JP7167519B2 - ALLOY ADDING DEVICE IN TUNDISH AND ALLOY ADDING METHOD IN TUNDISH - Google Patents
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Description
本発明は、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を添加するタンディッシュ内合金添加装置、及び、タンディッシュ内合金添加方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an in-tundish alloy addition device for adding alloying elements to molten steel passing through a tundish, and an in-tundish alloy addition method.
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 continuous steel casting facility, a tundish is placed 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. there is
Here, the temperature of the molten steel supplied into the mold has a great influence on the operational stability and the quality of the slab, and is a very important factor in continuous casting.
そこで、上述のタンディッシュには、鋳型内へ供給される溶鋼の温度を調整するために、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。
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。
Therefore, the tundish described above is provided with a plasma heating device as a means for heating the passing molten steel in order to adjust the temperature of the molten steel supplied into the mold.
Such a plasma heating apparatus heats an object to be heated by bringing a plasma torch close to the object to be heated and generating an arc between the object to be heated and the plasma torch. Consumable electrodes made of graphite (graphite electrodes) and water-cooled metal torches are used as plasma torches.
また、上述の鋼の連続鋳造設備においては、溶鋼の成分組成を調整するために、例えば特許文献１に示すように、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を添加することがある。
この特許文献１においては、プラズマ加熱装置の黒鉛電極の中空部から、金属ワイヤーあるいは金属粒を添加する構成とされている。
なお、特許文献２には、溶鋼中に合金元素をワイヤーとして供給するワイヤー供給装置が提案されている。
Further, in the continuous casting equipment for steel described above, alloying elements are sometimes added to the molten steel passing through the tundish in order to adjust the chemical composition of the molten steel, as shown in Patent Document 1, for example.
In this patent document 1, a metal wire or metal particles are added from a hollow portion of a graphite electrode of a plasma heating device.
In addition, Patent Document 2 proposes a wire feeder for feeding an alloying element into molten steel as a wire.
ところで、特許文献１、２に記載されたように、合金元素を溶鋼中にワイヤー添加した場合、合金元素は溶鋼表面から供給されるため、添加された合金元素が溶鋼の表面に多く存在することになる。さらに、特許文献１に記載されたように、プラズマ加熱装置で溶鋼表面を加熱した場合には、タンディッシュ内の溶鋼の表面側の温度が高くなる。このため、溶鋼表面において合金元素の濃度が高くなり、均一な濃度の溶鋼をタンディッシュから供給することができないおそれがあった。 By the way, as described in Patent Documents 1 and 2, when alloying elements are added to molten steel by wire, the alloying elements are supplied from the surface of the molten steel, so that many of the added alloying elements are present on the surface of the molten steel. become. Furthermore, as described in Patent Document 1, when the surface of molten steel is heated by a plasma heating device, the surface temperature of the molten steel in the tundish increases. As a result, the concentration of alloying elements increases on the surface of the molten steel, and there is a possibility that molten steel having a uniform concentration cannot be supplied from the tundish.
また、特許文献１に示すように、プラズマ加熱装置の黒鉛電極の中空部から、金属ワイヤーあるいは金属粒を添加する構成とした場合には、プラズマガスの流入が阻害され、安定してプラズマアークを発生させることができず、着火不良や異常放電等が発生するおそれがあった。このため、タンディッシュ内の溶鋼を安定して加熱することができないといった問題が懸念される。 Further, as shown in Patent Document 1, when a metal wire or metal particles are added from the hollow portion of the graphite electrode of the plasma heating device, the inflow of the plasma gas is inhibited and the plasma arc is stably generated. It could not be generated, and there was a risk of ignition failure or abnormal discharge. Therefore, there is a concern that the molten steel in the tundish cannot be heated stably.
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を添加して均一な成分組成の溶鋼を安定して供給することが可能なタンディッシュ内合金添加装置、及び、タンディッシュ内合金添加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 circumstances described above, and is a tundish capable of stably supplying molten steel having a uniform chemical composition by adding alloying elements to the molten steel passing through the tundish. It is an object of the present invention to provide an in-dish alloy addition apparatus and an in-tundish alloy addition method.
