JPH04339555A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造鋳片の表面温
度制御方法に関するものである。

【０００２】

【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。 前記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る。

【０００３】２次冷却の主目的は鋳片の凝固をできるだ
け早く進行させることであるが、冷却過程において高い
熱応力が発生するため、鋳片品質（内部割れ、中心部の
偏析及び表面欠陥等）に及ぼす影響は甚大であり、適正
な水量が要求される。

【０００４】そのため、２次冷却帯を複数の冷却ゾーン
に構成し、鋳込速度や溶鋼温度変化等の操業条件の変動
に対して鋳片の温度履歴を適正に制御するように各冷却
ゾーンの水量を決定し、鋳片品質を維持・向上すること
が図られている。

【０００５】２次冷却水の制御方法としては、従来から
以下のような方法が考案され、実施されている。 ■　　オペレータの手動介入による定置制御方法、■　
　引き抜き速度に応じて自動的に変化させる方法、■　
　２次冷却帯を複数の冷却ゾーンに分割し、伝熱方程式
に基づいて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、Ｐ２２９４〜２２９９（１９
８８）、または特開昭５７−１５４３６４　号公報）、
■　　予め伝熱モデルによって設定鋳込速度に対する最
適冷却水量を求めておき、一定時間毎の鋳込長さ及び各
制御ゾーンにおける滞留時間から求めた履歴鋳込速度を
現時点における鋳込速度に応じて修正し、これを前記設
定鋳込速度に対応させ最適冷却水量を決定する方法（特
開昭６３−２３５０５５号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た２次冷却帯における冷却水制御方法には、次の（Ａ）
に述べる１次冷却との関連で、（Ｂ）のような共通の問
題点がある。 （Ａ）１次冷却（鋳型冷却） 鋳型内における１次冷却は、鋳込速度が低くなっても下
記２点の理由により、鋳型内に存在する鋳片に対する抜
熱量を小さくすることは出来ない。 （ａ）ある一定値以上の抜熱量が確保できなければ、健
全な凝固シェルを成長させることができず、鋳片初期凝
固に影響を与えるだけでなく、鋳型出側で凝固シェル厚
みが減少し、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
危険である。 （ｂ）鋳型に対する冷却不足は鋳型の熱変形を招く恐れ
があるため、鋳型の保護という観点から鋳型を冷却する
１次冷却水を余り減少させることが出来ない。

【０００７】（Ｂ）スプレーより散布する冷却水量に対
する制約 鋳片の生産性向上を目的に鋳込速度の高速化が図られて
いるが、高速鋳造を行うと鋳型出側で凝固シェル厚みが
減少し、ブレークアウトが発生する頻度が高くなる。そ
の対策として、鋳型直下の冷却ゾーンではクーリングプ
レート、クーリンググリッド等が使用される場合がある
。これは、凝固シェルを面で支え、凝固シェルの成長を
促進し、面の支えがなくなった時点ではブレークアウト
に耐えるシェル厚みを確保するという考えに基づいてい
る。ところが、このクーリングプレート、クーリンググ
リッドに鋳片が焼き付く恐れがあるため、ある一定量の
冷却水量を確保しなければならない。すなわち、これら
クーリングプレート、クーリンググリッドを使用してい
る冷却ゾーンでは最低冷却水量の制約を受ける。

【０００８】すなわち、従来の冷却水制御方法には、上
記した（Ａ）、（Ｂ）より、鋳込速度が低い場合、鋳型
内もしくは最低冷却水量の制約を持つ冷却ゾーンに存在
した鋳片は過大に抜熱されることになるという問題があ
った。

