JPH08174165A - 連続鋳造におけるモールド内の溶鋼流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造操業において、タンディッシュ内の
溶鋼を、浸漬ノズルを通してモールド内に注入するに際
し、モールド内における溶鋼の偏流による湯面変動を抑
制し、優れた品質の鋳片を安定して鋳造する。 【構成】 モールド１内に溶鋼を注入するための浸漬ノ
ズル９に、その径方向半周部の各々の外側を、モールド
１の両短辺側から挟みそしてこれを囲むように、少なく
とも１対の電磁コイル11，11' を設け、電磁コイル11，
11' の各々に独立して電磁力を印加することにより、浸
漬ノズル９を通ってモールド１内に注入される溶鋼の流
れを制御し、これによって、モールド１内における溶鋼
の偏流による湯面変動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続鋳造において、
タンディッシュ内の溶鋼を浸漬ノズルを通してモールド
に注入する際に、注入された溶鋼の、モールド長辺方向
に生ずる偏流を防止して、モールド内における溶鋼の湯
面変動を抑制し、安定した高速鋳造を行うことができ
る、連続鋳造におけるモールド内の溶鋼流制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の連続鋳造は、タンディッシュ内に
収容されている溶鋼を、タンディッシュの底壁に取り付
けられたスライディングノズル、および、スライディン
グノズルの下端に垂直に取り付けられた浸漬ノズルを通
して、浸漬ノズルの下方に配置されたモールド内に注入
し、前記モールドによって形成された鋳片を連続的に引
き抜くことによって行われる。上記スライディングノズ
ルは、浸漬ノズルを通ってモールド内に注入される溶鋼
流のオン・オフおよびその流量を制御する。

【０００３】このような連続鋳造操業において、溶鋼が
その流量を制御するためのスライディングノズルを通る
ことにより、浸漬ノズル内を通る溶鋼の流速分布が不均
一になり、モールド内に注入された溶鋼に、モールド長
辺方向の偏流が生じて、溶鋼の湯面が変動する。その結
果、モールド内の溶鋼表面に添加された潤滑剤としての
パウダーが溶鋼流に巻き込まれ、鋳造された鋳片に欠陥
が生ずる問題が発生する。

【０００４】そこで、このような欠陥が鋳片に生ずるこ
とがなく、且つ、鋳造速度の高速化に伴うブレークアウ
トの発生がなく、安定した連続鋳造操業を行うために、
浸漬ノズルを通してモールドに注入された溶鋼の、モー
ルド長辺方向に生ずる偏流を防止して、モールド内の湯
面変動を抑制し、溶鋼表面を安定化させることが強く要
望されている。

【０００５】モールド内に注入される溶鋼流の制御手段
に関して、従来から多くの研究がなされており、例えば
以下に述べる方法が提案されている。 特開平６−142853号公報には、浸漬ノズルの周囲に
筒状の水冷導体を設け、そして、水冷導体の外周に通電
コイルを多重に巻装し、この通電コイルに高周波電流を
通電することにより、浸漬ノズルを通る溶鋼流を制御す
る装置（以下、先行技術１という）が開示されている。

【０００６】 特開平６−23498 号公報には、浸漬ノ
ズル内を流れる溶鋼に、その流れ方向を回転軸とする回
転磁界を与えるための印加手段を設け、この印加手段に
よって生ずる回転磁界により溶鋼を攪拌し、ノズル内に
おける溶鋼の片流れ現象を防止する装置（以下、先行技
術２という）が開示されている。

【０００７】 特開平５−318070号公報には、浸漬ノ
ズルを、タンディッシュに接続される水平部と、モール
ド内に挿入される垂直部とによって構成し、前記水平部
の流路断面形状を、高さ方向に対して幅方向が大になる
ように形成し、その上下方向に電磁ブレーキを印加し
て、浸漬ノズル内を通る溶鋼の流速を制御する装置（以
下、先行技術３という）が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１および２に
おいて、浸漬ノズル内を流れる溶鋼に加えられる力は回
転軸対称である。一方、浸漬ノズルの溶鋼吐出孔は、モ
ールドの長辺方向に沿って溶鋼を流すために、一般に、
モールド短辺に向けて左右２ヵ所に設けられている。従
って、回転軸対称に加えられた力は、浸漬ノズル内の周
方向に対し均一な体積力を働かせることができ、ノズル
下部の左右２ヵ所に設けられた吐出孔から吐出される溶
鋼の流量を、ある程度均一化させることは可能である。
しかしながら、ノズル内を通る溶鋼の流速に体積力が追
従しないため、浸漬ノズル内を通る溶鋼の流速分布の不
均一を適確に防止することはできない。

