JPH09234549A - 連続鋳造用鋳型の振動制御方法 - Google Patents

連続鋳造用鋳型の振動制御方法

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JPH09234549A
JPH09234549A JP4129696A JP4129696A JPH09234549A JP H09234549 A JPH09234549 A JP H09234549A JP 4129696 A JP4129696 A JP 4129696A JP 4129696 A JP4129696 A JP 4129696A JP H09234549 A JPH09234549 A JP H09234549A
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JP
Japan
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mold
vibration
speed
molten metal
oscillating
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JP4129696A
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Yoichi Ito
陽一 伊藤
Seiji Nabeshima
誠司 鍋島
Koichi Tozawa
宏一 戸澤
San Nakato
參 中戸
Kenichi Tanmachi
健一 反町
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳造速度を低下させることなく、拘束性ブレ
ークアウトの発生並びに伝搬を抑制する。 【解決手段】 鋳型20上端部の湯面レベル変動波形を
測定し、次式 Vm −(Vc +Vw )=πfm Sm cos2πfm t−
πfw Sw cos2πfw −Vc ≧0 を満足するネガティブストリップ時間tN が、各振動周
期に対して負の値にならないように鋳造速度Vc や鋳型
振動条件を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造用鋳型の
振動制御方法に係り、特に、鋳型内における凝固シェル
の鋳壁への焼き付きやモールドパウダの固着に伴い発生
するブレークアウトを防止することが可能な連続鋳造用
鋳型の振動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造においては、現在、高温鋳片の
製造と直送圧延プロセスの安定化を目的に、各鋼種にお
いて、高速鋳造技術の達成が必須となってきている。こ
の高速鋳造技術の確立にあたり、最も問題となる操業ト
ラブルの1つに、鋳型下方で凝固シェルが破れて溶鋼が
流出するブレークアウトがある。このブレークアウトの
発生は操業停止をもたらし、連続鋳造装置の保守に多大
な損害を与える。
【0003】現在操業上問題となるブレークアウトは、
溶鋼の湯面直下で凝固シェルが鋳型に焼き付いて拘束さ
れて破断し、破断部が鋳型下端到達時に溶鋼が流出す
る、拘束性ブレークアウトと呼ばれる現象が大半を占め
ている。高速鋳造にあたっては、鋳型内に添加するモー
ルドパウダーの鋳型〜シェル間への流入不良に伴う摩擦
力増大や、鋳片凝固シェルの強度低下が避けられないた
め、特に問題となる。
【0004】これに対して操業上の対策としては、例え
ば特開昭61−235055に記載されているように、
シェル拘束後、破断部が鋳型内にあるうちに引き抜きを
一旦停止し、破断部のシェル強度の回復を図ることによ
りブレークアウトの発生を防止する方法が一般的であ
り、シェルの拘束発生についても、機械的外乱の影響に
強い鋳型銅板の温度変化測定により、再現性の良い予知
が可能となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、拘束性
ブレークアウトを回避するために鋳造速度を低下させて
しまうと、高速鋳造が困難になるだけでなく、鋳片の温
度低下等による品質への影響が避けられないという問題
点を有していた。
【0006】一方、本発明と同様に、鋳型の下降速度が
鋳片の引抜速度より大きいネガティブストリップ状態に
着目したものとしては、例えば特開昭61−20653
や特開昭61−23559に、鋳型を、その振動波形
