JP2005059016A

JP2005059016A - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2005059016A
Application number: JP2003207720A
Authority: JP
Inventors: Koji Morita; 浩二森田; Atsushi Hirano; 篤志平野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】取鍋内の溶融金属を浸漬ノズルを介してタンディッシュに注入して連続鋳造する際に、取鍋からの注入末期に浸漬ノズルの振動をもとにタンディッシュへのスラグ流出を検出するスラグ検出装置は、工場内で発生しているクレーンの振動等の外乱の影響を受けやすく検出精度が低下する場合がある。そこで、外乱の影響を最小限に抑えてスラグ流出判定の信頼性を向上させる。
【解決手段】操業条件の変動によって発生する外乱振動の発生メカニズムに着目し、スラグ流出以外の原因で浸漬ノズルの振動が変化する要因を最小限に抑制する目的で、タンディッシュ内の溶融金属に対する浸漬ノズルの浸漬深さを、予め定めたタンディッシュへの浸漬深さに対して３％以内に制御することにより、スラグ流出検出精度の向上を図ることができた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属の連続鋳造において取鍋から浸漬ノズルを用いてタンディッシュに注湯する際のスラグ流出を防止する連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、取鍋から浸漬ノズルを用いてタンディッシュに注湯する際のスラグ流出検出技術としては、次のような方法がある。
検出原理は各々の取鍋の注湯口に２本の検出コイルを巻き、溶融金属やスラグの透磁率の変化よりスラグ流出を判定する「電磁コイル」に基づいた検出方法であり、実用化例が多い簡易な方法である。
【０００３】
また、浸漬ノズル振動を用いたスラグ検出方法もある。例えば、特許文献１に記載されている検出方法について図１を基に以下に説明する。
図１において、１は取鍋、２は取鍋内の溶融金属、３はスラグ、４はスライディングノズル、５は浸漬ノズル、６はタンディッシュ、７は支持アームであり、８〜１０は３方向（垂直方向、水平方向及び軸方向）の各加速度センサーである。
【０００４】
この検出方法においては、３方向の加速度センサー８〜１０が浸漬ノズルの支持アーム７の手元に取り付けられ、取鍋１から溶融金属２をタンディッシュ５に供給する際の振動を検出する。そして振動から検出された加速度信号はメインアンプ部で１００Ｈｚ以上の任意のバンドパスフィルタを用いて取り込まれる信号のスラグ流入時の減衰率により、スラグ流出を判定する技術である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１６４１２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
浸漬ノズルの振動の減速率によりスラグの流出を判定し、実操業に反映する上で、スラグ流出判定の信頼性向上が課題である。
これまで、振動を用いたスラグ検出方法については前記のごとく様々な方法が提案されてきたが、それでも例えば建屋内の天井クレーン移動に伴なう振動の外乱等によるノイズが解消されずスラグ検出精度に影響を与える場合があった。
【０００７】
前記のように、外乱の影響抑制を目的としてバンドパスフィルタが使われているが、クレーン等の振動がスラグ流出時の振動と同じ周波数帯で発生している場合には、外乱影響の抑制効果は十分ではなく、スラグ流出検出精度を低下させてしまうという課題は解決されないままであった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）取鍋内の溶融金属を浸漬ノズルを介してタンディッシュに注入して連続鋳造する際に、取鍋からの注入末期に浸漬ノズルの振動をもとにタンディッシュへのスラグ流出を検出するスラグ検出装置を用いた連続鋳造法であって、タンディッシュ内の溶融金属に対する浸漬ノズルの浸漬深さを予め定めたタンディッシュへの浸漬深さに対して３％以内に制御することを特徴とする連続鋳造方法。
（２）取鍋内の溶融金属を浸漬ノズルを介してタンディッシュに注入して連続鋳造する際に、取鍋からの注入末期に浸漬ノズルの振動をもとにタンディッシュへのスラグ流出を検出するスラグ検出装置を用いた連続鋳造法であって、
