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発明の名称 連続鋳造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−47762
公開日 平成8年(1996)2月20日
出願番号 特願平6−207977
出願日 平成6年(1994)8月8日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】中前 富士男
発明者 下笠 知治 / 稲岡 数磨 / 川田 淳一 / 三武 裕幸 / 末光 一仁
要約 目的
溶鋼の偏流を正確に把握することにより、ブレークアウトを減少し、品質欠陥を少なくし、かつ浸漬ノズルや鋳型の寿命の向上をはかる連続鋳造方法を提供する。

構成
テーパー可変鋳型13の面圧を測定し、測定された面圧値と、測定された鋳造速度における予め求められた基準面圧値とを比較することにより、溶鋼の偏流又は鋳型の異常摩耗等の鋳造異常を判別する。
特許請求の範囲
【請求項1】 テーパー可変鋳型を用いた連続鋳造方法において、前記テーパー可変鋳型の面圧を測定し、該測定された面圧値と、測定された鋳造速度における予め求められた基準面圧値とを比較することにより、溶鋼の偏流又は鋳型の異常摩耗等の鋳造異常を判別することを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項2】 テーパー可変鋳型を用いた連続鋳造方法において、前記テーパー可変鋳型の面圧を測定し、該測定された面圧値と、測定された鋳造速度における予め求められた基準面圧値とを比較することにより、鋳造異常を判別し、状況に応じて鋳造速度の変更、鋳型のテーパーの変更、浸漬ノズルの交換、及び浸漬ノズルの浄化ガス流量の変更の何れか1又は2以上を行い、適正鋳造を行うことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項3】 テーパー可変鋳型を用いた連続鋳造方法において、前記テーパー可変鋳型の面圧を測定し、該測定された面圧値が、測定された鋳造速度における予め求められた基準面圧値に近づくように、テーパー可変鋳型の角度を制御することを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項4】 面圧の測定は、前記テーパー可変鋳型の傾斜角を変える油圧シリンダーの油の圧力を測定することによって行う請求項1〜3の何れか1項に記載の連続鋳造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テーパー可変鋳型を用いた連続鋳造方法に係り、更に詳しくは、鋳型の面圧を測定して鋳造状況を判断し、必要な対策を実施する連続鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にスラブ等の連続鋳造に用いる鋳型は、1対の短辺ブロックと1対の長辺ブロックで囲まれた断面矩形の空間部を有し、前記一対の短辺ブロック(テーパー可変鋳型)の傾斜角を可変にすると共に、各ブロックに冷却水路を設け、該鋳型を振動フレームに取付けて構成されている。そしてこの鋳型は、溶鋼が鋳型面で凝固シェルを形成するとき、溶鋼の熱収縮に応じ得るように、下方に向かって断面積が狭くなるようテーパー状に形成されている。該鋳型の上方には、溶鋼を溜めるタンディッシュが配置され、該タンディッシュに繋がる浸漬ノズルを介して溶鋼を該鋳型に湯面制御を行いながら供給している。そして連続鋳造において、前記浸漬ノズルが詰まる等の異変が生じた場合には、溶鋼の偏流が生じ、偏流が生じると鋳型の異常摩耗が発生したり、あるいは溶鋼が凝固シェルを破る等のブレークアウトが発生する等の事故が発生する。そこで、従来は特開昭56−95461号公報に一例が示されているように、溶鋼の偏流が発生すると鋳型温度が変化することを利用し、鋳型に温度検出素子を取付け、鋳造温度の定常温度と測定温度とを比較して溶鋼の偏流を検出することが提案されていた。