【０００９】先行技術３には次のような問題がある。即
ち、浸漬ノズルが水平部と垂直部とによって構成され、
その形状が複雑になる結果、耐火物の原単位が大になり
コスト高となる。また、浸漬ノズルが長尺化するため
に、ノズル内を流れる溶鋼の温度降下が大きく、連続操
業ができなくなるおそれが生ずる。しかも、浸漬ノズル
の吐出口の幅を、スラブの長片方向に広くしなければな
らないので、従来方法に比べて、ノズル垂直部を流れる
溶鋼の流速が早くなり、溶鋼中の不純物の浮上が阻害さ
れる結果、スラブ中に介在物が増加し、鋳片の品質を悪
化させる。

【００１０】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、タンディッシュ内に収容されている溶鋼を、
スライディングノズルから浸漬ノズルを通してモールド
内に注入するに際し、浸漬ノズルを通る溶鋼の流速分布
の不均一に起因して、モールド内に生ずる溶鋼の偏流に
よる湯面変動を抑制し、且つ、ノズル内を流れる溶鋼の
温度降下や、介在物の増加等が生ぜず、優れた品質の鋳
片を、安定して高速鋳造することができる、連続鋳造に
おける溶鋼流制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の装置は、その
下部がモールド内の溶鋼中に浸漬される、前記モールド
内に溶鋼を注入するための連続鋳造用浸漬ノズルに、そ
の軸線を中心とする径方向半周部の各々の外側を、前記
モールドの両短辺側から挟みそしてこれを囲むように、
少なくとも１対の、各々独立して制御可能な電磁コイル
が設けられていることに特徴を有するものである。

【００１２】

【作用】この発明の装置によれば、浸漬ノズルを通る溶
鋼の流速分布が不均一になり、モールド内に注入された
溶鋼の、モールド短辺側における湯面高さに差が検出さ
れた場合に、１対の電磁コイルのうちの、湯面の高い側
に位置する電磁コイルのみに電流を流し、または、１対
の電磁コイルに、その湯面の高い側に位置する方が大に
なるような異なる量の電流を流して、これに電磁力を印
加する。

【００１３】その結果、浸漬ノズルを通る、電磁力が印
加されていない電磁コイル側、または、電磁力が小さい
電磁コイル側の溶鋼流速が大になって、モールド内にお
ける湯面の低い側即ち溶鋼流入量が少ないモールド短辺
側に多量の溶鋼が流れる。従って、モールド内に生ずる
溶鋼の偏流が防止され、その湯面差を解消することがで
きる。

【００１４】次に、この発明の装置を、図面を参照しな
がら説明する。図１は、この発明の装置の基本形態を示
す概略垂直断面図、図２は、図１の要部の拡大斜視図で
ある。図１および図２に示すように、その中に溶鋼３が
収容されるタンディッシュ２の底壁に設けられた溶鋼排
出用ノズル５には、スライディングノズル４が取り付け
られている。スライディングノズル４の下方にはモール
ド１が配置されており、スライディングノズル４には、
その下部がモールド１内の溶鋼中に浸漬されている浸漬
ノズル９が取り付けられている。

【００１５】スライディングノズル４は、タンディッシ
ュ底壁の溶鋼排出用ノズル５の下端に取り付けられた上
部固定板６と、上部固定板６の下面に接して、駆動手段
7'によりモールド１の長片方向に水平往復摺動可能に配
置された摺動板７と、摺動板７の下面に接して取り付け
られた下部固定板８とからなっており、下部固定板８の
下面には、浸漬ノズル９が垂直に取り付けられている。