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合金添加装置は、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を添加するタンディッシュ内合金添加装置であって、前記合金元素を含むワイヤー材を前記タンディッシュ内の溶鋼に供給するワイヤー供給手段と、前記タンディッシュ内の溶鋼をプラズマ加熱するプラズマ加熱手段と、前記タンディッシュ内の溶鋼をガスバブリングして撹拌するガスバブリング手段と、を備えており、前記ワイヤー供給手段、前記プラズマ加熱手段、及び、前記ガスバブリング手段が、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの領域に配置されており、前記ワイヤー供給手段と前記プラズマ加熱手段とが離間して配置されており、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの距離をＬとした場合に、前記ワイヤー供給手段と前記プラズマ加熱手段との間の距離が０．２８×Ｌ以上１．０×Ｌ以下の範囲内とされていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an in-tundish alloy addition device according to the present invention is an in-tundish alloy addition device for adding an alloy element to molten steel passing through a tundish, which contains the alloy element. Wire supply means for supplying a wire material to the molten steel in the tundish, plasma heating means for plasma heating the molten steel in the tundish, gas bubbling means for stirring the molten steel in the tundish by gas bubbling, The wire supply means, the plasma heating means, and the gas bubbling means are arranged in a region from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish, and the wire supply means and the plasma heating means are spaced apart , and the distance between the wire feeding means and the plasma heating means is 0.28 × L or more, where L is the distance from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish. It is characterized by being within the range of 1.0×L or less .
この構成のタンディッシュ内合金添加装置によれば、ガスバブリング手段で溶鋼を撹拌することにより、プラズマ加熱手段によって加熱された溶鋼の温度を深さ方向で均一化することができ、かつ、ワイヤー供給手段によって供給された合金元素の濃度を均一化させることが可能となる。
また、プラズマ加熱手段によって加熱することで、ワイヤー供給手段によるワイヤー材の添加、及び、ガスバブリング手段によるガスバブリングによる溶鋼の温度低下を抑制することができる。
さらに、ワイヤー供給手段とプラズマ加熱手段とが離間して配置されているので、プラズマガスの流通が妨げられず、着火不良や異常放電等の発生を抑制でき、安定してプラズマアークを発生させることが可能となる。
According to the in-tundish alloy addition apparatus of this configuration, the temperature of the molten steel heated by the plasma heating means can be made uniform in the depth direction by stirring the molten steel with the gas bubbling means, and the wire supply It becomes possible to homogenize the concentration of the alloying elements supplied by the means.
Moreover, by heating with the plasma heating means, it is possible to suppress the temperature drop of the molten steel due to the addition of the wire material by the wire supply means and the gas bubbling by the gas bubbling means.
Furthermore, since the wire supply means and the plasma heating means are spaced apart from each other, the flow of the plasma gas is not hindered, the occurrence of poor ignition and abnormal discharge can be suppressed, and the plasma arc can be stably generated. becomes possible.
また、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの領域に、前記ワイヤー供給手段、前記プラズマ加熱手段、及び、前記ガスバブリング手段が、それぞれ配置されているので、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を安定して添加することが可能となる。 In addition, since the wire supply means, the plasma heating means, and the gas bubbling means are respectively arranged in the region from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish, the molten steel passing through the tundish is It becomes possible to stably add the alloying elements.
また、本発明のタンディッシュ内合金添加装置においては、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口に向けて、順に、前記ワイヤー供給手段、前記プラズマ加熱手段、前記ガスバブリング手段が配設されていることが好ましい。
この場合、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して、まず、前記ワイヤー供給手段によってワイヤー材が供給され、次に、プラズマ加熱手段で溶鋼が加熱され、その後、前記ガスバブリング手段で溶鋼が撹拌されるので、タンディッシュの溶鋼出口側において溶鋼の温度及び合金濃度をさらに効率良く均一化させることが可能となる。
Further, in the tundish alloy addition apparatus of the present invention, the wire supply means, the plasma heating means, and the gas bubbling means are arranged in order from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish. is preferred.
In this case, the wire material is first supplied by the wire supply means to the molten steel passing through the tundish, then the molten steel is heated by the plasma heating means, and then the molten steel is stirred by the gas bubbling means. Therefore, it is possible to more efficiently uniformize the temperature and alloy concentration of the molten steel on the molten steel outlet side of the tundish.
さらに、本発明のタンディッシュ内合金添加装置においては、前記プラズマ加熱手段の電極部が、絶縁筒で覆われていることが好ましい。
この場合、前記プラズマ加熱手段の電極部が絶縁筒で覆われているので、前記プラズマ加熱手段の電極部とワイヤー供給手段によって供給されるワイヤー材との間での放電の発生を抑制でき、溶鋼と電極部との間で安定してプラズマアークを発生させることが可能となる。
Further, in the in-tundish alloy addition apparatus of the present invention, it is preferable that the electrode portion of the plasma heating means is covered with an insulating cylinder.
In this case, since the electrode portion of the plasma heating means is covered with the insulating cylinder, it is possible to suppress the occurrence of electric discharge between the electrode portion of the plasma heating means and the wire material supplied by the wire supply means, thereby It is possible to stably generate a plasma arc between the and the electrode portion.
