JPH0211257A

JPH0211257A - 連鋳鋳片の介在物系内質欠陥診断方法及びこの方法を用いた連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH0211257A
Application number: JP26877787A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Shimokasa; 知治下笠; Osamu Sekiguchi; 修関口; Hidetaka Kominami; 小南　秀隆; Akira Imamura; 晃今村; Shigeru Imamura; 茂今村; Ryoji Nishihara; 良治西原; Tsutomu Terada; 寺田　勉
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1990-01-16

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、鋳片の内質、すなわち内部品質の欠陥の原因
となる連続鋳造プロセスにおける鋳片内への、＃２０３
．パウダ等の非金属介在物の混入を診断する方法に関し
、さらに、この診断結果に基づいて介在物の混入を防止
するための制御を行う連続鋳造方法に関する。

〔従来の技術〕

連続鋳造（以下連鋳という）においては、そのプロセス
の途中において、Ａｌ２Ｏ３系、　ＦｅＯ系、パウダ系
等の非金属介在物が溶鋼中に混入することがある。この
ような介在物が混入すると、成品としての鋳片の品質を
低下させ、歩留りが悪くなる。

非金属介在物による欠陥の品質管理に関する従来の技術
の多くは、成品或いはスラブ段階での疵検査技術に関す
るものである。しかし、成品欠陥の根源となる非金属介
在物を含むスラブを圧延工程以降に流し、降格もしくは
屑落ちさせることは、大幅な製造コストアップにつなが
る。また、スラブ段階の検査技術は、表面近くの欠陥に
のみ有効であり、内質欠陥には及ばない。

このような観点から、近年、鋳造段階で、ある程度鋳片
の品質を予測する技術の開発が注目されている。

高級ブリキ材等の連鋳片は、フランジクラック等の成品
加工時の不良品をなくすため、鋳片の高清浄度化が極端
に強く要求される。その技術として、取鍋内のスラグ改
質及びバブリング＋フラックスによる二次精錬を行い、
また連鋳においては、タンディッシ：Ｌｉ［や浸漬ノズ
ル内へのガス吹き込み等で介在物の浮上促進を図ってい
る。

第９図に、連鋳法における従来の介在物浮上促進装置の
概略図を示す。同図において、タンデイフシ５１内に貯
留された溶湯２は、タンデイツシュ上ノズル３及びスラ
イディングノズル４を介してモールド６内に注入される
。ここで、タンデイツシュ上ノズル３、浸漬ノズル５は
、介在物の付着によるノズルクロス防止としてノズル側
壁部にスリット（空隙部）７ａ、　７ｂ及びノズル内壁
部にポーラス部３ａ、　ｇｂをそれぞれ設け、流量制御
装置１０より配管９ａ、　９ｂを介してＡ「ガス又はＮ
２　ガスを供給し、ノズル内部へ優先的に吹き出す構造
となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この従来の方法は、単にノズル内へのガス流中
、圧力制御であり、非金属介在物の付着によるノズル閉
塞に関する製造技術でしかない。

したがって、付着を完全に防止するためには、常時多量
のガス吹き込みが必要となるが、その場合、鋳型湯面レ
ベル変動や、鋳型内ボイルによるパウダーの捲き込み等
の弊害が生じる。これでは、高清浄度鋼の品質保証は万
全と言えず、後工程のトラブルも絶えないのが現状であ
る。

すなわち、この従来の方法においては、高級ブリキ等の
高融点の介在物が存在する鋼種の鋳造に当たっては、多
連続鋳造中、いつ介在物が剥離して鋳片内部に注入され
ていくか、全く予知できていなかった。

非金属介在物の混入を事前に推測するためには、連鋳機
のタンデイツシュ上ノズル、浸漬ノズル等の注入用ノズ
ル内の圧力を監視し、これによって、ノズル内壁で生成
、剥離する介在物挙動と、また湯面レベル変動、浸漬ノ
ズル内圧等を監視することにより、鋳型湯面近傍でのパ
ウダーの捲き込みによる介在物の挙動を察知することに
より、鋳片品位の異常判別によるモニタリングを行うよ
うにすることが必要である。これによって、例えば高級
ブリキ等の高清浄度鋼の品質を保証することが可能とな
る。

