JPH07110401B2 - タンディッシュストッパーによる鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンディッシュストッ
パーによる連続鋳造において、ノズル閉塞や溶鋼の鋳型
からのオーバーフロー及びストッパーノズルの溶損によ
る溶鋼流出トラブルを未然に防止する鋼の連続鋳造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造におけるタンディッシュか
ら鋳型への溶鋼注入流量制御方法には、大別してストッ
パーノズルによる方法とスライディングノズルによる方
法とがある。

【０００３】スライディングノズル方式は、注入流量の
制御性に優れているが、長時間絞り注入を行うので、孔
径拡大やエッジ部溶損，多数回の摺動動作によるプレー
ト表面のピーリングの問題がある。また鋳造中に空気を
吸い込み易い構造であるために、鋳片表面にピンホール
欠陥が発生し易い。

【０００４】これに対してストッパーノズル方式は、ス
リーブ，ヘッド及びノズルから構成され、スライディン
グノズル方式に比べてコンパクトであると共に、鋳型内
で浸漬ノズルが摺動しないので、比較的小断面サイズの
鋳片の鋳造に適している。また内挿式の一体型浸漬ノズ
ルと組み合わせることより、空気の吸い込みを完全に遮
断することが可能であり、ピンホール欠陥の生成を防止
することが出来る。ただし、ストッパーノズルを長時間
使用する場合の問題点として、ノズル閉塞，ヘッド先端
部の損傷，剥離，溶損などがある。

【０００５】ノズル閉塞は、低温鋳造によるノズル部へ
の溶鋼の凝固付着（以下、地金付着と称す）や、溶鋼中
非金属介在物の付着成長によりノズル孔径が狹縮化する
ために発生する。従来ノズル閉塞防止方法としては、過
度な低温鋳造の防止，二次精錬での溶鋼中介在物の浮上
分離促進，溶鋼のＣａ処理によるアルミナ系介在物の形
態制御（低融点化）（特開昭６３−７３２２号公報），
介在物をノズル内面で溶流させ付着させないことを狙い
とした耐火物材質の改善（特開昭６３−８４７５０号公
報）などが実用化されている。

【０００６】一方ヘッド先端部の損傷，剥離，溶損など
に対する耐久性向上対策としては、耐スポーリング特性
に優れたアルミナ黒鉛質や耐蝕性を向上させたジルコニ
ア黒鉛質の耐火物が適用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】鋼の連続鋳造において
は、一般に１基のタンディッシュで約５時間以上の長時
間鋳造が行われる。この場合ノズル閉塞防止並びにノズ
ル耐久性向上対策として前述の各種方法が適用される
が、ノズル閉塞を完全に防止することは出来ない。

【０００８】ノズル部への地金や介在物の付着速度が溶
流速度よりも大きい場合には、時間と共にノズル孔径の
狹縮化が進行し、最終的にはノズル閉塞に到るが、ノズ
ル部への地金や介在物の付着厚みが増大すると、鋳造中
に付着物が急に剥離することがある。この剥離現象に
は、ノズルから鋳型内への溶鋼流出量の急激な増加を伴
うために、溶鋼が鋳型からオーバーフローする危険性が
ある。

【０００９】近年特に高酸素鋼，高硫黄鋼，Ｃａ処理鋼
が鋳造される機会が増加している。これらの溶鋼の鋳造
においては、耐蝕性に優れたノズル耐火物を使用しても
長時間鋳造時にはノズル溶損が無視出来ない。即ち鋳造
時間が長くノズル溶損が過度に進行する場合には、鋳造
終了にてストッパーを全閉にしても、溶鋼や溶滓の流出
が止まらないトラブルが発生する。

【００１０】上記問題は、タンディッシュストッパーに
よる連続鋳造において、特に避けなければならない操業
トラブルであるが、未然に防止しようとしてもその定量
的な予知手段がないのが現状である。

【００１１】本発明は前記課題を解決し、ノズル閉塞や
溶鋼の鋳型からのオーバーフロー及びストッパーノズル
の溶損による溶鋼流出の問題を未然に防止する鋼の連続
鋳造方法を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は次の通りである。

