(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次精錬炉から溶鋼を受鋼し、受鋼した溶鋼を連続鋳造機に供給し、連続鋳造機への供給完了後に再度一次精錬炉から溶鋼を受鋼する工程を繰り返して使用される取鍋の漏鋼防止方法であって、取鍋の鉄皮の表面温度を赤外線放射温度計で測定し、測定した表面温度のなかの最高温度が、取鍋の内張り耐火物の残存厚みと鉄皮温度との関係から定める温度閾値を、前回の溶鋼を連続鋳造機に供給完了した後から今回の溶鋼を受鋼するまでの時間（空鍋時間）、及び、今回の溶鋼の受鋼後から鉄皮温度の測定時期までの時間（充鍋時間）が予め設定したそれぞれの標準時間を外れた際の標準時間との差に基づいて修正した温度閾値を超えた場合に、当該取鍋の内張り耐火物の点検及び補修を行うことを特徴とする、取鍋の漏鋼防止方法。
【請求項２】
収容していた溶鋼を連続鋳造機に供給完了した直後の空の状態の取鍋の鉄皮の表面温度を測定することを特徴とする、請求項１に記載の取鍋の漏鋼防止方法。
【請求項３】
前記温度閾値を、取鍋の部位に応じて異なる値に設定し、且つ、前記最高温度を取鍋の部位に応じて求めることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の取鍋の漏鋼防止方法。
【請求項４】
前記取鍋の鉄皮の表面温度の測定を、取鍋の連続鋳造機への搬入または搬出のために連続鋳造機近傍で前記取鍋が停止する位置であって、前記取鍋の側壁部表面及び底面部表面が観察可能な位置において行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の取鍋の漏鋼防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉や電気炉などの一次精錬炉で溶製された溶鋼を受鋼し、受鋼した溶鋼を必要に応じて真空脱ガス精錬工程などを経由して連続鋳造工程に搬送且つ供給するための取鍋における漏鋼を防止する方法に関し、詳しくは、取鍋に施工された内張り耐火物の損耗などに起因して、収容した溶鋼が取鍋鉄皮を融解して取鍋から流出することを防止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉や電気炉で溶製された溶鋼を受鋼し、受鋼した溶鋼を連続鋳造工程に搬送且つ供給するための取鍋は、その外表面を鉄皮とし、この鉄皮の内側に耐火物が施工された構造となっている。この耐火物は、通常、永久張り耐火物（「永久煉瓦」とも呼ぶ）と内張り耐火物（「ワーク煉瓦」とも呼ぶ）との２層で構成されていて、永久張り耐火物が鉄皮側に施工され、溶鋼と直接接触する部位に内張り耐火物が施工されている。内張り耐火物は、溶鋼との接触による機械的な損耗、溶鋼に混在するスラグによる浸蝕及び急激な温度変化によるスポーリングなどによって使用回数に伴って損耗し、内張り耐火物の残存厚みが所定の厚みとなった時点で解体され、再度、内張り耐火物が施工されている。
【０００３】
但し、内張り耐火物が均一に損耗することは稀であって、局所的に損耗量の多い箇所が発生する場合が大半である。また、近年、取鍋内には溶鋼の品質向上の目的でスラグ改質剤を添加することが行われており、スラグ改質剤と反応したスラグが取鍋内壁に付着し、内張り耐火物の残存厚みを正確に把握できない状況になっている。
【０００４】
このような状況下では内張り耐火物の局所的な損傷に気づかずにその取鍋を使用する場合が発生し、このような場合には、収容した溶鋼が、取鍋の鉄皮を融解して取鍋の側壁部或いは敷部（底面部を「敷部」と呼ぶ）から流出するというトラブル（「漏鋼」という）が発生する場合がある。