JPH08318353A - 広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 広幅薄鋳片を連続鋳造するに際し、鋳型２の
幅方向に併置した２本の浸漬ノズル１からの給湯量を制
御する方法である。２本の浸漬ノズル１の鋳型短辺側に
湯面レベル計４を併置して鋳型内溶鋼の湯面レベルを検
知し、両湯面レベル計４の検出値から片流れと判断した
時には、片流れを防止するように２本の浸漬ノズル１に
設置したスライディングノズルの開度を調整する。 【効果】 広幅薄鋳片の連続鋳造時に適切な給湯量の制
御が可能となり、薄鋳片を安定して製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広幅薄鋳片を連続鋳造
する際の給湯量を制御する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、精錬技術や鋳造技術の著しい進歩
により品質性状の良好な鋳片の製造が容易化したこと
や、省力，省エネルギ思想の高まり等を背景にして熱間
圧延工程の大幅な省略や、熱間圧延を施すことなく溶鋼
から直接的かつ連続的に薄板材を製造しようとする試み
が比較的融点の低い非金属ばかりでなく鉄系金属にまで
行われるようになってきた。

【０００３】この薄鋳片を連続的に鋳造する手段とし
て、これまで以下のような方法が提案されている。 ベルト式壁面移動モールドを使用した連続鋳造法。 異形断面モールドを使用した連続鋳造法（ＳＭＳ方
式）。 双ロール式連続鋳造法。

【０００４】しかしながら、のベルト式連続鋳造法
は、ベルト冷却の困難さによってメンテナンス費用やラ
ンニングコストが高くなるという問題の他に、配設に大
きな困難性を伴いがちな浸漬ノズルによる断気鋳造を行
わないと表面品質を維持することが非常に難しいという
問題がある。

【０００５】また、の異形断面モールドを使用した連
続鋳造法では、漸次ではあるが鋳型内の断面積を減少さ
せるために鋳型内面と鋳片表面との間に大きな摩擦力が
生じ、この摩擦抵抗によって鋳型内面が激しく摩耗し鋳
型の寿命が短くなるという問題点が指摘されている。ま
た、の双ロール式連続鋳造法では、未凝固部でのロー
ル圧下時に溶鋼の流動が激しく介在物の浮上分離が困難
なことや、偏析が生じ易いという問題がある。

【０００６】このように、従来の薄鋳片連続鋳造法は、
いずれの方法も十分に満足できる品質の薄鋳片を良好な
作業性の下で安定製造するという観点からは未解決な問
題が多く、特に鉄系金属薄板材の工業的製造において熱
間圧延を伴う従来法に代替えし得るほどの域に達してい
ないのが実情であった。

【０００７】特に、薄鋳片の連続鋳造法にあっては鋳型
内への給湯方法が最大の問題点であり、これに関して種
々の提案がなされている。目的別に整理すると、 複数ノズルによる給湯（例えば特開昭５５−１２６
３５５号，特開平１−２９３９４２号） 偏平ノズルによる給湯（例えば特開昭５８−７４２
５８号，特開昭６０−１２２６４号，特開昭６０−１３
０４５６号，特開昭６２−１９７２５２号，特開昭６２
−２９２２５５号）

【０００８】しかしながら、の例えば２孔ノズルを２
本併置する方法では、２孔ノズルを１本で給湯する従来
方法に比べて鋳型内の流動状況は明らかに異なる。すな
わち、２孔ノズルを２本併置した場合における鋳型短辺
と対向する外側の吐出孔は、１本のノズルで給湯する場
合と比較して鋳型短辺に近いので、短辺側へ吐出された
溶鋼の上昇流が大きくなってパウダーを巻き込み易くな
る。また、２本併置したノズルのそれぞれ内側の吐出孔
から吐出する溶鋼流は鋳型の幅方向中央で衝突し、場合
によってはお互いに相殺しあって流速が低下し、溶鋼温
度の低下を招いてパウダーの滓化不良を引き起こし易く
なる。

