JPH0538562A - 連続鋳造鋳型内部の偏流検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラブ用の連続鋳造鋳型内部の短辺方向両側
に発生する偏流を、簡略な構成により確実に検出する。 【構成】 浸漬ノズル２の注湯口2a，2bから両短辺に向
けての注湯が行われる鋳型１の両短辺側に、鋳型１内部
の溶湯３表面に臨ませて各１個のレベル計10，11を配
し、これらのレベル計10，11が夫々の配設位置にて検出
する湯面レベルの検出結果を演算処理部14に与える。演
算処理部14は、レベル計10による検出レベルの標準偏
差、及びレベル計11による検出レベルの標準偏差を夫々
求め、これらの内の湯面レベル制御に用いる側の一方が
所定の基準値以上であり、他方が前記一方の所定割合以
下であるとき、鋳型１の内部に偏流が発生したと判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型の両短辺に向けて
開口する複数の注湯口を備えた浸漬ノズルから注湯を行
うスラブ用の連続鋳造設備において、鋳型の長辺方向に
発生する偏流をオンラインにて定量的に検出する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法は、上下に開口を有する鋳型
に溶湯を連続的に注入し、水冷された鋳型内壁との接触
により冷却，凝固せしめ、外側を凝固シェルにて被覆さ
れた状態で下側開口部から連続的に引抜きつつ更に冷却
し、内側にまで凝固が進行した段階で適宜の寸法に切断
して、圧延工程等の後工程での素材となる製品鋳片を得
る方法であり、板圧延の素材となるスラブを製造する連
続鋳造設備においては、スラブの断面に対応する細長比
の大きい矩形断面の鋳型が用いられる。

【０００３】ところでスラブ用の連続鋳造設備において
は、矩形断面を有する鋳型の長辺方向への均一な注湯を
実現するため、従来から、鋳型の両短辺に向けて夫々開
口する複数（一般的には２つ）の注湯口を備えた浸漬ノ
ズルを用い、長辺に沿う溶湯の流れを強化することが行
われている。

【０００４】ところが、このように複数の注湯口を設け
た場合、操業の進行に伴って各注湯口間に詰り度合の相
違が生じ、またノズル内壁に不均等な詰りが発生して、
夫々の注湯口からの注湯量の均衡が崩れ、一部の注湯口
からの溶湯の流れのみが強化され、鋳型の長辺方向に偏
流が生じる虞がある。

【０００５】このような偏流は、流れが強くなった側で
の溶湯の凝固を阻害し、不均一凝固に起因するブレーク
アウトの発生を招来する上、同じく流れが強くなった側
で溶湯内部への介在物及び気泡の持ち込み深さを増し、
これらの混入により製品鋳片の内質欠陥を招来する結果
となる。特に、冷延メッキ鋼板の表面に発生するフクレ
疵は、素材として用いるスラブ内部におけるアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃ ）等の介在物及びＡｒ気泡の混入が主因と
されており、鋳型内部での偏流の発生をオンラインにて
検出することが重要な課題となっている。

【０００６】このような偏流検出のための方法は、従来
から種々提案されており、特開昭62-93054号公報には、
鋳型の両短辺に埋設した多数の熱電対の検出結果により
両短辺での深さ方向の温度分布を得て、この結果に基づ
いて偏流の発生を検出する方法が開示されており、また
特開昭62-197255号公報及び特開平３-32456号公報等に
は、鋳型の両短辺側に渦流レベル計を夫々配し、これら
による湯面レベルの検出結果に基づいて偏流の発生を検
出する方法が開示されている。

【０００７】これらの内、前者の方法、即ち、鋳型の測
温結果を用いる方法は、検出精度が熱電対の埋設数に依
存し、また後者の方法に比して応答性が悪いという難点
を有しており、一般的には後者の方法が採用されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特開昭
62-197255 号公報に開示された方法においては、鋳型の
両短辺側に配した渦流レベル計による検出レベル値の偏
差を求め、これが所定の基準値を上回った場合に偏流が
発生していると判定しており、高い判定精度を得るため
には、各レベル計の絶対精度を可及的に一致せしめる必
要が生じる。ところが、複数のレベル計の絶対精度を一
致させることは難しく、また、この一致を操業初期に実
現し得たとしても、これらのレベル計の設置位置は鋳型
上部の高温環境下にあることから、操業の進行に伴って
各レベル計の絶対精度に差異が生じることは避けられ
ず、偏流の発生を高精度にて判定することは極めて難し
い。