また、特開昭56−99051号公報に記載のように、鋳型に音響検出センサーを設けて鋳型のテーパー角を制御する方法も一部において行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳型の温度を測定して偏流を検出することは可能であるが、該方法によって実際の溶鋼の流れのエネルギーを捕らえることはできないので、定量的に偏流を把握できず、精度が良くないという問題がある。また、前記公報記載の鋳型の温度測定では、鋳造速度が適正でないためあるいは鋳型のテーパー角が適正でないために発生する鋳型下部での異常摩耗等の判別は困難である。そして、特開昭56−99051号公報記載の音響検出センサーによる判定は鋳型テーパーの過大の検知はある程度は可能であるが、浸漬ノズルに起因する溶湯の偏流や、その他の音が発生しない異常に対しては感知できないという問題があった。次に、テーパー可変鋳型のテーパー角は、定常の高速鋳造において所定の凝固シェル厚さが確保されるように設定されているので、鋳造速度が低速の場合(例えば、鋳造開始時、タンディッシュ交換時、鋳造終了時)に凝固シェルの厚さが所定厚さより厚くなって、これによって鋳造鋳型(特にテーパー可変鋳型)の摩耗が大きくなり、ブレークアウトの増加や鋳型の寿命が低下するという問題があった。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、溶鋼の偏流を正確に把握することにより、ブレークアウトを減少し、鋳造製品の品質欠陥を少なくし、かつ鋳型の寿命の向上を図る連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1記載の連続鋳造方法は、テーパー可変鋳型を用いた連続鋳造方法において、前記テーパー可変鋳型の面圧を測定し、該測定された面圧値と、測定された鋳造速度における予め求められた基準面圧値とを比較することにより、溶鋼の偏流又は鋳型の異常摩耗等の鋳造異常を判別するように構成されている。請求項2記載の連続鋳造方法は、テーパー可変鋳型を用いた連続鋳造方法において、前記テーパー可変鋳型の面圧を測定し、該測定された面圧値と、測定された鋳造速度における予め求められた基準面圧値とを比較することにより、鋳造異常を判別し、状況に応じて鋳造速度の変更、鋳型のテーパーの変更、浸漬ノズルの交換、及び浸漬ノズルの浄化ガス流量の変更の何れか1又は2以上を行い、適正鋳造を行うように構成されている。請求項3記載の連続鋳造方法は、テーパー可変鋳型を用いた連続鋳造方法において、前記テーパー可変鋳型の面圧を測定し、該測定された面圧値が、測定された鋳造速度における予め求められた基準面圧値に近づくように、テーパー可変鋳型の角度を制御するように構成されている。そして、請求項4記載の連続鋳造方法は、請求項1〜3の何れか1項に記載の連続鋳造方法において、面圧の測定は、前記テーパー可変鋳型の傾斜角を変える油圧シリンダーの油の圧力を測定するように構成されている。
【0005】
【作用】浸漬ノズルから送られる溶湯に偏流が生じた場合には、片側のテーパー可変鋳型に衝撃圧力がかかり、更には溶湯の流れない側については、早く冷却されるので、凝固が速くなり、これによってテーパー可変鋳型に通常より大きな荷重がかかることになる。そこで、請求項1〜4記載の連続鋳造方法においては、テーパー可変鋳型が受ける面圧は、鋳造速度によって変わることを考慮して、予め正常の操業時の鋳造速度におけるテーパー可変鋳型が受ける面圧を測定して基準面圧を測定して求めておき、実際の操業にあっては、鋳造時のテーパー可変鋳型の面圧を駆動する油圧シリンダーの油の圧力あるいは直列に接続されたロードセル等によって測定しておき、測定面圧と前記基準面圧とを比較して、溶湯の偏流又はテーパー可変鋳型の傾斜角度異常等の鋳造異常を判別している。
