JP2003305546A - 連続鋳造機の操業方法 - Google Patents

連続鋳造機の操業方法

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JP2003305546A JP2002107049A JP2002107049A JP2003305546A JP 2003305546 A JP2003305546 A JP 2003305546A JP 2002107049 A JP2002107049 A JP 2002107049A JP 2002107049 A JP2002107049 A JP 2002107049A JP 2003305546 A JP2003305546 A JP 2003305546A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造用の鋳型を上昇から下降への急激な
方向転換を伴うことなく振動させ、製品鋳片の品質向上
と安定した操業とを併せて達成する。 【解決手段】 連続鋳造用の鋳型を、下式により表され
る非正弦波の振動波形を有するように振動させる。 Z=A(sin2πft+bcos4πft+c) 但し、Z: 鋳型の変位(mm) A: 鋳型の振動ストロークS(mm)の1/2 b: 歪み定数 c: 歪み定数 f: 鋳型の振動数(Hz/60) t: 時間(sec)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属、特に、
溶鋼の連続鋳造に用いる連続鋳造機の操業方法に関す
る。 【0002】 【従来の技術】連続鋳造機の操業は、タンディッシュ内
に貯留された溶鋼等の溶融金属を上下に開口を有する筒
形の鋳型に注入し、該鋳型の水冷された内壁面との接触
により凝固させ、外側を凝固シェルにて被覆されてなる
鋳片を得て、該鋳片を鋳型の下部の開口から連続的に引
抜きつつ更に冷却し、内側にまで凝固が進行した段階に
おいて所定の長さに切断して、圧延等の後工程における
素材となる製品鋳片を製造すべく行われる。 【0003】さてこのように行われる連続鋳造機の操
業、特に、溶鋼を対象とする高速での連続鋳造機の操業
に際しては、鋳型の内壁に凝固シェルの一部が焼付きに
よって拘束され、この拘束部の作用により健全な凝固シ
ェルの形成が阻害され、種々の製品欠陥の要因となると
共に、ブレークアウトの発生を招来するという問題があ
った。 【0004】このような問題を解消するため、従来か
ら、鋳型の内部に潤滑用のパウダを供給し、該パウダを
鋳型の内壁と鋳片との間に介在させて両者の摩擦を軽減
し、前記拘束の発生を未然に防止する対策がなされてい
る。近年においては、鋳造速度の高速化及び適用鋼種の
拡大に対応するため、物性の異なる種々のパウダが開発
されており、前述した問題の解消に一定の成果をあげて
いる。 【0005】ところが、多種多様の鋼種及び鋳造条件下
にて行われる連続鋳造機の操業において、パウダの選択
のみによって対応するには限界がある。そこで、パウダ
の使用に加えて、操業中の鋳型を上下方向に振動(オッ
シレーション)させ、鋳型の内壁と凝固シェルとの摩擦
を軽減して、凝固シェルの拘束の問題を解消する対策が
なされている。 【0006】以上の如きオッシレーションは、単純な正
弦波の振動波形により鋳型を振動させることにより簡易
に実現し得る。しかしながら、振動により鋳型の内壁と
凝固シェルとの間に発生する相対運動は、鋳型の下降速
度が鋳片(凝固シェル)の引抜き速度よりも速いネガテ
ィブストリップ期間と、鋳型の下降速度が鋳片(凝固シ
ェル)の引抜き速度よりも遅いポジティブストリップ期
間とに分けられ、前述した単純な正弦波形によって振動
させた場合、両期間でのオッシレーションの効果が相違
し、満足すべき結果が得られないという問題がある。 【0007】近年においては、複雑な振動波形の付加が
可能な電気油圧式のオッシレーション装置が開発されて
おり、特公平4-79744号公報、特公平2-43575号公報に
は、この種のオッシレーション装置を用い、偏倚正弦波
形と称される振動波形により鋳型を振動させる方法が開
