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JP3563786B2 - Method and apparatus for opening a molten metal tapping nozzle attached to a molten metal container - Google Patents
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JP3563786B2 - Method and apparatus for opening a molten metal tapping nozzle attached to a molten metal container - Google Patents

Method and apparatus for opening a molten metal tapping nozzle attached to a molten metal container Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、鉱石や合金を含む金属の溶融かつ溶解や製錬や精錬の各工程で使用される種々の溶融金属容器に付設されている溶融金属出湯用ノズルを開放(開口)した際に、溶融金属(金属溶湯)等を自然に出湯させるためのノズルの開孔方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、鉱石や合金や金属スクラップなどを含む金属等の溶融かつ溶解や製錬や精錬の各工程では、たとえば製錬炉や電気炉や取鍋や精錬取鍋といった溶融金属容器が使用される。
【0003】
このような溶融金属容器内に原料を投入あるいは溶融金属を注入して生成され貯留している主として溶融金属(以下、金属溶湯あるいは単に溶湯ということがある)はいずれにしても容器外へ排出または流出(以下、簡単に単に出湯という)される。このために、容器の底や側壁には、溶融金属等を出湯するための出湯装置または流量調整出湯装置、たとえばスライディングノズル装置やストッパノズル装置が付設されている。
【0004】
以下、このような各種の容器や装置に関して、溶融金属を貯留し次工程へ運搬する取鍋、または単に次工程へ運搬するだけでなく貯留している溶融金属を精錬するために用いられる精錬取鍋とこれらに付設されているスライディングノズル装置の事例を利用して説明していく。
【0005】
かかる取鍋に付設されているスライディングノズル装置は、図6に示すように上部ノズル1、上部プレート2、下部プレート3、下部ノズル4などを含んで構成され、下部プレート3を摺動させることによって取鍋内の溶融金属(以下溶湯と記すこともある)の出湯を流量調整または停止するものである。このようなスライディングノズル装置を備えた取鍋に溶湯を注入する際に、上部ノズル1および上部プレート2のノズル孔内に侵入した溶湯は、たとえ容器自体が予熱されていても冷却され、凝固するので、下部プレート3を摺動してノズル孔を開放しても溶湯がこのスライディングノズル装置を介して取鍋外へ出湯しないいわゆるスライディングノズル装置の不開孔状態が発生する。このため、従来上部ノズル1および上部プレート2のノズル孔に粒状充填材5を充填してノズル孔を封止し、溶湯の侵入を防止する方法が採用されている。
【0006】
この粒状充填材5としては、硅砂、クロム鉄鉱石粒、カーボン粒、アルカリ酸化物(KO、NaO)粒等が使用されている。しかしながらこの粒状充填材5では、▲1▼取鍋内に外部から溶湯を注入する際の初期の溶湯流によって、粒状充填材5上部が流される、▲2▼溶融金属の熱によって粒状充填材5がノズル孔内で焼結し、焼結層を形成する、▲3▼粒状充填材5の粒子間に溶融金属が侵入し、侵入凝固層を形成するという問題がある。特に最近普及の著しい真空脱ガス等の二次精錬を行う場合には、溶湯温度の上昇や精錬時間の長時間化や二次精錬処理と連続鋳造処理とをマッチングさせるための二次精錬後の待ち時間の長時間化等がやむを得ず生じることが多いので、溶湯が精錬取鍋から出湯されるまでの滞留時間が非常に長くなる。このため前記焼結層または、侵入凝固層の形成は著しく促進される。このようになると、精錬取鍋中の溶湯を出湯するのにスライディングノズルを開放状態にしても、溶湯静圧によって前記焼結層または侵入凝固層が自然に破れなくなり、溶湯静圧で自然に開孔させるいわゆる自然開孔が困難になる。その場合には、下部ノズル4から酸素ランスを挿入し、酸素ガスを吹付けて前記焼結層または侵入凝固層を溶融させてノズル孔を強制的に開孔させるいわゆる酸素開孔を行わねばならない。酸素開孔は危険な作業であるばかりでなく、高価な溶湯の放出(捨て去る)による歩留の低下や計画溶湯量の確保不能、溶湯出湯の遅延とこのための溶湯温度の低下(管理温度外れ)などによって次工程の処理作業にも多大な悪影響を与えるので、安全上、品質上ならびに経済上の損失が非常に大きい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題点に対処するために、従来より多数の先行技術が開示されている。特公昭46−21830号公報に開示されている先行技術は、ノズル孔内の溶湯の凝固を防止するため、下部プレート3が閉状態にあるとき下部プレート3に設けた細孔から不活性ガスをノズル孔内に供給する粒状充填材を用いない方法である。この方法は、途中で溶湯の注湯を停止し、再注湯する場合においては、有効な方法であるけれども、溶湯滞留時間が長時間に及ぶ真空脱ガス等の二次精錬を行う場合には、不活性ガスによってノズル内溶湯が冷却され、凝固するおそれがあるので適用することができない。
【0008】
特開昭55−10374号公報に開示されている先行技術は、スライディングノズルのノズル孔内に溶融金属と接する上部には、有機質バインダを含む粒状充填材を、下部には通常の粒状充填材を充填する方法である。この方法は、溶融金属の流動による粒状充填材の流失、浮上に対しては効果を有するけれども、溶融金属の温度が高く、取鍋内の滞留時間が長い二次精錬が行われる場合には効果が認められなくなる。
【0009】
特開昭52−147523号公報に開示されている先行技術は、スライディングノズルのノズル孔内に溶融金属と接する上層には、高粘性ガラスを生じる耐火性材料粉末を充填して溶湯の侵入を防止し、下層には炭素を混合した耐火性材料粉末を充填して焼結を防止する方法である。
【0010】
特開昭55−94776号公報に開示されている先行技術は、スライディングノズルのノズル孔内に、下層には粗度の粗い粒状充填材を充填して焼結を防止し、その表面を焼結層を形成しやすい不定形耐火物で被覆して溶湯の侵入を防止する方法である。
【0011】
特開昭52−147523号公報および特開昭55−94776号公報に開示されている先行技術は、いずれも従来技術の問題点を解決するために開発されたものであるけれども、本発明者等の調査によると、いずれも充分な効果が得られない。本発明者等の調査では、図6に示すようにスライディングノズルの粒状充填材5には溶湯との界面に従来知られている焼結層6の他に凝固層7の形成が認められる。凝固層7は、溶湯の取鍋内滞留時間が長い場合に形成されやすく、焼結層6の上層に凝固金属が焼結層6と絡み合った状態で形成される。この凝固層7の熱間強度は、焼結層6よりも高いので、凝固層7の形成によって自然開孔の成功率を表す自然開孔率は大幅に低下する。また凝固層7の熱間強度は溶湯成分にも依存するので、たとえば高温強度が高く靭性の優れたチタンおよびニオブ添加ステンレス鋼の自然開孔率は低い。以上のように先行技術はいずれも問題点を有しており、特に溶湯の精錬取鍋内における滞留時間の長い場合には、スライディングノズルの自然開孔率は低い水準に留どまっている。
【0012】
本発明の目的は、前記従来技術の諸問題点を解消し、溶融金属容器に付設されている溶融金属出湯用ノズルの開孔時に、たとえ溶融金属すなわち溶湯が容器内に長く滞留したとしても、開孔困難あるいは不能に陥ることなく、容易に自然開孔し容器外へ出湯させることができる溶融金属出湯用ノズルの開孔方法および装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融金属容器の底または側壁に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルを開放して、この容器内に貯留している溶融金属を容器外へ出湯するに際し、