が、波形歪みを有する非正弦波形となるように上下方向
に振動させ、且つ、1サイクルの振動におけるネガティ
ブストリップの時間比率が25%以下となるようにする
ことが記載されている。
【0007】又、特開昭61−162256や特開昭6
1−159255には、鋳型をゆっくりと上昇させた
後、急速に下降させ、且つ、ネガティブストリップ時間
を短くすることからなる非正弦波形によって、鋳型を振
動させることが記載されている。
【0008】又、特開昭61−235053には、予め
拘束発生レベルに対する必要最小凝固シェル厚みを設定
すると共に、ネガティブストリップ時間と凝固シェル生
成速度との相関を求めておき、鋳型内で凝固シェルの拘
束性破断が検出された際に、鋳造速度、鋳型の振動数、
振幅、振動波形のうちのいずれか1以上制御して、当該
拘束発生レベルにおける必要最小凝固シェル厚みを生成
せしめ得るネガティブストリップ時間を確保することが
記載されている。
【0009】又、特開平5−76997には、2対の鋳
型で鋳造空間を作る竪型連続鋳造鋳型の縦振動が、鋳型
の振動速度が鋳片の引抜速度より遅いポジティブストリ
ップ期間に、1対の鋳型を後退して鋳型と凝固シェル間
の距離を増加させる時に、該1対の鋳型に高周波振動を
付与し、ネガティブストリップ期間には高周波振動を止
めて1対の鋳型を前進し、元の位置に戻すように縦振動
と同周期で水平振動を与えることにより、鋳型と凝固シ
ェル間へのモールドパウダの流入を容易にすることが記
載されている。
【0010】又、特開平5−169194には、鋳型の
内側の鋳型材としてNi−Cr−Fe系合金を使用し、
鋳型表面温度を、使用するモールドパウダの凝固点以上
で、且つ、鋳造金属の凝固点未満に維持すると共に、鋳
型の振動を、ネガティブストリップ時間0.11秒以下
とすることが記載されている。
【0011】しかしながら、いずれの方法においても、
十分な効果を達成できなかったり、鋳型の振動条件を簡
単に求めることができないという問題点を有していた。
【0012】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、鋳造速度を低下させることなく、拘
束性ブレークアウトの発生並びに伝搬を抑制することが
可能であり、しかも、鋳型振動条件を容易に求めること
が可能な、連続鋳造鋳型の振動制御方法を提供すること
を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋳型を上下方
向に振動させながら連続鋳造を行う際に、鋳型上端部の
湯面レベル変動波形を測定し、次式 Vm −(Vc +Vw ) =πfm Sm cos2πfm t−πfw Sw cos2πfw −Vc ≧0 …(1) ここで、 Vm :鋳型振動速度(m/min:下向きを正) Vc :鋳造速度(m/min) Vw :湯面レベル変動速度(m/min) fm :鋳型振動数(Hz) Sm :鋳型振動ストローク(mm) fw :湯面レベル振動数(Hz) Sw :湯面レベル振動ストローク(mm) を満足するネガティブストリップ時間tN が、各振動周
期に対して負の値にならないように鋳造速度Vc や鋳型
振動条件を制御することにより、ブレークアウトの発生
を防止するようにして、前記目的を達成したものであ
る。
【0014】又、次式 fm Sm ≧(Vc /π)+fw Sw …(2) を満足する鋳型振動条件を設定するようにしたものであ
る。
【0015】連続鋳造における拘束性ブレークアウトの
発生に対して、鋳造条件と発生頻度の関係において、急
激な湯面レベル変動発生が大きく影響していることが確
認されている。即ち、シェルの拘束は鋳型内湯面直下で
ほぼ100%発生しており、その主な原因は、湯面変動
に伴うシェル先端の凝固不均一や凝固シェル先端の再溶
融であると見られる。
【0016】鋳型内の湯面レベル制御に関しては、現
在、特開平6−607他で提案された、電磁力の利用に
より変動を抑制する方法等により安定化が図られてい
る。しかしながら、湯面レベル変動は、鋳型内の溶鋼中
に先端が侵漬される侵漬ノズルにおける溶鋼の偏流等を
その起源とするものであり、周期性を持っていて、これ
を完全に抑止することは困難である。
【0017】拘束性ブレークアウトの発生は、既に説明
したように、湯面レベルの急変に伴って増加するが、通
常、鋳型振動のネガティブストリップ期間の凝固シェル
への圧縮応力付加期に拘束シェルが解放されることによ
