JPH0413455A - 鋼の連続鋳造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、鋳片の凝固シェル厚予測法を用いた鋼の連続
鋳造方法に関するものである。

（ロ）従来技術 連続鋳造用鋳型は通常６００〜１２０Ｏｎ＋ｎの長さを
有するもので鋳型内壁は高い熱伝導率を有する材料、す
なわち銅または銅合金等により構成されている。

このような鋳型を用いて鋳造を行う場合、溶鋼は鋳型壁
内部に供給される冷却媒体（例えば水）により間接的に
冷却作用を受け、鋳型壁に接する部分から漸次凝固が進
行し、凝固シェルの厚さが内部溶鋼の流体静力学的圧力
に耐え得る程度まで成長するのに伴い、凝固シェルは収
縮し、鋳型壁凝固シェルの間に空隙を生じることになる
。

特に矩形断面を有する鋳型においては、鋳型の広面壁中
央部と接する鋳片凝固シェルは内部の温調圧力により外
側に膨出し易く、鋳型壁面と比較的よく接触し易いか、
鋳型広面側端部および狭面側の下部においては、空隙か
顕著に現れ易い傾向がある。

この空隙発生は鋳片から鋳型壁への熱伝導効率を著しく
低下させ、鋳片の凝固シェル成長を大きく阻害し、凝固
シェル厚さの不均一による表面編割れ等品質欠陥の誘因
となり、さらには凝固シェル破損によるブレークアウト
の大きな要因となる場合が多い。これは現状連続鋳造設
備の大きな基本的問題点となっており、特に高速鋳造化
指向への最大の障害になっている。

そこで、本出願人は上記問題点を改善し、鋳型に間接・
直接冷却機能をもなせて、凝固シェル生成異常時に間接
冷却のみにして、安定した連続鋳造を得るなめに、鋳片
に対向する鋳型銅板内に鋳片を間接に冷却する第１の水
路を設け、該第１の水路とは別個に該銅板内に鋳片を直
接に冷却する第２の水路を設け、該第２の水路に給水遮
断弁を設け、鋳片の表面温度を検出する温度計を前記銅
板内の所定位置に配設し、前記銅板の鋳片側表面に水蒸
気逃し用の縦溝を複数条形成したことを特徴とした鋼の
連続鋳造用鋳型、およびその鋳型を用いて、前記温度計
によって、鋳片凝固シェルの生成異常を検出すること、
生成異常検出時に前記第２の水路の給水を遮断するとと
もに＠遣速度を所定の速度まで低下させることからなる
鋼の連続鋳造方法を提案した（特願平２−２５７２２号
）。

この連続鋳造方法では、鋳片凝固シェルの生成異常を検
出するために、第１０図に示す温度計４を用い、これに
より、ブレークアウト、水蒸気爆発等の防止を図ってい
る。しかしながら、この温度測定は、操業上のトラブル
防止には有効であるが、表面品質の向上すなわち、初期
凝固シェルが不均一生成している場合のシェル生長の均
一化のための冷却を制御する情報としては不十分であつ
た。

（ハ）発明が解決しようとした課題 本発明か解決しようとした課題は、鋼の連続鋳造におい
て、ブレークアウトの防止および水蒸気爆発等の防止を
図ることばかりではなく、鋳型内温鋼のメニスカスから
鋳造方向下向き側の基準位置間における凝固シェルの形
成状況を予測し、この予測値にもとづいて基準位置によ
り下方における鋳片の冷却を制御し、表面品質の健全な
鋳片を得ることにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の鋼の連続鋳造方法は、鋼の連続鋳造用鋳型にお
いて溶鋼メニスカス変動領域外上下近傍の第１位置およ
び該第１位置より鋳片進行方向下流側の第２位置とに鋳
型的銅板温度を検出する第１および第２温度計群をそれ
ぞれ設け、前記両位置以外の所定箇所の第３位置に第３
の温度計群を設け、前記第３位置よりもさらに下流側の
第４位置に鋳片凝固厚制御用の冷却ユニットを設は前記
第１および第２温度計群からの検出信号にもとづいて前
記第２位置通過時における鋳片の凝固シェル厚を求め、
前記第３温度計群からの検出信号にもとづいて鋳片の凝
固シェル生成異常を検出し、前記第１および第２温度計
群によって求めた計算値にもとづいて前記第４位置を通
過する鋳片の凝固シェル厚を予測し、該予測凝固シェル
厚にもとづいて前記冷却ユニットの冷却強度を制御し、
前記第３温度計群から検出した凝固シェル生成異常にも
とづいて鋳造速度を制御することからなる手段によって
、上記課題を解決している６前記第１および第２温度計
群を鋳型内熱流方向に検出端をずらせた１対の温度計か
らそれぞれ構成することが好ましい。

