JP2005334936A - 連続鋳造設備における取鍋注湯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高スループットの連続鋳造設備の場合にもスラグの流出を正確に検知し、注湯末期におけるタンディッシュへのスラグ流入を防止するとともに、取鍋の残湯量を減衰させて歩留まりの向上を図れる連続鋳造設備における取鍋注湯方法を提供する。
【解決手段】 平均注入流量が６.0t/min以上である高スループットの連続鋳造設備の取鍋１から、溶融金属をロングノズル３を介してタンディッシュ２に注湯するに際し、注湯末期に取鍋注湯量を５.０t/min以下に絞ったうえで、ロングノズル支持装置４に取り付けた振動加速度計５の振動出力の減衰率からスラグ流出の有無を検知し、直ちにスライディングノズル１１を操作して注湯を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高スループットの連続鋳造設備において、スラグを混入させることなく取鍋から溶融金属をタンディッシュに注湯する方法に関するものである。

溶鋼などの溶融金属を連続鋳造する設備においては、取鍋から溶融金属をロングノズルを介してタンディッシュに注湯し、タンディッシュから鋳型に注湯しながら連続鋳造を行っている。この取鍋内の溶融金属の上面にはスラグが浮遊しているため、注湯末期においてはスラグの一部もタンディッシュに流入し、介在物となって鋳片の品質を低下させる。このため注湯末期においてはスラグ流出を検知し、スライディングノズルを操作して注湯を停止することが望まれる。

特許文献１には、取鍋内の残湯量が所定値に達するとスライディングノズルの開閉動作を停止して、溶鋼を取鍋からタンディッシュに導くロングノズル内に封入される不活性ガスの圧力を検知し、その圧力変化によってスラグ流出を検知する方法が開示されている。しかしスラグ検知を行う注入末期には溶鋼温度が低下しているため、ロングノズル内に不活性ガスを吹き込むための孔の閉塞が発生し、測定不能となる頻度が高くなるという問題があった。またロングノズルに孔をあけるために強度が低下し、注湯中にロングノズルが折損して品質悪化、生産性の悪化が発生する可能性があった。

特許文献２には、溶融金属をタンディッシュに注湯するロングノズルの支持装置に振動加速度計を取付け、その振動出力の減衰率からスラグ流出を検知する方法が開示されている。この方法は、スラグ流出と同時に流出流体の比重が急激に低下する結果、振動出力も急激に減衰することを利用したものである。ところがこの方法は平均注入流量2t/min以下の超低スループット鋳造時には正確な検知が可能であるが、平均注入流が大きくなるとスラグ流出を正確に検出することができなかった。

すなわち、平均注入流が2t/minを超えると渦の発生により振動出力のハンチングが次第に大きくなり、振動出力の減衰率のみでスラグ流出判定を行おうとすると非常に早い段階でスラグ流出と判断することとなり、取鍋内に大量の溶湯が残ることとなって歩留まりが悪化する。特に平均注入流が6t/minを超える高スループットの場合には、スラグ流出時にもほとんど出力の減衰が発生せず、この振動出力の減衰率を利用する方法によりスラグ流出を検知することは全く不可能であった。
特開２００３−３３８５２号公報 特許第３１３８５８１号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決して、平均注入流が6t/minを超える高スループットの連続鋳造設備の場合にもスラグの流出を正確に検知し、注湯末期におけるタンディッシュへのスラグ流入を防止して介在物による鋳片の品質悪化をなくすとともに、取鍋の残湯量を減衰させて歩留まりの向上を図ることができる連続鋳造設備における取鍋注湯方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、平均注入流量が６.0t/min以上である高スループットの連続鋳造設備の取鍋から、溶融金属をロングノズルを介してタンディッシュに注湯するに際し、取鍋注湯量を５.０t/min以下に絞ったうえで、ロングノズル支持装置に取り付けた振動加速度計の振動出力の減衰率からスラグ流出の有無を検知し、スラグ流出が検出されたときに注湯を停止することを特徴とするものである。特に、取鍋内の残湯量が所定値以下となった時点における振動加速度計の出力の平均値を算出し、その平均値よりも小さな値をスラグ流出の閾値として決定し、サンプリング出力が任意回数連続してこの閾値を下回ったときにスラグ流出と判断することが好ましい。

本発明の連続鋳造設備における取鍋注湯方法によれば、取鍋からタンディッシュへの取鍋注湯量を、それまでの６.0t/min以上から注湯末期に５.０t/min以下に絞ったうえで、ロングノズル支持装置に取り付けた振動加速度計の振動出力の減衰率を測定する。このように取鍋注湯量を絞ればハンチングはあるものの、マクロ的にはスラグ流出が始まると同時に振動出力は確実に減衰して行くため、閾値を適切に設定することによりスラグ流出の検知が可能となる。このため、介在物による鋳片の品質悪化をなくすことができるとともに、取鍋内の残湯量を減衰させて歩留まりの向上を図ることができる。よって本発明により、平均注入流量６.0t/min以上の高スループットの連続鋳造設備におけるタンディッシュへのスラグ流入防止がはじめて可能となった。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において１は取鍋、２はタンディッシュであり、取鍋１内の溶鋼などの溶融金属はロングノズル３を介してタンディッシュ２に注湯されている。本発明が対象とするのは、平均注入流量が６.0t/min以上の高スループットの連続鋳造設備である。

ロングノズル３を支持するロングノズル支持装置４には、振動加速度計５が取り付けられている。振動加速度計５は高熱による影響を避けるため、ロングノズル支持装置４のアームのロングノズル３とは反対側の端部に取り付けておくことが好ましい。振動加速度計５としては市販品を使用することができる。

