JPH0673732B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は鋼の連続鋳造方法に係り、詳しくは、鋳型銅板
内に配置される浸漬ノズルを中心として対称位置に設け
た熱電対や、鋳型銅板の深さ方向に埋設された熱電対に
より検出される温度差、更に後者の熱電対の温度差によ
り求められる熱流束差をもとにして鋳型内の溶鋼偏流を
検出し、この偏流を、鋳型銅板のうちの短辺移動により
おさえて、湯面変動を制御しつつ、鋳片品質を安定化さ
せる鋼の連続鋳造方法に係る。

従来の技術 鋼の連続鋳造方法は、従来の圧延鋼材の製造工程である
溶解、造塊、灼熱、分解、加熱および圧延の各工程から
均熱および分解の各工程が省略でき、しかも、製品の歩
止りを高めることができるので、従来の圧延鋼材の製造
法に代って広く採用されている。

鋼の連続鋳造において、溶鋼中には非金属介在物が含ま
れており、この非金属介在物は溶鋼流の注入流によって
鋳片の内部まで持込まれ、その大部分は湯面上に浮上す
るが、残る一部は鋳片内にそのまま捕捉される。

この捕捉される非金属介在物の量は鋳込み時の鋳片内の
溶鋼流によって大きく変化することが知られており、浸
漬ノズルから吐出される溶鋼流が広い範囲にわたって大
きく、かつ深くなればなる程増加する傾向がある。

そこで、スラブ連鋳機においては浸漬ノズルを鋳型銅板
の中央に配置され、その吐出孔は鋳型銅板の短辺側に向
けられ、吐出孔から吐出される溶鋼流は貯留溶鋼中を流
れる間にその速度を減少し、鋳型銅板の短辺側壁面への
衝突によって反転流となり、この反転流は一方は湯面側
に向う上昇流、他方は下方へ向う下降流となり、この間
に大きく減速される結果、上昇流は湯面上のフラックス
を巻込むことなく、また、下降流は鋳片中に深く到達し
ないようにして、鋳片品質を高める鋳造が行なわれてい
る。

しかしながら、浸漬ノズルのスライディングノズルの絞
り開度、鋳込速度等により浸漬ノズルを下降する溶鋼流
動にゆらぎを生じた場合あるいは浸漬ノズル内壁にアル
ミナ等の非金属介在物の付着を生じた場合には、何れか
一方の吐出孔からの溶鋼流動が強くなり、所謂偏流が生
じることになる。この偏流を生じると、鋳型内溶鋼流の
内、強い流動を生じた側は上昇流あるいは下降流が強く
なる結果、フラックス巻込みあるいは鋳片内部深くまで
下降流が達することによる内部品質の悪化を生じる。

また、鋳造時偏流を発生した原因が浸漬ノズル吐出孔の
詰まりであるときは、その対策がなく、その程度がほと
んど閉塞状態にある場合は浸漬ノズルの交換を実施する
かあるいは鋳造を停止するしかなく、歩止り低下および
生産性の低下となる等の問題があった。

従来、前記鋳型内溶鋼偏流の発生を測定する方法とし
て、（１）特開昭59−104512号公報に示される“連続鋳
造時の鋳込流測定方法”（２）特開昭55−149017号公報
に示される“鋳型内溶鋼表面の挙動を測定する方法”、
（３）特開昭62−197255号公報に示される“連続鋳造時
の鋳型内溶鋼偏流の検出方法”が提案されているのみで
ある。

（１）は鋳型内の溶融金属中に受圧体を挿入して、この
受圧体により溶融金属流体の圧力を検出し、鋳込流の状
態を把握する方法であり、 （２）では、湯面検出センサーを湯面と湯面検出センサ
ー間の距離を一定に保って追従駆動される追従駆動部に
支持し、湯面振動を検出し、フラックス等の巻込みを察
知する方法であり、 （３）は浸漬ノズルからの流動に伴う短辺への衝突によ
り誘起される溶鋼の盛り上り量を検出することにより偏
流を検出する方法である。

しかしながら、この（１）の技術では、使用する受圧体
が鋳込中を通じて溶融金属中に浸漬使用できる耐久性を
持つ必要があり、溶鋼は高温度であることから極めて実
施は困難であり、また、浸漬した受圧体には浮上してく
る介在物の付着を生じ、該介在物の剥離等による鋳片内
部の汚染をも生じる問題がある。

