JPH0459158A - 連続鋳造装置 - 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〕 本発明は連続鋳造装置に関し、更に詳述すれば鋳型から
引抜かれる鋳片外側の凝固シェルの肉厚を均等化し、ブ
レークアウト及び縦割れの発生を未然に防止すると共に
、丸鋳片の製造において製品鋳片の真円性確保を図るよ
うになした連続鋳造装置に関する。

〔従来の技術〕

連続鋳造装置は、上下に開口を有する筒形の鋳型に溶湯
を注入し、該鋳型の内壁との接触により冷却（１次冷却
）して外側を凝固シェルにて被覆された鋳片を得て、該
鋳片を鋳型の下側開口部から連続的に引抜き、この引抜
き経路に沿って配設した冷却水ノズルから噴射される冷
却水により更に冷却（２次冷却）し、内部に至るまで凝
固が進行した段階で所定サイズに切断して、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
鋳造装置の操業においては、鋳型からの引抜き直後にお
ける凝固シェルの肉厚が周方向に均等化されていない場
合、局所的な薄肉部に生しる縦割れが製品鋳片に表面疵
として残存し、表面品質の悪化を招来すること、また前
記縦割れを起点としてブレークアウトが発生する虞があ
ること等の種々の不都合が生じる。更に、継目無管の素
材となる丸鋳片の連続鋳造装置においては、凝固シェル
内側の溶湯の静圧により前記薄肉部に局所的なバルジン
グが生じ、製品鋳片の真円度が悪化する難点があり、次
工程への受は渡しに際し、所定の真円度を補償するため
の余分な加工が要求されるという不都合がある。

これらの不都合は、前記２次冷却に際しての冷却水の噴
射量を増し、鋳型からの引抜き後の鋳片を急冷するか、
又は鋳込速度を低下せしめ、鋳型内での滞留時間を増す
ことにより、凝固シェルの全体的な厚肉化を図ることに
より解消される。ところが前者においては、前記急冷に
伴い内部割れを発生する虞があり、また後者においては
、鋳込速度の低下が生産性の低下を招来するという難点
があり、いずれも好ましいものではない。

そこで本願出願人は、鋳型の所定の高さ位置に複数の鋳
型温度計を配し、これらの測温値の相互比較に基づいて
凝固シェルの薄肉部を検出する一方、鋳型からの引抜き
鋳片の表面に臨ませて各別に水量の調節が可能な複数の
冷却水ノズルを設け、これらの内、薄肉部の検出がなさ
れた位置に対応するものの噴射水量を増すようになした
連続鋳造法を特開昭６３−２６８５４９号公報に提案し
ている。この方法においては、凝固シェルに薄肉部が生
した場合、この部分と鋳型内壁との間の隙間が増し、対
応する位置に配した鋳型温度計が他よりも低い測温値を
示すことから、前記薄肉部の生成位置が特定され、更に
この特定位置に対応する周方向位置での冷却水量の増大
により、薄肉部分のみが急冷されて凝固の促進がなされ
、周方向に均等な厚さの凝固シェルを有する鋳片が得ら
れることになり、鋳込速度を低下することなく前述した
不都合を解消できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

さてこの方法の実施に際し、鋳型温度計の配設位置は、
鋳型内部での凝固シェルの生成開始点よりは下側に設定
する必要がある一方、夫々の検出値間の相互比較を容易
に行わしめるには、鋳片の温度が高い位置、即ち可及的
に上側に設定するのが望ましい。即ち、薄肉部の生成位
置を精度良く特定し得る鋳型温度計の配設位置は、凝固
シェルの生成開始点から所定距離だけ下方の所定の範囲
内に限定される。ところが、鋳型内部における凝固シェ
ルの生成開始点は、鋳込速度、鋳込みに際しての溶湯温
度、鋳型の冷却条件、及び鋳型と鋳片との間に潤滑剤と
して介在するパウダの種類等、鋳造条件に応じて種々に
異なるため、前記方法の実施に際しては、鋳型温度計の
配設位置を鋳造条件に応じて変更せねばならないという
煩わしさがあった。