【００１６】浸漬ノズル９の下部には、モールド１の両
短辺1a,1a'に向けて溶鋼吐出口10，10' が設けられてい
る。タンディッシュ２内の溶鋼３は、溶鋼排出用ノズル
５から浸漬ノズル９を通り、その溶鋼吐出口10,10'から
モールド１内にその両短辺1a,1a'に向けて排出される。
このとき、スライディングノズル４の駆動手段7'を作動
させ、摺動板７を摺動させることにより、浸漬ノズル９
を通りモールド１内に注入される溶鋼流のオン・オフお
よびその流量が制御される。

【００１７】浸漬ノズル９の中間部には、その軸線を中
心とする径方向半周部の各々の外側を、モールド１の両
短辺1a,1a'側から挟みそしてこれを囲むように、１対の
電磁コイル11,11'が設けられている。１対の電磁コイル
11,11'の各々は、Ｃ字形状の鉄芯12と鉄芯12に巻回され
たコイル13とからなっており、それぞれ独立して電磁力
を印加し、これを制御し得るようになっている。

【００１８】１対の電磁コイル11,11'は、その一方に印
加した電磁力が、他方の電磁コイルに漏洩しないよう
に、互いにある程度間隔をあけて配置されており、且
つ、電磁コイル11,11'の各々は、発生した電磁力を浸漬
ノズル９内を流れる溶鋼に効率的に印加し得るように、
Ｃ字形状の鉄芯12の両端12a が浸漬ノズル９の外表面に
近接させてある。モールド１の両短辺1a,1a'側上方に
は、モールド１内に注入された溶鋼の湯面高さを測定す
るための、非接触の距離計14,14'が設けられている。

【００１９】モールド１内の溶鋼に湯面差が生じた場合
に、１対の電磁コイル11,11'の何れか一方のみに電流を
流してこれに電磁力を印加し、または、その両方にそれ
ぞれ異なる量の電流を流して、両者間に差が生ずるよう
に電磁力を印加する。その結果、電磁力の印加されない
側または低い電磁力が印加された側の、浸漬ノズル９内
を流れる溶鋼の流速が大になり、その側の溶鋼吐出口10
または10' からモールド１内に多量の溶鋼が排出され
る。かくして、モールド１内における溶鋼湯面差が解消
される。

【００２０】

【実施例】次に、この発明の装置を、更に実施例により
図面を参照しながら説明する。 〔実施例１〕長辺1,200mm 、短辺230mm のモールド１を
使用し、図１および図２に示した装置によって連続鋳造
を行った。浸漬ノズル９を囲むように設けた１対の電磁
コイル11,11'の相互間の間隔を約50mmとし、その鉄芯12
の両端12a と浸漬ノズル９の外表面との間の間隙を約５
mmとした。

【００２１】スライディングノズル４を作動させて、タ
ンディッシュ２内の溶鋼３をモールド１内に注入し、連
続鋳造を開始した。距離計14,14'によって、モールド１
内に注入された溶鋼の、モールド両短辺1a,1a'側におけ
る各湯面高さを測定し、測定された湯面高さに差が検出
されたときに、湯面の低い側即ち溶鋼流入量が少ないモ
ールド短辺側に、多量の溶鋼が流れるように、浸漬ノズ
ル９を囲む左右１対の電磁コイル11,11'のうちの、湯面
の高い側に位置する電磁コイルに 30,000Aの直流電流を
流し、これに電磁力を印加した。

【００２２】その結果、浸漬ノズル９内を流れる溶鋼
の、電磁力が印加されていない電磁コイル側における流
速が大になって、浸漬ノズル９の吐出口10,10 からの溶
鋼吐出量が均等になり、モールド１内における溶鋼３の
偏流は防止され、その湯面差を約２mm以内に制御するこ
とができた。

【００２３】上述した、モールド１内における溶鋼３の
湯面差を、電磁コイル11,11'への印加電流にフィードバ
ックする場合に、フィルターをかけて周期の長い変動に
のみ追従するロバスト制御を行えば、より安定した制御
が可能になる。なお、電磁コイル11,11'に印加する電流
は、直流に限られるものではなく、交流であってもよ
い。

