JP3506195B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

連続鋳造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非定常バルジングの発
生を抑制することができる鋼の連続鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造は、取鍋内の溶鋼をタンデ
ィッシュを介して水冷鋳型内に注入し、この鋳型内で1
次冷却されて凝固殻を形成した鋳片を、ピンチロールに
よりガイドロールに沿って連続的に引き抜きつつ、ガイ
ドロール間の水スプレー又はミストスプレーによる2次
冷却により更に冷却して、完全に凝固された鋳片を製造
するものである。
【0003】このように鋳片は完全凝固するまでは、そ
の表層部のみ凝固し、内部は未凝固の溶鋼であり、鋳片
凝固殻は溶鋼の静圧によって図3に示すように、ガイド
ロールとガイドロールの間で膨らみ(以下バルジングと
いう)が発生している。このバルジングは鋳片の引抜速
度、冷却速度、鋼種、ガイドロールのピッチ等の条件に
左右されるもので、凝固殻が薄く、強度が小さくガイド
ロールピッチが大きいと激しくなる。
【0004】通常バルジング量は一定鋳造条件下では時
間的に変化することなく一定値である。この場合のバル
ジングは定常バルジングといわれ、バルジング量が一定
限度以下であれば特に問題はない。しかし、定常バルジ
ング量がある限度以上に大きくなると、鋳片の引抜抵抗
等により鋳造速度に変動が生じ、その影響によりバルジ
ング量も変動するようになり、さらに鋳造速度変動との
相互作用によりバルジング量が周期的に変動する非定常
バルジングの状態となる。
【0005】非定常バルジングが発生すると凝固殻内の
体積が変動し、これに伴って鋳型内で湯面の周期的変動
が生じる。非定常バルジングによる鋳型内湯面レベルの
変動量は40〜50mmに達することもあり、異常な凝
固殻の生成、パウダ巻き込みによる鋳片表面性状の悪
化、内部品質の悪化、断面割れ、ホワイトバンド等の欠
陥が発生し、鋳造速度も大幅に低下させなければなら
ず、生産性も低下するといった問題があった。
【0006】従来非定常バルジングの防止又はその低減
対策として、ガイドロールピッチの変更、冷却強度の向
上、湯面レベル制御や鋳片引抜速度制御の精度向上等が
行われているが、抜本的な解決には到っていない。特開
昭63−104767号公報には、ガイドロール間のバ
ルジング量及び鋳型内の溶湯湯面位置を検出し、この出
力信号に基いてピンチロールの鋳片引抜速度及び鋳型へ
の溶湯注入速度を調節し、バルジング量を制御すると共
に、鋳型内の湯面位置を制御する技術が開示されてい
る。また特開平1−166873号公報にもガイドロー
ル間のバルジング量を常時測定し、この測定値により鋳
造速度を制御してモールド湯面変動量を調整する技術が
開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】特開昭63−1047
67号公報では、その実施例に「予め設定された湯面位
置及びバルジング量の値と、実際に検出された値との差
を演算し、この差を解消するようにストッパの駆動装置
及びピンチロールの駆動装置に信号を出力して溶鋼の注
湯速度及び鋳片の引抜速度を調節し、溶鋼の湯面位置及
びバルジング量を制御する。」と記載されているのみ
で、基本的に基準値との偏差をゼロにするようにフィー
ドバック制御するものであるが、それをどのように実現
するのかその具体的制御方法についての記述がない。
【0008】また特開平1−166873号公報では、
その実施例に「このとき前記α(ピンチロール回転速度
変動量)が減少されるようにV(鋳造速度)を変化させ
るわけであるが、αはまた他の多くの鋳造条件が関係
し、Vにも大きく依存する。Vの変更の方法として非定
常バルジングの周期に同期させた位相を制御系の時間遅
れ分だけずらす方法が最も効果的である。経験的にδ
(非定常バルジング量)によるVの変更方法が確定され
れば、制御装置により自動的にδを低減することが可能
である。」と記載されているのみで、経験則による鋳造
速度変更を行うものであるが、鋳造速度の変更方法につ
