JP5958810B2 - Ingot casting method - Google Patents
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Description
本発明は造塊鋳造方法に関し、特に、取鍋から湯道を経て造塊鋳型内に下方から溶湯を注入する場合に、鋳型内で生成される鋼塊の欠陥を少なくできる造塊鋳造方法に関する。 The present invention relates to an ingot casting method, and more particularly to an ingot casting method that can reduce defects in a steel ingot generated in a mold when a molten metal is poured from below into a ingot mold through a runner. .
取鍋内の溶湯を、湯道を経て造塊鋳型の底面に設けた注入口から鋳型内に注入する、いわゆる下注ぎ鋳造は、上注ぎ鋳造に比してガスや異物の混入による欠陥の生じにくい造塊鋳造方法として知られている。 The so-called bottom casting, in which the molten metal in the ladle is poured into the mold from the inlet provided on the bottom of the ingot casting mold through the runner, causes defects due to mixing of gas and foreign matter compared to top casting. It is known as a difficult ingot casting method.
なお、特許文献1には、連続鋳造において、タンディッシュ内の溶鋼重量を測定して、溶鋼重量の増加率が所定の値を維持するように取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入量を制御するようにした制御装置が示されている。
In
ところで、上記下注ぎ鋳造において、溶湯の注入は従来、現場作業員の経験による手動操作で行っているが、製造される鋼塊に介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥を生じることが問題になっており、その解決が要請されていた。 By the way, in the above pouring casting, the injection of molten metal is conventionally performed by manual operation based on the experience of field workers, but it is problematic that defects such as inclusion defects and surface cracks occur in the manufactured steel ingot. The solution was requested.
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、下注ぎ鋳造における介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生を効果的に防止できる造塊鋳造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves such problems, and an object of the present invention is to provide an ingot casting method that can effectively prevent the occurrence of defects such as inclusion defects and surface cracks in bottom casting.
介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生は鋳込み中の造塊パウダーの膜切れや巻き込み、あるいは不定速鋳込みが主原因である。そこで、本第1発明では、取鍋底面の注湯口(11)にこれを開閉する弁体(21)を設け、注湯口(11)から湯道(32)を経て造塊鋳型(4)底面の注入口(41)から当該造塊鋳型(4)内へ溶湯を供給するようにした下注ぎ式の造塊鋳造方法において、鋳込み初期工程(I)には前記弁体(21)を全開し、続くボトム絞り工程(II)では前記弁体(21)を所定開度まで閉鎖し、その後の本体鋳込み工程(III)では、前記造塊鋳型(4)内の溶湯の臨界表面流速が臨界速度内に収まるような湯上り速度を維持するように前記弁体(21)を開閉制御し、本体鋳込み工程(III)後の押湯工程(IV)では湯上り速度を、本体鋳込み工程(III)における湯上り速度よりも小さい速度に維持するように前記弁体(21)を開閉制御するようにし、前記造塊鋳型(4)が複数設けられるとともに、これら造塊鋳型(4)内の溶湯(M)が押湯開始の湯面レベルおよび満注の湯面レベルに至ったか否かを検出する単一の湯面検知センサ(6)が設けられ、湯面検知センサ(6)は移動駆動手段(D)によって三次元空間内を移動可能に保持されて、各造塊鋳型(4)の直上位置へ移動させられるようになっている。 Inclusion defects, surface cracks, and other defects are mainly caused by film breakage or winding of ingot powder during casting, or by indefinite speed casting. Therefore, in the first invention, a valve body (21) for opening and closing the top is provided at the pouring spout (11) on the bottom of the ladle, and the bottom of the ingot casting mold (4) from the pouring spout (11) through the runner (32) In the pouring type ingot casting method in which molten metal is supplied from the inlet (41) to the ingot casting mold (4), the valve element (21) is fully opened in the initial casting step (I). In the subsequent bottom drawing step (II), the valve body (21) is closed to a predetermined opening, and in the subsequent main body casting step (III), the critical surface flow velocity of the molten metal in the ingot casting mold (4) is the critical velocity. The valve body (21) is controlled to be opened and closed so as to maintain the hot water rising speed so as to be contained within the hot water rising process (IV) after the main body casting process (III), and the hot water rising speed in the main body casting process (III). to open and close control the valve body (21) so as to maintain a smaller rate than In addition, a plurality of the ingot casting molds (4) are provided, and it is detected whether or not the molten metal (M) in the ingot casting mold (4) has reached the hot water level at the start of the hot water and the full hot water surface level. A single hot-water surface detection sensor (6) is provided, and the hot-water surface detection sensor (6) is movably held in the three-dimensional space by the movement driving means (D), so that each ingot mold (4) It can be moved to a position directly above.
