JPS602141B2 - クラツド鋼塊の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はェレクトロスラグ溶接法を利用したクラッド鋼
塊の製造方法に関する。

普通鋼板にステンレス鋼，ニッケル合金等の異種金属板
を重ね合わせたクラツド鋼板は、普通鋼板が構造用母材
としての強度を有し、またステンレス鋼板等が耐食性を
有するので、反応槽，高圧釜，熱交換器等を使用する重
化学工業及び食品，土木，造船，原子力等の種々の分野
において広く使用されている。

このクラッド鋼板の製造に供する鋼魂の製造方法として
は、例えば第４図に榛式的に示す方法が公知である。即
ち下注造塊鞍備の鋳型１ １内には側壁に沿わせて合村
たるステンー「しス鋼のクラッド板１０が吊支され、銭
込デッキ上に設置した電極昇降装置２０のアーム２２に
支承された電極板２１が、クラッド板１０から適当な距
離をもって離隔させて鋳型１１の上部関口から鉛直に挿
入され、その昇降を電極昇降装置２川こよって行うよう
にしてある。またクラツド板１と電極２１とは図示しな
い溶接電源に接続されている。而して図示しない注入管
に蓮通達結されている湯道１３ａを通流して、溶鋼１（
普通鋼）が鋳型１１にその下部閉口から供給されると、
鋳型内に予め装入してある粉末状の溶接フラツクスが溶
鋼熱により溶融して溶融スラグ２となり、溶融１より比
重の軽い溶融スラグ２は４０〜６仇肋程度の深さのスラ
グ格を形成して溶鋼面上に浮遊し、溶鋼湯面の上昇と共
に上昇していく。

そしてこのスラグ浴中に浸潰された電極板２１とクラッ
ド板１０との間に通電して溶融スラグ２に電流を通流せ
しめると、溶鋼１に比して極めて大きな電気抵抗値を０
示す溶融スラグ２が抵抗発熱してクラツド板１０周辺が
加熱され、これによりクラツド板１０の表層部が軟イＱ
客融する。次いで溶鋼１の濠面が上昇して、表層部が軟
化溶融したクラッド板１０の表面が溶鋼１に覆われると
、クラッド板１０の表層部と溶鋼１とが混離し、溶鋼１
が凝固して得られる鋼塊において注入溶鋼が占める部分
と予め鋳型内に挿入設置されたクラツド板１との境界は
峻味なものとなり、従ってステンレス鋼部分と普通鋼部
分との接着性が極めて良好であるクラッド鋼塊が得られ
る。ところでスラグ格が上昇する間に電極板２１とクラ
ッド板１０との間に安定して通電し、略々一定の抵抗発
熱量を得て、クラッド板１０の下部から上部にかけて一
様に良好な溶着状態とするためには、電極板２１が漆鋼
内に侵入せず、また電極板２１のスラグ裕中浸債深さを
安定に維持する必要がある。

このため従来方法においてはスラグ裕又は溶鋼傷面の上
昇に合わせて、また溶融スラグ２の抵抗熱による電極板
２１自体の溶融消耗に応じて、電極昇降装置２川こより
電極板２１を引き上げることとしているが、溶鋼湯面位
置の検知を溶融スラグ傷面位置の目視観察により、又は
高藤点金属棒を鋳型上部閉口からスラグ裕中に挿入し該
金属榛と鋳型との通電チェック等により行っていたため
、電極板２１のスラグ裕浸薄深さを一定に保持すること
は困難であり、また電極板２１の上昇移動時に、電極板
２１とクラッド板１０との間隙が変動して通電状態が不
安定となり、場合によってはクラッド板１０に接触して
発熱不能となる等の不都合があった。また電極昇降装置
２０のような大掛りな装置を鍵込デッキ上に各鋳型毎に
設置することは設置レイアウト上、また経済上、実質的
に不可能であるため、例えば１本の注入管から４基の鋳
型に溶鋼を分配注入するような造塊設備に対しては、設
置スペース上２基の鋳型についてしかこれを設置し得ず
、従って他の２基の鋳型においては普通鋼塊を製造する
こととせざるを得ないため生産性が極めて悪かった。本
発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、ェレ
クトロスラグ溶接を行うに際して電極昇降装置を必要と
せず、電極板とクラツド板との間に安定した状態で通電
し得、高品質のクラッド鋼塊を高い生産能率で、しかも
大掛りな装置を要することなく製造し得る方法を提供す
ることを目的とする。

