湯口とを備えた蓋を有し、前記挿入口から挿入され、前記タンディッシュ内に貯湯された溶鋼の上方に配置される前記プラズマトーチを前記挿入口の上方に昇降自在に保持した溶鋼の加熱装置において、
前記プラズマトーチは、アノード側トーチとカソード側トーチを有し、しかも該アノード側トーチとカソード側トーチは、昇降手段によって昇降する昇降台車に取付けられ、該昇降手段により、前記プラズマトーチの先端を、前記溶鋼の表面から上方へ１００〜５００ｍｍの位置に保持し、
前記タンディッシュ内で、しかも前記溶鋼の注湯口と前記プラズマトーチの挿入口の間に、長手方向側端が前記タンディッシュに隙間の無い状態で取付けられ、かつ前記蓋の下端に上端が密接する上堰を設け、該上堰の下側を前記溶鋼に浸漬させ、前記注湯口から侵入する外気を遮断して、前記加熱室内の酸素濃度を１．０質量％以下にし、
前記プラズマトーチと前記上堰の間隔を２５０〜８００ｍｍにし、
更に、前記上堰の下流側に下堰を設けて、前記上堰の下端の位置に対し、前記下堰の上端の位置を同じ、又は該下堰の上端の位置を高くしている。
これにより、注湯口に挿入したロングノズルから溶鋼を注湯する際、溶鋼に随伴したスラグの加熱室への流入と、注湯口から侵入した空気の加熱室への侵入を抑制して、スラグ及び雰囲気中の酸素濃度に起因する着火不良やプラズマアークの不安定化を防止することができる。
【０００６】
ここで、前記プラズマトーチは、アノード側トーチとカソード側トーチを有するので、低電流を用いて電気抵抗を大きくでき、ジュール熱による溶鋼の加熱効率を向上することができる。
【０００７】
更に、前記上堰の下流側に下堰を設けるので、上堰により下方に向かう溶鋼の流れを、下堰を用いて上昇する溶鋼の流れにすることができ、この上昇する溶鋼の流れによって、プラズマアークの近傍の溶鋼の表面に溶鋼の流れを形成し、プラズマアークの集中による溶鋼の過剰加熱を抑制し、溶鋼の加熱効率を高めることができる。しかも、加熱室を構成する耐火物への過剰な輻射熱を抑制して耐火物の損耗を少なくし、加熱装置の長寿命化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置の全体図である。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置１０は、溶鋼１１を貯湯するタンディッシュ１２と、このタンディッシュ１２を覆って溶鋼１１の表面上方に加熱室１３を形成する蓋１４と、加熱室１３に形成した挿入口１５、１６と、タンディッシュ１２内の溶鋼１１を加熱するプラズマ装置１７とを有している。
更に、タンディッシュ１２を覆う蓋１４には、注湯口１８を設けており、この注湯口１８からタンディッシュ１２内に溶鋼１１を供給するロングノズル１９が装着されている。
蓋１１を被せたタンディッシュ１２の内側には、ロングノズル１９と加熱室１３の間に、溶鋼１１の流れ方向に直交して配置されタンディッシュ１２の両側部に接する耐火物からなる上堰２０を設けている。
上堰２０の上端は蓋１４の下端に接しており、上堰２０の下側は貯湯された溶鋼１１内に浸漬するように配置されているので、溶鋼１１と共に上流側から流れてくるスラグ２１は上側で遮断され、溶鋼１１は上堰２０の下方を通過できる。
この上堰２０の下流側（加熱室側）には、耐火物からなる下堰２０ａが、溶鋼１１の流れ方向に直交して配置されている。下堰２０ａはその側端部及び下端部がタンディッシュ１２の下側両側部及びタンディッシュ１２の底面に接して配置され、更に下堰２０ａの下側中央部には溶鋼１１が通過できるトンネル孔２０ｂが形成されている。
タンディッシュ１２の底部１２ａの下流側には、孔２２ａが設けられ、この孔２２ａには、図示しない鋳型に溶鋼１１を注湯するスライディングノズル（以後ＳＮという）２２と浸漬ノズル２３が取付けられている。
また、プラズマ装置１７は、図示しない電極の周囲からプラズマガスを形成するアルゴンガスの吹き出し孔を備えたアノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５を有し、アノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５は、コード（電線）２７、２８を介して電源２６によって電気的に導通している。
このアノード側トーチ２４及びカソード側トーチ２５と電源２６は、昇降台車２９に載置されている。
この昇降台車２９には、電動シリンダー等の一般に用いられている図示しない昇降手段が取付けられており、昇降手段の作動によって昇降台車２９が下降し、加熱室１３の挿入口１６、１５からアノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５がタンディッシュ１２内に挿入される。
【０００９】
次に、本発明の一実施の形態に係るプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置１０の動作について説明する。