したがって、本発明の第１の目的は、介在物の剥離及び
パウダーの捲き込み挙動を予知し、且つ鋳造速度の影響
を考慮することにより、高清浄度鋼の品質保証をより万
全にし、後工程でのトラブルの解消を図ることにある。

一方、連続鋳造におけるモールド湯面レベルは、タンデ
イツシュ溶鋼ヘッド、鋳造速度の他に、浸漬ノズル内の
Ａｒ変動と大気圧の圧力バランスの影響を受けることが
知られているが、従来のレベル制御は、この影響を全く
考慮に入れていなかった。

特開昭５０−１２５５８４号公報においては、Ａｒ圧力
による湯面レベル制御技術が開示されている。しかし、
浸漬ノズル内の圧力をいたずらに変動させることは、二
次メニスカスの変動を招き、鋳片品種に好ましくないだ
けでなく　、Ａｒ圧力のみでは、湯面レベルを十分に制
御することは困難である。

したがって、本発明の第２の目的は、介在物の剥離を予
知し、その情報に基づいて鋳片への介在物の混入を未然
に防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の連鋳鋳片の介在物系内質欠陥診断方法は、前記
第１の目的を達成するため、連続鋳造プロセスにおいて
、湯面レベル、スライプ、ングノズル開度、上下ノズル
吹き込みＡｒガスの流量及び圧力並びに鋳造速度を監視
し、これらの測定値に基づいて、鋳片内への非金属介在
物の混入を診断することを特徴とする。

また、本発明の連続鋳造方法は、前記第２の目的を達成
するため、連続鋳造プロセスにおいて、湯面レベル、ス
ライディングノズル開度、上下ノズル吹き込みＡｒガス
の流ｌ及び圧力並びに鋳造速度を監視し、これらの測定
値に基づいて、鋳片内への非金属介在物の混入を診断し
、前記Ａｒガス圧力の変動情報を湯面レベル制御系に取
り込んで湯面レベル変動を抑制することにより、鋳片へ
の非金属介在物の混入を防止することを特徴とする。

〔作用〕

鋳片の成品品質の欠陥の原因となる非金属系介在物（＃
２０．系、ＦｅＯ系、パウダ系）のうち、Ａｌ　２０３
系は、浸漬ノズル内に付着したＭ２Ｃ，が突然剥離する
ことにより発生する。またパウダー系は、湯面変動によ
るパウダー巻き込みにより、それぞれ発生することが多
い。ノズル内に付着したＡｌ２Ｏ３が剥離する際には、
浸漬ノズルの流量特性が急変し、湯面レベルが上昇する
。このため、レベル制御系の働きにより、スライディン
グノズル開度が急激に閉じる現象が生じる。すなわち、
届、０３系は、浸漬ノズル吹き込みＡｒ及びスライディ
ングノズル開度の挙動を、またパウダー系は湯面レベル
変動をそれぞれ監視することにより、予測することがで
きる。さらに、鋳造速度が遅いときには、−旦巻き込ま
れた介在物の浮上効果があるので、鋳造速度による補正
により、より正確な予測が可能となる。

本発明者らは、連鋳の注入用ノズル内の、俗にコールド
スポット部と言われている部分の溶鋼及びノズル内圧挙
動を調査したところ、溶鋼中の介在物がノズルの低温側
壁に付着堆積し、ある大きさに成長し、それが簡単に剥
離する現象が繰り返し起こっていることを突き止めた。