また検出された薄肉部は、鋳型からの引抜きの後、冷却
水ノズルからの冷却水量の増大により局所的に急冷され
るが、このとき、鋳片の周方向に不均一な熱応力の分布
が生じ、割れの発生が避けられないという難点があった
。この難点は、前記冷却水ノズルとしてミストスプレー
ノズルを使用することにより緩和されるが、急冷に伴う
割れの発生を防止しつつ凝固シェルの肉厚を高精度での
均等化することは前述した方法においては困難であった
。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、鋳造
条件の如何に拘わらず凝固シェルの薄肉部を確実に検出
でき、また検出された薄肉部の凝固促進を、急冷による
割れの発生を伴うことなく可能とする連続鋳造装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る連続鋳造装置は、同一高さ位置に配された
複数の鋳型温度計と、鋳型から引抜かれる鋳片の外側に
臨ませて配され、各別に噴射水量の調節が可能な複数の
冷却水ノズルとを備え、前記鋳片の外側を覆う凝固シェ
ルの薄肉部を前記鋳型温度計による測温結果の相互比較
に基づいて検出し、この検出位置に対応する前記冷却水
ノズルの噴射水量を増加して、前記凝固シェルの厚さを
周方向に均等化するようになした連続鋳造装置において
、前記鋳型温度計及び前記冷却水ノズルを、前記鋳型の
高さ方向に夫々複数組具備することを特徴とする特 〔作用〕 本発明においては、複数個１組の鋳型温度計を鋳型の高
さ方向に複数組設け、各組の鋳型温度計による測温結果
の相互比較に基づく薄肉部の検出を鋳型の異なる高さ位
置にて行い、鋳造条件に拘わらず確実な検出を可能とし
、また薄肉部の検出結果に応じて噴射水量を調節する複
数個１組の冷却水ノズルを、鋳型の高さ方向、即ち鋳片
の引き抜き方向に複数組設け、検出された薄肉部の解消
に必要な水量増加分を各組の対応するノズルに振り分け
、鋳片の急冷を緩和する。

〔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装置（以下本発明装
置という）の要部を示す模式的縦断面図である。

図中１は、上下に開口を有し円筒形をなす鋳型である。

鋳型１の上方には溶湯を貯留する図示しないタンデイツ
シュが配してあり、鋳型１には、このタンデインシュか
ら延設された注湯ノズル２を経て溶湯３が注入されてい
る。鋳型１内に注湯された溶湯３は、鋳型１の内壁との
接触により冷却され、鋳型ｌの高さ方向中途部から凝固
を開始して、その外側を凝固シェル４にて被覆された円
形断面の鋳片５となり、鋳型１の下側開口部から下方に
連続的に引抜かれる。引抜き後の鋳片５は、引抜き経路
に沿って並設された図示しない多数の冷却水ノズルから
噴射される冷却水により更に冷却されて内部に至るまで
凝固し、図示しない切断機にて所定長さに切断されて、
継目無管の製造工程等、所定の後工程に素材として搬出
される。

鋳型１の外側には、相異なる高さ位置に２組の鋳型温度
検出装置１０．２０が配設してあり、また鋳型１の下方
には、相異なる高さ位置に２組の冷却装置３０．４０が
配設しである。第２図は、鋳型温度検出装置１０．２０
及び冷却装置３０．４０夫々の配役位置での横断面図と
共に示す本発明装置の制御系のブロック図である。

本図に示す如く鋳型温度検出装置１０は、鋳型１の周壁
に略等配に埋設された８個の熱電対１１〜１８と、これ
らが夫々の埋設端の鋳型温度に感応して発生する熱起電
力を鋳型温度に換算する温度算出部１９とを備えてなり
、鋳型温度検出装置２０もまた同様に、８個の熱電対２
１〜２８と温度算出部２９とを備えてなる。また冷却装
置３０は、鋳片５を囲繞する所定の円周上にて略等配を
なし、鋳片５の外側を覆う凝固シェル４の表面に臨ませ
て配設された８個の冷却水ノズル３１〜３８と、これら
夫々への給水路の中途に配した流量調整弁３１ａ〜３８
ａとを備え、流量調整弁３１ａ〜３８ａの開度調節によ
り冷却水ノズル３１〜３８夫々からの噴射水量を各別に
加減し得る構成となっている。冷却装置４０もまた同様
に、鋳片５の外側に臨ませた８個の冷却水ノズル４１〜
４８と、これら夫々からの噴射水量を加減する流量調整
弁４１ａ〜４８ａとを備えてなる。熱電対１１〜１８、
熱電対２１〜２８、冷却水ノズル３１〜３８及び冷却水
ノズル４１〜４８の配設位置は、対応するもの同士が周
方向に整合するように設定しである。なお、鋳型温度検
出装置１０．２０における熱電対の配設個数、及び冷却
装置３０．４０における冷却水ノズルの配設個数はいず
れも、第２図に示す８個に限るものではなく、配設位置
の確保が可能であれば多いほど望ましい。また熱電対の
個数と冷却水ノズルの個数とは相違していてもよいが、
この場合、前者が１６個であるとき後者を半数の８個又
は２倍の３２個とする等、両者間に明確な対応が生じ得
るようになす必要がある。

