JPH04178253A - 連続鋳造用鋳型内部の流れ状態評価方法及びその装置 - 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、特にスラブ用の連続鋳造設備において複数の
注湯口を有する浸漬ノズルから鋳型内部への注湯を行う
に際し、製品鋳片の不良を招来する鋳型の長辺方向への
片流れの発生をオンラインにて検知すべく、鋳型内部の
流れ状態を定量評価する方法及びこの方法の実施に用い
る装置に関する。

〔従来の技術〕

連続鋳造法は、上下に開口を有する鋳型に溶湯を連続的
に注入し、水冷された鋳型内壁との接触により冷却、凝
固せしめ、外側を凝固シェルにて被覆された状態で下側
開口部から連続的に引抜きつつ更に冷却し、内側にまで
凝固が進行した段階で適宜の寸法に切断して、圧延工程
等の後工程での素材となる製品鋳片を得るものである。

このような連続鋳造法においては、鋳型の断面形状に対
応する形状の製品鋳片が得られるから、板圧延の素材と
なるスラブを製造する場合、スラブの断面に対応する矩
形断面の鋳型が用いられている。

ところで近年においては、生産性向上のため鋳込速度の
更なる高速化が切望されているが、前述の如く矩形断面
の鋳型を用いるスラブ用の連続鋳造設備においては、特
に細長比が大きい鋳型を用いる場合に、長辺方向への溶
湯の不均一な流れの発生により前記高速化の実現に限界
がある。そこで従来からスラブ用の連続鋳造設備におい
ては、鋳型への注湯手段として、該鋳型の両短辺に向け
て夫々開口する一対の注湯口を備えた浸漬ノズルを用い
る等、複数の注湯口からの注湯により長辺に沿う溶湯の
流れを強化して不均一流れの発生を緩和することにより
鋳込速度の高速化に対処している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このように複数の注湯口を設けた場合、操業
の進行に伴って各注湯口間に生じる詰り度合の相違又は
ノズル内壁での不均等な詰りの発生により、夫々の注湯
口からの注湯量の均衡が崩れ、詰りか少ない側の注湯口
からの溶湯の流れが強くなって鋳型内部に片流れを発生
する虞があり、流れが強くなった側での溶湯の凝固が阻
害されて、不拘−凝圃に起因するブレークアウトの発生
を招来する上、同じく流れが強くなった側で溶湯内部へ
の介在物及び気泡の持ち込み深さが増し、これらの混入
により製品鋳片の不良発生率が増す難点があった。特に
、冷延メツキ鋼板の表面に発生するフクレ疵は、素材と
して用いる連続鋳造鋳片の内部におけるアルミナＡ　１
２０３等の介在物、及びＡｒ気泡の混入が主因とされて
おり、前述した如き片流れの発生を可及的早期に知るべ
く、鋳型内部における流れ状態を定量評価することが重
要な課題となっている。

従来このような流れ状態の評価方法としては、鋳型の両
短辺に埋設した多数の熱電対の検出結果により両短辺で
の深さ方向の温度分布を得て、この結果に基づいて評価
を行う方法、及び鋳型の両短辺近傍にて該鋳型内部に生
じる場面変動を夫々測定し、これらの比較に基づいて評
価を行う方法が一般的に採用されている。ところが前者
の方法においては、各熱電対間の感度のばら付きが評価
精度に影響を及ぼすため、多数の熱電対の感度を管理す
ることに多大の手間を要し、また、多数の熱電対からの
出力を処理するための信号処理系の構成が複雑となり、
これの保守にもまた多大の手間を要することから、高精
度での流れ状態の評価を長期に亘って安定的に行うこと
は困難であった。

一方、後者の方法においては、溶湯表面の場面変動と溶
湯内部の流れ状態との間に明確な対応関係が確立されて
おらず、高い精度での流れ状態の評価を行い得ない難点
があった。

