JPH05277691A - ガス吹き込み浸漬ノズルによる連鋳鋳型内の溶鋼偏流防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浸漬ノズルの左右の吐出孔から鋳型に注入さ
れる溶鋼の偏流を防止する。 【構成】 浸漬ノズル２の左右の吐出孔３から鋳型１内
に溶鋼を注入する際に、長辺の幅方向に埋設した熱電対
10ａ〜10ｇにより温度分布を検知することによって溶鋼
偏流の有無を判定する。偏流発生と判定したらその発生
方向および程度に応じて吐出孔３の通路に埋設したポー
ラス質耐火物４から吹込むArガス量を、吐出孔３から流
出する溶鋼量が多い側を少い側より多くすることによっ
て溶鋼偏流を防止する。 【効果】 溶鋼偏流によるフラックスの巻き込みや、脱
酸生成分のトラップによる鋳片の欠陥がなくなり品質が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳型の短辺に向いた吐出
孔を有する浸漬ノズルから注入される溶鋼の偏流を防止
することを目的としたガス吹込み浸漬ノズルによる連鋳
鋳型内の溶鋼偏流防止方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、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型内深くまで達しないよう
に、浸漬ノズルは側方に吐出孔を有する形状とされ、し
かも、鋳型内溶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使用
することが多い。

【０００３】図12はその説明図である。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３は鋳型１の両短辺側に向けられ、吐出孔３か
ら吐出される溶鋼流は、鋳型１内を矢印のように流動す
る。すなわち、吐出孔３からの溶鋼流は、鋳型１内に滞
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の各短辺側面への衝突によって反転流となり、この
反転流は、一方は湯面側に向かう上昇流、他方は下方に
向かう下降流となり、この間に大きく減速される結果、
上昇流は湯面上のフラックス15を湯中に巻き込むことな
く、また下降流は鋳片内深くにまで達しないようにし
て、鋳片品質を高める鋳造が実施されている。

【０００４】しかし、このような関係は、両吐出孔３か
らの溶鋼流が均等である場合に生じるものであり、浸漬
ノズル２に取付けられてい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り、浸漬ノズル
２を下降する溶鋼流動に偏りが生じたり、ゆらぎが生じ
た場合、あるいは、吐出孔３の内壁にアルミナ等の非金
属介在物が付着した場合、左右の吐出孔３の均等関係は
崩れ、いずれか一方からの溶鋼流動が強くなり、いわゆ
る偏流が生じることとなる。

【０００５】そのような偏流が発生すると、鋳型内溶鋼
流のうち、強い流動を生じた側は、上昇流あるいは下降
流が強くなる結果、上昇流による湯面の盛り上がりによ
るフラックス巻き込み、あるいは鋳型内部深くまで下降
流が達することに起因した内部欠陥を生じ、品質劣化の
原因となる。従来、上記した溶鋼の偏流を検出する手段
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
（ＥＭＳ）により解消する方法や、特開昭62−252649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提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
62−252650号公報の電磁攪拌装置（ＥＭＳ）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の
関係が明記されておらず、もし、一定の攪拌力が使用さ
れているのであれば、溶鋼流動の時間的変化（ダイナミ
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、上述の公報において利用されている偏
流検知方法に関してであるが、本願発明者らも同様の鋳
型銅板測温実験を行い、鋳型内左右の溶鋼レベル差を最
もよく表現できる、銅板測温データに基づく指標を探っ
た結果、鋳壁短辺の温度情報から左右の湯面レベルを検
出する方法よりも、鋳型長辺幅方向温度分布に基づく方
が、溶鋼レベル差の推定精度が高いことがわかった。

【０００７】本発明は、前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
鋳型内において溶鋼の偏流を検知し、偏流の程度に応じ
て、浸漬ノズルの左右の吐出孔に吹込むアルゴンガス流
量を個別流量制御することにより、溶鋼偏流を防止する
方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【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、短辺と長辺とからなる鋳型の中央部に左右
の短辺に向かう吐出孔を有する浸漬ノズルを配置してタ
ンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に注入するに際し、前記
左右の吐出孔の各通路に面してそれぞれ独立して不活性
ガスを吹込むポーラス質耐火物を埋設する一方、前記吐
出孔から流出する左右の溶鋼量が不均等になる溶鋼偏流
の有無を検知し、その発生方向および程度に応じて前記
ポーラス質耐火物から左右の吐出孔内に吹込む不活性ガ
ス量を、前記吐出孔から流出する溶鋼量が多い側を少い
側より多くすることを特徴とするガス吹込み浸漬ノズル
による連鋳鋳型内の溶鋼偏流防止方法である。

