JP2009279609A

JP2009279609A - 鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2009279609A
Application number: JP2008133223A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Yoshihiro; 望吉廣
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】鋳片最終凝固部の切り捨て長さを適正化することにより、鋳込み末期における鋳片の品質向上を図ることのできる連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】鋳込み末期における鋳片の内部品質を向上させる連続鋳造方法であって、タンディッシュの底部近傍に配置した温度測定装置を用いて、少なくとも、取鍋からの溶鋼の供給が終了した後鋳込みが終了するまでの間のタンディッシュ内の残鋼の温度を連続して測定するとともに、測定された残鋼の過熱度の最低値に応じて鋳片最終凝固部の切捨て長さを決定し、切除することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。前記温度測定装置は、タンディッシュの底部から上方に向かって挿入するか、またはタンディッシュの側壁部から水平方向に挿入することにより、温度測定装置の温度測定先端部を、タンディッシュの底面から５０ｍｍ〜２５０ｍｍ上方の位置に配置することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼など種々の鋼の連続鋳造において、鋳片最終凝固部の切捨て長さを適切に決定することにより、鋳込み末期の鋳片に発生する欠陥を低減することができる連続鋳造方法に関する。

連続鋳造において、タンディッシュ内の溶鋼温度は、重要な操業管理データのひとつである。連続鋳造時の溶鋼温度は、鋳造操業および鋳片の品質に大きく影響を及ぼすことから、鋳込の最終段階までの溶鋼の温度低下を予測して、溶鋼温度が適切な温度範囲内に入いるように調整し、管理する必要がある。従来、鋳造中のタンディッシュ内の溶鋼温度は、鋳込み初期にタンディッシュ耐火物による抜熱などにより低下し、その後、取鍋から溶鋼が供給されることにより、溶鋼温度は一旦上昇する。そして、溶鋼温度は、しばらくの間、安定して推移した後、徐々に低下する。さらに、取鍋からの溶鋼の供給が停止されると、上記の温度低下は非常に大きくなり、これが温度不足による欠陥の発生につながる。また、取鍋の交換後においては、タンディッシュ内の溶鋼温度は急激に上昇することから、操業トラブルが発生しやすく、これを回避するためには、操業能率を低下させることもやむを得なかった。

タンディッシュ内の溶鋼温度を測定する方法としては、紙管の先端に熱電対を装着したバッチ式と呼ばれる測温手段を用いる方法が一般的である。この方法は、測温費用は安いが、連続的に温度測定を行うことができないという欠点があり、鋳造初期や鋳造末期における溶鋼の温度変化を連続的に測定することは難しい。

これに対して、連続的に溶鋼温度を測定する手段としては、例えば、特許文献１や特許文献２などに開示された技術が公知である。特許文献１に開示された技術は、溶融金属に垂直に浸漬したアルミナ黒鉛質保護管に熱電対を収容した磁製管を嵌挿し、熱電対の冷接点に導線を介して計器または記録計を接続し、熱電対の冷接点を溶融金属の熱影響のない炉の側方に配置した連続測温計に関するものである。また、特許文献２に開示された技術は、熱電対と、これを収納する絶縁碍子と、高気密性磁製保護管と、それらを被覆保護する延長スリーブなどを有する熱電対ユニットＡと、浸漬保護管ユニットＢとから構成され、熱電対ユニットＡの高気密性磁製保護管を浸漬保護管ユニットＢのアルミナ−黒鉛質保護管に挿脱自在に挿入した連続測温装置に関するものである。

上記のとおり、溶鋼の連続測温技術は、耐火物などにより構成された保護管の中に、白金と白金−１３％ロジウム合金とを組み合わせたＲ型熱電対、または白金−６％ロジウム合金と白金−３０％ロジウム合金とを組み合わせたＢ型熱電対などを埋め込んだ測温プローブをタンディッシュ内の溶鋼中に浸漬して温度計測を行うことにより実施される。

しかし、これらの技術では、タンディッシュ内の溶融金属が減少し、測温プローブが溶融金属から露出する条件となれば、温度測定は不可能となる。このため、取鍋の交換時や鋳込み末期における溶鋼の湯面低下時などの非定常操業時には温度測定ができず、したがって、溶鋼の温度変化に対応して的確な操業を行うことは困難であり、これが鋳込み末期における鋳片の品質管理を行う上で問題となっていた。

特開昭６２−２８６２６号公報（特許請求の範囲および２頁右上欄〜左下欄）特公平６−４８２１７号公報（特許請求の範囲および２頁右欄〜３頁左欄）

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、タンディッシュ内溶鋼温度の連続測定に基づいて鋳造末期における溶鋼の温度推移を的確に把握し、鋳片最終凝固部においてクロップとして切り捨てる部分の長さを適正な長さとすることにより、鋳込み末期における鋳片の品質向上を図ることのできる連続鋳造方法を提供することにある。

