JPH04284956A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

鋼の連続鋳造方法

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JPH04284956A
JPH04284956A JP4695191A JP4695191A JPH04284956A JP H04284956 A JPH04284956 A JP H04284956A JP 4695191 A JP4695191 A JP 4695191A JP 4695191 A JP4695191 A JP 4695191A JP H04284956 A JPH04284956 A JP H04284956A
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幹雄 鈴木
Atsushi Kubota
淳 久保田
Shinobu Miyahara
忍 宮原
Yuichi Yamaoka
祐一 山岡
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】鋳型内の溶鋼の表面流動に起因す
る鋳片欠陥の発生を防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】連続鋳造鋳型内の溶湯の表面流速
は、パウダーの捲き込みの原因になることが知られてい
る。例えば、手嶋ら(材料とプロセス、vol.1(1
988)155)は、鋳型内短辺近傍の湯面波高を測定
して、湯面波高と鋼板の欠陥発生率を調査して、湯面波
高が大き過ぎても小さ過ぎても欠陥発生率が高いという
関係があることを見出した。この理由は、次のように考
えることができる。
【0003】湯面波高が大き過ぎる場合にはパウダーを
巻き込む。久保田ら(材料とプロセス、vol.3(1
990)1098 )が報告しているように、湯面波高
と表面流速とは正相関があるり、湯面波高が大きくなる
と表面近傍の流速も大きくなる。この結果溶鋼湯面上パ
ウダーが削り込まれる。また、湯面の波高そのものがパ
ウダー巻き込みの原因であるとの報告もある(笠井ら:
材料とプロセス、vol.3(1990)1114 )
。一方、湯面波高が小さ過ぎる場合には、表面付近に溶
鋼が供給されず溶鋼温度が低下するためパウダーの溶融
が不充分となり、溶鋼内部から浮上してきた介在物のパ
ウダーへの溶解が困難となり、介在物およびパウダーが
湯面近傍の凝固殻に捕捉されるため、最終製品での冷延
コイルの欠陥発生率上昇させる。
【0004】したがって、連続鋳造鋳型内溶鋼の表面波
動に起因する鋳片の表面欠陥を低減するためには、ひと
つには、湯面波動を常時監視し、ある範囲に制御するこ
とが重要である。さらには表面流速を測定、監視するこ
とができれば、きわめて精度の高い湯面波動に起因する
鋳片の欠陥防止技術を構築することができる。
【0005】溶融金属流速を測定する技術としては、低
融点合金(現在のところAl合金の溶融範囲まで)に適
応できるものとして電磁流速計がある( Ch.Viv
es and R.Ricou:Met.Trans.
,16B,(1985),P.377 、および細谷ら
、鉄と鋼、73(1987)S688)。しかしながら
、これは電磁コイルと静磁界発生装置(通常は永久磁石
)を組合わせているため高融点合金(たとえば鋼、銅な
ど)には使用できない。
【0006】また鈴木らの報告(鉄と鋼、68(198
2)S920)にあるように流動している溶鋼の中へ耐
火物の棒を差し込んで、その棒にかかる力を計測したり
、棒の傾きを計測して流速を推定する方法が提示されて
いるが、耐火物の溶損が生じ、耐火物の棒自体が介在物
の起源となることなどから長時間の測定は困難である。
【0007】このように、現在まで鋼の連続鋳造のよう
に高融点金属の流速または表面流速を長時間連続的に測
定する方法および装置は提案されていない。また、表面
流速を測定し、モニターしながら、電磁攪拌を利用して
表面流速を所定値以下に制御しながら連続鋳造を行う方
法は実現していない。
【0008】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、電磁攪拌によって表面流速を制御しながら鋳造する
ことのできる鋼の連続鋳造方法を提供しようとするもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による鋼の連続鋳
造方法は、鋳型内の溶鋼の流動を制御する電磁攪拌装置
を用い、浸漬ノズルと鋳型短辺の間で鋳型内溶鋼表面上
の異なる位置に2個の非接触距離計を設けてそれぞれ表
面変動を測定し、この2つの測定値の相互相関関数から
、2個の非接触距離計の間の表面波動の伝播速度を求め
、前記伝播速度を電磁攪拌装置により所定値以下に制御
することを特徴とする。
【0010】
【作用】広幅鋳片の連鋳造鋳型内の溶鋼表面の主な流れ
は、鋳型巾方向を鋳型短辺から浸漬ノズルに向かってお
り、また表面には波動がある。鋳型短辺近傍では浸漬ノ
ズルからの反転上昇流によって激しい溶鋼表面波動が生
じている。この反転上昇流が表面を鋳型短辺から浸漬ノ
イズルに向かう流れをつくっている。溶鋼表面の湯面変