本第1発明においては、初期工程で湯道における湯詰りが防止される。そして、続くボトム絞り工程でボトム噴流が抑制され、さらに本体鋳込み工程では溶湯の表面流速が抑えられて造塊パウダーの膜切れや巻き込み等が防止される。そして、本体鋳込み工程及び押湯工程では湯上り速度が一定速度に制御される。このような工程が行われることによって、鋳造される鋼塊の介在物欠陥や表面ワレ、鋼塊トップ部の偏析やパイプ欠陥等の発生が効果的に防止される。また、複数の造塊鋳型内の湯面レベルを単一の湯面検知センサで検出することができる。 In the first invention, hot water clogging in the runner is prevented in the initial step. Then, the bottom jet flow is suppressed in the subsequent bottom drawing step, and further, the surface flow rate of the molten metal is suppressed in the main body casting step, thereby preventing film breakage or entrainment of the agglomerated powder. And in a main body casting process and a hot-water-feeding process, the pouring speed is controlled to a fixed speed. By performing such a process, the occurrence of inclusion defects and surface cracks in the cast ingot, segregation at the top of the ingot, pipe defects, and the like is effectively prevented. Moreover, the molten metal level in several ingot casting molds can be detected with a single molten metal level detection sensor.
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in the parentheses indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
以上のように、本発明の造塊鋳造方法によれば、介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生を効果的に防止することができる。 As described above, according to the ingot casting method of the present invention, it is possible to effectively prevent the occurrence of defects such as inclusion defects and surface cracks.
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
図1には本発明方法を実施する造塊装置の構成を示す。図1において、取鍋1には底面に注湯口11が設けられ、当該注湯口11は弁体としてのスライドノズル21によって開閉されるようになっている。注湯口11の直下には、定盤3上に立設された注入管31の上端が開口しており、注入管31の下端は定盤3内に形成された湯道32に連通している。
The embodiment described below is merely an example, and various design improvements made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention are also included in the scope of the present invention.
FIG. 1 shows the configuration of an ingot forming apparatus for carrying out the method of the present invention. In FIG. 1, a
湯道32は分岐して複数形成されており(図1にはそのうちの一つを示す)、各湯道32の先端は定盤3上に設置された各造塊鋳型4の底面に開口する注入口41に連通している。取鍋1内の溶湯Mは、注湯口11のスライドノズル21を開放することによって注入管31から湯道32を経て各造塊鋳型4底面の注入口41に至り、下方から造塊鋳型4内に注入される(下注ぎ)。
A plurality of
取鍋1にはその重量を検出するロードセル51が付設されて、その出力信号が制御装置5に入力している。制御装置5では上記出力信号から取鍋1内の残湯量変化が測定されて、これに基づいて各造塊鋳型4における鋳込み速度が算出される。上記スライドノズル21には駆動シリンダ22が連結されており、当該駆動シリンダ22を介して上記制御装置5の出力信号によってスライドノズル21が開閉作動させられる。スライドノズル21の開度は開度検出センサ23によって制御装置5へフィードバックされている。
The
造塊鋳型4の上方には湯面検知センサ6が位置させられており、当該湯面検知センサ6によって造塊鋳型4内の溶湯Mの湯面レベルが検出され、その検出信号に基づいて制御装置5にて上記溶湯Mが押湯や満注のレベルに至ったか否かが判定される。湯面検知センサ6は複数の造塊鋳型4によって共用されている。より詳細には、湯面センサ6としては例えば渦流距離センサが使用され、湯面センサ6は図2に示すように移動駆動手段Dを構成する走行台車7から下方へ垂下させられた上下動可能なプッシュプルチェーン71の下端に保持されている。
A molten metal level detection sensor 6 is located above the ingot casting mold 4, and the molten metal level detection sensor 6 detects the molten metal level of the molten metal M in the ingot casting mold 4 and controls it based on the detection signal. In the