そして、その現象が連鋳材の品質に無視できないもので
あるという判断に至った。

上記事情を詳述すると、第１０図（ａ）は、介在物によ
るノズルクロスの多い場合で、介在物の生成剥離が定期
的且つ頻繁に発生し、ノズル流量特性を急変させており
、溶鋼流が乱されることによって介在物が剥離し、ノズ
ル内の溶鋼の通りがよくなる一例を示している。

第１０図ら）は、介在物の形態を変えた鋼種、例えばＣ
ａ添加によって、低融点の介在物に形態制御した場合で
、ノズル開度の変化もな（、はとんどノズル内に介在物
が堆積しない理由と状況が一致していることがうかがえ
る。

以上述べたことにより、高融点の介在物はノズル壁に付
着堆積し易く、また剥離し易いことの知見が得られた。

本発明の方法は、ガス吹き込み配管系統内でしかも最も
ノズルに近く圧損の少ない部分、例えば貫通孔に連続的
に出力発振可能な圧力センサーを取り付け、常圧に加わ
る背圧の急変する部分を検出し、処理するものである。

また、常圧に対しては、Ａｒ正圧力正圧にコントロール
することが、ノズル内のサクションによるノズル間接合
部及びノズル胴体部からの侵入空気（耐人物はある程度
気孔率をもつ）を抑制する効果をもち、ノズル内での介
在物生成を防止する上で好ましい。

さらに、本発明の連鋳法においては、浸漬ノズル吹込Ａ
ｒ背圧を一定に制御することにより、湯面レベル制御へ
の外乱となるノズル内圧変動を抑制し、湯面レベル変動
を防止する。また、浸）舜ノズル吹込背圧変動を制御系
にフィードフォワードし、スライディングノズル必要開
度を決定し、これをスライディングノズル開度設定値と
して制御を行うことにより、湯面レベル変動を防止する
ものである。

〔実施例〕

以下、本発明の特徴を図面に示す実施例に基づいて具体
的に説明する。

第１図は、本発明の診断方法を実施するための構成例を
示すブロック図である。同図に示すよそに、本実施例で
は、第９図の従来の構成に、ノズル内挙動検出手段とし
て連続圧力検出装置１２を設けたものである。この連続
圧力検出装置１２の出力信号を次の差分回路１３に人力
し、常圧に対する圧力の変化を検出し、計算機１４によ
って信号処理演算及び総合診断を行う。そして、異常判
別をトラッキング用上位計算機１５にリアルタイムに付
与するモニタリングシステムとしている。連続圧力検出
装置１１以降の系統も上記と同じである。

次に、その制御方法への適用について述べる。

第１図の判別回路１６の出力信号に基づいて、補正演算
回路１７により補正演算を行い、補正回路を経て流量制
御装Ｗ１１８にフィードバックし、第２図のように介在
物付着強度に応じてガス流量制御Ａを行い、異常信号発
生を漸減させる。このとき、流量指数を無限に大きくす
ると、モールド内湯面ボイル強度已によって品質及び操
業性が阻害されるので、予め安全サイドＣ内で制御する
必要がある。

第２図において、線Ａは、ノズル内ガス吹込流景とノズ
ル壁面の介在物付着程度を示している。介在物付着防止
のためには、ある程度の流量が必要となる。線Ｂは、ノ
ズル内ガス吹込流量と鋳型内の湯面ボイル程度を示して
いる。ガス流量が増加すると、ボイルが起こりやすい。