（ホ）作用 本発明の鋼の連続鋳造方法においては、鋳片の凝固シェ
ル厚を予測するために鋳型内の鋳込中の湯面変動時の最
高値よりも上方の位置と最低値よりも下方の位置に第１
位置を取り、そこに第１の温度計群を設ける。さらに、
これより下方に設けた第２位置に第２の温度計群を、そ
れぞれ水冷銅板内の熱流方向に所定の間隔たけすらせて
２個ずつ配役する。

第１の温度計配設位置間にメニスカス位置を保持するこ
とにより、湯面レベル値をかいして、メニスカス部から
下方の温度計配設位１間で形成される凝固シェル厚を算
出できる０次に、第１から第２の温度計配設位１間で形
成される凝固シェル厚も同様に算出できる。ここで、第
１の温度計配設位置をメニスカス部外の上、下位置とし
たことにより、メニスカス部の熱流束を精度よく予測す
ることが可能となる。さらに、各々熱流方向にずらせて
２個ずつ温度計を配設することにより直接的にこの位置
での熱流束か求められる。凝固シェル厚算出に要する演
算時間を大幅に短縮できるので、汎用のパーソナルコン
ピュータによる制御を可能にしている。

第２の基準位置に設けた温度計群は、第１から第２温度
計配設位１間での凝固シェル厚を算出するために不可欠
である。第１から第２測温位１間か長い場合や、この区
間内に浸漬ノズルからの給湯流線か存在する場合には、
この区間内での凝固シェル厚算出精度を向上させるため
に、測温位置を増設することが有効である。

基準点位置（第２位置）決定にさいしては、使用鋳型の
伝熱特性や、鋳造速度、凝固シェル厚演算速度、冷却制
御応答速度等の条件を考慮する必要があり、各鋳造機ご
とに基準位置が設けられている。

本発明では、上記凝固シェル厚情報にもとづいて、基準
位置より下方の第４位置において、その冷却条件を任意
に制御可能な連続鋳造法において効力を発揮する。前述
した連続鋳造用鋳型ばかりではなく、通常の連続鋳造法
において、鋳型出口直近での二次冷却帯において同様の
制御可能な場合にも有効である。鋳片の任意の部位を強
冷、弱冷等制御可能であればよい。また、冷却条件制御
部位数は鋳造条件、鋼種等によって効果か得られるよう
に任意に設定できる。第３位置に設けた第３の温度計群
によって、凝固シェル生成異常を検出し、鋳造速度の減
速または鋳型冷却の強化等の制御を行う。

（へ）実施例 本発明の鋼の連続鋳造方法を説明する前に、本発明が基
礎を置く、本出願人に係る前述した特許出願に開示され
ている連続鋳造方法について説明する。

第１０図に示すように、連続鋳造用鋳型は、鋳片１に対
向する鋳型銅板２内に鋳片１を間接に冷却する第１の水
＃１２１を設け、第１の水１１２１とは別個に銅板２内
に鋳片１を直接に冷却する第２の水路２２を設ける。第
２の水路２２に給水遮断弁３を設ける。鋳片１の表面温
度を検出する温度計４を銅板２内の所定位置に配設する
。銅板２の鋳片側表面２３に水蒸気逃し用の緬湧２４を
複数条形成する。

銅板２はバックプレート５にボルトによって固定されて
いる。慣用の熱電対からなる温度計４の出力は計算Ｗ＆
７に入力される。給水遮断弁３は慣用の流体圧シリンダ
３１によって作動される。計算機７からの制御信号は、
鋳造速度制御装置８とおよびシリンダ３１とに送られる
。