【0006】請求項2記載の連続鋳造方法においては、更に前記テーパー可変鋳型の面圧測定値と前記基準測定値を比較し、鋳造速度を考慮して現象判定を行い、鋳造速度の変更、鋳型のテーパーの変更、浸漬ノズルの交換、及び浸漬ノズルの浄化ガス流量の変更の何れか1又は2以上を行って正常状態に戻すようにしている。そして、請求項3記載の連続鋳造方法においては、更に測定した面圧値と基準面圧値とを比較して、テーパー可変鋳型の傾斜角を制御し、基準面圧値になるように制御しているので、操業状態に応じてテーパー可変鋳型のテーパー角を自動制御できる。特に、請求項4記載の連続鋳造方法においては、油圧シリンダーの油の圧力は面圧に一次的な関係にあるので、鋳造鋳型に改造等を加えることなく行える。更に、油の圧力の測定は簡便に電気信号に変換できるので、自動制御等が容易となる。
【0007】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。ここに、図1は本発明の第1の実施例に係る連続鋳造方法を適用した連続鋳造装置の概略説明図、図2は高速鋳造時および低速鋳造時の鋳型のテーパー率H、Lを説明する説明図、図3は本発明の第2の実施例を説明するグラフである。図1に示すように、本発明の第1の実施例に係る連続鋳造方法を適用した連続鋳造装置10は、図示しない一対の長辺ブロック及び一対の傾斜可能な短辺ブロックからなるテーパー可変鋳型13を備えた鋳型11と 、図示しないタンディッシュ内の溶鋼を該鋳型11内へ流出させる浸漬ノズル12と、該鋳型11を構成する対となるテーパー可変鋳型13にそれぞれ取付けられた上下のステッピングシリンダー14、15とを有して構成されている。以下、これらについて詳しく説明する。
【0008】前記鋳型11の左右のテーパー可変鋳型13には、鋳造スラブの幅及びテーパー角を可変可能なように上下部に2のステッピングシリンダー14、15が、軸受部16、17を介して回動可能にそれぞれ取付けられ、油圧駆動のステッピングシリンダー14、15を伸縮することによって、前記テーパー可変鋳型13の幅及びテーパー角を変えることができるようになっている。前記浸漬ノズル12には、先端部に溶鋼を鋳型11の幅方向へ流出させるように吐出口18が2ヶ所設けられ、該吐出口18は背向かいに配置され、その吐出方向がテーパー可変鋳型13を向くようになっている。
【0009】前記ステッピングシリンダー14、15の元側の油圧配管には切換弁19、20が設けられ、該切換弁19、20と前記ステッピングシリンダー14、15との間には、鋳造時の該ステッピングシリンダー14、15の背圧をそれぞれ測定し、測定信号を制御装置21に送ることのできる背圧センサー22〜25が取付けられている。また、連続鋳造装置10には、鋳造速度を検出する図示しない鋳造速度センサー(例えば、鋳造されたスラブに当接するガイドローラに設けられたロータリエンコーダ)が設けられ、鋳造速度を制御装置21に入力できるようになっている。このように、ステッピングシリンダー14、15の背圧を測定することによって、テーパー可変鋳型13の面圧が測定できることになる。なお、前記ステッピングシリンダー14、15として通常の油圧シリンダー等を使用することもでき、更には前記背圧センサー22〜25の代わりに、ステッピングシリンダー14、15に直接ロードセル等を取付けることもできる。
【0010】なお、前記制御装置21には、前記背圧センサー22〜25の信号をデジタル信号に変換する回路、CPU及び必要なメモリを備え、予め通常操業時のベストの条件の基準面圧値となる基準データーがその鋳造速度と共にインプットされており、鋳造時のそれぞれの背圧測定データーと前記基準データを比較し、備えられたディスプレイ上にその対応策を表示でき、更に電気的な出力も可能となっている。
