JPH02263545A - タンデッシュ内溶融金属の加熱装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、連続鋳造機等に適用されるタンプッシュで
の溶融金属加熱装置に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 通常、鉄鋼等の溶湯から長尺鋳片を連続的に鋳造する連
続鋳造機では、モールドの手前に定量注湯及び溶湯中の
不純物除去を目的とするタンプ・７シユが配置されてい
るが、このタンプッシュ内の溶湯温度は、鋳片の表面品
質や内部品質のみならずタンプッシュノズル（溶湯をモ
ールドへ注入するためのノズル）の閉塞と言ったトラブ
ル発生等にも係わるなど、連続鋳造操業の安定化を図る
上で重要な要因となっている。

そこで、従来から、取鍋内部処理を行う場合でも被処理
溶融金属の温度が所定範囲からはみ出さないように注意
が払われてきたが、実際には種々の操業外乱により鋳込
温度にバラツキが生じるのを抑えることは難しく、しか
も鋳込末期の温度低下防止のために鋳込初期は高温鋳込
みとせざるを得ないこともあって、鋳片品質のバラツキ
やタンプッシュ、ノズル或いは転炉等の耐火物原単位の
悪化が生じるのを如何ともし難かった。

第７図は、溶鋼の連続鋳造時における鋳込み時間とタン
デフシュ内溶鋼の溶鋼過熱度との関係を示す概念図であ
り、図中の「現状温度推移」とはタンデフシュヒータを
使用しない場合の温度推移を意味しているが、この第７
図からも鋳込み初期及び末期は補正温度領域より大幅に
低温となっている傾向が確認でき、場合によってはノズ
ル閉塞トラブルを発生する恐れのあることが分かる。な
お、ノズル閉塞トラブルが発生すると“酸素洗い開孔（
酸素ガス吹付けによる閉塞ノズルの開孔）”を施さねば
ならず、溶鋼清浄度の悪化を招く。従って、止むなく転
炉出鋼温度を高目にして鋳造することが行われているが
、このため鋳込み直後を除き、鋳込み初期から中期にが
けては逆に適正温度よりも高温となる傾向があり、鋳片
ポロシティが増加する等の品質悪化を余儀無くされてい
た。

このようなことから、近年、タンデソシュ内溶融金属の
温度をより安定して一定に保つべく幾つかのタンデソシ
ュ内溶融金属の加熱手段が開発され、実用化に向けての
検討が進められているが、その代表的なものとして次の
ような方法が挙げられる。

八）溝型誘導加熱法 第８図で略示したように、耐火物製仕切壁１によってタ
ンデフシュ２を溶融金属受入れ部３とモルト４に注入す
る排出部５とに分割すると共に、前記耐火物製仕切壁ｌ
ごとタンデフシュ２を上下に貫通して誘導加熱用鉄心６
及びコイル７を配設し、連通孔８を通って溶融金属受入
れ部３から排出部５へ流入する溶融金属９を誘導加熱す
る方法。

Ｂ）プラズマ加熱法 第９図で略示したように、タンプッシュ２上方にプラズ
マトーチ１０を配置すると共に、タンプッシュ底部に溶
融金属９と接するように電極１１を取付け、溶融金属９
に向けて照射されるプラズマビームによってタンデフシ
ュ内溶融金属を加熱する方法。

Ｃ）直接通電法 第１０図で略示したように、タンデフシュ２内の熔融金
属９に電極１２．１３を浸漬して通電し、その抵抗熱に
よってタンデフシュ内溶融金属を加熱する方法。

しかしながら、これら各加熱手段にはそれぞれ下記のよ
うな問題点が指摘されていて必ずしも実用性の高い手段
とは言えず、未だ本格使用の域に達していないのが現状
であった。即ち、（Ａ）　　溝型誘導加熱法では、 ａ）誘導加熱用鉄心をタンデフシュにＷ通させるためや
、溶融金属受入れ部と排出部を分離するためのタンプッ
シュ改造が大幅となり、コスト高である ｂ）仕切壁の部分にあけた鉄心貫通孔を保護するための
耐火レンガ保護壁の熱容量が大きく、また該貫通孔には
鉄心（コイル）冷却用の冷風を大量に送風する必要があ
り、何れにしても熱損失が大きい。特に鋳込み初期の熱
ロスによる温度低下は加熱装置を設置しない場合よりも
太き（なる。