高温の溶鋼の流出は、付近の設備に重大な損傷を与えることから、事前に取鍋の内張り耐火物の損傷を検知し、耐火物の適切な補修などによって漏鋼を未然に防止することは極めて重要であり、そこで、漏鋼を未然に防止する手段が提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、溶鋼を収容した取鍋の鉄皮の温度を赤外線放射温度計で測定し、測定した温度または温度上昇速度が予め設定したそれぞれの閾値以上である場合には、警報を発するとともに取鍋内の溶鋼上に存在するスラグに耐火物溶出抑制剤を添加し、漏鋼を防止する方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、トピードカー内の溶銑排出タイミングの前後でそれぞれ測定したトピードカー外壁温度に基づいて、トピードカーの内張り耐火物の残存厚みを判定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９２４９号公報
【特許文献２】特開２００９−３５７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。
【０００９】
即ち、取鍋の鉄皮温度は、内張り耐火物の残存厚みが同一であっても、受鋼する前の空状態での滞在時間及び溶鋼を受鋼した後の経過時間に影響されるが、特許文献１は、これらを考慮せずに温度閾値を或る一定温度に決めている。受鋼する前の空状態での滞在時間が通常よりも長く且つ溶鋼を受鋼した後の経過時間が通常よりも短い場合には、取鍋の鉄皮温度は低くなり、このような場合には、鉄皮温度が閾値に至らないことも発生する。つまり、特許文献１は、内張り耐火物の残存厚みを正確に把握することができず、漏鋼の発生する虞がある。
【００１０】
特許文献２は、トピードカーでは溶銑を排出した後もその外壁温度が緩やかに上昇するというトピードカーの外壁温度の特性に基づいて、内張り耐火物の残存厚みを判定する技術である。トピードカーは、収容していた溶銑を短時間で一気に排出するが、取鍋は、連続鋳造機の鋳造速度に応じ、３０分間以上を費やして徐々に溶鋼を排出することから、取鍋の鉄皮温度の挙動は、トピードカーの外壁温度の挙動に対して異なるものとなる。つまり、特許文献２の技術をそのまま取鍋に適用しても、取鍋の内張り耐火物の残存厚みを把握することはできない。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、受鋼する前の空状態での滞在時間及び溶鋼を受鋼した後の経過時間が変化しても、取鍋に収容された溶鋼が二次精錬中や鋳造中などに取鍋鉄皮を融解して漏洩することを、確実に且つ安価に防止することのできる、取鍋の漏鋼防止方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］一次精錬炉から溶鋼を受鋼し、受鋼した溶鋼を連続鋳造機に供給し、連続鋳造機への供給完了後に再度一次精錬炉から溶鋼を受鋼する工程を繰り返して使用される取鍋の漏鋼防止方法であって、取鍋の鉄皮の表面温度を赤外線放射温度計で測定し、測定した表面温度のなかの最高温度が、前回の溶鋼を連続鋳造機に供給完了した後から今回の溶鋼を受鋼するまでの時間と鉄皮温度との関係、及び、今回の溶鋼の受鋼後から鉄皮温度の測定時期までの時間と鉄皮温度との関係、並びに、取鍋の内張り耐火物の残存厚みと鉄皮温度との関係の３者の関係から求められる温度閾値を超えた場合に、当該取鍋の内張り耐火物の点検及び補修を行うことを特徴とする、取鍋の漏鋼防止方法。
［２］収容していた溶鋼を連続鋳造機に供給完了した直後の空の状態の取鍋の鉄皮の表面温度を測定することを特徴とする、上記［１］に記載の取鍋の漏鋼防止方法。
［３］前記温度閾値を、取鍋の部位に応じて異なる値に設定し、且つ、前記最高温度を取鍋の部位に応じて求めることを特徴とする、上記［１］または上記［２］に記載の取鍋の漏鋼防止方法。