【０００９】これに対し、前記特開平３-32456号後方に
開示された方法においては、鋳型の両短辺側に配した渦
流レベル計の検出レベルを各別にフーリエ変換してパワ
ースペクトルを求め、これらのパワースペクトルの比較
により偏流の存否を判定しており、レベル計相互間の絶
対精度差の影響は生じない。ところがこの方法において
は、パワースペクトルの各周波数成分を相互に比較する
ための大規模な演算処理装置を必要とし、設備費用の増
大を招来する難点があり、更には、パワースペクトルの
相違と偏流の存否とを対応づけるには膨大な操業実績を
必要とする問題点があって、実現が不可能な方法である
と言える。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、スラブの連続鋳造鋳型の内部における偏流の発
生を、レベル計の絶対精度の影響を受けることなく、ま
た簡素な構成により検出できる偏流検出方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造鋳
型内部の偏流検出方法は、スラブ用の連続鋳造鋳型にこ
れの両短辺に向けて夫々開口する複数の注湯口を備えた
浸漬ノズルにより注湯するに際し、各注湯口からの注湯
量の不均衡に伴って鋳型内部に生じる偏流を検出する方
法において、前記鋳型の両短辺側に各１個のレベル計を
配し、両レベル計による検出レベルの標準偏差を各別に
求め、これらの内の湯面レベル制御に用いる側の一方が
所定の基準値以上であると共に、他方が前記一方の所定
割合以下であるとき、前記偏流が発生したと判定するこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、鋳型の両短辺側、即ち、浸
漬ノズルの各注湯口からの溶湯の流れ方向下流側に夫々
配した各１個のレベル計の検出レベルの標準偏差を求め
て、湯面レベル制御に用いる側の一方において所定の基
準値以上の標準偏差が得られ、またこの標準偏差に対す
る所定割合以下の大きさを有する標準偏差が他方におい
て得られたときに偏流が発生したと判定する。

【００１３】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る連続鋳造鋳型内部の
偏流検出方法（以下本発明方法という）の実施状態を示
す模式図である。

【００１４】図中１は、矩形筒形をなし両端の開口部を
上下に向けて設置されたスラブ用の鋳型であり、矩形の
長辺に沿う方向の断面が示されている。図示の如く鋳型
１には、上側開口部から内部に延設された浸漬ノズル２
を経て溶湯３が注入されており、この溶湯３は、鋳型１
の内部での滞留の間に、該鋳型１の水冷された内壁との
接触により冷却され、下方に至るに従って外側から凝固
して、その外側を凝固シェル4aにて被覆された鋳片４と
なり、鋳型１の下側開口部から下方に向けて連続的に引
き抜かれる。

【００１５】浸漬ノズル２の先端部には、鋳型１の両短
辺に向けて夫々開口する一対の注湯口2a，2bが形成して
あり、該鋳型１への溶湯３の注湯は、図中に矢符にて示
す如く、前記両注湯口2a，2bの夫々から両短辺に向けて
均等に行われている。

【００１６】以上の如き構成のスラブ連続鋳造設備にお
いて鋳型１内部の偏流の発生を検出する本発明方法は、
鋳型１の両短辺側に浸漬ノズル２の軸心に対して略線対
称をなす位置に、該鋳型１の内部に滞留する溶湯３の表
面に夫々臨ませて各１個のレベル計10，11を配して行わ
れる。なお鋳型１の両短辺に対するレベル計10，11の配
設位置は、注湯口2a，2bから流出する溶湯３の流れが鋳
型１の両短辺に夫々衝突して上昇し、該鋳型１内の溶湯
３の表面に隆起する部位の近傍に設定される。なお、前
記隆起が生じる部位は、操業実績に基づいて経験的に知
り得るものであり、またこの隆起部位にレベル計10，11
の配設位置を正確に一致させる必要はなく、これらのこ
とからレベル計10，11の配設に困難を伴う虞はない。