【００１３】第１の本発明は、連続鋳造装置のタンディ
ッシュノズルのストッパー変位を計測するストッパー変
位計とストッパー駆動時の荷重を計測するストッパー荷
重計とにより、ストッパーとタンディッシュ上ノズルと
の間のストッパー開度を連続的に計測し、該ストッパー
開度が、鋳型断面サイズ，鋳造速度およびタンディッシ
ュ上ノズルで決まる理論開度よりも大きく、かつ該スト
ッパー開度の経時変化が増加傾向にあるときには、当該
タンディッシュに設けた加熱装置により溶鋼を加熱し、
溶鋼温度を上昇せしめてノズル部に付着した地金および
介在物を溶融流出させ、ノズル部の狹縮化進行を抑制す
ることを特徴とするタンディッシュストッパーによる鋼
の連続鋳造方法である。

【００１４】第２の本発明は、連続鋳造装置のタンディ
ッシュノズルのストッパー変位を計測するストッパー変
位計とストッパー駆動時の荷重を計測するストッパー荷
重計とにより、ストッパーとタンディッシュ上ノズルと
の間のストッパー開度を連続的に計測し、該ストッパー
開度が、鋳型断面サイズ，鋳造速度およびタンディッシ
ュ上ノズルで決まる理論開度よりも小さく、かつ該スト
ッパー開度の経時変化が減少傾向にあるときには当該タ
ンディッシュ内の溶鋼中に冷却材を添加し、溶鋼温度を
低下せしめてノズル部の溶損進行を抑制することを特徴
とするタンディッシュストッパーによる鋼の連続鋳造方
法である。

【００１５】また前記第２の発明において、ストッパー
開度が鋳造開始前の閉止時のゼロ位置以下になり、荷重
が下記数１を満足したときに当該ストッパーでの鋳造を
中止する鋳造方法である。

【００１６】

【数１】Ｗｒ＝Ｗｉ−Ｗｓ

【００１７】ただし、Ｗｒ：鋳造中の荷重計指示値（Ｋ
ｇ） Ｗｉ：ストッパー，荷重計，ストッパー昇格部分の合計
重量（Ｋｇ） Ｗｓ：ストッパー耐火物と芯金の合計重量（Ｋｇ）

【００１８】

【作用】本発明は、タンディッシュストッパーを用いて
鋳造する連続鋳造において、ストッパーの変位とストッ
パー駆動時の荷重を計測し、前記ストッパーとタンディ
ッシュ上ノズルとの間のストッパー開度状況を連続的に
計測し、これを監視しながら鋳造することにより、連続
鋳造におけるノズル閉塞、ノズル部へ付着した非金属介
在物や地金の剥離による鋳型内溶鋼のオーバーフロート
ラブル、並びにノズル溶損に起因する溶鋼流出トラブル
を予測して未然に防止するものであり、以下作用ととも
に本発明を詳細に記述する。

【００１９】先ず発明者らは、図１に示すようにストッ
パー駆動装置に関連して設けた変位計９で鋳造中のスト
ッパー開度の経時変化を測定した。図１においては、変
位計９をストッパー支持アーム４の先端部上方の位置に
独立して設け、駆動装置各部に多少のガタやたわみがあ
ってもその影響を受けずに、ストッパー開度を精度高く
測定出来るようにした。

【００２０】図２にノズル閉塞気味のキャストにおける
ストッパー開度変化の測定結果の代表例を示す。ストッ
パー開度Ｈｒは、時間と共に増加傾向にあり、鋳造速度
に対応するストッパー理論開度Ｈｉとの差が時間と共に
拡大している。ここでΔＨ＝Ｈｒ−Ｈｉを、ノズル部
「付着物厚み」と定義する。

【００２１】またストッパー開度が所々低下する箇所が
あり、その開度変化Δｈを付着物の「剥離厚み」と定義
する。この剥離現象は、地金や介在物が一旦ノズル部に
付着した後に一部がノズル部から溶流・剥落し、鋳型内
に流出するために起こるものであり、鋳型内での湯面の
急上昇を必ず伴う。

【００２２】図３（ａ）にはストッパー開度Ｈｒと剥離
厚みΔｈとの関係を、また図３（ｂ）には剥離に伴う鋳
型内湯面上昇量ΔＬとの関係に関する測定結果を示す。
図から明らかなように、ストッパー開度Ｈｒの増加と共
に剥離厚みΔｈが増加し、更に剥離厚みの増加と共に鋳
型内湯面上昇量ΔＬが増加している。

