JPH01284470A - 丸鋳片の連続鋳造制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、丸鋳片の連続鋳造制御方法に係り、特に、製
品の品質上、あるいは歩留り上大きな問題となる縦割れ
性のブレークアウトを防止することのできる丸鋳片の連
続鋳造制御方法に関する。

【従来の技術】

近年、丸鋳片を鋳型（チューブラ−モールド）を使用し
て連続鋳造により製造する方法が採用されつつある。矩
形断面鋳片の凝固シェルは、鋳型内では静鉄圧よりも凝
固シェルの強度が弱いため、該静鉄圧により鋳片は鋳型
の各面と面接触する。 一方、丸断面鋳片の凝固シェルは、円筒のため、メニス
カス（鋳型内において溶融鉄の表面が作る湾曲した面）
近傍を除き、静鉄圧より凝固シェルの強度が強いため、
鋳片は鋳型内で自由に移動し、鋳型と線接触するように
なる。 従って、この接触した部分は、非接触部分と比較して鋳
型を介して熱が奪われるため過冷となり、熱応力による
応力集中が発生し、縦割れが発生し易くなる。この縦割
れは、更に鋳型直下での不均一冷却によって成長し、甚
しいときにはブレークアウトに達することもある。ブレ
ークアウトとは、凝固シェルが破れ、内部の溶融鉄が流
出してしまうもので、このブレークアウトが発生すると
、操業が中断したり、製品の品質上の観点から歩留りも
著しく低下してしまうことになる。 このため、丸鋳片の縦割れを防止するために、鋳型を設
置する際のテーバ温を最適化したり、丸鋳片の円周方向
に均厚に溶融し易い鋳型内の潤滑材（パウダー等）を使
用したりする方法が採用されている。又、均厚な凝固シ
ェルを生成するために鋳型内電磁撹拌装置を設置したり
（特開昭５Ｏ−１１２２２１）、あるいは丸鋳片の円周
方向で均一な冷却ができるような水冷構造をもった鋳型
を使用したりする方法も採用されている。 一方、こうした中で、ブレークアウトを予知する技術と
して、鋳型の円周方向に複数個の熱電対を埋設し、該熱
電対にて検出される温度履歴からブレークアウトの可能
性をある程度予知する方法が提案されている（特開昭６
２−２２０２５７）。 この方法は、第１０図の上下段に熱電対からの温度履歴
を示すように、ブレークアウトの危険が低い場合は熱電
対からの温度履歴が安定しているが（第１０図上段の温
度履歴）、ブレークアウトの危険性が高い場合は細かい
温度変化の波が多数見られる現象が発生することに看目
しく第１０図下段の温度履歴）、このような現象が発生
したときにブレークアウトの危険性が高いと予知して相
応の対策をとるようにしたものである。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、現実的には、このような細かな温度変化
が明確に顕われないときであっても縦割れが発生し、あ
るいはブレークアウトが発生することがあるという問題
がなお残されていた。 これは、この特開昭６２−２２０２５７に開示された発
明が、主に潤滑材の流入状況が不均一なときにみられる
現象を検出することによってブレークアウトの危険性を
予知していたためと考えられる。即ち、確かに潤滑材の
流入状況が不均一なときは生成する凝固シェル厚が不均
一になるため、細かな温度変化が発生するようになるが
、縦割れが発生するのは、このような場合のみには限定
されない。 例えば、第８図（Ａ）に示されるように、鋳型１１とピ
ンチロール（図示せず）との間で引張力が働けば、丸鋳
片１８はＡ１側に接触する。又、圧縮力が働けば第８図
（Ｂ）に示されるように丸鋳片１８はＡ３側に接触する
ようになる。 この場合、もしこのような状態がある程度以上続くと、
接触した部分は鋳型１１を介して熱が奪われるため過冷
となり、縦割れやブレークアウトを誘引する。しかしな
がら、このような状態は、熱電対によっては細かな波と
しては顕われることはなく、従って、従来の方法では縦
割れを必ずしも完全に予知するこ゛とができないという
問題があったものである。

【発明の目的】

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、鋳型の円周方向のある特定の位置と丸鋳片と
の接触状態に着目し、円周方向のあらゆる位置における
縦割れの発生を速やかに予知し、良好な品質の丸鋳片を
安定して連続鋳造することのできる丸鋳片の連続鋳造制
御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