また、（２）の技術は、単に鋳型内溶鋼表面の振動を検
出するものであるから、浸漬ノズル内壁へのアルミナ付
着防止として吹込まれる不活性ガスによる影響等の問題
の外、湯面検出センサーの駆動方式が実施上問題とな
り、高温環境下での信頼性の高い手段が必要とされる問
題がある。

また、（３）の技術では鋳型の鋳込幅の相異により溶鋼
の盛り上り量が異なるため、その偏流の検知精度が低い
という問題がある。

以上要するに、上記の如く、従来例では連続鋳造時の鋳
型内の偏流を検出する方法が提案されているが、これら
は何れも実施が困難であるか、または偏流の検出精度の
低いものである。また、従来例の連続鋳造法で得られた
鋳片の表面割れが多く発生し、製品品質が劣り、また、
歩止りおよび生産性が低いものである。このため、連続
鋳造時の鋳型内の偏流を精度良く検出する方法および鋼
の連続鋳造方法にいたっては全く提案されていない。

発明が解決しようとする課題 本発明はこれらの問題を解決することを目的とする鋼の
連続鋳造法を提案する。

すなわち、鋳造中溶鋼偏流が生じると、浸漬ノズルを境
とする鋳型銅板両短辺面への溶鋼吐出量が異なる。この
ため、溶鋼吐出量が少ない側の短辺近傍はメニスカス部
の熱供給が不足し、ディッケル（不沈塊）を発生しやす
く、ノロカミや鋳片内パウダー捕捉が起こる場合があ
る。一方、溶鋼吐出量が多い側はメニスカス湯面変動が
大きくなり、鋳片内パウダーの流入が不均一になりやす
く縦割れ、コーナー割れ等の鋳片表面割れおよびオシレ
ーションマークの乱れ湯じわ等の鋳片表面肌荒れを起こ
しやすくなる。また、偏流が大きくなると、溶鋼吐出量
の多い側は短辺凝固遅れあるいは凝固シェルの再溶解を
起こし、ブレークアウトに結びつく。

これら問題を解決した鋼の連続鋳造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ならびにその作用 すなわち、本発明方法は、溶鋼の吐出孔が鋳型の短辺側
に向ってそれぞれ形成された浸漬ノズルを鋳型の中央に
配置すると共に、この浸漬ノズルを境として鋳型を左右
に分け、この左右各部の鋳型銅板の長辺および短辺内に
溶鋼メニスカスの下で対称をなすよう少なくとも２本の
熱電対を設けて左右各部で対称をなす熱電対の間で温度
差を検出する一方、長辺および短辺の深さ方向に少なく
とも２本の熱電対を埋設してこれら熱電対の間で検出さ
れる温度差から求められる熱流束差を求め、温度差ある
いは熱流束差がある一定値以上に大きくなったときに
は、この大きい方に相当する部の方向に向け両短辺を移
動させ、左右各部の温度差あるいは熱流束差を低減させ
ることを特徴とする。

そこで、これらの手段たる構成ならびにその作用につい
て更に具体的に説明すると、次の通りである。

まず、中央の浸漬ノズルの先端の吐出孔から鋳型短辺側
に溶鋼を吐出して、連鋳鋳型内溶鋼を注入する際に、偏
流が発生する場合には、溶鋼に片沸現象を生じ、浸漬ノ
ズルを境とする左右各部の鋳型銅板に温度差や銅板の熱
流束差が生じる。

このような温度差あるいは熱流束差を精度よく測定し、
偏流が生じたときには、鋳型のモールド幅を変動させて
調整すると、偏流ならびに湯面変動を抑制でき、この偏
流が浸漬ノズル吐出孔の詰まりで発生する場合、浸漬ノ
ズルを交換せずに鋳造でき、湯面変動の抑制も簡単な装
置あるいは操作により達成できる。

更に、図面によつて本発明について詳しく説明すると、
次の通りである。

なお、第１図は鋳型銅板内の熱電対埋設状況を示す斜視
図であり、第２図は第１図の銅板の展開図であり、第３
図は第２図の矢視Ａ−Ａ線の断面図であり、第４図は本
発明方法を実施する際に用いる装置の一つの実施例の配
置図であり、第５図はこの装置において偏流が発生した
時に本発明方法によって短辺を移動させる際の説明図で
あり、第６図は本発明方法で鋳造した鋳片の表面割れ発
生状況を従来方法と比較して示すグラフである。

符号１は鋳型銅板の長辺面、２は鋳型銅板の短辺面、３
は熱電対、４は浸漬ノズル、５はメニスカス（湯面）、
６は吐出流、７は温度変換器、８は熱流束演算器、９は
熱流束差監視装置、10は温度差監視装置、11は警報器
（ボイスアナウンス）、12はモールド幅変更装置、13は
ノズル付着物、×は熱電対埋設位置、ａおよびｂは鋳型
銅板表面からの距離を示す。