【００２３】通常湯面レベルは鋳型上端から５０〜１０
０ｍｍ程度であるから、オーバーフローを未然に回避す
るためには、ΔＬ＜５０ｍｍに抑制する必要がある。こ
のためには、図３からストッパー開度をＨｒ≦２４ｍｍ
以下に抑える必要がある。

【００２４】以上の測定結果に基ずき本発明では、スト
ッパー開度が鋳型断面サイズ，鋳造速度及びストッパー
ノズルで決まる理論開度Ｈｉよりも大きく、且つストッ
パー開度Ｈｒの経時変化が増加傾向にあるときに、タン
ディッシュに設けた溶鋼加熱装置により溶鋼を加熱する
ことにより溶鋼の温度を上昇せしめ、ノズル部へ付着し
た溶鋼の凝固地金や介在物を溶融流出させてノズル狹縮
化の進行を抑制し、ノズル閉塞やオーバーフローを未然
に防止するものである。

【００２５】即ち溶鋼の加熱強度をストッパー開度変化
を監視しながら調整し、ストッパー開度が増加を続ける
場合には加熱強度をアップする。またストッパー開度変
化が横這いまたは減少傾向になったら、加熱を弱めるか
中断する。ここで加熱強度としては、タンディッシュ内
溶鋼スーパーヒートを過渡に高めると、一般に鋳片の内
部割れや中心偏析が悪化するので、これらが悪化しない
範囲内でノズル部の溶鋼温度を上昇させるものである。
なお溶鋼加熱装置としては、誘導加熱方式あるいはプラ
ズマ加熱方式等を用いる。

【００２６】また本発明では、ストッパー開度Ｈｒが理
論開度Ｈｉよりも小さく、且つこのストッパー開度Ｈｒ
の経時変化が減少傾向にあるときには、タンディッシュ
内溶鋼中に冷却用鋼材（冷却材）を添加して溶鋼温度を
低下せしめ、ノズル溶損を抑制させる。

【００２７】即ちノズル溶損は、一般に溶鋼温度が高く
高酸度鋼やＣａ添加鋼等を鋳造する場合に発生し易い
が、このような場合にタンディッシュ内へ冷却用鋼材を
添加し、ストッパー開度変化を監視しながら添加量を調
整することによりノズル部へ少量の付着地金を形成し、
ノズル表面を覆わせてノズル溶損を抑制するものであ
る。なお冷却強度としては、タンディッシュ内溶鋼スー
パーヒートを過度に低めると、一般に鋳片の介在物成績
を悪化させたりノズル閉塞を進行させるので、それらの
許容範囲内でノズル部の溶鋼温度を低下させるものであ
る。

【００２８】次に図３の測定結果は、理論開度Ｈｉが６
ｍｍの場合の結果であるので、結局オーバーフローを回
避する条件はＨｒ＜４Ｈｉ（＝２４ｍｍ）である。従っ
て上記の方法を行っても、ストッパー開度が増加傾向を
続ける場合には、本発明ではストッパー開度が理論開度
の４倍以上になったときに、当該タンディッシュストッ
パーでの鋳造を中止することにより、ノズル閉塞や付着
物のノズル部からの瞬間的剥離による鋳型内溶鋼のオー
バーフロートラブルを未然に防止するものである。

【００２９】更に本発明においては、ストッパー開度が
ゼロ（鋳造前の全閉位置）以下になり、荷重が下記数２
を満足したときに、当該タンディッシュストッパーでの
鋳造を中止することにより、鋳造終了時におけるノズル
部の溶損に起因する溶鋼の流出トラブルを未然に防止す
る。

【００３０】

【数２】Ｗｒ＝Ｗｉ−Ｗｓ

【００３１】ここで、Ｗｒは鋳造中の荷重計指示値（Ｋ
ｇ）、Ｗｉはストッパー，ストッパー支持アーム，スト
ッパー昇降用ロッド棒及び荷重計など昇降部分の合計重
量（Ｋｇ）、Ｗｓはストッパー支持アームに固定された
ストッパー耐火物と芯金の合計重量（Ｋｇ）である。

【００３２】即ちノズル溶損が進行し、ストッパー開度
が鋳造前の全閉位置以下まで下がった開度状況の場合、
数２はストッパーヘッドがタンディッシュノズルに接触
し乗っている荷重バランスを示している。この条件は、
ストッパーヘッドやノズルが偏溶損している状態を呈し
ているのであり、このまま鋳造を続行した場合には、鋳
造終了時にストッパーを閉止しても溶鋼や溶滓が該偏溶
損部から流出する危険な状態である。従って本発明で
は、この条件が成立した場合に鋳造を中止するものであ
る。

