JPH03193253A - 連続鋳造鋳片の表面温度制御方法 - 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、連続鋳造鋳片の表面温度を制御する方法に関
するものである。

（従来の技術） 連続鋳造設備においては、鋳型での１次冷却に続き、ス
プレーによる２次冷却が行われている。

そして、この２次冷却が行われている部分を２次冷却帯
というが、これは冷却水の散布によって行われ、鋳片品
質（内部割れ、中心部の偏析及び表面欠陥等）に及ぼす
影響が甚大であるため、適正な水量が要求される。

ところで、２次冷却水の制御方法として従来から行われ
ているものとしては、（１）オペレータの手動介入によ
る定置制御方法、（２）引き抜き速度に応じて自動的に
変化させる方法、が知られている。

しかしながら、これら（１）、（２）の方法の問題点と
して両者とも鋳込速度の変化に応じて適正な水量を設定
することが困難であることが挙げられる。そこでこの問
題点を解決するために、（３）２次冷却帯をいくつかの
冷却ゾーンに分割し、伝熱方程式に基づいたモデルによ
り鋳片の表面及び内部の温度を計算し、各冷却ゾーン毎
に最適水量を設定する方法（「鉄と鋼」、第７４年１２
号、Ｐ　２２９４〜２２９９（１９８８）　）が知られ
ている。

この（３）の方法によれば、２次冷却帯を複数の冷却ゾ
ーンによって構成し、この各冷却ゾーン出側の目標温度
を達成するように最適水量が設定される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、本発明者らが連続鋳造によって鋳込まれ
た鋳片の品質を調査した結果によれば、目標温度を満足
するように設定された冷却水量を用いて鋳片の表面温度
を冷却した場合、２次冷却帯通過後における鋳片自身の
表面の復熱により、鋳片品質が劣化する場合があること
が判明した。

本発明は、上記したような問題点を解決するために成さ
れたものであり、２次冷却帯通過直後における鋳片自身
の表面復熱量を所定値以下とし、健全な鋳片を鋳造でき
る表面温度制御方法を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 連続鋳造によって鋳込まれた鋳片の品質を長期にわたっ
て調査し、２次冷却帯通過直前の鋳片表面温度（以後「
復熱直前温度」と称する）に対する２次冷却帯通過後の
復熱量を鋳片品質の観点から整理した結果を第２図に示
す。この第２図において、■は内部割れ等鋳片品質の劣
下が顕著に見受けられた領域、■は前記鋳片品質の劣下
がある程度見受けられた領域、■は鋳片品質の劣下はな
く健全な鋳片が鋳造されている領域である。

すなわち、復熱直前温度に対する復熱量は鋳片品質に大
きく影響を与えることが判明した。

従って、復熱直前温度と鋳片自身の表面復熱量を、第２
図の■の領域になるように冷却水量を設定してやれば鋳
片品質が大きく向上することになる。

すなわち本発明は、連続鋳造機２次冷却帯の冷却水量を
調整することにより鋳片の表面温度を制御する連続鋳造
鋳片の表面温度制御方法において、引き抜かれている鋳
片の２次冷却帯通過後の鋳片表面の復熱量を現状の鋳片
冷却水量の既設定値から予測し、前記予測復熱量が所定
値以下となるような最大冷却水量を求め、この最大冷却
水量以下の冷却水量を設定値とし鋳片温度を制御するこ
とを要旨とするものである。

（実　施　例） 第１図に一般的な連続鋳造設備の概要を示す。

第１図において、１は溶鋼２を貯留する鍋、３はタンデ
イツシュである。そして、このタンデイツシュ３には注
入ノズル４が装着されており、この注入ノズル４を介し
てタンデイツシュ３内の溶鋼２は鋳型５に注入される。

６は鋳型５より引抜かれ、所定断面形状をした鋳片、７
は前記鋳片６を冷却するための２次冷却装置、８は鋳片
６を連続的に引抜き搬送するためのガイドロール群、９
は鋳片６を設定長さに切断する切断装置、１０は設定長
さに切断された鋳片をそれぞれ表す。

