JPH05237619A - 連続鋳造モールド内の溶鋼偏流抑制方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浸漬ノズルの左右吐出孔から吐出される溶鋼
の偏流に起因する鋳片の欠陥を防止する。 【構成】 モールド２の両短辺壁２ａ近傍の湯面上方に
配設した渦流式レベル計10を用いて、浸漬ノズル４の吐
出孔５から両短辺壁２ａに向けて吐出する溶鋼偏流によ
る湯面盛上り６ｂの左右レベル差を検知する。左右の湯
面盛上り差に基づき、湯面盛上りの大きい側の短辺壁２
ａを後退させると共に湯面盛上りの大きい側の短辺壁を
前進させて、湯面の盛上り差を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンディッシュに取付
けられた浸漬ノズルから一対の長辺壁と短辺壁とから形
成されるモールド内に注入される溶鋼の偏流を抑制する
ことができる連続鋳造モールド内の溶鋼偏流抑制方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、連続鋳造において、図６に示
すようにタンディッシュ１からモールド２への溶鋼注入
量制御はタンディッシュ１の下部に設けた２層プレート
式のスライディングノズル３により行われており、浸漬
ノズル４の下部側壁に設けた左右一対の吐出孔５を介し
てモールド２内へ注入される溶鋼６の分配が変化し、溶
鋼流速が左右で異なる偏流が生じることがある。18はス
ライディングノズル３の開度を制御する油圧シリンダを
示す。

【０００３】このような偏流が生じるのは、溶鋼６の注
入量を制御するためにはスライディングノズル３の開度
を絞った状態で注入することになるため、その構造上ど
うしても浸漬ノズル４内を落下する溶鋼主流動６ａが左
右で不均一となり、その影響で左右の吐出孔５からモー
ルド２内に注入される溶鋼６の一方の流速が大きく他方
の流速が小さくなるからである。更に浸漬ノズル４の吐
出孔５にアルミナ等が付着成長し、吐出孔５の開口面積
が左右でアンバランスを生じ偏流を生じる場合が多い。

【０００４】前述のように浸漬ノズル４の吐出孔５から
注入される溶鋼流速が大きい側ではモールド２の短辺壁
２ａ面への衝突力が大きく、溶鋼は短辺壁２ａ面に衝突
した後、上方および下方に勢いよく分流することにな
る。かくして上昇流はモールド２内の短辺壁２ａ近傍の
湯面に盛上り６ｂを生起して湯面上のパウダ７がモール
ド２の短辺壁２ａ面に供給されるのを阻害して供給不足
となり凝固シェル８の形成が不均一となり、鋳造される
鋳片の湯じわや割れ発生の原因になる。また下降流は溶
鋼６の深くまで達するので非金属介在物の浮上を妨げ鋳
片の非金属介在物性欠陥をもたらす原因となる。

【０００５】一方、吐出孔５からの溶鋼吐出流速が小さ
い側あるいは溶鋼吐出流量が急変する場合には吐出孔５
内の溶鋼流によどみ部が発生し易くアルミナ等の脱酸生
成物の付着によりノズル閉塞を起こし多連々鋳造の実施
を困難とし生産性を害するばかりでなく耐火物コストの
増加を伴う。このようにして一旦偏流が生じるとこれを
解消することは仲々困難であり、偏流の程度が激しくな
ると、モールド２内で形成された凝固シェル８の再溶解
によるブレークアウト等の操業トラブルや、モールド２
内の湯面変動等による鋳片表面欠陥が発生しやすく最悪
の場合、鋳造を中止せざるを得なくなる。

