JPH08108255A - 連続鋳造方法および連続鋳造用注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易で制御性の良好な鋳型内溶鋼の偏流を抑
制できる連続鋳造方法とこの方法を実施するために適し
た連続鋳造用注入装置を提供する。 【構成】 タンディッシュから浸漬ノズルを介して溶鋼
を鋳型内に注入するに際し、鋳型内複数箇所で溶鋼流れ
の方向と流速を測定して、溶鋼の偏流パターンを検出
し、この偏流パターンに応じて、浸漬ノズルの位置をそ
鋳型短辺方向で偏流を打ち消す方向に移動させる連続鋳
造方法と、タンディッシュの底部に装着し、タンディッ
シュの注出孔に連通した開口を有し、かつ移動装置を介
して水平移動自在とした開口調整板と、その下側に位置
して開口調整板の開口に連通した開口を有し、かつ移動
装置を介して水平移動自在とした保持板からなり、この
保持板開口部に浸漬ノズルを装着して浸漬ノズルの位置
を水平自在とした連続鋳造用注入装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼をタンディッシュ
から水平断面が円形のノズルを介して、鋳型内に注入
し、鋳片を製造する連続鋳造方法および連続鋳造用注入
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄鋼の分野での連続鋳造に用いら
れている固定鋳型式の連続鋳造機においては、概念的に
は図４に示すように、溶鋼ｓを取鍋ａから取鍋ノズルｂ
を介してタンディッシュｃに供給し、タンディッシュの
注入ノズルｄから、スライディングノズルｓｎを介して
水冷銅鋳型ｅに注入し、この鋳型で冷却して凝固シェル
ｓｓを生成させ、得られた鋳片ｓｃを鋳型の下方に配置
した多数の支持ロールｒを介して支持、搬出する構造を
有している。

【０００３】ここで用いられる取鍋ノズルｂ，注入ノズ
ルｄとしては、一般に孔壁面が平滑なものが用いられ、
その位置は固定されているのが通例である。（参考技術
として特開昭５９ー１３５８５１号公報がある。）

【０００４】この連続鋳造において、均一な凝固シェル
を安定して生成させ、品質の良好な鋳片を得るために
は、鋳型内に注入された溶鋼の流れはｓａ，ｓｂは図５
（ａ）に示すように、左右対称（標準流パターン）にな
ることが好ましい。

【０００５】しかし、孔壁が平滑な浸漬ノズルを用い、
その位置を固定して溶鋼を鋳型内に注入して連続鋳造し
た場合には、 吐出孔近傍には周期的な圧力の自励振動が発生す
る。このため、溶鋼の吐出流量の鋳片幅方向左右の比率
が周期的に変動する。 介在物（主としてアルミナ・クラスター）が孔壁面
に非対称に付着し、例えば浸漬ノズルの場合、鋳型内の
溶鋼流動パターンが左右非対称（偏流パターン）にな
る。等、鋳型内に注入された溶鋼の流れは、例えば図５
（ｂ）に示すように対称性のない偏流ｓｄ，ｓｅ，ｓｆ
となりやすく、均一な凝固シェルを安定して生成させる
ことができず、品質の良好な鋳片を安定して鋳造するこ
とが困難になる。

【０００６】鋳型内溶鋼に偏流が発生した場合には、タ
ンディッシュの位置を調整することも提案されている
が、溶鋼を収容した大重量のタンディッシュを移動する
ために、大ががりな移動装置が必要であり、設備コスト
増に加え、移動の制御精度確保の面で、十分な方法とは
言い難い。