ロングノズル１９を介して注湯口１８から溶鋼１１をタンディッシュ１２に供給し、４０トンの溶鋼１１が貯湯された時点で、ＳＮ２２を作動させ浸漬ノズル２３から鋳型への注湯を連続して行うと共に、タンディッシュ１２内の溶鋼１１が常に４０トン（一定量）になるように、ロングノズル１９から溶鋼１１を供給する。
タンディッシュ１２内の溶鋼１１の量が１５トンを超えた際、上堰２０の下端が溶鋼１１中に浸漬し始めるため、ロングノズル１９から溶鋼１１に混入したスラグ２１は、上堰２０で遮断され、加熱室１３側への流入が防止される。
【００１０】
ロングノズル１９からの溶鋼１１の供給量が、全供給量（約２００トン）の半分を過ぎると、取鍋での放熱によってタンディッシュ１２内に注湯された溶鋼１１の温度が目標温度よりも低下する。
従って、昇降台車２９の昇降手段を作動し、昇降台車２９に載置したアノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５を下降させ、アノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５を蓋１４に設けた挿入口１６、１５から、タンディッシュ１２内に挿入し、溶鋼１１の表面から上方へ１００〜５００ｍｍの位置にアノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５の先端がくるように保持する。
そして、アノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５の吹き出し孔から溶鋼１１の表面に向かうアルゴンガスの流れを形成し、同時に、電源２６からアノード側トーチ２４とカソード側トーチ２５に、１０００〜５０００アンペアの電流を流してアルゴンガスをイオン化し、プラズマアークを発生させる。
プラズマアークは、アノード側トーチ２４と溶鋼１１の表面間に発生し、溶鋼１１の表面とカソード側トーチ２５間にも形成され、このプラズマアークの熱及び輻射熱によって、溶鋼１１が加熱される。
【００１１】
本実施の形態では、上堰２０によって加熱室１３に流入するスラグ２１の量を抑制しているので、加熱室１３内のスラグ厚みを１０ｍｍ以内に薄くでき、溶鋼１１とアノード側トーチ２４及びカソード側トーチ２５間の電気抵抗を小さくでき、しかも、スラグ厚みを薄くしているため、プラズマアークの溶鋼１１への着火が良好になり、プラズマアークを安定して形成することができる。しかも、加熱室１３内からの輻射熱を溶鋼１１に直に伝熱することができるため、加熱効率を大幅に向上することができる。
更に、上堰２０は、長手方向側端がタンディッシュ１２の内張り耐火物に隙間の無い状態で取付けられ、しかも、蓋１４の下端に上堰２０の上端が密接しているので、注湯口１８から侵入する外気（酸素）を遮断して酸素濃度を１．０質量％以下にすることができる。
【００１２】
その結果、二原子分子である酸素の存在による電気抵抗の増加を抑制できるので、プラズマアークをより安定して形成することができる。
更に、上堰２０のタンディッシュ１２への取付け条件として、溶鋼１１内に浸漬される深さ（浸漬深さ）Ｈを４５０ｍｍ以上とし、この上堰２０の下方を溶鋼１１が通過できるようにすることにより、タンディッシュ１２内の溶鋼１１のレベルが複数取鍋を連続して鋳造するいわゆる連々鋳造による取鍋交換等によって低下した場合でも、加熱室１３側へのスラグ２１の流れ込みを防止できる。
上堰２０とアノード側トーチ２４の間隔Ｌは、２５０〜８００ｍｍにすると良く、間隔Ｌが２５０ｍｍ未満では、上堰２０がプラズマアークの熱影響を受け、亀裂の発生や溶損によって損耗する。一方、間隔Ｌが８００ｍｍを超えると、加熱室１３の容量が大きくなり過ぎて、加熱室１３の内側の輻射熱による溶鋼１１の加熱効率が低下する。
また、通常でのタンディッシュ１２内の溶鋼１１の流れをみると、下方部は、ロングノズル１９から浸漬ノズル２３の方向に向かう流れが形成されている。しかし、上方部では、ロングノズル１９から浸漬ノズル２３の方向に向かう流れが弱くなり、特に、プラズマアークによって加熱する溶鋼１１で滞留が発生する。
この滞留が存在する状態で加熱を行なった場合、火点近傍の溶鋼１１が過剰に加熱されて気化し、プラズマアーク熱や輻射熱による溶鋼１１全体の加熱効率が低下する。
【００１３】
本実施の形態では、トンネル孔２０ｂを有する下堰２０ａによって、図中矢印で示す溶鋼１１の流れを形成するので、プラズマアークの火点近傍での滞留を防止し、火点近傍に新しい溶鋼１１を供給することにより、火点近傍の溶鋼１１の過剰な加熱を防止し、プラズマアーク熱及び輻射熱による溶鋼１１の加熱が促進され、加熱の熱効率をより向上させることができる。
しかも、上堰２０と下堰２０ａについて、上堰２０の下端の位置に対し、下堰２０ａの上端を同じにするか、あるいは下堰２０ａの上端を高くすることにより、スラグ２１を遮断する効果を高めることができる。
【００１４】