［４］前記取鍋の鉄皮の表面温度の測定を、取鍋の連続鋳造機への搬入または搬出のために連続鋳造機近傍で前記取鍋が停止する位置であって、前記取鍋の側壁部表面及び底面部表面が観察可能な位置において行うことを特徴とする、上記［１］ないし上記［３］の何れか１項に記載の取鍋の漏鋼防止方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前回の溶鋼を連続鋳造機に供給完了した後から今回の溶鋼を受鋼するまでの時間と鉄皮温度との関係、及び、今回の溶鋼の受鋼後から鉄皮温度の測定時期までの時間と鉄皮温度との関係、並びに、取鍋の内張り耐火物の残存厚みと鉄皮温度との関係の３者の関係から温度閾値を決定し、測定される取鍋の鉄皮温度がこの温度閾値を超えた場合に内張り耐火物の残存厚みが目標厚みを確保できなくなったと判定して当該取鍋の内張り耐火物の点検及び補修を行うので、精度良く確実に且つ安価に漏鋼を防止することが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】溶鋼を保持した状態の取鍋の側壁部表面の最高温度と取鍋の内張り耐火物の残存厚みとの関係を示す図である。
【図２】収容した溶鋼をタンディッシュに供給完了した直後の取鍋の側壁部表面の最高温度と取鍋の内張り耐火物の残存厚みとの関係を示す図である。
【図３】収容した溶鋼をタンディッシュに供給完了した直後の取鍋の底面部表面の最高温度と取鍋の内張り耐火物の残存厚みとの関係を示す図である。
【図４】側壁部表面鉄皮温度の最高温度と空鍋時間との関係を示す図である。
【図５】側壁部表面鉄皮温度の最高温度と充鍋時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１６】
本発明者らは、製鋼工程で使用される取鍋の鉄皮表面温度を赤外線放射温度計で測定し、測定された温度と温度閾値とを比較することによって、漏鋼を確実に且つ安価に防止する方法を検討した。ここで、製鋼工程で使用される取鍋とは、転炉や電気炉などの一次精錬炉で溶製された溶鋼を受鋼し、受鋼後、必要に応じて真空脱ガス精錬などの二次精錬を経由した後、収容した溶鋼を連続鋳造機のタンディッシュに供給し、タンディッシュへの溶鋼の供給を完了した後には、その底面部に設置された溶鋼流出用ノズルの点検・交換がなされ、その後、再度一次精錬炉から溶鋼を受鋼する工程を繰り返して使用されるカップ状の容器のことである。以下、検討結果を説明する。
【００１７】
取鍋の鉄皮温度を測定する位置について検討した結果、赤外線放射温度計を設置する場所は連続鋳造機の近傍であって、取鍋の側壁部表面及び底面部表面の双方が観察可能な場所が好適であることがわかった。具体的には、例えば、連続鋳造機のタンディッシュ直上に取鍋を配置するための設備（「スウィングタワー」という）の近傍であって、クレーンなどによって吊り上げられた取鍋をスウィングタワーに載せる際、或いは取鍋をクレーンなどによって吊り上げてスウィングタワーから取り外す際に、取鍋の下方から鉄皮温度を測定することのできる場所が好適であることがわかった。
【００１８】
この位置では、一次精錬炉からの溶鋼を受鋼した後、３０分以上の長い時間を経過しており、取鍋の使用サイクルのなかで取鍋鉄皮の温度が最高温度に近い温度になっており、取鍋の鉄皮温度から漏鋼を判断する上で最も好適である。また、取鍋をスウィングタワーに吊り下ろす直前、或いは、スウィングタワーから吊り上げた直後、クレーンの特性上からその位置で取鍋を停止させるので、取鍋が停止している状態で温度測定を行うことができ、温度測定位置の精度が向上する。また更に、取鍋のスウィングタワーへの搬入時及び搬出時の何れもスウィングタワー近傍の同じ吊り上げ位置において取鍋が停止することから、同じ放射温度計で両方の測定が可能である。
【００１９】
図１及び図２に、スウィングタワー近傍であって取鍋をクレーンで吊り上げる位置において、赤外線放射温度計で測定した取鍋側壁部表面の最高温度と取鍋の内張り耐火物の残存厚みとの関係を示す。図１は、連続鋳造機のスウィングタワーに取鍋を搬入する直前であって、溶鋼を保持した状態の取鍋（以下、「充鍋時」とも記す）の測定結果、図２は、収容した溶鋼をタンディッシュに供給完了した直後（供給完了後１０分以内）であって、スウィングタワーから取鍋を取り外すときの空状態の取鍋（以下、「空鍋時」とも記す）の測定結果である。
【００２０】
