JPH0484650A - 連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏流抑制方法 - 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、連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏流抑制方法
に関する。

〈従来の技術〉 一般に、連続鋳造における溶鋼中の非金属介在物は、溶
鋼の注入流によって鋳片内部にまで持ち込まれ、その大
部分は湯面上に浮上するが、残る一部は鋳片内にそのま
ま捕捉され、鋳片品質の劣化の原因となる。この捕捉さ
れる非金属介在物の量は鋳込み時の鋳片内？８鋼流の状
況によって大きく変化し、浸漬ノズルから吐出される溶
鋼流速が速く、かつ溶鋼流がｕｔ型内深くにまで達すれ
ば達するほど、増加する傾向にある。

したがって、連続鋳造においては、浸漬ノズルから吐出
される溶鋼流が鋳片内深くにまで達しないように、浸漬
ノズルは短辺側に吐出孔を有する形状とされ、しかも鋳
型内湾鋼表面に浮遊する表面被覆用フラックスを巻き込
まぬように、吐出孔は若干下向きとされている。

第７図はその説明図であるが、スラブ連鋳機においては
、鋳型１の中央に浸漬ノズル２が配置され、その吐出孔
３ａ、３ｂは鋳型ｌの両短辺１ａ１ｂ側に向けられ、吐
出孔３ａ、３ｂから吐出される溶鋼流は、鋳型１内を矢
示４．５のように流動する。すなわち、吐出孔３からの
溶鋼流は、鋳型１内に貯留される溶鋼６の中を流れる間
にその速度を減少し、鋳型１の各短辺１ａ、１ｂ側壁面
への衝突によって反転流となる。この反転流は一方は湯
面側に向かう上昇流４Ａ、５Ａ、他方は下方へ向かう下
降流４Ｂ、５Ｂとなり、この間に大きく減速される結果
、」二昇流４Ａ、５Ａは湯面上のフラックス７を渦中に
巻き込むことな（、また下降流４Ｂ、５Ｂは鋳片中に深
（到達しないようにして、鋳片品質を高める鋳造が実施
されている。

しかし、第７図の関係は両畦出孔３ａ、３ｂからの溶鋼
流が均等である場合に生じる良好な状況のものであり、
浸漬ノズル２に取付けられるスライディングノズル（図
示せず）の絞り開度や鋳込速度などによって浸漬ノズル
２を下降する溶＠流動にゆらぎを生じた場合、あるいは
浸漬ノズル２の内壁にアルミナ等非金属檜在物の付着を
生じた場合には、左右の吐出孔３ａ、３ｂからの？８鋼
流の均等関係がくずれて、いずれか一方からの溶鋼流動
が強くなり、いわゆる偏流が生しることになる。

このような偏流が発生ずると、鋳型内溶鋼流のうち、強
い流動を生した側は、上昇流あるいは下降流が強くなる
ので、フラックス巻き込みあるいは鋳片内部深くまで下
降流が達することに起因した内部欠陥を生じ、鋳片品質
の劣化を招くことになる。

ところで、炭素含有量が０．０８〜０．１６％のいわゆ
る中炭素鋼においては、鋳造時の凝固過程において包晶
反応を伴うため変態収縮による鋳片表面の縦割れやコー
ナ一部のカギ割れ、ディブレンンヨン等を発生しやす（
、鋳造過程の熱履歴の安定化を図ることが重要であり、
−船釣には比較的低速度で鋳造を行うことで前記欠陥の
防止が達成される。

連々を行うとアルミナの付着等により浸漬ノズルの吐出
孔からの溶鋼分配に偏差を生じるいわゆる偏流発生があ
り、この時湯面変動を生じるため前記中炭素鋼において
カギ割れの多発現象が発見された。

従来、上記した溶鋼の偏流を制御する手段としては、例
えば特開昭６２−２５２６５０号公報に開示されている
ように、左右の鋳型短辺の壁面に複数の熱電対を上下方
向に所定の間隔で埋設し、その温度情報から左右の湯面
レベル差を検出し、そのレベル差を電磁攪拌装置（ＥＭ
Ｓ）を作動させて解消する方法や、特開昭６２−２５２
６４９号公報に開示されているように、浸漬ノズル内に
吹き込むガス量を左右独立に制御することによって左右
レベル差を解消する方法などが種々提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前者の特開昭６２−２５２６５０号の電
磁攪拌装置を利用する方法では、偏流の程度とそれを解
消するための攪拌力との関係が具体的に明記されておら
ず、もし一定の撹拌力が使用されているのであれば、溶
鋼流動の時間的変化（グイナミクス）を考慮したものに
はなっておらず、制御精度に問題がある。