本発明は、第１図にその要旨を示す如く、丸鋳片を鋳造
する連続鋳型の円周方向に複数個の熱雷対を埋設し、該
熱電対にて検出される温度変化を検知しつつ連続鋳造を
行う丸鋳片の連続鋳造制御方法において、前記熱電対を
鋳型内壁面からの埋設深さを１１該熱雷対の測定点にお
ける配設間隔をＳとしたときに、Ｌ＞Ｓ／２なる関係と
なるように等間隔に多数埋設し、定常鋳造速度下におけ
る鋳型壁面温度を、この多数埋設した熱電対により連続
的に検出し、鋳型円周方向の平均温度より所定値以上上
昇した点を丸鋳片と鋳型内壁との接触点として捉え、該
接触点における丸鋳片の接触状態が設定値以上続いたか
否かを検出し、該接触状態が設定値以上続いた場合に、
鋳込速度及び鋳型直下の鋳片冷却能のうち、少なくとも
一方を減少することにより、上記目的を達成したもので
ある。

【作用】

鋳型と丸鋳片とが接触すると、その接触部分は鋳型を介
して鋳片から熱が奪われるため他の部分に対して適冷さ
れ、熱応力が発生してその部分で縦割れが発生し易くな
る。鋳型の円周上の特定位置での接触時間が長くなった
場合は一層縦割れが発生する可能性が高くなる。従って
、円周方向の特定の位置における接触時間（丸鋳片の接
触距離）をその部分に配設した熱電対の温度履歴によっ
て認識するようにすれば、円周方向のどの位置に対して
も縦割れの発生を速やかに予知することができ、相応の
対策をとることができるようになる。 本発明においては、熱電対を、円周方向に配置するのに
際し、該熱電対の鋳型内壁面からの埋設深さをＬ１該熱
電対の測定点における配設間隔をＳとしたときに、Ｌ＞
Ｓ／２なる関係となるように等間隔に多数設置するよう
にしている（第１図参照）。 これは、従来のように、熱雷対を円周方向に数個設置し
て、温度履歴が定常か非定常かを定性的に検出する方法
と異なり、現在丸鋳片が鋳型の円周方向のどの位置と接
触しているかを検出することを意図しているためである
。上式を満足する場合は、丸鋳片が鋳型のいかなる位置
と接触している場合であっても、必ずその情報をいずれ
かの熱電対で検出することができるようになり、接触点
を特定できる。 第８図、第９図に、熱電対を周方向に等間隔で設けた場
合に鋳造したときの鋳型内の測温結果を模式的に示す。 ここでは、わかり易くするため、熱雷対を４個のみ示し
ている。 第９図において、Ｚｌ、ＺａがそれぞれＡ１側、Ａ３側
に実際に丸鋳片１８が接触していた区間を示している。 この場合、熱電対Ｄ＾１〜Ｄ＾４からの情報により、区
間１が、Ａ１側で丸鋳片１８が鋳型１１と接触している
と認識され、（第８図（Ａ＞の状Ｒ）、区間２はいずれ
の熱電対Ｄ＾１〜Ｄ＾４の位置でも丸鋳片が鋳型に接触
しておらず、又、区間３では、Ａ３面側で丸鋳片１８が
鋳型１１と接触しているとｉＱＩされる（第８Ｓ　（Ｂ
）の状態）。なお、第９図において、鋳型と鋳片とが接
触したときの平均温度を破線、接触していないときの平
均温度を１点鎖線、接触を認識する温度を２点鎖線で示
している。 本発明では、このようにして接触したと認識された状態
が所定時間×（丸鋳片の所定距離で検知してもよい）以
上続いたときに、縦割れやブレークアウトが発生し易い
と認識し、相応の対策を執るものである。第９図の例で
は区間１のような場合に相応の対策が執られる。 この相応の対策とは、前述の特開昭６２−２２０２５７
においても開示されているように、基本的には鋳造速度
を低下させたり、鋳型直下の２次冷却水を減少させたり
することである。 ところで鋳造方向に対する熱電対の位置は、メニスカス
からの距離が少なくとも１００ｍｍ、好ましくは２０　
Ｏｎ以上あったほうが良い。これは、冷却能にもよるが
、メニスカス近傍の１００ｎ以内若しくは２００１ｍ以
内の位置では、凝固シェルの強度よりも静鉄圧の強度の
ほうが大きいため、丸鋳片が全周に亘って鋳型と接触す
るためである。 又、メニスカス近傍では溶鋼のレベル変動、パウダ等の
潤滑材の円周方向の流入量の差による影響が大であり、
縦割れ発生の状況を判断できるだけの測温データが得ら
れないためでもある。これに対し、メニスカスからの距
離が１００ｕｉＸ上、あるいは２００　ｍｕｎ以上下方
では、凝固による収縮からエアギャップが生じるように
なり、鋳型と鋳片の接触状況を明らかにし易い。 熱電対は、鋳造方向に複数段設置してもよいが、出願人
の試験によれば、データ数が増えるだけであり、あまり
大きな効果の増大は得られない。従って、特に丸鋳片の
接触時間で制御するときは、熱雷対を円周方向に１段だ
け設置すればよい。丸鋳片の接触距離によって制御を行
う場合であっても、丸鋳片の移動速度を考慮して鋳型内
での該丸鋳片の移動距離を追跡する方法をとるのが合理
的である。