【０００７】また、１基のタンディッシュに２本の浸漬
ノズルを設け２ストランドの連続鋳造を行う場合では、
各ストランドの鋳型内溶鋼の偏流現象は、同一ではない
ため、タンディッシュの移動によっては、二つの鋳型内
の偏流現象を同時に好ましい状態に制御することは困難
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続鋳造に
おいて、上記従来の方法のような欠点を有しない、簡易
で制御性の良好な鋳型内溶鋼の偏流制御を行う連続鋳造
方法と、この方法を実施するために適した連続鋳造用注
入装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
タンディッシュから浸漬ノズルを介して溶鋼を鋳型内に
注入するに際し、鋳型内複数箇所で溶鋼流れの方向と流
速を測定して、溶鋼の偏流パターンを検出し、この偏流
パターンに応じてノズルを鋳型短辺方向で偏流を打ち消
す方向に移動させて、鋳型内溶鋼流の偏流を抑制するこ
とを特徴とする連続鋳造方法である。

【００１０】また、第二の発明は、タンディッシュの底
部に装着する連続鋳造用注入装置であって、タンディッ
シュの注出孔に連通した開口を有し、かつ移動装置を介
して水平移動自在とした開口調整板と、その下側に位置
して開口調整板の開口に連通した開口を有し、かつ移動
装置を介して水平自在とした保持板とからなり、この保
持板の開口部に浸漬ノズルを装着して、浸漬ノズルの位
置を水平自在としたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、タンディッシュに装着した
浸漬ノズルの鋳型短辺方向の位置を移動自在にし、連続
鋳造操業中に鋳型内溶鋼の偏流状況に応じて、その偏流
を打ち消す方向にその位置を制御することによって、鋳
型内溶鋼の偏流を効果的に抑制することができる。１基
のタンディッシュに２本の浸漬ノズルを設けて２ストラ
ンドの連続鋳造を行う場合には、それぞれのストランド
毎に独立して偏流を制御することにより、その偏流制御
性を向上することができる。

【００１２】一般に連続鋳造に際して、一本の浸漬ノズ
ルを用いる場合は、この浸漬ノズルは鋳型中心部に位置
させ、極力鋳型内に注入された溶鋼流に偏流が発生しな
いように勤めているが、前記したように偏流を発生する
ことが多い。この鋳型内溶鋼の偏流現象は、鋳造鋼種、
鋳型条件、鋳造条件によってその特徴は異なるが、例え
ば偏流指数で表すと図６に示す通りで、ある周期（Ｃ）
で繰り返すケースが多い。

【００１３】この偏流指数は、つぎのように表される。 偏流指数＝（右側湯面高さ−左側湯面高さ）／（基準位
置からの左右平均湯面高さ）×１００（％）

【００１４】この偏流指数の変化幅が大きい程、鋳型内
での冷却速度の不均一度が高く、得られた鋳片の凝固組
織におけるホワイトバンドの生成位置が不均一で、鋳片
表面から近い所でホワイトバンドが生成された場合、そ
の部分で割れが発生することが多い。

【００１５】このような鋳片割れの発生を防止するため
には、偏流指数を低い値にしてその変化量を小さくする
必要がある。本発明者等は、そのための方法について検
討を行い、偏流現象を変化させるためには、浸漬ノズの
水平方向の位置を変化させることが有効であり、偏流を
軽微にするためには、浸漬ノズルの位置を偏流の成長を
打ち消す方向に変化させることが有効であることを知見
した。

【００１６】本発明は、この知見に基づいて着想し、完
成したもので、鋳型内の溶鋼流をある間隔をおいてまた
は連続測定し、この測定情報により、溶鋼流のパターン
の変化過程を判断し、偏流の成長過程にある場合は、そ
の成長を抑制または標準流に近づけるため、浸漬ノズル
の位置を調整して、偏流を予め設定した許容範囲内に制
御することを特徴とする。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）以下に本発明を図１に示す実施例に基づい
て説明する。この実施例における連続鋳造機は固定鋳型
式のものである。

【００１８】図１（ａ）において、１は取鍋で、転炉
（図示省略）で精錬された溶鋼２を収容し、連続鋳造機
のタンディッシュ３上に搬入される。この取鍋１にはス
トッパー４により開度調整されるノズル５が設けられて
いる。