動を短辺近傍とこの位置から巾方向に所定の距離離れた
ところの2ヵ所で非接触式距離計を用いて測定し、この
湯面変動の周波数解析を行い、別々の位置で測定した波
動にもかかわらず、波動を構成している周波数成分は同
じ周期の波を含んでいること知見された。
【0011】このことは短辺面近傍の特定の周期をもつ
波動が浸漬ノズルの方向に伝播してきていることを示す
ものである。したがって、波動の伝播速度は上記2ヵ所
で測定された同じ周波数をもつ特定の波動に注目して、
この波動の時間遅れすなわち伝播時間を知ることによっ
て測定できる。
【0012】伝播時間を知るため、周波数解析装置を用
い、この2ヵ所の湯面変動の相互相関関数CFを求めた
。非接触式距離計による2ヵ所の湯面変動の測定値を周
波数解析により上記特定の周波数の成分を取り出した。 この場合、上記非接触式距離計からの湯面変動の信号を
ローパスフィルターに入力して低周波数成分を除去して
から、周波数解析装置により解析することが望ましい。 取り出された特定の周波数の成分をそれぞれE1(t)
、E2(t)とすると、相互相関関数CF(τ)は下記
の数1により求められる。
【0013】
【数1】
【0014】数1でt、τはいずれも時間で、数1のt
に関する積分は0からTまで行う。CF(τ)はτの周
期的な関数となるが、変動のピーク値の間隔τS が湯
面変動が測定された上記2点間の波動の伝播時間に対応
する(図1参照)。
【0015】τS が求められると、2点間の距離をL
として、波の伝播速度vS は次の数2から計算できる
【0016】
【数2】
【0017】一方、鋳型に設けられた電磁攪拌装置を用
いて浸漬ノズルからの吐出流の流速を制御して、上記の
ようにして鋳造中に求められる表面波動の伝播速度vS
 を所定の値以下に制御することにより、表面波動に起
因する鋳片の表面欠陥を低減することができる。
【0018】
【実施例】最初に湯面波動に関する水モデルについて行
った試験について説明する。この試験は鋳型内の表面流
速と、波動の伝播速度との関係を検討するために行われ
たものである。実際の連続鋳造と同じように浸漬ノズル
を用いて水モデルの鋳型内に水を注入して、水面の波の
伝播速度を上記と同じ方法で測定および計算を行った。 このとき用いられた波動伝播計測装置は、2個の非接触
距離計、周波数解析装置、データ処理溶演算機、ローパ
スフィルターから構成されていている。前記2個の非接
触距離計から得られる表面波動をE1(t)、E2(t
)として、前述のようにして、相互相関関数CF(τ)
を求めた。これを図1に示す。このときの水モデルの試
験条件は、鋳型寸法は74mmx400mm、浸漬ノズ
ルからの水の注入量は40l/min、2個の非接触距
離計の間隔は100mmである。図1から波動の伝播時
間は1.25秒、したがって、このときの伝播速度は、
80mm/secとなる。また、ローパスフィルターは
、2HZ 以上の周波数成分を除外するため、設定値を
2HZ とした。この理由は後述するプロペラ流速計に
よる測定値を周波数解析した結果、1〜2HZ の間の
周波数のものが顕著なピーク値をもつことから選択した
ものである。
【0019】また、プロペラ流速計を使って表面近傍の
流速を測定して、上記の計算による流速と比較した。図
2は水モデル試験で得られた波動の伝播速度vS と上
記プロペラ流速計で直接測定した表面近傍流速vf と
の関係を示した図である。この図に示されているとおり
、vS とvf はほぼ一致しており、vS を測定す
れば表面流速が測定できることが知見された。
【0020】次に実機の連続鋳造機により鋳型内の表面
流速を測定した実施例について添付の図面を参照しなが
ら説明する。図3は上記の水モデル試験に用いた波動伝
播計測装置6と同様の測定機器および鋳型付近のブロッ
ク図、図4は電磁攪拌装置の配置図を示す鋳型付近の平
面図である。図中、11は鋳型、12は溶鋼を鋳型内に
注入する浸漬ノズル、13は鋳型内の溶鋼、14は凝固
殻である。15は鋳型内の溶鋼の流動を制御する電磁攪
拌装置で、鋳型の両側に2個ずつ計4個設けてある。1
6は電磁攪拌装置を制御する電磁攪拌用制御器である。
【0021】1、2が湯面変動を測定する位置に、距離
L離して設けた2個の非接触距離計である。5は前記非
接触距離計1、2の信号の低周波成分を除くローパスフ
ィルターである。3は2つのローパスフィルター5から
の信号が入力される周波数解析装置、4は信号処理用演
算機である。以上が鋳型内の表面波動伝播速度を測定す
る波動伝播計測装置6である。
【0022】波動伝播計測装置6により2個の非接触距
離計1、2により測定された湯面レベルE1(t)とE
2(t)から前述のようにして、相互相関関数CF(τ
)および伝播時間τs が求められ、さらに数2式から
vS が得られる。
【0023】一方、電磁攪拌用制御器16には上記のv
S が入力され、鋳片の表面欠陥発生率が低減されるよ
に予め定められた伝播速度vs0よりもvS が小さく
なるように、電磁攪拌装置8を用いて、浸漬ノズル12
から吐出される溶鋼流の強さを制御する。
【0024】次に本実施例の具体的な数値例を示す。 (試験1)  連続鋳造機に波動伝播速度計6を取付け
て、表面流速を測定した。鋳型は巾1200mm、厚み
220mmで、鋳片引き抜き速度は1.8〜2.6m/