Ｃ）前記鉄心貫通孔を保護するための耐火レンガや、溶
融金属受入れ部と排出部とを連通させるための中空耐火
物（スリーブレンガ）の張り替え作業も必要となるので
、タンデフシュ２内が複雑となり、この点からもコスト
高となる。

ｄ）この加熱方式は上記″スリーブレンガ内を通過する
溶融金属が２次コイルとなって誘導加熱される方式であ
るが、この場合、スリーブレンガ内の溶融金属に大電流
が流れる際に一般的に“ピンチ効果”と称される「流路
中溶融金属断面の縮小又は切断Ｊ（！：言う現象を招い
て電流流路の切断トラブルが生じる恐れがあり、そのた
めタンプッシュ内湯面高さが一定以上に達しないと荷電
・加熱することができず、従って鋳込み初期又は末期の
本来熱保証すべきタイミングでの荷電・加熱ができない と言う問題がある。

（Ｂ）　　プラズマ加熱法では、設備的に溝型誘導加熱
法よりもコンパクトであり、タンデフシュの改造は少な
くて良いが、 ａ）溶鋼表面の局所加熱法であり、また熱滞留効果も少
ないので、本来鋳込み温度が問題となるタンプッシュ底
部の流出口ノズル近辺における温度上昇効果が小さい。

ｂ）タンプッシュ底部に取付けた電極部から溶融金属漏
れを起こす恐れがある。

Ｃ）鋳込みチャージ数が増加するに伴って溶融金属中に
混入しているノロが表面に浮上・堆積してくるが、これ
が絶縁層となるのでプラズマ通電効率が次第に悪化する
。

等の問題がある。

（Ｃ）　　直接通電法では、加熱構造が簡単でトラブル
が少ない上、加熱効率も高いため、比較的実用性の高い
手段であると言えるが、 ａ）この方式でもプローブ型浸漬ヒータ近辺だけの局所
加熱方式であるため、効率の良い溶湯加熱が行なわれ難
い。

ｂ）溶鋼攪拌力が無く、不純物浮上効果が小さい。

Ｃ）電極部の耐熱性が十分でなく、ヒータ本体の過熱に
よるトラブルが生じ易い。

等の問題が指摘された。

上述のような現状を踏まえて本発明が目的としたのは、
溶融金属供給用タンデフシュにおける効率の良い、しか
も安価で実用的な溶融金属の加熱手段を提供することで
あり、特に、 イ）構造が簡単で、既設タンプッシュの大幅な改造を必
要としない設備コストの安い手段であること。

口）ヒータそのものの熱容量が小さくて余熱が少なく、
熱ロスの原因となるヒータ本体の冷却等が不要であるこ
と。

／ｌ）鋳込初期や末期における如きタンデッシュ内熔融
金属レベルが低い状態のときでも効果的な加熱が可能で
、特にタンプッシュノズルから流出する溶融金属の温度
保証効果が高いものであること。

等の要件を十分に満足し得るタンデフシュ内溶融金属の
加熱装置を実現することに力が注がれた。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成すべく、加熱構造が簡単でト
ラブルが少ない上、加熱効率も比較的高いとされる従来
の“直接通電法”に注目し、これをベースに数多くの実
験・研究を重ねた結果完成されたものであり、 「溶融金属への浸漬部がセラミックスで構成された棒状
の抵抗体ヒータを、溶融金属供給用流出口の直上位置に
昇降可能に配設してタンデッシュ内溶融金属加熱装置を
構成するか、これに加えて前記棒状抵抗体ヒータを下端
部にガス噴出孔が開口した構造とするか、或いは更に、
これら棒状抵抗体ヒータ下端部を溶融金属供給用流出口
に当接自在に配設してノズルストッパー機能を有する構
成とした点」 に大きな特徴を有している。

以下、図面を参照しながら本発明をその作用と共により
詳細に説明する。

〈作用〉 第１図は本発明に係るタンデッシュ内溶融金属加熱装置
の１例を示した概念であるが、タンプッシュ２における
溶融金属供給用流出口（モールド４へ溶融金属９を供給
する流出口）１４の直上位置に、油圧シリンダ１５にて
昇降可能に棒状の抵抗体ヒタ本体１６が配設されている
。なお、符号１７はヒータ昇降治具である。