【０００６】上記のように浸漬ノズル４に生じた偏流に
より左右の吐出孔５からの溶鋼吐出流速に大小の差が生
じると連続鋳造の操業に支障があるばかりでなく鋳片の
品質悪化を招き好ましくない。モールド内の溶鋼偏流は
たとえば浸漬ノズルの吐出孔と対向する左右短辺壁の温
度差あるいはモールド内溶鋼の左右レベル差により検知
できる。すなわち図６に示すように、モールド２の浸漬
ノズル４を境とする左右の短辺壁２ａには熱電対９を上
下方向に埋設してあり、熱電対９によって検出された温
度を監視して、モールド２の左右短辺壁２ａの温度差す
なわち抜熱アンバランスにより左右の吐出孔５から注入
された溶鋼６の不均一流動つまり偏流が検知される。偏
流により流速の大きい短辺壁２ａは他方に比べて新しい
溶鋼流が多くなることから温度測定値が高くなる（特開
昭62-93054号公報参照）。また、符号10として示す渦流
式レベル計をモールド２の短辺壁２ａ近傍の湯面上方に
接近して配設し、吐出孔５から注入される溶鋼の偏流に
よって生起される湯面の盛上り６ｂを検出することもで
きる（特開昭62-197255 号公報参照）。

【０００７】従来、浸漬ノズル４からモールド２内に注
入した溶鋼６に偏流が発生したことを熱電対９または渦
流式レベル計10で検知したら、モールド２内への溶鋼鋳
込速度を下げたり、特開平２−268950号公報に提案され
ているように浸漬ノズルを上端部の支点を介して左右傾
動可能に支持させ、浸漬ノズルの傾斜角度を調節してモ
ールド内の溶鋼偏流を抑制するように制御するものが知
られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに前者のように
溶鋼の偏流を検知したら鋳込速度を下げる方法では生産
量が低下するだけでなく、偏流自体が解消されず湯面の
盛上りによりパウダなどの介在物を巻き込み、スラブの
品質が低下する。また後者の浸漬ノズルを傾斜させる方
法では、浸漬ノズルを傾動させるために設けた摺動部か
らの大気巻き込みにより溶鋼が酸化されるばかりでな
く、傾斜した浸漬ノズルにより鋳型内の下方向の溶鋼流
が助長され、凝固シェルの再溶解による鋳片のブレーク
アウトを生じる恐れがあるなどの問題点があった。なお
偏流発生時に浸漬ノズル内に導入するアルゴンガス流量
を強めて偏流を抑制することも考えられるがアルゴンガ
スが鋳片の凝固シェルにトラップされ鋳片の欠陥原因と
なるという問題点がある。

【０００９】本発明は前記従来技術の問題点を解決すべ
くなされたものであって、タンディッシュ内の溶鋼を、
各一対の長辺壁と短辺壁とから形成されるモールド内に
タンディッシュ下部に取付けられた浸漬ノズルの左右の
吐出口から両短辺壁に向けて吐出した溶鋼偏流を効果的
に抑制し短辺壁に衝突する溶鋼の流速を均等化すること
ができる連続鋳造モールド内の溶鋼偏流抑制方法を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、タンディッシュ内の溶鋼を各一対の長辺壁
と短辺壁とから形成されるモールド内に、タンディッシ
ュ下部に取付けられた浸漬ノズルの左右の一対の吐出孔
から両短辺壁に向け吐出して連続鋳造するに際し、前記
モールドの両短辺壁にそれぞれ埋設した温度計または前
記モールドの両短辺壁近傍の湯面上方に配設したレベル
計によって前記浸漬ノズルの吐出口から両短辺壁に向け
て吐出する溶鋼偏流を検知し、この溶鋼偏流を解消する
方向に両短辺壁を平行移動するかもしくはタンディッシ
ュを移動することを特徴とする連続鋳造モールド内の溶
鋼偏流抑制方法である。

【００１１】

【作用】以下、本発明の構成および作用を図１に基づい
て説明する。なお図中で前述図６のものと同じものは同
一符号を付して説明の簡略化を図ることにする。モール
ド２の浸漬ノズル４を境とする左右の短辺壁２ａ近傍の
湯面上方に接近して、それぞれ渦流式レベル計10が配設
してあり、渦流式レベル計10によって検出された溶鋼６
の湯面レベルが監視装置11により監視される。すなわち
渦流式レベル計10により、浸漬ノズル４の左右の吐出孔
５から吐出される溶鋼流速の大小に起因する湯面の盛上
り６ｂを検知し、左右の渦流式レベル計10によって検知
された湯面レベル差が所定のしきい値を超過したときに
は、監視装置11によって偏流発生と判定する。