【０００９】本発明は、上記した問題点に鑑みて成され
たものであり、鋳込速度が低くなり、鋳型内もしくは最
低冷却水量の制約を持つ冷却ゾーンに存在した鋳片が過
大に抜熱されても、その下部の冷却ゾーンにおいて適切
な鋳片冷却水量を設定し、健全な鋳片の鋳造を可能とす
る連続鋳造鋳片の表面温度制御方法を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の本発明に係る連続鋳造鋳片の表面温度制御方
法は、連続鋳造機の２次冷却帯が複数の冷却ゾーンによ
って構成されており、鋳込速度を考慮して前記各冷却ゾ
ーン毎に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、
鋳込速度が予め定めた所定値以下になった場合、その時
に鋳型内に存在していた鋳片が、２次冷却帯を通過する
際に、鋳込速度が前記所定値以下となっていた時間とそ
の時の鋳込速度、および該鋳片部位が通過する各冷却ゾ
ーンの位置とを考慮して散布する冷却水量に対する補正
係数を算出し、その補正係数によって修正した冷却水量
を該鋳片部位が通過する際に散布することとしているの
である。

【００１１】また、第２の本発明に係る連続鋳造鋳片の
表面温度制御方法は、連続鋳造機の２次冷却帯が最低水
量の制約を持つ複数の冷却ゾーンによって構成されてお
り、鋳込速度を考慮して前記各冷却ゾーン毎に冷却水量
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、鋳込速度の低下に
より冷却水量が前記最低水量の制約値に設定された場合
、その時に前記最低水量の制約を持つ冷却ゾーンに存在
していた鋳片が、下流側の冷却ゾーンを通過する際に、
鋳込速度の低下により冷却水量が前記最低水量の制約値
に設定されていた時間とその時の鋳込速度、および該鋳
片部位が通過する各冷却ゾーンの位置とを考慮して散布
する冷却水量に対する補正係数を算出し、その補正係数
によって修正した冷却水量を該鋳片部位が通過する際に
散布することとしているのである。

【００１２】第１の本発明において、予め定めた鋳込速
度の所定値とは、鋳型内に存在した鋳片が鋳型から引き
抜かれ、２次冷却帯の各冷却ゾーンを通過する際に、そ
の冷却ゾーンの水量を０にしても目標温度を達成するこ
とが出来ない鋳込速度のことをいう。

【００１３】また、第１の本発明において、補正係数を
算出する際に、鋳込速度が予め定めた所定値以下となっ
ていた時間とその時の鋳込速度、および補正係数を設定
すべき各冷却ゾーンの位置を考慮するのは、鋳型内の鋳
片においては、（イ）鋳片が鋳型内に存在した時間が長
い程、鋳片が冷却される時間は長くなる、（ロ）鋳型内
で鋳造されていた鋳込速度が遅いほど単位面積あたりの
鋳片が冷却される時間は長くなる、（ハ）補正係数を設
定すべき各冷却ゾーンの位置が鋳型に近いほど効果が大
きい、からである。

【００１４】また、第２の本発明において、補正係数を
算出する際に、冷却水量が前記最低水量の制約値に設定
されていた時間とその時の鋳込速度、および補正係数を
設定すべき各冷却ゾーンの位置を考慮するのは、最低水
量を設定した冷却ゾーンにおいて冷却された鋳片におい
ては、（ニ）最低水量を設定していた時間が長い程、鋳
片が冷却される時間は長くなる、（ホ）最低水量を設定
していた鋳込速度が遅いほど、単位面積あたりの鋳片が
冷却される時間は長くなる、（ヘ）補正係数を設定すべ
き各冷却ゾーンの位置が前記最低水量を設定した冷却ゾ
ーンに近いほど効果が大きい、からである。

【００１５】なお、第１及び第２の本発明において、補
正係数を算出する基礎となる冷却水量は上記従来の技術
の欄において示した■〜■の方法のどれを用いて決定し
てもよい。