本発明者らは、上述の課題を解決するために、従来の問題点を踏まえて、鋳片最終凝固部の品質向上を図ることのできる連続鋳造方法を検討し、下記の（ａ）および（ｂ）の知見を得て本発明を完成させた。

（ａ）鋳込み末期の鋳片最終凝固部に発生する引け巣などを含む品質不良部分は、クロップ（鋳片の製品外部分）として切り捨てられる。この引け巣の長さは、溶鋼の過熱度（実際の溶鋼温度からその液相線温度を減じた値）が高い場合には長くなり、過熱度が低い場合には短くなる。したがって、鋳込み末期におけるタンディッシュ内の残鋼の温度を連続的に測定し、溶鋼の過熱度に応じて鋳片最終凝固部の切り捨て長さを適正化することにより、製品鋳片における欠陥の発生を低減することができる。

（ｂ）上記（ａ）に記載のように、溶鋼の過熱度に応じて鋳片最終凝固部の切り捨て長さを適正化するには、タンディッシュの底面から５０ｍｍ〜２５０ｍｍ上方の範囲内における残鋼の温度を、熱電対などを用いた温度測定装置により連続的に測定し、鋳込み末期における溶鋼の過熱度を把握することが好ましい。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示す鋼の連続鋳造方法にある。

（１）鋳込み末期における鋳片の内部品質を向上させる連続鋳造方法であって、タンディッシュの底部近傍に配置した温度測定装置を用いて、少なくとも、取鍋からの溶鋼の供給が終了した後鋳込みが終了するまでの間のタンディッシュ内の残鋼の温度を連続して測定するとともに、測定された残鋼の過熱度の最低値に応じて鋳片最終凝固部の切捨て長さを決定し、切除することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

（２）前記温度測定装置を、タンディッシュの底部から上方に向かって挿入するか、またはタンディッシュの側壁部から水平方向に挿入することにより、
該温度測定装置の温度測定先端部を、タンディッシュの底面から５０ｍｍ〜２５０ｍｍ上方の位置に配置することを特徴とする前記（１）に記載の鋼の連続鋳造方法。

本発明において、「鋳込み末期」とは、取鍋からタンディッシュへの溶鋼の供給が停止した後、鋳型内への溶鋼の鋳込みが終了するまでの期間を意味する。

また、「鋳片最終凝固部」とは、鋳型内への溶鋼の供給が終了後、凝固シェルを形成しながら凝固する鋳片の凝固末期の部分を意味し、鋳片の最後端からクレータエンド近傍までの領域を含む。上記「クレータエンド」とは、鋳片の凝固時において、固相線により定義される凝固界面の最も深部（鋳片引き抜き方向の下流側）を意味する。

そして、「残鋼」とは、取鍋からの溶鋼の供給が停止した後にタンディッシュ内に存在する溶鋼を意味する。

本発明の方法によれば、タンディッシュの底部近傍に配置した温度測定装置を用いて、取鍋からタンディッシュへの溶鋼の供給が終了した後鋳型内への鋳込みが終了するまでのタンディッシュ内の残鋼の温度を連続して測定するとともに、測定された残鋼の過熱度に応じて鋳片最終凝固部の切捨て長さを適正化できるので、鋳込み末期における製品鋳片の欠陥発生を低減し、鋳片品質の向上を図るとともに、鋳片の歩留りを向上させることができる。

本発明は、前記のとおり、タンディッシュの底部近傍に配置した温度測定装置を用いて、少なくとも、取鍋からの溶鋼の供給が終了した後鋳込みが終了するまでの間のタンディッシュ内の残鋼の温度を連続して測定するとともに、測定された残鋼の過熱度の最低値に応じて鋳片最終凝固部を適正長さにわたり切り捨てることにより、鋳片最終凝固部の内部品質を向上させる連続鋳造方法である。以下に、本発明の方法についてさらに詳細に説明するとともに、本発明の方法を前記のように規定した理由および好ましい態様について述べる。

１．本発明の基本構成
図１は、本発明の連続鋳造方法を実施するためのタンディッシュおよび鋳型付近の状況を模式的に示す図である。

タンディッシュ２中の溶鋼１は、浸漬ノズル５を経て連続鋳造鋳型６中に鋳込まれ、凝固シェル７を形成しながら鋳型下方に引き抜かれて鋳片となる。鋳込み末期に取鍋からタンディッシュ２への溶鋼１の供給が停止されると、溶鋼１の温度低下は増大する。そして、タンディッシュ２内の溶鋼１の残量が減少し、鋳込みが終了すると、連続鋳造鋳型６内への溶鋼１の供給が停止した状態で凝固シェル７が形成され、これが下方に引き抜かれていく。その結果、鋳片の最終凝固部では、鋳片の最後端からクレータエンド８に及ぶ空孔、すなわち、引け巣が形成されるとともに、著しい成分偏析などが発生し、鋳片の内部品質は悪化する。