【００１２】一般にモールド２の短辺壁２ａは異なった
幅を有する鋳片を鋳込むのに対応して、幅拡大方向およ
び縮小方向に移動できる構造になっている。すなわち、
短辺壁２ａの背面に連結した油圧シリンダ12を用いて短
辺壁２ａを前後に移動可能になっており、鋳込み中でも
油圧シリンダ12を作動して短辺壁２ａを互に接近させた
り、遠ざけたりして幅変更を行っている。

【００１３】渦流式レベル計10によって検知した湯面の
盛上り６ｂの左右の湯面レベル差により監視装置11が偏
流発生と判定したら、監視装置11から左右どちら側の湯
面盛上り６ｂが高いかに基づき短辺壁移動制御装置13を
制御して、上下の各油圧シリンダ12に対応する電磁弁14
を切換えて油圧シリンダ12を作動する。この場合、連続
鋳造中における浸漬ノズル４の吐出孔５から吐出される
溶鋼流速が大きく、湯面の盛上り６ｂが高い右側の短辺
壁２ａを油圧シリンダ12により右方向へ移動して、図２
に点線で示すように浸漬ノズル４の吐出孔５から遠ざけ
る。一方、溶鋼流速が小さく湯面の盛上り６ｂの低い左
側の短辺壁２ａも右方向へ同期して平行に移動して浸漬
ノズル４の吐出孔５に近づける。その結果、左右の短辺
壁２ａに衝突して形成される溶鋼の上昇流および下降流
が点線で示すように左右で均等になる。

【００１４】上述のような操作をたとえば一定のタイミ
ングを置いて、左右の湯面盛上り６ｂのレベル差がしき
い値以下になるまで繰り返し制御すると、浸漬ノズル４
の吐出孔５から吐出される溶鋼流が、短辺壁２ａに衝突
する力が均等化され、実質的に偏流が防止されたことに
なる。このようにして、モールド２の短辺壁２ａを同一
方向に平行移動すると、鋳片の鋳造位置が幅方向に徐々
に変更されるため鋳片が蛇行した形状になる。このため
短辺壁２ａの位置変更速度は、蛇行部の鋳片が後工程で
支障なく圧延により矯正することができる許容範囲内に
鋳片形状が保たれるように連続鋳造中の鋳片引抜速度を
考慮して設定する必要がある。

【００１５】なお、一般に行われている鋳片の幅変更に
際し、短辺壁２ａを拡げる場合には短辺壁２ａの傾斜を
一旦弛め、逆に縮小する場合には短辺壁２ａを内側に倒
すなどして短辺壁２ａの傾斜角度変更を行うのを通例と
するが、本発明では、左右の短辺壁２ａを同一方向にゆ
っくりと平行移動させるだけでよく、このため鋳片の蛇
行もゆるやかで圧延による矯正が容易であり、平行移動
による鋳片のブレークアウトなどのトラブル発生の心配
もない。

【００１６】本発明によれば吐出孔５から吐出して鋳型
２の左右短辺壁２ａに衝突する溶鋼流の強さが均等化さ
れる。そのため溶鋼上昇流によって形成される湯面の盛
上り６ｂのレベルが左右で均等化されると共に、溶鋼下
降流も正常時と同様に左右に均等な、安定した流動を保
つことができる。その結果、溶鋼上昇流によるパウダ７
の巻き込みおよび溶鋼下降流による鋳片の凝固シェルへ
の非金属介在物のトラップも同時に防止できる。

【００１７】なお、溶鋼の偏流検知手段としては、図１
に示すようにモールド２の浸漬ノズル４を境とする左右
の短辺壁に熱電対９を埋設しておき、熱電対９によって
検出された温度を温度監視装置10により監視して、モー
ルド２の左右短辺壁２ａの温度差すなわち抜熱アンバラ
ンスにより左右の吐出孔５から注入された溶鋼６の不均
一流動つまり偏流を検知するようにしてもよい。偏流に
より流速の大きい短辺壁２ａは他方に比べて新しい溶鋼
流が多くなることから温度測定値が高くなる。