【0011】続いて、本発明の第1の実施例に係る連続鋳造方法について説明する。図1に示すように、ステッピングシリンダー14、15を駆動して、溶融金属の凝固収縮等の条件を考慮し、過去のデーターから最適の鋳造ができるようにテーパー可変鋳型13のテーパー角を設定後、切換弁19、20を閉とし鋳造作業を開始する。鋳造時鋳型11には、浸漬ノズル12の吐出口18から溶鋼が流出し、該溶鋼は矢印のようにテーパー可変鋳型13側へ流れる。鋳造中、該テーパー可変鋳型13には、溶鋼の静圧、凝固シェルの形成、さらには溶鋼の流出による動圧などの影響による圧力を受けているので、常時その圧力値を、ステッピングシリンダー14、15のピストン側の油の圧力を背圧センサー22〜25によって測定し、各測定値を前記鋳造速度センサーの出力と共に制御装置21へ入力している。
【0012】前記テーパー可変鋳型13は左右対称に配置され、通常は浸漬ノズル12からの溶鋼が左右均等に吐出しているので、他の条件、例えば凝固シェルの形成状態、潤滑パウダーの潤滑状態等が同一であれば面圧に対応する背圧センサー22、23及び背圧センサー24、25はそれぞれ同じ圧力を示し、更には正常操業状態であれば基準データ値とも一致することになる。ところが、浸漬ノズル12の吐出口18に異物が付着して、該吐出口18が縮小した場合、溶鋼は両側のテーパー可変鋳型13方向へ均等に流れず、偏流を生じることになる。ここで、テーパー可変鋳型13のテーパー角は、鋳造速度とテーパー可変鋳型13の面圧に応じて決めているが、鋳造速度が通常の速度の場合に、テーパー可変鋳型13の面圧(特に上側)が通常操業時より大きくなれば、この原因は、溶鋼の偏流によるものであると考えられる。そこで、対策として鋳造速度を遅くして溶鋼の噴出を減らすことによって偏流の影響を小さくし、さらに浸漬ノズル12内にアルゴンガスを通常時以上の量吹き込んで付着物を除去するか、又は浸漬ノズル12を新しいものと交換するかを実施する。
【0013】次に、鋳造速度が通常の速度より遅い場合、つまり溶鋼の偏流の影響がない場合にもかかわらず、テーパー可変鋳型13の面圧(特に下側)が通常操業時より大きい時は、この原因として、テーパー可変鋳型13のテーパー角が大きく、凝固シェルの生成が大きいために、凝固シェルがテーパー可変鋳型13の下部に異常接触するためであると考えられる。そこで、この場合の対策として、テーパー可変鋳型13のテーパー角を小さくして、凝固シェルの生成異常を押え、抵抗を小さくする。
【0014】
【表1】

【0015】表1は本発明の第1の実施例に係る連続鋳造方法を適用した操業例1〜4と、通常操業ベースである比較例とを示したものである。この比較例は通常操業のベストの条件を示している。まず、鋳造速度は、操業例1〜3の場合通常操業時の速度であるが、操業例4では速度が遅い場合である。そして、前記背圧センサー22〜25によって測定される鋳型の面圧は、操業例1〜4においては比較例より大きくなって測定され、これによって操業異常を検知した。そこで、鋳造速度を考慮して、操業例1においては過去のデータから浸漬ノズルの偏流が大であると判断し、対策として鋳造速度を1.0m/分から0.3m/分に落とし、鋳型のテーパーも僅少の範囲で小さくし、さらに浸漬ノズルの交換も行った。アルゴンガスの洗浄については浸漬ノズルが新品であるので、そのままとした。この対策をとった結果として、偏流および凝固シェルの生成異常が解消され鋳造速度を1.0m/分に戻しても鋳型面圧は比較例と同程度に下がった。
【0016】次に、操業例2の場合、浸漬ノズルの偏流が大であるが浸漬ノズルの交換までは必要としないと判断し、鋳造速度1.7m/分を1.4m/分に落とし、アルゴンガスの洗浄量を通常の1〜2(Nl/分)から少し増加して2〜3(Nl/分)とした。その結果、浸漬ノズルに付着していた異物が除去され偏流が解消され、鋳造速度を1.7m/分に戻しても鋳型面圧は比較例と同程度に下がった。そして、操業例3の場合、アルゴンガスの洗浄量のみを少し増加して2〜3(Nl/分)とした結果、鋳型面圧は比較例と同程度になった。操業例4では、鋳造速度が遅いので、浸漬ノズルからの溶鋼の速度は遅く、従って偏流による圧力増加は考え難い。従って、背圧センサーの測定値が通常より大きい場合には、シェル形成が大であると判断される。対策として、鋳型のテーパーを小さくしただけで、結果として、鋳型下部の凝固シェルの生成異常が解消され、鋳型面圧が比較例と同程度に下がった。
