JP2727007B2 - 連続鋳造用モールドを振動させる方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般に連続鋳造に関する。

本発明は、連続鋳造設備，特に鋼の連続鋳造設備にお
けるモールドを振動させる方法と装置とに関する。

連続鋳造中に、特に鋼の連続鋳造中に、モールドの壁
と連続して鋳造されるストランドのシェルとの間に潤滑
剤を注入するため、連続鋳造モールドを振動させてい
る。その目的は、シェルがモールドの壁に焼付くことを
防止ないし減少させるためである。

（発明が解決しようとする問題点） 鋼の連続鋳造のため、従来種々の振動メカニズム及び
方法が提案されてきている。正弦波運動を起す機械的振
動駆動が、広く使用されている。正弦波運動は、低速及
び中速の鋳造速度、即ちストランド速度では、適当であ
ることが証明されている。

西ドイツ特許明細書No.2002366によると、高速鋳造速
度の場合には、ストランド引抜き速度に比例してストロ
ークを増加させることによって正弦波運動を調節してい
る。その他の出版物によれば、ストランド引抜き速度に
応じて、振幅を増加させることも、また発表されてい
る。もし移動するストランドのシェルと正弦波運動する
モールドとのあいだの相対運動の特性を、比例的に、高
速ストランド引抜き速度、即ち毎分2mから6mまでの速度
にまで維持するとすると、相応する大きなストローク又
は高周波数、あるいはストローク及び周波数の両者の増
加が必要となる。特に鋳造が困難である、所謂粘着性種
類などの鋼種類の場合には、上記の様な振動方式では満
足すべき結果を得ることは不可能である。

正弦波振動以外の振動は、例えば、特開昭61−162256
に開示されているように、外にも公知である。原則とし
て、この様な非正弦波運動における上下方向のストロー
クの時間には差がある。たとえば時間比は1:3である。
移動距離−時間の関係を図示すると、この様な振動は、
鋸歯形の線で示される。モールドは、液圧駆動装置など
で、駆動することが可能である。ストローク及び周波数
に関しては、比正弦波運動を発生させる振動発生機構で
は制御は簡単である。しかし、高速鋳造の場合には、振
動マークとモールド内のブレークアウトの発生のため、
特に粘着性種類と指定されている鋼種類の場合には、ス
トランド表面の品質は、満足すべきものではない。

（発明の目的） 本発明の目的は、連続鋳造、特に鋼の連続鋳造におい
て、ストランド表面の品質を改善させることができる、
モールド振動法及び振動装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、連続鋳造、特に鋼の連続鋳造
において、鋳造開始時及び鋳造工程中の両者に於いて
も、ストランド引抜き速度を比較的大きな範囲で変化さ
せることが可能であり、従って表面欠陥の発生を減少さ
せる、モールド振動法及び振動装置を提供することにあ
る。

本発明の第３の目的は、連続鋳造、特に鋼の連続鋳造
において、鋳造速度を鋳造サイクルに応じて調整可能で
あり、従って表面の品質を向上させ、また粘着性種類の
鋼に対してもブレークアウトが減少させることが可能で
ある、モールド振動法及び振動装置を提供することにあ
る。

本発明の第４の目的は、連続鋳造、特に鋼の連続鋳造
において、従来の鋳造速度よりも高速化が可能である、
例えば厚いスラブの場合には２〜6m/分及び薄いスラブ
及びビレットの場合には、４〜10m/分の鋳造速度が可能
な、モールド振動法及び振動装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第１の態様は、連続鋳造法、例えば鋼の連続
鋳造法である。この鋳造方法は、入口端及び出口端とを
有する鋳造通路を形成する連続鋳造モールド中で、連続
鋳造されるストランドを形成することを含む。上記スト
ランド形成工程は、溶融金属、たとえば溶融鋼を入口端
に注入し、少くとも溶融金属をモールド中で硬化させ
る。出口端を介して、鋳造通路よりストランドを、第１
方向に引抜き、モールドを第１方向及び上記第１方向と
反対の第２方向に交互に動かすことにより、モールドを
振動させる。モールドの振動制御は下記の様に行う。す
なわち、ストランドが第１速度範囲で約1.2m/分か、そ
れよりも低速である所定速度まで加速するにつれ、振動
数を上昇させる。この場合、好ましくは、第１速度範囲
とは静止状態から、約0.8〜1.2m/分の間の所定速度まで
である。更にモールドの振動を下記の様に制御する。す
なわち、ストランドが、第１速度範囲の所定速度より加
速される第２速度範囲の時に、振動数は実質的に一定に
保持され、一方振動ストロークを増加させる。