ここで、前記棒状の抵抗体ヒータ本体１６は、溶融金属
９に浸漬する部分の外側が該溶融金属に侵食されにくい
セラミックス抵抗体１８で構成されており、ヒータ電極
１９を介して通電されることにより発熱し、溶融金属９
を伝熱加熱するようになっている。なお、符号２０は導
電性セラミックス充填材であり、中心部のヒータ電極１
９からセラミックス抵抗体１日に通電するための導体と
クツション材の役割を担っている。

さて、本発明の第１の特徴点は、抵抗体ヒータ本体１６
をタンプッシュ２の溶融金属供給用流出口１４の直上位
置に配設したことである。これにより、まさにモールド
４へ流出しようとする溶融金属９を直接的に加熱するこ
とが可能となり、応答性の良い溶融金属温度制御が可能
となる。即ち、タンプッシュヒータの目的は、本来、モ
ールド４へ注入される溶融金属９の温度を予め設定され
た温度に保つことであるが、本発明では溶融金属供給用
流出口１４のノズルに極力近い場所に抵抗体ヒータ本体
１６を配設したので、上記目的が効果的に達成される訳
である。

また、本発明の第２の特徴点は、抵抗体ヒータ本体１６
が例えば油圧シリンダ１５等により昇降可能に配設され
ていることである。これにより、タンデフシュ内溶融金
属の湯面レベル（第１図に示した如くロードセルでタン
デフシュ重量を計測すること等によって検知できる）の
変化に応じて抵抗体ヒータ本体１６の上下レベル位置を
調整し、溶融金属への抵抗体ヒータ本体１６の高い浸漬
度合を極力維持して加熱効率を高めることが可能となる
。即ぢ、前記抵抗体ヒータ本体１６をタンデソシュ内溶
融金属しベルに合わせて昇降調整することにより、鋳造
初期から末期までの全ての期間にわたる鋳込み溶湯の加
熱コントロールが達成されるようになる。

そして、本発明の第２の特徴点は、抵抗体ヒタ本体１６
の溶融金属への少なくとも浸漬部（全部であって良いこ
とは勿論である）をセラミ、クス抵抗体で構成したこと
である。これによって抵抗体ヒータ１６本体の過熱によ
るトラブルが防止されて寿命が延びるばかりか、温度応
答性が良くてエネルギー効率も高くなる。

ところで、本発明において、前記抵抗体ヒータ本体１６
を第２図に示すような中空とし、下端部にＮ２や静等の
不活性ガス或いは酸素ガスの噴出孔２２が開口した構造
とするのが好ましい。例えば、第２図に示す如き中空タ
イプの抵抗体ヒータ本体１６を使用し、そのガス吹込み
用パイプ２３に溶融金属バブリング用の不活性ガスを吹
込んでガス噴出孔２２から溶融金属中に吹出しながら溶
融金属の加熱を行えば、バブリングガスの攪拌力により
　“溶融金属の局所加熱による温度分布不均一”が抑制
されると同時に、溶融金属中の不純物浮上効果が高まり
、鋳片品質の更なる改善が可能となる上、セラミックス
抵抗体１８の過熱が抑えられてヒータ寿命も向上する。

即ち、棒状抵抗体ヒータ本体１６の中心部を上下に貫通
した中空構造とし、上部にガス供給接続口を設けて不活
性ガスを供給し下部噴出孔２２から溶融金属中に噴出さ
せると、 イ）抵抗体ヒータ本体１６の上端から吹き込まれた不活
性ガスは、該ヒータ１６の中心部を通り抜ける際にヒー
タ電極１９及び導電性セラミックス充填材２０を冷却す
るので、それらの過加熱による劣化が防止される 口）　ガス噴出孔２２から吹き出された不活性ガスは、
セラミックス抵抗体１８の表面の過加熱を防止しながら
抵抗体ヒータ１６の表面に沿って溶融金属中を上界し、
同時にタンデフシュ内溶融金属に上昇流を起こさせるの
で、この攪拌効果により溶融金属温度の均一化が図られ
る。