このように加熱された溶鋼１１は、ＳＮ２２から浸漬ノズル２３を経て、鋳型に注湯され、鋳型による冷却と支持セグメントからの散水によって凝固し、鋳片として後工程に搬送される。
【００１５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、加熱室にアルゴンガスの吹き込み孔を設け、この吹き込み孔から加熱室内にアルゴンガスを吹き込んで雰囲気置換を行うことができる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１記載のプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置は、タンディッシュを覆い、溶鋼を加熱するプラズマトーチを挿入するための複数の挿入口を設けた加熱室と溶鋼の注湯口とを備えた蓋を有し、挿入口から挿入されタンディッシュ内に貯湯された溶鋼の上方に配置されるプラズマトーチを挿入口の上方に昇降自在に保持した溶鋼の加熱装置において、タンディッシュ内で、しかも溶鋼の注湯口とプラズマトーチの挿入口の間に上堰を設け、上堰の下側を溶鋼に浸漬しているので、簡単な構造を用いてプラズマアークの形成を安定させることができ、輻射熱やプラズマアーク熱等による耐火物の損耗を少なくして加熱装置の長寿命化を図ることができる。しかも、溶鋼を鋳造した鋳片の品質を向上させることができる。
【００１７】
特に、プラズマトーチは、アノード側トーチとカソード側トーチを有するので、溶鋼の加熱効率をより高め、加熱処理コストを低減することができる。
【００１８】
上堰の下流側に下堰を設けているので、プラズマアーク熱及び輻射熱による溶鋼の偏熱を抑制し、溶鋼の加熱効率を高めることができ、浸漬ノズルの詰まりを解消して鋳造作業を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置の全体図である。
【符号の説明】
１０：加熱装置、１１：溶鋼、１２：タンディッシュ、１２ａ：底部、１３：加熱室、１４：蓋、１５：挿入口、１６：挿入口、１７：プラズマ装置、１８：注湯口、１９：ロングノズル、２０：上堰、２０ａ：下堰、２０ｂ：トンネル孔、２１：スラグ、２２：スライディングノズル、２２ａ：孔、２３：浸漬ノズル、２４：アノード側トーチ、２５：カソード側トーチ、２６：電源、２７：コード、２８：コード、２９：昇降台車[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
When heating molten steel in a tundish using a plasma torch, the present invention uses a simple structure, stably forms a plasma arc, and heats molten steel using a plasma torch that can increase heating efficiency. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, slabs are manufactured by continuous casting, in which molten steel is poured from a tundish into a mold, cooled by the mold and sprinkled by water from the support segment, and the molten steel is completely solidified and then pulled out with a pinch roll. Is done.
In this continuous casting, after casting about half of the molten steel in the ladle (after the middle period), the temperature of the molten steel is 0.1 to 0.5 ° C. due to heat radiation from the ladle as the casting time elapses. The temperature of the molten steel poured into the tundish is lower than the target temperature, causing the clogging of the immersion nozzle during casting, causing problems such as interruption of the casting operation and deterioration of slab quality due to fluctuations in the molten metal surface in the mold. Has occurred.