【００１９】６は水冷銅鋳型で、この鋳型内には、前記
タンディッシュノズル３の浸漬ノズル７の先端部がこの
鋳型６内の溶鋼中に浸漬するように挿入されている。こ
の浸漬ノズル７は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す
ように、タンディッシュ３の底部において水平方向に移
動自在に配設されている。

【００２０】即ち、タンディッシュ３の底部の鉄皮３ｉ
に支持・案内部材８を取り付け、この支持・案内部材
に、タンディッシュ３底部の注出孔３ｈに連通する開口
９ｏを有する開口調整板９と、浸漬ノズル７装着用開口
を有する保持板１０をそれぞれ移動自在に嵌合し、この
開口調整板と保持板にはエアシリンダー１１，１２を連
結している。浸漬ノズル７は保持板１０の開口に装着さ
れ、エアシリンダー１２により保持板１０とともに水平
移動する。

【００２１】ここで、開口調整板９は、タンディッシュ
底部の注出孔３ｈと浸漬ノズル７上端開口間にあって、
水平移動したときも、浸漬ノズル７の孔径を確保できる
通過空間を形成する機能を有し、浸漬ノズル７の開口面
積を調整し、浸漬ノズルからの溶鋼吐出量を増減する機
能も有する。

【００２２】１３は鋳型６内の指定位置に配置された複
数の溶鋼流速計で、鋳型６内溶鋼の偏流パターンを求め
るための溶鋼流の方向と流速を測定するものである。１
４は演算装置で、各溶鋼流速計１３からの測定情報によ
り、鋳型６内溶鋼の偏流パターンを求め、偏流の成長を
抑制するための浸漬ノズル７および開口調整板９の水平
移動量を演算する。

【００２３】１５はエアシリンダー１１、１２の駆動制
御装置で、演算装置１４からの指令により、エアシリン
ダー１１、１２に対するエアー供給を制御し、開口調整
板９と保持板１０（浸漬ノズル７）を所定量水平移動す
る。１６は鋳型振動装置、また１７は鋳型下部に配設さ
れた多数の支持ロールで、水冷銅鋳型６からの鋳片１８
を垂直−湾曲−水平支持するものである。

【００２４】このように構成された固定式の連続鋳造機
においては、取鍋１内の溶鋼２は、ノズル５からタンデ
ィッシュ３に連続的に注入され、タンディッシュに注入
された溶鋼は、標準位置に位置決めされた浸漬ノズル７
を介して、水冷銅鋳型６内に注入される。

【００２５】連続鋳造が通常操業状態になったところで
鋳型内に配置された複数の溶鋼流速計１３で、鋳型６内
の指定位置での溶鋼流の方向、流速を測定し、この測定
情報を演算装置１４に送る。

【００２６】この演算装置では鋳型６内溶鋼の標準流
｛例えば図５（ａ）に示すような対称な溶鋼流パターン
をいう。｝に対する偏流パターンと、この偏流を解消し
て標準流に近づけるための開口調整板９および保持板１
０（浸漬ノズル７）の移動量とこの移動のためにエシリ
ンダー１１、１２に供給するエアー量を演算する。

【００２７】そして、この演算結果に基づいて駆動制御
装置１５、エアシリンダー１１、１２を介して開口調整
板９と浸漬ノズル７（保持板１０）を所定位置に移動す
ることにより、鋳型内溶鋼の偏流を標準流に制御するこ
とができる。この溶鋼流の方向、流速の測定、標準流に
近づけるための制御は或る間隔をおいてまたは連続的に
行う。

【００２８】水冷銅鋳型６に供給された溶鋼２は、ここ
で冷却され、凝固シェル１８ｓを生成し、多数の支持ロ
ール１７で垂直−湾曲−水平支持されて鋳片として連続
的に引き出される。