本発明に係るタンディッシュ内合金添加方法は、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を添加するタンディッシュ内合金添加方法であって、ワイヤー供給手段により、前記合金元素を含むワイヤー材を前記タンディッシュ内の溶鋼に供給するワイヤー供給工程と、プラズマ加熱手段により、前記タンディッシュ内の溶融金属をプラズマ加熱するプラズマ加熱工程と、前記タンディッシュ内の溶融金属をガスバブリングして撹拌するガスバブリング工程と、を備えており、前記ワイヤー供給工程と前記プラズマ加熱工程とを離間した箇所で実施する構成とされており、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの距離をＬとした場合に、前記ワイヤー供給手段と前記プラズマ加熱手段との間の距離が０．２８×Ｌ以上１．０×Ｌ以下の範囲内とされていることを特徴としている。 A tundish alloy addition method according to the present invention is a tundish alloy addition method for adding an alloy element to molten steel passing through the tundish, wherein a wire material containing the alloy element is supplied by a wire supply means . A wire feeding step for supplying molten steel in the tundish, a plasma heating step for plasma heating the molten metal in the tundish by a plasma heating means, and a gas for stirring the molten metal in the tundish by gas bubbling. and a bubbling step, wherein the wire feeding step and the plasma heating step are performed at a spaced apart location, and when the distance from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish is L A feature is that the distance between the wire supply means and the plasma heating means is within the range of 0.28×L or more and 1.0×L or less .
この構成のタンディッシュ内合金添加方法によれば、ガスバブリング工程で溶鋼を撹拌することにより、プラズマ加熱工程で加熱された溶鋼の温度を深さ方向で均一化することができ、かつ、ワイヤー供給工程で供給された合金元素の濃度を均一化させることが可能となる。
また、プラズマ加熱工程で溶鋼を加熱することで、ワイヤー供給工程におけるワイヤー材の添加、及び、ガスバブリング工程におけるガスバブリングによる溶鋼の温度低下を抑制することができる。
さらに、前記ワイヤー供給工程と前記プラズマ加熱工程とを離間した箇所で実施するので、プラズマガスの流通が妨げられず、着火不良や異常放電等の発生を抑制でき、安定してプラズマアークを発生させることが可能となる。
According to the method for adding an alloy in the tundish having this configuration, by stirring the molten steel in the gas bubbling process, the temperature of the molten steel heated in the plasma heating process can be made uniform in the depth direction, and the wire is supplied. It is possible to uniformize the concentration of the alloying elements supplied in the process.
Further, by heating the molten steel in the plasma heating process, addition of the wire material in the wire supply process and reduction in temperature of the molten steel due to gas bubbling in the gas bubbling process can be suppressed.
Furthermore, since the wire supply step and the plasma heating step are performed at a spaced apart location, the flow of the plasma gas is not hindered, the occurrence of ignition failure, abnormal discharge, etc. can be suppressed, and the plasma arc can be stably generated. becomes possible.
ここで、本発明のタンディッシュ内合金添加方法においては、溶鋼が、前記ワイヤー供給工程、前記プラズマ加熱工程、その後、前記ガスバブリング工程の順に通過する構成としてもよい。
この場合、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して、まず、ワイヤー供給工程で溶鋼にワイヤー材が供給され、次に、プラズマ加熱工程で溶鋼が加熱され、その後、ガスバブリング工程で溶鋼が撹拌されるので、タンディッシュの溶鋼出口側において溶鋼の温度及び合金濃度をさらに効率良く均一化させることが可能となる。
Here, in the method for adding alloy in the tundish of the present invention, the molten steel may pass through the wire feeding step, the plasma heating step, and then the gas bubbling step in this order.
In this case, for the molten steel passing through the tundish, first, a wire material is supplied to the molten steel in the wire feeding process, then the molten steel is heated in the plasma heating process, and then the molten steel is stirred in the gas bubbling process. Therefore, it is possible to more efficiently uniformize the temperature and alloy concentration of the molten steel on the molten steel outlet side of the tundish.
上述のように、本発明によれば、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を添加して均一な成分組成の溶鋼を安定して供給することが可能なタンディッシュ内合金添加装置、及び、タンディッシュ内合金添加方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, an in-tundish alloying device capable of adding alloying elements to molten steel passing through the tundish and stably supplying molten steel with a uniform chemical composition, And, it is possible to provide a method of adding alloys in the tundish.