出湯前および/または出湯時に、容器外から付与するエネルギーによって、前記ノズルに凝固層が形成されることを妨げるように、前記ノズル近傍の溶融金属を流動させることを特徴とする溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔方法である。
また本発明は、前記容器外から付与するエネルギーとして、容器外から溶融金属出湯用ノズル近傍に貯留している溶融金属中へガスを噴出させるか、または同じくノズル近傍に貯留している溶融金属を電磁誘導して、ノズル近傍に貯留している溶融金属を流動させることを特徴とする。
また本発明は、溶融金属容器の底に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルのノズル孔内に充填材を充填したのち、この容器内に注入され貯留している溶融金属を、このノズルを開放して容器外へ出湯するに際し、
出湯前および/または出湯時に、容器外の底から溶融金属出湯用ノズル近傍に貯留している溶融金属中へ不活性ガス、窒素ガス、またはこれらの混合ガスを噴出させることを特徴とする。
また本発明は、前記溶融金属容器が、溶融金属を貯留する取鍋、または溶融金属を貯留し精錬に用いられる精錬取鍋であることを特徴とする。
また本発明は、前記溶融金属出湯用ノズルが、スライディングノズルであることを特徴とする。
さらに本発明は、溶融金属容器の底または側壁に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルを開放して、この容器内に貯留している溶融金属を容器外へ出湯させる装置において、
前記容器自体に溶融金属出湯用ノズルの近傍でガスを噴出させるガス吹込用ノズルを設けるか、または容器外に溶融金属出湯用ノズル近傍に貯留している溶融金属を電磁誘導させる電磁誘導装置を近設して、出湯前および/または出湯時に、前記ノズルに凝固層が形成されることを妨げるように、前記ノズル近傍に貯留している溶融金属を流動させることを特徴とする溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔装置である。
【0014】
【作用】
本発明に従えば、溶融金属容器の底または側壁に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルを開放(開孔)して、この容器内に貯留しておりたとえば2000℃近くにもなる溶融金属(金属溶湯または単に溶湯)を容器外へ出湯するに際し、出湯前および/出湯時に、容器外から付与するエネルギーによって、前記ノズルに凝固層が形成されることを妨げるように、前記ノズル近傍に貯留している溶融金属を流動させる方法で行われる。容器外から付与する物理的な撹拌エネルギーや電気エネルギーによって、この容器自体に直接振動を加えたりあるいは容器自体を揺すったりするのではなくて、前記ノズル近傍(ノズルの周囲)に存在しほぼ静止状態にある溶湯を撹拌させたりあるいは流動させたりする方法、基本的にはかかる溶湯そのものを流動させる方法で行われる。これによって、たとえ溶湯が容器内に長く滞留している場合であっても、前記凝固層の形成が阻害され、特に凝固層の厚みが厚くならず、強固な凝固層が形成されないので、溶融金属出湯用ノズルの開孔時に、それらが容器内の溶湯静圧によって容易に自然に破壊され、ノズルが自然に開孔され易くなり、ノズル自然開孔率が大幅に向上する。
【0015】
また本発明に従えば、出湯前および/または出湯時に、溶融金属出湯用ノズル近傍に貯留している溶湯を流動させるために、容器外からエネルギーが付与される。この容器内には2000℃近くにもなる高温溶湯が通常所定温度範囲に管理されており、この温度範囲を外れて低下させたくないので、このような高温溶湯中にたとえばインペラやガス吹込みランスなどの撹拌装置(手段)などを直接浸漬し作動させることが非常に困難である。
【0016】
したがって、このような高温溶湯中に撹拌・流動装置(手段)を直接浸漬し作動させることなく、容器外からエネルギーを付与することが必要である。このためには、ノズル近傍に貯留している溶湯中へ容器外から供給されるガスを噴出させるか、または容器外から電気エネルギーを付与して同溶湯を電磁誘導させて、同溶湯を流動させることが諸々の問題点を生じることもなく好適である。
【0017】
また本発明に従えば、容器の底に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルのノズル孔内に充填材を充填したのち、この容器内に注入され貯留している非常に高温の溶融金属(溶湯)を容器外へ出湯するためにノズル開孔時に、この出湯前および/または出湯時に、容器の底からノズル近傍に貯留している溶湯中へ不活性ガス、窒素ガス、またはこれらの混合ガスを噴出させ、この溶湯を流出させる方法で行われる。これによって、たとえ非常に高温の溶湯が容器内に長く滞留した場合であっても、前記凝固層や焼結層が厚く生長し強固に形成されるのが妨げられ、各層の高温化および軟化が実現できるので、溶湯の静圧によって容易に自然に破壊することができ、格別に支障なくノズルを自然開孔し出湯することができる。
【0018】
【実施例】
図1は、本発明の一実施例である取鍋底部に設けられている溶融金属出湯用ノズルの開孔装置の簡略化された構成と、このノズル開孔方法とを示す断面図であり、図2は図1に示すノズル開孔装置を構成するガス吹込用ノズルの簡略化された構成を示す断面図であり、図3は図2における切断面線III−IIIから見た断面図である。
【0019】
図1に示すように、溶融金属容器の一つである取鍋10の底部に設けられているノズル開孔装置11は、スライディングノズル12とその近傍に設けられているガス吹込用ノズル13とを含んで構成される。スライディングノズル12は、上部ノズル14とその下部に嵌合されている上部プレート15と、上部プレート15に対し水平に摺動自在の下部プレート16と、下部プレート16の下部に嵌合されている下部ノズル17とを含んで構成される。前記上部ノズル14は、取鍋10の底部に配設されているマスれんが18に嵌合されており、前記上部プレート15は取鍋10の最外層を形成する鉄皮19に図示を省略する固定治具によって固定されている。これらの上部ノズル14と、上部プレート15とは同一直径のノズル孔を有しており、両者のノズル孔は共通の鉛直軸線を有する。また前記下部プレート16と、下部ノズル17のノズル孔についても全く同様である。前記下部プレート16は、図示を省略する油圧シリンダによって水平方向に摺動される。図1には、上部ノズル14と、上部プレート15とによって形成されるノズル孔24が下部プレート16の上面で閉塞している状態を示している。前記下部プレート16を摺動して各ノズル孔の軸線を一致させれば、スライディングノズル12は開放(開孔)状態となり、取鍋10内の溶湯20を出湯(排出)することができる。
【0020】
図2に示すように、ガス吹込用ノズル13の一種であるポーラスプラグは、ポーラス質耐火物体25と、ガス供給管29と、ガス分配器28と、連結管27と、不定形耐火物体26とを含んで構成される。ポーラス質耐火物体25は、テーパ付き円柱状多孔質体であり、その下端部の直径は上端部の直径よりも大きい。ガス分配器28は、鋼製の円盤状容器であり、その下端部にはガス供給管29が設けられており、その上端部には図3に示すように複数の連結管27が均等に設けられている。このガス分配器28は、連結管27を介してポーラス質耐火物体25にガスを均等に供給する。これらポーラス質耐火物体25、連結管27およびガス分配器28は、ポーラス質耐火物体25の上端部を除いて不定形耐火物体26の内部に埋め込まれて固定される。ポーラス質耐火物体25の下端部中央には、凹部30が設けられており、それは不定形耐火物体26の内部において内部空間を形成する。連結管27の遊端部は、この内部空間に突出するように設けられる。不定形耐火物体26の形状は、テーパ付き円柱体であり、その下端部の直径は上端部の直径より大きい。これらの不定形耐火物体26、ポーラス質耐火物体25およびガス分配器28は共通の鉛直軸線を有する。ガス吹込用ノズル13、たとえばポーラスプラグは、図1に示すように取鍋10の底部に配設されているポーラスプラグ取付れんが21に嵌合される。
【0021】