ハ）　上記攪拌効果により溶融金属中に浮遊する微小介
在物が浮上させられるので、鋳片への介在物混入が防止
される２ 等の効果の下に、−段と好ましいタンデソシュ内溶融金
属の温度調整行うことが可能となる訳である。

その上、万が−、溶融金属供給用流出口１４のノズル閉
塞が起きたような場合には、ガス噴出孔２２を備えた前
記中空タイプの抵抗体ヒータ本体１６は酸素洗い開孔装
置の役割をも果たし、そのままで酸素開孔を行うことが
できる。即ち、仮に溶融金属供給用流出口１４のノズル
閉塞が起きたとすると、その直上に位置した抵抗体ヒー
タ本体１６のガス吹込み用パイプ２３への吹込みガスを
酸素ガスに切り替え、これをガス噴出孔２２から噴出さ
せれば、噴出酸素によって流出口ノズル詰まり部が効率
良く洗われるので簡単に詰まりを除去することができる
。

なお、上記中空タイプの抵抗体ヒータ本体１６では、該
ヒータ上端又は中空パイプ内に溶湯温度計測用温度セン
サーを装着することにより、溶湯温度をも同時に計測す
ることが可能となる。

更に、本発明に係る抵抗体ヒータ本体１６をその下端部
が溶融金属供給用流出口１４に当接するまで下降できる
ようにすると、第３図に示したようにタンデフシュ２の
溶融金属供給用流出口１４を完全に閉じることが可能と
なり、ストッパーの役目をＭ備させ得るようになる。従
って、昇降可能な前記抵抗体ヒータ本体１６の昇降幅を
その下端部が溶融金属供給用流出口１４に当接目在とな
るまで拡げてストッパー機能を持たせれば、別の部材に
頼ることなく溶融金属の流出量制御や流出口ノズル遮断
が可能となり、設備の簡易化・コンパクト化が達成でき
る。即ち、本発明に係る抵抗体ヒータ本体１６の昇降制
御により、タンプッシュ２からの溶融金属流出量の制御
、即ちモールド内溶融金属のレベル制御が同時に可能と
なる訳である。

続いて、本発明を、鉄鋼の連続鋳造機用タンプッシュに
適用した実施例に基づいて説明する。

〈実施例〉 全体構成図が第４図で示されるようなタンデッシュ固溶
鋼加熱装置を用いて、連続鋳造におけるタンデッシュ固
溶鋼の温度制御を実施した。

この時の制御過程は次の通りであった。

ｉ）鋳込みスタート前は、前記第３図に示したように抵
抗体ヒータ本体１６が下端にまで下げられて溶鋼供給用
の流出口１４に当接し、モールド４への流路を遮断して
いる。そして、取鍋開孔の後、タンプッシュ２内へ溶鋼
が流入しセラミックス抵抗体１Ｂが溶鋼に浸漬し始める
と、比較的低い溶鋼レベル（約１０００）から抵抗体ヒ
ータ本体１６への通電が開始され（本発明の装置ではヒ
ータ位置が可変であるので低い溶鋼レベルでも加熱が可
能である）、従ってタンデフシュ壁からの抜熱による溶
鋼温度低下が最小限に抑えられる。

１１）タンプッシュ重量がタンデフシュノズル間孔レベ
ルに達した時点で抵抗体ヒータ本体１６を上昇させて流
出口１４を開孔し、モールド４への鋳込みを開始する。

同時に抵抗体ヒータ本体１６下端部のガス噴出孔から不
活性ガスが吹き込まれて溶鋼の攪拌が行われる。なお、
前記ｉ）項ではヒータ本体１６を下部まで下げて流出口
１４を閉塞した状態からスタートした場合の例であるが
、流出口１４の下部にスライディングゲート等の別の閉
塞装置が具備される場合は、ヒータ本体１６の下端を流
出口１４から少し離し、前記スライディングゲートが開
孔されて鋳込みが開始されるまでの間に予めヒダ本体１
６下端部から不活性ガスを吹込んで、事前に溶鋼の攪拌
を行うようにしても良い。

ｉｉｉ　）その後、鋳込み中期においては抵抗体ヒフ本
体１６は所定レベルにセフ）され、溶鋼温度計２４の測
定値が目標過熱温度範囲に入るようにヒタ電流が制御さ
れる。