取鍋からの注入末期にタンディッシュ内の溶融金属に対する浸漬ノズルの浸漬深さを予め定めた浸漬深さに対して３％超〜４％以内に制御すると共に、さらに前記浸漬ノズル内を通過する溶融金属の流速を予め定めた流速に対して５％以内に制御することを特徴とする連続鋳造方法。
（３）タンディッシュへの溶融金属注入末期に前記浸漬ノズル内を通過する溶融金属の流速を予め決められた流速に対して５％以内に制御することを特徴とする前記（１）記載の連続鋳造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
操業条件の変動によって発生する外乱振動の発生メカニズムに着目し、スラグ流出以外の原因で浸漬ノズルの振動が変化する要因を最小限に抑制することを目的に検討した。
【００１０】
図２は、取鍋から浸漬ノズル５を介してタンディッシュへ溶融金属を注入する際の制御の一例を示したものである。図２において、ロードセル１１によりタンディッシュ質量を測定してタンディッシュ６へ注入される溶融金属１２の量を取鍋のスライディングノズル４の開度で制御している。ここで浸漬ノズル５内を通過する溶融金属の流速は、取鍋１内の溶融金属質量の単位時間あたりの減少量で求められる。
【００１１】
図３は、溶融金属をタンディッシュ６に注入する際に浸漬ノズル５に作用する力を模式的に示した図である。図３において浸漬ノズル５がタンディッシュ６内の溶融金属に浸漬している部位は溶融金属の流動による力（Ｆ１）が作用している。また、浸漬ノズル５内を流れる溶融金属１２が浸漬ノズル５内を通過する際に浸漬ノズル５内壁に対して剪断力（Ｆ２）が働き、剪断力の反力（−Ｆ２）が浸漬ノズル５に作用している。
【００１２】
さらに、溶融金属が浸漬ノズル５から溶融金属がタンディッシュ６内へ吐出される際には反力（Ｆ３）が浸漬ノズル５に作用する。
このように３つの力がバランスして浸漬ノズル５に作用していると考えるが、操業条件のばらつきによって前記のバランスが崩れるような外乱が働く場合に、スラグ流出の際の外乱となる振動が発生するものと考えられる。
【００１３】
以上の外乱発生の推定メカニズムを基に、外乱の発生状況を調査した。
まず、外乱に影響を及ぼす操業条件として、前記の流動による力（Ｆ１）として、浸漬ノズルの浸漬深さ影響についてまとめた結果を図４に示す。即ち浸漬ノズルの浸漬深さが変化することによって、流動の影響を受ける浸漬ノズルの面積が変化するため、流動による力（Ｆ１）が大きく変化すると考えた。
さらに、浸漬ノズル５内壁に対して剪断力の反力（Ｆ２）、溶融金属がタンディッシュ６内へ吐出される際の反力（Ｆ３）に及ぼす浸漬ノズル内を流れる溶融金属の流速の影響をまとめた結果を図５に示す。
【００１４】
図４に記載の過検知率とは、浸漬ノズルの振動によるスラグ検知と共に、浸漬ノズル先端からスラグが流出し、ノズル周辺に浮上したスラグを目視観察によるスラグ検知を同時に実施した場合に、目視ではスラグ観察できなかったにも関わらず振動によるスラグ検知ではスラグ流出と判定したものの割合である。
また、図５に記載の検知タイミングとは、目視でのスラグ流出判定タイミングに対して振動によるスラグ流出検知判定がどれだけ早期に判定できたかをまとめた結果である。
【００１５】
なお、浸漬ノズルの浸漬深さは、タンディッシュ形状（容積）をもとにロードセルで測定したタンディッシュ溶融金属質量から逆算した溶融金属のヘッド高さと、取鍋の浸漬ノズルとタンディッシュの取り合いから算出した。
図４においては、タンディッシュの溶融金属の目標質量から目標浸漬深さを逆算し、この値を予め設定した浸漬ノズルの浸漬深さ（０．６ｍ）として浸漬深さの時間当たりでの変動量を記載した。
【００１６】
また、浸漬ノズル内を流れる溶融金属の流速は、取鍋形状（容積）をもとにロードセルで測定した取鍋内の溶融金属質量から溶融金属のヘッド高さを逆算し、エネルギー保存則から流速を算出した。図５においてはタンディッシュに注入する目標注入量を予め設定した流速（０．６ｍ／ｓ）として、単位時間当たりの変動量（自乗平均値）を記載した。
【００１７】
このような調査の結果、図４に示すように浸漬ノズルの浸漬深さを予め定めた深さ（０．６ｍ）に対して３％以下の場合には、過検知率が５％未満となり検知精度が向上することがわかった。さらに、浸漬ノズル内を流れる溶融金属の速度を、予め設定していた速度（０．３ｍ／ｓ）に対して５％以下に制御した場合には、浸漬ノズルの浸漬深さを予め設定していた深さに対する変動量を３％超〜４％以内に制御することにより、検知精度を向上させ得ることがわかった。