【０００９】また、の偏平ノズルによる給湯は、全て
ストレートノズルによる給湯であるから、高速鋳造時に
は介在物が深く侵入して清浄性に問題が残る。そのた
め、浸漬ノズル内に抵抗となる工夫を施して吐出流速を
低下させ、侵入深さを低減しようとしている。また、偏
平ノズルを使用すると鋳型と浸漬ノズル間の間隔の狭い
領域が増えて溶鋼の流動が停滞しやすくなり、湯面凝固
やパウダーの滓化不良等の問題が発生する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、広幅薄鋳片
を製造するに際し、鋳型の短辺長さを直接目標とする鋳
片の厚みとする鋳造方法では、鋳型内に溶鋼を注入する
１本の浸漬ノズルは通常の浸漬ノズルと同じ円筒形状を
採ることができず、吐出孔の幅が２０〜３０ｍｍと狭く
なるので、安定した給湯ができないという問題がある。
つまり、通常の浸漬ノズルよりも薄肉，広幅化する必要
から放熱面積が大きくなって必然的に溶鋼が通過する領
域、すなわち吐出孔の幅が狭くなるので、ノズル詰まり
が起こって片流れが発生し易くなる。片流れが発生する
と湯面変動やパウダー巻き込み等が発生し易くなり、鋳
片品質の劣化をもたらす。

【００１１】また、特に広幅鋳片への低流量給湯時に浸
漬ノズルからの吐出流が短辺近傍まで至らず、湯面の凝
固が発生してパウダーの滓化不良や浸漬ノズルの切損等
の問題が起こり易くなる。

【００１２】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、広幅薄鋳片を連続鋳造する際の給
湯時に、２本ノズルからの給湯量を適正に制御し、パウ
ダーの巻き込み等を防止して安定操業を可能とする広幅
薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方法を提供することを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方
法は、広幅薄鋳片を連続鋳造するに際し、鋳型幅方向に
併置した２本の浸漬ノズルからの給湯量を制御する方法
であって、２本の浸漬ノズルの鋳型短辺側に湯面レベル
計を併置して鋳型内溶鋼の湯面レベルを検知し、両湯面
レベル計の検出値から片流れと判断した時には、片流れ
を防止するように２本の浸漬ノズルに設置したスライデ
ィングノズルの開度を調整することとしているのであ
り、また、鋳型内に溶鋼を供給する２本の浸漬ノズル
は、ただ１つの吐出孔を有し、その吐出孔が鋳型短辺と
対向するように並列配置しているのである。

【００１４】

【作用】本発明の広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方
法は、本発明者等の推定を以下の水モデル実験等で確認
することで成立した。先ず、従来方式の１本ノズルで、
外形寸法が１５０ｍｍ×６０ｍｍの偏平形状の浸漬ノズ
ルを用いて、厚さ５０ｍｍ×幅２０００ｍｍの寸法の薄
鋳片を５．０ｍ／分の速度で鋳造したところ、特に鋳造
開始時に鋳型短辺近傍の湯面に凝固シェルが発生，発達
し、パウダーの滓化不良を起こして潤滑不足に陥った。

【００１５】そこで、本発明者等は水モデルを用いて鋳
型内の流速を測定したところ、上記した従来の条件では
鋳型短辺近傍の流速が５ｃｍ／秒未満に低下しているこ
とが判明した。これより、鋳型短辺近傍の流速は５ｃｍ
／秒以上に保つ必要があることが判った。

【００１６】一方、逆に鋳型短辺近傍の流速が大きすぎ
てもパウダーの巻き込みが発生して清浄性を損なうこと
は良く知られている。同様な水モデル結果より、この限
界流速は２０ｃｍ／秒程度であることが判明し、鋳型短
辺近傍の流速を５〜２０ｃｍ／秒の範囲内に制御すれば
良いことを知見した。

【００１７】ところで、広幅薄鋳片の連続鋳造において
は、短辺近傍における流速の低下が問題となるので、本
発明では２本の浸漬ノズルを用い、これら浸漬ノズルと
鋳型短辺の位置関係を幅１０００ｍｍの狭幅鋳片の鋳造
時と同様にして水モデル実験を行ったところ、短辺近傍
でも十分な流速が得られることが判明した。この際、問
題となるのは並列配置する２本の浸漬ノズル間の湯流れ
であるが、水モデルで観察する限りでは１本の浸漬ノズ
ルを用いて給湯した場合と同様な湯流れ状況が再現され
た。従って、２本の浸漬ノズルを用いた給湯であっても
特に大きな問題の発生は考えられない。