【００２９】この実施例では、タンディッシュ３の浸漬
ノズル７と開口調整板９、浸漬ノズル７（保持板１０）
の水平方向の位置を調整し、浸漬ノズルの吐出孔７ａ，
７ｂの水平方向の位置と、溶鋼の吐出量を調整すること
により、鋳型内の溶鋼の偏流を制御することができる。
したがって、鋳型内での凝固シェル形成を安定させるこ
とができ、品質の良好な鋳片を安定的に鋳造することが
できる。

【００３０】なお、溶鋼流の標準流パターン、偏流パタ
ーン（偏流の成長過程別に複数種のパターン）、偏流許
容範囲（偏流指数の±許容値）、偏流パターンを標準流
パターンにするための、開口調整板および浸漬ノズルの
移動方向、移動量は、連続操業条件別に実績に基づいて
予め設定されている。

【００３１】（実施例２）前記図１（ａ）に示す固定鋳
型式連続鋳造機において、図１（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うな、外径Ｄｏ：１６０mm，内径Ｄｉ：８０mm，長さ
Ｌ：９００mm，吐出孔７ａ，７ｂ（下向き角度θ：１５
０度）を有する本発明の浸漬ノズルを用い、鋳型に溶鋼
を注入後、各溶鋼流速測定計により１回／１５分の頻度
で鋳型内の流速を測定し、標準流パターン外の偏流パタ
ーンになっている場合、その偏流パターンに応じて、開
口調整板９と浸漬ノズル７の水平方向位置を調整して溶
鋼流を修正し、標準流パターンに近づけながら連続鋳造
を行なって、得られた鋳片凝固組織におけるホワイトバ
ンド生成状況を調査した。

【００３２】このホワイトバンド生成状況の調査は、溶
鋼流の偏流による冷却速度の不均一性の度合いを見るた
めのものである。その結果を、本発明の範囲外の固定型
の浸漬ノズルを用いた場合の結果とともに図２に示す。

【００３３】鋳造操業条件 鋼種：高炭素鋼（成分組成を表１に示す） 鋳片サイズ：幅１６００mm×厚２５０mm 鋳造温度：１５６０℃ 鋳造速度：１．０〜２．０ m／min 溶鋼供給量：８．３〜１６．６リットル／sec タンディッシュ底部開口径８０mm 開口調整板 開口径１２０mm 厚み３０mm 移動可能量±１００mm 保持板 移動可能量±２０mm 溶鋼流速計 個数：２個 配設位置：ノズルと鋳型短辺間に各１個

【００３４】

【表１】

【００３５】図２に示すように、鋳型内溶鋼流を標準流
パターンＡ｛図５（ａ）｝に近づけるように，浸漬ノズ
ルの位置を調整して連続鋳造した、本発明の実施例にお
いては、偏流指数の経時変化は図２に示す通りで、偏流
指数の絶対値、変動幅は図６に示す従来の場合に比し、
格段に小さく、得られた鋳片凝固組織のホワイトバンド
１９の生成状況は、図３（ａ）に示すように、鋳片１８
表面からホワイトバンド１９までの距離ｘの変動幅は小
さく、冷却速度分布が均一で凝固シェルが安定生成され
たことを示しており、割れの発生も認められなかった。

【００３６】これに対して、溶鋼の偏流を制御をしない
場合では、偏流指数の経時変化は前記図６に類似してお
り、得られた鋳片凝固組織のホワイトバンド１９の生成
状況は、図３（ｂ）に示すように、鋳片１８表面からホ
ワイトバンド１９までの距離ｘの変動幅は大きく、ホワ
イトバンドが鋳片表面に最接近した部分で、割れ２０の
発生が認められた。

【００３７】なお、本発明の連続鋳造用ノズルは、タン
ディッシュの浸漬ノズルに限定されるものではなく、取
り鍋のノズルにも適用できるもので、上記実施例の構
造、条件に限定されるものでもない。