振動ストロークは下記の如く有効に達成できる。すな
わち、モールドの移動距離を、時間的に定期的に鋸歯形
状に変化させることである。更にモールド振動を下記の
様に制御するのがより有効である。即ち、一振動サイク
ル中に、モールドの速度を、特にモールドが第１方向に
移動する全期間中に、ストランド速度より高速とし、上
記第１方向でのモールドの移動時間を、ほぼ、0.1秒と
することである。上記制御は、第１及び第２速度範囲の
両者で適用する。

好ましくは、ストランドが第１速度範囲で加速中に、
振動数を約60〜120サイクル／分の間のある値から、約1
20〜200サイクル／分の間のある値まで増加させる。

本発明の他の態様は、連続鋳造機、たとえば、鋼の連
続鋳造機である。上記鋳造機は、連結鋳造モールドより
なり、上記モールドは、溶融金属、たとえば溶融鋼用の
（注湯）入口端と連続鋳造された金属のストランド（引
抜き）用の（引抜き）出口端とを有する鋳造通路を形成
する。出口端は入口端より、第１方向に隔置する。上記
鋳造機は、更に、モールド振動機構を装備し、従ってモ
ールドは上記第１方向それと反対の第２方向に相互に移
動する。振動（発生）機構を制御するための手段を設
け、上記手段は下記の方法でモールドの振動を発生させ
るための、コンピュータ手段用のプログラムを含む。即
ち、ストランドが第１速度範囲で約1.2m/分か又はこれ
より遅い所定速度に加速する時に、振動数を増加させ
る。ストランドが、静止状態から約0.8〜1.2m/分の間の
第１速度範囲中で加速する間に上記コンピュータ手段
は、振動数を約60〜120サイクル／分のある値から約120
〜200サイクル／分の間のある値まで、増加させること
が好ましい。

更に上記コンピュータ手段は、下記の様にプログラム
される。即ち、ストランドが第１速度範囲の所定速度よ
り加速する第２速度範囲の間、振動数は実質的に一定に
維持され、一方振動ストロークをストランド速度と共に
増加させる。

（本発明によると）有利なことに、振動発生機構は、
時間的にモールドの振動距離を、鋸歯形状に変化させ
る。更に有利なことは、コンピュータ手段を下記の様に
プログラムすることである。即ち、１振動サイクル中
に、特にモールドの第１方向への移動の全期間中に、モ
ールド速度はストランド速度より早く、上記方向へのモ
ールドの移動は略々0.1秒とする。上記は、第１及び第
２速度範囲にも適用する。

上記制御手段は更に、コンパレータ（比較器）を含
み、ストランドとモールド間の摩擦を参照又は基準値と
比較し、常にその差を示す信号をコンピュータ手段に、
上記信号に応じてモールドの振動数を変化させ、ストラ
ンドとモールドとの間の摩擦が最少となるようにする。

〔作用〕

本発明による振動法及び振動発生装置によると、連続
鋳造中に改善されたストランド面を得ることが可能であ
る。この事実は、鋼生産のため、生産上の理由で又は所
定の生産サイクル時間に関連して、ストランド引抜き速
度を変化させなければならない時に、特にあてはまる。
オシレーションマークの形成は減少する。焼付性種類と
指定されている鋼種類でも、本発明の方法と装置とを適
当な潤滑剤と共に使用することで、オシレーションマー
ク中でブレークアウトする傾向を減少させる。これによ
って初期のブレークアウト、すなわち「ブリーディング
（bleeding）及びモールド外側のブレークアウトも、減
少させることが可能となる。ストランド引抜き速度又は
鋳造速度は、本発明による方法及び装置とにより、従来
の速度範囲より、各段と高速化可能である。