また、後者の特開昭６２−２５２６４９号の場合につい
ては、同公報の発明の詳細な説明欄におりる実験例で見
られるような微小流量差では溶鋼偏流をうまく制御する
ことができないことを、本発明者らは実験で確認してい
る。

本発明は、上記のような従来技術が有する課題を解決す
べくしてなされたものであって、連続鋳造鋳型内におい
て高精度で溶鋼の偏流を検知し、偏流の発生方向とその
程度に応じて偏流を抑制する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、短辺と長辺とからなる連続鋳造鋳型の両短辺
側に向かった溶鋼の吐出孔を有する浸漬ノズルを鋳型中
央に配して連続鋳造を行うに際し、前記鋳型両短辺にそ
れぞれ埋設した温度計または前記浸漬ノズルとその両側
の鋳型両短辺との間に配設したレベル計により、鋳型両
短辺近傍に生じる溶鋼湯面の隆起量を測定することによ
って鋳型内における溶鋼偏流を検知し、前記溶鋼湯面の
隆起量が１０ｍｍ以下となるように鋳型長辺部に設置し
た２個の電磁ブレーキ装置の印加電流値を制御すること
を特徴とする連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏流抑制方
法である。

〈作　用〉 本発明者は、溶鋼偏流抑制について鋭意研究を行い、そ
の偏流検出について鋳型銅板測温実験と渦流式レベル計
を用いた鋳型内湯面レベル測定実験を行ったところ鋳型
短辺近傍での湯面隆起量が大きいほど炭素台を量が０．
０８〜０．１６％の中炭素鋼にカギ割れが多発すること
が判明した。

また、その溶鋼の偏流制御についても、浸漬ノズルの２
個の吐出孔に対応させて左右２個の電磁ブレーキ装置を
用いることによって偏流の発生している方向により多く
の印加電流をかけるようにすれば、効果的に溶鋼流の吐
出流速を抑制し得ることから左右の吐出孔から吐出する
流速を均等にすることができることを見出した。本発明
はこれらの知見の組み合わせによって完成し得たもので
ある。

すなわち、本発明によれば、特に中腹材を鋳込む際に浸
漬ノズルから吐出する溶鋼流が左右両短辺壁面に衝突し
て生じる上昇流によってもたらされる溶鋼湯面の隆起に
よるレベルの変化状況を検出し、鋳型内における溶鋼偏
流の発生の有無、偏流の発生の方向およびその程度を判
定し、偏流の程度に応じて鋳型内に設置した２個の電磁
ブレーキ装置の印加電流量を個別に制御するようにした
ので、鋳型内における溶鋼偏流を精度高く抑制すること
ができるのである。

このとき電磁ブレーキ装置の印加電流による磁束密度は
鋳型内湯面の隆起量の大きさによって制御し、隆起量が
１０ｍｍを超過した場合に電磁ブレーキ装置を作動しそ
のブレーキ作用により隆起量を１０ｍｍ以下とするもの
である。

すなわち第５図に示すように鋳型短辺近傍の平均湯面レ
ベルからの隆起量Δｈ２およびΔｈ３を温度計またはレ
ベル計によって検知し、Δｈ２もしくはΔｈ、のいずれ
か一方が１０ｍ＋ｕを超過したら電磁ブレーキ装置に電
流を印加し磁束密度を１５００〜３５００ガウス程度と
して湯面隆起量Δｈ２、Δｈ３を１Ｏｎ＋ｍ以下に制御
する。

第６図は、中炭素鋼の連続鋳造時における鋳型内湯面の
隆起量Δｈ２．Δｈ３と製造された鋳片のカギ割れ発生
個数の関係を示したものであり、Δｈ２またはΔｈ３を
１０ｍｍ以下にすればカギ割れは発生しないが１０ｍｍ
を超過するとカギ割れが急増することを示している。こ
のようにカギ割れ防止の目的から本発明では湯面の隆起
量を１０ｍｍ以下とするものである。なお、電磁ブレー
キ装置の磁束密度によるブレーキを強く作動させると溶
鋼の流動を抑制し過ぎて短辺近傍の湯面レベルを平均湯
面レベルより低下させ中央部が隆起し、鋳片にタテ割れ
等の欠陥を発生ずる原因になってしまう。