【００３８】また、固定鋳型式の連続鋳造機にのみ適用
されるものではなく、双ドラム式連続鋳造機，双ベルト
式連続鋳造機，単ベルト式連続鋳造機，移動鋳型式連続
鋳造機等各種の連続鋳造機においても適用されるもので
ある。したがって、本発明の連続鋳造用ノズルの構造条
件は、これら適用する連続鋳造機の構造条件に応じて、
請求項の範囲内で変更するものである。

【００３９】

【発明の効果】本発明においては、タンディッシュの浸
漬ノズルの鋳型短辺方向の位置を移動自在にし、連続鋳
造操業中に鋳型内溶鋼の偏流状況に応じて、その偏流を
打ち消す方向にその位置を制御することによって、鋳型
内溶鋼の偏流の成長を効果的に抑制することができる。
１基のタンディッシュに２本の浸漬ノズルを設けて２ス
トランドの連続鋳造を行う場合には、それぞれのストラ
ンド毎に独立して偏流を制御することにより、その偏流
制御性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）図は本発明の実施例における固定鋳型式
連続鋳造機の側断面概要説明図、（ｂ）図は、（ａ）図
における浸漬ノズル（ただし、浸漬ノズルをタンディッ
シュの注出孔に対しｃｘ偏心した場合）の側断面拡大概
要説明図、（ｃ）図は（ｂ）図のＡａ−Ａｂ矢視拡大断
面概要説明図。

【図２】本発明の実施例における鋳型内溶鋼流の偏流指
数の経時変化を示す説明図。

【図３】（ａ）は本発明の実施例で得られた鋳片の凝固
組織におけるホワイトバンド生成状況を示す側面概要説
明図、（ｂ）図は偏流制御をしない従来例で得られ鋳片
の凝固組織におけるホワイトバンド生成状況を示す側面
概要説明図。

【図４】従来の固定鋳型式の鋼の連続鋳造機例を示す側
断面概要説明図。

【図５】（ａ）図は鋳型内溶鋼流の標準流パターン例を
示す側断面概要説明図、（ｂ）図は偏流パターン例を示
す側断面概要説明図。

【図６】固定鋳型式の連続鋳造機における鋳型内溶鋼流
の偏流指数の経時変化を示す説明図。

【符号の説明】

１ 取鍋 ２ 溶鋼 ２ｓ 渦流 ３ タンディッシュ ３ｉ 鉄皮 ３ｈ 注出孔 ４ ストッパー ５ 取り鍋ノズル ６ 水冷銅鋳型 ７ 浸漬ノズル ７ｏ 浸漬ノズル孔 ７ａ，７ｂ 吐出孔 ８ 支持・案内板 ９ 開口調整板 ９ｏ 開口 １０ 保持板 １１、１２ エアシリンダー １３ 溶鋼流速計 １４ 演算装置 １５ 駆動制御装置 １６ 鋳型振動装置 １７ 支持ロール １８ 鋳片 １８ｓ 凝固シェル １９ ホワイトバンド ２０ 割れ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 41/56

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュから浸漬ノズルを介して
   溶鋼を鋳型内に注入するに際し、鋳型内複数箇所で溶鋼
   流れの方向と流速を測定して、溶鋼の偏流パターンを検
   出し、この偏流パターンに応じてノズルを鋳型短辺方向
   で偏流を打ち消す方向に移動させて、鋳型内溶鋼流の偏
   流を抑制することを特徴とする連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 タンディッシュの底部に装着する連続鋳
   造用注入装置であって、タンディッシュの注出孔に連通
   した開口を有し、かつ移動装置を介して水平移動自在と
   した開口調整板と、その下側に位置して開口調整板の開
   口に連通した開口を有し、かつ移動装置を介して水平自
   在とした保持板とからなり、この保持板の開口部に浸漬
   ノズルを装着して、浸漬ノズルの位置を水平自在とした
   ことを特徴とする連続鋳造用注入装置。