示されている。 【0008】偏倚正弦波形は、複数の正弦波形を合成し
た波形であり、特公平4-79744号公報においては、下記
(1)式により与えられ、図5に示す振動波形にて鋳型
の振動がなされており、また特公平2-43575号公報にお
いては、偏倚正弦波形に波形歪みを加えた振動波形にて
鋳型の振動がなされている。なお、図5中の破線は、比
較のために示された正弦波形である。 【0009】 Z=a1 sin2πft+a2 sin4πft+a3 sin6πft+・・・ …(1) 但し、Z: 鋳型の変位(mm) a1 ,a2 ,a3 : 変位の振幅(mm) f: 鋳型の振動数(Hz/60) t: 時間(sec) 【0010】特公平4-79744号公報には、このような振
動波形により鋳型を振動させることによって、ネガティ
ブストリップ期間における鋳型の最大下降速度を大きく
し、ポジティブストリップ期間における鋳型の最大上昇
速度を小さくして、オッシレーションによる鋳型の内壁
と凝固シェルとの摩擦の軽減効果を高め、凝固シェルの
拘束の問題を効果的に解消し得ると記載されている。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】ところが、特公平4-7
9744号公報に開示されたように、(1)式に示された偏
倚正弦波形により鋳型を振動させた場合、図5中にYと
して示す部分において、上昇から下降への急激な方向転
換が生じ、このとき、鋳型内部の溶鋼レベルが相対的に
急上昇する結果、鋳型内壁のメニスカス近傍に付着した
パウダベアの巻き込み、及び溶鋼表面の未溶融パウダの
巻き込みが発生し、これらが鋳型内壁と凝固シェルとの
間に介在し、使用するパウダの種類によっては、製品鋳
片の表面品質の悪化を招来し、更には、ブレークアウト
等の操業トラブルを引き起こす虞れがあった。 【0012】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、ネガティブストリップ期間とポジティブストリ
ップ期間とにおける異なる速度下での鋳型の振動を、上
昇から下降への急激な方向転換を伴うことなく実現し、
パウダベア及び未溶融パウダの巻き込みを回避しなが
ら、鋳型の内壁と凝固シェルとの摩擦の軽減効果を高め
て、凝固シェルの拘束に起因する問題を解消することが
でき、製品鋳片の品質向上と安定した操業とを併せて達
成し得る連続鋳造機の操業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】本発明に係る連続鋳造機
の操業方法は、連続鋳造用の鋳型からの鋳片の引抜き
を、前記鋳型を上下方向に振動させつつ行う連続鋳造機
の操業方法において、前記鋳型を、下式により表される
非正弦波の振動波形を有するように振動させることを特
徴とする。 Z=A(sin2πft+bcos4πft+c) 但し、Z: 鋳型の変位(mm) A: 鋳型の振動ストロークS(mm)の1/2 b: 歪み定数 c: 歪み定数 f: 鋳型の振動数(Hz/60) t: 時間(sec) 【0014】本発明においては、正弦波形と余弦波形と
を合成した波形として上式により与えられる非正弦波の
振動波形を有するように操業中の鋳型を振動させる。こ
の振動波形は、上昇から下降への方向転換が緩やかに生
じ、しかも、ネガティブストリップ期間における鋳型の
最大下降速度を大きくし、ポジティブストリップ期間に
おける鋳型の最大上昇速度も大きくし得る特性を有して
おり、パウダベア及び未溶融パウダの巻き込みを回避し
つつ、凝固シェルの拘束に起因する製品欠陥及びブレー
クアウトの発生等の問題を解消することが可能となる。 【0015】 【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る連続
鋳造機の操業方法(以下本発明方法という)の実施状態
を示す模式図である。 【0016】図中1は、上下に開口を有し筒形をなす連
続鋳造用の鋳型であり、該鋳型1の内部には、上側開口
部から適長侵入せしめた注湯ノズル2を介して溶鋼が注
湯されている。鋳型1は図示しない水冷構造を有してお
り、これの内部に注湯された溶鋼は、該鋳型1内壁との