【００１８】そこで本発明では前述の渦流式レベル計10
の場合に準じて短辺壁２ａに埋設した熱電対９によりモ
ールド２内の溶鋼偏流を検知して温度監視装置11により
監視し、左右の熱電対９が検出した温度の差が所定のし
きい値を超過したときには偏流発生と判定する。かくし
て偏流発生と判定したら監視装置11から左右どちら側の
短辺壁２ａの温度が高いのかに基づき短辺壁移動制御装
置13により制御して、上下の各油圧シリンダ12に対応す
る電磁弁14を切替える。

【００１９】この場合、連続鋳造中に浸漬ノズル４の吐
出孔５から吐出される溶鋼流速が大きく温度が高い右側
の短辺壁２ａを油圧シリンダ12により右方向へ移動して
浸漬ノズル４の吐出孔５から遠ざける。一方、溶鋼流速
が小さく温度が低い左側の短辺壁２ａも右方向へ同期し
て平行に移動し、浸漬ノズル４の吐出孔５に近づける。
上述のような操作をたとえば一定のタイミングを置いて
検出した温度差がしきい値以下になるまで繰り返せば浸
漬ノズル４の吐出孔５から吐出される溶鋼偏流を抑制す
ることができる。

【００２０】なお、前述では溶鋼偏流を検知したらモー
ルド２の短辺壁を同一方向に平行移動する場合について
説明したが、溶鋼偏流を検知したら図２に示すように短
辺壁２ａを移動する代わりにタンディッシュ１を左右に
移動して浸漬ノズル４を一方の短辺壁２ａに近づけ、他
方の短辺壁２ａから遠ざけるようにしても同様の効果が
得られる。すなわち、図３の場合には浸漬ノズル４の吐
出孔５から吐出する溶鋼流速は右側が大きく、左側が小
さいのでタンディッシュ１を左方向に移動して浸漬ノズ
ル４の吐出孔５を右側の短辺壁２ａから遠ざけ、左側の
短辺壁２ａに近づける。その結果、短辺壁２ａを同方向
に平行移動する場合と同様に、点線で示すように溶鋼の
上昇流と下降流とを左右で均等化することができる。

【００２１】

【実施例】Ｃ：0.07％、Mn：0.03％、Si：0.01％、Ｐ：
0.02％の鋼種を鋳片サイズ幅1300mm、厚さ220mm の鋳片
を連続鋳造するに際し、図１に示すモールド２の短辺壁
２ａ近傍の湯面上方に接近して配設した、渦流式レベル
計10により湯面レベルを検知しながら鋳込速度1.45ｍ／
分で連続鋳造した。左右に配設した渦流式レベル計10に
より、浸漬ノズル４のノズル詰りにより鋳造中の短辺壁
２ａ近傍に形成される湯面の盛上り６ｂの差が15mmに達
したので、監視装置11が偏流と判定してアラームを発生
すると共に、右側が左側よりも湯面レベルが高いことを
示した。

【００２２】そこでまず、連続鋳造の鋳片鋳込速度を1.
45ｍ／分に保持したまま、連続鋳造のモードを自動モー
ドから手動モードに切換える（短辺壁テーパ、タンディ
ッシュ上ノズル、中間プレートからのArガス流量は共に
一定である）と共に、右側の短辺壁２ａ近傍の湯面が左
側の短辺壁２ａの湯面より高いことに基づき、短辺壁移
動制御装置13に対し、右上モールド幅および右下モール
ド幅に対し現設定値に25mm加えた設定値にセットし、左
上モールド幅および左下モールド幅に対し現設定値に幅
25mm減じた設定値をセットした。次に左右の短辺壁２ａ
の移動速度を鋳込速度1.45ｍの１／400 すなわち3.6mm
／分に設定した。このように左右の短辺壁２ａの移動速
度を鋳片の定常鋳込速度に対し１／400 にしたのは鋳片
の蛇行による曲りの許容値を１／400 としたためであ
る。なお、タンディッシュを移動、つまり浸漬ノズルを
移動する場合には鋳片の曲りは生じないので、迅速に所
定距離25mm移動することができる。