まず、第１図、第２図および第３図に示すように、鋳型
の中央に浸漬ノズル４が配置され、この浸漬ノズル４の
先端には鋳型短辺２、２側に向いて、溶鋼の吐出孔が形
成されている。鋳型銅板の長辺１と短辺２の銅板から構
成される直方体鋳型において、その中央の浸漬ノズル４
を境として左右に分けて、左右各部において、複数個の
熱電対３を長辺１ならびに短辺２に埋設する。

すなわち、長辺１、１ならびに短辺２、２内で、その内
面から深さ5mm〜20mmのところで、しかも、長辺１なら
びに短辺２の上下の縦方向および左右方向にわたって、
浸漬ノズル４をはさんで左右対称に、例えば、第１図な
らびに第２図で×印で示された位置に複数個の熱電対３
を埋設する。

次に、鋳造中これら熱電対３の温度を連続的にモニタリ
ングすると同時に銅板１、２の表面から深さ方向の２
点、例えば第３図で銅板１、２の表面からammおよびbmm
の位置の熱電対の温度の温度差（ΔＴ）よって熱流束Ｑ
を求めてモニタリングする。

なお、熱流束Ｑは次式によって求められる。

Ｑ＝λΔT/d 但しλは熱伝導度 そこで、このように連続的にモニタリングされる各熱電
対３の温度および熱流束について、浸漬ノズル４を境と
して分けられる左右の各部、つまり、両短辺１、１方向
に分けられる左右の各部で比較し、浸漬ノズル４から左
側と右側との溶鋼吐出量の大小を把握する。この時、銅
板温度が高く熱流束の大きい側が溶鋼吐出量が多いと判
断する。

なお、温度および熱流束の比較は浸漬ノズル４を境に左
右の各部に対称の位置に配置した熱電対３との間で行な
う。例えば、長辺面１の熱電対３では、例えば第１図で
ｃとｄの熱電対３の間での比較し、対向する左側と右側
の短辺面２の間では各熱電対３温度を合計して比較を行
なう。

この結果、この熱電対３の温度差あるいは熱流束差があ
る限界値（鋼種、鋳造速度によって異なる値）を超えた
時点で鋳型で浸漬ノズル４を境として分けられる左右の
各部において例えばノズル付着物13（第５図参照）の発
生により片側への偏流14（第５図参照）が発生している
事がわかる。

また、第５図に示すように、鋳型の両短辺２、２は例え
ばシリンダ21、21によって長辺１、１の流さ方向に沿っ
て移動自在に構成されている。したがって、第５図に示
すように、偏流14が発生しているときには、両短辺２、
２を矢印の方向に同速度で同方向（偏流14している方
向）に移動させる。このように移動させると、温度差あ
るいは熱流束差が限界値以下になる。

このように短辺２、２を移動させて制御すると、鋳型内
において浸漬ノズル４を境にして左右の両部の溶鋼単位
体積当りの吐出量をほぼ均等になり、短辺の凝固遅れが
防止されるとともに、偏流14によるメニスカス湯面変動
15、不沈塊の発生等が防止することができる。

以上のように、本発明方法によって鋳造する場合、第４
図に示す装置によると、自動的にモニタリングしつつ連
続鋳造できる。

すなわち、鋳型の各銅板で長辺１ならびに短辺２内に上
記したように熱電対３が配置され、これら熱電対３から
の熱起電力は温度変換器７により温度に変換される。こ
れら温度の対称熱電対間の温度差から熱流束演算器８に
よって熱流束熱流束に変換される。熱流束は熱流束差監
視装置９で所定限界値と対比され監視される。

一方、前記温度変換器７からの温度は対称熱電対間の温
度差として温度差監視装置10に入り、所定の限界値と比
較されて監視される。

この結果、両者のいずれかがそれぞれの限界値をこえて
異常を示すとき警報器11により警報が発せられ、直ちに
モールド幅変更装置12に信号が送られ、モールド幅を調
整する。

従って、このような装置を用いると、鋳造中各々の熱電
対の温度及び熱流束を常時モニタリングすることがで
き、また、この場合、浸漬ノズル４を境にし対称の位置
にある熱電対の温度差および熱流束差を常時監視するこ
とができる。上記の温度差あるいは熱流束差がある限界
値（一定値）以上となった場合は、警報器11から警報に
発すると共に、モールド幅変更装置12にモールド幅変更
の指令が発せられ、偏流が生じている方向へ左右両側の
短辺２、２を同時に同速度で移動させ、前記温度差ある
いは熱流束差があるしきい値以下となった時点でモール
ド幅変更を終了する。