接触により冷却されて凝固し、外側を凝固シェルにて被
覆された鋳片3となって下側開口部から図示の如く連続
的に引抜かれるようになっている。 【0017】前記鋳型1は、振動台4上に固定支持され
ている。図中5は、固定部分に立設され、前記振動台4
を支承するための基台であり、該基台5には、上下一対
の回動ビーム50,51が水平軸回りでの回動自在に枢支さ
れている。下側の回動ビーム51は、枢支位置の両側に延
設されており、これの一端は振動源となる電気油圧式の
振動シリンダ6に連結されている。また上側の回動ビー
ム50の先端、及びこれと同側に延設された前記回動ビー
ム51の他端は、図示の如く、前記振動台4の支持枠41の
上下に夫々枢支されている。 【0018】以上の構成により振動台4は、回動ビーム
50,51及び支持枠41からなるリンク機構を介して伝達さ
れる前記振動シリンダ6の進退動作に応じて上下方向に
振動する。 【0019】振動シリンダ6は、振動制御部7から与え
られる動作指令に従って動作するようになしてある。振
動制御部7には、鋳型1に取付けられた振動検出器8か
ら、該鋳型1に生じる実変位の検出結果が与えられてい
る。振動検出器8としては、振動の加速度に対応する出
力が得られる圧電形の振動センサを用い、得られた出力
を2回積分して前記実変位を得る構成としてもよく、ま
た振動の速度に対応する出力が得られる動電形の振動セ
ンサを用い、得られた出力を積分して前記実変位を得る
構成としてもよい。 【0020】振動制御部7は、振動検出器8から与えら
れる鋳型1の実変位の検出結果に基づいて振動シリンダ
6に動作指令を発し、該振動シリンダ6の動作により、
下記の(2)式によって表される振動波形に従って前記
鋳型1の振動を制御する。 【0021】 Z=A(sin2πft+bcos4πft+c) …(2) 但し、Z: 鋳型の変位(mm) A: 鋳型の振動ストロークS(mm)の1/2 b: 歪み定数 c: 歪み定数 f: 鋳型の振動数(Hz/60) t: 時間(sec) 【0022】(2)式に示す振動波形は、正弦波形と余
弦波形とが合成された非正弦波形であり、例えば、図2
中に実線により示す波形となる。なお、図2中の破線
は、比較のために示された正弦波形であり、この正弦波
形と比較した場合、(2)式に示す振動波形は、下降域
での速度が大きく、しかも上昇域から下降域への方向転
換が緩やかに生じていることがわかる。 【0023】従って、前記下降域をネガティブストリッ
プ期間に合わせることにより、鋳型1の振動(オッシレ
ーション)は、ネガティブストリップ期間の最大下降速
度が大きく、ポジティブストリップ期間における最大上
昇速度も大きくなり、ネガティブストリップ期間及びポ
ジティブストリップ期間の双方において鋳型の内壁と凝
固シェルとの摩擦を有効に軽減でき、焼付きによる凝固
シェルの拘束に起因する製品欠陥及びブレークアウトの
発生等の問題を解消することが可能となる。 【0024】また前記振動波形は、上昇域から下降域へ
の方向転換が緩やかに生じ、ポジティブストリップ期間
からネガティブストリップ期間への移行の前に、図中に
Xとして示す如く、緩やかに速度変化する転換期間が確
保されることとなり、前記移行に伴う鋳型1内部の溶鋼
レベルの相対的な上昇が緩やかに生じ、パウダベア及び
未溶融パウダの巻き込みが発生せず、製品鋳片の表面品
質の悪化、ブレークアウト等の操業トラブルの発生を未
然に防止することができる。 【0025】本発明方法において用いられる図2に示す
振動波形と、図5に示す偏倚正弦波形との相違は、両図
の比較により明らかな如く、正弦波形との共通点が、偏
倚正弦波形においては1/2周期毎に存在するのに対
し、本発明方法において用いる非正弦波形においては1
周期毎に存在するところにある。 【0026】図3は、本発明方法によるパウダベア及び
未溶融パウダの巻き込み防止効果を調べた結果を示す図
であり、比較のために、同一の操業条件下において、正
弦波形により振動させた場合を従来法1として示し、特
公平4-79744号公報に開示された偏倚正弦波形により振
動させた場合を従来法2として示している。振動条件
は、いずれの場合においても、振動ストロークSを5.