図１及び図２は、空鍋時間及び充鍋時間を同一として比較しているが、図２に示す空鍋時の方が図１に示す銃鍋時に比較して鉄皮温度が高いことがわかった。尚、ここで、「空鍋時間」とは、収容していた前回の溶鋼（測温時の１回前に収容していた溶鋼）を連続鋳造機に供給完了した後から今回の溶鋼（測温時に収容している溶鋼）を一次精錬炉から受鋼するまでの時間であり、「充鍋時間」とは、今回の溶鋼の受鋼後から温度測定が行われる時期までの時間である。空鍋時間には、鋳造終了後に行われる取鍋底部の溶鋼流出用ノズルなどの整備の時間、受鋼のために転炉まで移動する時間などが含まれる。充鍋時間には、転炉で受鋼した後、ＬＦ炉（取鍋精錬炉）やＲＨ真空脱ガス装置における精錬時間、連続鋳造機への移動、連続鋳造時間、溶鋼を連続鋳造機に供給完了した後から温度測定位置への移動時間などが含まれる。図２に示す空鍋時の温度測定結果の方が温度が高い理由は、連続鋳造中に溶鋼からの熱により取鍋下部の鉄皮表面温度が上昇するためである。
【００２１】
図１及び図２には残存厚みが同一であっても鉄皮表面温度にバラツキがあるが、漏鋼を確実に防止するためには測定温度のバラツキのうちで残存厚みが最低となる関係線を基準とすればよく、従って、例えば内張り耐火物の残存厚みの管理値を２０ｍｍとする場合には、測定バラツキのうちで残存厚みが最低となる関係線を基準として、図１及び図２より、充鍋時での側壁部表面温度の温度閾値を４００℃、空鍋時での側壁部表面温度の温度閾値を４０５℃とすればよいことがわかる。温度がより高い鉄皮を測定対象とするという点で、図２に示す空鍋時に温度測定することが好ましい。
【００２２】
また、図３に、空鍋時の取鍋底面部表面の最高温度と内張り耐火物の残存厚みとの関係を示す。図３に示すように、内張り耐火物の残存厚みが同一であっても、底面部表面温度は図１及び図２の側壁部表面温度に比較して低く、取鍋の部位により温度の管理値を変更することが好ましいことがわかる。例えば図３の例では、内張り耐火物の残存厚みの管理値を２０ｍｍとする場合には、空鍋時の底面部表面温度の温度閾値を３４４℃とすればよいことがわかる。
【００２３】
取鍋の部位に応じて温度の管理値を変更する場合には、当然ではあるが、温度閾値と比較する最高温度は、取鍋全体のなかの最高温度ではなく、その部位における最高温度を使用する。
【００２４】
図１〜図３は、空鍋時間が６０〜７５分（本発明では、「標準時間」という）で、且つ、充鍋時間が６０〜９０分（本発明では、「標準時間」という）のときのデータであり、本発明者らは、空鍋時間及び充鍋時間がこれらの標準時間の範囲を外れて長くなる或いは短くなることによって取鍋鉄皮の表面温度が変化することから、空鍋時間及び充鍋時間の実績値に応じて温度閾値を決める必要のあることを知見した。
【００２５】
図４及び図５は、内張り耐火物の残存厚みが略同一である取鍋を用い、空鍋時間または充鍋時間を変化させ、そのときに測定される側壁部表面鉄皮温度の最高温度と空鍋時間との関係及び側壁部表面鉄皮温度の最高温度と充鍋時間との関係を調査した結果を示す図である。尚、この温度測定結果は、溶鋼をタンディッシュに供給完了した直後の空鍋時の取鍋での測定結果である。
【００２６】
図４は、側壁部表面鉄皮温度の最高温度と空鍋時間との関係を示す図であり、図４より、空鍋時間が長くなると、受鋼前の放冷の影響によって側壁部表面鉄皮温度は低くなることがわかった。また、図５は、側壁部表面鉄皮温度の最高温度と充鍋時間との関係を示す図であり、充鍋時間が長くなると溶鋼からの伝熱によって側壁部表面鉄皮温度が上昇することがわかった。
【００２７】
発明者らは、図４及び図５のデータを重回帰分析により定量化した結果、図４及び図５に示す取鍋の側壁部表面鉄皮温度（Ｔ）は、空鍋時間及び充填時間によって下記の（１）式で変化することを確認した。
Ｔ(℃)＝0.30×充鍋時間(分)−0.19×空鍋時間(分)＋338.3  …（１）
即ち、充鍋時間が標準時間の範囲の最高値（図１〜３では９０分）に対して１分間延長することで取鍋の側壁部表面鉄皮温度（Ｔ）は０．３０℃上昇し、一方、空鍋時間が標準時間の範囲の最高値（図１〜３では７５分）に対して１分間延長することで取鍋の側壁部表面鉄皮温度（Ｔ）は０．１９℃低下することがわかった。
【００２８】