【００２４】〔実施例２〕図３は、この発明の第２実施
例を示す概略斜視図である。図３に示すように、第２実
施例の装置においては、浸漬ノズル９の外側に、モール
ド１の両短辺1a,1a' 側から挟みそしてこれを囲むよう
に、１対の電磁コイル11,11'が設けられていると共に、
更に、浸漬ノズル９の、電磁コイル11,11'よりも上方お
よび下方の各々に電極15,15'が埋め込まれており、電極
15,15'間には、電源16に接続された導線17が取り付けら
れている。

【００２５】電極15,15'は、その表面が浸漬ノズル９内
を流れる溶鋼に接触するように、浸漬ノズル９の内孔に
表面を露出させて埋め込まれていることが必要である。
なお、電極15,15'の形状は、短片状でも浸漬ノズル９の
内孔周面に沿ったリング状であってもよい。

【００２６】上述した装置を使用して連続鋳造を行い、
モールド１内に注入された溶鋼３の湯面高さに前述した
差が検出されたときに、１対の電磁コイル11,11'のうち
の、湯面の高い側に位置する電磁コイルに例えば 10,00
0Aの電流を流すと共に、電極15,15'間に例えば500Aの電
流を流した。その結果、モールド１内における溶鋼３の
湯面差を約２mm以内に制御することができた。このよう
に、第２実施例の装置によれば、電磁コイル11,11'に印
加する電流量を、第１実施例の場合の約３分の１に減ら
すことができ、このような少ない電流量によって、第１
実施例と同様の湯面制御を行うことができた。

【００２７】上述した電極15,15'は、共に浸漬ノズル９
の上下に取り付けるほかに、その一方を、タンディッシ
ュ２またはモールド１にその中の溶鋼と接触するように
取り付け、そして、その他方を浸漬ノズル９に取り付け
てもよい。または、スライディングノズル４を構成する
上部固定板６または下部固定板８を、例えば導電性のセ
ラミックスによって構成し、これを電極として使用して
もよい。

【００２８】〔実施例３〕図４は、この発明の第３実施
例を示す概略正面図である。図４に示すように、第３実
施例の装置においては、前述した１対の電磁コイル11,1
1'が、浸漬ノズル９の長さ方向に所定間隔をあけて上下
に２対設けられており、この２対の電磁コイル11,11'に
よって、これに加えられる電磁力が分割されている。

【００２９】上述した装置を使用して連続鋳造を行い、
モールド１内に注入された溶鋼３の湯面高さに前述した
差が検出されたときに、上下２対の電磁コイル11,11'の
うちの、湯面の高い側に位置する電磁コイルの各々に 1
5,000Aの電流を流した。その結果、モールド１内におけ
る溶鋼３の湯面差を約２mm以内に制御することができ
た。

【００３０】このように、第３実施例の装置によれば、
電磁コイル11,11'の各々に印加する電流量が第１実施例
の場合の約２分の１で済み、電磁コイル１つあたりの所
要電流が少なくなるので、各コイルの熱負荷が小にな
る。従って、電磁コイル11,11'の各々に必要とする図示
しない水冷装置および電磁コイルを構成する鉄芯12およ
びコイル13を小型化することができた。なお、電磁コイ
ル11,11'は２対に限られるものではなく、何対設けても
よい。

【００３１】〔実施例４〕図５は、この発明の第４実施
例を示す概略水平断面図である。図５に示すように、第
４実施例の装置においては、モールド１内に注入された
溶鋼の、モールド長辺方向における湯面制御範囲を一段
と拡げるために、浸漬ノズル９の水平断面が、モールド
１の長辺即ち鋳片の長片方向に潰れた楕円形状に形成さ
れており、このような形状の浸漬ノズル９の外側に、前
述した１対の電磁コイル11,11'が設けられている。上述
した形状の浸漬ノズル９を使用し、長辺1800mm、短辺 2
30mmのモールド１によって連続鋳造を行った。モールド
１内に注入された溶鋼３の湯面高さに差が検出されたと
きに、１対の電磁コイル11,11'のうちの、湯面の高い側
に位置する電磁コイルに電流を流して、モールド１内に
おける溶鋼３の湯面差を制御した。