ここで、２次冷却帯を通過した直後の第１図にａで示す
部分に着目すれば、この郡部では鋳造されている鋳片の
冷却方法が水冷から空冷に変わることになる。

ところで、鋳片が冷却されている際の抜熱量は一般に次
式によって与えられる。

Ｑ＝ｈ・　（Ｔｚ　　Ｔｔ） ただし　Ｑ：抜　熱　量 ｈ：熱伝達率 Ｔ１　：冷却されている鋳片の表面温度Ｔ２　：冷却す
る物質（水、空気等）の温度上式に与えられる熱伝達率
は、水冷に比べて空冷の方が小さい。そのため、２次冷
却帯を通過した直後の第１図にａで示す部分においては
、鋳片に対する抜熱量が大幅に減少し、鋳片内部の凝固
部と未凝固部の境界付近に熱応力が生じる。

しかして、この熱応力がある程度以下であれば、鋳片引
抜中もしくは引抜完了後の鋳片品質には問題は生じない
。ところが、ある程度以上になると、表面品質には影響
がなくとも、熱応力が発生した際に凝固部と未凝固部の
境界付近であった部分から割れが起こり、品質上問題と
なる。さらにこの熱応力がもっと大きくなると、鋳片内
部にとどまっていた割れが鋳片表面まで到達し鋳片表面
品質も悪化することになる。

従って、２次冷却帯を通過した直後の第１図にａで示す
部分における鋳片の温度管理が重要となる。

ところで、第２図によれば前記したように復熱直前温度
が高い程、復熱量が大きくなっても鋳片品質は劣下しな
い。そこで、２次冷却帯の冷却水量を減じる方向に水量
を設定すれば復熱量は減少すると考えられる。しかし、
２次冷却帯における鋳片からの抜熱量が不足すると、健
全な凝固シェルが成長しないため、ブレークアウト（凝
固シェルが破れて鋳片内部から溶鋼が飛び出す事故）が
発生するなど操業上非常に危険である。そのため、２次
冷却帯の冷却水量はある程度確保しなければならない。

そこで本発明では、２次冷却帯における設定水量による
冷却履歴を考慮し、あらかじめ復熱直前温度と２次冷却
帯通過後の鋳片表面復熱量を予測し、前記予測復熱量が
第２図に示す所定値以下となるような最大冷却水量を求
め、前記最大冷却水量以下の冷却水量を設定値とし、鋳
片温度を制御することによって鋳片の品質向上を図るの
である。

このようにして得られた２次冷却水量を用いると、２次
冷却帯通過後の鋳片表面に復熱が生じても、鋳片品質に
は影響を及ぼすことなく健全な鋳片を鋳造することが出
来る。

ところで、本発明方法を実施するに際し、復熱量を予測
する手段としては、例えば、過去の実績及び経験等によ
り、鋼種、鋳片サイズ、２次冷却帯の長さ、冷却強度等
によって復熱直前温度と鋳造速度変化に対応した復熱量
との関係をあらかじめ求めておくことが考えられる。

しかし、より精度よく復熱量を予測するため、鋳片内部
の冷却履歴による温度分布に加えて凝固をも考慮し、鋼
種、鋳片サイズ、２次冷却帯の長さ、冷却強度等に加え
て鋳片厚み方向をメツシュに分割し、以下に示すエンタ
ルピー法にて鋳片温度を計算する。

Ｈ＝’＝Ｈｔ＋（Ａｔ／ｐＡＶ）（Ｑｉ　　Ｑｉ−＋）
；　ｉ　＝　１　＝　ｎ Ｑｉ＝　（Ｋｉ／Δｉ！、）（Ｔ、、　　−Ｔｉ）；ｉ
＝２〜ｎ（内部） Ｑ＝＝ｈ　（Ｔ、　　’ｒｉ）　　　；　ｉ＝ｔ　（表
面）但し、Ｈ８：エンタルピ Ｈ８°：Δを秒時間後のエンタルピ Δｔ：計算時間間隔 ρ：鋼の比重 Δ■：メッシュ体積 Ｑ、：流入出熱量 に、：鋳片内部の熱伝導率 Ｔ１　：メッシュ点ｉでの温度 Δｌ：メッシュ間距離 Ｔｗ　：水温（冷却水が散布されていない部分において
の雰囲気温度） ｈ：鋳片表面での熱伝達率 ｎ：メツシュ数 上記方法により求められた復熱直前温度並びに２次冷却
帯通過後の鋳片温度をそれぞれＴｌｌ、ＴＡとすると、
復熱量ΔＴは以下のようになる。

