JPH0126791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造時における鋳片のブレークア
ウトの防止方法に係り、詳しくは、連続鋳造用鋳
型の幅方向の温度を測定してブレークアウトを予
知しかつこれを防止する際に、この幅方向の測温
位置を少なくかつ疎にして、しかも、測定位置の
間隔ならびに鋳込方向の距離をブレークアウトの
徴候を予知してから発生に至るまでに十分に時間
がとれるように定めてブレークアウトを支障なく
防止できる防止方法に係る。

一般に連続鋳造における鋳片のブレークアウト
とは、連鋳時に鋳片外側の凝固殻が破れ、内部の
溶鋼が外部に流れ出す現象を云う。連鋳操業時に
発生するトラブルのうちで、ブレークアウトは最
も大きな損害を被るものの一つであり、その発生
の予知ならびに防止方法の確立が従来から強く望
まれていたにもかかわらず、その発生原因する明
確に出来ていない現状である。

近年、連鋳機の生産性向上の要望の高まりに呼
応して鋳造速度が大幅に増大するに従い、このブ
レークアウトの発生頻度が目立つて高くなつてお
り、ますますその発生の予知と防止方法確立の要
求が高まつている。

本発明者らは、かかる現状に鑑み、まず、ブレ
ークアウトの発生原因を明らかにすべく、数多く
のブレークアウト発生鋳片を調査した。

この結果、次の通りの原因が明らかになつた。

すなわち、鋳込中、正常状態では、鋳片が順次
に下降するが、鋳片の一部が鋳型内で何らかの原
因、例えば、モールド・パウダーの鋳型・鋳片間
への流入不良にもとづく潤滑不良、鋳型の変動、
鋳型コーナー隙間でのフインの生成、鋳型と鋳片
との焼付などにより、鋳型鋼板に拘束されて停滞
する現象が発生すると、鋳片において、拘束され
る停滞部の凝固殻は、鋳型下方に引抜かれる鋳片
の正常部との境界において引張ないしは剪断変形
を受けて、ついには、破断に至る。破断に至つて
も、初期段階では、破断部は鋳型内にあるので、
破断部から漏れた溶鋼は直ちに鋳型で冷却されて
薄殻が形成され、このため、ブレークアウトには
至らない。

しかしながら、操業を続けると、凝固殻の破
断、漏鋼ならびに薄殻の形成の各プロセスが、鋳
型のオシレーシヨン毎に繰返される結果、時間の
経過と共に、破断部の位置が下方へ移動し、やが
て鋳型下端より下に出たところで、溶鋼が漏れ、
鋳型の外部では、溶鋼を冷却するものがないた
め、ブレークアウトが発生する。

従つて、ブレークアウトには、それに先行し
て、鋳片の一部が鋳型内で拘束を受け、停滞する
現象が発生する。

本発明は、上記の新しい知見にもとづいて成立
したものであつて、具体的には、連続操業時に鋳
片のブレークアウトの発生が予知でき、しかも、
その発生を防止できるブレークアウトの予知防止
方法を提案する。

以下、本発明方法について詳しく説明する。

まず、鋳片のブレークアウトは、上記した通
り、それに先行して、鋳片の一部が鋳型内で拘束
を受け、停滞する。このため、停滞部分の殻の厚
さは他の正常部分のものに比べ厚くなり、それに
より殻からの鋳型への熱流束が少なくなる。この
点から、本発明においては鋳型の所定位置におけ
る温度変化を検出することにより十分な余裕をも
つてブレークアウトを予知する。

すなわち、ブレークアウトに先立つて鋳片の一
部は鋳型内メニスカス近傍で拘束を受け、停滞す
る現象が起る。この現象が発生すると、当然その
停滞部の殻の厚さは、連続的に引抜かれている部
分の殻の厚さに比べて、鋳込方向において停滞部
と同じ距離のところでも厚くなる。また、停滞部
の鋳片は正常に引抜かれている部分の鋳片との間
では、ほぼ最大せん断応力方向に近い角度（例え
ば、30〜45゜）で破断するため、停滞部の鋳片は
▽形状をなし、この形状が漸次大きく成長し、鋳
片はＶ字形に破断される。つまり、この現象がブ
レークアウトに先立つて、鋳型内で起り、鋳型内
に例えば熱電対を埋込み鋳型温度を検出すると、
鋳片の上記停滞部が成長し、鋳片の破断部が測温
位置を通過下降すると、その破断部の通過時に
は、温度が急上昇し、その後急下降することにな
る。換言すると、この温度変化を促えると、ブレ
ークアウトに先立つての鋳型内における鋳片の停
滞現象は正確に知ることができ、必然的に、それ
によつてブレークアウトを予知・防止できる。