【０００９】なお、本発明においては溶鋼偏流の有無を
検知する手段としては、鋳型の長辺幅方向の温度分布を
検知し、鋳型の中央を境とする長辺幅方向の右半分の温
度分布と左半分の温度分布を比較し、その温度の高低に
より吐出孔から流出する左右の溶鋼量が不均等となる溶
鋼偏流を検知する手段を用いるのが好適である。

【００１０】

【作用】浸漬ノズルの吐出孔から流出する左右の溶鋼量
が不均等になる溶鋼偏流の有無を好ましくは鋳型の長辺
幅方向の温度分布によって検知する。溶鋼偏流の方向お
よび程度に応じて吐出孔の通路に面して埋設したポーラ
ス質耐火物から吹込む不活性ガス量を制御して、吐出孔
から流出する溶鋼量が多い側の流動抵抗を相対的に増加
して溶鋼量を低下させ、これによって左右の吐出孔から
流出する溶鋼量を均等化して溶鋼偏流を防止する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施するのに好適な具体例を
図面に基いて説明する。図５は、本発明に係わる実施例
を模式的に示す斜視図である。図に示すように、連鋳鋳
型（以下鋳型という）１の短辺１ａと長辺１ｂのうち長
辺幅方向に、複数の熱電対10ａ〜10ｇが埋め込まれ、こ
れら熱電対10ａ〜10ｇで長辺幅方向の温度が検出され
る。検出された温度信号はＡ／Ｄ変換ボードなどの人力
装置11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12で演算処理され、その演算結果による鋳型幅
方向の温度分布はたとえばＣＲＴなどの表示装置13に出
力される。

【００１２】図６は、偏流が発生していない場合(a) と
発生した場合(b) の鋳型幅方向の温度分布を示したもの
である。図６(a) で示す偏流がない場合、鋳型長辺幅方
向温度分布はほぼ左右対称になっているのに対し、図６
(b) で示す偏流が発生した場合、鋳型長辺幅方向の温度
分布は左右非対称となる（右側に偏流が発生した場合、
右側よりの温度が高くなる）現象を示している。

【００１３】図７(a) 、図７(b) は、偏流の程度を推定
する方法を説明するための模式図である。すなわち、温
度測定により得られた温度分布に対し、最も低い温度測
定値に整数の" １”を与え、その測定値から高い値にな
るに従い順次大きくなる整数値を付与し、鋳型中央から
右半分の順位の和と左半分の順位の和を比較し、その差
でもって偏流の発生方向と偏流の程度を推定するのであ
る。

【００１４】図８は、この方法で導出した順位和の差
（○印）と、偏流により発生した鋳型内左右の溶鋼レベ
ル差（×印）の関係図である。同図より、順位和の差と
実際の溶鋼レベル差がよく一致しており、本発明法に基
づく偏流の方向および程度の推定がうまくいっているこ
とを示している。このようにして検知した溶鋼偏流の制
御は、前述の方法で推定した偏流の方向および程度に応
じて、図１に示すように浸漬ノズル２の下部側壁に開口
した左右の吐出孔３の通路に面してそれぞれ埋設された
ポーラス質耐火物４から供給するアルゴンガス等の不活
性ガス流量を個別に流量制御する方法を採用する。図２
乃至図４に示すように左右の吐出孔３の各通路の上面お
よび側面にポーラス質耐火物４が埋設されており、その
背面にはガスプール空間５が設けてある。なお、吐出孔
３の通路底面にポーラス質耐火物を埋設しないのは、底
面は浸漬ノズル３内を流下する溶鋼が衝突するため損耗
し易いポーラス耐火物が適さないからである。

【００１５】左右のガスプール空間５には、浸漬ノズル
２の耐火物中に鉛直に形成された左右２本のガス供給路
７がそれぞれ連通しており、両ガス供給路７には各々の
不活性ガス供給管14に接続してある。前記の構成により
不活性ガス供給管14からガスプール空間５を介してポー
ラス質耐火物４を通して吐出孔３内に供給される不活性
ガス供給量は、不活性ガス供給管14に配設した流量調節
弁９によって独立に制御される。