【００３２】この実施例においては、モールド１の長辺
即ち鋳片の長片幅が第１実施例の鋳片の約1.5 倍であ
る。従って、モールド１内の湯面に第１実施例と同じ量
の偏差が生じても、実際の溶鋼流量差は、第１実施例の
場合よりも大になる。しかしながら、この実施例のよう
に、浸漬ノズルの水平断面が楕円形状の場合には、同じ
電磁力を印加しても溶鋼流速の偏差解消効果が大にな
る。従って、電磁コイル11,11'の一方に、実施例１より
も少ない約20,000A の電流を流すことによって、湯面差
を約２mm以内に制御することができた。

【００３３】〔実施例５〕図６は、この発明の第５実施
例を示す概略斜視図である。図６に示すように、第５実
施例の装置は、スライディングノズル４の摺動板７が、
矢印で示すように、モールド１の短辺方向に水平往復摺
動可能に配置されている。従って、摺動板７を摺動して
浸漬ノズル９を通る溶鋼の流量を制御したときに生ず
る、浸漬ノズル９を通る溶鋼３の偏流は、モールド長辺
からみて左右対称であるから、摺動板７をモールド１の
長辺方向に摺動させた場合に比較して、偏流量が少な
い。

【００３４】上述した装置を使用して鋳片を連続鋳造
し、モールド１内に注入された溶鋼３の湯面高さに前述
した差が検出されたときに、１対の電磁コイル11,11'の
うちの、湯面の高い側に位置する電磁コイルに 20,000A
の直流電流を流した。その結果モールド１内における溶
鋼３の湯面差を約２mm以内に制御することができた。こ
のように、第５実施例の場合には、電磁コイル11,11'に
印加する電流量を第１実施例の場合の約３分の２に減ら
すことができた。

【００３５】〔比較例〕比較のために、図７に斜視図で
示すような、浸漬ノズル９の周囲に環状の電磁コイル18
を取り付け、これによって連続鋳造を行った。モールド
１内に注入された溶鋼３の湯面高さに差が検出されたと
きに、電磁コイル18に30,000A の直流電流を流して湯面
制御を行ったが、モールド両短辺1a,1a'側における湯面
高さの偏差は±15mmで、本発明の場合よりも大であっ
た。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の装置によ
れば、タンディッシュ内に収容されている溶鋼を、スラ
イディングノズルから浸漬ノズルを通してモールド内に
注入するに際し、浸漬ノズルを通る溶鋼の流速分布の不
均一に起因して、モールド内に生ずる溶鋼の偏流による
湯面変動を適確に抑制することができ、しかも、ノズル
内を流れる溶鋼の温度降下や、介在物の増加等が生ぜ
ず、優れた品質の鋳片を、安定して高速鋳造することが
できる、工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置の基本形態を示す概略垂直断面
図である。

【図２】図１の要部の拡大斜視図である。

【図３】この発明の第２実施例を示す概略斜視図であ
る。

【図４】この発明の第３実施例を示す概略正面図であ
る。

【図５】この発明の第４実施例を示す概略平面図であ
る。

【図６】この発明の第５実施例を示す概略斜視図であ
る。

【図７】比較のための従来装置を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ モールド、 1a,1a' 短辺、 1b,1b' 長辺、 ２ タンディッシュ、 ３ 溶鋼、 ４ スライディングノズル、 ５ ノズル、 ６ 上部固定板、 ７ 摺動板、 ８ 下部固定板、 ９ 浸漬ノズル、 10,10' 溶鋼吐出口、 11,11' 電磁コイル、 12 鉄芯、 13 コイル、 14,14' 距離計、 15,15' 電極、 16 電源、 17 導線、 18 電磁コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その下部がモールド内の溶鋼中に浸漬さ
   れる、前記モールド内に溶鋼を注入するための連続鋳造
   用浸漬ノズルに、その軸線を中心とする径方向半周部の
   各々の外側を、前記モールドの両短辺側から挟みそして
   これを囲むように、少なくとも１対の、各々独立して制
   御可能な電磁コイルが設けられていることを特徴とす
   る、連続鋳造におけるモールド内の溶鋼流制御装置。