JP2018126775A - Method for heating in-tundish molten steel - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスの着火を確実に行うことができ、タンディッシュ内を通過する溶鋼をプラズマアークによって安定して加熱することが可能なタンディッシュ内溶鋼の加熱方法を提供する。【解決手段】ガス供給路１６を有する中空電極１５を、溶鋼に近接配置し、中空電極１５と前記溶鋼との間で、ガス供給路１６から供給されるガスに着火してプラズマアークを発生させる着火工程を有し、前記着火工程では、中空電極１５と前記溶鋼との距離Ａを２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲内として、中空電極１５に対して電力を印加することによりガス供給路１６から供給されるガスに着火するとともに、着火が確認できない場合には中空電極１５を前記溶鋼へ段階的に近接させ、再度、中空電極１５に対して電力を印加して前記ガスに着火する構成とされている。【選択図】図１To provide a method for heating molten steel in a tundish that can reliably perform gas ignition and can stably heat molten steel passing through the tundish by a plasma arc. A hollow electrode 15 having a gas supply path 16 is disposed close to the molten steel, and a gas supplied from the gas supply path 16 is ignited between the hollow electrode 15 and the molten steel to generate a plasma arc. An ignition step, and in the ignition step, the distance A between the hollow electrode 15 and the molten steel is set within a range of 20 mm or more and 120 mm or less, and is supplied from the gas supply path 16 by applying electric power to the hollow electrode 15. When the ignition is not confirmed and the ignition is not confirmed, the hollow electrode 15 is gradually brought close to the molten steel, and the power is again applied to the hollow electrode 15 to ignite the gas. . [Selection] Figure 1
Description
本発明は、タンディッシュ内を通過する溶鋼をプラズマアークによって加熱するタンディッシュ内溶鋼の加熱方法に関するものである。 The present invention relates to a method for heating molten steel in a tundish, in which molten steel passing through the tundish is heated by a plasma arc.
一般に、鋼の連続鋳造設備においては、取鍋と鋳型との間にタンディッシュが配置されており、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに受け、タンディッシュから鋳型内へと供給する構成とされている。ここで、鋳型内へ供給される溶鋼の温度は、操業の安定性や鋳片の品質に大きな影響を与え、連続鋳造において非常に重要な因子である。 Generally, in a steel continuous casting facility, a tundish is arranged between a ladle and a mold, and the molten steel in the ladle is received by the tundish and supplied from the tundish into the mold. Yes. Here, the temperature of the molten steel supplied into the mold has a great influence on the stability of the operation and the quality of the slab, and is a very important factor in continuous casting.
鋳型内へ供給される溶鋼の温度としては、通常、タンディッシュ内温度としてスーパーヒートで管理することができる。スーパーヒートには、適正温度域が存在し、それよりも高温域であっても、低温域であっても、操業の安定性や鋳片の品質に問題が生じる。
以下に、スーパーヒートを、図４に示す通り、高温域、適正温度域、低温域に分類して説明する。
The temperature of the molten steel supplied into the mold can usually be managed by superheat as the temperature in the tundish. There is an appropriate temperature range for superheat, and problems arise in the stability of the operation and the quality of the cast slab, whether it is higher or lower.
Hereinafter, as shown in FIG. 4, the superheat is classified into a high temperature region, an appropriate temperature region, and a low temperature region.
図４に示す高温域ではブレークアウトが発生し易いことから、これを防止するためには、スループットを低下させる必要があり、操業性が低下する。一方、図４に示す低温域では、浸漬ノズル閉塞や鋳型内で温度不足による皮張り発生、鍋を返送しなければならない等、操業、品質上大きな影響がある。
また、タンディッシュ内温度は、加熱しないと、時間経過に従って、溶鋼温度が下がるため、チャージ終了時点でも適正温度域となるように、チャージ開始時点の温度を適正温度域内で適切に設定する必要がある。例えば、図４の上側の点線で示す様に、チャージ開始時点で、適正温度域の上限に設定できれば、チャージ終了時点でも、適正温度域内とすることができる。
Since breakout is likely to occur in the high temperature range shown in FIG. 4, in order to prevent this, it is necessary to reduce the throughput and the operability is lowered. On the other hand, in the low temperature range shown in FIG. 4, there is a great influence on operation and quality, such as the immersion nozzle clogging, the occurrence of skinning due to insufficient temperature in the mold, and the need to return the pan.
Also, if the temperature inside the tundish is not heated, the molten steel temperature will decrease with time, so the temperature at the start of charging must be set appropriately within the appropriate temperature range so that it will be in the appropriate temperature range even at the end of charging. is there. For example, as shown by the upper dotted line in FIG. 4, if the upper limit of the appropriate temperature range can be set at the start of charging, it can be within the appropriate temperature range even at the end of charging.
しかし、チャージ開始時点の温度は、鋼種による転炉、二次精錬の操業条件のほか、溶鋼鍋や工程間のマッチングに依存するものであり、溶鋼温度はそれらの操業条件及び要因により常に変動することから、常時、チャージ開始時点の温度を適正温度域内で適切に設定することは困難である。例えば、図４の下側の点線で示す様に、チャージ開始時点で、適正温度域の中程度の温度となった場合は、鋳造時間がＺの時点でノズルが閉塞して、鋳造が中止されるという事態になることがある。そこで、上述のタンディッシュには、通過する溶鋼を加熱する手段として、プラズマ加熱装置が配設されている。 However, the temperature at the start of charging depends on the operating conditions of the converter and secondary refining by the steel type, as well as the matching between the ladle and the process, and the molten steel temperature always varies depending on the operating conditions and factors. Therefore, it is difficult to always properly set the temperature at the start of charging within an appropriate temperature range. For example, as shown by the dotted line on the lower side of FIG. 4, when the temperature reaches an intermediate temperature in the appropriate temperature range at the start of charging, the nozzle is closed when the casting time is Z, and the casting is stopped. It may become a situation. Therefore, a plasma heating device is provided in the tundish as a means for heating the molten steel passing therethrough.