第１速度範囲の振動数は、ストランド引抜き速度の増
加に対して、段階的に又は他の（適当な）方法で増加さ
せることができる。本発明方法の１実施例によれば、ス
トランドが第１速度範囲内で加速された時に、第１速度
範囲での振動数を、ストランド速度に比例させ、鋳造開
始時又は静止状態における約60〜120サイクル／分の間
のある値から、約120〜200サイクル／分の間のある値ま
で、増加させることができる。

振動数の増加は、下記の関係に従う。即ち、 ここで、ｆ＝振動数 ｋ＝約100〜200サイクル／分の値を有する定数、 Vc＝ストランド速度、 ｎ＝約0.5より少い数。

ストロークを実質的に一定に維持しながら、第１速度範
囲での振動数を増加させることも可能である。

本発明により好ましく利用される非正弦波振動の１つ
の重要な特長は、１振動サイクル又は、１つの特定スト
ローク内で、モールドの前後方向速度を、大きな範囲で
変化させることである。本発明方法の第２実施例によれ
ば、ストロークを、約２〜5mmの間のある値に実質的に
一定に維持し、その間第１速度範囲での振動数を増加さ
せ、更にストロークが約２〜12mmの限度内に、維持され
るように第２速度範囲でのストランド引抜き速度に比例
してストロークを増加させることを、提案する。

更に下記の方法を提案する。即ち、第１速度範囲で、
約0.1t_cの負のストリップ（strip）時間t_nを約0.2t_cに
保持することである。ここで、t_c＝１振動サイクル時
間。負のストリップとは、モールドがストランドと同方
向に移動する時、モールド速度がストランド速度より高
いという条件である。

本発明の第３実施例によれば、振動数を必ず一定値に
維持した場合、第２速度範囲では、下記の関係が満足さ
れる。即ち、 第２速度範囲での負のストリップ時間t_nは、約0.2t_c
〜0.33t_cの間に維持することができる。ここでt_cは、ま
た１振動サイクル時間を示す。

本発明振動発生方法及び振動発生装置の構成及びその
動作の態様は、添付の図面を参照した、下記実施例の詳
細な説明から、十分に理解されよう。

〔実 施 例〕

第１図を参照すると、これは本発明により振動する連
続鋳造モールドのストロークｈ対時間との関係を示す。
モールドの移動即ち運動を示す線は、鋸歯形であり、振
動サイクル時間、即ちモールドの１回の前進ストローク
と１回の後退ストロークをt_cで示す。

第２図は、第１図の鋸歯形パターンに従い振動した連
続鋳造モールドにおける、速さ即ち速度Ｖ対時間ｔの関
係を図示したものである。第２図では、時間軸のスケー
ルは第１図のそれと同じである第２図の実線はモールド
の速さ即ち速度を示し、一点鎖線はモールドの中で連続
して鋳造されたストランドが、上記モールドより引抜か
れるストランド引抜き速度Vcを示す。ストランド引抜き
速度は、また鋳造速度とも云われている。

１回の振動サイクル中にモールドは時間t_nの間にスト
ランドと同一方向へ移動し、モールドの速度Vnは実質的
に時間t_n全体の間、ストランドの速度よりも速い。換言
すれば、モールドの速度は、モールドがストランドの移
動方向へ動いている間はストランドの速度より速い。モ
ールドがストランドと同一方向へまたストランドの速度
より早い速度で移動する条件は負のストリップとして知
られ、従って時間t_nはここでは負のストリップ時間とし
て示されている。

１回の振動サイクル中に、モールドはストランドが移
動する方向と反対の方向へ移動する。ストランドの移動
方向と反対方向へのモールドの移動に対応する時間t_pで
示し、ストランドと反対方向への移動中のモールドの速
度をVpで示す。

負のストリップ時間t_nには、ストランドの硬化しつつ
あるシェル即ち殻は圧縮され、また時間t_pには引張され
る。t_nとt_pの合計は１回の振動サイクル時間t_cに等し
い。

第３図は、ストランド引抜き速度Vcメートル／分（m/
min）の関数としての、モールド振動数ｆサイクル／分
（cpm）を示す。ハッチングしたバンド（以下ハッチン
グと云う）は、その一つの側辺は第一境界線ｘである。
境界線ｘは、高い焼付性を示す鋼種、すなわちモールド
中の溶湯の表面部分で弱い外皮すなわちシェルを有する
ストランドを形成する鋼種に対するモールド振動数を示
す。これらの鋼種を「焼付性種類」と云う。