しかしながら、このように予知する場合、鋳型
の測温位置あるいはその数が適当でないと、ブレ
ークアウトに先立つ鋳型温度の急上昇・急下降現
象はブレークアウト前に促えることができなくな
り、あるいは、その現象をとらえることができて
も、ブレークアウトを防止するための鋳造速度等
の調整が十分な時間的余裕をもつて行うことがで
きず、実際に、ブレークアウトを防止することが
できない。

この点について本発明方法では数多くの実験や
経験的に得られた知見等にもとづいて研究し、そ
の上にたつて、ブレークアウトに先立つて発生す
る鋳型温度の変化を予め、ブレークアウトが発生
する前に予知し、その後、十分な時間的余裕を持
つて鋳造速度を調整してブレークアウトを防止
し、このところから、温度の変化は適正な測定位
置で測定する。

すなわち、第１図ならびに第２図に示す如く、
鋳型の短辺１ならびに３と長辺２ならびに４にお
いてその測温位置がメニスカスb₁のところから鋳
込方向への距離ｌ（mm）のところとし、このｌの
ところで水平方向に測定位置間の間隙ｗが100mm
以上のもとで例えば熱電対を取付けて測定する。

測定位置間の間隔ｗが100mm以上である理由は、
隣接する熱電対の取付け部が接近することによ
る、鋳型の伝熱抵抗の増大とそれにより抜熱不足
を防止するための最小の測温間隔は、伝熱抵抗を
極小に設計している鋳型銅板をバツクプレイトに
固定するボルト間隔が望ましく、100mm以上が好
適である。

この場合、距離ｌと間隔ｗとは次の(1)式の関係
を満足することが必要である。

0.6｛（Ｌ−ｌ）−k₂・V_R・tr｝×１／k₁＜ｗ＜｛（
Ｌ−ｌ）−k₂・V_R・tr｝×１／k₁……(1) ただし、Ｌ：鋳型内の溶融金属メニスカスb₁か
ら鋳型出口までの距離mm、V_R：鋳造速度（mm／
分）、k₁、k₂：鋳造する溶融金属、鋳型の冷却速
度、鋳造速度等の鋳造条件によつて決定される定
数であつて、k₁は0.29〜0.5、k₂は0.008〜0.017の
範囲が好ましい値、trはブレークアウト前の鋳型
温度の急変を検出してからブレークアウトが発生
するまでの時間（秒）である。

また、(1)式によつて間隔ｗを定めるときに、間
隔ｗはなるべく上限に近い値に定めるのが望まし
い。すなわち、測温はなるべく数少ない位置で行
なうことは精度が良好であり経済的でブレークア
ウトも正確に予知できる。これに反し、仮りに、
間隔ｗをせばめて測定位置を密にすると、測温セ
ンサーの取付部で伝熱抵抗が増大して抜熱不足を
招来し、これに伴つて温度応答性が鈍化し、ブレ
ークアウトの予知が不確実になる。更に、測温セ
ンサーの保守作業も増大して好ましくない。な
お、間隔ｗは上記の如く上限に近いのが望ましい
が、下限は上限値の0.6倍にとどめる。この理由
は、鋳造条件が決められると、k₁が間隔ｗに与え
る影響が大きく、間隔ｗの最小値と最大値の比
は、k₁＝0.29〜0.50であるから、0.29／0.50≒0.58
となつて、安全をみると、0.6となるためである。

また、通常の鋳込みではメニスカスはある程度
変動し、この近傍の鋳型温度はバラツキが大きい
ため、鋳片の停滞現象を明瞭にとらえることが非
常に困難である場合がある。従つて、距離ｌは通
常30mm以上離間するのが望ましい。また、Ｌは鋳
型の長さによつてほぼ固定される要因である。ま
た、trはブレークアウト前に鋳型温度の変化が生
じてから、実際にブレークアウトが起こるまでの
時間であつて、このtrのとり方によつてはブレー
クアウトを予知してもあまり短かいと実際にブレ
ークアウトを防止できないことになる。従つて、
実際には、鋳型温度変化が起つてブレークアウト
防止に対処するため鋳造速度を調整するまでどれ
ほど時間を要するかによつて決めれば十分であ
る。要するに、上記(1)式の各条件において、鋳型
の測定位置、つまりｗ、ｌの値はtrとの関連のも
とで決めると、鋳型温度変化予知してから十分な
余裕を持つて鋳造速度が調整でき、ブレークアウ
トが防止できる。