本実施例では、この開閉自在な溶湯の出湯用ノズルの開孔は次のようにして行われる。スライディングノズル12を閉状態にした後、取鍋10内に溶湯20が注入される。溶湯注入後、溶湯20の貯留されている取鍋(精錬取鍋)10は次工程へ送られるため単に所定位置の各装置や設備まで運搬され出湯されるか、または2次精錬などにおいて精錬取鍋10として精錬装置内に配置され所定の取鍋精錬処理が行われてからたとえば連続鋳造設備に運搬され、連続鋳造するために出湯される。いずれにしても、このように出湯前および/または出湯時に、スライディングノズル12の近辺に設けられたガス吹込用ノズル13より不活性ガス、窒素ガス、またはこれらの混合ガス、たとえばアルゴンガスが溶湯20中に吹込まれる。吹込まれるガスとして、安価な窒素ガス、窒素ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いる場合は、溶湯20が窒化されても組成成分上で許容される範囲内に限られるが、経済性を有する。溶湯20中に吹込まれたたとえばアルゴンガスは、ガス供給管29、ガス分配器28、連結管27、ポーラス質耐火物体25を経て溶湯20中に細かいアルゴンガス気泡として吹込まれる。溶湯20は、吹込まれたアルゴンガス気泡によって局部的に撹拌されるので、溶湯20内に矢符22方向の溶湯の流動が生ずる。この溶湯20の流動は、前記ノズル孔24内にも波及して、取鍋10内の高温の溶湯20が前記ノズル孔24内に流入するので、前記ノズル孔24内に形成されていた凝固層23が再溶融し、熱量バランスで定まる値まで凝固層23の厚みが減少する。このため、この凝固層23の厚みはアルゴンガスの吹込み中、厚く形成されない。したがって、スライディングノズル12を開放(開孔)状態にすれば、溶湯20の静圧によって凝固層23は容易に破壊され、いわゆる自然開孔によってスライディングノズル12の開孔が行われる。また、特公昭46−21830号公報に開示されているスライディングノズル12の下部プレート16に設けられた細孔より不活性ガスを前記ノズル孔24内に吹込む方法と、本実施例の方法とを併用すれば、ノズル孔24内の流動は激しくなるので、より一層凝固層23の厚みを減少させることができる。
【0022】
図4は、本発明の他の実施例である溶融金属出湯用ノズルの開孔方法を示す説明図である。図1と対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例では、図1と同一のノズル開孔装置11が使用され、ノズル開孔は次のようにして行われる。スライディングノズル12を閉状態にした後、上部ノズル14と、上部プレート15とによって形成されるノズル孔24内に粒状充填材25を充填し、取鍋10に、溶湯20が注入される。二次精錬等によって溶湯20の取鍋10内滞留時間が長い場合、粒状充填材25には、溶湯との界面に焼結層26と、凝固層27とが形成される。凝固層27は焼結層26に侵入した溶融金属が凝固して焼結層26と絡み合った状態で形成されるので、非常に強固な層であり、自然開孔を著しく阻害する。このような取鍋10から溶湯20を通常出湯する場合、あるいはスライディングノズル12を開放状態にしても自然開孔に至らない場合は、スライディングノズル12の近辺に設けられたガス吹込用ノズル13より不活性ガス、窒素ガス、あるいはこれらの混合ガス、たとえばアルゴンガスが溶湯20中に吹込まれる。このアルゴンガスの吹込みにより溶湯20は撹拌され、溶湯20内に矢符22方向の溶湯20の流動が生ずる。この溶湯20の流動によって、流動する高温の溶湯20が前記凝固層27および焼結層26の形成を妨げ、一方これらの温度を上昇させ、これらの強度を大幅に低下させるので、溶湯20の静圧によってこれらの層が破壊され、短時間でいわゆる自然開孔によって溶湯20の出湯(流出)が開始される。なおこの粒状充填材25の粒径は、0.5〜2.5mmに調整するのが好ましい。その直径を0.5〜2.5mmに限定したのは、粒径が2.5mmを超えると粒子間に溶湯20が深く侵入し、深い侵入凝固層を形成し、前記溶湯20の流動によっても自然開孔を行うことが困難になり、一方0.5mm未満では焼結層26が著しく厚く形成し、前記溶湯20の流動によっても自然開孔を行うことが困難になるからである。本実施例では、この粒状充填材25の粒径を前記適正範囲に調整することによって適度な厚みの焼結層26を形成させ、それによって深い(厚い)侵入凝固層27の形成を防止しているので、前記溶湯20の流動によって自然開孔率を大幅に向上することができる。
【0023】
図5は、本発明のさらに他の実施例である溶融金属出湯用ノズルの開孔方法を示す説明図である。図1および図4と対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0024】
本実施例では、図1および図4と同一のノズル開孔装置11が使用され、ノズル開孔は図4により前述したのと同様にして行われる。出湯するに際し、出湯前に、取鍋10の最外層を形成する鉄皮19で溶融金属出湯用ノズル12に近設された電磁誘導装置40に通電し、ノズル12近傍の溶湯20を電磁誘導させる。この電磁誘導により取鍋10内の溶湯20は、溶湯20内に矢符22方向の流動が生じる。この溶湯20の流動によって、流動し供給される高温の溶湯20が前記凝固層27および焼結層26の形成を妨げ、一方これらの温度を上昇させて、これらの厚さおよびその強度を大幅に低下させるので、溶湯20の静圧によって、容易に自然に破壊され、短時間でいわゆる自然開孔によって溶湯20の出湯(排出)が開始される。
【0025】
次に、本実施例の優れたノズル開孔特性を具体的に説明する。本実施例で使用した溶湯はステンレス鋼を溶製する溶湯であり、その鋼種としては、代表的なフェライト系ステンレス鋼であるSUS430と、高温強度と靭性が高く、従来法では自然開孔率の低いSUS444(19Cr−2Mo−0.4Nb)とを選定した。図1に示すノズル開孔装置11を底に設けた精錬取鍋10を用い、そのスライディングノズル12のノズル孔24に平均粒径1.0mmの粒状充填材を充填した後、精錬取鍋内にステンレス鋼を溶製する溶湯を注入した。受湯した精錬取鍋10は、真空脱ガス装置において二次精錬された後、連続鋳造装置に搬送された。本実施例で使用した粒状充填材の成分組成は、SiO 92wt.%、Al4.0wt.%、アルカリ酸化物(KO,NaO)4.0wt.%である。連続鋳造装置においては、スライディングノズル12を開放状態にしてタンディッシュ内にステンレス溶鋼を流量調節しながら出湯した。なお、ステンレス鋼を溶製する溶湯の精錬取鍋内の平均滞留時間は約90分間であった。表1には、各鋼種各々20チャージ分の従来法による自然開孔率と、従来法では自然開孔に至らなかったチャージについて引き続き本発明法を適用した場合の自然開孔率とを各鋼種について示している。本発明法では、スライディングノズル12の近辺に設けられたガス吹込用ノズル(ポーラスプラグ)13からアルゴンガスをステンレス溶鋼中に15秒間吹込み、ノズル12近傍に貯留している溶鋼を撹拌し流動させた。表1から従来法では自然開孔率が全般に低く、特にSUS444においては著しく低いけれども、本発明法を適用すれば自然開孔率は著しく向上して100%になることがわかる。
【0026】
【表1】

Figure 0003563786
【0027】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、取鍋や炉底出銑機構を有する電気炉などの溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズル、たとえばスライディングノズルの開孔は、出湯前および/または出湯時に、容器外から付与されるエネルギーによって、ノズル近傍に貯留している溶湯を流動させる方法で行われる。
【0028】
より具体的で好適な方法として、容器外からノズル近傍に貯留している溶湯中へガスを噴出させるか、または同じくノズル近傍に貯留している溶湯を電磁誘導して、同溶湯を流動させる方法で行われる。これによって、2000℃近くにもなる高温溶湯の容器内滞留時間が長い場合でも、またこのような滞留時間の長い精錬取鍋でも、ノズル孔に金属凝固層が形成されるのを妨げられ、一方ノズル開孔時に金属凝固層が厚くならないように、また軟化することができるため、ノズルの自然開孔率が殆ど支障なく大幅に向上するので、作業性、能率および生産性が大幅に向上する。また、危険な酸素ランスによる強制的な酸素開孔作業回数が大幅に低減されるので、時間や組成成分や温度などの実作業管理上のバラツキもなくなり、作業性や安全性ならびに品質が大幅に向上する。
