JPH02200362A - 連続鋳造装置におけるノズル詰まり予測方法およびノズル詰まり抑制方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、連続鋳造装置のタンディツシュと鋳型との間
に設けられる浸漬ノズルにおけるノズル詰まり予測方法
およびノズル詰まり抑制方法に関する。

〈従来の技術〉 連続鋳造装置で製造された鋳片の内部品質は、一般的に
、鋼の清浄度と鋳型への溶鋼注入条件に依存するところ
が大きい、ところで、溶鋼の注入に際し、鋳造初期は浸
漬ノズルの吐出孔より理想的な注入が行われるが、鋳造
末期には吐出孔に非金属介在物が付着して詰まり現象を
生じ、吐出流の速度やその方向が変わることにより、■
凝固界面に介在物やガス気泡がトラップされて、いわゆ
るフクレなどの内部欠陥が発生しやすくなること、■ガ
スにより場面が湧いたり場面が変動してパウダを巻き込
むことにより、スリバーやノロかみなどの表面欠陥が発
生し易くなることなどから、製品品質にも悪影響を及ぼ
す、そのため、溶鋼中への非金属介在物の流出を最小限
にするための方策が要求されている。

ところで、上記したノズル詰まりを軽減させる従来技術
としては、例えば実開昭５３−１２５７２４号公報に開
示されているように、タンディツシュのノズル部および
スライディングプレートから不活性ガスを吹き込む手段
や、実開昭５８−１３４２４４号公報に開示されている
ように、浸漬ノズル自体にもガス吹き込みを併用する手
段などが提案されている。

これらの技術は、原理的にはタンディツシュの上ノズル
からの不活性ガス吹き込みは、非金属介在物の浮上促進
を図ろうとするものであり、またタンディツシュの下ノ
ズルまたは浸漬ノズルからのガス吹き込みはガス気泡を
流下する溶鋼に随伴させて下方のノズル内壁を洗浄し、
アルミナなどの非金属介在物の付着を軽減させようとす
るものである。

ノズル詰まりを防止する観点からは、後者のタンディツ
シュの下ノズルまたは浸漬ノズルからのガス吹き込み量
を増加させることが望ましいが、しかし、前述したよう
に、内部欠陥や表面欠陥の発生の恐れがあるから、経験
的に低いガス吹き込み流量でやらざるを得ないという問
題がある。

また、鋳型内の場面を安定させる手段としては、例えば
第６図に示すような鋳型内湯面制御を採用しているのが
一般的である。すなわち、タンディツシュ１内の溶鋼２
のレベルは溶鋼レベル計８で測定され、浸漬ノズル４に
流！ｔＵＦＪ節弁１０を介して吹き込まれる不活性ガス
は流量計９によって測定されてそれぞれ個別に監視され
るとともに、鋳型６の側部に鋳型自溶鋼レベル計１６を
取付けて、タンディツシュｌから浸漬ノズル４を介して
注入される溶鋼のレベルを測定しコントローラ１５を介
してサーボアンプ１４に入力し、サーボ弁１３によって
浸漬ノズル４に取付けられた吐出流量調整ノズル３を介
して溶鋼流量を調整するものである。ここで、サーボア
ンプ１４には、開度計１１によって測定される流ｔ１調
整ノズル３の開度信号を変位計１２を介してフィードバ
ックされる。なお、鋳型６内で凝固した鋳片７はピンチ
ロール１７で鋳型６から引き抜かれ、このピンチロール
１７の引き抜き速度は、ピンチロールモータ１８に取付
けられる鋳造速度計１９によって検出されて監視される
。