いて具体的方法の記述がない。
【0009】一般にバルジング量が大きい場合には引抜
速度を大きくし、バルジング量が小さい場合には引抜速
度を小さくして、非定常バルジングを減少させる方法が
考えられるが、この方法は湯面レベル変動を逆に大きく
するので常識的には採用されず、湯面レベル変動を抑え
るように、湯面が低下したとき、すなわち非定常バルジ
ング量が大きい時には引抜速度を小さくし、湯面が上昇
したとき、すなわち非定常バルジング量が小さい時には
引抜速度を大きくする方法が採用される。しかしこのよ
うな方法では非定常バルジングそのものを抑制できず湯
面レベル変動も抑えることができない。
【0010】本発明は、以上の問題を解決するもので非
定常バルジングを抑制するための具体的方法を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】Trans. ISI
J.vol.26(1986),P891のAnaly
sis of Bulging in Continu
ously CastSlabs by Bendin
g Theory of Continuous Be
am(連続梁の曲げ理論による連続鋳造スラブのバルジ
ングの解析)という論文は、クリープ変形を考慮した数
値解析により、非定常バルジングに与える鋳造速度の影
響について検討している。
【0012】これによると±5%の鋳造速度変動により
非定常バルジングが発生し、鋳造速度が低下した時にバ
ルジング量が大きく、鋳造速度が上昇した時にバルジン
グ量が小さいか又は逆に凹んでいるすなわちバルジング
量の値が負となることが計算されている。これは凝固殻
のクリープ変形によるものであり、本発明はこの知見を
参考に湯面レベル変動抑制はさておき、まず非定常バル
ジングを抑え、結果として湯面レベルも安定させる方法
を提案するものである。
【0013】すなわち本発明は、鋼の連続鋳造におい
て、非定常バルジングの発生を検知し、該検知に基づい
て鋳片の引抜速度を非定常バルジングの周期に同調させ
て周期的に変動させ、前記引抜速度の変動は、非定常バ
ルジング量の時間的変化に基づいて、連続鋳造機ロール
間の非定常バルジング量が大きい時に引抜速度を早く
し、非定常バルジング量が小さい時又は負の値の時(逆
に凹んでいる時)に引抜速度を遅くする変動とし、非定
常バルジングを防止することを特徴とする連続鋳造方法
を提供するものである。
【0014】さらに、前記引抜速度の変動により生ずる
鋳型内湯面レベル変動量を相殺するように、鋳型への溶
鋼注入流量を変動させることとすれば好適である。ま
た、前記非定常バルジングの発生の検知は、ロール間に
設置した距離計又は変位計により検出することとすれば
よく、さらに、前記距離計又は変位計により検出した非
定常バルジング量の変動により生ずる鋳型内湯面レベル
変動量を相殺するように、鋳型への溶鋼注入流量を変動
させることにより、湯面変動をなくすることができる
【0015】また、前記非定常バルジング量の時間的変
化を鋳型内湯面レベルの時間変化から推定することも可
能である。
【0016】
【作用】本発明によれば非定常バルジングが発生した場
合、鋳片の引抜速度を非定常バルジングの周期に同調さ
せて非定常バルジング量が大きい時に引抜速度を早く
し、非定常バルジング量が小さい時に引抜速度を遅くす
るように周期的に変動させる。つまり、鋳片凝固殻がガ
イドロール間に滞留する時間を変動させ、クリープ変形
量を変えることにより、非定常バルジング量を抑制する
ことができるようになる。
【0017】また、非定常バルジング抑制のために与え
る鋳造速度変動により生ずる鋳型内湯面レベル変動を相
殺するように、鋳造速度を上昇する時には鋳型への溶湯
注入量を増加し、鋳造速度を低減する時には溶湯注入量
を減らすように鋳型への注入流量を鋳造速度変動と同期
させて周期的に変動させる。そして、鋳型内の湯面レベ
ル変動も拡大することがなく、さらに距離計又は変位計
により検出した非定常バルジング量の変動に応じて溶鋼
注入量を変動させることにしたので、湯面レベル変動を
ほとんどなくすことができる。
【0018】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す連続鋳造装置