以下に、本発明の一実施形態であるタンディッシュ内合金添加装置及びタンディッシュ内合金添加方法について、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。 An in-tundish alloy addition apparatus and an in-tundish alloy addition method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
まず、本実施形態であるタンディッシュ内合金添加装置２０及びタンディッシュ内合金添加方法が適用される連続鋳造設備１０について、図１を参照して説明する。
この連続鋳造設備１０は、取鍋１１によって転炉から溶鋼３を移送し、ロングノズル１３を介してタンディッシュ１５に溶鋼３を移し、このタンディッシュ１５において大きな介在物を浮上分離した後、浸漬ノズル１７を介して連続鋳造用鋳型１９内に溶鋼３を供給し、連続鋳造鋳片１を連続的に鋳造するものである。
First, a
This
この連続鋳造設備１０においては、取鍋１１内で溶鋼３の成分組成が調整され、この溶鋼３がタンディッシュ１５に供給される。そして、本実施形態においては、タンディッシュ１５内を通過する溶鋼３にさらに合金元素を添加して、溶鋼３の成分組成を再調整している。本実施形態では、Ｎｉ，Ｃａ等の合金元素をタンディッシュ１５内の溶鋼３に添加する構成とされている。
ここで、タンディッシュ１５内を通過する溶鋼３に対して合金元素を添加する際に、本実施形態であるタンディッシュ内合金添加装置２０及びタンディッシュ内合金添加方法が適用される。
In this
Here, when alloying elements are added to the
本実施形態であるタンディッシュ内合金添加装置２０は、図２及び図３に示すように、合金元素を含むワイヤー材３１をタンディッシュ１５内の溶鋼３に向けて供給するワイヤー供給手段３０と、タンディッシュ１５内の溶鋼３をプラズマ加熱するプラズマ加熱手段４０と、タンディッシュ１５内の溶鋼３をガスバブリングして撹拌するガスバブリング手段５０と、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the in-tundish
本実施形態においては、ワイヤー材３１は、Ｎｉ，Ｃａ等の合金元素の紛体が鉄製の中空ワイヤー内に充填された構造とされている。
ここで、Ｎｉ，Ｃａ等の合金元素の添加量は、ワイヤー供給手段３０によるワイヤー材３１の供給速度で調整することが可能となる。ここで、本実施形態では、Ｎｉ，Ｃａ等の合金元素の添加量は、例えば０．１ｋｇ／ｍｉｎ以上４．０ｋｇ／ｍｉｎ以下の範囲内とされている。
In the present embodiment, the
Here, the amount of the alloying elements such as Ni and Ca to be added can be adjusted by the feeding speed of the
プラズマ加熱手段４０は、タンディッシュ１５内の溶鋼面との間にプラズマアークを発生させて、タンディッシュ１５内の溶鋼３を加熱するものである。
このプラズマ加熱手段４０は、図２に示すように、タンディッシュ１５内の溶鋼面の上方に配設された中空電極４１と、タンディッシュ１５の壁面に設置された固定電極４２と、中空電極４１及び固定電極４２に電力を印加する直流電源４３と、を備えている。
直流電源４３は、上述の中空電極４１と固定電極４２と、の間に配設されている。本実施形態では、図２に示すように、中空電極４１側が陰極、固定電極４２側が陽極とされている。すなわち、本実施形態では、プラズマ加熱手段４０は、いわゆる熱陰極型シングルトーチ式とされている。
The plasma heating means 40 generates a plasma arc with the molten steel surface in the tundish 15 to heat the
As shown in FIG. 2, the plasma heating means 40 comprises a
A
ここで、中空電極４１は、図２及び図４に示すように、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が設けられている。
この中空電極４１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４１は黒鉛で構成されている。
また、中空電極４１の外径は、例えば５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内とされ、中空電極４１の内径（ガス供給路の直径）は、例えば１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内とされている。
Here, as shown in FIGS. 2 and 4, the
Examples of materials that constitute the
The outer diameter of the
ここで、図２及び図４に示すように、中空電極４１の外周側には、絶縁筒４５が配設されている。この絶縁筒４５は、耐熱性に優れたセラミックス（例えば、アルミナ等）で構成されている。
この絶縁筒４５により、中空電極４１と、ワイヤー供給手段３０から供給されるワイヤー材３１との間での放電の発生を抑制することが可能となる。
Here, as shown in FIGS. 2 and 4, an insulating
This insulating
ガスバブリング手段５０は、タンディッシュ１５内の溶鋼３に対して不活性ガスを吹き込んで、溶鋼３を撹拌するものである。
本実施形態においては、図２に示すように、タンディッシュ１５の底部に配設された不活性ガス放出部５１と、この不活性ガス放出部５１に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給部５２と、を備えている。
The gas bubbling means 50 blows an inert gas into the
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an inert
ここで、不活性ガス放出部５１は、耐熱性に優れたセラミックス製の多孔質体で構成されている。なお、不活性ガス放出部５１を構成する多孔質体の気孔径を選択することにより、溶鋼３に吹き込まれる不活性ガスの気泡径を調整することができる。本実施形態では、不活性ガスの気泡径は、例えば０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とされている。
Here, the inert
また、ガスバブリング手段５０によって吹き込まれる不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｎ２等を用いることができる。なお、窒化物の生成を抑制するためには、Ａｒガスを用いることが好ましい。
さらに、ガスバブリング手段５０においては、溶鋼３の湯面が暴れない程度に、不活性ガスの吹き込み量を調整することが好ましい。本実施形態では、ガスバブリング手段５０による不活性ガスの吹き込み量は、１ｌ／ｍｉｎ以上２０ｌ／ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。
Ar, N2 , or the like can be used as the inert gas blown by the gas bubbling means 50 . In order to suppress the formation of nitrides, it is preferable to use Ar gas.