【００１６】浸漬ノズル２の左右の吐出孔３の損耗など
の経時変化や脱酸生成物の付着などにより、左右の吐出
孔３から流出する溶鋼量が不均等になった場合、流出す
る溶鋼量が多い側へポーラス質耐火物４を通して多くの
気体を吹込むことによって吐出孔３内を流れる溶鋼に気
体の吹込みによる抵抗を付与して溶鋼注入量を減少さ
せ、これによって左右の吐出孔３から注入される溶鋼量
の均等化を図れば鋳型１内の偏流がなくなる。吐出孔３
のうち注入される溶鋼量の少い方に吹込む気体量を減ら
すことによって溶鋼流に対する気体吹込み抵抗を小さく
することもできるし、吐出孔３から流出する溶鋼量が多
い側へ気体吹込量を増やすと共に、流出する溶鋼量が少
い側への気体吹込量を減らすアクションを同時にとるこ
ともできる。なお、ポーラス質耐火物４を保護するため
一定量たとえば３Nl/min以上の不活性ガスを常に吹込む
必要がある。

【００１７】鋳型１の長辺１ｂの幅方向に埋め込まれた
複数の熱電対10ａ〜10ｇによって検出された温度は図１
に示すように入力装置11を介して演算機12に入力されこ
こで長辺１ｂの幅方向温度分布が監視される。そして長
辺幅方向における右半分と左半分の温度分布から、前述
の手順により鋳型１内の中央から右半分の順位和と左半
分の順位和を比較し、その差をもって左右の吐出孔３か
ら鋳型１内に注入される溶鋼量の不均等すなわち溶鋼偏
流の方向と程度を推定する。これは溶鋼偏流により溶鋼
流量の多い側の長辺は少い側に比べて新しい溶鋼が多く
なり温度が高いという原理を利用したものであり、図１
の場合には右側の吐出孔３から注入される溶鋼量の方が
多い偏流と判定される。

【００１８】演算機12で演算された溶鋼偏流に対応する
偏差信号がガス流量制御装置８に入力され、ガス流量制
御装置８を介して不活性ガス供給管14に設けた流量調節
弁９を調節し、たとえばガスプール空間５からポーラス
質耐火物４を通して溶鋼量の多い側の吐出孔３（ここで
は右側）へ吹込む不活性ガス量を増加すると共に溶鋼量
の少い側へ吹込む不活性ガス量を減少して、左右の吐出
孔３から注入される溶鋼量を均等化する。

【００１９】表１に長辺幅方向温度分布から導出した、
右半面順位和と左半面順位和の差（ΔＳ）と各ΔＳに対
して、その差ΔＳを適正範囲内に制御するために、変化
させるべきアルゴンガス流量変化量（ΔＱ）の関係を示
す。

【００２０】

【表１】

【００２１】この表１に基づき、浸漬ノズル２から吹込
むアルゴンガス流量を両短片側で個別流量制御すること
で、溶鋼偏流が抑制できる。本発明を実施した場合を図
９を用いて説明する。鋳造開始して70分間位は、右半面
順位和から左半面順位和を差し引いた差ΔＳの絶対値が
２以下と低位安定しており、鋳型内溶鋼流動は左右均等
であることがうかがえる（ΔＳの適正範囲は±４以
内）。その後、ΔＳが正方向に大きく推移し（右側の溶
鋼量が多い状態で偏流したことを示唆）、その時に浸漬
ノズルの右側の吐出孔３へのアルゴンガス流量Ｑ（右）
を、通常操業時のアルゴンガス流量３Nl/minから 4.5Nl
/minに増加させ（この場合ΔＱ＝ 1.5Nl/min）、逆に反
偏流側である左側へのアルゴンガス流量Ｑ（左）を３Nl
/minから 1.5Nl/minに減少させたところ、ΔＳが適正範
囲内に戻った。この操作により、鋳型内溶鋼流動が均等
に戻ったと考えられる。