この関係を用いることで、鉄皮表面温度測定対象の取鍋での充鍋時間及び空鍋時間に応じて取鍋管理のための温度閾値を正確に設定できることを見出した。例えば、図２の空鍋時間及び充鍋時間が標準時間のときに求められた温度閾値（４０５℃）に対して、充鍋時間が標準時間（６０〜９０分）の範囲を逸脱して延長した場合は、温度閾値を、充鍋時間の標準時間の最高値（９０分）との差の１分間あたり０．３０℃上昇させればよく、また、空鍋時間が標準時間（６０〜７５分）の範囲を逸脱して延長した場合は、温度閾値を、空鍋時間の標準時間の最高値（７５分）との差の１分間あたり０．１９℃低下させればよいことがわかる。
【００２９】
一方、充鍋時間及び空鍋時間が標準時間の範囲よりも短い場合には、標準時間の最低値との差に基づき、符号の±を逆にして較正すればよい。つまり、充鍋時間が標準時間（６０〜９０分）の範囲を逸脱して短くなった場合は、温度閾値を、充鍋時間の標準時間の最低値（６０分）との差の１分間あたり０．３０℃低下させればよく、また、空鍋時間が標準時間（６０〜７５分）の範囲を逸脱して短くなった場合は、温度閾値を、空鍋時間の標準時間の最低値（６０分）との差の１分間あたり０．１９℃上昇させればよい。
【００３０】
本発明は上記知見に基づくものであり、本発明の取鍋の漏鋼防止方法は、製鋼工程で使用される取鍋の漏鋼防止方法であって、取鍋の鉄皮の表面温度を赤外線放射温度計で測定し、測定した表面温度のなかの最高温度が、前回の溶鋼を連続鋳造機に供給完了した後から今回の溶鋼を受鋼するまでの時間（＝空鍋時間）と鉄皮温度との関係、及び、今回の溶鋼の受鋼後から鉄皮温度の測定時期までの時間（＝充鍋時間）と鉄皮温度との関係、並びに、取鍋の内張り耐火物の残存厚みと鉄皮温度との関係の３者の関係から求められる温度閾値を超えた場合に、内張り耐火物の残存厚みが目標厚みを確保できなくなったと判定し、当該取鍋の内張り耐火物の点検及び補修を行うことを特徴とする。
【００３１】
本発明において使用する赤外線放射温度計としては、２次元的に温度分布が測定可能なもの、例えばサーモビュアーなどが特に好ましい。この時、取鍋の側壁部表面、底面部表面の広い範囲を観察するために、赤外線放射温度計を２台以上設置することが好ましい。また、上記（１）式のような関係式を処理プロセスや設備に応じて求めておけば、本発明を異なるプロセスに適用することも可能になる。
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、空鍋時間と鉄皮温度との関係、及び、充鍋時間と鉄皮温度との関係、並びに、取鍋の内張り耐火物の残存厚みと鉄皮温度との関係の３者の関係から温度閾値を決定し、取鍋の鉄皮温度がこの温度閾値を超えた場合に内張り耐火物の残存厚みが目標厚みを確保できなくなったと判定して当該取鍋の内張り耐火物の点検及び補修を行うので、精度良く確実に且つ安価に漏鋼を防止することが実現される。
【実施例】
【００３３】
連続鋳造機のスウィングタワー近傍の取鍋吊り上げ部に設置したサーモビュアーを用いて、溶鋼を連続鋳造機に供給完了した直後（５分後）の空の状態の取鍋の側壁部表面の表面温度を測定した。この取鍋における充鍋時間は７５分、空鍋時間は１８０分で、取鍋側壁部表面の最高温度は３９５℃であった。
【００３４】
図２より、標準の空鍋時間（６０〜７５分）及び標準の充鍋時間（６０〜９０分）における温度閾値は４０５℃であるが、この測定においては、充鍋時間は標準の範囲内であったものの、空鍋時間は標準の最高値よりも１０５分長いことから、温度閾値を０．１９×１０５℃(＝１８０−７５)＝１９．９５℃だけ低く管理し、温度閾値を３８５℃とした。
【００３５】
即ち、測定された表面温度は、図２に示す４０５℃よりも低いものの、空鍋時間及び充鍋時間を考慮した温度閾値（＝３８５℃）以上であることがわかり、この取鍋の使用を中止して、点検した上で耐火物の補修を行った。これにより、漏鋼を未然に防止することができた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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