前記温度算出部１９．２９の出力は制御部６に夫々与え
られており、該制御部６は、温度算出部１９からの入力
により鋳型温度検出装置１０の高さ位置にて周方向に８
個所の鋳型温度を認識し、また温度算出部２９からの入
力により鋳型温度検出装置２０の高さ位置にて周方向に
８個所の鋳型温度を認識して、夫々の高さ位置にて凝固
シェル４に生している薄肉部を、例えば後述の手順にて
検出し、この結果に基づいて、流量調整弁３１ａ〜３８
ａ及び４１ａ〜４８ａへ開指令を発し、鋳片５への冷却
水の噴射量を局部的に増大せしめる動作をなす。

制御部６は、例えば、鋳型温度検出装置１０の配設位置
での８個所の鋳型温度を認識した後、これらの平均温度
Ｔ及び標準偏差σを算出し、これらと予め設定された定
数にとを用い、薄肉部の判定基準となる基準温度Ｔ１を
次式により求める。

ＴＩＩ＝Ｔ−にσ　　・・・（１） 次いで制御部６は、８個所の鋳型温度の測温値をこの基
準温度Ｔイと夫々比較し、Ｔ、以下の鋳型温度が検出さ
れているとき、この検出がなされた位置に薄肉部が生じ
ていると判定する。

第２図に示す如く、凝固シェル４に２個所の薄肉部Ａ及
びＢが生している場合、これらの外側に鋳型１の内壁と
の間に生しる隙間が他の部分よりも大きくなり、この隙
間により鋳型１への熱伝達が阻害され、該鋳型ｌへの抜
熱量が低下するため、薄肉部Ａ及びＢに対応する周方向
位置にある熱電対１３及び１６による測温値は他のそれ
よりも低くなる。（１）式にて求まる基準温度Ｔ、は８
個所の測温値の平均値Ｔからこれらの標準偏差σに関連
する値を減算したものであり、このＴ１以下の温度が得
られた位置においては、全測温値の平均値Ｔよりも予想
されるバラツキ限度を超えるだけの十分に低い測温値が
得られていることになり、このような測温値は薄肉部Ａ
、Ｂの外側における伝熱阻害に起因すると考えられるこ
とから、前述の手順により薄肉部Ａ、Ｂの生成位置を特
定できる。なお（１）式における定数には、鋳込速度、
パウダ供給量、冷却条件及び鋼種等の鋳造条件に応じて
１．０〜１．５程度の範囲内にて設定される。例えば、
鋳込速度が大きい場合、縦割れの発生確率が高いことか
ら定数には小さ目に設定され、また炭素の含有量が０．
１０〜０．１３％である鋼種の鋳込みに際しては、凝固
シェル４の均一な発達が阻害され易いことから、定数に
は小さ目に設定される。

このような薄肉部の生成位置の特定は、温度算出部２９
からの入力に基づいて鋳型温度検出装置２０の配設位置
においても同様に行われる。このとき、（１）式による
基準温度Ｔ、の演算は、熱電対２１〜２８による測温値
の平均値Ｔ及びこれらの標準偏差σを用いて行われるこ
とは言うまでもない。鋳型温度検出装置１０における鋳
型温度の測温値に基づいて前記薄肉部Ａ、Ｂの検出がな
された場合、これらは、熱電対２３及び２６での測温値
が前記基準温度Ｔ１を下回ることにより、鋳型温度検出
装置２０の高さ位置においても同様に検出される。但し
この場合、鋳型温度検出装置２０は鋳型温度検出装置１
０よりも下にあり、前者の高さ位置での鋳型温度は後者
の高さ位置でのそれよりも全般的に小さいことから、後
者、即ち鋳型温度検出装置１０での測温値に基づく判定
の方がより正確である。ところが一方、鋳造条件によっ
ては凝固シェル４の生成開始点が、鋳型温度検出装置１
０の高さ位置よりも下となることがあり、この場合、鋳
型温度検出装置１０での測温値に基づく薄肉部の検出は
不可能であるが、これよりも下方に位置する鋳型温度検
出装置２０での測温値に基づく薄肉部の検出は可能であ
る。このように本発明装置においては、鋳型１の高さ方
向に鋳型温度検出装置１０．２０を複数備えることによ
り、凝固シェル４における薄肉部の発生を、鋳造条件の
如何に拘わらず常に精度良く検出することができる。な
お、鋳型温度検出装置の並設数は２つに限らないことは
言うまでもない。

