JPH0910899A - 連続鋳造における鋳込終了制御方法 - Google Patents

連続鋳造における鋳込終了制御方法

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JPH0910899A
JPH0910899A JP16057595A JP16057595A JPH0910899A JP H0910899 A JPH0910899 A JP H0910899A JP 16057595 A JP16057595 A JP 16057595A JP 16057595 A JP16057595 A JP 16057595A JP H0910899 A JPH0910899 A JP H0910899A
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cooling water
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speed
mold
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JP16057595A
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Kazuto Sekino
一人 関野
Isao Nozaki
勇雄 野崎
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性や品質等の向上を図れる高速鋳込終了
において、過冷却による漏鋼・スプレー水流による水蒸
気爆発を完全・確実に防止し、しかも冷却不足による鋳
片内部割れも確実に解消できるようにする。 【構成】 連続鋳造の鋳込終了時に、鋳造速度の減速・
停止と鋳片の最上部のボトム部の処理作業を行うことな
く、通常の鋳造速度を保持したまま鋳込みを終了して鋳
片を引き抜く際に、S0 〜S1 間において、少なくとも
二次冷却水量を冷却不足による内部割れを発生させない
下限以上で減少させると同時に、最ボトム部に赤熱耐火
物21を一時的に浸漬させることで、鋳型直下における
最ボトム部凝固シェルb上端〜最ボトム部湯面aの距離
が所定量Tとなるようにして少量の漏鋼を最ボトム部凝
固シェルbで保持し、かつスプレー水流を凝固シェルb
で遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、タンディッシュ内の
溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造機にお
ける鋳込終了制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造は、レードル内の溶鋼をタンデ
ィッシュを介してモールドに連続して鋳込み、鋳型とこ
れに続くガイドロール群の二次冷却帯で冷却して凝固シ
ェルを形成し、完全凝固した鋳片をピンチロールで引き
抜いているが、鋳造末期においては溶鋼の供給がなくな
るため、特別な制御で鋳込みを終了する必要がある。
【0003】従来のこの種の鋳込終了方法としては、連
続鋳造機におけるオートストップ方法(特開昭62-24848
号公報),鋳込終了制御方法(特開昭 62-124056号〔特公
平 3-54025〕号公報),帯鋼鋳造装置の鋳造作業終了方法
(特開昭 62-203652号公報)などが一般に知られてい
る。以下、これらの方法を従来法1とする。
【0004】この従来法1においては、まず予め決定さ
れた減速パターンを使用し、鋳込終了前におけるタンデ
ィシュ内の残鋼重量または残鋼レベルに応じて鋳込速度
を減速し、タンディッシュ内に所定の少量の溶鋼を残し
て鋳込みを停止させている(図4(b)参照)。次に、
この鋳込停止後、図4(a)に示すように、鋳型内残量
溶鋼の最後端部すなわち所謂最ボトム部へ冷却材(金属
粒,金属片,水など)を投入し、この冷却材で鋳型内の
ボトム部を凝固させる、所謂ボトム処理作業を行い、そ
の後、引抜き速度を適当に増速して引き抜いている(図