Furthermore, in the gas bubbling means 50, it is preferable to adjust the blowing amount of the inert gas to such an extent that the surface of the
そして、本実施形態であるタンディッシュ内合金添加装置２０においては、図２及び図３に示すように、ワイヤー供給手段３０とプラズマ加熱手段４０とが離間して配置されている。すなわち、ワイヤー供給手段３０によるワイヤー材３１の供給位置とプラズマ加熱手段４０の中空電極４１の位置とが離間して配置されている。
ここで、タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの距離をＬとした場合に、ワイヤー供給手段とプラズマ加熱手段との間の距離が０．２８×Ｌ以上１．０×Ｌ以下の範囲内とされていることが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the in-tundish
Here, when the distance from the molten steel inlet of the tundish to the molten steel outlet is L, the distance between the wire supply means and the plasma heating means is within the range of 0.28×L or more and 1.0×L or less. It is preferable that
また、本実施形態においては、ワイヤー供給手段３０、プラズマ加熱手段４０、及び、ガスバブリング手段５０が、タンディッシュ１５の溶鋼入口１５Ａから溶鋼出口１５Ｂまでの領域に配置されていることが好ましい。すなわち、タンディッシュ１５の溶鋼入口１５Ａから溶鋼出口１５Ｂまでの距離Ｌの中に、ワイヤー供給手段３０、プラズマ加熱手段４０、及び、ガスバブリング手段５０が配設されている。
なお、本実施形態においては、図２及び図３に示すように、ガスバブリング手段５０の不活性ガス放出部５１は、ワイヤー供給手段３０及びプラズマ加熱手段４０が配設された位置の底部に配設されている。
Moreover, in this embodiment, the wire supply means 30, the plasma heating means 40, and the gas bubbling means 50 are preferably arranged in the region from the
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the inert
次に、図２から図４に示すタンディッシュ内合金添加装置２０を用いた本実施形態であるタンディッシュ内合金添加方法について説明する。
まず、ガスバブリング手段５０から不活性ガスをタンディッシュ１５内に吹き込む。この状態で、取鍋１１からロングノズル１３を介してタンディッシュ１５内に溶鋼３を供給する。これにより、ガスバブリング手段５０の不活性ガス放出部５１（多孔質体）の気孔部に溶鋼３が差し込むことを抑制することが可能となる。
Next, a description will be given of the in-tundish alloy addition method according to the present embodiment using the in-tundish
First, inert gas is blown into the
また、タンディッシュ１５から連続鋳造用鋳型１９へと溶鋼３を供給する。このとき、タンディッシュ１５内を通過する溶鋼３に対して、合金元素を添加する。
ワイヤー供給手段３０により、合金元素の紛体が充填されたワイヤー材３１をタンディッシュ１５内の溶鋼３に供給するとともに、プラズマ加熱手段４０によって、溶鋼３の表面と中空電極４１との間にプラズマアークを発生させて溶鋼３を加熱する。
Further, the
A
ここで、ガスバブリング手段５０によってタンディッシュ１５内の溶鋼３が撹拌される。これにより、ワイヤー供給手段３０により供給された合金元素を含む溶鋼３、及び、プラズマ加熱手段４０によって加熱された溶鋼３が撹拌され、溶鋼３中の合金元素の濃度、溶鋼３の温度が均一化されることになる。
Here, 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合金添加装置２０及びタンディッシュ内合金添加方法によれば、上述のように、ワイヤー供給手段３０によって合金元素を含むワイヤー材３１をタンディッシュ１５内の溶鋼３に供給するとともに、プラズマ加熱手段４０によって溶鋼３を加熱し、さらに、ガスバブリング手段５０によって不活性ガスをタンディッシュ１５内に吹き込んで溶鋼３を撹拌しているので、ワイヤー供給手段３０によって供給された合金元素の濃度を均一化することが可能となる。
また、プラズマ加熱手段４０によって溶鋼３を加熱することで、ワイヤー供給手段３０によるワイヤー材３１の添加、及び、ガスバブリング手段５０によるガスバブリングによる溶鋼３の温度低下を抑制することができる。
According to the in-tundish
In addition, by heating the
そして、ワイヤー供給手段３０とプラズマ加熱手段４０とが離間して配置されているので、プラズマガスの流通が妨げられず、着火不良や異常放電等の発生を抑制でき、安定してプラズマアークを発生させることが可能となる。
特に、本実施形態においては、タンディッシュ１５の溶鋼入口１５Ａから溶鋼出口１５Ｂまでの距離をＬとした場合に、ワイヤー供給手段３０によるワイヤー材３１の供給位置とプラズマ加熱手段４０の中空電極４１に位置との間の距離が０．２８×Ｌ以上１．０×Ｌ以下の範囲内とされているので、ワイヤー供給手段３０で供給されるワイヤー材３１とプラズマ加熱手段４０の中空電極４１との間で放電が発生することを抑制できる。
Since the wire supply means 30 and the plasma heating means 40 are spaced apart from each other, the flow of the plasma gas is not hindered, the occurrence of poor ignition and abnormal discharge can be suppressed, and the plasma arc is stably generated. It is possible to
In particular, in this embodiment, when the distance from the
また、本実施形態においては、タンディッシュ１５の溶鋼入口１５Ａから溶鋼出口１５Ｂまでの距離Ｌの中に、ワイヤー供給手段３０、プラズマ加熱手段４０、及び、ガスバブリング手段５０が配設されているので、タンディッシュ１５内を通過する溶鋼３に対して合金元素を安定して添加することが可能となる。
特に、本実施形態においては、図２及び図３に示すように、ガスバブリング手段５０が、ワイヤー供給手段３０及びプラズマ加熱手段４０が配設された位置の底部に配設されているので、ワイヤー供給手段３０により供給された合金元素を含む溶鋼３、及び、プラズマ加熱手段４０によって加熱された溶鋼３を、効率良く撹拌することができ、合金濃度が均一化された溶鋼３を得ることができる。