【００１６】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は２次冷却帯が最低水量の制
約を持たない場合に、鋳込速度が予め定めた所定値以下
となり、鋳型内に存在した鋳片の表面温度が低下した際
に、第１の本発明方法を適用した場合の鋳型直下の冷却
ゾーンにおける冷却水量と同じく鋳片の表面温度の変化
の一例を示した図であり、鋳込速度が所定値以下となっ
た開始時刻をＴｍ０、鋳込速度が所定値以下となった終
了時刻をＴｍ１とすると、鋳込速度が所定値以下となっ
ていた時間Ｔｍは、Ｔｍ＝Ｔｍ１−Ｔｍ０で求められ、
その際の鋳込速度はＶｍである。

【００１７】また、図２は２次冷却帯が最低水量の制約
を持つ場合に、最低水量の制約により、最低水量を設定
した鋳片の表面温度が低下した際に、第２の本発明方法
を適用した場合の鋳型直下の冷却ゾーンにおける冷却水
量と同じく鋳片の表面温度の変化の一例を示した図であ
り、最低水量の設定の開始時刻をＴｍ０、最低水量の設
定の終了時刻をＴｍ１とすると、最低水量を設定してい
る時間Ｔｍは、Ｔｍ＝Ｔｍ１−Ｔｍ０で求められ、その
際の最低水量を設定していた鋳込速度はＶｍである。

【００１８】なお、図１及び図２において示したオンラ
インにおける鋳片の表面温度はたとえばＣＯＰ（Ｃｏｎ
ｔｉｎｕｏｕｓ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｐｙｒｏｍｅｔｅｒ
）を使用することによって計測することができる。

【００１９】以上のようにして、Ｔｍ、Ｖｍを特定し、
次に、前記表面温度が低下している鋳片（以後これを「
過冷却鋳片」と称する）が通過している冷却ゾーンを特
定する。

【００２０】これは、現時刻をｔ、現時刻の鋳込速度を
Ｖｃ（ｔ）、第Ｎ番目の冷却ゾーン開始位置のメニスカ
スからの距離をＺｌ（ｎ）、とすると、ストランドにお
ける過冷却鋳片の位置Ｌ（ｔ）は、下記数式１で得るこ
とができる。なお、前記Ｚｌ（ｎ）のｎは第Ｎ番目の冷
却ゾーンであることを表す。

【００２１】

【数１】

【００２２】従って、第Ｎ番目の冷却ゾーンは、下記数
式２を満足するｎによって表すことができる。

【００２３】

【数２】Ｚｌ（ｎ）≦Ｌ（ｔ）＜Ｚｌ（ｎ＋１）

【００
２４】次に第Ｎ番目の冷却ゾーンにおける冷却水量の補
正係数を求めるのであるが、この冷却水量の補正係数を
αとすれば、αは下記数式３によって求めることができ
る。但し、数式３におけるβ、γ、δはそれぞれ操業条
件によって決まる定数である。

【００２５】

【数３】

【００２６】最後に、上述の方法によって求めたαによ
って冷却水量を補正する。

【００２７】図３〜図６は本発明方法の効果を示すため
の図であり、図３は従来方法によって求めた実施値を示
す図、図４は第１の本発明方法によって求めた実施値を
示す図、図５は第２の本発明方法によって求めた実施値
を示す図、図６は第１の本発明方法と第２の本発明方法
を同時に適用することによって求めた実施値を示す図で
ある。

【００２８】図３〜図６において示した方法を実施した
設備は、図７に示すように１０箇所の冷却ゾーンを持ち
、第２番目の冷却ゾーンはクーリンググリッドが使用さ
れている。図７において、１〜１０は第１〜第１０の冷
却ゾーン、１１は鋳片、１２は鋳型である。

【００２９】図３〜図６においては、横軸は共通であり
、それぞれ鋳込経過時間（分）を示し、縦軸は上から順
に第５番目の冷却ゾーン５の出側における鋳片表面温度
実測値（℃）、２次冷却帯出側における鋳片表面温度実
測値（℃）、鋳込速度（ｃｍ／分）を示している。