4(b)参照)。
【0005】しかし、これら減速終了の従来法1では、
鋳込終了前に鋳込速度を減速するので、連続鋳造機の
生産性が低下する、タンディッシュ残鋼鋳造時間が長
くなり、残溶鋼の温度低下が大きくなって、最終鋳片の
品質が悪化する、減速により鋳片のクレータエンド
(未凝固部先端)位置が移動し、中心偏析が悪化する、
ボトム処理作業を必要とするため、作業負荷が大き
く、しかも冷却材の混入で最終鋳片の品質が悪化し、ま
た冷却材購入コストがかかる、ボトム処理作業時に鋳
込みが停止するため、ガイドロール間で鋳片バルジング
が増大し、引抜再開後、未凝固溶鋼が絞り出しにより最
ボトム部から漏鋼することがある。また、鋳込終了時に
連鋳機内にある鋳片の温度が下がり、熱延へのホットチ
ャージやダイレクトロールの実施時に不利となる。
【0006】この対応策として、先に本出願人は、連続
鋳造における高速鋳込み終了制御方法(特開平6-262323
号公報〔特願平3-221702号〕) を出願している。以下、
この方法を従来法2とする。
【0007】この従来法2においては、鋳込終了前の鋳
込速度の減速・停止作業やボトム処理作業を廃止し、通
常の鋳込速度を保持したまま鋳込みを終了し、その後、
引抜速度を増速して鋳片を引き抜いている(図4(C)
参照)。また、この従来法2では、ボトム部の凝固を鋳
型直下の二次冷却水によって行い、この鋳型直下におけ
る二次冷却水の最適制御化と、鋳込終了後の引抜速度増
速パターンの最適化とにより、ボトム部からの漏鋼を防
止している。
【0008】しかし、この高速終了の従来法2は、前述
した従来法1の生産性や品質上の問題点などを大幅に解
決したものではあるが、ボトム部の漏鋼を防止するの
に、鋳型直下の二次冷却水による凝固促進を行う必要が
あるため、ボトム部の漏鋼頻度が上昇する問題がある。
即ち、タンディッシュから溶融金属すなわち熱源が供給
されている時と同等の二次冷却水量でボトム部を冷却す
ると、過冷却による凝固シェルの変形が発生し、これに
より未凝固溶鋼が上方に押し出され、漏鋼(ボトム吹き
上げ)が発生する問題がある(図2(b)参照)。ま
た、この二次冷却水が溶融パウダーや溶鋼内部に浸入
し、水蒸気爆発を起こすこともある。
【0009】この問題を解決すべく、特開平5-269556号
公報(特願平 4-67107号) では、最ボトム位置がS0 (
メニスカス)〜S1(凝固シェル厚が充分である位置) 間
において、ボトム部の冷却水量を凝固シェルが変形しな
いように減少させ、未凝固溶鋼の絞り出しによる吹き上
げの発生を防止している。具体的には、メニスカスS0
からの距離によって異なるが、モールド冷却水量を、例
えば通常鋳込み時の0%〜98%に抑制し、特に二次冷
却帯のスプレー冷却水量を、凝固シェルに変形を与えな
いような冷却水量、例えば通常鋳込み時の0%〜30%
に抑制している。以下、この方法を従来法3とする。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モール
ド冷却水量および二次冷却水量を減少させる従来法3に
おいて、凝固シェルの収縮変形を防止するためには、最
ボトム位置から相当な長さのスラブに対して、シェル厚
さ,シェル温度を正確に推定し、収縮力と静鉄圧がバラ
ンスするように冷却水量を制御する必要がある。具体的
には、スラブ長さは、S1 ≦( T1/K)2 0 /4[T
1:モールド厚み(mm), V0:鋳造速度(m/min),K: 定数(m
m/min1/2) ]の式を満たすS1 で求められ、例えばT1
=250mm, V0 =1.5m/min ,K=27mm/min1/2
とすると、最長32mのスラブ長さとなる。
【0011】このため、鋳造速度・鋳片サイズ・二次冷
却パターン・鋼種(成分)に応じ、毎回コンピューター
による複雑な計算を行っても、計算誤差および操業(二
次冷却水量・水温など)のばらつきで多少の過冷却が生
じる場合が起こり、凝固シェル収縮による吹き上げを完
全に防止することができない。また、これらばらつきを
吸収するほど冷却水を過剰に低下させると、逆に凝固シ
