JP7421103B2 - 連続鋳造におけるブレークアウト予知方法 - Google Patents
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Description
このような背景から、ブレークアウトの発生を的確に予知できる手法の開発が望まれており、様々な方法が提案されている。
(1)鋳片の幅と鋳型下端における内法幅との差を短辺バルジング量とし、前記ブレークアウトが発生するときの前記短辺バルジング量を限界短辺バルジング量として、鋳片の炭素当量と前記限界短辺バルジング量との間の関係式を求めるステップ
(2)鋳型直下における鋳片の幅を測定して前記短辺バルジング量を算出するステップ
(3)算出した前記短辺バルジング量が、前記関係式に該鋳片の炭素当量を代入して算出した前記限界短辺バルジング量以上となった場合、前記ブレークアウトが発生すると判断するステップ
鋳型下端位置における短辺平均凝固シェル厚は、鋳型下端位置における短辺バルジング量と凝固シェル強度によって推定可能であると考えられる。また、凝固シェル強度は、鋳造する鋳片の炭素当量によって決まる。従って、鋳型下端位置における短辺バルジング量と鋳造する鋳片の炭素当量から鋳型下端位置における長辺凝固シェル最小厚を推定することが可能である。鋳型下端位置における長辺凝固シェル最小厚が小さくなり過ぎると、ブレークアウトが発生することから、鋳型下端位置における短辺バルジング量と鋳造する鋳片の炭素当量から、凝固シェルの再溶解に起因するブレークアウトの発生を予知することができる。
W=a×Ceq+b
ただし、
W:限界短辺バルジング量(mm)
Ceq:鋳造する鋳片の炭素当量(質量%)
a、b:実操業データ等に基づいて、鋳片の炭素当量Ceqと限界短辺バルジング量との間の関係から求めた係数
凝固シェル厚の測定は、鋳造中に鋳型内溶鋼にSを添加し、Sを投入したタイミングにおいて鋳型下端位置となっている鋳片断面をエッチングさせることで、S投入時における鋳型内での固液界面を現出させる手法(S添加法)を用いた。
また、鋳型下端位置における長辺凝固シェル最小厚は、鋳型下端位置における長辺凝固シェル厚が最小となっている部分の凝固シェル厚をS添加法を用いて測定した。
従って、鋳型下端位置における長辺凝固シェル最小厚若しくは鋳型下端位置における短辺平均凝固シェル厚が一定値以上となるよう監視すればブレークアウトの抑制が可能であると考えられるが、長辺凝固シェル最小厚及び短辺平均凝固シェル厚を鋳造中に監視することは困難である。
なお、短辺バルジング量は、鋳型直下において溶鋼静圧によって鋳片の短辺が幅方向に拡大した量であり、鋳型下端から100mm下方位置において、接触式の変位計を用いて鋳片の幅を測定し、測定した鋳片の幅から鋳型下端における内法幅を差し引いて算出した(図1参照)。
凝固シェル強度は、凝固シェルの温度が一定であれば、一般に溶鋼炭素当量と比例関係にあるため、凝固シェル強度の指標として鋳造する鋳片の炭素当量Ceqを用いることとした。炭素当量Ceq(質量%)は(1)式により算定した。
Ceq=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5
+[Mo]/4+[V]/4 (1)
ただし、[元素]:元素濃度(質量%)
なお、鋳片幅測定位置において鋳型で鋳片を冷却した後、復熱後の鋳片短辺の表面温度を放射温度計を用いて測定したところ、鋳造条件によらず、1200~1230℃で概ね一定であった。
図内の直線は、ブレークアウトが発生する懸念がある領域とブレークアウトの懸念が無い領域を区切る閾線であり、(2)式で表すことができる。
W=a×Ceq+b (2)
ただし、
W:限界短辺バルジング量(mm)
Ceq:鋳造する鋳片の炭素当量(質量%)
a、b:実操業データ等に基づいて、鋳片の炭素当量Ceqと限界短辺バルジング量との間の関係から求めた係数
[STEP-1]
過去の実操業データ等に基づいて、鋳片の炭素当量Ceqと限界短辺バルジング量との間の関係式を求める。
限界短辺バルジング量は、凝固シェルの再溶解に起因するブレークアウトが発生するときの短辺バルジング量、短辺バルジング量は、鋳片の幅と鋳型下端における内法幅との差である。
鋳片の炭素当量Ceqは前述した(1)式、鋳片の炭素当量Ceqと限界短辺バルジング量との間の関係式は前述した(2)式などを使用することができる。
鋳型直下における鋳片の幅を接触式変位計又は非接触式変位計により測定する。そして、鋳片の幅から鋳型下端における内法幅を差し引いて短辺バルジング量を算出する。
算出した短辺バルジング量が、STEP-1で得た関係式に当該鋳片の炭素当量Ceqを代入して算出した限界短辺バルジング量以上となった場合、ブレークアウトが発生すると判断し警報を発する。
ブレークアウト予知精度を検証するためには、ブレークアウトの発生を確実に予知し防止すること、並びにブレークアウトの危険が無い場合にブレークアウト予知を過剰に発報していないことを確認する必要がある。
同一の連続鋳造設備を用いて、実施例では4180チャージ、従来例では4253チャージの操業を実施し、その間に発生した、凝固シェルの再溶解に起因するブレークアウトの発生件数及びブレークアウト予知発報総件数について調査した。
実施例では、前述した(2)式を使用し、係数a=-45、b=32とした。一方、従来例では特許文献3記載の技術を使用した。
試験結果の一覧を表1に示す。
上記結果より、本実施の形態に係るブレークアウト予知方法によれば、従来技術と比べてブレークアウトの発生を精度良く予知できることが確認できた。
Claims (2)
- 鋳片の連続鋳造において、凝固シェルの再溶解に起因するブレークアウトの発生を予知する方法であって、
鋳片の幅と鋳型下端における内法幅との差を短辺バルジング量とし、前記ブレークアウトが発生するときの前記短辺バルジング量を限界短辺バルジング量として、鋳片の炭素当量と前記限界短辺バルジング量との間の関係式を求めるステップと、
鋳型直下における鋳片の幅を測定して前記短辺バルジング量を算出するステップと、
算出した前記短辺バルジング量が、前記関係式に該鋳片の炭素当量を代入して算出した前記限界短辺バルジング量以上となった場合、前記ブレークアウトが発生すると判断するステップとを備えることを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト予知方法。 - 請求項1記載の連続鋳造におけるブレークアウト予知方法において、前記関係式が次式で表されることを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト予知方法。
W=a×Ceq+b
ただし、
W:限界短辺バルジング量(mm)
Ceq:鋳造する鋳片の炭素当量(質量%)
a、b:実操業データ等に基づいて、鋳片の炭素当量Ceqと限界短辺バルジング量との間の関係から求めた係数
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JP2019147178A (ja) | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 日本製鉄株式会社 | 連続鋳造機 |
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