JP2011131268A

JP2011131268A - 鋳造スラブ重量制御方法

Info

Publication number: JP2011131268A
Application number: JP2009295674A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Takahashi; 大輔高橋; Takao Tominaga; 孝男富永; Yukiharu Kataoka; 行治片岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: JP5458876B2

Abstract

【課題】切断された鋳造スラブの重量バラツキを抑制することが可能な鋳造スラブ重量制御方法を提供する。
【解決手段】クレータエンド位置は鋳造ストランド６の切断位置における断面平均温度と相関が高く、鋳造ストランド６の切断位置における断面平均温度は鋳造ストランド単重と相関が高いことから、送信用横波電磁超音波センサ１０及び受信用横波電磁超音波センサ１１により、切断以前の鋳造ストランド６のクレータエンド位置を検出又は推定し、検出又は推定されたクレータエンド位置と予め求めた鋳造ストランド単重との関係から切断すべき鋳造スラブの目標重量を達成するための切断長さを補正し、その補正された切断長さで鋳造スラブ１２を切断することにより、切断された鋳造スラブ１２の目標重量に対するバラツキを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造で鋳造された鋳造ストランドから所定重量の鋳造スラブを切断するときの鋳造スラブ重量制御方法に関するものである。

連続鋳造における鋳造スラブの切断長さは下工程の要求に対して決定されるが、連続鋳造においても鋳造スラブ或いは鋳造ストランド重量にバラツキがあり、一般的には、これを考慮したマージンを追加して切断することから歩留の低下につながっている。そこで、下記特許文献１では、鋳造ストランドの表面温度を検出し、この表面温度と鋳造ストランドの実績断面形状から鋳造スラブの切断長さを補正するようにしている。

特公平６−３５０３４号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載される鋳造スラブ切断方法では、鋳造ストランドの表面温度に基づいて鋳造スラブの切断長さを補正しているだけなので、実際に切断される鋳造スラブの重量には未だバラツキが生じ易い。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、鋳造スラブを目標重量に切断するにあたり、鋳造ストランドの断面平均温度と相関の高いクレータエンド位置を用いて鋳造スラブの切断長さを補正することにより、重量バラツキを抑制することが可能な鋳造スラブ重量制御方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の鋳造スラブ重量制御方法は、連続鋳造で鋳造された鋳造ストランドを切断して得られる鋳造スラブの重量の制御方法であって、切断以前の鋳造ストランドのクレータエンド位置を検出又は推定し、検出又は推定されたクレータエンド位置と予め求めた単位長当たりの鋳造ストランド重量との関係から切断すべき鋳造スラブの目標重量を達成するための切断長さを補正し、その補正された切断長さで鋳造スラブを切断することを特徴とするものである。
本発明では、切断される以前の鋳片を鋳造ストランドと称し、切断後の鋳片を鋳造スラブと称するものとする。

而して、本発明の鋳造スラブ重量制御方法によれば、クレータエンド位置は鋳造ストランドの切断位置における断面平均温度と相関が高く、鋳造ストランドの切断位置における断面平均温度は単位長当たりの鋳造ストランド重量と相関が高いことから、切断以前の鋳造ストランドのクレータエンド位置を検出又は推定し、検出又は推定されたクレータエンド位置と予め求めた単位長当たりの鋳造ストランド重量との関係から切断すべき鋳造スラブの目標重量を達成するための切断長さを補正し、その補正された切断長さで鋳造スラブを切断することとしたため、切断された鋳造スラブの目標重量に対するバラツキを抑制することができる。

本発明の鋳造スラブ重量制御方法が適用された連続鋳造設備の一実施形態を示す概略構成図である。クレータエンド位置とトーチ（切断）位置での断面平均温度との関係を示す説明図である。トーチ（切断）位置での断面平均温度と鋳造ストランドの平均単重との関係を示す説明図である。クレータエンド位置と鋳造ストランドの平均単重との関係を示す説明図である。図１の実施形態の連続鋳造設備で行われた鋳造スラブ重量制御方法による効果の説明図である。