ェルのロール間バルジングが増加し、内部割れが発生す
ることもある。
【0012】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、生産性や品質等の向
上を図れる所謂高速鋳込終了において、過冷却による凝
固シェル変形によって生じる漏鋼およびスプレー水浸入
による水蒸気爆発を完全に確実に防止することができ、
しかも冷却不足による鋳片内部割れも確実に解消するこ
とのできる鋳込終了制御方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る鋳込終了
制御方法は、タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳
込んで鋳片とする連続鋳造機の鋳込終了時において、鋳
造速度の減速または停止と、鋳片の最後端部であるボト
ム部の処理作業を行うことなく、通常の鋳造速度を保持
したまま鋳込みを終了して鋳片を引き抜く際に、二次冷
却水の制御を行うと同時に、鋳片最上端のボトム部の湯
面をモールド直下においてボトム部の凝固シェル上端よ
り所定量以上だけ下方に位置するように制御することを
特徴とする。即ち、以下に示すような各制御を行う。
【0014】(1) 冷却水の制御に関しては、従来法3と
同様に、ボトム部の極度な過冷収縮を防止するため、図
1(a)に示すように、鋳込終了時にメニスカスS0
凝固シェル厚が十分である位置S1 でのモールド2の冷
却水量およびスプレーノズル4による二次冷却水量を、
図1(c),(d)に示すように、通常時のQ3 ,Q4
からQ1 ,Q2 へそれぞれ減少させる。ここで、特に二
次冷却水量は、図3(a)に示すように、スプレー冷却
水不足に起因するバルジングによる内部割れが発生しな
いような水量以上で、かつ最ボトム部漏鋼が生じても少
量であるような減少した水量とする。なお、モールド冷
却水量はそのままで二次冷却水量だけを減少させるよう
にしてもよい。
【0015】(2) ボトム部の湯面の位置制御は、鋳込終
了時に、図1(a),(b)に示すように、モールド内
溶鋼Aに十分予熱(例えば、1200°C)した耐火物
21を引抜速度・スラブサイズに対応した下降速度Vm
で浸漬させ、鋳込終了後〜所定の引抜長L1 までモール
ド内湯面レベルを通常鋳込時と同レベルS0 に保持す
る。その後、耐火物21の浸漬をS2 位置で停止させ
る。これにより、引抜の進行に伴い、浸漬していた耐火
物21が溶鋼A内から抜き出され、最ボトム部湯面が通
常の湯面下降量より耐火物体積分だけ大きく下降する。
これにより、鋳型直下では、最ボトム部凝固シェルbの
上端に対して最ボトム部湯面aが所定量Tだけ低下する
ことになる。
【0016】(3) その後は、従来法2または従来法3と
同様の方法で引抜速度を制御し、鋳片を引き抜く。即
ち、最ボトム位置が凝固シェル厚が十分である位置S1
に達すると、必要に応じて二次冷却水量を通常鋳込時の
二次冷却水量に戻し、引抜速度Vを所定の加速度により
5 まで増速し、この引抜速度V5 で鋳片を引き抜く。
【0017】
【作用】以上のような構成において、定常状態の鋳造速
度を保持したまま鋳込みが終了し(高速鋳込終了)、図
1(a)に示すように、鋳片最上端であるボトム部がモ
ールド冷却水Wm および二次冷却帯のスプレー冷却水W
s により冷却される。高速鋳込終了において鋳型直下の
凝固促進を行う従来法2では、ボトム側の凝固シェルが
鋳込終了後の浸漬ノズルからの熱源供給停止による過冷
却によって収縮し、未凝固溶鋼がボトム側へ絞り出され
る場合があるが(図2(b)参照)、本発明では、この
モールド冷却水量および二次冷却帯のスプレー冷却水量
は、従来法3と同様に抑制されているため、過冷却によ
る凝固シェルの変形収縮が防止され、最ボトム部からの
溶鋼吹き上がりを防止することが可能となる。
【0018】しかし、従来法3では、図3(a)に示す
ように、スプレー冷却水量をQ2 に減少させたとして
も、最ボトム部の漏鋼を完全に防止することはできない
ため、スプレー冷却水量をQ5 まで大幅に減少させ、前