【実施例】

以下図面の基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。 第２図に本発明の実施例が適用された丸鋳片の連続鋳造
機の鋳型断面を示す。 第２図において、１１が鋳型、１２が鋳型フレーム、１
３が鋳型を冷却するための冷却水、１４が丸鋳片１８と
なる溶鋼、１５が冷却によって発生した凝固シェル、１
６が凝固に伴う収縮によって発生したエアギャップ、１
８ができつつある丸鋳片である。この連続鋳造機自体の
基本的な構成は従来と同様である。 第２図において、符号１７が鋳型１１に埋め込まれた熱
電対を示している。この熱電対１７は、第３図に示され
るように、鋳型内壁面１１Ａに対して垂直方向に取付ら
れ、且つ、円周方向に４゜毎に等間隔に多数（第３図の
例では１７ｓ、１７２・・・１７３Ｇの３６個：実際に
は９０個）埋め込まれている。鋳型内壁面１１Ａに対し
て垂直方向に取付けているのは、丸鋳片１８側からの熱
の流れを考慮したためである。又、円周方向に等間隔に
配置しているのは、丸鋳片の場合円周方向のどの位置が
接触位置となるかを全く特定できないためである。熱電
対１７の鋳型鋳造方向の埋設位置は、作用の項で詳述し
た理由によりメニスカスから３００冒璽の距離とした。 鋳型１１と丸鋳片１８とが接触すると、その接触部分の
鋳型１１の温度が上昇するため、この温度上昇をその位
置に配置された熱電対１７によって検知することができ
る。 この熱電対１７の各測定点１７Ａの位置は、第４図に示
されるように、鋳型内壁面１１Ａからの埋設深さをり１
円周方向に設置された熱雷対の測定点における配設間隔
をＳとした場合、Ｌ＞Ｓ／２となるように設定する。こ
れは、丸鋳片１８と鋳型１１の接触位置が円周方向のど
の位置であってもいずれかの熱電対１７によって該接触
位置を特定できるようにするためである。即ち、Ｌ＞Ｓ
／２であれば、たとえ丸鋳片１８の接点が各熱電対間に
位置していたとしても、片寄ったほうの一方の熱電対１
７の検出温度の上昇を得ることができ、接点を特定する
ことができる。具体的にはこの実施例では鋳型内壁面１
１Ａからの埋設深さＬを５ｎ、配設間隔Ｓを７．３３ｎ
ピツチとしている。 なお、熱電対１７は、その埋設数を増大すればするほど
配設間隔Ｓを小さくすることができるようになり、従っ
て、その分鋳片内壁面１１Ａからの埋設深さＬを小さく
することができるようになる。その結果、それだけ接触
状態を感度良く検出することができるようになり、又、
円周上の接触位置も精度良く特定することができるよう
になる。 ところで出願人の試験によれば、熱電対１７を鋳片サイ
ズφ１８０、φ２２０１φ３００の３つのサイズの鋳型
に取付け、各鋳片の縦割れ量と熱電対での測温結果とを
比較したところ、第５図に示されるような結果が得られ
た。即ち、定常鋳造速度での測温平均温度より、２０℃
以上上昇した状態が低次、中炭材（鋼中炭素量く０．２
％）では鋳造長さで３０　Ｏｎ、高炭材（鋼中炭素量〉
０゜２％）では鋳造長さで５００ｎ以上連続して続いた
場合において、測温位置での縦割れの発生率が非常に高
かった。 そこで、この実施例では、この事実を基に、各測定点で
の温度が定常鋳造速度（２，０１１／ｓｉｎ　）での平
均温度より２０℃以上上昇したときを鋳片１８と鋳型１
１とが接触したと認識し、且つ、この接触ＦＲ間（接触