したがって、経験上、ノズル内吹込ガス流量は、Ｃの範
囲が好ましい。

第５図は、第１図の構成の機能ブロック図である。第５
図において、モールドレベル信号、ＳＮ（スライディン
グノズル）開度信号、スリットＡｒ圧力信号及び上ノズ
ルＡｒ圧力信号は、それぞれ差分回路２１．２２．２３
及び２４により、モールドレベル変動速度、ＳＮ開度変
動速度、スリブ）Ａｒ圧変動速度及び上ノズルＡｒ圧変
動速度に変換され、鋳造速度信号とともに、鋳片介在物
系内質欠陥診断回路２５に人力される。この鋳片介在物
系内質欠陥診断回路２５では、第１に、レベル変動速度
に、ある闇値以上の大きさの上方への変動が生じ、且つ
、その後、ＳＮ開度変動速度が、レベル制御系の働きに
より成る閾値以上の大きさの負の変動が生じているかを
判定することにより、ノズル剥離によるＡｌ２Ｏ，系介
在物の混入を予知する。同じく、ノズル剥離を予知する
には、スリットＡｒ圧変動速度及び上ノズルＡｒ圧変動
速度のＡｒ圧力変動速度による方法もある。これは、ノ
ズル内壁或いは上ノズルポーラス部に付着していたＭ、
０．が瞬時に剥離した際のノズル圧損の急変を捉えるも
のである。さらに、Ｍ２Ｃ，系介在物の混入が予知され
た場合に、鋳造速度の大小に従い、＃、０３系介在物評
点ＫＡを付与する。この際、評点は鋳造速度が小さいと
き良い評点を、また鋳造速度が大きいときには悪い評点
を与えるように決定する。第２に、湯面レベル変動速度
を二乗することにより、湯面レベル変動エネルギに対応
する量を求め、これに対し、第６図に示すような鋳造速
度υ。の増加関数であるｆ（υ、）を乗じた量に応じて
、パウダー系介在物評点に、を与える。また、ここで得
られた評点に一、ＫＰ　は、トラッキング装置２６によ
り、鋳造速度及びカッター終了タイミング信号を用いて
、鋳片に対して付与される。

第３図に、本性による高融点介在物（＃、０３）の存在
する高級ブリキ（低臭アルミキルド鋼）の介在物生成剥
離現象の検出例を示す。第３図は、鋳片長さ方向のある
部位に、鋳造中のノズル内の圧力変動をリアルタイムで
付与したものであり、Ｄ部がノズル内ガス吹込の圧力変
動を示している。

Ｄ部における急激な変化は剥離現象を示しており、異常
鋳片として判定する。

第４図に異常と判定した鋳片の成品薄板での磁粉探傷不
良率を示す。これから分かるように、第３図の異常と判
定した鋳片とよく合致している。

このように、異常検出によって介在物が鋳片へ注入され
る現象が予知できるようになり、鋳片段階での品位判別
が可能となった。

第７図及び第８図は、前記のような予知方法を用いて、
鋳片への非金属介在物の混入を防止する方法の実施例を
示すものである。

この方法は、ノズル内の圧力の変動を抑えるために、訂
吹込背圧を一定に制御しようとするものである。すなわ
ち、第７図において、ＰＩＣ（圧力コントローラ）３１
は、圧力設定値と圧力計３３の指示値との差から、ＰＩ
Ｄ制御等の制御演算を行い、その出力から、予め設定さ
れた圧カー流量曲線に基づいて流量設定を演算出力する
ものである。

また、ＦＩＣ（流量コントローラ）３２は、この流量設
定値と、流量計３４の指示値との差から、ＰＩＤ制御等
の制御演算を行い、流量調整弁３５を駆動し、流量設定
値と流量計３４の指示値とが一致するよう制御するもの
である。この結果、圧力計３３の指示値が、前記の圧力
設定に等しくなるよう制御される。また、本方法によっ
てＡｒ圧力設定を適当に設定することにより、二次メニ
スカスの高さを制御することもできるが、このときは、
ノズルの流量特性、湯面レベル設定値、配管圧損等を考
慮して圧力設定を決定する必要がある。