【0017】以上のような対策をとった結果、表1に示すように、操業例1〜4と比較例を比較すると、品質の向上、ブレークアウト率の減少、鋳型寿命の向上、および浸漬ノズルの寿命の向上がみられた。なお、ここで品質の向上とは、介在物による欠陥が減少したことを意味する。また、鋳型寿命比および浸漬ノズル寿命比とは、比較例を1.0とした場合の割合を示す。
【0018】次いで、図2、3により本発明に係る第2の実施例について説明する。図2は高速鋳造時および低速鋳造時の鋳型のテーパー率H、Lを説明する説明図、図3は本発明の第2の実施例を説明するグラフである。鋳造速度が低速になる程、周囲からの冷却によって凝固シェル厚さは厚くなり、テーパー可変鋳型13、特に下側の摩耗が大きくなる。この凝固シェル厚さによる影響はステッピングシリンダー14、15の背圧を検出する背圧センサー22〜25によってチェックできる。従来は、鋳造スタートから鋳造終了までのテーパー率(図2にその定義を示す)は、高速鋳造速度時で最適条件となるように設定された状態で鋳造していたので、鋳造スタート時や鋳造終了時には、鋳造速度が遅いため凝固シェル厚さが厚くなって、凝固シェルがテーパー可変鋳型13の下部と過度に摺動するという問題が生じていた。
【0019】そこで、本発明の第2の実施例では、図3に示すように、スタート時にテーパー率Lで開始し、鋳造速度が上昇するに応じて、テーパー率を徐々に上昇し、通常操業の高速鋳造時点でテーパー率がHとなるように変更する。高速鋳造時ではテーパー率をHで一定とするが、鍋交換のために鋳造速度を落とす時には、鋳造速度に応じてテーパー率をHから徐々にLに変更し、鍋交換時はテーパー率をLで一定に保つ。さらに鍋交換が終了して、再び鋳造速度を上昇する場合には、スタート時と同様に、テーパー率をLから徐々にHに変更する。鋳造終了時もテーパー率をHから徐々にLに変更する。このときの制御は、予め前記背圧センサー22〜25によって、鋳造速度毎のテーパー可変鋳型13の受ける面圧を測定して背圧基準値(即ち、基準面圧値)を決定し、該背圧基準値に近づくように、テーパー可変鋳型の角度を制御する。以上のように、面圧を測定して鋳造速度に応じて鋳型のテーパー率を変更することにより、従来のように鋳造速度が遅い場合に生ずる鋳型短辺の摩耗という問題を避けることができる。
【0020】
【発明の効果】請求項1〜4記載の連続鋳造方法においては、予め鋳造速度に対応するテーパー可変鋳型の基準面圧値をデーターとして用意し、実際の鋳造にあってはテーパー可変鋳型の面圧を測定し、これと前記データーを比較しながら、連続鋳造を行っているので、オンラインで鋳造状況を把握でき、必要な対策をすぐ取ることができる。特に、請求項2記載の連続鋳造方法においては、前記対策として、鋳造速度の変更、鋳型のテーパーの変更、浸漬ノズルの交換及び浸漬ノズルの洗浄ガスの流量の変更の何れか1又は2以上の対策を行なうので、その結果として、ブレークアウトが減少し、品質が向上し、浸漬ノズルおよび鋳型寿命の向上が可能となる。請求項3記載の連続鋳造方法においては、測定された面圧値と基準面圧値を比較しながら、テーパー可変鋳型の角度を自動制御するようにしているので、速度に対応した面圧になるようにテーパー可変鋳型のテーパー角を制御することができ、これによって鋳型の異常摩耗が防止できる。特に、請求項4記載の連続鋳造方法においては、面圧をテーパー可変鋳型の傾斜角を変える油圧シリンダーの油の圧力を測定することによって行っているので、極めて簡単であり、従来の鋳造装置であってもそのまま適用できる。




 

 


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