温度計４からの検出信号は計算８１７に送って、鋳片１
の凝固シェル１２の生成異常を判定する。

凝固シェル生成異常時には、流体圧シリンダ３１に制御
信号を送って給水遮断弁３を閉じる。それと同時に、計
算６１７から鋳造速度制御装置８に速度制御信号を送っ
て、鋳造の停止または減速を行つ。

次に、第１図から第９図までを参照して、本発明の鋼の
連続鋳造方法の実施例について説明する。

第１図に最もよく示すように、本発明の鋼の連続鋳造方
法は、鋼の連続鋳造用鋳型５２において、溶鋼メニスカ
ス１１の変動領域外上下近傍の第１位置Ｐ１およびその
第１位置Ｐ１より鋳片１の進行方向下流側の第２位置Ｐ
２とに銅板２の温度を検出する第１温度計群４１，４２
および第２温度計群４３をそれぞれ設ける。

第１位置Ｐ１および第２位ｆｆＰ２以外の所定箇所の第
３位置Ｐ３に第３の温度計群４を設ける。

その第３位置Ｐ３よりもさらに下？Ｌ側の第４位置Ｐ４
に鋳片凝固層制御用の冷却ユニット６を設ける。

第１温度計群４１．４２および第２温度計群４３は、例
えば温度計群４１について言えは、第２図に示すように
、鏡型５２の熱流方向５２１に検出端４１１を間隔ｅだ
けずらせて設ける。温度計群４２．４３についても同様
である。平面的には第３図（Ａ）に示すように鋳型５２
の銅板２にそって所定間隔に配置する０例えば、第４図
に示すように、鋳型５２の側壁周囲にそって、複数箇所
設置する。

第３温度計群４は、第３図（Ｂ）に示すように、単独に
所定間隔で設ける。鋳型の側壁周囲についても、第４図
に示すように配設する。

冷却ニット６は、第６図に示すように、水冷鋳型銅板と
直接冷却との組合せ（Ａ）、水冷鋳型銅板のみ（Ｂ）、
直接冷却水噴射のみ＜Ｃ）のいずれでもよい。

直接冷却水噴射の場合には、第７図に示すように、冷却
水噴射ノズル６１を設けて鋳片１のまわりに配設するこ
とか好ましい。この場合、ノズル６１はいずれも単独に
水量調節可能であり、流量制御指令に応答して、水量を
増減制御できる。この単独流量制御可能なスプレィ帯は
、鋳造方向に５段配設しており、これより下方のスプレ
ィ帯は、短辺のノズルは無く、長辺も各面ごとに一定量
の水量で制御できるようにしである。

本発明の方法においては、第１温度計群４１゜４２から
の検出信号にもとづいて、計算機７によって鋳型５２内
の溶鋼の凝固開始点を求め、また、第２温度計群４３か
らの検出信号にもとづいて前記第２位置Ｐ２の通過時に
おける鋳片１の凝固シェル１２の厚みを求める。このよ
うにして求めた計算値にもとづいて第４位置Ｐ４を通過
する鋳片の凝固シェル厚を計算８７によって予測するに
の予測凝固シェル厚にもとづいて、冷却ユニット６の冷
却強度を制御する。

例えば、第８図に示すように、予測凝固シェル１２の厚
みに不均一か生じたときに、冷却強度を調節しくＡ）、
はぼ均一の凝固シェル１２を得る（Ｂ）。

第３温度計群からの検出信号にもとづいて鋳片の凝固シ
ェル生成異常を検出し、計算機７から鋳造速度制御装置
８に制御信号を送って、鋳造速度を制御する。

次に、本発明の方法の具体的実施例について説明する。

本発明にもとすく凝固シェル厚予測用温度計配役位置を
第２図に示す。凝固シェル厚予測用の温度計群４１．４
２．４３の一方は水冷銅板２の鋳片側表面から５６入っ
た位置に、また他方は、１５關入った位置に取り付ける
。したがって、検出端のずれ間隔ｅを１０圓にする６ 鋳片１の鋳造方向の配設位置は第５図に示すように、第
１の上方位置Ｐ１を鋳型上端から１００ｍｍとし第１の
上方位ｆＰ１を１５０關、第２の位置Ｐ２を５００間に
する。

鋳型周方向には、第４図に示すように、長、短辺の幅中
央と、長辺の短辺側から４０１＋ｌｔｌ中央よりの位置
に取り付ける。なお図中の温度計４は、凝固シェル生成
異常検出用のものでありいずれも表面より５關入った位
置に取り付けである。