、ｉｖ　）途中、取鍋交換等によってタンプッシュ重量
が大幅に変化する場合は、同時に抵抗体ヒータ本体１６
の高低位置も溶鋼レベルに対応させて変化させる。

■）更に、鋳込み末期になると、溶鋼レベル低下に対応
させて抵抗体ヒータ本体１６の位置を降下させ、そのま
ま通電加熱を続ける。前述したように、本発明の装置で
は溶鋼レベルに応じてヒータ位置を調整できるので鋳込
み末期のような低い溶鋼レベルでも加熱が可能であり、
冷えやすい鋳込み末期の溶鋼温度をも保証することが可
能であって、鋳込み末期鋳片の品質悪化を抑えることが
できる。

上述のように実施されたタンデッシュ固溶鋼のヒータ制
御実績は第５図に示す通りであった。

第５図からも明らかなように、本発明の装置によれば、
鋳込みの初期から末期に通してほぼΣ定の溶＠温度（変
動幅が約４℃以内）を安定して維持できたことが分かる
。

一方、比較のため、従来法（溝型誘導加熱法）によるタ
ンデッシュ固溶鋼のヒータ制御実績例を第６図に示した
。

第６図からも明らかなように、従来の溝型誘導加熱方式
ではタンプッシュ重量が一定以上（溶鋼レベルが約３０
０ｍｍ以上）でないとピンチ効果を生じるためにヒータ
通電を開始できないとの問題があり、従って本来加熱が
必要な鋳込み初期及び末期の温度制御ができず、溶鋼温
度過熱度の低下をカバーし切れないことが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、操業条件に大
きな影響を受けることなくタンデッシュ内溶融金属の温
度制御を安定して実施し得る簡便かつ低コストの加熱装
置を実現でき、連続鋳造等の操業性や製品品質の改善に
大きく寄与し得るなど、産業上極めて有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るタンデッシュ内溶融金属加熱装
置の説明図である。 第２図は、本発明に係るタンデッシュ内溶融金属加熱装
置の別例を説明した概念図である。 第３図は、本発明に係るタンデソシュ内溶融金属加熱装
置の更に別の例を説明した概念図である。 第４図は、実施例で使用した本発明に係るタンデソシュ
内溶融金属加熱装置の説明図である。 第５図は、本発明実施例におけるヒータ制御実績を示し
たグラフである。 第６図は、従来法（溝型誘導加熱法）によるヒタ制御実
績を示したグラフである。 第７図は、タンプッシュを使用した鋳込み作業時におけ
る溶鋼過熱度の変化状況を説明するグラフである。 第８図は、従来の溝型誘導加熱法の説明図である。 第９図は、従来のプラズマ過熱法の説明図である。 第１０図は、従来の直接通電法の説明図である。 図面において、 ｌ・・・耐火物製仕切壁、　　２・・・タンプッシュ。 ３・・・溶融金属受入れ部、　　４・・・モールド。 ５・・・排出部、　　　　　６・・・誘導加熱用鉄心。 ７・・・誘導加熱用コイル、　　８・・・連通孔。 ９・・・溶融金属、１０・・・プラズマトーチ１１、１
２．１３・・・電極。 １４・・・溶融金属供給用流出口。 １５・・・油圧シリンダ。 １６・・・抵抗体ヒータ本体。 １７・・・ヒータ昇降用治具。 １８・・・セラミックス抵抗体。 １９・・・ヒータ電極 ２０・・・導電性セラミックス充填材。 ２１・・・ロードセル、２２・・・ガス噴出孔。 ２３・・・ガス吹込み用バイブ、２４・・・温度計。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属への浸漬部がセラミックスで構成された
   棒状の抵抗体ヒータを、溶融金属供給用流出口の直上位
   置に昇降可能に配設したことを特徴とする、タンデッシ
   ュ内溶融金属の加熱装置。
2. （２）棒状抵抗体ヒータが下端部にガス噴出孔を有して
   成ることを特徴とする、請求項１記載のタンデッシュ内
   溶融金属の加熱装置。
3. （３）棒状抵抗体ヒータ下端部を溶融金属供給用流出口
   に当接自在に配設してノズルストッパー機能を持たせた
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のタンデッシュ
   内溶融金属の加熱装置。