以上の如く薄肉部Ａ、Ｂの検出がなされた場合、制御部
６は、これらの検出位置に対応する周方向位置での冷却
水量を増し、鋳型１からの送出後における薄肉部Ａ、Ｂ
の凝固を促進すべく、冷却装置３０．４０に開指令を発
する。この開指令は、熱電対１３．２３に対応する周方
向位置にある冷却水ノズル３３．４３の流量調整弁３３
ａ　、　４３ａと、熱電対１６．２６に対応する周方向
位置にある冷却水ノズル３６．４６の流量調整弁３６ａ
、４６ａとに与えられ、これに従って冷却水ノズル３３
．４３及び冷却水ノズル３６．４６からの噴射水量が増
す結果、鋳片５の外側の凝固シェル４の肉厚は、鋳型１
からの送出直後において均等化される。従って、鋳片５
に縦割れが生じる虞がなく、ブレークアウトの発生及び
製品鋳片における表面疵の発生を未然に防止できると共
に、以後の冷却の進行においてバルジングによる真円度
の低下を招来する虞がなく、製品鋳片の真円度が補償さ
れる。このとき前記開指令は、薄肉部Ａ。

Ｂの検出がなされた後、検出端として機能する鋳型温度
検出装置１０．２０の配設位置と冷却装置３０゜４０夫
々の配設位置との間を鋳片５が進行するのに要する時間
の経過を待って発せられることは言うまでもない。なお
この開指令に従って生せしめる冷却水の増加量は、予め
設定した所定量としてもよく、また、薄肉部Ａ、Ｂにお
ける鋳型温度の測温値と（１）式にて定まる基準温度Ｔ
ヨとの差の大小に応して多少に変更するようにしてもよ
い。本発明装置においては、このように決定される冷却
水の増加量を、鋳型１の高さ方向に並設された２つの冷
却装置３０．４０に振り分けて実現する。従って、噴射
水量を増加せしめられる冷却水ノズル３３．３６との対
向位置及び冷却水ノズル３６．４６との対向位置におい
て鋳片５が急冷される虞が緩和され、この急冷に起因す
る割れの発生を有効に防止できる。

冷却装置の個数は本実施例に示す２つに限るものではな
く、３つ以上の冷却装置を並設した場合、前記急冷の虞
はなお一層緩和される。また冷却装置３０．４０におけ
る冷却水ノズル３１〜３８及び４１〜４８として、冷却
水の噴霧が可能なミストスプレーノズルを用いた場合、
鋳片５の急冷を更に有効に防止できることは言うまでも
ない 〔効果〕 以上詳述した如く本発明装置においては、複数個１組の
鋳型温度計を鋳型の高さ方向に複数組備えており、各組
の鋳型温度計による測温結果の相互比較により、鋳型の
相異なる高さ位置にて凝固シェルの薄肉部を検出でき、
鋳造条件に応じた凝固開始点の変動に拘わらず常に高精
度での検出が可能であると共に、この検出に応して噴射
水量を調節する複数個１組の冷却水ノズルを鋳型の高さ
方向に複数組備えており、薄肉部の解消に必要な水量増
加分を各組の対応するノズルに振り分けることにより鋳
片の局部的な急冷を緩和することができ、割れの発生を
伴うことな（凝固シェルの厚さの均等化を図り得る等、
本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の模式的縦断面図、第２図は本発明
装置の制御系のブロック図である。 １・・・鋳型　　４・・・凝固シェル　　５・・・鋳片
６・・・制御部　１０．２０・・・鋳型温度検出装置１
１〜１８．２１〜２８・・・熱電対　３０．４０・・・
冷却装置３１〜３８．４１〜４８・・・冷却水ノズル特
　許　出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一高さ位置に配された複数の鋳型温度計と、鋳型
   から引抜かれる鋳片の外側に臨ませて配され、各別に噴
   射水量の調節が可能な複数の冷却水ノズルとを備え、前
   記鋳片の外側を覆う凝固シェルの薄肉部を前記鋳型温度
   計による測温結果の相互比較に基づいて検出し、この検
   出位置に対応する前記冷却水ノズルの噴射水量を増加し
   て、前記凝固シェルの厚さを周方向に均等化するように
   なした連続鋳造装置において、 前記鋳型温度計及び前記冷却水ノズルを、 前記鋳型の高さ方向に夫々複数組具備することを特徴と
   する連続鋳造装置。