min(鋳造速度:3.5〜5.1ton/min)の
間で変更した。浸漬ノズルの吐出角度は下向き35度で
ある。非接触距離計1、2として渦流式距離計を用い、
その取付け位置は鋳型短辺から60mmと200mm、
巾方向は中央とした。この結果を図5に示す。
【0025】図5は鋳造速度と測定した表面流速の関係
を示すもので、表面流速は測定中の最大値(B)と平均
値(A)の両方を示してある。表面流速は鋳造速度の増
大とともに増大している。これに対して電磁攪拌装置8
を作動させたときの表面流速(C)も図5に示してある
。表面流速(C)は表面流速の増大に応じて電磁攪拌装
置8による攪拌強度すなわち電磁攪拌装置のコイル電流
を増加させて表面流速を制御した結果である。すなわち
、電磁攪拌力を浸漬ノズルからの溶鋼吐出流の向きと反
対方向にかけて前記溶鋼吐出流にブレーキをかけた結果
である。括弧内に示した数値は前記コイルの定格電流を
100としたときの相対的な値である。この結果から表
面流速は電磁攪拌により低レベルでほぼ一定に制御でき
ることが示される。
【0026】(試験2)  上記、試験1と同様に連続
鋳造機に波動伝播計測装置6を取付けて、表面流速を測
定したものであるが、鋳造条件として、鋳型寸法を巾1
100mm、厚み220mm、鋳片引き抜き速度を2.
4m/minで一定とした。浸漬ノズルの吐出角度は下
向き35度である。
【0027】図6は電磁攪拌装置8による溶鋼吐出流へ
のブレーキの強さと表面流速との関係を示している。時
系列的にコイル電流を変化させてあり、図中の数値は試
験1と同様に定格電流を100としたときの相対的な値
である。
【0028】図7は表面流速とそのとき鋳造された鋳片
から製造された冷延コイルの欠陥発生率との関係を示し
たものである。この図から表面流速が増加すると冷延コ
イルの欠陥発生率が増大することが示される。また、冷
延コイルの表面欠陥発生率の増大をもたらす表面流速は
20cm/sec以上であることを示している。
【0029】(試験3)  波動伝播計測装置6で測定
された表面流速に応じて、電磁攪拌装置8でコイル電流
を調整しながら、表面流速を20cm/sec未満に自
動制御したもので、鋳造条件として、鋳型寸法を巾12
00mm、厚み220mm、鋳片引き抜き速度を2.4
m/minで一定とし、浸漬ノズルの吐出角度は下向き
35度である。
【0030】上記の条件で、鋳造中の表面流速の時間的
変化を図8に示した。電磁攪拌の自動制御作動の有無も
図中に示してある。約2時間にわたって、上記波動伝播
計測装置6、表面流速電磁攪拌装置8および電磁攪拌用
制御器16による自動制御を行い、このときの鋳片から
製造された冷延コイルの表面欠陥発生率は0.5%以下
で、この値は従来の1/3以下である。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、鋳型内の表面波動の伝
播速度が鋳造中に測定され、この測定値に基づいて鋳型
に設けられた電磁攪拌装置により、上記伝播速度を制御
するので、鋳片の表面欠陥の発生率が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】相互相関関数と時間との関係を示すグラフ図で
ある。
【図2】水モデル試験による本実施例とプロペラ流速計
による波動伝播速度を比較したグラフ図である。
【図3】本実施例の連続鋳造機の鋳型内の溶鋼表面波動
を測定するブロック図である。
【図4】本実施例の鋳型付近の電磁攪拌装置の配置を示
す平面図である。
【図5】本実施例の鋳造速度と表面流速との関係を示す
グラフ図である。
【図6】本実施例の表面流速の時間的変化を示すグラフ
図である。
【図7】本実施例の表面流速と冷延コイル欠陥発生率と
の関係を示すグラフ図である。
【図8】本実施例の表面流速の電磁攪拌を作動させたと
きの時間的変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1、2  非接触距離計 3      周波数解析装置 4      データ処理用演算機 5      ローパスフィルター 6      波動伝播計測装置 7      電磁攪拌制御器 8      電磁攪拌装置 11    鋳型 12    浸漬ノズル 13    溶鋼 14    凝固殻

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  鋳型内の溶鋼の流動を制御する電磁攪
    拌装置を用い、浸漬ノズルと鋳型短辺との間で、溶鋼表
    面上の異なる位置に2個の非接触距離計を設けてそれぞ
    れ表面変動を測定し、この2つの測定値の相互相関関数
    から、2個の非接触距離計の間の表面波動の伝播速度を
    求め、前記伝播速度を電磁攪拌装置により所定値以下に
    制御することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】  2個の非接触距離計からの信号をロー
    パスフィルターを通した後、周波数解析装置に入力して
    相互相関関数を求めることを特徴とする請求項1の鋼の
    連続鋳造方法。
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