このようなプラズマ加熱装置は、プラズマトーチを被加熱物に近接させ、被加熱物とプラズマトーチとの間にアークを発生させることによって、被加熱物を加熱する構成とされている。プラズマトーチとしては、黒鉛製の消耗電極（黒鉛電極）や水冷式の金属製トーチが用いられている。
例えば、特許文献１、２には、プラズマトーチとして、ガスを供給するノズルの内部に電極を配置した金属製トーチが開示されている。
また、非特許文献１には、プラズマトーチとして、ガス供給路を備えた黒鉛製の中空電極が開示されている。
Such a plasma heating apparatus is configured to heat an object to be heated by bringing the plasma torch close to the object to be heated and generating an arc between the object to be heated and the plasma torch. As the plasma torch, a graphite consumable electrode (graphite electrode) or a water-cooled metal torch is used.
For example,
Non-Patent Document 1 discloses a graphite hollow electrode having a gas supply path as a plasma torch.
ここで、特許文献１、２に記載された金属製トーチにおいては、ノズルの内周面と電極の外周面との間で火花を飛ばし、ノズルと電極との間を通過するガスに着火して、ガスをプラズマ化している。
一方、非特許文献１に記載された黒鉛製の中空電極においては、中空電極と溶鋼とを接触するおそれがあるくらいまで近接させることにより、ガス供給路から供給されたガスに着火し、ガスをプラズマ化している。
Here, in the metal torches described in
On the other hand, in the graphite hollow electrode described in Non-Patent Document 1, the gas supplied from the gas supply path is ignited by bringing the hollow electrode and the molten steel close enough to contact each other. It is turned into plasma.
ところで、特許文献１、２に記載された金属製トーチにおいては、溶鋼のスプラッシュや電極の損耗により、ノズルの内周面と電極の外周面との間の距離が変動してしまい、安定して着火することができず、プラズマアーク不良となるおそれがあった。
また、非特許文献１に記載された黒鉛製の中空電極においては、中空電極と溶鋼とを接触するおそれがあるくらいまで近接させるため、中空電極が早期に損耗するとともに、黒鉛の一部が溶鋼中に混入してしまい、溶鋼の性状が変化してしまうおそれがあった。
By the way, in the metal torches described in
Further, in the graphite hollow electrode described in Non-Patent Document 1, the hollow electrode and the molten steel are brought close enough to contact each other, so that the hollow electrode is worn out early and part of the graphite is molten steel. There was a possibility that the properties of the molten steel would be changed.
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、中空電極と溶鋼の接触を抑えつつガスの着火を確実に行うことができ、タンディッシュ内を通過する溶鋼をプラズマアークによって安定して加熱することが可能なタンディッシュ内溶鋼の加熱方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and can reliably perform gas ignition while suppressing contact between the hollow electrode and the molten steel, and the molten steel passing through the tundish is stabilized by the plasma arc. It is an object of the present invention to provide a method for heating molten steel in a tundish that can be heated by heating.
上記課題を解決するために、本発明に係るタンディッシュ内溶鋼の加熱方法は、タンディッシュ内を通過する溶鋼をプラズマアークによって加熱するタンディッシュ内溶鋼の加熱方法であって、ガス供給路を有する中空電極を、前記溶鋼に近接配置し、前記中空電極と前記溶鋼との間で、前記ガス供給路から供給されるガスに着火し、前記プラズマアークを発生させる着火工程を有し、前記着火工程では、前記中空電極と前記溶鋼との距離Ａを２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲内として、前記中空電極に対して電力を印加することにより前記ガス供給路から供給されるガスに着火するとともに、着火が確認できない場合には前記中空電極を前記溶鋼へ段階的に近接させ、再度、前記中空電極に対して電力を印加して前記ガスに着火する構成とされていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a method for heating molten steel in a tundish according to the present invention is a method for heating molten steel in a tundish by plasma arc heating the molten steel passing through the tundish, and has a gas supply path. The ignition step includes: an ignition step in which a hollow electrode is disposed in proximity to the molten steel, the gas supplied from the gas supply path is ignited between the hollow electrode and the molten steel, and the plasma arc is generated. Then, the distance A between the hollow electrode and the molten steel is set within a range of 20 mm or more and 120 mm or less, and the gas supplied from the gas supply path is ignited by applying electric power to the hollow electrode, and the ignition is performed. In the case where confirmation is not possible, the hollow electrode is brought close to the molten steel stepwise, and the gas is ignited by applying electric power to the hollow electrode again. It is characterized in that it is.
この構成のタンディッシュ内溶鋼の加熱方法によれば、ガス供給路を有する中空電極を前記溶鋼に近接配置し、前記中空電極と前記溶鋼との間で前記ガス供給路から供給されるガスに着火して前記プラズマアークを発生させる着火工程において、前記中空電極に対して電力を印加することにより前記ガス供給路から供給されるガスに着火しており、着火が確認できない場合には前記中空電極を前記溶鋼へ段階的に近接させ、再度、前記中空電極に対して電力を印加して前記ガスに着火する構成とされているので、中空電極の損耗やスプラッシュの付着等が生じた場合であっても、中空電極と溶鋼との間の距離を適切に設定することができ、ガスへの着火を確実に行うことができる。 According to the method for heating molten steel in a tundish having this configuration, a hollow electrode having a gas supply path is disposed close to the molten steel, and the gas supplied from the gas supply path is ignited between the hollow electrode and the molten steel. In the ignition step of generating the plasma arc, the gas supplied from the gas supply path is ignited by applying electric power to the hollow electrode, and when the ignition cannot be confirmed, the hollow electrode is Since it is configured to gradually approach the molten steel, and again apply power to the hollow electrode to ignite the gas, the wear of the hollow electrode, adhesion of splash, etc. In addition, the distance between the hollow electrode and the molten steel can be set appropriately, and the gas can be ignited with certainty.