ΔＴ、＝Ｔ＾ｉ　　Ｔｌ１ｉ ただし、上記式において添字ｉは鋳片厚み方向のメツシ
ュ番号を表す。

すなわち、ｉ＝１では鋳片表面温度、ｉ＝２．３・・で
は鋳片表面から２番目、３番目・・の温度を表す。

一方、第２図によれば、復熱直前温度と鋳片表面の復熱
量には以下の関係が成り立つ。

ΔＴ＋＝＝ａ＋ｂ−ＴＩｌｌｚ ただし、　　　Ｔ、：鋳片温度 ａ、ｂ：鋼種によって決まる定数 この関係式を用いて、ΔＴＩが鋳片品質に影響を及ぼす
、すなわち内部割れ等の品質劣下が生じるか否かを判断
するのである。

もしΔＴｌが鋳片品質に影響を及ぼす温度であれば、設
定水量を増加し復熱直前温度並びに２次冷却帯通過後の
鋳片温度を求め直す。そしてこれをΔＴ１が鋳片品質に
影響を及ぼさない温度まで繰り返し、設定水量を求める
。

あるいは、Ｔｌ１ｉより高い温度を２次冷却帯出側の冷
却ゾーンにおける目標温度とし、あるいは２次冷却帯出
側の冷却ゾーンとは別に複数個の冷却ゾーンにおける目
標温度を同時に設定し直すことにより設定水量を求める
ことを繰り返し、ΔＴ。

が鋳片品質に影響を及ぼさない温度となる設定水量を求
めるのである。

次に本発明方法を用いて鋳片を冷却する設定水量を求め
、メニスカスからの鋳込長さに対して鋳片の表面温度を
計算した結果を第３図に示す。比較のため、従来法によ
る例を第４図に示す。この第３図、第４図に於いては共
に、イの部分が２次冷却帯における鋳片表面温度を表し
、口が復熱直前の鋳片表面温度、ハが２次冷却帯通過後
の鋳片表面温度である。

この例では、２次冷却帯通過直後の復熱量が４０°Ｃと
大幅に改善されていることが判る。

また、本発明方法を実機に適用した結果を第５図に示す
。この第５図より判る如く、本発明方法を適用すること
により、従来と比較して復熱による鋳片の内部割れや表
面疵は減少し、健全な鋳片を鋳造することが可能となっ
た。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明方法によれば健全な連続鋳
造鋳片を鋳造することが可能となり、従来方法にあった
鋳片自身の表面の復熱による品質の劣下がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造機の概略図、第２図は復熱直前温度と
復熱量の関係図、第３図は本発明方法による鋳片表面温
度の計算結果図、第４図は従来方法による鋳片表面温度
の計算結果図、第５図は本発明方法の実機適用結果を示
す図である。 ６は鋳片、７は２次冷却装置。 第３図 第４図 メユ入す入力゛５のＳ４長（八） メニスカスｋＥＱ）＠−入表（−） 虫 ２８３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造機２次冷却帯の冷却水量を調整すること
   により鋳片の表面温度を制御する連続鋳造鋳片の表面温
   度制御方法において、引き抜かれている鋳片の２次冷却
   帯通過後の鋳片表面の復熱量を現状の鋳片冷却水量の既
   設定値から予測し、前記予測復熱量が所定値以下となる
   ような最大冷却水量を求め、この最大冷却水量以下の冷
   却水量を設定値とし鋳片温度を制御することを特徴とす
   る連続鋳造鋳片の表面温度制御方法。