【００１８】以上の水モデルの実験結果を基に、図１に
示すように、２本の浸漬ノズル１を鋳型２の幅方向に対
称に短辺から２００〜４００ｍｍの位置に配置するとと
もに、これら２本の浸漬ノズル１の鋳型短辺側に湯面レ
ベル計４を併置して鋳型内溶鋼の湯面レベルを検知し、
両湯面レベル計４の検出値から片流れと判断した時に
は、片流れを防止するように２本の浸漬ノズル１に設置
したスライディングノズルの開度を調整しつつ鋳造を実
施したところ、短辺近傍の湯面に凝固シェル３は発生せ
ず、またパウダー５の滓化不良も発生せず安定した鋳造
が行えた。

【００１９】図１における給湯量制御によって片流れを
防止する方法を具体的に説明する。先ず、２つの湯面レ
ベル計４によって鋳型内溶鋼の湯面レベルを測定する。
この湯面レベル計４としては、例えば誘導磁場によって
発生した磁界によりレベル計と湯面間の距離を測定する
渦流レベル計等を採用する。そして、予め設定した目標
湯面レベルに対して測定した実際の湯面レベルの差を最
小にするようにスライディングノズルの開度を調整し、
湯面レベルを制御する。

【００２０】鋳造を継続してゆくと、浸漬ノズル１内に
介在物が付着したりして左右の吐出孔１ａの面積が異な
り、左右の湯流れが変わるいわゆる片流れ現象が現れ
る。片流れが発生すると、浸漬ノズル１の鋳型短辺側に
設置した湯面レベル計４の測定値の変動状況が不均一に
なる。そこで、片流れによって定常状態より大きくなっ
た側の湯面レベル変動を抑制する方向にスライディング
ノズルの開度を閉方向に調整して湯面レベル変動を小さ
くする。逆に、詰まり傾向で溶鋼の供給が悪い側は、湯
面レベルの変動は少ないが、湯面レベル自体が定常位置
より下がるためにスライディングノズルの開度を開方向
に調節して定常状態に近づける。各々の浸漬ノズル１詰
まりを検知するには、各々の湯面レベル計４を鋳型短辺
側と各々の浸漬ノズル１の間に設置するのが、他方の浸
漬ノズル１からの給湯の影響を受けにくいので良い。

【００２１】左右の湯面レベル変動を抑制する制御は、
上記した方法によってそれぞれ単独で実施するが、さら
に、両側の湯面レベルの絶対値を計測して、両者の差を
相殺する方向に、例えば絶対値の大きい方のスライディ
ングノズルの開度は閉方向に調整し、また、絶対値の小
さい方のスライディングノズルの開度は開方向に調整す
ることによって湯面幅方向全体のレベル制御も併せて実
施する。

【００２２】なお、湯面レベルを検知してスライディン
グノズルの開度を調整する方法は、測定レベルと目標レ
ベルの差を演算処理してスライディングノズルの油圧シ
リンダー開度を調節する従来の制御方法を採用すればよ
い。

【００２３】本発明方法に適用する浸漬ノズル１は従来
の２孔ノズルを採用してもよいが、図２（ａ）（ｂ）に
示すように、下部側壁に吐出孔１ａをただ１つ開設した
浸漬ノズル１や、図２（ｃ）に示すように、下端に設け
た吐出孔１ａを湾曲させて斜め下方に流出するようにし
た浸漬ノズル１を、図１に示すように、鋳型２の幅方向
に対称でかつそれぞれの吐出孔１ａが鋳型２の短辺に向
くように２本並列配置してもよい。この場合も、２本の
浸漬ノズル１の溶損状況，ノズル詰まり状況は必ずしも
一定ではないので、片流れが発生した。そこで、鋳型２
の短辺近傍の５０ｍｍの位置に小型の湯面レベル計を２
個設置し、それぞれの湯面変動を同一にすべく上記した
ようにスライディングノズルの開度を調節したところ、
広幅の両端での湯面レベルの変動を左右ほぼ同一レベル
に制御可能であった。ノズル詰まりの状況によってスラ
イディングノズルの開度はそれぞれ異なるが、２個のス
ライディングノズルの開度を調整してそれぞれの湯面レ
ベルを制御することにより、個々のスライディングノズ
ルの開度に十分な余裕ができ、操業安定性が向上する。