As a countermeasure against this, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-229451, a flow channel of molten steel is formed inside the tundish, and an induction heating device is disposed so as to surround the flow channel, and this induction is performed. By energizing the heating device, the molten steel is heated by Joule heat to ensure a temperature drop due to heat dissipation.
Furthermore, as described in Japanese Patent Publication No. 4-52599, a heating chamber with a single plasma torch is provided in a part of the tundish lid, and the lower side of the heating chamber is immersed in molten steel. Then, the electrode provided outside the heating chamber is immersed in the molten steel, the plasma torch and the electrode in the heating chamber are energized, and the plasma arc is applied from the plasma torch to the surface of the molten steel. The molten steel is heated.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method for heating molten steel described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-229451, since the flow path of molten steel is formed inside the tundish, the structure of the tundish becomes complicated, and the refractory of the lining refractory of the tundish Construction is difficult and construction cost is high. In addition, since the coil of the induction heating device is arranged so as to surround the flow path of the molten steel, the refractory constituting the flow path is cracked, melted, etc., and the insertion of the metal into the coil occurs. A short circuit accident or the like, which hinders stable use as a heating device.
Furthermore, in the method described in Japanese Patent Publication No. 4-52599, the atmosphere of the heating chamber can be stably maintained, and the plasma arc formed on the surface of the molten steel from the plasma torch can be stabilized. The surface of the molten steel on which the plasma arc is formed is heated for a long time, and the temperature of the molten steel at this portion becomes extremely high, so that the overall heating efficiency of the molten steel is lowered.
Moreover, the molten steel is heated mainly using radiant heat from the heating chamber, and the lower side of the heating chamber made of refractory is immersed in the molten steel to completely partition the upstream and downstream sides of the tundish. The temperature of the heating chamber rises rapidly, and the lining refractory is rapidly melted by radiant heat or plasma arc heat, which shortens the life of the heating chamber.
Moreover, when the life of the heating chamber decreases, there is a problem that the life of the molten steel as a heating device also decreases.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a plasma torch that can reduce the refractory cost by using a simple structure, increase the heating efficiency, improve the ignition of the plasma arc, and stabilize the plasma arc. It aims at providing the heating apparatus of the used molten steel.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus for heating molten steel using the plasma torch according to the present invention that meets the above-mentioned object includes a heating chamber that covers a tundish and has a plurality of insertion ports for inserting a plasma torch for heating the molten steel, and a pouring port for the molten steel, In the molten steel heating apparatus, the plasma torch, which is inserted above the insertion port and is disposed above the molten steel stored in the tundish, is held up and down freely above the insertion port. ,
The plasma torch has an anode-side torch and a cathode-side torch, and the anode-side torch and the cathode-side torch are attached to an elevating carriage that is raised and lowered by elevating means, and the tip of the plasma torch is moved by the elevating means . Hold upwards from the surface of the molten steel at a position of 100 to 500 mm,
Within the tundish, and between the molten steel pouring port and the plasma torch insertion port, the longitudinal end is attached to the tundish with no gap, and the upper end is in close contact with the lower end of the lid. An upper weir is provided, the lower side of the upper weir is immersed in the molten steel, the outside air entering from the pouring port is shut off, and the oxygen concentration in the heating chamber is 1.0% by mass or less,
The distance between the plasma torch and the upper weir is 250 to 800 mm,
Furthermore, a lower weir is provided on the downstream side of the upper weir, and the position of the upper end of the lower weir is the same as or higher than the position of the lower end of the upper weir.
Thereby, when pouring the molten steel from the long nozzle inserted in the pouring port, the inflow of the slag accompanying the molten steel into the heating chamber and the intrusion of the air entering from the pouring port into the heating chamber are suppressed, and the slag and Ignition failure and plasma arc instability caused by the oxygen concentration in the atmosphere can be prevented.
[0006]
Here, the plasma torch, since an anode side torch and the cathode torch, using a low current can be increased electric resistance, it is possible to improve the heating efficiency of the molten steel due to Joule heat.