第３図のハッチバンドの他辺は、第二境界線ｙであ
る。境界線ｙは、凹みや振動マークが非常におこりやす
い鋼種に対するモールド振動数を示す。換言すれば、境
界線ｙは、モールド中の溶湯の表面部に強い外皮即ちシ
ェルを有するので、ストランドが深いオシレーションマ
ークや凹みを発生しやすいストランドを形成する鋼種に
対するモールド振動数を示す。

第３図の は、静止状態から約1.2m/minを越えないある値までの、
ストランド引抜き速度の第１速度範囲を示す。第１速度
範囲の上限は、約0.8〜1.2m/minの間であることが好ま
しい。ストランド引抜き速度の第２速度範囲を、 で示す。第２速度範囲は、第１速度範囲の終端、すなわ
ち約0.8〜1.2m/minの間のストランド速度より、ストラ
ンド速度が増加する方向へ伸びる。

焼付性鋼種の一種の鋼よりなるストランドが、第１速
度範囲内で0.1m/minから約1.2m/minへと加速させられる
とモールド振動数も境界線ｘに沿い約60cpmから約120cp
mへと増加させる。ストランドが第２速度範囲内で加速
するに従い、モールド振動数は、約120cpmで本質的に一
定に維持される。

第４図は、モールド振動ストロークｈmm対ストランド
引抜き速度V m/minとの関係を示す。ハッチバンドは、
各種鋼における本発明によるモールド振動ストローク範
囲を示す。

第４図に示すように、第２速度範囲では、ストランド
引抜き速度の増加につれて、モールド振動ストロークも
増加する。焼付性鋼種の一種類からなり、また第３図の
境界線ｘにそって加速されているストランドの場合に
は、モールド振動ストロークは、第２速度範囲における
ストランド引抜き速度の増加に従い増加するが、ストロ
ークは約２〜8mmの間、特に好しくは約４〜10mmの間に
維持する。

第１速度範囲内で、特に振動マークを発生しやすい鋼
種からなるストランドを、0.1m/minから約1.2m/minへと
加速すると、モールド振動数を、第３図の境界線ｙに沿
って約120cpmから約200cpmへと増加させる。第２速度範
囲では、ストランドが加速しても、モールド振動数を、
約200cpmである一定数に実質的に保持する。ただし、第
４図に示す如く、第２速度範囲内のストランド引抜き速
度の増加と共に、モールド振動ストロークは増加する。

特に振動マークを発生させる傾向を有し、また第３図
の境界線ｙに従い加速される鋼種よりなるストランドの
場合には、第２速度範囲でのストランド引抜き速度の増
加と共に、モールド振動ストロークを増加させるが、モ
ールド振動ストロークは約５〜12mm、好ましくは４〜10
mmの間に保持する。

例えば、モールド振動ストロークを、第２速度範囲で
のストランド引抜き速度に比例して増加させてもよい。
第１速度範囲では、ストランド引抜き速度が増加して
も、モールド振動ストロークを実質的に一定に維持す
る。

第４図に示すように、モールド振動ストロークを第１
速度範囲で約２〜5mmの間のある値に実質的に保持する
ことは、有効である。

上記の説明から、第１速度範囲でストランドが加速す
る際に、モールド振動数は、約60〜120cpmの間のある値
から、約120〜200cpm間のある値へと増加することにな
る。これに対して、上記速度範囲では、モールド振動ス
トロークを実質的に一定に維持することもできる。他
方、モールド振動ストロークが、ストランド引抜き速度
の増加と共に増加する間に、モールド振動数を実質的に
一定値に維持する。第２速度範囲２でのストランド引抜
き速度に比例して、モールド振動ストロークを増加させ
てもよく、また上記速度範囲では約２〜12mmの間に維持
することが好ましい。

第１速度範囲１でのストランド引抜き速度に比例し
て、モールド振動数を増加させることもできる。これ
は、下記の式に従って（高効果的）有利に達成できる。
即ち、 ここで、ｆ＝モールド振動数、cpm、 Ｋ＝約100cpmから約200cpmの間のある値を有する定
数、 Ｖ＝ストランド引抜き速度、m/min、 ｎ＝約0.5以下のある数。