【００２４】なお、本発明に係る広幅薄鋳片連続鋳造時
の給湯量制御方法に使用する浸漬ノズル１の吐出孔１ａ
の形状は、矩形状に限らず、楕円状や涙滴状等その形は
問わない。また、吐出孔１ａの吐出角度αも、図２
（ａ）〜（ｃ）に示したものは水平から下向きに３０〜
４５°のものを示したが、これに限るわけではない。本
発明者等の水モデル実験によれば、水平から上向き１０
°〜下向き６０°の範囲であれば好ましい結果が得られ
ている。また、並列配置する浸漬ノズル１間の距離は製
造する鋳片幅に大きく依存するが、３００〜６００ｍｍ
の範囲内で鋳型短辺からの距離が２００〜４００ｍｍと
なるような距離とした場合に好ましい結果が得られた。
また、本発明方法適用時における浸漬ノズル１の浸漬深
さは特に限定するものではないが、１００〜４００ｍｍ
の時に好ましい結果が得られた。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯
量制御方法を実施例に基づいて説明する。 〔実施例１〕２ストランドマシンの湾曲型連続鋳造機に
おいて、下記表１に示す化学成分の低炭素アルミキルド
鋼を５．０ｍ／分の速度で鋳造し、厚さ５０ｍｍ，幅２
０００ｍｍの広幅薄鋳片を製造した。

【００２６】本実施例では２ストランドマシンの湾曲型
連続鋳造機の１ストランド側で、従来より一般的に採用
されている２孔の浸漬ノズル（吐出角度：水平から下向
き４５°）を２本、鋳型の短辺から２００ｍｍの距離を
存して配置するとともに、これら浸漬ノズルの鋳型短辺
側に２個の湯面レベル計を設置して本発明方法により給
湯量を制御した場合と、２個の湯面レベル計の片側のみ
の湯面レベル計の測定値に基づいて給湯量を制御した比
較法の２つの方法を実施した。また、２ストランド側で
は従来例として同様の２孔の浸漬ノズルを鋳型の幅方向
中央部に１本配置して給湯量を制御した。

【００２７】

【表１】 単位：重量％

【００２８】鋳造初期における鋳造速度が１．０ｍ／分
の低速時に２ストランド側では湯面凝固が発生し、オペ
レータが鋳型内の溶鋼を攪拌して鋳造を継続したが、パ
ウダーの巻き込みが激しくて品質の劣化が大きく、オー
ダー外れとなった。これに対して本発明方法を適用した
１ストランド側では、湯面凝固は発生せず低速時におい
ても安定した鋳造が可能であった。

【００２９】また、鋳造速度が５．０ｍ／分の定常部に
おいても、２ストランド側では特に短辺近傍の５０〜１
００ｍｍ部分で湯面の凝固が発生してパウダーの滓化不
良が引き起こされ、図３に示すように、鋳片に表面欠陥
が多発した。これに対して本発明方法を適用した１スト
ランド側では、定常部においても安定した鋳造が可能で
あった。

【００３０】スライディングノズルの開度は、２ストラ
ンド側では鋳造量の増加に伴ってノズル詰まりが発生し
たので、図４に示すように、８０〜９０％と増加の一途
をたどり最後には制御性が非常に悪くなった。また、比
較方法を適用した１ストランド側では、スライディング
ノズルの開度は約半分の４０〜５０％程度で安定してい
たが、鋳造末期において著しい片流れ現象を呈し、パウ
ダーの巻き込みが発生して表面欠陥が多発した。

【００３１】これに対して、本発明方法を適用した１ス
トランド側では、比較方法と同様、鋳造末期に片流れ現
象を呈したが、２個の湯面レベル計の測定結果に基づい
て給湯量の制御を実施したところ、左右の湯面レベル変
動がほぼ±３ｍｍ程度に収まり、図５に示すように、パ
ウダーの巻き込みによる表面欠陥をほぼ皆無にすること
が可能となった。