【0029】
また、本発明によれば、溶融金属容器の底に付設されるノズルに粒状充填材を充填し、そのノズル近傍に貯留している溶湯に対して不活性ガスを底から噴出させるか、または同溶湯を電磁誘導し流動させて、粒状充填材表層の凝固層および焼結層を軟化させ、ノズル開孔が行われる。これによって溶湯の容器内滞留時間が長い場合でもノズルの自然開孔率が大幅に向上するので、能率および生産性が大幅に向上する。また、危険な酸素ランスによる酸素開孔回数が大幅に低減されるので、安全性並びに品質が大幅に向上する。
【0030】
また本発明によれば、溶融金属容器のノズル開孔装置は、ノズルと、そのノズル近傍でガスを噴出させるたとえばポーラスプラグとを含む。これによって凝固層の薄層化並びに粒状充填材表層の凝固層および焼結層の軟化を図ることができるので、ノズルの自然開孔率が大幅に向上する。このため、能率、生産性、安全性および品質等が大幅に向上する。
【0031】
また本発明によれば、溶融金属容器に設けられるノズルはスライディングノズルである。これによって溶融金属の流量調整を迅速かつ正確に行うことができるので、円滑な出湯作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である取鍋底部に設けられている溶融金属出湯用ノズルの開孔装置の簡略化された構成とノズル開孔方法とを示す断面図である。
【図2】図1に示すノズル開孔装置を構成するガス吹込用ノズルの簡略化された構成を示す断面図である。
【図3】図2における切断面線III−IIIから見た断面図である。
【図4】本発明の他の実施例である溶融金属出湯用ノズルの開孔方法を示す説明図である。
【図5】本発明のさらに他の実施例である溶融金属出湯用ノズルの開孔方法を示す説明図である。
【図6】スライディングノズルの簡略化された構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1,14 上部ノズル
2,15 上部プレート
3,16 下部プレート
4,17 下部ノズル
5,25 粒状充填材
6,26 焼結層
7,27 凝固層
10 取鍋(精錬取鍋)
12 スライディングノズル
13 ガス吹込用ノズル
18 マスれんが
20 溶融金属(溶湯)
21 ガス吹込用ノズルの取付れんが
24 ノズル孔
25 ポーラス質耐火物体
26 不定形耐火物体
27 連結管
28 ガス分配器
29 ガス供給管
40 電磁誘導装置[0001]
[Industrial applications]
The present invention provides a molten metal tapping nozzle attached to various molten metal containers used in each step of melting and melting, smelting and refining of metals including ores and alloys, when opening (opening) The present invention relates to a method and an apparatus for opening a nozzle for spouting molten metal (metal melt) naturally.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, in each process of melting and melting or smelting and refining metals such as ores, alloys, and metal scraps, a molten metal container such as a smelting furnace, an electric furnace, a ladle, and a smelting ladle is used.
[0003]
In any case, mainly molten metal (hereinafter, sometimes referred to as molten metal or simply molten metal) generated and stored by charging a raw material or pouring a molten metal into such a molten metal container is discharged or discharged outside the container in any case. Outflow (hereinafter simply referred to as hot water). To this end, a tapping device for tapping molten metal or the like or a flow control tapping device such as a sliding nozzle device or a stopper nozzle device is attached to the bottom or side wall of the container.
[0004]
Hereinafter, with respect to such various containers and devices, a ladle for storing molten metal and transporting it to the next process, or a refining process used not only for transporting it to the next process but also for refining the stored molten metal. This will be described using examples of pots and sliding nozzle devices attached to these pots.
[0005]
The sliding nozzle device attached to such a ladle includes an upper nozzle 1, an upper plate 2, a lower plate 3, a lower nozzle 4 and the like as shown in FIG. The flow rate of molten metal (hereinafter sometimes referred to as molten metal) in the ladle is adjusted or stopped. When the molten metal is poured into a ladle equipped with such a sliding nozzle device, the molten metal that has entered the nozzle holes of the upper nozzle 1 and the upper plate 2 is cooled and solidified even if the container itself is preheated. Therefore, even if the lower plate 3 is slid and the nozzle hole is opened, the molten metal does not flow out of the ladle through the sliding nozzle device, so-called a non-open state of the sliding nozzle device occurs. For this reason, conventionally, a method has been adopted in which the nozzle holes of the upper nozzle 1 and the upper plate 2 are filled with a particulate filler 5 to seal the nozzle holes, thereby preventing intrusion of molten metal.