走行台車7は図3に示すように、平行なサブレール72上に載置されてこれに沿って移動可能となっており、サブレール72は、取鍋1の一方の側に配置された複数の造塊鋳型4の両側を平行に延びるガイドレール73に、これに沿って移動可能に支持されている。これにより、湯面センサ6は取鍋1の一方の側の鋳型配置領域をカバーする三次元空間内を自在に移動できる。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、図3に示すように、定盤3上に10個の造塊鋳型4が配置されており、これらは各5個が左右対称に位置している。なお、各造塊鋳型4へ至る湯道32(図1)は、各鋳型4内の湯面が満注レベルまで上昇した際に、当該鋳型4に連通する部分で適宜遮断できるようになっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, ten ingot casting molds 4 are arranged on the
造塊工程が開始されると、制御装置5によって最初の造塊鋳型4の直上へ走行台車7が位置させられ、湯面検知センサ6が造塊鋳型4内の湯面検出が可能な所定位置まで下降させられて、湯面高さの測定が行なわれる。測定が終わると湯面検知センサ6は上昇させられ、走行台車7は次の造塊鋳型4の直上位置へ移動させられる。そして湯面検知センサ6が湯面検出可能な所定位置まで下降させられて、湯面高さの測定がなされる。
When the ingot-making process is started, the
このようにして、走行台車7の移動可能範囲内にある5つの造塊鋳型4について、異なる湯面高さのグループ毎に、そのうち任意の一つの鋳型4の湯面高さ測定が順次繰り返される。そして、押湯や満注の、所定の湯面レベルになったことが検出されると溶湯が補充供給され、あるいは当該鋳型4に至る湯道32が遮断されて溶湯の供給が停止される。ここで、走行台車7の移動可能範囲内の、図3の右半部の造塊鋳型4の湯面レベルのみを測定しているが、左半部の対称位置にある同形の鋳型4も通常は同じ湯面レベルになるから、右半部の各鋳型4への押湯や、満注により溶湯供給を遮断する際には左半部の対応する造塊鋳型4へも同様の操作を行う。
In this way, for the five ingot molds 4 within the movable range of the
ところで、造塊パウダーの膜切れや巻き込みが生じる原因は、造塊鋳型4内の溶湯Mの表面流速が過大になることにある。そして、この表面流速は造塊鋳型4内の湯上り速度に比例している。そこで、図4に示すように、これを越えると造塊パウダーの膜切れや巻き込みが生じる臨界表面流速に対応する臨界湯上り速度以下に湯上り速度を抑えれば、上記膜切れ等に起因する介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生を防止することができる。なお、湯上り速度は結局鋳込み速度と一対一に対応しており、湯上り速度を管理することは鋳込み速度を管理することになる。 By the way, the cause of film breakage or entrainment of the agglomerated powder is that the surface flow velocity of the molten metal M in the agglomerated mold 4 becomes excessive. The surface flow velocity is proportional to the hot water rising speed in the ingot casting mold 4. Therefore, as shown in FIG. 4, if the hot water rising speed is suppressed to a critical hot water speed corresponding to the critical surface flow velocity that causes film breakage or entrainment of the agglomerated powder as shown in FIG. Generation of defects such as defects and surface cracks can be prevented. Note that the pouring speed eventually has a one-to-one correspondence with the casting speed, and managing the pouring speed manages the casting speed.
図5には造塊工程において制御装置5で実施されるスライドノズル21の開放制御による鋳込み速度の経時変化を示す。造塊工程の初期工程Iでは、湯道32での湯詰りを防止するためにスライドノズル21を全開にする。したがって、この間は実質的に鋳込み速度の制御は行われず、全開にしたスライドノズル21から注入される溶湯量に応じた鋳込み速度となる。
FIG. 5 shows the change over time in the casting speed due to the opening control of the
初期工程Iに続くボトム絞り工程IIでは、スライドノズル21の開度を全開の例えば40%〜80%、好ましくは50%〜70%にして、造塊鋳型4の注入口41からのボトム噴流を抑制する。この場合も、実質的に鋳込み速度の制御は行われず、所定の開度にしたスライドノズル21から注入される溶湯量に応じた鋳込み速度となる。なお、スライドノズル21の開度を40%よりも小さくすると湯詰まりを生じるおそれがあり、また、上記開度を80%より大きくすると増塊パウダーの膜切れや巻き込み等を生じるおそれがある。
In the bottom throttling step II subsequent to the initial step I, the opening of the
ボトム絞り工程IIに続く本体鋳込み工程IIIでは、臨界湯上り速度以下の湯上り速度、すなわち鋳込み速度になるようにスライドノズル21の開度を制御する。これにより、鋳造される鋼塊本体に介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥を生じることが避けられる。
In the main body casting process III subsequent to the bottom drawing process II, the opening degree of the
本体鋳込み工程IIIに続く押湯鋳込み工程IVでは、満注に至るまで、鋳込み速度を本体鋳込み工程IIIにおける鋳込み速度の10〜60%、好ましくは30%程度にするようにスライドノズル21の開度を制御する。これによって鋳造される鋼塊トップ部の偏析やパイプ欠陥の発生が防止される。
In the hot water casting process IV following the main body casting process III, the opening of the
1…取鍋、11…注湯口、21…スライドノズル(弁体)、3…定盤、32…湯道、4…造塊鋳型、41…注入口、5…制御装置、6…湯面検知センサ、7…移動台車、D…移動駆動手段、I…初期工程、II…ボトム絞り工程、III…本体鋳込み工程、IV…押湯工程。
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