そこで、本発明では、タンディッシュ２の底部近傍に配置した温度測定装置３を用いて、少なくとも、取鍋からの溶鋼１の供給が終了した後連続鋳造鋳型６への鋳込みが終了するまでの間のタンディッシュ２内の残鋼の温度を連続的に測定し、記録計４により記録表示する。そして、上記のようにして求められた残鋼の過熱度の最低値に応じて鋳片最終凝固部の適切な切捨て長さを決定し、これを鋳片の製品外部分（クロップ）として切除することにより、製品鋳片の内部品質を向上させるとともに、鋳片の歩留まりを確保するのである。

２．本発明の規定理由および好ましい態様
少なくとも、取鍋からの溶鋼の供給が終了した後鋳込みが終了するまでの間のタンディッシュ内の残鋼の温度を連続して測定する理由は、取鍋からの溶鋼の供給が停止されると、溶鋼（残鋼）の温度低下は大きくなり、これが鋳型内における鋳片の凝固過程に大きく影響するからである。すなわち、残鋼の温度低下の状況を連続的に把握することにより、鋳片最終凝固部における鋳片最後端部からクレータエンドまでの長さ（つまり、引け巣の長さ）などを含めた鋳片最終凝固部における内部品質の悪化領域を精度よく予測することができるからである。

タンディッシュ内の残鋼の温度は、タンディッシュの底面から５０〜２５０ｍｍ上方の範囲内において連続的に測定することが好ましい。温度測定装置（測温プローブ）の先端の温度検知部がタンディッシュの底面から上方５０ｍｍよりも低い位置に存在すると、敷（底部耐火物）の熱的影響のために温度測定誤差が大きくなり、溶鋼の温度変化を精度よく測定することが難しくなるからである。また、取鍋からの溶鋼の供給が停止し、タンディッシュ内における残鋼の湯面が低下して、その高さがタンディッシュの底面から上方２５０ｍｍ以内の高さになると、そのときにタンディッシュ内に存在する残鋼が、概略、鋳片最終凝固部を形成すると考えられるからである。

残鋼の温度測定値に基づいて鋳片最終凝固部の切捨て長さを決定する方法は、下記のとおりである。すなわち、残鋼の温度測定値から鋼の液相線温度を減じることにより算出される残鋼の過熱度ΔＴ（℃）、および鋳片の不良部分の長さを、種々の試験について事前に測定することにより、ΔＴ毎に、鋳片不良部が製品部に影響を及ぼさない最終凝固部の適正切り捨て長さを求めておく。そして、このようにして求められたΔＴと鋳片最終凝固部の適正切り捨て長さとの関係に基づいて、ΔＴに対応する切捨て長さを決定する。

本発明の連続鋳造方法の効果を確認するため、下記に示す試験を行い、その結果を評価した。

１．試験方法
本発明の連続鋳造方法の試験に用いたタンディッシュおよび鋳型付近の設備概要の一例を図１に示した。鋼成分組成が質量％で、Ｃ：０．４〜１．０％、Ｓｉ：０．１〜０．８％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．０２０％、Ｓ：０．００５〜０．０６０％の溶鋼を用いて、断面のサイズが縦４１０ｍｍ、横５３０ｍｍの鋳型６を有する湾曲型ブルーム連続鋳造機により連続鋳造試験を行った。

溶鋼１の温度測定装置（測温プローブ）３には、Ｂ型熱電対を組み込んだ連続温度測定装置を用い、その設置位置は、下記の２箇所とした。すなわち、第１の温度測定装置はタンディッシュ２の側壁部から水平方向にタンディッシュの内部に挿入し、その先端（温度検知部）の位置はタンディッシュの底面から２００ｍｍ上方の高さとした。また、第２の温度測定装置はタンディッシュ２の底部から上方に向かってタンディッシュ内部に挿入し、その先端の位置はタンディッシュの底面から５０ｍｍ上方の高さとした。

溶鋼１はタンディッシュ２から浸漬ノズル５を介して連続鋳造鋳型６内に供給され、凝固シェル７を形成しながら鋳型下方に引き抜かれて鋳片となった。このときのタンディッシュ２内の溶鋼１の温度は、温度測定装置３により連続的に測定され、溶鋼過熱度（ΔＴ）が、記録計４に記録および表示された。

上記の方法により、タンディッシュ２内の残鋼の湯面が大幅に低下した場合においても、湯面よりも下部に設置された温度測定装置３により鋳込み終了間際までの残鋼の温度を精度よく測定することができた。

２．試験結果
上記のようにして得られた連続鋳造鋳片の最終凝固部を、従来法にしたがって、切り捨て長さを一律に１．５ｍとして切除し、このときの溶鋼の過熱度と製品鋳片における欠陥の発生状況との関係を調査した。