0mmとし、1サイクル中のネガティブストリップ期間
の占める割合Ns を30%とし、振動数fを130/6
0Hzとしており、夫々の巻き込み防止効果を、製品鋳
片の表面欠陥発生率によって比較した。 【0027】本図の結果により、(2)式に示す振動波
形により振動させた本発明方法における表面欠陥発生率
は、偏倚正弦波形により振動させた従来法2における表
面欠陥発生率よりも明らかに低く、正弦波形により振動
させた従来法1における表面欠陥発生率と略同程度に抑
えられており、従来法2の難点であったパウダベア及び
未溶融パウダの巻き込みの問題が、本発明方法により改
善されることが明らかである。 【0028】図4は、本発明方法をパウダ消費量により
評価した結果を示す図であり、比較のために、同一の操
業条件下において、正弦波形により振動させた場合を従
来法1として示し、特公平4-79744号公報に開示された
偏倚正弦波形により振動させた場合を従来法2として示
している。 【0029】パウダ消費量は、一般的に、鋳造速度の増
加に伴って減少する。図4を参照した場合、低速鋳造下
(鋳造速度2.0m/min)でのパウダ消費量は、本
発明方法及び従来法2において従来法1よりも大となっ
ているが、高速鋳造下(鋳造速度4.0m/min)に
おけるパウダ消費量は、本発明方法、従来法1及び従来
法2において略同一である。 【0030】ここで、従来法2においては、偏倚正弦波
による振動がなされており、鋳型1の振動加速度が0.
6G以下に限定されるために、振動周波数の制約により
高速鋳造時におけるパウダ消費量増の効果が少ない。こ
れに対し本発明方法においては、前記(2)式に示す振
動波形による振動がなされており、振動周波数の制約が
少なく、高速鋳造時に安定した周波数を確保できるた
め、パウダ消費量の増加に支障がなく、潤滑性の改善を
図ることができる。 【0031】 【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、鋳型の内壁と凝固シェルとの摩擦の軽減により、凝
固シェルの拘束に起因する問題を解消しながら、鋳型の
上昇から下降への急激な方向転換を緩和し、パウダベア
及び未溶融パウダの巻き込みを未然に防止することがで
き、製品鋳片の品質向上と安定した操業とを併せて達成
することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明方法の実施状態を示す模式図である。 【図2】本発明方法において用いられている鋳型の振動
波形を示す図である。 【図3】本発明方法によるパウダベア及び未溶融パウダ
の巻き込み防止効果を調べた結果を示す図である。 【図4】本発明方法をパウダ消費量により評価した結果
を示す図である。 【図5】従来において用いられている鋳型の振動波形を
示す図である。 【符号の説明】 1 鋳型 3 鋳片 4 振動台 6 振動シリンダ 7 振動制御部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 連続鋳造用の鋳型からの鋳片の引抜き
    を、前記鋳型を上下方向に振動させつつ行う連続鋳造機
    の操業方法において、前記鋳型を、下式により表される
    非正弦波の振動波形を有するように振動させることを特
    徴とする連続鋳造機の操業方法。 Z=A(sin2πft+bcos4πft+c) 但し、Z: 鋳型の変位(mm) A: 鋳型の振動ストロークS(mm)の1/2 b: 歪み定数 c: 歪み定数 f: 鋳型の振動数(Hz/60) t: 時間(sec)
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