なお、前記中空電極と前記溶鋼との距離Ａが２０ｍｍ未満の場合には、中空電極と溶鋼との接触が頻繁に発生し、中空電極の早期損耗や溶鋼の品質劣化が起こるおそれがある。一方、中空電極と前記溶鋼との距離Ａが１２０ｍｍを超える場合には、安定して着火を行うことができないおそれがある。
そこで、本発明では、前記中空電極と前記溶鋼との距離Ａを２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲内としており、前記中空電極を前記溶鋼へ段階的に近接させることにより、中空電極の損耗や溶鋼の品質劣化を起こすことなく、確実にガスへ着火することができ、タンディッシュ内を通過する溶鋼をプラズマアークによって安定して加熱することが可能となる。
In addition, when the distance A between the hollow electrode and the molten steel is less than 20 mm, the contact between the hollow electrode and the molten steel frequently occurs, and there is a possibility that early wear of the hollow electrode and quality deterioration of the molten steel may occur. On the other hand, when the distance A between the hollow electrode and the molten steel exceeds 120 mm, there is a possibility that stable ignition cannot be performed.
Therefore, in the present invention, the distance A between the hollow electrode and the molten steel is within a range of 20 mm or more and 120 mm or less, and the hollow electrode is gradually brought close to the molten steel, so that the wear of the hollow electrode and the quality of the molten steel are increased. The gas can be reliably ignited without causing deterioration, and the molten steel passing through the tundish can be stably heated by the plasma arc.
ここで、本発明のタンディッシュ内溶鋼の加熱方法においては、前記中空電極の１回当たりの近接距離ａが１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
前記中空電極の１回当たりの近接距離ａが１ｍｍ未満の場合には、近接動作を数多く実施しないと着火できないおそれがあり、早期の着火が困難となる。このため、近接距離ａは１ｍｍ以上とするのが望ましい。
また、前記中空電極が溶鋼に近づかないうちに、早期の着火を行うには、前記中空電極が必要以上に溶鋼に近づく前に、着火を試みる機会を多く設けることが好ましい。このため、前記中空電極の１回当たりの近接距離ａは５０ｍｍ以下とすることが望ましい。
Here, in the method for heating molten steel in a tundish according to the present invention, it is preferable that the proximity distance a per one time of the hollow electrode is in the range of 1 mm to 50 mm.
When the proximity distance a per one time of the hollow electrode is less than 1 mm, ignition may not be possible unless many proximity operations are performed, and early ignition becomes difficult. For this reason, the proximity distance a is desirably 1 mm or more.
Moreover, in order to perform early ignition before the hollow electrode approaches the molten steel, it is preferable to provide many opportunities to attempt ignition before the hollow electrode approaches the molten steel more than necessary. For this reason, the proximity distance a per one time of the hollow electrode is desirably 50 mm or less.
また、本発明のタンディッシュ内溶鋼の加熱方法においては、前記着火工程では、予め求めた、電極−溶鋼間距離と着火成功率の関係、及び、電極−溶鋼間距離と電極−溶鋼の接触頻度との関係に基づいて、鋼種に応じて、近接開始位置Ａ１、近接終了位置Ａ２、近接距離ａを設定しておき、前記中空電極と前記溶鋼との間で、前記ガス供給路から供給されるガスに着火する構成とすることが好ましい。
この場合、タンディッシュ内の溶鋼の鋼種に応じて、近接開始位置Ａ１、近接終了位置Ａ２、近接距離ａを設定し、前記中空電極を前記溶鋼へ段階的に近接させることから、確実に溶鋼と中空電極との間でガスに着火することができる。例えば、不純物の許容量が厳しい鋼種の場合、中空電極と溶鋼との接触を極力避けるために、近接終了位置Ａ２を溶鋼から離間した位置とし、近接距離ａを小さくすることが好ましい。
In the method for heating molten steel in a tundish according to the present invention, in the ignition step, the relationship between the electrode-molten steel distance and the ignition success rate, and the electrode-molten steel distance and the contact frequency of the electrode-molten steel obtained in advance are determined. Based on the relationship, the proximity start position A1, the proximity end position A2, and the proximity distance a are set according to the steel type, and are supplied from the gas supply path between the hollow electrode and the molten steel. It is preferable that the gas is ignited.
In this case, according to the steel type of the molten steel in the tundish, the proximity start position A1, the proximity end position A2, and the proximity distance a are set, and the hollow electrode is brought close to the molten steel step by step. Gas can be ignited between the hollow electrodes. For example, in the case of a steel type with a strict tolerance of impurities, it is preferable to set the proximity end position A2 at a position spaced apart from the molten steel and reduce the proximity distance a in order to avoid contact between the hollow electrode and the molten steel as much as possible.