【００１７】レベル計10，11としては、鋳型１内部の溶
湯３の表面位置と夫々の配設位置との間の相対距離を検
出し得るものであれば如何なる方式のレベル計を用いて
もよく、一般的には、溶湯３の表面に対して略直交する
軸心を有する励磁コイルに高周波の励磁電流を通電して
前記溶湯３の表面に渦電流を生ぜしめ、この渦電流の作
用により前記励磁コイル又はこれと同軸的に配された検
出コイルに誘起される起電力を媒介として溶湯３の表面
レベル、即ち湯面レベルを検出する渦流レベル計が用い
られる。

【００１８】これらのレベル計10，11の出力は、各別の
Ａ／Ｄ変換器12，13を経て湯面レベルに対応するディジ
タル信号に変換され、マイクロプロセッサを用いてなる
演算処理部14に与えられており、演算処理部14において
は、本発明方法に従って偏流の発生の有無が判定され
て、この判定結果は、ＣＲＴディスプレイ等からなる表
示部15に表示される構成となっている。

【００１９】演算処理部14は、レベル計10及びレベル計
11から入力される夫々の配設位置での湯面レベルの検出
値を所定のサンプリング周期にて取込み、これらの一定
時間内での変動量を、過去ｎ回に亘る検出値の標準偏差
σ₁₀及びσ₁₁として各別に求め、これらを用いて鋳型１
の長辺方向に発生する溶湯３の内での偏流の発生の有無
の判定を行う。

【００２０】本発明者等は、この判定の基準を得るべ
く、冷延メッキ鋼板の素材となるスラブの連続鋳造に際
し、鋳型１の上部に前述の如く配されたレベル計10，11
による検出レベルの変動を監視する一方、この連続鋳造
の結果として得られたスラブを素材として製造された冷
延メッキ鋼板におけるフクレ疵の発生率を調べた。この
結果を図２に示す。

【００２１】本図中の●印は、得られた鋼板の所定面積
内にて実施した超音波探傷試験により所定の上限値を超
えるフクレ疵が検出されたものを、○印は、上限値以下
のフクレ疵しか検出されなかったものを夫々示してお
り、本図に明らかな如く、フクレ疵の発生率が高いこと
を示す●印は、レベル計10による検出レベルの標準偏差
σ₁₀とレベル計11による検出レベルの標準偏差σ₁₁との
内、湯面レベル制御に用いる側の一方の標準偏差、例え
ば、レベル計10側の標準偏差σ₁₀の絶対値が 0.8mm以上
であり、しかも他方、即ちσ₁₁がσ₁₀の 0.8倍以下であ
る範囲、即ち、図中にハッチングを施して示す範囲内に
集中していることがわかった。

【００２２】一般に湯面レベル制御には、湯面レベルの
変動が小さい側の検出レベルを用いるが、浸漬ノズル２
の注湯口2a，2bに偏流の原因となるノズル詰まりが発生
すると、制御性が悪化して湯面レベルの変動が大きくな
り、前記標準偏差σ₁₀が増大する。このとき、偏流のエ
ネルギが他方の湯面レベルの変動にも消費され、他方の
標準偏差σ₁₁が同様に増大すればよいが、鋳型１内部へ
の溶湯３の侵入深さの増大に消費され、鋳片４への介在
物の混入率が増大した場合にはフクレ疵の発生率が高ま
る。本発明方法においては、このことを他方の標準偏差
σ₁₁の大きさに着目して検出するものであり、図２に示
す如く、鋳型１の両短辺側に配したレベル計10，11によ
り検出された湯面レベルの標準偏差σ₁₀，σ₁₁とフクレ
疵の発生率との間には明らかな相関関係が存在する。こ
れらのことから次式を有害な偏流の発生基準として用い
ることができる。