[0007]
Furthermore, the than providing Shitaseki downstream of Kamizeki, the flow of molten steel directed downward by Kamizeki, can be molten steel flow rises with the lower weir, the molten steel flow of the rising The flow of molten steel is formed on the surface of the molten steel in the vicinity of the plasma arc, the excessive heating of the molten steel due to the concentration of the plasma arc can be suppressed, and the heating efficiency of the molten steel can be increased. In addition, excessive radiant heat to the refractory constituting the heating chamber can be suppressed to reduce the wear of the refractory, thereby extending the life of the heating device.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
FIG. 1 is an overall view of a molten steel heating apparatus using a plasma torch according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a molten steel heating apparatus 10 using a plasma torch according to an embodiment of the present invention includes a tundish 12 that stores molten steel 11, and a surface above the molten steel 11 that covers the tundish 12. A lid 14 for forming the heating chamber 13, insertion holes 15 and 16 formed in the heating chamber 13, and a plasma device 17 for heating the molten steel 11 in the tundish 12 are provided.
Further, the lid 14 covering the tundish 12 is provided with a pouring port 18, and a long nozzle 19 for supplying the molten steel 11 from the pouring port 18 into the tundish 12 is mounted.
On the inner side of the tundish 12 covered with the lid 11, an upper weir 20 made of a refractory material is disposed between the long nozzle 19 and the heating chamber 13 so as to be orthogonal to the flow direction of the molten steel 11 and in contact with both sides of the tundish 12. Is provided.
Since the upper end of the upper weir 20 is in contact with the lower end of the lid 14 and the lower side of the upper weir 20 is disposed so as to be immersed in the stored molten steel 11, the slag 21 flowing from the upstream side with the molten steel 11. Is blocked on the upper side, and the molten steel 11 can pass below the upper weir 20.
On the downstream side (heating chamber side) of the upper weir 20, a lower weir 20 a made of a refractory is disposed perpendicular to the flow direction of the molten steel 11. The lower weir 20a is arranged such that its side end and lower end are in contact with the lower both sides of the tundish 12 and the bottom surface of the tundish 12, and further, a tunnel hole through which the molten steel 11 can pass through the lower center of the lower weir 20a. 20b is formed.
A hole 22a is provided on the downstream side of the bottom 12a of the tundish 12, and a sliding nozzle (hereinafter referred to as SN) 22 for pouring the molten steel 11 into a mold (not shown) and an immersion nozzle 23 are attached to the hole 22a. Yes.
The plasma device 17 includes an anode side torch 24 and a cathode side torch 25 having an argon gas blowing hole for forming plasma gas from around an electrode (not shown). The anode side torch 24 and the cathode side torch 25 are: The power supply 26 is electrically connected via cords (electric wires) 27 and 28.
The anode side torch 24, the cathode side torch 25, and the power source 26 are mounted on an elevating carriage 29.
A lifting / lowering means (not shown) such as an electric cylinder, which is generally used, is attached to the lifting / lowering carriage 29. The lifting / lowering carriage 29 is lowered by the operation of the lifting / lowering means, and is inserted into the heating chamber 13 from the insertion ports 16 and 15 on the anode side. The torch 24 and the cathode side torch 25 are inserted into the tundish 12.
[0009]
Next, operation | movement of the heating apparatus 10 of the molten steel using the plasma torch which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.
When the molten steel 11 is supplied to the tundish 12 from the pouring port 18 through the long nozzle 19 and 40 tons of molten steel 11 is stored, the SN 22 is operated to continuously pour the molten metal from the immersion nozzle 23 to the mold. At the same time, the molten steel 11 is supplied from the long nozzle 19 so that the molten steel 11 in the tundish 12 is always 40 tons (a constant amount).
When the amount of the molten steel 11 in the tundish 12 exceeds 15 tons, the lower end of the upper weir 20 begins to be immersed in the molten steel 11, so the slag 21 mixed into the molten steel 11 from the long nozzle 19 is blocked by the upper weir 20. Thus, inflow to the heating chamber 13 side is prevented.
[0010]
When the supply amount of the molten steel 11 from the long nozzle 19 exceeds half of the total supply amount (about 200 tons), the temperature of the molten steel 11 poured into the tundish 12 by heat radiation in the ladle is higher than the target temperature. descend.
Accordingly, the lifting means of the lifting carriage 29 is operated to lower the anode side torch 24 and the cathode side torch 25 placed on the lifting carriage 29, and the insertion port 16 provided with the anode side torch 24 and cathode side torch 25 on the lid 14. 15, and inserted into the tundish 12, and held so that the tips of the anode side torch 24 and the cathode side torch 25 come to a position 100 to 500 mm upward from the surface of the molten steel 11.