Further, in this embodiment, the wire supply means 30, the plasma heating means 40, and the gas bubbling means 50 are disposed within the distance L from the
In particular, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the gas bubbling means 50 is arranged at the bottom of the position where the wire supply means 30 and the plasma heating means 40 are arranged. The
さらに、本実施形態においては、ガスバブリング手段５０によって吹き込まれる不活性ガスの気泡径が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とされ、ガスバブリング手段５０による不活性ガスの吹き込み量が、１ｌ／ｍｉｎ以上２０ｌ／ｍｉｎ以下の範囲内とされているので、タンディッシュ１５内の溶鋼３の湯面が暴れることを抑制でき、溶鋼３の再酸化を抑制することが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the bubble diameter of the inert gas blown by the gas bubbling means 50 is in the range of 0.1 mm or more and 10 mm or less, and the amount of the inert gas blown by the gas bubbling means 50 is 1 l / min. Since the flow rate is within the range of 20 l/min or less, it is possible to suppress the surface of the
以上、本発明の実施形態であるタンディッシュ内合金添加装置及びタンディッシュ内合金添加方法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。 Although the in-tundish alloy addition apparatus and the in-tundish alloy addition method according to the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to this and departs from the technical idea of the invention. It can be changed appropriately as long as it does not occur.
例えば、本実施形態では、図１に示すように、プラズマ加熱手段として、１本の中空電極を用いたシングルトーチ式のものを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、例えば、溶鋼の湯面に対して２本の電極を配置したツイントーチ式のものを適用してもよい。
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。通常中空電極を構成する材質として、主なものにタングステン、特殊合金、等がある。
For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the single torch type plasma heating means using one hollow electrode was described as an example, but it is not limited to this. For example, a twin torch type in which two electrodes are arranged with respect to the molten steel surface may be applied.
Further, although the hollow electrodes are described as being made of graphite, the present invention is not limited to this, and hollow electrodes made of tungsten or special alloys (Cu--W, etc.) may be used. Main materials for hollow electrodes are tungsten, special alloys, and the like.
さらに、タンディッシュの形状や構造等については、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。
また、本実施形態では、合金元素の粉末を中空ワイヤー内に充填されたワイヤー材を用いるものとして説明したが、これに限定されることはなく、合金元素からなるワイヤー材を用いてもよい。
Furthermore, the shape, structure, etc. of the tundish are not limited to those exemplified in the present embodiment, and other structures may be used.
Further, in the present embodiment, the wire material in which the powder of the alloy element is filled in the hollow wire is used, but the present invention is not limited to this, and the wire material made of the alloy element may be used.
さらに、本実施形態では、ガスバブリング手段５０によって吹き込まれる不活性ガスの気泡径が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とされ、ガスバブリング手段５０による不活性ガスの吹き込み量を、１ｌ／ｍｉｎ以上２０ｌ／ｍｉｎ以下の範囲内とするものとして説明したが、これに限定されることはなく、鋳造状況に合わせて適宜、条件を設定することが好ましい。 Furthermore, in the present embodiment, the bubble diameter of the inert gas blown by the gas bubbling means 50 is in the range of 0.1 mm or more and 10 mm or less, and the amount of the inert gas blown by the gas bubbling means 50 is set to 1 l/min or more. Although the description has been given assuming that the flow rate is within the range of 20 l/min or less, it is not limited to this, and it is preferable to appropriately set the conditions according to the casting situation.