【００３３】一方ストッパー開度と荷重の経時変化が無
いかまたは小さい場合には、ノズル閉塞も溶損も少ない
安定鋳造状態であるので、当該タンディッシュでの鋳造
を継続すればよい。

【００３４】本発明における変位計として、差動トラン
スなどの接触式変位計またはレーザー式などの非接触変
位計を使用する場合には、その取付け台座をストッパー
と連動して動かないようにタンディッシュ鉄枠などに固
定すると共に、変位測定箇所は駆動装置のガタやたわみ
の影響の少ないストッパー支持アームの先端部上方とす
る。一方測定精度は低いが、油圧シリンダーの変位を変
位計として使用することも可能である。

【００３５】また荷重計としてはロードセルなどを用い
るが、昇降用ロッド棒と油圧シリンダーとで挟むように
して連結するものである。

【００３６】本発明によれば、タンディッシュストッパ
ーによる連続鋳造において、ノズル閉塞，オーバーフロ
ー，ノズル溶損による溶鋼流出トラブル等を未然に防止
することが出来るので、操業の安定化，生産性の向上が
可能となる。

【００３７】

【実施例】以下実施例について説明する。

【００３８】６ストランドの連鋳機において、容量３０
トンのタンディッシュに、図１に示すようにストッパー
５およびストッパー駆動装置を取り付け、ストッパー変
位計９として半導体レーザー式変位センサを、また荷重
計１０としてロードセルを設置した。

【００３９】即ちタンディッシュ１の鉄皮側面にスライ
ドケース２を垂直方向に固定し、この内部にストッパー
昇降用ロッド棒３を挿入し、該ロッド棒の上端部にスト
ッパー支持アーム４を水平方向に取り付け、該支持アー
ム先端にストッパー５をタンディッシュノズル６の直上
に固定ナットで連結し、前記ロッド棒３をタンディッシ
ュ側面の鉄枠７に固定した油圧シリンダー８で昇降させ
るタンディッシュストッパー駆動装置において、前記ス
トッパー支持アーム４の上方に前記変位計９を設けると
共に、昇降用ロッド棒３と油圧シリンダー８とを荷重計
１０を挟んでボルト・ナットで連結し、鋳造中のストッ
パー支持アーム４の変位及び荷重を測定監視しながら鋳
造した。なお１１は鋳型，１２は鋳片である。

【００４０】タンディッシュノズル６としては、内径４
０ｍｍφの内挿式一体型浸漬ノズルをセットし、この直
上に高アルミナ質のヘッドを有する外径１３０ｍｍψの
ストッパー５を支持アーム４から吊り下げ固定した。ス
トッパー５，ストッパー支持アーム４，ストッパー昇降
用ロッド棒３及び荷重計１０等昇降部分の合計重量はＷ
ｉ＝４００Ｋｇ、ストッパー支持アームに吊り下げ固定
されたストッパー５及び芯金の合計重量はＷｓ＝１５０
Ｋｇである。

【００４１】２００トン転炉で溶製した溶鋼を取鍋から
該タンディッシュに注入し、次いで１６２ｍｍ×１６２
ｍｍの横断面サイズの鋳型に注入開始し、引抜速度２．
５ｍ／ｍｉｎにて前記ストッパー開度並びに荷重を計測
しながら鋳造した。

【００４２】本実施例におけるストッパーノズルの流量
特性を図４に示したが、これより鋳造速度２．５ｍ／ｍ
ｉｎにおけるストッパー理論開度は、Ｈｉ＝６ｍｍであ
る。

【００４３】さて鋳造中のストッパー開度変化と荷重の
変化が無いか、または小さい場合には、当該タンディッ
シュでの鋳造を続行し、ストッパー開度の経時変化が増
加傾向を示すノズル閉塞気味のキャストにおいては、タ
ンディッシュに装備された容量１，０００ＫＷの誘導加
熱装置に通電し、溶鋼を加熱しながら鋳造した。

【００４４】溶鋼を加熱した場合、ストッパー開度は殆
んどのキャストにおいて横這いに推移し、ノズル閉塞の
進行は抑制された。一部のキャストでＨｒ≧４Ｈｉ（２
４ｍｍ）となったストランドについては、ノズル付着物
の剥離によるオーバーフローが懸念されたので、当該ス
トランドのストッパーを閉止しトラブルを未然に防止し
た。