また、本発明のタンディッシュ内溶鋼の加熱方法においては、前記中空電極が黒鉛電極であることが好ましい。
この場合、ガス供給路を比較的簡単に形成することができ、中空電極の製造が容易となる。また、カーボンの含有量の規定が厳しくない鋼種であれば、中空電極から溶鋼中へカーボン分が混入しても大きな影響はない。また、電極の冷却の必要が無く、安全面・コスト面で有利であるためである。
In the method for heating molten steel in tundish according to the present invention, the hollow electrode is preferably a graphite electrode.
In this case, the gas supply path can be formed relatively easily, and the hollow electrode can be easily manufactured. Moreover, even if the carbon content is mixed from the hollow electrode into the molten steel as long as the carbon content is not strictly specified, there is no significant influence. Moreover, there is no need to cool the electrodes, which is advantageous in terms of safety and cost.
上述のように、本発明によれば、ガスの着火を確実に行うことができ、タンディッシュ内を通過する溶鋼をプラズマアークによって安定して加熱することが可能なタンディッシュ内溶鋼の加熱方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided a method for heating molten steel in a tundish that can reliably perform gas ignition and can stably heat molten steel passing through the tundish by a plasma arc. Can be provided.
以下に、本発明の実施形態であるタンディッシュ内溶鋼の加熱方法及びタンディッシュプラズマ加熱装置について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Below, the heating method and the tundish plasma heating apparatus of the molten steel in a tundish which are embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
本発明の一実施形態であるタンディッシュ内溶鋼の加熱方法及びタンディッシュプラズマ加熱装置１０について、図１から図３を用いて説明する。
本実施形態であるタンディッシュ内溶鋼の加熱方法及びタンディッシュプラズマ加熱装置１０は、図１に示すように、鋼の連続鋳造設備１において、取鍋２と鋳型３との間に配設されたタンディッシュ５内の溶鋼を加熱するものである。ここで、タンディッシュ５においては、取鍋２から供給された溶鋼を所定の温度にまで加熱し、加熱した溶鋼を鋳型３へと注入する。
A method for heating molten steel in a tundish and a tundish
The method for heating molten steel in a tundish and the tundish
このタンディッシュプラズマ加熱装置１０は、タンディッシュ５の上部開口部を覆うように配設された蓋部１１と、タンディッシュ５内の溶鋼面の上に配設された中空電極１５と、タンディッシュ５に設置された固定電極１７と、中空電極１５及び固定電極１７に電力を印加する直流電源装置１８と、中空電極１５を上下動させる昇降装置１９と、中空電極１５から供給されるガスに着火してプラズマアークを発生させる着火装置２０と、を備えている。
The tundish
蓋部１１は、下方に向けて延在する側壁部１２を備え、この側壁部１２の下端部分がタンディッシュ５内の溶鋼中に浸漬されている。これにより、図１に示すように、加熱室１３が画成されている。この加熱室１３の上部に、１本の中空電極１５が上下動可能に配設されている。
直流電源装置１８は、上述の中空電極１５と固定電極１７と、の間に配設されている。本実施形態では、図１に示すように、中空電極１５側が陰極、固定電極１７側が陽極とされている。すなわち、本実施形態では、いわゆる熱陰極型シングルトーチ式のプラズマ加熱装置とされている。
The
The DC
ここで、中空電極１５は、概略円筒状をなしており、Ａｒ、Ｎ２、ＣＯ２等のガスが供給されるガス供給路１６が設けられている。
この中空電極１５を構成する材料としては、例えば、タングステン、特殊合金（Ｃｕ−Ｗ等）、黒鉛等が挙げられる。本実施形態においては、中空電極１５は黒鉛で構成されている。また、中空電極１５の外径は、例えば５０ｍｍから２００ｍｍの範囲内とされ、中空電極１５の内径（ガス供給路１６の直径）は、例えば１０ｍｍから２０ｍｍの範囲内とされている。
Here, the
Examples of the material constituting the
そして、着火装置２０は、中空電極１５に対して電力を印加する交流電源２２を備えた着火回路２１と、この着火回路２１及び昇降装置１９の動作を制御する制御部２３と、を有している。
制御部２３は、中空電極１５を溶鋼へ段階的に近接させるとともに、着火回路２１によって中空電極１５に対して電力を印加することにより、ガス供給路１６から供給されるガスに着火する構成とされている。
なお、中空電極１５とタンディッシュ５内の溶鋼との距離Ａは２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲内とされている。また、中空電極１５の１回当たりの近接距離ａは、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内とされている。
The
The
The distance A between the
ここで、図２に、中空電極１５とタンディッシュ５内の溶鋼間の距離Ａと、着火成功率及び中空電極１５の溶鋼の接触頻度と、の関係を示す。
なお、溶鋼の接触頻度とは、その条件で１０回着火を試みたうち、電極が溶鋼に接触した回数をいう。
この場合、電極は黒鉛製の中空電極を用い、ガス供給路１６を介して、３０〜１００Ｎｌ／ｍｉｎのＡｒガスを供給した。
図２に示すように、中空電極１５とタンディッシュ５内の溶鋼間の距離Ａが２０ｍｍ未満の場合には、中空電極１５の溶鋼との接触頻度が高くなり、中空電極１５の劣化や溶鋼中への不純物の混入が発生するおそれがある。
また、中空電極１５とタンディッシュ５内の溶鋼との距離Ａが１２０ｍｍを超える場合には、着火成功率が大幅に低下し、安定して着火することができなくなる。
Here, FIG. 2 shows the relationship between the distance A between the
In addition, the contact frequency of molten steel means the frequency | count that the electrode contacted molten steel among 10 times of trying ignition under the conditions.