図２は、鋳込み末期における溶鋼の過熱度と製品鋳片における欠陥発生率との関係を示す図である。同図において、溶鋼の過熱度としては、タンディッシュの底面から２００ｍｍ上方の高さ位置に設けた温度測定装置により測定した鋳込み末期における溶鋼温度に基づいて求めた溶鋼の過熱度の最低値を採用した。また、製品鋳片における欠陥発生率は、製品鋳片をＪＩＳＧ０５８７に規定された方法に準拠して超音波探傷により検査し、欠陥の発生した部分の質量を製品鋳片の全質量により除して百分率により表示したものである。

同図の結果にみられるとおり、鋳込み末期における溶鋼の過熱度（ΔＴ）が大きい場合にも、また、過熱度が小さい場合にも、製品鋳片の欠陥発生率は増加した。過熱度が高い場合の欠陥は、引け巣が長く伸びたために、一律に１．５ｍとした鋳片最終凝固部の切り捨て長さが短かすぎて引け巣の切り捨て不足を招いたことによるものである。一方、過熱度が低い場合の欠陥は、主としてモールドパウダーの巻き込みに起因する欠陥であった。

そこで、上記のような欠陥の発生を低減するために、最終凝固部の切り捨て長さを、従来法のように一律に１．５ｍとするのではなく、本発明の方法にしたがって、鋳込み末期における溶鋼の過熱度に応じて変更する試験を行った。

表１に、本発明法による鋳込み末期における溶鋼の過熱度と鋳片最終凝固部の切り捨て長さとの関係を示した。

同表にみられるとおり、鋳込み末期における溶鋼の過熱度が高くなるにつれて引け巣は長く伸びることから、鋳片最終凝固部の切り捨て長さを増加させた。一方、鋳込み末期における溶鋼の過熱度が低い場合にも、モールドパウダーの巻き込みなどに起因する欠陥を低減するために鋳片最終凝固部の切り捨て長さを長くした。

図３に、製品鋳片における欠陥発生率を、比較例と本発明例とについて比較して示した。同図において、比較例は、最終凝固部の切り捨て長さを一律に１．５ｍとした従来法による試験結果であり、調査数（ｎ数）２００個の平均値である。また、本発明例は、調査数（ｎ数）１５０個の平均値である。また、同図の製品鋳片における欠陥発生率は、図２の場合と同様にして、超音波探傷検査に基づいて欠陥発生部分の質量求め、これを製品鋳片の質量により除して百分率により表示したものである。

同図の結果に見られるとおり、鋳込み末期の溶鋼過熱度に応じて鋳片最終凝固部の切り捨て長さを適切に変更した本発明例は、従来法である比較例比べて、製品鋳片における欠陥発生率が大幅に低減し、製品鋳片の歩留まりも向上した。

本発明の方法によれば、タンディッシュの底部近傍に配置した温度測定装置を用いて、取鍋からの溶鋼の供給が終了した後鋳込みが終了するまでのタンディッシュ内の残鋼の温度を連続して測定するとともに、測定された残鋼の過熱度に応じて鋳片最終凝固部の切捨て長さを適正化できるので、製品鋳片における欠陥の発生を低減し、鋳片品質の向上を図るとともに、鋳片の歩留りを向上させることができる。したがって、本発明の方法は、簡単な設備により、鋳込み末期における鋳片品質の向上と歩留りの確保とを両立させることのできる連続鋳造方法として広範に活用できる。

本発明の連続鋳造方法を実施するためのタンディッシュおよび鋳型付近の状況を模式的に示す図である。鋳込み末期における溶鋼の過熱度と製品鋳片における欠陥発生率との関係を示す図である。製品鋳片における欠陥発生率を、比較例と本発明例とについて比較して示した図である。

符号の説明

１：溶鋼、２：タンディッシュ、３：温度測定装置（測温プローブ）、４：記録計、
５：浸漬ノズル、６：連続鋳造鋳型、７：凝固シェル、８：クレータエンド。

Claims

鋳込み末期における鋳片の内部品質を向上させる連続鋳造方法であって、
タンディッシュの底部近傍に配置した温度測定装置を用いて、
少なくとも、取鍋からの溶鋼の供給が終了した後鋳込みが終了するまでの間のタンディッシュ内の残鋼の温度を連続して測定するとともに、
測定された残鋼の過熱度の最低値に応じて鋳片最終凝固部の切捨て長さを決定し、切除することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
前記温度測定装置を、タンディッシュの底部から上方に向かって挿入するか、またはタンディッシュの側壁部から水平方向に挿入することにより、
該温度測定装置の温度測定先端部を、タンディッシュの底面から５０ｍｍ〜２５０ｍｍ上方の位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。