以上のような操作を必要に応じて行なうと、常に安定し
た品質の鋳片が得られる。

実施例 第４図に示す装置を用い、スラブ連鋳機にて実験を行な
った。鋳型銅板内の熱電対は第１図に示すように長辺面
幅方向200mmピッチ、高さ方向モールド上端より200mmお
よび300mm、深さ方向モールド表面から5mmおよび15mm、
モールド短辺面は中央高さ方向モールド上端より200mm
および300mm、深さ方向5mmおよび15mmの位置に埋設し
た。鋳造中、両短辺面の熱電対の温度差を監視し、モー
ルド内の湯面片沸き（偏流によるもの）が生じた時点で
温度差が約50℃であった。この時点で両短辺を湯面片沸
きしている方向（偏流している方向）へ10mm同時に同速
度で移動させた。その結果、短辺の温度差は約30℃に減
少し、また、目視による湯面片沸きも沈静化した。

以上のようにして鋼を連続鋳造し、得られた鋳片を目視
により表面割れ発生状況を調査したところ、第６図に示
すように従来品に対し本発明品は著しく縦割れ、かぎ割
れおよびコーナー割れ等の表面割れ発生が減少している
ことがわかる。

なお、第６図は従来品の表面割れを１とした場合の本発
明品の表面割れ指数を示した。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明方法は、鋳型内を浸漬ノズ
ルを境として左右に分け、この左右各部で対称的に配置
される熱電対の間で温度差を求めると共に、長辺や短辺
の表面から深さ方向に設けられた熱電対間の温度差から
熱流束差を求め、これら温度差あるいは熱流束差が一定
の限界値をこえたときに対向する両短辺を限界値をこえ
た方向に移動させ、浸漬ノズルを境として分かれる左右
各部の偏流をやわらげ、温度差あるいは熱流束差をある
一定値以下と低減する。

従って、従来の連続鋳造では精度よく検出できなかった
偏心は速やかに検出でき、この偏流に対する処置が迅速
にとることができる。

このため、偏流に起因する湯面変動が抑制でき、鋳片の
縦割れ、コーナーかぎ割れ、コーナー割れ等の鋳片表面
割れが著しく減少でき、高品質のものが効率よく得られ
る。

更に、偏流による短辺凝固遅れあるいは凝固シェルの再
溶解によるブレークアウトも抑制でき、安定した高速鋳
造の実施が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳型銅板内の熱電対埋設状況を示す斜視図、第
２図は第１図の銅板の展開図、第３図は第２図の矢視Ａ
−Ａ線の断面図、第４図は本発明法を実施する際に用い
る装置の一つの実施例の配置図、第５図は第１図に示す
装置において偏流が発生した時に本発明方法によって短
辺を移動させる際の説明図、第６図は本発明方法で鋳造
した鋳片表面割れ発生状況を従来方法と比較して示すグ
ラフである。 符号１……鋳型銅板の長辺面 ２……鋳型銅板の短辺面 ３……熱電対 ４……浸漬ノズル ５……メニスカス（湯面） ６……吐出流 ７……温度変換器 ８……熱流束演算器 ９……熱流束差監視装置 10……温度差監視装置 11……警報器（ボイスアナウンス） 12……モールド幅変更装置 13……ノズル付着物 ×……熱電対埋設位置 ａ、ｂ……鋳型銅板表面からの距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶鋼の吐出孔が鋳型の短辺側に向ってそれ
   ぞれ形成された浸漬ノズルを鋳型の中央に配置すると共
   に、この浸漬ノズルを境として鋳型を左右に分け、 この左右各部の鋳型銅板の長辺および短辺内に溶鋼メニ
   スカスの下で対称をなすよう少なくとも２本の熱電対を
   設けて前記左右各部で対称をなす熱電対の間で温度差を
   検出する一方、長辺および短辺の深さ方向に少なくとも
   ２本の熱電対を埋設してこれら熱電対の間で検出される
   温度差から求められる熱流束差を求め、 前記温度差あるいは前記熱流束差がある一定値以上に大
   きくなったときには、この大きい方に相当する部の方向
   に向け両短辺を移動させ、前記左右各部の温度差あるい
   は熱流束差を低減させることを特徴とする鋼の連続鋳造
   方法。