本発明に係るクラッド鋼魂の製造方法は、下注方式の鋳
型内に配したクラッド板と電極との間に、溶鋼上に浮遊
させた溶融スラグを介して通電することによりクラツド
鋼塊を製造する方法において、綾鋼湯面しベルを測定す
ると共に、通電電流から電極の消耗速度を測定し、該測
定結果に基いて、電極先端位置が溶鋼湯面から所定の高
さ位置となるように銭込速度及び／又は通電電流を制御
することを特徴とする。

以下本発明方法を図面に基いて詳述する。

第１図は本発明方法の実施状態を示す漠式図である。フ
ロアに設置された台盤１３の上面中央に注入管１４が鉛
直立設されており、台盤１３上面の注入管１４配設位置
を中心とした同心円周上に４基の定盤１２（図には基の
み表われている）が４等配に配置されていて、各定盤１
２上には角筒状の鋳型１１が夫々薮遣されている（図に
は２基の鋳型のみ表われている）。そして各定盤１２の
中央に開設された湯口１２ａと注入管１４とは、台盤１
３の厚み方向略中央に内設され、注入管配設位置直下か
ら４方へ放射状に延びる湯道１３ａによって蓮通運結さ
れており、取鍋１５内の溶鋼をスライディングノズル１
６の関度調節によって注入量を制御しつつ注入管１４に
注入し、湯道１３ａを経て４基の鋳型１１へ供給する。
而して各鋳型内にはその上端が鋳型１１の上縁に支架さ
れたクラッド板３が鋳型側壁に沿わせて垂設されており
、クラッド板３には注入溶鋼と同一鋼種の複数の電極板
４（図面には１本のみ表われている）がクラッド板３と
電極板４との間に適宜の間隙を存せしめるようにして、
クラッド板３の幅方向に並列せしめ、溶接フラックスを
混合した耐熱接着剤５により、その長手方向及び軸方向
数個所にて固着されている。

このようにして４基の鋳型１１の内部に夫々クラッド板
３と電極版４とを鉛直設置するが、このうち１基の鋳型
１１の上方にはマイクロ波距離計のアンテナ１８を配し
てあり、アンテナ１８から鉛直下方に発せられたマイク
ロ波が鋳型１１内の溶鋼傷面にて反射してきたエコーを
アンテナ１８にて捉え、これをマイクロ波距離計の本体
１７に入力して溶鋼傷面位置を検知する。

この溶鋼湯面位置に関するデータは図示しないミニコン
ピュータ（以下ミニコンと略す）に転送され、ミニコン
にて溶鋼湯面の上昇速度の計測結果と、予め設定されて
いる所定の上昇速度パターンとを比較して、傷面上昇速
度の計測値を所定のパターンに一致させるべくスライデ
ィングノズル１６に対し制御信号を出力する。従ってマ
イクロ波距離計のアンテナ１８及び本体１７、ミニコン
並びにスライディングノズル１６によって、溶鋼の自動
銭込制御システムが構成されており、鋳型１１内の傷面
上昇速度を所定のパターンに一致させるべく溶釘の鋳込
制御が行われるようになっている。なおミニコンには、
後述する所要の電極消耗速度、鏡込条件、鋼種及び溶鋼
温度等により対応する条件のものを選択すべく、１０ｑ
陣程度の傷面上昇速度パターンが設定されている。而し
て取鍋１５から注入管１４に溶鋼の注入が開始され、こ
の溶鋼が傷道１３ａを通流して鋳型１ １に供Ｖ給され
て鋳型１ １への溶鋼の鎌込が開始されると、予め鋳型
内に粉末状で装入されていた溶接フラックスは、溶鋼熱
により溶融してスラグ格を形成し溶鋼傷面上に浮遊して
溶銭湯面の上昇とともにしだいに上昇してくる。

本発明方法においてま、この溶融スラグ裕中に浸潰され
た電極板４とクラッド板３との間に通電した際に、溶融
スラグ２の抵抗発熱によって電極板自体が溶融する電極
消耗速度に塞いて、この電極の消耗長さに見合う分だけ
溶鋼傷面を上昇せしめるべく、傷面の上昇速度制御及び
／又は通電電流の制御を行う。