[0006]
Examples of the granular filler 5 include silica sand, chromite ore particles, carbon particles, and alkali oxides (K 2 O, Na 2 O) Grains and the like are used. However, in this granular filler 5, (1) the upper part of the granular filler 5 is caused to flow by the initial molten metal flow when the molten metal is poured into the ladle from the outside, and (2) the granular filler 5 is heated by the heat of the molten metal. Sinters in the nozzle hole to form a sintered layer. (3) There is a problem that molten metal intrudes between particles of the particulate filler 5 to form an infiltrated solidified layer. In particular, when performing secondary refining such as vacuum degassing, which has become very popular recently, it is necessary to increase the temperature of the molten metal, lengthen the refining time, and match the secondary refining process with the continuous casting process after the secondary refining. Since the prolonged waiting time often occurs inevitably, the residence time until the molten metal is discharged from the refining ladle becomes extremely long. Therefore, the formation of the sintered layer or the interstitial solidified layer is remarkably promoted. In this case, even if the sliding nozzle is opened to discharge the molten metal in the smelting ladle, the sintered layer or the penetrating solidified layer is not spontaneously broken by the static pressure of the molten metal, and is naturally opened by the static pressure of the molten metal. It is difficult to make a so-called natural hole. In that case, an oxygen lance must be inserted from the lower nozzle 4 and oxygen gas must be blown to melt the sintered layer or the interstitial solidified layer to forcibly open the nozzle hole, so-called oxygen opening. . Oxygen opening is not only a dangerous operation, but also lowers the yield due to the release (discarding) of expensive molten metal, makes it impossible to secure the planned amount of molten metal, delays molten metal discharge, and lowers the temperature of molten metal due to this. ) Has a great adverse effect on the processing work of the next step, so that safety, quality and economic losses are very large.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to address such a problem, many prior arts have been disclosed. In the prior art disclosed in Japanese Patent Publication No. 46-21830, in order to prevent solidification of the molten metal in the nozzle hole, when the lower plate 3 is in a closed state, an inert gas is supplied from pores provided in the lower plate 3. This is a method that does not use a granular filler supplied into the nozzle hole. This method is an effective method when the pouring of the molten metal is stopped on the way and re-pouring, but when performing secondary refining such as vacuum degassing for which the molten metal residence time is long, This is not applicable because the molten metal in the nozzle is cooled by the inert gas and may be solidified.
[0008]
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-10374, a granular filler containing an organic binder is provided at an upper portion in contact with a molten metal in a nozzle hole of a sliding nozzle, and a normal granular filler is provided at a lower portion. It is a method of filling. This method has an effect on the loss and floating of particulate filler due to the flow of molten metal, but it is effective when secondary refining is performed where the temperature of the molten metal is high and the residence time in the ladle is long. Will not be recognized.
[0009]
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-147523, the upper layer in contact with the molten metal in the nozzle hole of the sliding nozzle is filled with a refractory material powder that produces a highly viscous glass to prevent the intrusion of the molten metal. Then, the lower layer is filled with a refractory material powder mixed with carbon to prevent sintering.
[0010]
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-94776, the lower layer is filled with a coarse granular filler in the nozzle hole of the sliding nozzle to prevent sintering, and the surface is sintered. This is a method for preventing the intrusion of molten metal by coating with an amorphous refractory that easily forms a layer.
[0011]
The prior arts disclosed in JP-A-52-147523 and JP-A-55-94776 have been developed to solve the problems of the prior art. According to the survey, no sufficient effect is obtained. According to the investigation by the present inventors, as shown in FIG. 6, formation of a solidified layer 7 in addition to the conventionally known sintered layer 6 at the interface with the molten metal is recognized in the granular filler 5 of the sliding nozzle. The solidified layer 7 is easily formed when the residence time of the molten metal in the ladle is long, and the solidified metal is formed on the sintered layer 6 in a state where the solidified metal is entangled with the sintered layer 6. Since the hot strength of the solidified layer 7 is higher than that of the sintered layer 6, the formation of the solidified layer 7 significantly reduces the natural opening ratio, which indicates the success rate of natural opening. Further, since the hot strength of the solidified layer 7 also depends on the molten metal component, for example, titanium and niobium-added stainless steel having high high-temperature strength and excellent toughness have a low natural porosity. As described above, each of the prior arts has a problem. Particularly, when the residence time of the molten metal in the refining ladle is long, the natural opening ratio of the sliding nozzle remains at a low level.
[0012]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and at the time of opening a molten metal tapping nozzle provided for a molten metal container, even if the molten metal, that is, the molten metal, stays in the container for a long time, It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for opening a nozzle for molten metal tapping, which can easily and spontaneously open the tap without causing difficulty or difficulty in opening the tap.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, when opening the openable and closable molten metal tapping nozzle attached to the bottom or side wall of the molten metal container, when tapping the molten metal stored in this container out of the container,
Before and / or at the time of tapping, the molten metal near the nozzle is caused to flow by energy applied from outside the container so as to prevent a solidified layer from being formed in the nozzle. This is a method for opening a molten metal tapping nozzle.
Further, the present invention provides, as the energy applied from outside the container, a method in which a gas is ejected from outside the container into the molten metal stored in the vicinity of the molten metal tapping nozzle or the molten metal stored in the vicinity of the nozzle as well. The molten metal stored near the nozzle is caused to flow by electromagnetic induction.
Further, the present invention also provides a method for filling a filler in a nozzle hole of a freely opening and closing molten metal tapping nozzle provided at the bottom of a molten metal container, and then filling the molten metal injected and stored in the container with the nozzle. When opening the bath and tapping out of the container,
Before and / or at the time of tapping, an inert gas, a nitrogen gas, or a mixed gas thereof is jetted from the bottom outside the container into the molten metal stored near the molten metal tapping nozzle.
Further, the present invention is characterized in that the molten metal container is a ladle for storing the molten metal or a refining ladle for storing the molten metal and used for refining.
Further, the invention is characterized in that the molten metal tapping nozzle is a sliding nozzle.
Further, the present invention is an apparatus for opening a freely openable and openable molten metal tapping nozzle attached to the bottom or side wall of a molten metal container, and tapping the molten metal stored in this container out of the container.
The container itself may be provided with a gas injection nozzle for ejecting gas in the vicinity of the molten metal tapping nozzle, or may be provided with an electromagnetic induction device for electromagnetically inducing molten metal stored near the molten metal tapping nozzle outside the container. The molten metal stored near the nozzle is flowed so as to prevent a solidified layer from being formed in the nozzle before and / or at the time of tapping. This is a hole opening device for a molten metal tapping nozzle.