In this case, a graphite hollow electrode was used as the electrode, and 30 to 100 Nl / min Ar gas was supplied via the
As shown in FIG. 2, when the distance A between the
In addition, when the distance A between the
ここで、中空電極１５の１回当たりの近接距離ａが１ｍｍ未満の場合には、近接動作を数多く実施しないと着火できないおそれがあり、早期の着火が困難となる。このため、近接距離ａは１ｍｍ以上とするのが望ましい。
また、中空電極１５が溶鋼に近づかないうちに、早期の着火を行うには、中空電極１５が溶鋼に近づく前に、着火を試みる機会を多く設けることが好ましい。このため、中空電極１５の１回当たりの近接距離ａは５０ｍｍ以下とすることが望ましい。
Here, when the proximity distance a per
Further, in order to perform early ignition before the
そして、本実施形態においては、制御部２３は、予め鋼種に応じて、中空電極１５の近接開始位置Ａ１と、近接終了位置Ａ２と、１回当たりの近接量ａを設定している。
Ａ１、Ａ２、ａの設定に際しては、予め求めた図２に示す関係を基に、以下のように設定した。すなわち、成分変動の許容幅が狭い鋼種においては、Ａ１、Ａ２を大きめに設定し、かつａを小さめに設定して、電極と溶鋼の接触を確実に抑制する。
一方、成分変動の許容幅が広い鋼種においては、Ａ１、Ａ２を小さめに設定し、かつａを大きめに設定して着火を早期に確実に行う。
具体的には、本実施形態のような黒鉛電極を使用する場合、炭素含有量の許容幅が狭い鋼種においては、黒鉛製の中空電極１５と溶鋼との接触を確実に抑制するために、近接開始位置Ａ１を１２０ｍｍ、近接終了位置Ａ２を５０ｍｍ、１回当たりの近接量ａを１０ ｍｍとしている。一方、炭素含有量の許容幅が広い鋼種においては、着火を早期に確実に行うために、近接開始位置Ａ１を５０ｍｍ、近接終了位置Ａ２を２０ｍｍ、１回当たりの近接量ａを１５ｍｍとしている。
In the present embodiment, the
In setting A1, A2, and a, the following setting was made based on the relationship shown in FIG. That is, in a steel type in which the allowable range of component variation is narrow, A1 and A2 are set larger and a is set smaller, so that the contact between the electrode and the molten steel is reliably suppressed.
On the other hand, in a steel type having a wide allowable range of component fluctuations, A1 and A2 are set to be small and a is set to be large so that ignition is reliably performed early.
Specifically, when using the graphite electrode as in the present embodiment, in a steel type having a narrow allowable width of carbon content, in order to reliably suppress contact between the graphite
次に、図１に示すタンディッシュプラズマ加熱装置１０を用いた本実施形態であるタンディッシュ５内溶鋼の加熱方法について、図３のフロー図を参照して説明する。
本実施形態のタンディッシュ５内溶鋼の加熱方法においては、中空電極１５のガス供給路１６から供給されるガスに着火してプラズマアークを発生させる着火工程に特徴を有している。
Next, a method for heating the molten steel in the
The method for heating molten steel in the
まず、タンディッシュ５内の溶鋼の鋼種を選択し、近接開始位置Ａ１、近接終了位置Ａ２、１回当たりの近接距離ａを設定する（Ｓ０１）。
次に、昇降装置１９を用いて中空電極１５を近接開始位置Ａ１に配置する（Ｓ０２）。なお、中空電極１５においては、ガス供給路１６を介して中空電極１５の先端からＡｒ、Ｎ２、ＣＯ２等のガスが供給される。ここで、ガス供給路１６から供給されるガス流量は３０ＮＬ／ｍｉｎ以上１００ＮＬ／ｍｉｎ以下の範囲内とされている。
First, the steel type of the molten steel in the
Next, the
そして、着火回路２１を作動させて、交流電源２２により中空電極１５及び固定電極１７に電力を印加する（Ｓ０３）。このとき、中空電極１５と溶鋼との間で火花が飛び、ガス供給路１６から供給されるガスが着火される。
ここで、中空電極１５のガス供給路１６から供給されるガスが着火されたかどうかを確認する（Ｓ０４）。
Then, the
Here, it is confirmed whether or not the gas supplied from the
ガスの着火が認められない場合には、現時点の中空電極１５と溶鋼間の距離Ａに近接距離ａを加えたＡ＋ａと近接終了位置Ａ２を比較する（Ｓ０５）。Ａ＋ａが近接終了位置Ａ２よりも大きい場合には、昇降装置１９を用いて中空電極１５を溶鋼側に近接距離ａだけ近接させる（Ｓ０６）。一方、Ａ＋ａが近接終了位置Ａ２と同じあるいは小さくなる場合には、中空電極１５の近接を実施しない。
そして、再度、着火回路２１を動作させて、交流電源２２により中空電極１５及び固定電極１７に電力を印加する（Ｓ０３）。
When gas ignition is not recognized, A + a obtained by adding the proximity distance a to the current distance A between the
Then, the
中空電極１５のガス供給路１６から供給されるガスの着火が確認されるまで、この作業Ｓ０３〜Ｓ０６を繰り返し実施する。
そして、ガスの着火が確認されたら、直流回路に切り替えて、直流電源装置１８により、中空電極１５及び固定電極１７に電力を印加する（Ｓ０７）。
すると、中空電極１５と溶鋼との間に生じたプラズマアークを介して直流回路が形成され、このプラズマアークによってタンディッシュ５内の溶鋼が加熱されることになる。
The operations S03 to S06 are repeated until the ignition of the gas supplied from the
When gas ignition is confirmed, the circuit is switched to a DC circuit, and power is applied to the
Then, a DC circuit is formed through a plasma arc generated between the