また特開昭６１−１５０７６２号公報には、耐火物製の
ケースに収納した熱電対を溶湯内部に挿入して複数の注
湯口夫々に対向させ、各注湯口からの注湯温度を前記熱
電対により測温すると共に、各注湯口から流出し前記ケ
ースに作用する溶湯の動圧を該ケースの支持部位に貼着
した歪ゲージにより測定して、これらの測定結果に基づ
いて流れ状態を評価する方法が開示されている。ところ
がこの方法においては、前記熱電対による測温結果にケ
ースの周壁の厚さの影響が生じ、この厚さは溶湯との接
触に伴う溶損より減じられることから、正確な測温結果
を長期に亘って得るためには前記ケースの頻繁な交換を
要し、また前記歪ゲージの出力にこれの近傍に存在する
溶湯の高温の影響が生し、この出力に基づく前記動圧の
正確な測定は困難であるという精度上の問題がある上、
前記ケースの溶損分の溶湯中への混入が新たな不良発生
の原因となる等、操業上の支障が多い難点がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであリ、鋳型
内部の流れ状態を長期に亘って高精度にて評価し得る流
れ状態の評価方法、及びこの方法を簡略な測定系の構成
により実現する流れ状態評価装置を捉供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る連続鋳造用鋳型内部の流れ状態評価方法は
、複数の注湯口から連続鋳造用の鋳型に注湯するに際し
、各注湯口からの注湯量の不均衡に伴う片流れの発生を
知るべく、前記鋳型内部の流れ状態を評価する方法にお
いて、前記鋳型に供給される冷却水の入、出側間の温度
差を、前記各注湯口からの注湯の流れ方向下流側にて夫
々検出し、これらの比較に基づいて前記評価をなすこと
を特徴とし、またこの方法の実施に用いる本発明に係る
流れ状態評価装置は、前記複数の注湯口からの溶湯の流
れ方向下流側に夫々配され、前記鋳型に供給される冷却
水の入側温度及び出側温度を検出する複数組の入側温度
計及び出側温度計と、各組の入側温度針と出側温度計と
の間に生しる検出温度の差を算出する各別の温度差算出
部と、これらの温度差算出部での算出結果を相互に比較
し、この比較結果に基づいて前記評価をなす評価部とを
具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、各注湯口からの溶湯の流れ方向下流
側に、即ち、スラブ用の鋳型ではこれの両短辺に夫々、
鋳型の内壁冷却のために供給されている冷却水の入側温
度及び出側温度を夫々検出する入側温度計及び出側温度
計を配し、これらの検出温度の差、即ち、各注湯口から
の溶湯の流れ方向下流側での鋳型の冷却の結果として前
記冷却水の入側、出側間に生しる温度差を求め、これら
の温度差を相互に比較することにより鋳型内部での流れ
状態を評価する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は、本発明に係る連続鋳造用鋳型内部の流れ状
態評価方法（以下本発明方法という）のスラブ連続鋳造
設備における実施状態を示す模式図である。

図中１は、矩形断面の筒形をなし両端の開口部を上下に
向けて設置されたスラブ用の鋳型であり、矩形の長辺に
沿う方向の断面が示されている。図示の如く鋳型１には
、上側開口部から内部に至るまで延設された浸漬ノズル
２を経て溶湯３が注入されており、この溶湯３は、鋳型
１内への滞留の間に、該鋳型１の水冷された内壁との接
触により冷却さ・れ、下方に至るに従って外側から凝固
し、その外側を凝固シェル４ａにて被覆されたストラン
ド４となり、鋳型１の下側開口部から下方に向けて連続
的に引き抜かれる。前記浸漬ノズル２は、前述の如く矩
形断面をなす鋳型１への均一な注湯のため、該鋳型１の
両短辺に向けて夫々開口する一対の注湯口２ａ、２ｂを
その先端に備えた２孔タイプのノズルとなっており、溶
湯３は図中に矢符にて示す如く、注湯口２ａ、２ｂから
鋳型１の両短辺に向けて夫々流出するようになしである
。鋳型１には、内壁水冷のための冷却水の通水路がその
全周に亘って形成してあり、図示の如く鋳型１の両短辺
にも夫々、下部から上部へ向けて冷却水を通水せしめる
ための通水路１０．１１が形成しである。

本発明方法においては、以上の如き構成のスラブ連続鋳
造設備において鋳型１内部の溶湯３の流れ状態を評価す
るために、注、湯口２ａ、２ｂからの溶湯の流れ方向下
流側に夫々位置する通水路１０．１１において、これら
の入、出側間に生じる冷却水の温度差を利用するもので
あり、この方法の実施に用いる本発明に係る連続鋳造用
鋳型内部の流れ状態評価装置（以下本発明装置という）
は、図示の如く、前記通水路１０．１１の入側に夫々配
設された入側温度計１２．１３の測温結果と、同しく出
側に夫々配設された出側温度計１４．１５の測温結果と
を用い、次の如く流れ状態の評価を行う。なお、通水路
１０．１１への冷却水の供給は一般的に共通の給水源か
らなされるから、該給水源の吐出側に配した単一の温度
計にて２つの入側温度計１２．１３の代用をなすことも
可能である。