述の凝固シェルの収縮を完全に抑え、ボトム部の漏鋼発
生率が零になるようにすると、逆に冷却水不足で鋳片表
面温度が高くなることにより、今度はロール間バルジン
グにより内部割れを引き起こすことになる。これに対し
て、本発明では、図3(a)に示すように、二次冷却帯
のスプレー冷却水量を内部割れの発生しないスプレー冷
却水量Q2 としても(少量の収縮により若干の漏鋼が生
じる)、図2(a)に示すように、鋳型直下において最
ボトム部凝固シェルb上端から最ボトム部湯面aが所定
量Tだけ下がっているため、少量の収縮により薄い凝固
層を破って噴出する溶鋼絞り出しを前記凝固シェルbに
よって保持することができ、連続鋳造マシン内への漏鋼
を皆無とすることができ、内部割れも確実に防止でき
る。
【0019】さらに、二次冷却帯のスプレー水流が、最
ボトム部湯面aから上方に突出する凝固シェルbにより
遮られ、スプレー水流が最ボトム部湯面に当たり浸入し
て引き起こされる水蒸気爆発を確実に防止することがで
きる(図3(b)参照)。
【0020】
【実施例】以下、この発明を図示する一実施例に基づい
て詳細に説明する。図1(a)において、連続鋳造機の
上流側は、上から順に、スライディングノズル・浸漬ノ
ズルを備えたタンディッシュ1と、冷却水路を有するモ
ールド2と、多数のガイドロール3の間にスプレーノズ
ル4を配設した二次冷却帯としてのガイドロール群から
なり、タンディッシュ1からの溶鋼Aはモールド2によ
り一次冷却されて表面に凝固シェルBが形成され、続く
二次冷却帯により凝固シェルBが成長し、完全凝固した
鋳片がピンチロール(図示省略)により引き抜かれる。
【0021】制御装置は、ガイドロール群における駆動
用ロール3aおよびピンチロールに作動信号(ロール押
付力・回転数)を送る速度制御部10と、モールド2の
冷却水Wm および各スプレーノズル4への二次冷却水W
s の流量を制御する冷却水制御部11と、鋳造速度・鋳
片の引抜長さLに基づいて速度制御部10および冷却水
制御部11へ制御信号を送るプロセスコンピューター1
2を備えている。
【0022】このような連続鋳造設備において、本発明
では、モールド2の上部に最ボトム湯面制御装置20を
設置する。この最ボトム湯面制御装置20は、モールド
2内の溶鋼A内に浸漬される所定の体積を有する耐火物
21と、この耐火物21の上部に取付けられて耐火物2
1を支持する支持部材22と、この支持部材22を上下
移動可能に支持し、耐火物21を所定の浸漬速度で下降
させることのできる駆動装置23から構成されている。
【0023】この駆動装置23は、例えばモータとスク
リューやモータとラック・ピニオンによる駆動方式と
し、速度制御部10により制御し、後述するように、引
抜速度V0 に対応した浸漬速度Vm で耐火物21を下降
させる。耐火物21は、モールド2のキャビティ横断面
に対応し、かつ後述するようにモールド内壁面から所定
の間隔をおいた形状であり、スラブ用のモールドであれ
ば、横断面が長方形の直方体形状となる。
【0024】以上のような構成において、次に示すよう
に鋳込終了制御を行う。
【0025】(1) 鋳込みの終了 鋳造速度の減速や停止と、鋳片のボトム処理作業とを行
うことなく、通常の鋳造速度を保持したまま、タンディ
ッシュ1のスライディングノズルを閉じて鋳込みを終了
する。
【0026】(2) モールド冷却水・スプレーノズル冷却
水の抑制 鋳込みが終了すると、溶鋼Aが供給されなくなった後の
モールド2への冷却水流量およびスプレーノズル4への
冷却水流量と、モールド2内への耐火物21の浸漬速度
m と、駆動用ロール3aによる引抜速度V0 とをコン
トロールするために、最ボトム位置の引抜長さLをプロ
セスコンピューター12によりトラッキングする。
【0027】そして、予め決定したメニスカスS0
ら、凝固シェル厚が充分である位置S1 間では、冷却水
制御部11により、図1(c),(d)に示すように、
モールド冷却水量をQ1 (<Q3:通常鋳込時のモールド
冷却水量)に制御し、二次冷却帯のスプレー冷却水量