と非定常バルジングを抑制する制御系の模式図である。
タンディッシュ2内の溶鋼1は浸漬ノズル7を経て鋳型
3内に供給される。鋳型2内で凝固殻8が形成され、ガ
イドロール4に案内されて、ピンチロール6により下方
に引き抜かれ、冷却されて鋳片5となる。鋳型内湯面1
0は湯面レベル計12によって検出され演算装置16に
入力される。ピンチロール6の速度は引抜速度検出器1
5によって検出され演算装置16に入力される。またバ
ルジング量はバルジング量検出器13が検出し演算装置
16に入力する。演算装置16はこれを演算し必要な出
力をスラィデイングノズル11及びピンチロール駆動装
置14に出力し、注湯量及び引抜速度を制御する。
【0019】また図2は非定常バルジング発生時及び本
発明による制御を実施した時の湯面レベル、バルジング
量、引抜速度、スライディングノズル開度の変動を示す
説明図である。定常バルジング発生時(図2中の0〜t
1 間)は湯面レベル、バルジング量、引抜速度、スライ
ディングノズル開度は安定しているが、非定常バルジン
グが発生すると(図2中のt1 〜t2 間)湯面レベルが
周期的に大きく変動する。この時、湯面レベル変動はバ
ルジング変動に同期しており、引抜速度にも最大2〜3
%の変動が観察される。湯面レベルは湯面レベル計12
により検出された値により、スライディングノズル11
やストッパ等の流量調整器を用いて制御されているが通
常の制御方法では非定常バルジングによる湯面レベル変
動を抑制することはできない。
【0020】これは短かい周期の変動に対しては制御系
の時間遅れ(たとえばスライディングノズル開度の時間
遅れ、図2中のΔt1 など)があり、また制御ゲインを
高くすると発散しやすくなる等の理由から通常のPID
制御等では対応できないためである。そこで本発明で
は、湯面レベル計12により非定常バルジングの発生を
検知したら、バルジング量検出器13の出力に基づいて
バルジング量が大きい時に引抜速度を上昇し、バルジン
グ量が小さい時に引抜速度を減少するようにバルジング
量の変動に同期するように演算装置16からピンチロー
ル駆動装置14に信号を出す(図2中のt2 〜t3
間)。これにより非定常バルジングが抑制されていく。
この時引抜速度の変化量は最大±5%程度で十分であ
り、バルジング量の大きさにより変化させるとよい。
【0021】また湯面レベル変動を抑制するために、引
抜速度の変動に対応する溶鋼引抜量の変動量ΔQv (k
g/min)は ΔQv =ΔVr ×S×ρ ここで ΔVr :引抜速度変動量(m/min) S:鋳片断面積(m2 ) ρ:溶鋼密度(kg/m3 ) である。このΔQv を相殺するようにスライディングノ
ズル開度を引抜速度の変動に同期させて変動させ溶鋼注
入量を変化させる。さらにバルジング変動により鋳片内
溶鋼体積の変動量ΔV(m3 /min)により生じる溶
鋼引抜量の変動量ΔQb (kg/min)は ΔQb =ΔVρ =α(Δδ/Δt)ρ ここで α:比例定数 δ:バルジング量(m) (Δδ/Δt):バルジング変動速度(m/min) である。このΔQb を相殺するようにスライディングノ
ズル開度をバルジング変動に同期させて変動させ注入量
を変化させる。これにより湯面レベルを一定に保つこと
ができる。この時スライディングノズルの開放タイミン
グを時間遅れ分(溶鋼がスラィディングノズル位置から
鋳型内に到達するまでの時間分、図2中のΔt2 )だけ
早くするとより有効である。
【0022】以上では非定常バルジング量をバルジング
検出器13により検出する方法について説明したが、一
定条件で鋳造している時の非定常バルジングの周期性は
非常に規則的であり、数回分の湯面レベルの時間変動を
測定することにより非定常バルジング量の時間的変動タ
イミングを推定することが可能である。従って非定常バ
ルジングが発生したら、バルジング量を直接測定しなく
とも、本発明の鋳造速度を周期的に変動させる制御が可
能である。この場合、速度の変動量は±1〜2%が適当
であり、数分おきにこの制御方法を断続的に実施するの
がよい。これにより非定常バルジングが抑制されている
かどうかを確認することができる。
【0023】本発明を極低炭素鋼をスラブサイズ1.2
5m×0.22m、鋳造速度2.25m/min、比水