このため電極板とクラッド板との間の通電電流値と電極
消耗速度との関係を予め求めておく。第１表は厚さ１仇
舷，幅１４０舷の電極坂を深さ５０肋の溶融スラグ裕中
に、電極板下端と溶鋼湯面（鋼と溶融スラグとの界面）
との離隔距離〆が、「夕」欄記載の値になるように浸潰
した場合を１例として、各通電条件と電極消耗速度との
関係を示したものである。第１表 なお通電電流は電極板１本当りの値である。

第１表から明らかなように、１対の電極板ークラッド坂
間の溶融スラグ中に３０００Ａの電流を通電せしめれば
、これによる溶融スラグの抵抗発熱によって電極板自体
が加熱され、８Ｑ帆／分の消耗速度で溶融する。また通
電電流値が３７５０Ａ，５６０Ｍの場合は、電極板下端
が夫々ｌｏｗ舷／分，１２仇舷／分の消耗速度で溶融す
る。従って例えば、通電電流値を３７５船に設定した場
合は、濠面上昇速度が１００豚／分になるように湯面上
昇速度パターンを設定して銭込制御を行うことにより、
毅鋼湯面が鋳型内を上昇移動しても、電極坂下端と溶鋼
湯面との間に略々一定の間隙を有して（スラグ裕中の電
極浸澄深さ一定にて）、電極板−クラツド坂間に安定通
電させることができ、鋼魂底部から頭部にかけて良好な
溶着状態のクラッド鋼塊を製造できる。

なお電極板４の溶融に伴い、電極板４をクラッド板３に
固着させていた溶接フラックスを混合した耐熱接着剤５
がクラツド板３から離脱するが、離脱した後はスラグ洛
中に浮遊し又は溶融スラグ熱により溶融してスラグ中に
混入するので鋼塊中に残存することはない。また上述の
ようにして通電電流値の設定とこの設定値における電極
消耗速度に基く鏡込制御とを行っても、注入溶鋼の温度
変動その他の鋳造条件の変動によって、前記〆値が零、
即ち電極板４が溶鋼１に接触しそうになった場合には、
溶鋼１中に電極板４が浸潰された状態となる前に瞬間的
に通電電流の増大、通電電圧の低下を発生する。

これを検出した場合に通電電流を高めて電極板４の消耗
速度を増速すればよい。更に綾鋼注入中に何らかの原因
で傷面上昇速度を初期設定値から変更せざるを得ない場
合又はそのような鍵込を行うパターンの場合は、この湯
面上昇速度の変更に応じて通電電流を変更する。

第２図は機軸に溶鋼１の鋳型内銭込開始後の経過時間を
とり、また縦軸に湯面上昇速度及びクラツド板３と電極
板４との間の通電電流値（電極１本当り）をとって、溶
鋼銭入中における傷面上昇速度（実線にて示す）の変更
と、それに伴う通電電流（破線にて示す）の変化パター
ンを表わしたものである。鏡込当初の通電電流の設定値
は３７５０Ａ、湯面上昇速度は１０仇松／分であるので
、湯面上昇速度は銭込開始時点のＡ点から徐々に増加さ
せ所定速度（１０仇舷／分）に達した（Ｂ点）後は、こ
れを保持すべく鰭込制御され、通電電流値もＡ′点から
Ｂ′点（３７５船）に増加させた後はこれを保持する。
通常はこの当初の通電電流値と湯面上昇速度とが保持さ
れて銭込終了（Ｇ，〇点）に至るのであるが、鏡込条件
の変更等により例えば湯面上昇速度を１２仇岬／分に速
める場合には（Ｃ→Ｄ点）、これに応じて通電電流値も
第１表に基いて電極消耗速度１２０柵／分に対応する値
５６００Ａに変更する（Ｃ′→〇点）。これは湯面上昇
速度が１２０柵／分から８仇吻／分へと低下（Ｅ→Ｆ点
）する場合も同機であり、この場合は通電電流値を５６
０船から３００船に変更する（Ｅ′→Ｆ′点）。このよ
うに綾鋼注入中に湯面上昇速度を変更する場合は、これ
に対応する消耗速度で電極板４を溶融せしめるべく、通
電電流の制御を行えばよい。次に本発明方法によりクラ
ッド鋼魂を製造した結果について述べる。各製造条件は
以下の通りである。取鍋容量：２５０Ｔ 造塊設備：注入管２本，鋳型８基 従って１本の注入管から４基の鋳型へ溶鋼を分配供給。