[0014]
[Action]
According to the present invention, the openable and closable molten metal tapping nozzle attached to the bottom or side wall of the molten metal container is opened (opened) and stored in this container, for example, at about 2000 ° C. When a metal (a molten metal or simply a molten metal) is poured out of the container, the energy applied from outside the container before and / or during the tapping prevents the solidified layer from being formed in the nozzle in the vicinity of the nozzle. This is performed by a method of flowing the stored molten metal. Rather than directly vibrating the container itself or shaking the container itself by the physical stirring energy or electric energy applied from outside the container, the container exists near the nozzle (around the nozzle) and is almost stationary In this method, the melt is stirred or fluidized, and basically, the melt is fluidized. Thereby, even if the molten metal stays in the container for a long time, the formation of the solidified layer is hindered. In particular, the thickness of the solidified layer does not increase, and a strong solidified layer is not formed. When the tapping nozzles are opened, they are easily and spontaneously destroyed by the static pressure of the molten metal in the container, so that the nozzles are easily opened spontaneously, and the spontaneous opening ratio of the nozzles is greatly improved.
[0015]
According to the present invention, before and / or during tapping, energy is applied from outside the container in order to flow the molten metal stored near the molten metal tapping nozzle. In this container, a high-temperature molten metal having a temperature of about 2000 ° C. is usually controlled within a predetermined temperature range, and since it is not desired to lower the temperature outside this temperature range, for example, an impeller or a gas injection lance is inserted into the high-temperature molten metal. It is very difficult to directly immerse and operate such a stirring device (means).
[0016]
Therefore, it is necessary to apply energy from outside the container without directly immersing and operating the stirring / flowing device (means) in such a high-temperature molten metal. For this purpose, a gas supplied from outside the container is jetted into the molten metal stored in the vicinity of the nozzle, or electric energy is applied from outside the container to electromagnetically induce the molten metal to flow the molten metal. This is preferable without causing various problems.
[0017]
Further, according to the present invention, after filling the filler into the nozzle hole of the openable and closable molten metal tapping nozzle provided at the bottom of the container, the extremely high-temperature molten metal injected and stored in the container is provided. In order to discharge the (molten metal) out of the container, at the time of opening the nozzle, before and / or during the tapping, an inert gas, a nitrogen gas, or a mixture thereof is introduced into the molten metal stored near the nozzle from the bottom of the container. The method is performed by ejecting gas and causing the molten metal to flow out. This prevents the solidified layer and the sintered layer from growing thickly and firmly even if the very high-temperature molten metal stays in the container for a long time, and the temperature and softening of each layer are reduced. Since it can be realized, it can be easily and spontaneously broken by the static pressure of the molten metal, and the nozzle can be spontaneously opened and the hot water can be discharged without any particular trouble.
[0018]
【Example】
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a hole opening device for a molten metal tapping nozzle provided at the bottom of a ladle according to one embodiment of the present invention, and a method for opening the nozzle, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a gas blowing nozzle included in the nozzle opening device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. .
[0019]
As shown in FIG. 1, a nozzle opening device 11 provided at the bottom of a ladle 10, which is one of the molten metal containers, includes a sliding nozzle 12 and a gas injection nozzle 13 provided near the nozzle. It is comprised including. The sliding nozzle 12 includes an upper nozzle 14 and an upper plate 15 fitted to the lower part thereof, a lower plate 16 slidable horizontally with respect to the upper plate 15, and a lower part fitted to a lower part of the lower plate 16. The nozzle 17 is included. The upper nozzle 14 is fitted to a mass brick 18 provided at the bottom of the ladle 10, and the upper plate 15 is fixed to an iron skin 19 forming the outermost layer of the ladle 10, not shown. It is fixed by a jig. The upper nozzle 14 and the upper plate 15 have nozzle holes of the same diameter, and both nozzle holes have a common vertical axis. The same is true for the lower plate 16 and the nozzle holes of the lower nozzle 17. The lower plate 16 is slid in the horizontal direction by a hydraulic cylinder (not shown). FIG. 1 shows a state in which a nozzle hole 24 formed by the upper nozzle 14 and the upper plate 15 is closed on the upper surface of the lower plate 16. If the axes of the nozzle holes are aligned by sliding the lower plate 16, the sliding nozzle 12 is opened (opened), and the molten metal 20 in the ladle 10 can be discharged (discharged).
[0020]
As shown in FIG. 2, a porous plug, which is a kind of gas injection nozzle 13, includes a porous refractory body 25, a gas supply pipe 29, a gas distributor 28, a connection pipe 27, and an irregular refractory body 26. It is comprised including. The porous refractory body 25 is a tapered cylindrical porous body, and the diameter of the lower end is larger than the diameter of the upper end. The gas distributor 28 is a disc-shaped container made of steel. A gas supply pipe 29 is provided at a lower end thereof, and a plurality of connecting pipes 27 are equally provided at an upper end thereof as shown in FIG. Have been. The gas distributor 28 uniformly supplies gas to the porous refractory body 25 via the connection pipe 27. The porous refractory 25, the connecting pipe 27, and the gas distributor 28 are embedded and fixed inside the irregular refractory 26 except for the upper end of the porous refractory 25. In the center of the lower end of the porous refractory body 25, a recess 30 is provided, which forms an internal space inside the irregular refractory body 26. The free end of the connecting pipe 27 is provided so as to protrude into this internal space. The shape of the refractory body 26 is a tapered cylindrical body, and the diameter of the lower end is larger than the diameter of the upper end. These irregular refractory bodies 26, porous refractory bodies 25 and gas distributors 28 have a common vertical axis. As shown in FIG. 1, the gas injection nozzle 13, for example, a porous plug, is fitted to a porous plug mounting brick 21 disposed at the bottom of the ladle 10.
[0021]
In the present embodiment, the opening of the opening / closing nozzle for the molten metal that can be opened and closed is performed as follows. After closing the sliding nozzle 12, the molten metal 20 is poured into the ladle 10. After pouring the molten metal, the ladle (refining ladle) 10 in which the molten metal 20 is stored is sent to the next step, so it is simply transported to each device or facility at a predetermined position and discharged, or the refining is performed in secondary refining or the like. The pot 10 is placed in a refining apparatus and subjected to a predetermined ladle refining process, then transported to, for example, a continuous casting facility, and discharged for continuous casting. In any case, before and / or at the time of tapping, an inert gas, a nitrogen gas, or a mixed gas thereof, for example, an argon gas, is supplied from the gas injection nozzle 13 provided near the sliding nozzle 12 to the molten metal 20. It is blown in. When an inexpensive nitrogen gas or a mixed gas of a nitrogen gas and an inert gas is used as the gas to be blown, even if the molten metal 20 is nitrided, it is limited to an allowable range in terms of the composition. Have. For example, argon gas blown into the melt 20 is blown into the melt 20 as fine argon gas bubbles through the gas supply pipe 29, the gas distributor 28, the connecting pipe 27, and the porous refractory body 25. Since the molten metal 20 is locally stirred by the blown argon gas bubbles, a flow of the molten metal in the direction of the arrow 22 occurs in the molten metal 20. The flow of the molten metal 20 spreads into the nozzle hole 24, and the high-temperature molten metal 20 in the ladle 10 flows into the nozzle hole 24, so that the solidified layer formed in the nozzle hole 24 is formed. 23 is re-melted, and the thickness of the solidified layer 23 decreases to a value determined by the calorific value balance. Therefore, the thickness of the solidified layer 23 is not increased during the blowing of the argon gas. Therefore, if the sliding nozzle 12 is opened (opened), the solidified layer 23 is easily broken by the static pressure of the molten metal 20, and the sliding nozzle 12 is opened by so-called natural opening. The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 46-21830 discloses a method in which an inert gas is blown into the nozzle holes 24 through fine holes provided in the lower plate 16 of the sliding nozzle 12 and a method according to the present embodiment. If used together, the flow in the nozzle hole 24 becomes intense, so that the thickness of the solidified layer 23 can be further reduced.