【００２３】σ_c ≧ 0.8（mm） …（１） σ_u ≦ 0.8σ_c …（２）

【００２４】これらの式中、σ_c は、レベル計10，11に
夫々対応する標準偏差σ₁₀，σ₁₁の内の湯面レベル制御
に用いた側を、またσ_u は、湯面レベル制御に用いない
側を夫々示しており、前記両式を同時に満たすことが偏
流の発生を示すことは図２から明らかである。演算処理
部14は、標準偏差σ₁₀，σ₁₁を各別に求めた後、これら
が（１），（２）式の関係を満足するか否かによって偏
流の発生の有無を判定し、この判定結果を、例えば、前
記標準偏差σ₁₀，σ₁₁の算出結果と共に前記表示部15に
出力して、該表示部15上に表示せしめる動作をなす。

【００２５】従ってオペレータは、表示部15の監視によ
り鋳型１内部での偏流の発生を連続鋳造設備の操業中に
速やかに知ることができ、各チャージにおいて得られた
製品鋳片における介在物の混入を、前記判定結果の表示
に基づいてオンラインにて予想することが可能となり、
この予想に応じて、例えば、後工程への送出前における
品質検査の強化、振り当て先の変更等の適宜の対策を施
すことにより、後工程での欠陥の発生を未然に防止する
ことができる。

【００２６】以上の如く行われる本発明方法は、鋳型１
の両短辺側、即ち浸漬ノズル２の注湯口2a，2bからの溶
湯３の流出方向両側に各１個のレベル計10，11を配し、
これらによる検出レベルの標準偏差を夫々求め、これら
が前記（１）式及び（２）式の条件を満たすか否かを判
定する手順にて行われる方法であり、この手順中、レベ
ル計10，11夫々の検出レベルそのもの比較は行われない
から、両レベル計10，11の絶対精度の一致は不要であ
り、また、前記手順中において複雑な演算は不要であ
り、この演算を行う演算処理部14は簡略な構成のもので
十分である。

【００２７】なお本実施例においては、鋳型１の両短辺
に向かう２つの注湯口2a，2bを備えた１本の浸漬ノズル
２により鋳型１への注湯が行われる場合について述べた
が、更に多数の注湯口を備えた浸漬ノズル２を用いる場
合、また各１個の注湯口を備えた複数の浸漬ノズルを用
いる場合においても本発明の適用は可能であることは言
うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、両短辺に向かう複数の注湯口からスラブ用の連続鋳
造鋳型への注湯を行うに際し、各注湯口からの溶湯の流
れ方向下流側、即ち鋳型の両短辺側に配したレベル計夫
々による検出レベルの標準偏差を求め、これらの内の湯
面レベル制御に用いる側の一方が所定の基準値以上とな
り、他方がこれの所定割合以下となるという判定基準に
より偏流の発生の有無が判定されるから、両レベル計の
絶対精度の相違に影響されることなく、簡略な演算処理
により鋳型の内部での偏流の発生を確実に検出でき、こ
の偏流に起因する製品鋳片への介在物の混入、及びこの
鋳片を用いる後工程の製品での内質欠陥の発生を未然に
防止し得る等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施状態を示す模式図である。

【図２】本発明方法における偏流の判定基準の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 浸漬ノズル 2a 注湯口 2b 注湯口 ３ 溶湯 10 レベル計 11 レベル計 14 演算処理部 15 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹本 淳一 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラブ用の連続鋳造鋳型にこれの両短辺
   に向けて夫々開口する複数の注湯口を備えた浸漬ノズル
   により注湯するに際し、各注湯口からの注湯量の不均衡
   に伴って鋳型内部に生じる偏流を検出する方法におい
   て、前記鋳型の両短辺側に各１個のレベル計を配し、両
   レベル計による検出レベルの標準偏差を各別に求め、こ
   れらの内の湯面レベル制御に用いる側の一方が所定の基
   準値以上であると共に、他方が前記一方の所定割合以下
   であるとき、前記偏流が発生したと判定することを特徴
   とする連続鋳造鋳型内部の偏流検出方法。