したがって湯面の隆起量Δｈ２またはΔｈ３は零以上と
する必要があり、したがって本発明における隆起量１０
ｍｍ以下とはＯｍｍ≦Δｈ２ｏｒΔｈ、５１０ｍｍを意
味するものである。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳し
く説明する。

第１図は、本発明方法に係る溶鋼偏流制御装置の実施例
を示す構成図である。なお、図中、従来例と同一のもの
は同一符号を付している。

第１図に示すように、鋳型１の中央に浸漬ノズル２の吐
出孔３ａ、３ｂを鋳型短辺１ａ、ｌｂ側に向けて配設す
ると共に、左右の鋳型短辺１ａ。

ｌｂの壁面に複数の熱電対９ａ、９ｂを上下方向に所定
の間隔で埋設し、その温度情報から左右の湯面のレベル
差Δｈを把握することによって、浸漬ノズル２の左右の
吐出孔３ａ、３ｂから流出する溶鋼流量差の指標とする
ものである。

すなわち、例えば浸漬ノズル２の右側の吐出孔３ｂから
の溶鋼流が強いと、第１図に示すように、上昇流５Ａに
よって溶鋼浴面に隆起部８が生じて、浸漬ノズル２の左
側の溶鋼浴面に比してレベル差Δｈが発生ずる。

本発明ではこのような溶鋼浴面の隆起部８を、鋳型ｌの
短辺１ａ、ｌｂの高さ方向にそれぞれ埋設された複数の
熱電対９ａ、９ｂで検出し、検出された溶鋼温度信号は
、それぞれ例えばＡ／Ｄ変換器などの入力装置に入力さ
れ、マイクロコンピュータなどの演算装置１３で演算処
理され、その差に応じて電磁ブレーキ制御装置１４を介
して鋳型１内の長辺側に設置した２個の電磁ブレーキ装
置１５ａ、＋５ｂへの印加電流を制御する。

これら電磁プレーギ装置１５ａ、１５ｂにおいては印加
電流によって発生ずる電磁力により、浸漬ノズル２の吐
出孔３ａ、３ｂから吐出される溶鋼流の流速を調整して
？８鋼偏流の抑制を行う。なお、演算装置１３での演算
結果は例えばＣＲＴなどの表示装置１６に表示される。

次いで、このように構成された溶鋼偏流抑制装置の動作
について説明すると、各熱電対９ａ５９ｂからの測定信
号を演算装置１３において、短辺１ａ、ｌｂの高さ方向
の温度分布に基づいて浴面の隆起量Δｈを測定し、隆起
量Δｈが１０ｍｍを超過したときはその発生の方向およ
びその程度を判断して、その差の程度に応じて電磁ブレ
ーキ制御装置１４から電磁ブレーキ装置１５ａ、１５ｂ
に出力する印加電流＋ａ、ｌｂの差ΔＴ　（＝Ｉａ−１
ｂ）を加減する。

すなわち、これら印加電流１ａ、Ｉｂは偏流のない状態
では、鋼種などの鋳込まれる操業条件によって決められ
るのであるが、偏流が発生ずると偏流が発生している方
の吐出孔から吐出する溶鋼の流速はもう一方の吐出孔の
に比し速くなっている。そこで、その流速の速い吐出孔
の方により多くの印加電流をかけて溶鋼の吐出流速を抑
えて、浸漬ノズル２の吐出孔３ａ、３ｂから吐出される
溶鋼流の流速を均等にするため、偏流が発生している吐
出孔側の電磁ブレーキ装置に出力する印加電流に、その
差Δ■を加算させるようにすることで偏流を制御するの
である。（第１図の例では溶鋼流５が制御対象になる。

） 第２図は本発明の他の実施例を示しており、第ｉ図に示
すように、鋳型ｌの中央に浸漬ノズル２をその吐出孔３
ａ、３ｂを鋳型短辺１ａ、Ｉｂ側に向けて配設し、例え
ば渦流式レベル計などのレベルｇＨ１ａ　、　ｉｌｂを
浸漬ノズル２とその両側の鋳型各短辺１ａ、ｌｂとの間
に溶鋼湯面から所定の高さに配設する。