[0022]
FIG. 4 is an explanatory view showing a method of opening a molten metal tapping nozzle according to another embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the same nozzle opening device 11 as in FIG. 1 is used, and the nozzle opening is performed as follows. After the sliding nozzle 12 is closed, the granular filler 25 is filled in the nozzle hole 24 formed by the upper nozzle 14 and the upper plate 15, and the molten metal 20 is poured into the ladle 10. When the residence time of the molten metal 20 in the ladle 10 is long due to secondary refining or the like, a sintered layer 26 and a solidified layer 27 are formed in the particulate filler 25 at the interface with the molten metal. Since the solidified layer 27 is formed in a state in which the molten metal that has penetrated the sintered layer 26 is solidified and entangled with the sintered layer 26, the solidified layer 27 is a very strong layer and significantly impedes natural pores. When the molten metal 20 is normally discharged from the ladle 10, or when the sliding nozzle 12 is not opened even when the sliding nozzle 12 is opened, the gas injection nozzle 13 provided in the vicinity of the sliding nozzle 12 is not used. An active gas, a nitrogen gas, or a mixed gas thereof, for example, an argon gas, is blown into the molten metal 20. The injection of the argon gas stirs the molten metal 20, causing a flow of the molten metal 20 in the direction of the arrow 22 in the molten metal 20. Due to the flow of the molten metal 20, the flowing high-temperature molten metal 20 prevents the formation of the solidified layer 27 and the sintered layer 26, while increasing their temperature and greatly reducing their strength. These layers are destroyed by the pressure, and the molten metal 20 starts to flow (flow out) by a so-called natural opening in a short time. The particle size of the particulate filler 25 is preferably adjusted to 0.5 to 2.5 mm. The reason why the diameter is limited to 0.5 to 2.5 mm is that when the particle size exceeds 2.5 mm, the molten metal 20 penetrates deeply between the particles to form a deep infiltrated solidified layer, and the molten metal 20 also flows due to the flow of the molten metal 20. This is because it is difficult to perform spontaneous opening, while if it is less than 0.5 mm, the sintered layer 26 is formed to be extremely thick, and it is difficult to spontaneously open even by the flow of the molten metal 20. In this embodiment, the grain size of the particulate filler 25 is adjusted to the appropriate range to form the sintered layer 26 having an appropriate thickness, thereby preventing the formation of the deep (thick) interstitial solidified layer 27. Therefore, the natural pore rate can be greatly improved by the flow of the molten metal 20.
[0023]
FIG. 5 is an explanatory view showing a method for opening a molten metal tapping nozzle according to still another embodiment of the present invention. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals.
[0024]
In this embodiment, the same nozzle opening device 11 as in FIGS. 1 and 4 is used, and the nozzle opening is performed in the same manner as described above with reference to FIG. Prior to tapping, before the tapping, the electromagnetic induction device 40 provided near the molten metal tapping nozzle 12 is energized by the iron shell 19 forming the outermost layer of the ladle 10, and the molten metal 20 near the nozzle 12 is electromagnetically induced. . Due to this electromagnetic induction, the molten metal 20 in the ladle 10 flows in the direction of the arrow 22 in the molten metal 20. Due to the flow of the molten metal 20, the high-temperature molten metal 20 flowing and supplied hinders the formation of the solidified layer 27 and the sintered layer 26, while increasing their temperature to greatly reduce their thickness and strength. Since the temperature is lowered, the molten metal 20 is easily and spontaneously broken by the static pressure, and the molten metal 20 starts to be discharged (discharged) by a so-called natural opening in a short time.
[0025]
Next, the excellent nozzle opening characteristics of this embodiment will be specifically described. The molten metal used in the present embodiment is a molten metal for producing stainless steel. As the steel type, SUS430, which is a typical ferritic stainless steel, has high temperature strength and high toughness. A low SUS444 (19Cr-2Mo-0.4Nb) was selected. Using a refining ladle 10 provided with a nozzle opening device 11 shown in FIG. 1 at the bottom thereof, filling a granular filler having an average particle size of 1.0 mm into the nozzle holes 24 of the sliding nozzle 12, and then into the refining ladle. A molten metal for melting stainless steel was injected. The refining ladle 10 that received the hot water was subjected to secondary refining in a vacuum degassing device, and then transferred to a continuous casting device. The component composition of the granular filler used in this example is SiO 2 2 92 wt. %, Al 2 O 3 4.0 wt. %, Alkali oxide (K 2 O, Na 2 O) 4.0 wt. %. In the continuous casting device, the sliding nozzle 12 was opened and the molten steel was poured into the tundish while adjusting the flow rate. The average residence time of the molten metal for producing stainless steel in the refining ladle was about 90 minutes. Table 1 shows the spontaneous porosity according to the conventional method for 20 charges for each steel type, and the spontaneous porosity when the method of the present invention is continuously applied to the charge that did not lead to spontaneous opening in the conventional method. Is shown. In the method of the present invention, argon gas is blown into stainless steel molten steel from a gas injection nozzle (porous plug) 13 provided near the sliding nozzle 12 for 15 seconds, and the molten steel stored near the nozzle 12 is stirred and fluidized. Was. From Table 1, it can be seen that the spontaneous porosity is generally low in the conventional method and particularly low in SUS444, but the spontaneous porosity is significantly improved to 100% by applying the method of the present invention.
[0026]
[Table 1]
Figure 0003563786
[0027]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the opening of a molten metal tapping nozzle, for example, a sliding nozzle attached to a molten metal container such as a ladle or an electric furnace having a bottom tapping mechanism, is provided with a tapping hole. This is performed by a method in which the molten metal stored in the vicinity of the nozzle is fluidized by energy applied from outside the container before and / or at the time of tapping.