また、本実施形態においては、ワイヤー供給手段とプラズマ加熱手段が配設された位置の底部にガスバブリング手段を配置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、ワイヤー供給手段とプラズマ加熱手段とが離間していれば、ワイヤー供給手段、プラズマ加熱手段、及び、ガスバブリング手段の配置に特に制限はない。
なお、タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口に向けて、順に、ワイヤー供給手段、プラズマ加熱手段、ガスバブリング手段を配設すれば、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して、まず、ワイヤー供給手段によってワイヤー材が供給され、次に、プラズマ加熱手段で溶鋼が加熱され、その後、ガスバブリング手段で溶鋼が撹拌されるので、タンディッシュの溶鋼出口側において溶鋼の温度及び合金濃度をさらに効率良く均一化させることが可能となる。
In addition, in the present embodiment, the gas bubbling means is arranged at the bottom of the position where the wire supply means and the plasma heating means are arranged. The arrangement of the wire supply means, plasma heating means, and gas bubbling means is not particularly limited as long as they are separated from the heating means.
If the wire supply means, plasma heating means, and gas bubbling means are arranged in order from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish, the molten steel passing through the tundish is first heated by the wire supply means. A wire material is supplied, then the molten steel is heated by the plasma heating means, and then the molten steel is stirred by the gas bubbling means, so that the temperature and alloy concentration of the molten steel are more efficiently homogenized on the molten steel outlet side of the tundish. It is possible to
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。 The results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described below.
本発明例として、図２から図４に示すタンディッシュ内合金添加装置を用いて、ワイヤー供給手段で合金元素を添加するとともに、プラズマ加熱手段で溶鋼を加熱し、さらに、ガスバブリング手段によって溶鋼の撹拌を実施した。
このとき、タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの距離をＬとした場合に、ワイヤー供給手段のワイヤー材供給位置とプラズマ加熱手段の中空電極との間の距離を０．２８×Ｌとした。
また、ガスバブリング手段による不活性ガス（Ａｒガス）の吹き込み量を、１０ｌ／ｍｉｎとした。
As an example of the present invention, using the in-tundish alloy addition apparatus shown in FIGS. Agitation was performed.
At this time, when the distance from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish is L, the distance between the wire material feeding position of the wire feeding means and the hollow electrode of the plasma heating means is 0.28×L.
Also, the amount of inert gas (Ar gas) blown by the gas bubbling means was set to 10 l/min.
従来例として、特許文献１に示すように、プラズマ加熱手段の中空電極の中空部からワイヤー材を供給した。また、ガスバブリング手段を用いなかった。 As a conventional example, as shown in Patent Document 1, a wire material is supplied from a hollow portion of a hollow electrode of plasma heating means. Also, no gas bubbling means was used.
ここで、ワイヤー材で添加する合金元素はＮｉとし、Ｎｉの含有量が０．１質量％となるように、ワイヤー供給手段によってワイヤー材を添加した。
また、溶鋼のスループットは、０．６ｔ／ｍｉｎとし、全体で５．０ｔの鋳造を実施した。これを、本発明例、及び、従来例で、それぞれ３回実施した。
Here, Ni was used as an alloying element to be added in the wire material, and the wire material was added by the wire supply means so that the Ni content was 0.1% by mass.
Further, the throughput of molten steel was 0.6 t/min, and 5.0 t was cast in total. This was performed three times each for the present invention example and the conventional example.
３回の鋳造実験において鋳造状況を確認した。評価結果を表１に示す。
また、ワイヤー供給手段によってワイヤー材の添加を開始後に３分毎に溶鋼をサンプリングし、Ｎｉ濃度を測定した。評価結果を図５に示す。
The casting conditions were confirmed in three casting experiments. Table 1 shows the evaluation results.
Further, the molten steel was sampled every 3 minutes after starting the addition of the wire material by the wire supply means, and the Ni concentration was measured. Evaluation results are shown in FIG.
（鋳造状況）
プラズマ加熱手段、ガスバブリング手段を用いず、プラズマ加熱手段の中空電極の中空部からワイヤー材を供給した従来例においては、２回目の鋳造時に中空電極において着火不良が発生し、鋳造を中断した。また、３回目の鋳造時に異常放電による設備故障が発生し、鋳造を中断した。
これに対して、ワイヤー供給手段で合金元素を添加するとともに、プラズマ加熱手段で溶鋼を加熱し、さらに、ガスバブリング手段によって溶鋼の撹拌を実施した本発明例においては、プラズマ加熱手段によるプラズマアークが安定して発生しており、３回の鋳造を全て完鋳することができた。
(Casting situation)
In the conventional example in which the wire material was supplied from the hollow portion of the hollow electrode of the plasma heating means without using the plasma heating means and the gas bubbling means, ignition failure occurred in the hollow electrode during the second casting, and the casting was interrupted. Also, during the third casting, equipment failure occurred due to abnormal electrical discharge, and casting was interrupted.