【００４５】一方ストッパー開度が減少傾向を示すノズ
ル溶損気味のキャストにおいて、荷重がＷｒ＝Ｗｉ＝４
００Ｋｇの条件にあるときに、タンディッシュ内に冷却
用鋼材を添加し溶鋼温度を低下させながら鋳造した。し
かしノズル溶損速度が速くストッパー開度がゼロ（鋳造
前の閉止時の位置）以下になり、且つ鋳造中の荷重がＷ
ｒ＝Ｗｉ−Ｗｓ＝２５０Ｋｇの条件を満足したキャスト
では、当該ストランドのストッパーを閉止して、残りの
ストランドで鋳造を継続した。

【００４６】本法を適用した場合の操業結果を比較例と
共に表１に示す。比較例の場合には、ストッパー開度計
と荷重計を設置していないので、鋳造中の開度状況（ノ
ズル閉塞や溶損の状況）が定量的に判らないので、鋳造
中突然にノズル閉塞や付着物剥離によるオーバーフロ
ー、或はノズルの偏溶損に起因した溶鋼流出トラブルが
発生したが、これに対し本発明法では、上記操業トラブ
ルを未然に防止することが出来る。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、鋳造中にストッパーノ
ズルの閉塞傾向や溶損傾向が精度高く把握できるので、
操業の安定化に寄与すると共に操業トラブルを未然に防
止することが可能となり、生産性向上に寄与するところ
極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する連続鋳造装置のタンディッシ
ュストッパー駆動装置の詳細を示す断面図である。

【図２】鋳造時間に対するストッパー開度変化の例を示
す図面である。

【図３】ストッパー開度と付着物剥離厚み（ａ），及び
付着物剥離厚みと鋳型内湯面上昇量（ｂ）との関係を示
す図面である。

【図４】実施例におけるストッパーノズルの流量特性を
示す図面である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ スライドケース ３ ストッパー昇降用ロッド棒 ４ ストッパー支持アーム ５ ストッパー ６ タンディッシュノズル ７ 鉄枠 ８ 油圧シリンダー ９ 変位計 １０ 荷重計 １１ 鋳型 １２ 鋳片

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造装置のタンディッシュノズルの
   ストッパー変位を計測するストッパー変位計とストッパ
   ー駆動時の荷重を計測するストッパー荷重計とにより、
   ストッパーとタンディッシュ上ノズルとの間のストッパ
   ー開度を連続的に計測し、該ストッパー開度が、鋳型断
   面サイズ，鋳造速度およびタンディッシュ上ノズルで決
   まる理論開度よりも大きく、かつ該ストッパー開度の経
   時変化が増加傾向にあるときには、当該タンディッシュ
   に設けた加熱装置により溶鋼を加熱し、溶鋼温度を上昇
   せしめてノズル部に付着した地金および介在物を溶融流
   出させ、ノズル部の狹縮化進行を抑制することを特徴と
   するタンディッシュストッパーによる鋼の連続鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 連続鋳造装置のタンディッシュノズルの
   ストッパー変位を計測するストッパー変位計とストッパ
   ー駆動時の荷重を計測するストッパー荷重計とにより、
   ストッパーとタンディッシュ上ノズルとの間のストッパ
   ー開度を連続的に計測し、該ストッパー開度が、鋳型断
   面サイズ，鋳造速度およびタンディッシュ上ノズルで決
   まる理論開度よりも小さく、かつ該ストッパー開度の経
   時変化が減少傾向にあるときには当該タンディッシュ内
   の溶鋼中に冷却材を添加し、溶鋼温度を低下せしめてノ
   ズル部の溶損進行を抑制することを特徴とするタンディ
   ッシュストッパーによる鋼の連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 ストッパー開度が鋳造開始前の閉止時の
   ゼロ位置以下になり、荷重が下記数１を満足したときに
   当該ストッパーでの鋳造を中止する請求項２記載のタン
   ディッシュストッパーによる鋼の連続鋳造方法。 【数１】Ｗｒ＝Ｗｉ−Ｗｓ ただし、Ｗｒ：鋳造中の荷重計指示値（Ｋｇ） Ｗｉ：ストッパー，荷重計，ストッパー昇格部分の合計
   重量（Ｋｇ） Ｗｓ：ストッパー耐火物と芯金の合計重量（Ｋｇ）