以上のような構成とされた本実施形態であるタンディッシュ内溶鋼の加熱方法及びタンディッシュプラズマ加熱装置１０によれば、昇降装置１９によって中空電極１５を溶鋼に段階的に近接させるとともに、着火回路２１によって中空電極１５に対して電力を印加することにより、ガス供給路１６から供給されるガスに着火する構成とされているので、中空電極１５の損耗やスプラッシュの付着等が生じた場合であっても、中空電極１５と溶鋼間の距離を適切に設定することができ、ガスへの着火を確実に行うことができる。
According to the heating method and the tundish
また、着火が確認できない場合には、中空電極１５と溶鋼との距離Ａを２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲内で、中空電極１５を溶鋼へ段階的に近接させているので、中空電極１５と溶鋼との接触を抑制できるとともに、確実にガスに着火することができる。よって、中空電極１５の損耗や溶鋼の品質劣化（炭素の混入）を抑制できるとともに、タンディッシュ５内を通過する溶鋼をプラズマアークによって安定して加熱することが可能となる。
さらに、中空電極１５の１回当たりの近接距離ａが１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内とされているので、早期にガスの着火を行うことができる。
If ignition cannot be confirmed, the distance A between the
Furthermore, since the proximity distance a per one time of the
さらに、本実施形態では、鋼種に応じて、近接開始位置Ａ１、近接終了位置Ａ２、近接距離ａを設定しておき、中空電極１５と溶鋼との間で、ガス供給路１６から供給されるガスに着火する構成としているので、確実に溶鋼と中空電極１５との間でガスに着火することができる。
具体的には、炭素含有量の許容幅が狭い鋼種においては、近接開始位置Ａ１を１５０ｍｍ、近接終了位置Ａ２を５０ｍｍ、１回当たりの近接量ａを１０ｍｍとしているので、中空電極１５と溶鋼との接触頻度を少なくして、中空電極１５の損耗を抑え、かつ、黒鉛製の中空電極１５からの炭素の混入を確実に抑制することが可能となる。
また、炭素含有量の許容幅が広い鋼種においては、近接開始位置Ａ１を５０ｍｍ、近接終了位置Ａ２を２０ｍｍ、１回当たりの近接量ａを１５ｍｍとしているので、ガスの着火を早期に行うことができる。
Furthermore, in this embodiment, the proximity start position A1, the proximity end position A2, and the proximity distance a are set according to the steel type, and the gas supplied from the
Specifically, in a steel type having a narrow allowable carbon content range, the proximity start position A1 is 150 mm, the proximity end position A2 is 50 mm, and the proximity amount a per time is 10 mm. , The wear of the
Further, in a steel type having a wide allowable carbon content range, the proximity start position A1 is 50 mm, the proximity end position A2 is 20 mm, and the proximity amount a per time is 15 mm, so that the gas can be ignited early. it can.
また、本実施形態では、中空電極１５が黒鉛で構成されているので、ガス供給路１６を比較的簡単に形成することができる。
さらに、本実施形態であるタンディッシュプラズマ加熱装置１０においては、交流電源２２を備えた着火回路２１を有しているので、この着火回路２１を動作させて交流電源２２によって中空電極１５に対して電力を印加することにより、中空電極１５と溶鋼との間で確実にガスに着火することが可能となる。
In the present embodiment, since the
Furthermore, since the tundish
また、本実施形態では、ガス供給路１６から供給されるガスとして、Ａｒ、Ｎ２、ＣＯ２等を用いている。
ここで、Ａｒは単原子ガスのため電離しやすく着火成功率が高い。Ｎ２、ＣＯ２は多原子ガスのためＡｒに比べて電離しづらく着火成功率がやや低い傾向である。しかしながらＮ２、ＣＯ２はＡｒに比べて安価であるため、Ｎ２及びＣＯ２のピックアップに制約の無い鋼種においては加熱ガスとして用いられる。
さらに、ガス供給路１６から供給されるガス流量はプラズマアークを安定させるため、ガスの線流速を６ｍ／ｓｅｃ以上１９ｍ／ｓｅｃ未満の範囲内とするのが望ましいため、３０ＮＬ／ｍｉｎ以上１００ＮＬ／ｍｉｎ未満の範囲とするのが望ましい（電極内径φ１０ｍｍの場合）。
In the present embodiment, Ar, N 2 , CO 2 or the like is used as the gas supplied from the
Here, since Ar is a monoatomic gas, it is easily ionized and has a high ignition success rate. Since N 2 and CO 2 are polyatomic gases, they are less likely to be ionized than Ar and have a slightly lower ignition success rate. However, since N 2 and CO 2 are less expensive than Ar, they are used as heated gases in steel types that do not have restrictions on pickup of N 2 and CO 2 .
Furthermore, since the gas flow rate supplied from the
以上、本発明の実施形態であるタンディッシュ内溶鋼の加熱方法及びタンディッシュプラズマ加熱装置について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示すように、１本の中空電極を用いたシングルトーチ式のタンディッシュプラズマ加熱装置１０を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、ツイントーチ式のタンディッシュプラズマ加熱装置であってもよい。
As mentioned above, although the heating method and the tundish plasma heating apparatus of the molten steel in the tundish which are the embodiments of the present invention have been specifically described, the present invention is not limited to this, and departs from the technical idea of the invention. It is possible to change appropriately within the range not to be.