量2.5リットル/kgの鋳造中に発生した非定常バル
ジングに適用し、引抜速度をバルジング周期に同期させ
2.20m/min〜2.30m/minの範囲で正弦
波状に変動させ、スラィディングノズル開度もバルジン
グ変動に同期させて変動させた結果、本制御適用後湯面
レベルが±10mmから±3mmに減少し、5分後には
非定常バルジングがなくなり湯面レベルも±1〜2mm
に減少した。
【0024】
【発明の効果】本発明はバルジング量の変化に同期させ
て引抜速度を周期的に変動させ、またスラィディングノ
ズル開度を変動するようにしたから、非定常バルジング
を具体的に効果的に抑制することができ、湯面レベル変
動も抑えることができるようになった。本発明によれば
鋳造速度を大幅に低下させる必要もなく、生産性の減少
も防ぐことができ、鋳片の品質劣化も防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御系を示す模式図である。
【図2】非定常バルジング発生時の状態量と操作量の関
係を示す説明図である。
【図3】非定常バルジングの説明図である。
【符号の説明】
1 溶鋼 2 タンディッ
シュ 3 鋳型 4 ガイドロー
ル 5 鋳片 6 ピンチロー
ル 7 浸漬ノズル 8 凝固殻 10 鋳型内湯面 11 スラィディ
ングノズル 12 湯面レベル計 13 バルジング
量検出器 14 ピンチロール駆動装置 15 引抜速度検
出器 16 演算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B22D 11/20 B22D 11/20 A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/16 104 B22D 11/18 B22D 11/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼の連続鋳造において、非定常バルジン
    グの発生を検知し、該検知に基づいて鋳片の引抜速度を
    非定常バルジングの周期に同調させて周期的に変動さ
    せ、前記引抜速度の変動は、非定常バルジング量の時間
    的変化に基づいて、連続鋳造機ロール間の非定常バルジ
    ング量が大きい時に引抜速度を早くし、非定常バルジン
    グ量が小さいか又は負の値の時に引抜速度を遅くする変
    動とし、非定常バルジングを防止することを特徴とする
    連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】さらに、前記引抜速度の変動により生ずる
    鋳型内湯面レベル変動量を相殺するように、鋳型への溶
    鋼注入流量を変動させることを特徴とする請求項1記載
    の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】前記非定常バルジングの発生の検知は、ロ
    ール間に設置した距離計又は変位計により検出すること
    であることを特徴とする請求項1又は2記載の連続鋳造
    方法。
  4. 【請求項4】さらに、前記距離計又は変位計により検出
    した非定常バルジング量の変動により生ずる鋳型内湯面
    レベル変動量を相殺するように、鋳型への溶鋼注入流量
    を変動させることを特徴とする請求項記載の連続鋳造
    方法。
  5. 【請求項5】前記非定常バルジング量の時間的変化を鋳
    型内湯面レベルの時間変化から推定することを特徴とす
    る請求項記載の連続鋳造方法。
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AT502525B1 (de) * 2005-10-12 2008-05-15 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zum stranggiessen einer metallschmelze
CN114378269A (zh) * 2022-01-18 2022-04-22 山东理工大学 一种利用双辊铸轧制备高熵合金薄带的方法

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