していると認識された層に丸鋳片１８が移動した距離）
が上記条件を満した場合に縦割れが発生するような状態
となったと予知するようにした。 なお、鋳造開始直後の増速中のときや、鋼、タンデイツ
シュ交換時等の非定常状態は上記制御の対象から外した
。 上述のような方法で縦割れ発生の危険が予知された場合
は、鋳造速度を定常時の２．０１　／１ｎから１　、６
ｉ　／ｗｉｎに低下させることにした。この結果、この
方法を使う前と比較したところ、第６図に示されるよう
に、縦割れの発生長さを極めて短くすることができるよ
うになり、又、第７図に示されるように、ブレークアウ
トの発生件数を激減させることができた。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、丸鋳片の鋳型に対
する接触状況を円周方向の全ての位置に亘って把握する
ことができ、その結果縦割れの原因の発生をより直接的
に検出することができるようになり、従って、その対策
を早期に且つ適確に行うことができ、縦割れの発生及び
ブレークアウトの発生を効果的に抑えることができるよ
うに、なるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要旨を示す流れ図、第２図は、本発
明の実施例が適用された丸鋳片の連続鋳造機の断面図、
第３図は、熱電対の配置状態を説明するための第２図■
−■線に沿う概略断面図、第４図は、第３図矢視■部分
の拡大図、第５図は、鋳片の接触長さと縦割れ長さとの
関係を示す線図、第６図は、従来の方法と本実施例の方
法とでそれぞれ発生した縦割れ長を比較して示した線図
、第７因は従来の方法と本実施例の方法とでそれぞれ発
生したブレークアウトの個数を比較して示した縮図、第
８図は、鋳片の鋳型に対する接触状態を説明するための
断面図、第９図は、各熱電対によって得られる温度履歴
を模式的に示した線図、第１ｏ図は、時開［６２−２２
０２５７ｋｌ；つｒ採用されている、ブレークアウトの
発生の危険性を検知するために用いられている熱雷対情
報を定性的に示した線図である。 １１・・・鋳型、 １２・・・鋳型フレーム、 １３・・・鋳型冷が水、 １４・・・溶鋼、 １５・・・凝固シェル、 １６・・・エアギャップ、 １７・・・熱電対、 １８・・・丸鋳片、 し・・・熱電対の鋳型内壁面からの埋設深さ、Ｓ・・・
熱雷対の測定点における配設間隔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）丸鋳片を鋳造する連続鋳型の円周方向に複数個の
   熱電対を埋設し、該熱電対にて検出される温度変化を検
   知しつつ連続鋳造を行う丸鋳片の連続鋳造制御方法にお
   いて、 前記熱電対を鋳型内壁面からの埋設深さをＬ、該熱電対
   の測定点における配設間隔をＳとしたときに、Ｌ＞Ｓ／
   ２なる関係となるように等間隔に多数埋設し、 定常鋳造速度下における鋳型壁面温度を、この多数埋設
   した熱電対により連続的に検出し、鋳型円周方向の平均
   温度より所定値以上上昇した点を丸鋳片と鋳型内壁との
   接触点として捉え、該接触点における丸鋳片の接触状態
   が設定値以上続いたか否かを検出し、 該接触状態が設定値以上続いた場合に、鋳込速度及び鋳
   型直下の鋳片冷却能のうち、少なくとも一方を減少する ことを特徴とする丸鋳片の連続鋳造制御方法。