温度計４．４１．４２．４３の信号はすべて計算ａ７内
に取り込まれる。計算機７内では、主に２つの副脚指令
を発生させる６１つには、凝固シェル生成異常検出時に
おける鋳造速度低減指令であり、もう１つは、本発明に
かかる凝固シェル厚予測値に応じた水冷ユニット６の水
量の増減指令である。

本実施例においては、水冷ユニット６として、前述した
先行技術の給水遮断弁３を含む給水系を利用する。

垂直型試験連鋳機を用い、鋳片サイズ８０　ｒｎ＋　Ｘ
４００ｒｍのミニスラブを、鋳造速度２．５ｎ／分で、
低粘度パウダを使用して鋳造しな。第１表に供試鋼成分
を示す。試験結果を第９［］に示す。鋳込は、目標鋳造
速度到達直後に故意に湯面を変動させて、凝固シェルを
不均一に生成させた後、操業方式を下記のように変えて
実施しな。第９図において、信号（Ａ＞は、凝固シェル
生成異常検出用の温度情報にもとづいて、異常の無い状
況下でスプレィ水流量を制御せずに鋳造したものであり
、また、信号（Ｂ）は凝固シェル厚予測値にもとづいて
スプレィ水流量を制御して鋳造したものである。

第　１　表　　溶鋼成分 上記操業方式（Ａ）の場合には、第９図の（Ａ）に示す
ように、操業の安定性確保の上では、良好な結果であっ
たが、表面品質にバラツキが発生しており、高品位の鋳
片を得ることができなかった。

ＣＢ＞の場合には、本発明に示す鋳型向凝固シェル厚予
測法の適用により、鋳型内で不均一であったシェル厚か
スプレィ水量の制御効果により均一化し、健全な高品位
の鋳片が得へり、た６（ト）効　果 本発明の方法によれば、従来からの操業上のトラブルで
あるブレークアウトを防止できるばかりではなく、＠片
の凝固シェルの厚みを均一にし、表面品質の向上を図る
ことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋼の連続鋳造方法の概略説明図。第２
図は本発明の方法に用いる温度計の一例を示す側面図。 第３図は温度計の配置例の平面図。 第４図は鋳型周囲の温度計設置例の説明図。第５図は本
発明の方法の実施例の説明図。第６図は本発明の方法に
用いる鋳片の冷却ユニットを示す平面図。第７図は第６
図（Ｃ）の側面図、第８図は冷却態様の説明図。第９図
は本発明の効果を示すグラフ、第１０図は先行技術の連
続鋳造方法の説明図。 １：＠片　　　２；銅板 ３：給水遮断弁　　　　　４：温度計 ５：バックプレート　　　６：水冷ユニット１１：メニ
スカス　　　　１２：凝固シェル２１：第１の水路　　
　　２２：第２力水路３１：流体圧シリンダ ４１．４２．４３：温度計 第１　図 第３図 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼の連続鋳造用鋳型において溶鋼メニスカス変動領
   域外上下近傍の第１位置および該第１位置より鋳片進行
   方向下流側の第２位置とに鋳片表面温度を検出する第１
   および第２温度計群をそれぞれ設け、前記両位置以外の
   所定箇所の第３位置に第３の温度計群を設け、前記第３
   位置よりもさらに下流側の第４位置に鋳片凝固厚制御用
   の冷却ユニットを設け、前記第１および第２温度計群か
   らの検出信号にもとづいて前記第２位置通過時における
   鋳片の凝固シェル厚を求め、前記第３温度計群からの検
   出信号にもとづいて鋳片の凝固シェル生成異常を検出し
   、前記第１および第２温度計群によって求めた計算値に
   もとづいて前記第４位置を通過する鋳片の凝固シェル厚
   を予測し、該予測凝固シェル厚にもとづいて前記冷却ユ
   ニットの冷却強度を制御し、前記第３温度計群から検出
   した凝固シェル生成異常にもとづいて鋳造速度を制御す
   ることを特徴とした鋼の連続鋳造方法。 ２、前記第１およ第２温度計群を鋳型内熱流方向に検出
   端をずらせた１対の温度計からそれぞれ構成することを
   特徴とした請求項１記載の方法。