次に、本発明の鋳造スラブ重量制御方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の鋳造スラブ重量制御方法が実施された連続鋳造設備の概略構成図である。取鍋１内の銑鉄は、耐火物ノズル２を介してタンディッシュ３に送給され、タンディッシュ３内の銑鉄は、浸漬ノズル４と呼ばれる耐火物ノズルを介して鋳型５に送給される。鋳型５は、図示しない振動装置によって焼き付かないように振動されており、この鋳型５から引き抜かれた鋳造ストランド６が支持ロール７によって支持されながら次第に下方に引き抜かれてゆく。この支持ロール７の近傍には、図示しない二次冷却帯が構成されている。二次冷却帯では、冷却水をスプレーノズルからミスト状にして吹き付け、これにより鋳造ストランド６を外部から冷却する。鋳造ストランド６は、必要に応じて軽圧下帯を通過した後、トーチ８によって鋳造スラブ１２に切断される。トーチ８は、トーチ制御装置９によって、鋳造ストランド６の鋳造速度に応じて移動される。なお、符号２１は、切断された鋳造スラブ１２の重量を計測する秤量器である。

本実施形態では、前記トーチ８の入側に、鋳造ストランド６内のクレータエンドを検出するためのクレータエンド検出センサとしての送信用横波電磁超音波センサ１０及び受信用横波電磁超音波センサ１１を配設した。具体的には、鋳造ストランド６を挟んだ送信用横波電磁超音波センサ１０及び受信用横波電磁超音波センサ１１の対を複数対、鋳造ストランド６の鋳造方向に並べて配設した。この送信用横波電磁超音波センサ１０及び受信用横波電磁超音波センサ１１は、例えば本出願人が先に提案した特開２００３−１０３３５１号公報に記載されるように、鋳造ストランド６内のクレータエンド位置を検出するのに好適なものである。同公報に詳述されるように、電磁超音波の横波は、鋳造ストランド６の内部が凝固していないと透過しない特性があり、この特性を用いて鋳造ストランド６の内部が最初に凝固している位置、即ちクレータエンド位置を検出することができる。即ち、鋳造方向に複数対配設された送信用横波電磁超音波センサ１０から横波電磁超音波を送信し、最初に受信用横波電磁超音波センサ１１で横波電磁超音波を受信できた位置がクレータエンド位置ということになる。なお、電磁超音波の横波の波形、周波数、パルス幅などについては、前記特許公開公報を参照されたい。また、クレータエンド検出センサの数は前記に限定されるものではない。例えば、クレータエンド検出センサは１対でもクレータエンド位置を検出することは可能であり、より正確なクレータエンド位置検出のためには複数対以上設置するのが好ましい。

トーチ制御装置９では、前記送信用横波電磁超音波センサ１０及び受信用横波電磁超音波センサ１１からなるクレータエンド検出センサで検出されたクレータエンド位置に応じて、鋳造スラブの切断位置（切断長さ）を補正する。ちなみに、クレータエンド位置は、鋳造ストランドの冷却速度に依存するから、鋳造ストランドの鋳造速度及び二次冷却水量などの連続鋳造操業実績から推定することもできる。実質的に、製鉄所は、連続鋳造に関する数多くのデータを有するので、これらの操業実績からクレータエンド位置を相応に正確に推定することができる。また、前述したクレータエンド位置検出センサとの組合せも可能であり、そのようにすれば、クレータエンド位置検出センサの配設間隔を補間して、クレータエンド位置をより一層正確に検出又は推定することができる。

クレータエンドは、鋳造ストランドの芯部における最終凝固点であるから、クレータエンド位置は、鋳造ストランドの冷却速度、より正確には鋳造ストランドの内部の冷却速度及び温度分布に依存する。鋳型内湯面からクレータエンドまでの距離をクレータエンド位置と定義した場合の、クレータエンド位置とトーチ位置での断面平均温度の実績を図２に示す。鋳造条件は、スラブサイズ：厚２１５ｍｍ×幅２４５０ｍｍ、鋳造速度：０．７５〜０．８６ｍ／ｍｉｎである。クレータエンド位置が大きい、即ち鋳型直下からの距離が遠ければ遠いほど、当然ながらトーチ位置での断面平均温度が高くなっている。また、両者は高い相関にある。

鋳造スラブの重量バラツキの大きな原因は、切断時の鋳造ストランドの熱収縮量が不明である点にある。即ち、トーチによる切断位置での熱収縮量が大きければ鋳造ストランドの単位長当たりの重量（以下、単重とも記す）は大きくなり、熱収縮量が小さければ鋳造ストランドの単重は小さくなる。図３には、トーチ位置での断面平均温度と鋳造ストランドの平均単重の実績を示す。トーチ位置での断面平均温度が低い、即ち切断位置での熱収縮量が大きいほど、鋳造ストランドの平均単重が大きくなっている。また、両者は高い相関にある。