Then, a flow of argon gas from the blowing holes of the anode side torch 24 and the cathode side torch 25 toward the surface of the molten steel 11 is formed, and at the same time, 1000 to 5000 amperes are supplied from the power source 26 to the anode side torch 24 and the cathode side torch 25. A current is passed to ionize the argon gas and generate a plasma arc.
The plasma arc is generated between the anode side torch 24 and the surface of the molten steel 11, and is also formed between the surface of the molten steel 11 and the cathode side torch 25, and the molten steel 11 is heated by the heat and radiant heat of the plasma arc.
[0011]
In the present embodiment, since the amount of the slag 21 flowing into the heating chamber 13 is suppressed by the upper weir 20, the slag thickness in the heating chamber 13 can be reduced to within 10 mm, and the molten steel 11, the anode side torch 24, and the cathode Since the electric resistance between the side torches 25 can be reduced and the slag thickness is reduced, the ignition of the plasma arc to the molten steel 11 is improved and the plasma arc can be stably formed. And since the radiant heat from the inside of the heating chamber 13 can be directly transmitted to the molten steel 11, heating efficiency can be improved significantly.
Further, the upper weir 20 is attached to the lining refractory of the tundish 12 with no gap at the end in the longitudinal direction, and the upper end of the upper weir 20 is in close contact with the lower end of the lid 14. The outside air (oxygen) entering from the inside can be blocked, and the oxygen concentration can be reduced to 1.0 mass % or less.
[0012]
As a result, an increase in electrical resistance due to the presence of oxygen as a diatomic molecule can be suppressed, so that a plasma arc can be formed more stably.
Further, as a condition for attaching the upper weir 20 to the tundish 12, the depth (immersion depth) H immersed in the molten steel 11 is set to 450 mm or more so that the molten steel 11 can pass below the upper weir 20. Thereby, even when the level of the molten steel 11 in the tundish 12 is lowered by, for example, ladle replacement by so-called continuous casting in which a plurality of ladles are continuously cast, it is possible to prevent the slag 21 from flowing into the heating chamber 13 side.
The distance L between the upper weir 20 and the anode side torch 24 is preferably 250 to 800 mm. When the distance L is less than 250 mm, the upper weir 20 is affected by the heat of the plasma arc and is worn due to cracking or melting. On the other hand, when the distance L exceeds 800 mm, the capacity of the heating chamber 13 becomes too large, and the heating efficiency of the molten steel 11 due to the radiant heat inside the heating chamber 13 decreases.
Moreover, when the flow of the molten steel 11 in the tundish 12 is observed, a flow from the long nozzle 19 toward the immersion nozzle 23 is formed in the lower part. However, in the upper portion, the flow from the long nozzle 19 toward the immersion nozzle 23 is weakened, and in particular, stagnation occurs in the molten steel 11 heated by the plasma arc.
When heating is performed in a state where this stay exists, the molten steel 11 near the fire point is excessively heated and vaporized, and the heating efficiency of the molten steel 11 as a whole due to plasma arc heat and radiant heat decreases.
[0013]
In the present embodiment, the flow of the molten steel 11 indicated by the arrow in the figure is formed by the lower weir 20a having the tunnel hole 20b, so that the plasma arc is prevented from staying near the hot spot and the new molten steel 11 near the hot spot. By supplying the, the excessive heating of the molten steel 11 near the fire point is prevented, the heating of the molten steel 11 by the plasma arc heat and the radiant heat is promoted, and the thermal efficiency of the heating can be further improved.
Moreover, with respect to the upper weir 20 and the lower weir 20a, the effect of blocking the slag 21 by making the upper end of the lower weir 20a the same as the position of the lower end of the upper weir 20 or by raising the upper end of the lower weir 20a. Can be increased.
[0014]
The molten steel 11 heated in this way is poured into the mold from SN 22 through the immersion nozzle 23, solidified by cooling with the mold and water sprayed from the support segment, and conveyed as a slab to the subsequent process.
[0015]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all changes in conditions and the like that do not depart from the gist are within the scope of the present invention.
For example, the atmosphere replacement can be performed by providing an argon gas blowing hole in the heating chamber and blowing the argon gas into the heating chamber from the blowing hole .