【００２３】このようにして短辺壁移動制御装置13に対
する設定が終了したら、短辺壁移動モードをオンにして
短辺壁移動制御装置13からの指令により左右の短辺壁２
ａに対応する上下の油圧シリンダ12を作動して右側の短
辺壁２ａは右方向つまり幅拡大方向に、また左側の短辺
壁２ａも右方向つまり幅縮小方向に同期して3.6mm ／分
のゆっくりした移動速度で移行距離設定値に従い25mm移
動させた。

【００２４】その結果、図４に示すように浸漬ノズル
（ＩＭ）がモールド（Ｍ／Ｄ）の中央に位置していたと
き右側の湯面盛上り６ｂが左側の湯面盛上り６ｂより△
Ｌ＝15mm高かったものが、左右の短辺壁２ａを右側に3.
6mm ／分の移動速度で25mm移動させる約７分間の過程
で、湯面レベル差△Ｌが次第に小さくなり、短辺壁２ａ
を設定通り25mm移動を完了させた時点では、若干左側湯
面レベルの方が高くなったがしきい値より小さい範囲に
なった。

【００２５】この傾向を短辺壁２ａに埋め込んだ熱電対
９で測定したところ、図５に示すように浸漬ノズル（Ｉ
Ｍ）がモールド（Ｍ／Ｄ）の中央に位置していた時に、
右側の短辺壁２ａの温度が左側の短辺壁の温度より△Ｔ
＝５℃高かったものが、左右の短辺壁２ａを右側に25mm
移動させる過程で温度差△Ｔが次第に小さくなり、25mm
短辺壁２ａを移動完了させた時点で△Ｔ≒０となり、湯
面レベル差△Ｌと温度差△Ｔの挙動には若干のずれがみ
られた。

【００２６】前述の手順により左右の短辺壁２ｂを右方
向へ25mm移動した結果、湯面レベル差△Ｌはしきい値15
mm未満内に安定して鋳造することができ得られたスラブ
品質は偏流時にはノロカミが 0.8個／ｍ見られたもの
が、本発明によりモールド短辺移動終了後は偏流のない
スラブと同様に、ノロカミのない良好なスラブが得られ
た。

【００２７】なお、左右の湯面レベル差と短辺壁移動量
との関係は、鋳片幅および鋳片鋳込速度により異なるこ
とがあるので、実験によりあらかじめこれらの関係を求
めておけば数値化による制御も可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
浸漬ノズルの左右吐出孔から吐出される溶鋼流が、短辺
壁に衝突する力を容易に均等化することができるので、
パウダの巻き込みや非金属介在物に起因する、鋳片の欠
陥を従来法に比較して大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の短辺壁を移動する場合の説明図であ
る。

【図３】本発明のタンディッシュを移動する場合の説明
図である。

【図４】本発明の短辺壁移動に伴う湯面レベルの推移を
示すグラフである。

【図５】本発明の短辺壁移動に伴う短辺壁温度の推移を
示すグラフである。

【図６】従来例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ モールド ２ａ 短辺壁 ３ スライディングノズル ４ 浸漬ノズル ５ 吐出孔 ６ 溶鋼 ６ａ 溶鋼主流動 ６ｂ 湯面盛上り ７ パウダ ８ 凝固シェル ９ 熱電対 10 渦流式レベル計 11 監視装置 12 油圧シリンダ 13 短辺壁移動制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蓮沼 純一 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 数土 文夫 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュ内の溶鋼を各一対の長辺
   壁と短辺壁とから形成されるモールド内に、タンディッ
   シュ下部に取付けられた浸漬ノズルの左右の一対の吐出
   孔から両短辺壁に向け吐出して連続鋳造するに際し、前
   記モールドの両短辺壁にそれぞれ埋設した温度計または
   前記モールドの両短辺壁近傍の湯面上方に配設したレベ
   ル計によって、前記浸漬ノズルの吐出口から両短辺壁に
   向けて吐出する溶鋼偏流を検知し、この溶鋼偏流を解消
   する方向に両短辺壁を平行移動するか、もしくはタンデ
   ィッシュを移動することを特徴とする連続鋳造モールド
   内の溶鋼偏流抑制方法。