しかし、この制御系は定値制御であるから、定常時は鋳
型内湯面のレベルを数鵡以内に制御することができるが
、鋳造末期時には非金属介在物が時系列的に浸漬ノズル
４の詰まりが増加するので、鋳造初期に比べてレベル変
動が大きくなる傾向があるという問題があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、上記のような課題を解決すべくしてなされた
ものであって、鋳造中には観察することのできない浸漬
ノズルの吐出孔の詰まり状況を予測し、詰まりによって
生じる鋳型内の場面変動を最小限に抑えるとともに、鋳
片内部品質を悪化させないようにしてノズル詰まりの主
原因である非金属介在物の成長を抑制する方法を提供す
ることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の第１の、ＬＳＩ様は、連続鋳造装置のタンディ
ツシュと鋳型との間に設けられる浸漬ノズルの溶鋼吐出
孔部に発生する詰まりの状況を予測する方法であって、
鋳造中の溶鋼の吐出流量調整ノズルの開度と、浸漬ノズ
ル部への吹き込みガス流量と、鋳造量と、タンディツシ
ュ内のｔａｌｌレベルとをそれぞれ測定し、これらの測
定値を用いてノズル詰まり量を演算することを特徴とす
る連続鋳造装置におけるノズル詰まり予測方法である。

また、本発明の第２のＪｌｔＩ様は、上記第１の態様の
ノズル詰まり予測方法で求められたノズル詰まり量に応
じて、浸漬ノズルへの吹き込みガス流量を制御すること
を特徴とするノズル詰まり抑制方法である。

く作　用〉 以下に、本発明のノズル詰まり予測の原理について説明
する。

第２図は、本発明の原理を模式的に示す説明図である。

タンディツシュｌ内の溶鋼２の湯面゛から吐出流量調整
ノズル３の頂部までの距離をｈ　（ｍ）とし、流１ｔｌ
ｉ整ノズル３の頂部と浸漬ノズル４内の溶鋼場面までの
距離をｆ＋（ｍ）、その場面から鋳型６内の場面までの
距離を１ｘ（ｍ）とする、また、浸漬ノズル４の吐出孔
５から吐出する溶鋼の流速をｖ（ｓ＋／５ｉｎ）とし、
タンディツシュｌから鋳型６までの溶鋼の流れにおける
圧力損失の総和をΣΔＰ　（ｋｇｆ／ｃｄ）とすると、
ベルヌーイの法則により下記（］）式が成立する。

■！ −（ｈ＋ｊ！、　　＋ｆｆｉよ　）−ΣΔＰ　・・・・
・（１）ｇ ここで、（１）式の左辺は運動エネルギーを表すもので
あり、右辺の括弧内は位置エネルギーを表すものである
。

さらに、吐出孔５の数をｎ個とし、その断面積をａ　（
ｍ”）、鋳片の断面積をＡ（ｍ”）、鋳造速度をＶｍ　
　（ｍ／５ｉｎ）としたとき、連続の法則により下記（
２）式が成立する。

ｎｖ−ａ−Ｖ、−Ａ ここで（２）式の右辺を鋳造量（ｒｒｆ／ｗ１ｎ　）と
して、以下の説明に用いる。

よって、上記（１）、　（２）式より、浸漬ノズル４の
吐出面積ａは下記（３）式で示され、鋳造量、タンディ
ツシュ内の溶鋼レベルおよび圧力損失の総和がわかれば
求めることができる。

・・・・−・・・・−・・・−・−・−・（３）ここで
、圧力損失の総和ΣΔＰは、流量調整ノズル３によるも
の、浸漬ノズル４の内部や吐出孔５の部分によるものな
どのほか、浸漬ノズル４の内部の溶鋼面に侵入する際の
圧力損失や浸漬ノズル４に吹き込まれる不活性ガスの気
泡の上昇による圧力損失などが含まれる。これらの圧力
損失の和は、既存の計算式によっても求めることができ
るが、多くの実測値に基づく回帰式を用いた方がより精
度よく求めることができる。

そこで、本発明の第１の態様は、圧力損失の和の中で寄
与度の高い因子である溶鋼の吐出流量調整ノズル３の開
度Ｓ、浸漬ノズル４への吹き込みガス流量Ｑ　（ｊ！　
／ｓ＋ｉｎ）、鋳造ｔＶｌ−Ａおよびタンディツシュ１
の溶鋼へラドｈと圧力損失の総和ΣΔＰとを、例えば（
４）式のように予め関係づけておき、 ΣΔＰ−ｆ　　（Ｓ、Ｑ、Ｖｌ−Ａ、ｈ）−（４）鋳造
時のある時刻における浸漬ノズル４の開孔面積ａを、そ
の時刻における操業条件から予測する。