り修復される。
【0018】湯面のレベル変動がない場合、ネガティブ
ストリップ時間tN は、図1の斜線部に相当し、次式で
表わされる。
【0019】 tN ={1/(πfm )}cos-1{Vc /(πfm Sm )} …(3)
【0020】図1は、鋳造速度Vc =1.5m/min
、鋳型振動数fm =70cpm 、鋳型振動ストローク
Sm =8mmの例である。
【0021】前記ネガティブストリップ期間tN を増大
させると、凝固シェルへの圧縮応力作用期間が増大し、
拘束シェルの解放が可能となるため、拘束性ブレークア
ウトの防止に有効である。このため、ネガティブストリ
ップ時間tN が存在するように、振動条件を設定するこ
とが、拘束性ブレークアウトの防止上必要である。
【0022】しかしながら、湯面のレベル変動の影響を
考慮しない場合、実際には、図2のA部のように、ネガ
ティブストリップ時間tN が存在しない振動周期が生じ
ることがある。図2は、鋳造速度Vc =1.5m/mi
n 、鋳型振動数fm =70cpm 、鋳型振動ストロー
クSm =8mm、湯面レベル振動数fw =35cpm
、湯面レベル振動ストロークSw =3.5mmの例で
ある。
【0023】凝固シェルの拘束後、湯面のレベル変動に
よりA部に相当する振動波形が事実上生じた場合、拘束
シェルの解放が達成できないため、拘束性ブレークアウ
トの伝搬を防止することが不可能となる。従って、本発
明においては、予め湯面レベル変動量を測定し、その変
動分を考慮した鋳型振動条件を設定することにより、湯
面直下での拘束シェルの解放をより確実に実行できるよ
うにしている。
【0024】即ち、湯面レベル変動を正弦波と見做す
と、その変位zw 及び変動速度vw は、次式で表わされ
る。
【0025】 zw =(Sw /2)sin2πfw t …(4) vw =πfw Sw ・cos2πfw t …(5)
【0026】このときのネガティブストリップ時間tN
が負の値とならない条件は、前出(1)式を満たす条件
となる。この(1)式において、ネガティブストリップ
時間tN が、各振動周期に対して存在すれば、拘束性ブ
レークアウトを防止できる。具体的には、前出(2)式
に示す鋳型振動条件を設定することで、拘束性ブレーク
アウトの発生を防止できる。
【0027】ネガティブストリップ時間tN が負の値に
ならない鋳型振動条件の例を図3に示す。
【0028】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0029】本実施形態は、図4に示すような、溶鋼1
0を保持する取鍋12と、該取鍋12の底部に設けられ
たエアシールパイプ14を介して溶鋼10が注入される
タンディッシュ16と、該タンディッシュ16内に注入
された溶鋼が、その底部に取り付けられた侵漬ノズル1
8を介して連続的に鋳込まれる、例えば水冷銅の鋳型2
0と、該鋳型20によって冷却され、凝固シェル22a
が鋳型20と接触する表面に形成された鋳片22を、鋳
型20の下部から連続的に引き抜くためのガイドローラ
24及びピンチローラ26を有する連続鋳造設備に本発
明を適用したもので、前記鋳型20上端部の湯面レベル
を測定するための、例えば超音波を用いたレベル計30
と、該レベル計30によって検出される湯面レベル変動
波形に応じて、前出(2)式の関係を満足するように、
鋳型振動条件を制御する鋳型振動制御装置32と、該鋳
型振動制御装置32の出力により、例えば油圧シリンダ
(図示省略)を用いて、振動テーブル(図示省略)上に
載置された前記鋳型20を上下方向に振動させる振動ア
クチュエータ34(例えば特開昭62−286656の
第3図参照)を備えたものである。
【0030】
【実施例】サイズが70×70×750mmの水冷銅鋳
型を有するモデル装置並びに実機の連続鋳造設備におい
て、本発明の調査を行った。モデル装置における実験で
は、侵漬ノズル18の侵漬深さ並びにノズル開度を変更
することで、強制的に湯面レベル変動量を3段階に変更
した。予め測定した湯面レベル変動を正弦波でマッチン
グし、鋳型20の正弦振動波形のストロークSm 、振動
数fm を変更して、ネガティブストリップ時間tN が常
に(2)式を満足するように設定して、調査を行った。
【0031】本発明法並びに比較法の鋳型振動条件の例
を図5乃至図7に示す。図5は、鋳造速度Vc =0.5
m/min、図6は同じく1.0m/min、図7は同