On the other hand, in the example of the present invention in which alloying elements are added by the wire supply means, the molten steel is heated by the plasma heating means, and the molten steel is stirred by the gas bubbling means, the plasma arc is generated by the plasma heating means. It occurred stably and all three castings could be completed.
（成分組成）
従来例においては、ワイヤー材の供給開始から９ｍｉｎ経過後においても、Ｎｉ濃度が目標の０．１質量％にまで達することはなかった。
これに対して、本発明例においては、ワイヤー材の供給開始から３ｍｉｎ経過後に、既にＮｉ濃度が０．０９質量％となった。すなわち、本発明例では、ワイヤー材として添加した合金元素を効率的に添加できた。
(Component composition)
In the conventional example, the Ni concentration did not reach the target of 0.1% by mass even 9 minutes after the start of supply of the wire material.
On the other hand, in the example of the present invention, the Ni concentration was already 0.09% by
以上のように、本発明例によれば、タンディッシュ内を通過する溶鋼に対して合金元素を添加して均一な成分組成の溶鋼を安定して供給することが可能なタンディッシュ内合金添加装置、及び、タンディッシュ内合金添加方法を提供可能であることが確認された。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the in-tundish alloying apparatus is capable of stably supplying molten steel having a uniform chemical composition by adding alloying elements to the molten steel passing through the tundish. , and that it is possible to provide an in-tundish alloy addition method.
３ 溶鋼
１０ 連続鋳造設備
１５ タンディッシュ
１５Ａ 溶鋼入口
１５Ｂ 溶鋼出口
２０ タンディッシュ内合金添加装置
３０ ワイヤー供給手段
３１ ワイヤー材
４０ プラズマ加熱手段
４５ 絶縁筒
５０ ガスバブリング手段
3 Molten steel
10
Claims (5)
前記合金元素を含むワイヤー材を前記タンディッシュ内の溶鋼に供給するワイヤー供給手段と、
前記タンディッシュ内の溶鋼をプラズマ加熱するプラズマ加熱手段と、
前記タンディッシュ内の溶鋼をガスバブリングして撹拌するガスバブリング手段と、を備えており、
前記ワイヤー供給手段、前記プラズマ加熱手段、及び、前記ガスバブリング手段が、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの領域に配置されており、
前記ワイヤー供給手段と前記プラズマ加熱手段とが離間して配置されており、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの距離をＬとした場合に、前記ワイヤー供給手段と前記プラズマ加熱手段との間の距離が０．２８×Ｌ以上１．０×Ｌ以下の範囲内とされていることを特徴とするタンディッシュ内合金添加装置。 An in-tundish alloy addition device for adding an alloying element to molten steel passing through the tundish,
a wire supply means for supplying the wire material containing the alloying element to the molten steel in the tundish;
plasma heating means for plasma heating the molten steel in the tundish;
gas bubbling means for gas bubbling and stirring the molten steel in the tundish,
The wire supply means, the plasma heating means, and the gas bubbling means are arranged in a region from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish,
The wire supply means and the plasma heating means are spaced apart, and when the distance from the molten steel inlet to the molten steel outlet of the tundish is L, the distance between the wire supply means and the plasma heating means is within the range of 0.28×L or more and 1.0×L or less .
ワイヤー供給手段により、前記合金元素を含むワイヤー材を前記タンディッシュ内の溶鋼に供給するワイヤー供給工程と、
プラズマ加熱手段により、前記タンディッシュ内の溶融金属をプラズマ加熱するプラズマ加熱工程と、
前記タンディッシュ内の溶融金属をガスバブリングして撹拌するガスバブリング工程と、
を備えており、
前記ワイヤー供給工程と前記プラズマ加熱工程とを離間した箇所で実施する構成とされており、前記タンディッシュの溶鋼入口から溶鋼出口までの距離をＬとした場合に、前記ワイヤー供給手段と前記プラズマ加熱手段との間の距離が０．２８×Ｌ以上１．０×Ｌ以下の範囲内とされていることを特徴とするタンディッシュ内合金添加方法。 A tundish alloy addition method for adding an alloying element to molten steel passing through the tundish,
a wire feeding step of feeding the wire material containing the alloying element to the molten steel in the tundish by a wire feeding means ;
a plasma heating step of plasma heating the molten metal in the tundish by plasma heating means ;
a gas bubbling step of gas bubbling and stirring the molten metal in the tundish;
and
The wire supply step and the plasma heating step are performed at a spaced apart location . A method for adding an alloy in a tundish, wherein the distance between the means and the means is within the range of 0.28×L or more and 1.0×L or less .
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