【００３０】従来は鋳込速度が低い際には図３のＡ、Ｂ
に示すように、鋳片に発生した過冷却が復熱することな
く２次冷却帯出側にも発生していた。

【００３１】ところが、図４に示すように第１の本発明
方法を適用した結果、第５番目の冷却ゾーン５ではＣに
示すように過冷却が発生しているが、２次冷却帯出側で
はＤに示すように鋳込速度が所定値以下になった際に鋳
型内に存在していた鋳片部位の過冷却の発生を抑えるこ
とができる。

【００３２】また、図５に示すように第２の本発明方法
を適用した結果、第５番目の冷却ゾーン５ではＥに示す
ように過冷却が発生しているが、２次冷却帯出側ではＦ
に示すように、鋳込速度が所定値以下になった際に最低
水量の制約を持つ冷却ゾーンに存在していた鋳片部位の
過冷却の発生を抑えることができる。

【００３３】さらに、図６に示すように第１の本発明方
法と第２の本発明方法を同時に適用した結果、第５番目
の冷却ゾーン５ではＧに示すように過冷却が発生してい
るが、２次冷却帯出側ではＨに示すように、過冷却の発
生を抑えることができる。このように、本発明方法を実
機に適用すれば、表面温度の制御性を向上させることが
できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、鋳込速度が低くなり、鋳型内もしくは最低冷却水量
の制約を持つ冷却ゾーンに存在した鋳片が過大に抜熱さ
れても、その下部の各冷却ゾーンにおいて最適な冷却水
量を設定することが可能となり、健全な鋳片を鋳造でき
る等、優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明方法を適用した場合の鋳型直下の
冷却ゾーンにおける冷却水量と同じく鋳片の表面温度の
変化の一例を示した図である。

【図２】第２の本発明方法を適用した場合の鋳型直下の
冷却ゾーンにおける冷却水量と同じく鋳片の表面温度の
変化の一例を示した図である。

【図３】従来方法によって求めた実施値を示す図である
。

【図４】第１の本発明方法によって求めた実施値を示す
図である。

【図５】第２の本発明方法によって求めた実施値を示す
図である。

【図６】第１の本発明方法と第２の本発明方法を同時に
適用することによって求めた実施値を示す図である。

【図７】図３〜図６に示した方法を実施した設備の説明
図である。

【符号の説明】

１１　　鋳片 １２　　鋳型

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続鋳造機の２次冷却帯が複数の冷却
   ゾーンによって構成されており、鋳込速度を考慮して前
   記各冷却ゾーン毎に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、鋳込速度が予め定めた所定値以下になった場
   合、その時に鋳型内に存在していた鋳片が、２次冷却帯
   を通過する際に、鋳込速度が前記所定値以下となってい
   た時間とその時の鋳込速度、および該鋳片部位が通過す
   る各冷却ゾーンの位置とを考慮して散布する冷却水量に
   対する補正係数を算出し、その補正係数によって修正し
   た冷却水量を該鋳片部位が通過する際に散布することを
   特徴とする連続鋳造鋳片の表面温度制御方法。
2. 【請求項２】　　連続鋳造機の２次冷却帯が最低水量の
   制約を持つ複数の冷却ゾーンによって構成されており、
   鋳込速度を考慮して前記各冷却ゾーン毎に冷却水量を調
   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、鋳込速度の低下により
   冷却水量が前記最低水量の制約値に設定された場合、そ
   の時に前記最低水量の制約を持つ冷却ゾーンに存在して
   いた鋳片が、下流側の冷却ゾーンを通過する際に、鋳込
   速度の低下により冷却水量が前記最低水量の制約値に設
   定されていた時間とその時の鋳込速度、および該鋳片部
   位が通過する各冷却ゾーンの位置とを考慮して散布する
   冷却水量に対する補正係数を算出し、その補正係数によ
   って修正した冷却水量を該鋳片部位が通過する際に散布
   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
   。