さらに、浸漬ノズル４の鋳造時の開孔面積ａと鋳造前の
開孔面積ａ０との比であるノズル開花面積率ｙを下記（
５）式で求めるようにする。

ｙ　＝　ａ　／　ａ　ｍ　　　　　　　　　　　・・・
−−−−−・・（５）これによって、その時刻における
吐出孔５を閉塞させている非金属介在物の付着度合いを
判別することができる。

また、溶鋼の流ｉｉ調整ノズル３の頂部から吹き込むガ
スは、吐出流量調整ノズル３や浸漬ノズル４の内部ある
いは吐出孔５の部分に発生するノズル詰まりを妨げる効
果があることが知られている。

しかし、一方、このガス吹き込みの量が多いと鋳片内部
に発生するブローホールやピンホールを助長することか
ら、吹き込みガスＩＱを最適化することが重要である。

そこで、本発明の第２の態様は、ノズル詰まり速度（ｄ
ｙ／ｄｔ）が大きいときには吹き込みガスｆＩＱを多く
し、またノズル詰まり速度が小さいときには吹き込みガ
ス量を少なくするようにアクシダンを取るごとにより、
ノズル詰まり量に応じて浸漬ノズルへの吹き込みガス流
量を制御してノズル詰まりの抑制を図るようにしたもの
である。すなわち、 Ｑ　−ｆ　　（ｄｙ／ｄｔ、　　７　）　　　　　　　
−・−・−・・−・・−・−（６）で示すように、ノズ
ル詰まり速度とノズル開花面積率に従ってガス吹き込み
量を制御することにより、必要最小限のガス吹き込みを
行う。

さらに、前述した従来の鋳型内湯面制御系は、定価制御
を採用しているため、鋳造末期時には鋳造初期に比べて
レベルの変動が大きく傾向があることから、この制御系
の時系列的な最適化を図る必要がある。

それ故、吹き込みガスＩＱ、タンディツシュ１内溶鋼レ
ベルｈ、吐出流量調整ノズル３の開度Ｓ。

鋳造量■３　・Ａからノズル詰まり量を演算するノズル
詰まり予測方法を用いることにより、そのノズル詰まり
量に応して鋳型内湯面制御の演算式のパラメータ（制御
感度）・ｋを調整することで、安定化を図ることができ
、パラメータにはノズル開孔面積率ｙの関数ｆ　（ｙ）
に従って変化させるようにすればよい。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

第１図は、本発明方法に係る鋳型内湯面制御系の実施例
を模式的に示す概念図である０図中、従来例と同一部材
は同一符号を付して説明を省略する。

図に示すように、演算処理装置２０には、溶鋼レベル計
８からタンデイツシエ１内の溶鋼レベル信号りが、流量
計９から浸漬ノズル４に吹き込まれる不活性ガス流量信
号Ｑが、変位計１２から吐出流量調整ノズル３の開度信
号Ｓが、鋳造速度計１９からピンチロール１７の引き抜
き速度すなわち鋳造速度■ヮがそれぞれ入力され、前出
（３）、　（４）式に従ってノズル詰まり量を演算して
、その演算結果をサーボアンプ１４に出力して、サーボ
弁１３を介して浸漬ノズル４に取付けられた吐出流量調
整ノズル３の開度を制御して、溶鋼吐出流量を調整する
機能を有する。