次に、実施例ついて説明する。

まず、前記(1)の条件式において、V_R：1000
mm／分、Ｌ＝600mm、tr＝25sec、ｌ＝200mmと設
定し、測定位置を求めると、ｌ＝200mmのところ
で、間隔ｗ＝約300mmをとつて測定することが好
ましいことがわかつた。そこで、熱電対を第２図
の通りにa₁〜a₁₀のところに埋込み、鋳造サイズ
200×1300mmスラブを鋳造し、各位置での温度変
化を測定し、この結果は第３図の通じであつた。
この第３図において各測定位置のブレークアウト
までの鋳型温度変化を示し、とくに、ブレークア
ウトに先行して、鋳型の拘束による鋳片停滞部と
正常に引抜かれている鋳片との間での破断位置、
つまり上記Ｖ字形が下降し、この部分が各測定位
置を通過することによつて特徴的な温度の急上
昇・急下降現象が生じるが、この現象は測定位置
a₂、a₃で見られる。この時のブレークアウトはb₂
で発生する。この場合、測定位置a₃、a₄はそのブ
レークアウト発生前約30秒で温度の変化をとらえ
る位置にあつて、温度変化を予知してから、15秒
以内に鋳込みを中断し、凝固殻の薄いところの殻
厚の回復を持つて、とくに、停滞部の拘束強度よ
り殻強度の方が上廻るようになつてから鋳造速度
を元に戻すことができたので、停滞部の拘束が解
けて、通常の状態に復帰でき、ブレークアウトを
防止できた。比較のために、鋳型でｌ＝300mm、
ｗ＝1500mm（ただし、この位置は(1)式は満足され
ていない。）として第２図において鋳型長辺２，
４の巾方向の中央部に熱電対を埋込んで、上記の
ところと同一条件で鋳造したところ、その温度変
化は第４図の通りであつた。この第４図ではイは
長辺２、ロは長辺４であつて、ブレークアウト発
生した時の鋳型温度の特徴的変化を示した。この
場合は鋳型の温度変化が促えられてからブレーク
アウトまで僅か5secであつて、ブレークアウトを
防止するため、鋳造速度を調整する時間的余裕が
なく、ブレークアウトが発生することは予知でき
たが、防止できなかつた。

以上の通り、本発明方法は、鋳型幅方向におい
て測定位置の間隔や鋳込方向の距離を、ブレーク
アウト予知後発生までの時間が十分にとれるよう
に定めて、鋳型温度の変化を検出してブレークア
ウトを予知しかつ防止するものである。従つて、
本発明方法によつ鋳型内での鋳片の拘束・停滞現
象を検出すると、十分の余裕を持つてブレークア
ウトが防止でき、鋳型はオシレーシヨン機構のあ
るもの以外に固定鋳型使用時、いわゆる水平連鋳
においても適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連鋳鋳型の一例を示す斜視図、第２図
はその鋳型を展開した状態を示す温度の測定位置
の説明図、第３図は本発明法によつてブレークア
ウトを予知しかつ防止した時の各測定位置の温度
経時変化を示すグラフ、第４図は比較例の同様な
関係を示すグラフである。 符号 １，３…鋳型の短辺、２，４…鋳型の長
辺、a₁〜a₁₀…測定位置、b₁…メニスカス、b₂…
ブレークアウト位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造用鋳型の幅方向の温度を測定してブ
   レークアウトの徴候を予知してブレークアウト防
   止する際に、その幅方向の温度は、少数個の測定
   位置でしかもこれら測定位置間の間隔（ｗ）が
   100mm以上でありかつ該間隔ｗならびに鋳込方向
   の距離ｌが次の式を満足するように定めれらた各
   測温位置で検出し、 0.6｛（Ｌ−ｌ）−k₂・V_R・tr｝×１／k₁＜ｗ＜｛（
   Ｌ−ｌ）−k₂・V_R・tr｝１／k₁ ただし、 ｗ：鋳型の水平方向の測定位置相互間の間隔
   （mm）、 ｌ：鋳型内の溶融金属のメニスカスから測定位
   置までの鋳込方向の距離（mm）、 Ｌ：鋳型内の溶融金属のメニスカスから鋳型出
   口までの距離（mm）、 V_R：鋳造速度（mm／分） k₁、k₂：鋳造金属、鋳型の冷却条件、鋳造速度
   等の鋳造条件によつて決定される定数で、
   k₁＝0.29〜0.5、k₂＝0.008〜0.017、 tr：鋳型の温度が急変した時からブレークアウ
   トが発生するまでの時間（sec）、 これら各測定位置の検出温度を比較して鋳型温
   度の急変によりブレークアウトの徴候を予知し、
   この鋳型温度の急変よりブレークアウト発生する
   までの時間（tr）内に鋳造速度を調整することを
   特徴とする鋳片のブレークアウトの防止方法。