を、各スプレー毎に鋳片各部の凝固シェル厚さ・シェル
温度・凝固シェルの変形抵抗・静鉄圧から計算される凝
固シェルBに変形を与えない冷却水量Q2 ( <Q4:通常
鋳込時のスプレー冷却水量) に制御する。
【0028】ここで、具体的には、S1 はモールド厚み
1(mm) と鋳造速度V0(m/min)とから、S1 ≦( T1/
K)2 0 /4[Kは定数,25〜35(mm/min1/2) ]の式
により求められる値である。また、Q1 はモールド冷却
水流速≧4(m/sec) で、Q3 は通常鋳造中と同量であ
る。Q2 はスプレー冷却水量<Q4 (l/kg・steel)で、
4 は通常鋳造中と同量のスプレー水量、2.0(l/kg
・steel)≧Q4 ≧0.3(l/kg・steel)の範囲である。
【0029】ここで、二次冷却水量はメニスカスS0
らの距離によって異なり、通常鋳込時に比べ、ほぼ同量
もしくは減少させ、上記水量範囲で前記した計算により
制御する。このS1 ,Q1 ,Q2 の数値限定理由は、Q
1 ,Q2 を前記範囲外にて行うと、引抜中における最ボ
トム部からの漏鋼発生率が高くなるか、もしくはバルジ
ングによる内部割れの発生が起こる場合があるためであ
る(図3(a)参照)。
【0030】(3) ボトム湯面制御による漏鋼等の防止 本発明では、内部割れ防止の観点から、スプレー冷却水
量Q2 の計算結果水量が≦0.3(l/kg・steel)となっ
ても、これ以上は冷却水量を減少させず、図3(a)に
示すように、この時発生する、または、計算誤差・操業
ばらつきにて発生する多少の凝固収縮による、溶鋼絞り
出しは、以下の方法で解消し、漏鋼防止を図る。
【0031】即ち、図1(a)に示すように、(2) の冷
却水制御に加えて鋳込終了時に赤熱耐火物21を速度V
m にて浸漬させる。この時の速度Vm (m/min) は、 A・Vm ≦t1 ・W・V0 ×1.5……(1)式 A:耐火物断面積(mm2) ,t1 :スラブ厚(mm) W:スラブ幅(mm),V0 :引抜速度(m/min) で制御する。この数値限定理由は、耐火物21の浸漬速
度Vm が速すぎると、モールド内メニスカス上昇速度が
大きく、モールドパウダー流れ込み不良による凝固シェ
ル拘束発生率が上昇するためである。
【0032】また、耐火物21は予め1200°C以上
に予熱する必要がある。さらに、耐火物21の表面〜モ
ールド2の内壁面の間隔PはP≧50mmとなるように耐
火物21の横断面積を決めなければならない。これら耐
火物21の予熱温度および間隔Pは、上記範囲外では、
耐火物浸漬時にボトム部溶鋼が一部凝固し、品質悪化・
引抜不能を引き起こす場合がある。
【0033】次いで、耐火物21は、次式を満たす浸漬
深さT2(mm) だけ溶鋼A内に浸漬させた後、S2 位置で
停止させ、 T2 ・A=T・W・t1 ……(2)式 T:モールド直下での凝固シェル上端からの最ボトム湯
面低下距離(mm) その後の引抜きにより、モールド直下では、耐火物21
の浸漬体積に比例した分だけ最ボトム部湯面aが最ボト
ム部凝固シェルbの上端よりもTだけ下がる。
【0034】図3(a)に示すように、スプレー冷却水
量Q2 を0.3(l/kg・steel)より減少させないことに
より、引抜中に凝固シェル収縮により少量の漏鋼が発生
するが、ここでT≧100mmとなるように、(2)式に
より浸漬深さT2 を決めることで、少量の収縮により薄
い凝固層を破って噴出する溶鋼絞り出しを鋳片凝固シェ
ルbで保持することができ、漏鋼が完全に防止され、内
部割れも完全に防止される。また、スプレーノズル4か
らのスプレー水流が直接、最ボトム湯面に当たって浸入
し水蒸気爆発を起こすことも防止される。
【0035】(4) 最ボトム位置がS1 に到達すると、ス
プレー冷却水量を他の定常部と同量のQ4 に戻し、かつ
引抜速度V0 を所定の加速度で所定の引抜速度V5 まで
増速する。なお、前記加速度は、増速時のロール間鋳片
バルジング量の変化によって溶鋼の絞り出しが生じない
ような予め決定した値以下とする必要がある。
【0036】図3(a)は、スプレー冷却水量に対する