そして、各レベル計１１ａ、Ｉｌｂでの測定信号は、そ
れぞれ例えばＡ／Ｄ変換器などの人力装置１２に入力さ
れ、さらにマイクロコンピュータなどの演算装置Ｉ３で
演算処理がなされ、湯面の隆起量Δｈが１０薗を超過し
たときにその隆起量△ｈに応して電磁ブレーキ１ｌｄＪ
　Ｉｆｆ装置Ｉ４を介して鋳型】内の長辺側に設置した
２個の電磁ブレーキ装置１５ａ、　１５ｂへの印加電流
量を制御するものであり、湯面の隆起量Δｈを測定する
手段が異なる点を除き前記実施例と同様にして鋳型内の
偏流を抑制することができる。

第３図は中炭素鋼をスラグ連鋳機で連続鋳造（鋳込み速
度１．４５ｍ／諭）する際の鋳型内の溶鋼偏流による湯
面隆起量Δｈ（ｍｍ）の経時変化を示したものであり、
電磁ブレーキ装置（ＥＭＢＲ）を使用しないＥＭＢＲ−
ＯＦＦのときには湯面隆起量Δｈは１０鴫を超過するが
、１０〜３０ｍｍの湯面隆起を生じているときに電磁ブ
レーキ装置を使用して印加電流１５ＯＡ、磁束密度１７
００ガウスでＥ　Ｍ　Ｂ　ＲＯＮとして溶鋼偏流を抑制
すると湯面隆起量Δｈを安定して１０＋Ｉ１ｍ以下とす
ることができる。

このため、第４図に示すように中炭素鋼のスラブ連鋳に
おいてＥＭＢＲを使用しない従来法では湯面隆起量Δｈ
が１０ｍｍを超過するためカギ割れ発生個数が多いのに
対し、本発明によりＥＭＢＲを使用して湯面隆起量Δｈ
を１０ｍｍ以下とすると、中炭素鋼のスラブ連続鋳造に
おいてもカギ割れ発生を防止でき、従来法では中炭素鋼
スラブのカギ割れ発生率が４％程度と高かったのに対し
、本発明法によればこれを０％にすることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、左右の溶鋼湯面
の隆起量を測定して鋳型内溶鋼の偏流を検知し、隆起量
が１０ｍｍを超過するときに電磁ブレーキ装置を用いて
溶鋼偏流を抑制して隆起量を１０ｍｍ以下にすることが
できるので鋳片の品質向上が達成される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法に係る偏？Ｊ！’を抑制装置の実施
例を示す構成図、第２図は本発明法に係る他の偏流抑制
装置の実施例を示す構成図、第３図は湯面隆起量をＥ　
Ｍ　Ｂ　Ｒ−ＯＦ　ＦおよびＨＭＢＲ−ＯＮにした場合
の経時変化を示すグラフ、第４図は湯面隆起量（ｍ＋ｎ
）、カギ割れ発生率（個／ｍ）の関係を示すグラフ、第
５図は鋳型短辺内の湯面に形成される隆起量と平均湯面
レベルとの関係を示す説明図、第６図は湯面隆起量とカ
ギ割れ発生指数との関係を示すグラフ、第７図は溶鋼流
が均等に吐出している状況を示す模式図である。 １・・・鋳　型、　　　　　　　ｌａ、ｌｂ・・・短辺
２・・・浸漬ノズル、　　　　　３ａ、３ｂ・・・吐出
孔。 ６・・・溶　鋼、　　　　　　８・・・隆起部。 ９ａ、９ｂ−・・温度計、　　ｌｌａ、１ｌｂ−レベル
計。 １２・・・人力装置、　　　　　１３・・・演算装置。 １４・・・電磁ブレーキ制御装置 ＋５ａ、１５ｂ・・・電磁ブレーキ装置１６・・・表示
装置。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第 図 湯面隆起量Δｈ （皿） 第 図 短辺 第 図 湯面隆起量Δｈｚ。 Δｈ３ 第 ７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　短辺と長辺とからなる連続鋳造鋳型の両短辺側に向か
   った溶鋼の吐出孔を有する浸漬ノズルを鋳型中央に配し
   て連続鋳造を行うに際し、前記鋳型両短辺にそれぞれ埋
   設した温度計または前記浸漬ノズルとその両側の鋳型両
   短辺との間に配設したレベル計により、鋳型両短辺近傍
   に生じる溶鋼湯面の隆起量を測定することによって鋳型
   内における溶鋼偏流を検知し、前記溶鋼湯面の隆起量が
   １０ｍｍ以下となるように鋳型長辺部に設置した２個の
   電磁ブレーキ装置の印加電流値を制御することを特徴と
   する連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏流抑制方法。