[0016]
【The invention's effect】
The apparatus for heating molten steel using the plasma torch according to claim 1 comprises a heating chamber that covers the tundish and has a plurality of insertion ports for inserting a plasma torch for heating the molten steel, and a molten steel pouring port. In a molten steel heating apparatus having a lid and holding a plasma torch that is inserted from an insertion port and stored above the molten steel stored in the tundish so as to be movable up and down above the insertion port, in the tundish, and also in the molten steel Since the upper weir is provided between the pouring port of the steel and the insertion port of the plasma torch and the lower side of the upper weir is immersed in the molten steel, the formation of the plasma arc can be stabilized using a simple structure, and radiant heat and It is possible to extend the life of the heating device by reducing wear of the refractory due to plasma arc heat or the like. And the quality of the slab which cast molten steel can be improved.
[0017]
In particular, up Razumatochi Since an anode side torch and cathode torch, increasing more the heating efficiency of the molten steel, it is possible to reduce the heat treatment costs.
[0018]
Since is provided a Shitaseki the downstream side of the upper weir, suppressing temperature deviation of the molten steel by plasma arc heat and radiant heat, it is possible to increase the heating efficiency of the molten steel, the casting operation to eliminate the clogging of the immersion nozzle stability Can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a molten steel heating apparatus using a plasma torch according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: heating device, 11: molten steel, 12: tundish, 12a: bottom, 13: heating chamber, 14: lid, 15: insertion port, 16: insertion port, 17: plasma device, 18: pouring port, 19: long Nozzle, 20: upper weir, 20a: lower weir, 20b: tunnel hole, 21: slag, 22: sliding nozzle, 22a: hole, 23: immersion nozzle, 24: anode side torch, 25: cathode side torch, 26: power supply , 27: code, 28: code, 29: lifting carriage

Claims

タンディッシュを覆い、溶鋼を加熱するプラズマトーチを挿入するための複数の挿入口を設けた加熱室と前記溶鋼の注湯口とを備えた蓋を有し、前記挿入口から挿入され、前記タンディッシュ内に貯湯された溶鋼の上方に配置される前記プラズマトーチを前記挿入口の上方に昇降自在に保持した溶鋼の加熱装置において、
前記プラズマトーチは、アノード側トーチとカソード側トーチを有し、しかも該アノード側トーチとカソード側トーチは、昇降手段によって昇降する昇降台車に取付けられ、該昇降手段により、前記プラズマトーチの先端を、前記溶鋼の表面から上方へ１００〜５００ｍｍの位置に保持し、
前記タンディッシュ内で、しかも前記溶鋼の注湯口と前記プラズマトーチの挿入口の間に、長手方向側端が前記タンディッシュに隙間の無い状態で取付けられ、かつ前記蓋の下端に上端が密接する上堰を設け、該上堰の下側を前記溶鋼に浸漬させ、前記注湯口から侵入する外気を遮断して、前記加熱室内の酸素濃度を１．０質量％以下にし、
前記プラズマトーチと前記上堰の間隔を２５０〜８００ｍｍにし、
更に、前記上堰の下流側に下堰を設けて、前記上堰の下端の位置に対し、前記下堰の上端の位置を同じ、又は該下堰の上端の位置を高くしたことを特徴とするプラズマトーチを用いた溶鋼の加熱装置。The tundish is covered with a heating chamber provided with a plurality of insertion ports for inserting a plasma torch for heating the molten steel and a molten metal pouring port, and is inserted from the insertion port, and the tundish In the heating apparatus for molten steel, the plasma torch disposed above the molten steel stored in the furnace is held up and down freely above the insertion port.
The plasma torch has an anode-side torch and a cathode-side torch, and the anode-side torch and the cathode-side torch are attached to an elevating carriage that is raised and lowered by elevating means, and the tip of the plasma torch is moved by the elevating means . Hold upwards from the surface of the molten steel at a position of 100 to 500 mm,
Within the tundish, and between the molten steel pouring port and the plasma torch insertion port, the longitudinal end is attached to the tundish with no gap, and the upper end is in close contact with the lower end of the lid. An upper weir is provided, the lower side of the upper weir is immersed in the molten steel, the outside air entering from the pouring port is shut off, and the oxygen concentration in the heating chamber is 1.0% by mass or less,
The distance between the plasma torch and the upper weir is 250 to 800 mm,
Furthermore, a lower weir is provided on the downstream side of the upper weir, and the upper end of the lower weir is the same as the lower end of the upper weir, or the upper end of the lower weir is made higher. Molten steel heating device using a plasma torch.