最ボトム部漏鋼発生率を示すグラフであり、本発明で
は、S0 〜S1 間のスプレー冷却水量をQ2 以上(≧
0.3(l/kg・steel)とすることにより、バルジングに
よる内部割れを完全に解消することができ、これに伴う
少量の漏鋼は前述したように凝固シェルbで保持するこ
とができ、ストランド外への漏鋼を完全に確実に防止す
ることができる。図3(b)は、ボトム水蒸気爆発発生
頻度を示すグラフであり、本発明では、凝固シェルbに
よるスプレー水流の遮蔽によって、ボトム水蒸気爆発を
従来法2および従来法3に比べて大幅に低減できること
がわかる。
【0037】
【発明の効果】前述の通り、この発明は、鋳造速度の減
速・停止およびボトム処理作業を行うことなく、通常の
鋳造速度を保持したまま鋳込みを終了して鋳片を引き抜
く際に、二次冷却水の制御を行うと同時に、最ボトム部
に赤熱耐火物を一時的に浸漬させることにより、鋳型直
下における最ボトム部凝固シェル上端〜最ボトム部湯面
の距離が所定量以上となるように構成したため、次のよ
うな効果を奏する。
【0038】(1) 高速鋳込終了により、従来法2,3と
同様に生産性や品質等を大幅に向上させた上で、少量の
漏鋼を最ボトム部凝固シェルで保持することにより、冷
却水量の計算誤差や操業のばらつきがあっても、最ボト
ム部からの漏鋼およびスプレー水流による水蒸気爆発を
完全に確実に防止することができる。
【0039】(2) さらに、少量の漏鋼を許すことによ
り、スプレー冷却水量を適度に確保することができ、冷
却不足による内部割れの発生も完全に解消することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る鋳込終了制御方法であり、
(a),(b)はその最ボトム湯面制御を順に示す設備
の概略断面図、(c),(d)は冷却水制御を示すグラ
フである。
【図2】(a)は本発明による鋳型直下における最ボト
ム部の状態を示す断面図、(b)は従来法2における未
凝固部吹き上げを示す断面図である。
【図3】(a)はスプレー水量と最ボトム部漏鋼発生率
の関係を示すグラフ、(b)はボトム水蒸気爆発の発生
頻度を示すグラフである。
【図4】(a)は従来法1におけるボトム処理作業を示
す概略斜視図、(b)は従来法1による鋳込み終了時の
鋳造速度パターンを示すグラフ、(c)は従来法2によ
る鋳込み終了時の鋳造速度パターンを示すグラフであ
る。
【符号の説明】
A…溶鋼,a…最ボトム部湯面 B…凝固シェル,b…最ボトム部凝固シェル Wm …モールド冷却水,Ws …スプレー(二次)冷却水 1…タンディッシュ 2…モールド 3…ガイドロール,3a…駆動用ロール 4…スプレーノズル 10…速度制御部 11…冷却水制御部 12…プロセスコンピューター 20…最ボトム湯面制御装置 21…耐火物 22…支持部材 23…駆動装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンディッシュ内の溶融金属を連続的に
    鋳込んで鋳片とする連続鋳造機の鋳込終了時において、
    鋳造速度の減速または停止と、鋳片の最後端部であるボ
    トム部の処理作業を行うことなく、通常の鋳造速度を保
    持したまま鋳込みを終了して鋳片を引き抜く際に、二次
    冷却水の制御を行うと同時に、鋳片最上端のボトム部の
    湯面をモールド直下においてボトム部の凝固シェル上端
    より所定量以上だけ下方に位置するように制御すること
    を特徴とする連続鋳造における鋳込終了制御方法。
JP16057595A 1995-06-27 1995-06-27 連続鋳造における鋳込終了制御方法 Pending JPH0910899A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008087055A (ja) * 2006-10-03 2008-04-17 Kobe Steel Ltd 連続鋳造の終了方法
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