第１速度範囲１では、下記の関係式に従って負のスト
リップ時間t_nを定めることができる。即ち t_n＝0.1t_c〜0.2t_c （２） ここで、t_c＝一回の振動サイクル時間。

第１速度範囲では、負のストリップ時間は、0.1秒程
度することが好ましい。

第２速度範囲２では、負のストリップ時間t_nを下記の
式に従い選択できる。即ち t_n＝0.2t_c〜0.33t_c （３） また第２速度範囲では、負のストリップ時間を0.1秒
程度とすることが好ましい。

第２速度範囲での、ストランド移動方向への移動中の
モールドの速度Vnは、引抜き速度Vcに対し、下記の関係
を満足させることが有利である。即ち、 第５図は、本発明のモールド振動発生機構を装備した
連続鋳造機を示す。第５図では、本発明を理解するに必
要な連続鋳造機の主要部品のみを図示してある。

第５図の鋳造機は、鋼の連続鋳造のため設計されたも
のとし、更に鋼溶湯溜を形成し、それを冷却して、少く
ともモールドの壁に近接する溶湯溜の部分を硬化させる
ことが可能な連続鋳造モールド５を有する。モールド５
は、破線で示す鋳造路を形成し、上記鋳造路は溶湯を注
入するための入口端と及びモールド５内で鋼の少くとも
部分的硬化より形成される連続鋳造されたストランド
（を引抜くための）のための出口端を有する。図示の鋳
造機は、更に鋳造路は一般的に垂直方向に貫通し、鋳造
路の上端は入口端その下端は出口端となる形式のもので
あるとする。

次のその動作を説明する。溶鋼の流れを連続して鋳造
路の上端から鋳造路に中湯充填させ、鋳造路内部に溶鋼
溜を形成する。モールド５の壁に近接する溶鋼は硬化
し、溶鋼のコアを囲む外皮即ちシェルを形成する。シェ
ルとそのコアとは、連続鋳造された鋼ストランドを構成
し、上記ストランドは鋳造路下端を経てモールド５より
連続して引抜かれる。ストランドの引抜きは、図示を明
確化するため示していない通常の引抜き装置により行わ
れる。ストランドは鋳造路を離れ、下向き方向に移動す
る。第５図より、鋳造路の出口端は、その入口端より下
方向に隔置されていることは明らかである。

引抜き装置によりストランドが加速されるにつれ、上
記の方法でモールド５を振動させる。そのために、モー
ルド５を高くした基礎又は適当な支持構造物10よりモー
ルド５へと伸びる２ケの短いレバー6,7で装架する。短
いレバー７は、概略的に図示する流体振動発生装置11に
連結した延長部９を有する。上記レバー6,7,延長部９及
び装置11は全てモールド５のための振動発生機構部分を
構成する。

モールドの振動運動は矢印８で示してある。

すなわち、モールドは交互に上下方向に移動すること
を示す。換言すれば、モールド５は、ストランドの移動
方向とその反対の方向へと交互に移動する。振動発生機
構は、振動中のモールド５の移動が、第１図に示したよ
うな方法で、時間的に鋸歯形状となるようにする。

振動発生装置11は、上記装置に相互動作関係に連結さ
れた制御装置12を含む制御装置12により制御される。制
御装置12は、装置11を駆動させ、振動数及びストローク
のプログラムされた調節をともなう鋳造工程中に、モー
ルド５を振動させる。第１〜４図を参照し説明した方法
でモールド５を振動させるように作成された振動プログ
ラム20でプログラムされたコンピュータ14からの命令
を、制御装置12が受ける。コンピュータ14は、たとえば
異種鋼、異るストランド形状及び又は寸法、異る潤滑剤
及び異るストランド引抜き速度に対応して作成されたプ
ログラム20のようないろいろなプログラムで、プログラ
ムさせることができる。