このように、構成された鋳型内湯面制ｉＴＪ装置を２ス
トランドの連続鋳造装置に適用して、ノズル開花面積率
ｙを前出（５）式に基づいて求めた。なお、このとき、
吐出流ｉｔ調整ノズル３の頂部と浸漬ノズル４内の溶鋼
場面までの距離ｌｌと、その場面から鋳型６内の場面ま
での距離ｉｔとは、設備的に決定され、上記連続鋳造装
置においてはその相が１．Ｏｍである。また、演算処理
装置２０に組み込んだ前出（４）式の圧力を置火の総和
ΣΔＰの具体的な式としては、下記（７）式を用いた。

ΣΔＰ−０，０２４（１００−３）　＋２．ＯＸｌ０−
’Ｑ−１，１２Ｘ１０−”Ｖ、　　・Ａ　　−・−・・
−（７）ここで、求められたノズル開孔面積率ｙをｖＩ
ａ中において、操作室のモニタに常時出力してノズル詰
まりを監視した。そして、そのノズル詰まり速度として
の単位時間当たりのノズル開孔面積率の変化率に応じて
吹き込みガス量Ｑを、第３図に示すような直線的な関係
で制御を行った。その結果を、従来例とともに第４図に
示した。

この図から明らかなように、本発明例は、従来例に比べ
て鋳片内部品質を考慮したノズル詰まり指数が大幅に改
善されることがわかる。

さらに、前出（５）式を用いて求めたノズル開孔面積率
ｙに応じて吐出流１ｔｔｌｌ整ノズルのパラメータ（制
御感度）ｋを調整したところ、従来例の湯面変動の振幅
が鋳造末期において、第５図（ａ）に示すように３１程
度であったものが、本発明例では第５図（ロ）に示すよ
うに１．５腫以内に抑制することができた。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、タンディツシュ
と鋳型間の溶鋼注入の際に浸漬ノズルを使用している連
続鋳造装置において、鋳造中には観察することのできな
かった浸漬ノズルの吐出孔部のノズル詰まり量を吐出孔
部の開花面積率として表すとともに、その値に応じて浸
漬ノズルへの吹き込みガス量と鋳型内湯面制御系を制御
するようにしたので、良好な鋳片内部品質の鋳片を得る
ことができるとともに、ノズル詰まりを少なくすること
ができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に係る鋳型内湯面制御系を模式的
に示す概要図、第２図は、本発明のノズル詰まり予測の
原理を示す説明図、第３図は、ノズル開孔面積変化率と
吹き込みガス量との関係を例示する特性図、第４図は、
ノズル詰まり指数を比較して示す特性図、第５図は、鋳
型内湯面の変動状況を示す（６）従来例、ル）本発明例
の特性図、第６図は、従来例を模式的に示す概要図であ
る。 ｌ・・・タンディツシュ、　　２・・・溶鋼、　　３・
・・吐出流量調整ノズル、　　４・・・浸漬ノズル、　
　５・・・ノズル吐出孔、　　６・・・鋳型、　　７・
・・鋳片、　　８・・・溶鋼レベル計、　　９・・・流
量計、　　１０・・・流量調節弁、　　１１・・・開度
針、１２・・・変位計、　　１３・・・サーボ弁、１４
・・・サーボアンプ、１５・・・コントローラ、　　１
６・・・鋳型内溶鋼レベル計、１７・・・ピンチロール
、１８・・・ピンチロールモータ、　　　１９・・・鋳
造速度計、２０・・・演算処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造装置のタンディッシュと鋳型との間に設け
   られる浸漬ノズルの溶鋼吐出孔部に発生する詰まりの状
   況を予測する方法であって、鋳造中の溶鋼の吐出流量調
   整ノズルの開度と、浸漬ノズル部への吹き込みガス流量
   と、鋳造量と、タンディッシュ内の溶鋼レベルとをそれ
   ぞれ測定し、これらの測定値を用いてノズル詰まり量を
   演算することを特徴とする連続鋳造装置におけるノズル
   詰まり予測方法。 ２、請求項１記載のノズル詰まり予測方法によって求め
   られたノズル詰まり量に応じて、浸漬ノズルへの吹き込
   みガス流量を制御することを特徴とする連続鋳造装置に
   おけるノズル詰まり抑制方法。