For example, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 1, the single torch type tundish
また、中空電極を黒鉛で構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、タングステン、特殊合金（Ｃｕ−Ｗ等）で構成した中空電極を用いてもよい。通常、プラズマ加熱装置で使用されている材質として、主なものにタングステン、特殊合金、等がある。黒鉛、タングステン、特殊合金（Ｃｕ−Ｗ）を電極として使用した場合いずれも着火に及ぼす材質の影響は小さい。 Further, the hollow electrode is described as being made of graphite. However, the present invention is not limited to this, and a hollow electrode made of tungsten or a special alloy (Cu-W or the like) may be used. In general, as materials used in plasma heating apparatuses, there are tungsten, special alloys, and the like as main ones. When graphite, tungsten, or a special alloy (Cu—W) is used as an electrode, the influence of the material on ignition is small.
さらに、本実施形態では、炭素含有量の許容幅が狭い鋼種においては、近接開始位置Ａ１を１２０ｍｍ、近接終了位置Ａ２を５０ｍｍ、１回当たりの近接量ａを１０ｍｍとし、炭素含有量の許容幅が広い鋼種においては、近接開始位置Ａ１を５０ｍｍ、近接終了位置Ａ２を２０ｍｍ、１回当たりの近接量ａを１５ｍｍとしたもので説明したが、これに限定されることはなく、鋼種に応じて、近接開始位置Ａ１、近接終了位置Ａ２、１回当たりの近接量ａを設定することが好ましい。 Furthermore, in the present embodiment, in the steel type having a narrow allowable carbon content range, the proximity start position A1 is 120 mm, the proximity end position A2 is 50 mm, and the proximity amount a per time is 10 mm, and the allowable range of the carbon content. However, in the steel types having a wide range, the proximity start position A1 is 50 mm, the proximity end position A2 is 20 mm, and the proximity amount a per time is 15 mm. However, the present invention is not limited to this, and depending on the steel type The proximity start position A1, the proximity end position A2, and the proximity amount a per time are preferably set.
また、本実施形態では、１本の中空電極を用いたもので説明したが、これに限定されることはなく、中空電極の本数に限定はない。
さらに、タンディッシュや蓋部の構成については、本実施形態で例示したものに限定されることはなく、他の構造のものであってもよい。
Moreover, although this embodiment demonstrated using what used one hollow electrode, it is not limited to this, The number of hollow electrodes is not limited.
Furthermore, the configuration of the tundish and the lid is not limited to those illustrated in the present embodiment, and may have other structures.
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
図１に示すタンディッシュプラズマ加熱装置を用いて、タンディッシュ内の溶鋼の加熱を実施した。タンディッシュは、容量３０ｔとした。
ここで、中空電極は黒鉛製とし、直径を１５０ｍｍ、中空電極の内径（ガス供給路の直径）を１０ｍｍとした。
また、ガス種はＡｒとして、ガス供給路からのガス流量を３０ＮＬ／ｍｉｎ以上１００ＮＬ／ｍｉｎ以下の範囲内とし、電流値を１０００Ａ以上２０００Ａ以下の範囲内とした。
予め、電極と溶鋼間の距離を変更して、電極と溶鋼間の距離ＶＳ着火成功率との関係、電極と溶鋼間の距離ＶＳ電極と溶鋼の接触頻度との関係を求めた（図５）。
この図５に基づいて、極低炭素鋼の着火条件は、近接開始位置Ａ１：１２０ｍｍ、近接終了位置：５０ｍｍ、近接距離ａ：１０ｍｍとした。また、中炭素鋼の着火条件は、近接開始位置Ａ１：５０ｍｍ、近接終了位置：２０ｍｍ、近接距離ａ：１５ｍｍとした。
結果を表１に示す。
In the following, the results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described.
The molten steel in the tundish was heated using the tundish plasma heating apparatus shown in FIG. The tundish had a capacity of 30 t.
Here, the hollow electrode was made of graphite, the diameter was 150 mm, and the inner diameter of the hollow electrode (the diameter of the gas supply path) was 10 mm.
The gas type was Ar, the gas flow rate from the gas supply path was in the range of 30 NL / min to 100 NL / min, and the current value was in the range of 1000 A to 2000 A.
The distance between the electrode and the molten steel was changed in advance, and the relationship between the distance between the electrode and the molten steel VS ignition success rate and the relationship between the distance between the electrode and the molten steel VS electrode and the contact frequency of the molten steel were obtained (FIG. 5). .
Based on this FIG. 5, the ignition conditions of the ultra-low carbon steel were set as the proximity start position A1: 120 mm, the proximity end position: 50 mm, and the proximity distance a: 10 mm. Moreover, the ignition conditions of the medium carbon steel were set as the proximity start position A1: 50 mm, the proximity end position: 20 mm, and the proximity distance a: 15 mm.
The results are shown in Table 1.
極低炭素鋼については、溶鋼と電極が接触することなく点火をすることができた。中炭素鋼については、早期に着火することができた。 For ultra-low carbon steel, ignition was possible without contact between the molten steel and the electrode. The medium carbon steel could be ignited early.
実施例１と同様のプラズマ加熱装置、タンディッシュを用いて、タングステン製の中空電極を用いて加熱を実施した。中空電極の直径は１５０ｍｍ、中空電極の内径（ガス供給路の直径）を１０ｍｍとした。
また、ガス種はＡｒとして、ガス供給路からのガス流量を３０ＮＬ／ｍｉｎ以上１００ＮＬ／ｍｉｎ以下の範囲内とし、電流値を１０００Ａ以上２０００Ａ以下の範囲内とした。
予め、電極と溶鋼間の距離を変更して、電極と溶鋼間の距離ＶＳ着火成功率との関係、電極と溶鋼間の距離ＶＳ電極と溶鋼の接触頻度との関係を求めた（図６）。
この図６に基づいて、極低炭素鋼の着火条件は、近接開始位置Ａ１：１２０ｍｍ、近接終了位置：５０ｍｍ、近接距離ａ：１０ｍｍとした。中炭素鋼の着火条件は、近接開始位置Ａ１：５０ｍｍ、近接終了位置：２０ｍｍ、近接距離ａ：１５ｍｍとした。
結果を表２に示す。
Using the same plasma heating apparatus and tundish as in Example 1, heating was performed using a tungsten hollow electrode. The diameter of the hollow electrode was 150 mm, and the inner diameter of the hollow electrode (the diameter of the gas supply path) was 10 mm.