全鋳造工程中に、モールド５を振動させるに必要な力
を連続的に測定する。上記測定された力は、モールド５
とストランドとの間の摩擦を示す。流体制御装置12は、
連続して上記力を示すフィードバック信号21を、判別器
即ちコンパレータ15に送り、そこでモールドの摩擦を示
す信号21を、摩擦の基準値を示す基準信号22と比較す
る。コンパレータ15は、モールド５内部の摩擦と摩擦の
基準値との差を示す信号23を発生し、この差信号23は、
常に負のストリップ時間t_n,t_nと振動サイクル時間t_cと
の比，モールド振動ストローク，モールド振動数等々を
所定限度内で最適化しているコンピュータ14へ送られ
る。上記最適化によって、モールド５とストランドとの
摩擦を最少とする。

モールド５内の摩擦は、モールド５の振動を発生させ
るに必要な力を測定する以外の手段でも決定することが
できる。従って、従来の加速測定器，ピエゾ電気セル及
び又はストレンゲージなどの装置を用いて、モールド振
動発生機構のレバーアーム6,7又はモールド５から直接
に摩擦を測定することも可能である。

モールド５には周知のブレークアウト警報装置を設置
することができる。もし、ブレークアウトが起りかけた
ことを警報装置25が感知すると、警報装置25は信号26を
コンピュータ14に接続されているブレークアウト制御装
置18に送信する。信号26は制御装置18を経由してストラ
ンド引抜速度を調節し、ブレークアウトを未然に防止す
る。

〔効果〕

本発明による移動法及び振動発生機構によると、連続
鋳造中に改善されたストランドを得ることで可能であ
る。この事実は、鋼生産のため、生産上の理由で例えば
所定の生産サイクル時間に関連して、ストランド引抜き
速度を変化させなければならない時に、特にあてはま
る。振動マークの形成は減少する。焼付性種類と指定さ
れている鋼種類でも、本発明の方法と装置とを適当な潤
滑剤と共に使用することで、オシレーションマーク中で
ブレークアウトする傾向を減少させる。これによって初
期のブレークアウト、すなわち「ブリーディング（blee
ding）及びモールド外側のブレークアウトも、減少させ
ることが可能となる。このように本発明による方法及び
装置とにより、ストランド引抜き速度又は鋳造速度は、
従来の速度範囲より、各段と高速化することが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図はモールド振動ストロークと時間の関係を示す図
であり、鋸歯形振動を示す、 第２図は、モールド速度と時間の関係を、第１図の振動
に対応させた図、 第３図は、ストランド速度の関数としてのモールド振動
数を示し、 第４図は、ストランド引抜き速度の関数としてのモール
ド振動ストロークを示し、 第５図は、本発明によるモールド振動発生機構を備えた
連続鋳造機の概略図である。 5:モールド、18:ブレークアウトの制御装置 6:レバー、25:警報装置 7:レバー 10:支持構造物 11:流体振動発生装置 12:制御装置 14:コンピューター 15:比較器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に全下降運動中にモールド速度がス
   トランド引抜き速度を越える鋸歯状振動によって、約0.
   8〜1.2m/minまでの低ストランド引抜き速度の第１速度
   範囲で、モールド振動数を始めは約60〜120cpmより120
   〜200cpmに増加させ、また、モールド振動ストロークを
   一定に維持する一方、負のストリップ時間t_nを約0.1秒
   に維持することとし、0.8〜1.2m/minを越えてストラン
   ド引抜き速度を更に増速させる第２速度範囲の時、モー
   ルド振動数を第２速度範囲で一定に維持し、またモール
   ド振動ストロークをストランド引抜き速度に対応して増
   大させる間、負のストリップ時間t_nを約0.1秒に維持す
   ること、 とを特徴とするストランド引抜き速度に対応してストロ
   ークを調節する振動発生機構によって連続鋳造モールド
   を振動させる方法。
2. 【請求項２】モールドオシレーション機構はコンピュー
   タ化された制御装置に連結され、コンピュータは、異る
   鋼種、第１及び第２速度範囲での鋳造速度及び振動プロ
   グラムのためのメモリを有し、比較回路はストランドと
   モールドとの間の摩擦を最小とするために、ストランド
   とモールドとの間の実際の摩擦を、記憶されている基準
   摩擦に対して比較するとともに、連続して振動プログラ
   ムをモニターすることを特徴としてなり、該モールドの
   振動数及び振巾を調節する装置と、鋸歯状振動特性駆動
   装置と振動案内装置とを有する連続鋳造用モールド振動
   装置。