じく1.5m/minの場合を示している。
【0032】本発明法によるブレークアウト発生頻度の
調査結果を、湯面レベル変動を考慮しない比較法の結果
と共に、表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】表1における実験番号は、図5乃至図7中
に記載されている点の番号と対応している。表1より、
本発明法の振動条件では、ブレークアウトの発生が皆無
であることが確認できる。
【0035】実機連続鋳造設備におけるブレークアウト
警報の発生件数を調査したところ、比較法では25回発
生していたものが、本発明法の鋳型振動条件では、ブレ
ークアウト警報の発生回数が0となり、高速鋳造が安定
して達成できることが確認できた。
【0036】一般に、ネガティブストリップ時間tN の
増大は、振動時の凝固シェルの圧縮応力の増大により、
爪深さやオシレーションマーク深さが増大するため、品
質上、表面割れの発生、気泡あるいは介在物の凝固シェ
ルへの捕捉を招くため、極力小さくする必要があるとい
う報告が多いが、本発明法を用いた鋳片の表面性状は、
比較法と同レベルであり、品質上問題がないことが、鋳
片の調査により確認できた。
【0037】
【発明の効果】本発明により、鋳型振動条件の変更のみ
で高速鋳造における拘束性ブレークアウトの発生を抑制
でき、鋳造速度の低下無しに操業を続けることが可能と
なる。又、直送化プロセスが補償できるため、品質、生
産の安定性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】湯面レベル変動がない場合のネガティブストリ
ップ時間の例を示す線図
【図2】湯面レベル変動を考慮した場合のネガティブス
トリップ時間の例を示す線図
【図3】本発明による、ネガティブストリップ時間が負
の値にならない鋳型振動条件の例を示す線図
【図4】本発明の実施形態が適用される連続鋳造設備の
構成例を示すブロック線図
【図5】鋳造速度が0.5m/minの場合の、本発明
法と比較法の鋳型振動条件の例を比較して示す線図
【図6】鋳造速度が1.0m/minの場合の、本発明
法と比較法の鋳型振動条件の例を比較して示す線図
【図7】鋳造速度が1.5m/minの場合の、本発明
法と比較法の鋳型振動条件の例を比較して示す線図
【符号の説明】
10…溶鋼 12…取鍋 16…タンディッシュ 18…侵漬ノズル 20…鋳型 22…鋳片 22a…凝固シェル 30…レベル計 32…鋳型振動制御装置 34…振動アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸澤 宏一 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 中戸 參 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 反町 健一 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳型を上下方向に振動させながら連続鋳造
    を行う際に、 鋳型上端部の湯面レベル変動波形を測定し、 次式 Vm −(Vc +Vw )=πfm Sm cos2πfm t−
    πfw Sw cos2πfw −Vc ≧0 ここで、 Vm :鋳型振動速度(m/min:下向きを正) Vc :鋳造速度(m/min) Vw :湯面レベル変動速度(m/min) fm :鋳型振動数(Hz) Sm :鋳型振動ストローク(mm) fw :湯面レベル振動数(Hz) Sw :湯面レベル振動ストローク(mm) を満足するネガティブストリップ時間tN が、各振動周
    期に対して負の値にならないように鋳造速度Vc や鋳型
    振動条件を制御することにより、ブレークアウトの発生
    を防止することを特徴とする連続鋳造用鋳型の振動制御
    方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、次式 fm Sm ≧(Vc /π)+fw Sw を満足する鋳型振動条件を設定することを特徴とする連
    続鋳造用鋳型の振動制御方法。
JP4129696A 1996-02-28 1996-02-28 連続鋳造用鋳型の振動制御方法 Pending JPH09234549A (ja)

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