従って、鋳造ストランドの冷却実績を示すクレータエンド位置を用いて鋳造ストランドの平均単重を求めることができる。図４には、鋳造ストランドのクレータエンド位置と鋳造ストランドの平均単重（トーチ位置）の実績を示す。鋳造ストランドの冷却実績として表れるクレータエンド位置が近いほど、鋳造ストランドの平均単重が大きい。また、両者は高い相関にある。

そこで、トーチ制御装置９では、送信用横波電磁超音波センサ１０及び受信用横波電磁超音波センサ１１からなるクレータエンド検出センサで検出されたクレータエンド位置或いはその他の操業実績から推定されたクレータエンド位置或いは両者から検出又は推定されたクレータエンド位置に基づいて、トーチ位置での鋳造ストランドの平均単重を求め、この平均単重で目標鋳造スラブ重量を除すなどして鋳造スラブの切断長さを補正し、その補正された切断長さで鋳造スラブを切断する。これにより、切断された鋳造スラブの重量を目標重量に近づけ、スラブ重量のバラツキを低減することができる。

図５には、クレータエンド位置による鋳造スラブ切断長さ補正前後の鋳造スラブ付加重量の実績を示す。付加重量とは、下工程からの要求重量に対し、マージンとして連続鋳造工程で鋳造スラブに付加する重量であり、下工程からの要求重量に対する付加重量比率は一定であることが望ましい。図５ａは、クレータエンド位置による鋳造スラブ切断長さ補正前の鋳造スラブ付加重量実績であり、マージンを付けた鋳造スラブ目標重量を秤量補正係数で除して切断長さとする。秤量補正係数は、例えば鋳込みスタート時には、オペレータの経験則に応じた値を入力し、例えば鋳造スラブ３〜４枚の秤量実績に応じて秤量補正係数をオペレータが修正し、その後、付加重量が目標値に近づくように秤量補正係数を直接オペレータが調整し続けるという操業方法である。一方、図５ｂは、クレータエンド位置による鋳造スラブ切断長さ補正後の鋳造スラブ付加重量実績である。こちらは、トーチ制御装置９によって、ほぼ自動的に切断長さ補正が行われる。

実績として記載された鋳造スラブの付加重量比率の目標値は、下工程からの要求重量の１．７％である。同図から明らかなように、クレータエンド位置による鋳造スラブ切断長さ補正前の付加重量比率２．３２％に比して、補正後の付加重量比率は１．９２％と、大幅に低減し、歩留が向上している。また、標準偏差も補正前の０．３８％に比して、補正後は０．２４％と小さくなり、鋳造スラブの重量バラツキが大幅に低減されている。

このように本実施形態の鋳造スラブ重量制御方法では、連続鋳造で鋳造された鋳造ストランドを切断して得られる鋳造スラブの重量を制御するにあたり、クレータエンド位置は鋳造ストランド６の切断位置における断面平均温度と相関が高く、鋳造ストランド６の切断位置における断面平均温度は鋳造ストランド単重と相関が高いことから、切断以前の鋳造ストランド６のクレータエンド位置を検出又は推定し、検出又は推定されたクレータエンド位置と予め求めた鋳造ストランド単重との関係から切断すべき鋳造スラブの目標重量を達成するための切断長さを補正し、その補正された切断長さで鋳造スラブを切断することにより、切断された鋳造スラブ１２の目標重量に対するバラツキを抑制することができる。

１は取鍋、２は耐火物ノズル、３はタンディッシュ、４は浸漬ノズル、５は鋳型、６は鋳造ストランド、７は支持ロール、８はトーチ、９はトーチ制御装置、１０は送信用横波電磁超音波センサ、１１は受信用横波電磁超音波センサ、１２は秤量器

Claims

連続鋳造で鋳造された鋳造ストランドを切断して得られる鋳造スラブの重量の制御方法であって、切断以前の鋳造ストランドのクレータエンド位置を検出又は推定し、検出又は推定されたクレータエンド位置と予め求めた単位長当たりの鋳造ストランド重量との関係から切断すべき鋳造スラブの目標重量を達成するための切断長さを補正し、その補正された切断長さで鋳造スラブを切断することを特徴とする鋳造スラブ重量制御方法。