【００３２】〔実施例２〕実施例１と同様の鋳造条件で
低炭素鋼を５．０ｍ／分で鋳造した。１ストランド側に
は図２（ａ）（ｃ）に示した浸漬ノズル（吐出角度：下
から下向き４５°）を適用し、従来法の２ストランド側
と比較した。スライディングノズルの開度の経時変化を
図６に示すが、１ストランド側の開度は鋳造末期におい
ても４０％程度と安定していることが判る。図４に示す
実施例１の１ストランド側の開度と比較しても、実施例
２の図２（ｃ）の浸漬ノズルを用いた１ストランド側の
開度の方が安定している。鋳造終了後の浸漬ノズルの観
察結果から、吐出孔付近の詰まり状況は実施例２に使用
した図２（ｃ）に示した浸漬ノズルの方が詰まりが少な
く、上記した結果を裏付けていた。

【００３３】また、この実施例２において、１ストラン
ド側の鋳込み長さが約１１０ｍになったところで、開度
制御に本発明方法を適用したところ、図７に示すよう
に、片流れを制御できて両サイドの湯面レベルの変動が
少なくなり、鋳造末期においても表面欠陥が減少して安
定鋳造が可能となった。なお、この実施例では、鋳込み
長さが約１１０ｍまでの間も２個の湯面レベル計で測定
していたが、開度制御はNo1 レベル計のみの測定結果に
よって行った。

【００３４】〔実施例３〕実施例１と同様の鋳造条件で
低炭素鋼を５．０ｍ／分で鋳造した。１ストランド側で
は２本の浸漬ノズルを使用し、本発明方法を適用した制
御を行い、また２ストランド側でも２本の浸漬ノズルを
使用したが、比較として本発明方法を用いず短辺鋳型銅
板の水温差を基に片流れを制御した。

【００３５】両ストランド共に鋳造末期まで片流れの制
御は実施せず、片流れを検知した後に制御を開始した。
その結果を図８に示すが、１ストランド側では、一方の
湯面レベル変動が±１０ｍｍにまで達し、片流れが認め
られた後に本発明方法を適用したところ、直ぐに湯面レ
ベル変動は抑制された。一方、２ストランド側では、湯
面レベル変動が１ストランド側と同様±１０ｍｍ程度発
生し、片流れが認められた後に短辺鋳型銅板の水温差に
よる制御を実施したが、温度差は５℃程度で片流れを抑
制するまでには至らなかった。これからも、本発明方法
の優位性が確認された。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の広幅薄鋳
片連続鋳造時の給湯量制御方法によれば、広幅薄鋳片を
連続鋳造する際の給湯時に、２本ノズルからの給湯量を
適正に制御できるので、パウダーの巻き込み等が防止で
きて安定操業が可能となる。すなわち、本発明方法によ
れば広幅薄鋳片連続鋳造時に適切な給湯量の制御が可能
となるので、薄鋳片を安定して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方
法の概念図である。

【図２】本発明の広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方
法に使用する浸漬ノズルの一例を示す説明図で、（ａ）
〜（ｃ）は吐出孔部の種々の形状を示した実施例図であ
る。

【図３】鋳片の表面性状におよぼす本発明法の効果を示
す図である。

【図４】スライディングノズルの開度と鋳込み長さの関
係を示す図である。

【図５】鋳片の表面性状におよぼす本発明法の効果を示
す図である。

【図６】浸漬ノズル形状がスライディングノズルの開度
におよぼす影響を示す図である。

【図７】スライディングノズルの開度におよぼす実施例
２の本発明法の効果を示す図である。

【図８】スライディングノズルの開度におよぼす実施例
３の本発明法の効果を示す図である。

【符号の説明】

１ 浸漬ノズル ２ 鋳型 ４ 湯面レベル計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広幅薄鋳片を連続鋳造するに際し、鋳型
   幅方向に併置した２本の浸漬ノズルからの給湯量を制御
   する方法であって、２本の浸漬ノズルの鋳型短辺側に湯
   面レベル計を併置して鋳型内溶鋼の湯面レベルを検知
   し、両湯面レベル計の検出値から片流れと判断した時に
   は、片流れを防止するように２本の浸漬ノズルに設置し
   たスライディングノズルの開度を調整することを特徴と
   する広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方法。
2. 【請求項２】 鋳型内に溶鋼を供給する２本の浸漬ノズ
   ルは、ただ１つの吐出孔を有し、その吐出孔が鋳型短辺
   と対向するように並列配置したことを特徴とする請求項
   １記載の広幅薄鋳片連続鋳造時の給湯量制御方法。