取鍋１からの注湯時には溶融金属がロングノズル３の内部を流れることによる振動が発生するので、振動加速度計５がこの振動を検出して中継ボックス６を通じて信号変換器７に送る。信号変換器７はこれを電気信号に変換してシーケンサ８に入力する。振動出力は表示画面９に表示され、オペレータが目視できるようになっている。また以下に述べるようにシーケンサ８は振動出力の減衰率の変化からスラグ流出の有無を判断し、スラグ流出と判断したときには油圧駆動系１０に指令を発してスライディングノズル１１を操作し、注湯を停止することができるようになっている。

平均注入流量が2.0t/min以下の状態では、図２に示すようにスラグ流出と同時に振動加速度計５の振動出力は急激に減衰する。これは溶融金属に比較してスラグの比重が小さいためである。このため振動出力の減衰率からスラグ流出を正確に検知することができる。しかし平均注入流量が６.0t/min以上の高スループットの状態では、図３に示すように注湯末期にスラグを巻き込んでも振動出力は減衰しない。これは取鍋１内に強力な渦が発生し、また気塔も発生するためと想定される。このため、平均注入流が6t/minを超える高スループットの場合には振動出力の減衰率を利用する方法によりスラグ流出を検知できないことは前述の通りである。

そこで本発明では、取鍋からタンディッシュへの取鍋注湯量を注湯末期に、それまでの６.0t/min以上の高スループット状態から５.０t/min以下にまで絞る。このように取鍋注湯量を５.０t/min以下にまで絞ると、図４に示すようにマクロ的には振動出力の減衰が現れる。そこで取鍋内の残湯量が所定値以下となった時点における振動加速度計の振動出力平均値をＡとし、これに適宜の減衰率を掛けた値をＢとし、このＢを閾値として振動出力が閾値を下回ったときにスラグ流出と判断する方法によって、スラグ流出を検知することが可能となる。スラグ流出を検知したときにはスライディングノズル１１を閉じ、注湯を停止する。

しかし前記したように、最初に振動出力が閾値を下回ったときにスラグ流出と判断すると、取鍋１内の残湯量が多く歩留まりを低下させることがある。そこで請求項２に示したように、取鍋内の残湯量が所定値以下となった時点における振動加速度計の出力の平均値Ａを算出し、その平均値よりも小さな値Ｂをスラグ流出の閾値として決定し、サンプリングした振動出力が任意回数連続してこの閾値を下回ったときにスラグ流出と判断する方法を取ることが好ましい。

例えば閾値を連続３回下回ったときにスラグ流出と判断するようにすれば、図４のグラフにおいては○で囲んだタイミングＴ３でスラグ流出と判断したことになる。これは最初に閾値を下回ったタイミングＴ１よりも遅いが、スラグ流出の初期段階であるため、タンディッシュ２へのスラグ流入は効果的に抑制され、しかもタイミングＴ１で注湯を終了した場合よりも取鍋１内の残湯量が大幅に減少することとなる。

なお、鋳片への異物混入防止を優先するか歩留まりを優先するかは、鋳造しようとする製品に要求される品質により決定すべきである。すなわち品質厳格材の場合には、閾値を高く連続回数を少なく設定することによって歩留まりを犠牲にしてスラグ流出を完全に抑制することが好ましい。逆に一般材については閾値を低く、連続回数を多めに設定することによって取鍋内残湯量を減らし、歩留まり向上を狙うことができる。

実施形態に示した高スループットの連続鋳造設備を用い、表１に示すように条件をさまざまに変えてスラグ流出検知の実験を行い、取鍋内残湯量やタンディッシュへの流入スラグ量を測定した。なお表１中においてスラグ検知判定の欄が○であるのはオペレータよりもセンサーが先に検知したことを意味し、×であるのはオペレータが先にスラグ流出を検知したことを意味する。

ナンバー１，２は注湯末期に取鍋注湯量を絞らなかった比較例であり、タンディッシュへの流入スラグ量が６０kgを越えている。その他は本発明の実施例であり、取鍋内の残湯量が３トンになったときに取鍋注湯量を絞った。なおこの実施例ではデータサンプリング時間が１００msであるため、連続回数３回とは３００msの間、振動出力が閾値を下回ったことを意味している。

表１のデータから明らかなように、本発明の実施例によれば、オペレータよりも早くスラグ流出を検知して注湯を停止することができる。また比較例よりも残湯量は少なく、タンディッシュへの流入スラグ量も大幅に減少することがわかる。

本発明の実施形態を示す斜視図である。 平均注入流量が2.0t/min以下の状態における振動出力の推移を示す波形図である。 平均注入流量が6.0t/min以上の状態における振動出力の推移を示す波形図である。 取鍋注湯量を５.０t/min以下にまで絞った状態における振動出力の推移を示す波形図である。

符号の説明

１ 取鍋
２ タンディッシュ
３ ロングノズル
４ ロングノズル支持装置
５ 振動加速度計
６ 中継ボックス
７ 信号変換器
８ シーケンサ
９ 表示画面
１０ 油圧駆動系
１１ スライディングノズル

Claims (2)

1. 平均注入流量が６.0t/min以上である高スループットの連続鋳造設備の取鍋から、溶融金属をロングノズルを介してタンディッシュに注湯するに際し、取鍋注湯量を５.０t/min以下に絞ったうえで、ロングノズル支持装置に取り付けた振動加速度計の振動出力の減衰率からスラグ流出の有無を検知し、スラグ流出が検出されたときに注湯を停止することを特徴とする連続鋳造設備における取鍋注湯方法。
2. 取鍋内の残湯量が所定値以下となった時点における振動加速度計の出力の平均値を算出し、その平均値よりも小さな値をスラグ流出の閾値として決定し、サンプリング出力が任意回数連続してこの閾値を下回ったときにスラグ流出と判断することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造設備における取鍋注湯方法。

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