そして、一方の通水路１０の入側温度計１２及び出側温
度計１４の測温結果は、第１の温度差算出部１６に与え
られ、該温度差算出部１６において両測温値の差が算出
されるようになしてあり、また他方の通水路１１の入側
温度計１３及び出側温度計１５の測温結果は、第２の温
度差算出部１７に与えられ、該温度差算出部１７におい
て両測温値の差が同様に算出されるようになしてあり、
更に、第１．第２の温度差算出部１６．１７の算出結果
は、所定のサンプリング間隔にて評価部１８に取込まれ
るようになしである。以上の構成により第１．第２の温
度差算出部１６．１７においては、鋳型１の内壁冷却の
ために該鋳型１両側の短辺、即ち前記注湯口２ａ、２ｂ
夫々から流出する溶湯３の流れ方向下流側部分に供給さ
れる冷却水の入、出側間の温度差が夫々算出されること
になり、前記評価部１８においては、このように算出さ
れる温度差が相互に比較され、この比較結果に基づいて
溶湯３の流れ状態の評価がなされる。

本発明者等は、この評価を可能とするため、第１、第２
の温度差算出部１６．１７において鋳型１の両短辺の夫
々に対応して算出された冷却水の人。

出側間の温度差Ｔ　１．　Ｔ　ｚを用い、次式にて示す
如く、両者の比較により得られる評価指数Ｈを定義した
。

Ｈ＝ｋ・　（Ｔ＋　　Ｔｚ　）　Ｘ　１００　（％）　
・・・（１１なおこの式中のｋは、両温度差Ｔ＋　、Ｔ
ｔの平均値の逆数、即ち、 ｋ＝２／　（Ｔ、＋Ｔ、）　　　　　　　　・・・（２
）であるが、適宜の定数としてもよい。但しこのように
求められる評価指数Ｈは、浸漬ノズル２と鋳型１との相
対的位置関係に影響される値であり、また評価指数Ｈが
平均的に大きい値を示す流れ状態においては、Ｈの変動
もまた大きくなる傾向があることから、前記評価部１８
における流れ状態の評価においては、前記評価指数Ｈそ
のものではなく、所定時間内、例えば１チヤージの操業
時間内に得られた評価指数Ｈの標準偏差σ９、又は最大
変動幅Ｈｓ、ｘ等、前記評価指数Ｈの変動を示す値を片
流れの程度を示す片流れ度数として用いる。

第２図は、冷延メツキ鋼板におけるフクレ疵の発生率と
、この鋼板の素材となるスラブの製造に際して得られた
片流れ度数との相関関係を調べた結果を示す図である。

なお本図においては、片流れ度数として前記評価指数Ｈ
の標準偏差σ□が用いてあり、図中の・と○とは、鋼種
が異なることを示している。またフクレ疵の発生率は、
各鋼板の所定面積内にて実施した超音波探傷試験による
フクレ疵の検出個数を基準として決定した。

前述の如く冷延メツキ鋼板のフクレ疵は、素材として用
いるスラブの連続鋳造に際し、鋳型１の内部に生じる片
流れによる介在物の混入に起因して生じるものであり、
フクレ疵の発生率は、鋳型１内での片流れ程度を示す指
標であると考えられる。そして第２図に示す如く、フク
レ疵の発生率と片流れ度数σ、との間には明らかな相関
関係があり、片流れ度数σおが３．０を超えると共にフ
クレ疵の発生率が急激に増大することがわかる。即ちこ
の結果から、評価部１８での片流れ度数σ８の算出結果
が３，０を超えたとき、この間に製品鋳片の品質低下を
来す程度の片流れ状態が鋳型１内に生じていると評価で
きる。評価部１８におけるこの評価は、ｌチャージの操
業終了と共になされるがら、各チャージにおいて得られ
た製品鋳片における介在物の混入を、前記評価に基づい
てオンラインにて予想することが可能となり、この予想
に応じて、例えば、後工程への送出前における品質検査
の強化、振り当て先の変更等の適宜の対策を施すことに
より、後工程での欠陥の発生を未然に防止することがで
きる。