【００２２】その後、ΔＳが負方向に大きく推移（左側
に偏流したことを示唆）したので浸漬ノズルの左側の吐
出孔３に吹込むアルゴンガス流量を増加させ、浸漬ノズ
ル右側の流量を減少させることによってΔＳが再度適正
範囲内に戻り、鋳型内溶鋼流動が均等化された。この実
験では、ΔＳが大きく変移した場合に、ΔＳを適正範囲
内に戻すためには、浸漬ノズルの左右の吐出孔に吹込む
アルゴンガス流量にどの程度の差をつければよいかを把
握するために行ったものであり、同様の実験を実施して
結果をまとめたものが前記の表１である。表１により、
ΔＳを適正範囲内に制御するための、浸漬ノズルの左右
の吐出孔に吹込むためのアルゴンガス流量差を決定する
ことができる。

【００２３】次に、本発明を鋳造開始から適用した場合
の実験結果を図10に示す。図10から、偏流の発生サイド
および程度の指標であるΔＳを常時監視（但し、サンプ
リング周期は約10秒）し、この値と浸漬ノズル左右のア
ルゴンガス流量個別制御を組み合わせることにより、Δ
Ｓが適正範囲内に収まり、鋳型内溶鋼偏流が抑制されて
いるのがわかる。なお図11に、偏流制御実施前と実施後
の鋳片品質の状況を示す。本発明法の適用により、鋳片
品質は大幅に改善されていることがわかる。

【００２４】なお鋳型の長辺幅方向に複数の熱電対を埋
設する代りに鋳型の短辺高さ方向に複数の熱電対を埋設
して鋳型内溶鋼の左右の湯面レベル差を検出してもよ
く、また浸漬ノズルとその両側の鋳型の各短辺間の湯面
に接近して配設されている渦流式レベル計を使用するこ
とも可能である。この場合には湯面の盛り上がり発生に
伴う左右の渦流式レベル計によって検出される湯面レベ
ル差が所定のしきい値を超過したときには偏流発生と判
定することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば浸漬
ノズルの吐出孔を介して鋳型に注入された溶鋼の偏流を
容易に防止することができる。その結果、鋳型内溶鋼の
偏流に起因するフラックス巻込みや脱酸生成物のトラッ
プ等による鋳片の欠陥を大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる偏流防止手段を示す断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視を示す側面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視を示す断面図である。

【図４】図３のＡ部を示す拡大した断面図である。

【図５】本発明に係わる鋳型長辺幅方向の温度測定手段
を模式的に示す斜視図である。

【図６】鋳型の長辺幅方向の温度分布を示す線グラフで
ある。

【図７】鋳型の長辺幅方向温度分布の温度順位を示す線
グラフである。

【図８】実際の鋳型溶鋼レベル差と温度順位和の差との
関係を示す線グラフである。

【図９】鋳型長辺幅方向の左右の温度順位和差とガス流
量との関係を示す線グラフである。

【図10】鋳型長辺幅方向の左右の温度順位和差とガス流
量との関係を示す他の線グラフである。

【図11】鋳片品質指標を本発明例と従来例について比較
する棒グラフである。

【図12】従来の鋳型への溶鋼注入状況を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 浸漬ノズル ３ 吐出孔 ４ ポーラス質耐火物 ５ ガスプール空間 ６ 溶鋼 ７ ガス供給路 ８ ガス流量制御装置 ９ 流量調節弁 10 熱電対 11 入力装置 12 演算機 13 表示装置 14 不活性ガス供給管 15 フラックス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短辺と長辺とからなる鋳型の中央部に左
   右の短辺に向かう吐出孔を有する浸漬ノズルを配置して
   タンディッシュ内の溶鋼を鋳型内に注入するに際し、前
   記左右の吐出孔の各通路に面してそれぞれ独立して不活
   性ガスを吹込むポーラス質耐火物を埋設する一方、前記
   吐出孔から流出する左右の溶鋼量が不均等になる溶鋼偏
   流の有無を検知し、その発生方向および程度に応じて前
   記ポーラス質耐火物から左右の吐出孔内に吹込む不活性
   ガス量を、前記吐出孔から流出する溶鋼量が多い側を少
   い側より多くすることを特徴とするガス吹込み浸漬ノズ
   ルによる連鋳鋳型内の溶鋼偏流防止方法。
2. 【請求項２】 鋳型の長辺幅方向の温度分布を検知し、
   鋳型の中央を境とする長辺幅方向の右半分の温度分布と
   左半分の温度分布を比較し、その温度の高低により吐出
   孔から流出する左右の溶鋼量が不均等となる溶鋼偏流を
   検知することを特徴とする請求項１記載のガス吹込み浸
   漬ノズルによる連鋳鋳型内の溶鋼偏流防止方法。