The gas type was Ar, the gas flow rate from the gas supply path was in the range of 30 NL / min to 100 NL / min, and the current value was in the range of 1000 A to 2000 A.
The distance between the electrode and the molten steel was changed in advance, and the relationship between the distance between the electrode and the molten steel VS ignition success rate and the relationship between the distance between the electrode and the molten steel VS electrode and the contact frequency of the molten steel were obtained (FIG. 6). .
Based on this FIG. 6, the ignition conditions of the ultra-low carbon steel were set as the proximity start position A1: 120 mm, the proximity end position: 50 mm, and the proximity distance a: 10 mm. The ignition conditions of the medium carbon steel were the proximity start position A1: 50 mm, the proximity end position: 20 mm, and the proximity distance a: 15 mm.
The results are shown in Table 2.
極低炭素鋼については、溶鋼と電極が接触することなく点火をすることができた。中炭素鋼については、早期に着火することができた。 For ultra-low carbon steel, ignition was possible without contact between the molten steel and the electrode. The medium carbon steel could be ignited early.
実施例１と同様のプラズマ加熱装置、タンディッシュを用いて、黒鉛製の中空電極を用いて加熱を実施した。中空電極の直径は１５０ｍｍ、中空電極の内径（ガス供給路の直径）を１０ｍｍとした。
また、ガス種はＮ２として、ガス供給路からのガス流量を３０ＮＬ／ｍｉｎ以上１００ＮＬ／ｍｉｎ以下の範囲内とし、電流値を１０００Ａ以上２０００Ａ以下の範囲内とした。
予め、電極と溶鋼間の距離を変更して、電極と溶鋼間の距離ＶＳ着火成功率との関係、電極と溶鋼間の距離ＶＳ電極と溶鋼の接触頻度との関係を求めた（図７）。
この図７に基づいて、極低炭素鋼の着火条件は、近接開始位置Ａ１：１２０ｍｍ、近接終了位置：５０ｍｍ、近接距離ａ：１０ｍｍとした。中炭素鋼の着火条件は、近接開始位置Ａ１：５０ｍｍ、近接終了位置：２０ｍｍ、近接距離ａ：１５ｍｍとした。
結果を表３に示す。
Using the same plasma heating apparatus and tundish as in Example 1, heating was performed using a graphite hollow electrode. The diameter of the hollow electrode was 150 mm, and the inner diameter of the hollow electrode (the diameter of the gas supply path) was 10 mm.
The gas species as N 2, and the range of gas flow rates of less than 30 NL / min or more 100 NL / min from the gas supply channel, and in the range of current values below the 2000A or 1000A.
In advance, the distance between the electrode and the molten steel was changed, and the relationship between the distance between the electrode and the molten steel VS ignition success rate, the relationship between the distance between the electrode and the molten steel VS electrode and the contact frequency of the molten steel were obtained (FIG. 7). .
Based on FIG. 7, the ignition conditions of the ultra-low carbon steel were set as the proximity start position A1: 120 mm, the proximity end position: 50 mm, and the proximity distance a: 10 mm. The ignition conditions of the medium carbon steel were the proximity start position A1: 50 mm, the proximity end position: 20 mm, and the proximity distance a: 15 mm.
The results are shown in Table 3.
極低炭素鋼については、溶鋼と電極が接触することなく点火をすることができた。中炭素鋼については、早期に着火することができた。 For ultra-low carbon steel, ignition was possible without contact between the molten steel and the electrode. The medium carbon steel could be ignited early.
５ タンディッシュ
１０、１１０ タンディッシュプラズマ加熱装置
１５、１１５Ａ、１１５Ｂ 中空電極
１８ 直流電源装置
２０ 着火装置
２１ 着火回路
２２ 交流電源
２２ 交流電源
5
Claims (4)
ガス供給路を有する中空電極を、前記溶鋼に近接配置し、前記中空電極と前記溶鋼との間で、前記ガス供給路から供給されるガスに着火し、前記プラズマアークを発生させる着火工程を有し、
前記着火工程では、前記中空電極と前記溶鋼との距離Ａを２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の範囲内として、前記中空電極に対して電力を印加することにより前記ガス供給路から供給されるガスに着火するとともに、着火が確認できない場合には前記中空電極を前記溶鋼へ段階的に近接させ、再度、前記中空電極に対して電力を印加して前記ガスに着火する構成とされていることを特徴とするタンディッシュ内溶鋼の加熱方法。 A method of heating molten steel in a tundish, wherein the molten steel passing through the tundish is heated by a plasma arc,
A hollow electrode having a gas supply path is disposed adjacent to the molten steel, and an ignition process is performed between the hollow electrode and the molten steel to ignite the gas supplied from the gas supply path and generate the plasma arc. And
In the ignition step, the distance A between the hollow electrode and the molten steel is set within a range of 20 mm or more and 120 mm or less, and the gas supplied from the gas supply path is ignited by applying electric power to the hollow electrode. When the ignition cannot be confirmed, the hollow electrode is gradually brought close to the molten steel, and the gas is ignited by applying electric power to the hollow electrode again. Heating method for molten steel in the dish.
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