[0028]
As a more specific and preferable method, a method in which a gas is ejected from the outside of the container into the molten metal stored in the vicinity of the nozzle, or the molten metal also stored in the vicinity of the nozzle is electromagnetically induced to flow the molten metal Done in This prevents the formation of a metal solidified layer in the nozzle hole even when the residence time of the high-temperature molten metal, which is close to 2000 ° C., in the container is long, and even in a smelting ladle having such a long residence time. Since the metal solidified layer does not become thicker and can be softened when the nozzle is opened, the natural opening rate of the nozzle is largely improved without any hindrance, so that the workability, efficiency and productivity are greatly improved. In addition, since the number of forced oxygen opening operations due to dangerous oxygen lances is greatly reduced, there is no variation in actual operation management such as time, composition, temperature, etc., and workability, safety and quality are greatly improved. improves.
[0029]
Further, according to the present invention, a granular material is filled in a nozzle provided at the bottom of a molten metal container, and an inert gas is ejected from the bottom to the molten metal stored near the nozzle, or The molten metal is caused to flow by electromagnetic induction to soften the solidified layer and the sintered layer on the surface of the granular filler, and the nozzle is opened. As a result, even when the residence time of the molten metal in the container is long, the spontaneous opening ratio of the nozzle is greatly improved, so that efficiency and productivity are greatly improved. Also, the number of oxygen holes caused by dangerous oxygen lances is greatly reduced, so that safety and quality are greatly improved.
[0030]
Further, according to the present invention, a nozzle opening device for a molten metal container includes a nozzle and, for example, a porous plug that ejects gas near the nozzle. This makes it possible to reduce the thickness of the solidified layer and soften the solidified layer and the sintered layer of the surface layer of the particulate filler, so that the spontaneous opening ratio of the nozzle is greatly improved. For this reason, efficiency, productivity, safety, quality, and the like are greatly improved.
[0031]
According to the invention, the nozzle provided in the molten metal container is a sliding nozzle. As a result, the flow rate of the molten metal can be adjusted quickly and accurately, so that a smooth tapping operation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a simplified configuration of a hole opening device for a molten metal tapping nozzle provided on a ladle bottom according to an embodiment of the present invention and a nozzle opening method.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a gas blowing nozzle included in the nozzle opening device shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory view showing a method of opening a molten metal tapping nozzle according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a method for opening a molten metal tapping nozzle according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a sliding nozzle.
[Explanation of symbols]
1,14 Upper nozzle
2,15 Upper plate
3,16 lower plate
4,17 Lower nozzle
5,25 granular filler
6,26 Sintered layer
7,27 solidified layer
10 Ladle (refining ladle)
12 Sliding nozzle
13 Gas injection nozzle
18 Trout brick
20 molten metal (molten metal)
21 Brick with gas injection nozzle
24 nozzle holes
25 Porous refractory objects
26 Irregular refractory objects
27 Connecting pipe
28 Gas distributor
29 Gas supply pipe
40 electromagnetic induction device

Claims (6)

溶融金属容器の底または側壁に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルを開放して、この容器内に貯留している溶融金属を容器外へ出湯するに際し、
出湯前および/または出湯時に、容器外から付与するエネルギーによって、前記ノズルに凝固層が形成されることを妨げるように、前記ノズル近傍の溶融金属を流動させることを特徴とする溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔方法。
When opening the openable and closable molten metal tapping nozzle attached to the bottom or side wall of the molten metal container, and tapping the molten metal stored in this container out of the container,
Before and / or at the time of tapping, the molten metal near the nozzle is caused to flow by energy applied from outside the container so as to prevent a solidified layer from being formed in the nozzle. Opening method of the molten metal tapping nozzle to be used.
前記容器外から付与するエネルギーとして、容器外から溶融金属出湯用ノズル近傍に貯留している溶融金属中へガスを噴出させるか、または同じくノズル近傍に貯留している溶融金属を電磁誘導して、ノズル近傍に貯留している溶融金属を流動させることを特徴とする請求項1記載の溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔方法。As the energy to be applied from outside the container, the gas is ejected from the outside of the container into the molten metal stored in the vicinity of the molten metal tapping nozzle, or the molten metal stored in the vicinity of the nozzle is also electromagnetically induced, 2. The method for opening a molten metal tapping nozzle according to claim 1, wherein the molten metal stored near the nozzle is caused to flow. 溶融金属容器の底に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルのノズル孔内に充填材を充填したのち、この容器内に注入され貯留している溶融金属を、このノズルを開放して容器外へ出湯するに際し、
出湯前および/または出湯時に、容器外の底から溶融金属出湯用ノズル近傍に貯留している溶融金属中へ不活性ガス、窒素ガス、またはこれらの混合ガスを噴出させることを特徴とする請求項1または2に記載の溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔方法。
After filling the filler into the nozzle hole of the openable and closable molten metal tapping nozzle provided at the bottom of the molten metal container, the molten metal injected into and stored in the container is opened and the container is opened. When you go outside,
Before and / or at the time of tapping, an inert gas, a nitrogen gas, or a mixed gas thereof is ejected from the bottom outside the container into the molten metal stored in the vicinity of the molten metal tapping nozzle. 3. A method for opening a molten metal tapping nozzle attached to the molten metal container according to 1 or 2.
前記溶融金属容器が、溶融金属を貯留する取鍋、または溶融金属を貯留し精錬に用いられる精錬取鍋である請求項1から3までのいずれか1項に記載の溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔方法。4. The molten metal container according to claim 1, wherein the molten metal container is a ladle for storing the molten metal or a smelting ladle for storing the molten metal and used for refining. 5. A method for opening a nozzle for molten metal tapping. 前記溶融金属出湯用ノズルが、スライディングノズルである請求項1から4までのいずれか1項に記載の溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔方法。The method for opening a molten metal tapping nozzle attached to a molten metal container according to any one of claims 1 to 4, wherein the molten metal tapping nozzle is a sliding nozzle. 溶融金属容器の底または側壁に付設される開閉自在な溶融金属出湯用ノズルを開放して、この容器内に貯留している溶融金属を容器外へ出湯させる装置において、
前記容器自体に溶融金属出湯用ノズルの近傍でガスを噴出させるガス吹込用ノズルを設けるか、または容器外に溶融金属出湯用ノズル近傍に貯留している溶融金属を電磁誘導させる電磁誘導装置を近設して、出湯前および/または出湯時に、前記ノズルに凝固層が形成されることを妨げるように、前記ノズル近傍に貯留している溶融金属を流動させることを特徴とする溶融金属容器に付設される溶融金属出湯用ノズルの開孔装置。
In a device for opening the openable nozzle for molten metal tapping attached to the bottom or side wall of the molten metal container, and for tapping the molten metal stored in the container to the outside of the container,
The container itself may be provided with a gas injection nozzle for ejecting gas in the vicinity of the molten metal tapping nozzle, or may be provided with an electromagnetic induction device for electromagnetically inducing molten metal stored near the molten metal tapping nozzle outside the container. The molten metal stored near the nozzle is flowed so as to prevent a solidified layer from being formed in the nozzle before and / or at the time of tapping. Opening device for molten metal tapping nozzle.
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