第３図は、冷延メツキ鋼板におけるフクレ疵の発生率と
、この鋼板の素材となるスラブの連続鋳造に際しての注
湯量との関係を調べた結果を示す図である。本図から、
前記注湯量の増大と共にフクレ疵の発生率が増すことが
明らかであり、例えば、適宜のチャージにおける評価部
１８での評価結果により片流れが発生していると判定さ
れたとき、次なるチャージの操業に際し、浸漬ノズル２
からの注湯量を減少せしめることにより該チャージによ
り得られる製品鋳片への介在物の混入の皮を軽減するこ
とができる。即ち、評価部１８による評価結果は、後チ
ャージの製品鋳片への介在物混入防止のために用いるこ
ともまた可能である。

即ち本発明装置においては、浸漬ノズル２における注湯
口２ａ、２ｂの夫々に対して各一対の入側。

出側温度計１２．１４及び１３．１５、これらの測温結
果の差を算出する温度差算出部１６及び１７、並びにこ
れらの算出結果を相互比較して前述の如く流れ状態の評
価をなす評価部１８を備えた簡略な測定系の構成により
流れ状態の評価が可能であり、この評価結果は、第２図
及び第３図に示す如く、鋳型ｌ内での片流れの発生の有
無を高精度にて判定し得るものであると言える。

なお、本実施例においては２つの注湯口２ａ、２ｂを備
えた１本の浸漬ノズル２により鋳型１への注湯をなす場
合について説明したが、浸漬ノズル２が３つ以上の注湯
口を備えている場合、また各１個の注湯口を備えた複数
の浸漬ノズルを用いる場合においても本発明の適用は可
能である。

また、本実施例においては矩形断面の鋳型１を用いるス
ラブ連続鋳造設備への適用例について述べたが、他の連
続鋳造設備においても本発明の適用が可能であることは
言うまでもない。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明方法においては、複数の注湯口
から連続鋳造用の鋳型への注湯を行うに際し、各注湯口
からの溶湯の流れ方向下流側に鋳型内壁の冷却のために
供給されている冷却水の人。

出側間の温度差を夫々検出し、これらの比較を行うとい
う簡略な手順により、鋳型内部の流れ状態を精度良く評
価でき、該鋳型内部の片流れに起因する製品鋳片中への
介在物の混入及び後工程での欠陥の発生を未然に防止で
きる。またこの方法の実施に用いる本発明装置は、各注
湯口からの流れ方向下流側に各１総記した冷却水の入側
温度計及び出側温度計、これらの検出温度の差を算出す
る各別の温度差算出部、並びに算出された温度差の相互
比較に基づいて流れ状態を評価する評価部を備えるとい
う簡略な構成となり、測定系各部の保守に手間を要する
ことなく、前述の如き高精度での流れ状態の評価を長期
に亘って安定的になし得る等、本発明は優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はスラブ連続鋳造設備における本発明方法の実施
状態を示す模式図、第２図は本発明方法における評価基
準となる片流れ度数と片流れに起因して発生するフクレ
疵の発生率との相関関係を示す図、第３図は鋳型への注
湯量とフクレ疵の発生率と間の相関関係を示す図である
。 １・・・鋳型　　２・・・浸漬ノズル　２ａ　、　２ｂ
・・・注湯口３・・・溶湯　１０．１１・・・通水路　
１２．１３・・・入側温度計１４．１５・・・出側温度
計　１６．１７・・・温度差算出部１Ｂ・・・評価部 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第　　　２　　　図 第　　　３　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の注湯口から連続鋳造用の鋳型に注湯するに際
   し、各注湯口からの注湯量の不均衡に伴う片流れの発生
   を知るべく、前記鋳型内部の流れ状態を評価する方法に
   おいて、 前記鋳型に供給される冷却水の入、出側間の温度差を、
   前記各注湯口からの注湯の流れ方向下流側にて夫々検出
   し、これらの比較に基づいて前記評価をなすことを特徴
   とする連続鋳造用鋳型内部の流れ状態評価方法。 ２、複数の注湯口から連続鋳造用の鋳型に注湯するに際
   し、各注湯口からの注湯量の不均衡に伴う片流れの発生
   を知るべく、前記鋳型内部の流れ状態を評価する場合に
   用いる装置において、 前記複数の注湯口からの溶湯の流れ方向下流側に夫々配
   され、前記鋳型に供給される冷却水の入側温度及び出側
   温度を検出する複数組の入側温度計及び出側温度計と、 各組の入側温度計と出側温度計との間に生じる検出温度
   の差を算出する各別の温度差算出部と、 これらの温度差算出部での算出結果を相互に比較し、こ
   の比較結果に基づいて前記評価をなす評価部と を具備することを特徴とする連続鋳造用鋳型内部の流れ
   状態評価装置。