【００１８】
さらに、図５に示すように、浸漬ノズルの浸漬深さを予め設定していた深さに対する変動量を３％以内に制御したうえで、浸漬ノズル内を流れる溶融金属の速度を予め設定していた速度（０．３ｍ／ｓ）に対して５％以内に制御した場合には、目視でスラグ流出を確認するよりも２０ｓ以上前のタイミングでスラグ流出を検知できることが判明した。この場合、特に取鍋内の溶融金属の残存量が１０％以下となる取鍋注入末期にて、浸漬深さと流速を制御することがスラグ流出検知精度を向上させるうえで特に好ましいことが判明した。
【００１９】
【実施例】
容量３６０ｔ取鍋、容量７０ｔタンディッシュの連続鋳造機を用いて鋼の実機鋳造を行い、図１に示す振動加速度測定計と共に、浸漬ノズル目視によるスラグ流出検知を行った。鋳造に際し、タンディッシュに注入する目標注入量を０．３ｍ／ｓ、取鍋の浸漬ノズルの目標は浸漬深さ（０．６ｍ）とした。調査結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１において、実施例１〜４は本発明の実施例である。
実施例１は、浸漬ノズルの浸漬深さを予め定めたタンディッシュへの浸漬深さに対して３％以内に制御した場合であり、目視よりも６〜１２秒早くスラグ流出判定ができている。
実施例２は、浸漬深さを予め定めたタンディッシュへの浸漬深さに対して３％より大きく４％以内に制御すると共に、さらに前記浸漬ノズル内を通過する溶融金属の流速を、予め定めた流速に対して５％以内に制御した場合であり、目視よりも６〜１２秒早くスラグ流出判定ができている。
【００２２】
実施例３と４は、浸漬深さを予め定めたタンディッシュへの浸漬深さに対して３％以内に制御すると共に、さらに前記浸漬ノズル内を通過する溶融金属の流速を、予め定めた流速に対して５％以内に制御した場合であり、実施例１と２よりもさらに早く目視よりも２０〜２５秒早くスラグ流出を判定することができた。
【００２３】
一方、実施例５と６は比較例である。
比較例５は、浸漬ノズルの浸漬深さを、予め定めたタンディッシュへの浸漬深さに対して３％超〜４％以内に制御したものの、溶融金属の流速を予め定めた流速に対して５％以内に制御できなかった例である。
また比較例６は、浸漬ノズルの浸漬深さを、予め定めたタンディッシュへの浸漬深さに対して３％以内に制御しなかった場合である。
何れもセンサーによる判定ではスラグ流出と判定したが、スラグ流出を目視で確認できないという結果であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の振動加速度測定系の模式図。
【図２】本発明における浸漬ノズルの振動測定装置の説明図。
【図３】本発明における浸漬ノズルの振動の外乱となる操業因子の説明図。
【図４】浸漬ノズルの振動変化とスラグ検知率の相関を示す図。
【図５】浸漬ノズル溶融金属の流速の変動量とスラグ検知率の相関を示す図。
【符号の説明】
１：取鍋２：取鍋内の溶融金属
３：スラグ４：スライディングノズル
５：浸漬ノズル６：タンディッシュ
７：支持アーム
８：鉛直方向の加速度センサー
９：水平方向の加速度センサー
１０：軸方向の加速度センサー
１１：ロードセル１２：タンディッシュ内の溶融金属

Claims

取鍋内の溶融金属を浸漬ノズルを介してタンディッシュに注入して連続鋳造する際に、取鍋からの注入末期に浸漬ノズルの振動をもとにタンディッシュへのスラグ流出を検出するスラグ検出装置を用いた連続鋳造法であって、取鍋からの注入末期にタンディッシュ内の溶融金属に対する浸漬ノズルの浸漬深さを予め定めた浸漬深さに対して３％以内に制御することを特徴とする連続鋳造方法。
取鍋内の溶融金属を浸漬ノズルを介してタンディッシュに注入して連続鋳造する際に、取鍋からの注入末期に浸漬ノズルの振動をもとにタンディッシュへのスラグ流出を検出するスラグ検出装置を用いた連続鋳造法であって、取鍋からの注入末期にタンディッシュ内の溶融金属に対する浸漬ノズルの浸漬深さを予め定めた浸漬深さに対して３％超〜４％以内に制御すると共に、前記浸漬ノズル内を通過する溶融金属の流速を予め定めた流速に対して５％以内に制御することを特徴とする連続鋳造方法。
取鍋から溶融金属注入末期に前記浸漬ノズル内を通過する溶融金属の流速を予め定めた流速に対して５％以内に制御することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。