インゴツト重量：２７．５Ｔ鋼塊寸法（鋳型内面平均寸
法）：厚さ８５物舷，幅１７０帆，高さ２８０帆クラッ
ド板：高炭素鋼、幅１６０仇肋、各鋳型内部に華設。

電極板：厚さ１仇岬，幅１４仇肋 この電極板を各クラッド板に対して４本幅方向２６仇奴
間隔で並設。

溶融スラブ組成：Ｃａ○・・・２０％，Ｓｉ０２・・・
一４０％，Ｍｎ〇…２０％，ＣａＦ２…２％，Ａ〆２〇
３…４％，Ｍｇ０…４％，Ｔｉ０２・・・４％，Ｆｅ０
…１％，Ｂａ○…２．５％，その他…２．５％溶接フラ
ツクス：スミフラックス＃１０３（商品名）溶融スラグ
裕到達温度：１７００〜１８００ｑｏ溶融スラグ格深さ
：５物収湯面上昇速度及び通電電流の制御：第２図に示
す制御パターンこの結果、電極板ークラッド坂間の通電
を安定して行うことができ、鋼塊におけるクラッド板と
注入溶鋼との境界も酸味であって、クラッド板の落着性
が極めて良いクラツド鋼塊を製造することができた。

なお第３図はこのクラッド板と注入溶鋼との境界部をエ
ッチング処理により腐食して撮影した写真であって、図
の略上半分は注入熔鋼が占めている部分、略下半分はク
ラッド板が占めている部分であり、図の上下方向略中央
を略水平に延びる白色部分が両者の境界部（溶着面）で
ある。このように第３図はクラッド板の溶着性が極めて
優れていることを実証している。このように本発明方法
においては、電極の消耗速度と溶鋼湯面しベルとを測定
し、この測定結果に基いて、電極先端位置が溶鋼湯面か
ら所定の高さ位置となるように溶鋼湯面を上昇せしめる
べく銭込制御を行い、必要に応じて通電電流を制御する
ので、スラグ俗が上昇する間、スラグ裕中の霞極浸債深
さを一定に維持し得、クラッド板との間に安定して通電
でき、落着性の良いクラッド鋼塊を製造できる。

また溶鋼湯面の上昇に伴う電極移動を要しないから、電
極板とクラッド板との間隙を確保して安定通電でき、更
にこの間隙を一定の値に保持できるため電極板とクラツ
ド板との通電電流が安定することは勿論、電極昇降装置
のような大掛りな装置を設置する必要がなく、全ての鋳
型内にクラッド板及び電極板を設置して１チャージにお
いて鋳造されるィンゴットの全部（上述の実施例では８
本）をクラッド鋼塊とすることができ、生産性が極めて
高い。以上詳述した如く本発明方法による場合は、常に
安定した状態で通電し得、溶接品質が優れたクラツド鋼
塊を高能率で製造できる等、本発明はクラッド鋼塊の製
造技術の向上に多大の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す穣式図、第２図は
湯面上昇速度と通電電流値との関係の１例を示すグラフ
、第３図は本発明方法により製造したクラッド鋼塊のク
ラッド板溶着部を示す金属顕微鏡写真、第４図は従来方
法の模式図である。 １・・・溶鋼、２・・・溶融スラグ、３・・・クラッド
板、４・・・電極板、１１・・・鋳型、１６・・・スラ
イディングノズル、１７・・・本体、１８…アンテナ。 第１図第３図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下注方式の鋳型内に配したクラツド板と電極との間
   に、溶鋼上に浮遊させた溶融スラグを介して通電するこ
   とによりクラツト鋼塊を製造する方法において、溶鋼湯
   面レベルを測定すると共に、通電電流から電極の消耗速
   度を測定し、該測定結果に基いて、電極先端位置が溶鋼
   湯面から所定の高さ位置となるように鋳込速度及び／又
   は通電電流を制御することを特徴とするクラツド鋼塊の
   製造方法。