本方法の実施例を第８図に示す。ブロック４１のフィー
ドバック制御は、レベル設定値と実績とから、制御演算
を行い、またフィードフォワード４２ま、鋳造速度から
制御演算を行う。そして、双方の和から、次の瞬間にモ
ールドに供給すべき溶鋼量を求める。次に、この必要溶
ｗ４量に対し、ブロック４３でタンデイツシュヘッド、
溶鋼比重、ボイド率（溶鋼とガスの容積比）及びノズル
内ガス圧力によって決定される係数を乗じることにより
、スライディングノズルの必要開度面積を求める。これ
をブロック４４でスライディングノズルの必要ストロー
クに変換する。開度制御ループ４５は、この必要ストロ
ークを設定値とし、開度実績値から制御演算を行い、ス
ライディングノズル−モールド系４６を駆動する。この
結果、浸漬ノズル内の圧力変動の影響が、湯面レベルの
偏差となって現れる前に、制御動作を行うことができる
。このため、従来法と比べて、圧力変動の影響を受けに
くくなる。なお、第８図のブロック中、Ｋはモールドサ
イズ等による定数、ｇは重力加速度、ｈ、はタンデイツ
シュヘッド、Ｐは浸漬ノズル背圧、Ｐ、は大気圧やノズ
ル圧損等による定数、Ｔは溶鋼比重である。

このようにして、浸漬ノズル内のＡｒ圧力の変動情報を
湯面レベル制御系に取り込んでＡｒ圧力の変動を抑制す
ることにより、Ａｒ圧力変動により誘起される湯面レベ
ル変動を防止し、パウダー巻き込みによる介在物欠陥の
発生を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の連鋳鋳片の介在物内質
欠陥診断方法においては、湯面レベルスライディングノ
ズル開度、上下ノズル吹き込みＡｒガスの流量及び圧力
並びに鋳造速度を監視し、これらの測定値に基づいて、
鋳片内への非金属介在物の混入を診断するようにしてい
る。このため、鋳片の介在物欠陥発生を鋳造段階で早期
に予測することが可能となり、従来の湯面レベル変動の
みによる方法よりも、高確度で予測することができる。

さらに、本発明の連続鋳造方法は、前記上下ノズル吹込
Ａｒガス圧力の変動情報に基づいて湯面レベル制御系を
制御するようにしている。したがって、湯面レベル制御
における外乱となるノズル内圧変動を抑制して湯面レベ
ルを一定に保持することができる。これにより、介在物
欠陥の発生を未然に防止し、高品質の鋳片を製造するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明を実施するための制御系の構
成例を示すブロック図、第２図は本発明における介在物
付着強度及びモールド内ボイル強度と流量指数との関係
を示すグラフ、第３図は本発明による高融点介在物の存
在する高級ブリキの介在物生成剥離現象の検出例を示す
図、第４図は以上検出付与鋳片の成品薄板における磁粉
探傷欠陥を示すグラフ、第５図は第１図に示した実施例
の機能ブロック図、第６図は鋳造速度の増加関数の例を
示すグラフ、第７図は本願の第２の発明を実施するため
の制御系の構成例を示す概略図、第８図はその制御ブロ
ック図、第９図は従来の介在物浮上促進装置の例を示す
概略図、第１０図は介在物の存在によるノズル開度と湯
面レベル変動の状況を示す図である。特許出願人　　新日本製鐵　株式會社代　理　人　　小　堀　　益（ほか２名）第図第図第図鋳片部位第図：　流ｒ１に調顛升第図

Claims

【特許請求の範囲】１、連続鋳造プロセスにおいて、湯面レベル、スライデ
ィングノズル開度、上下ノズル吹き込みＡｒガスの流量
及び圧力並びに鋳造速度を監視し、これらの測定値に基
づいて、鋳片内への非金属介在物の混入を診断すること
を特徴とする連鋳鋳片の介在物系内質欠陥診断方法。２、連続鋳造プロセスにおいて、湯面レベル、スライデ
ィングノズル開度、上下ノズル吹き込みＡｒガスの流量
及び圧力並びに鋳造速度を監視し、これらの測定値に基
づいて、鋳片内への非金属介在物の混入を診断し、前記
Ａｒガス圧力の変動情報を湯面レベル制御系に取り込ん
で湯面レベル変動を抑制することにより、鋳片への非金
属介在物の混入を防止することを特徴とする連続鋳造方
法。