JPH09236461A

JPH09236461A - スラグ流出量判定方法およびスラグ流出判定装置

Info

Publication number: JPH09236461A
Application number: JP6891396A
Authority: JP
Inventors: Takeo Imoto; 健夫井本; Takehiko Fuji; 健彦藤; Eiichi Takeuchi; 栄一竹内; Masahiro Daimon; 正博大門; Katsushi Kaneko; 克志金子
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズルからのスラグ流出量を高精度に判定す
る。【解決手段】ノズル６の外周に、交流電流を印加して
ノズル６内に磁界を誘起するための一次コイル７と、誘
起された磁界の磁束を検知するための二次コイル８とを
配する。コイル７、８のターン数Ｎ₁、Ｎ₂（個）と一
次コイル７に印加する電流Ｉ（Ａ）とを（２）式数１を
満足させる。二次コイル電圧を位相検波により処理し、
二次コイル信号から判定できるノズル内スラグ占有率と
流体のノズル内通過速度からチャージ毎のスラグ流出量
を判定する。【数１】１４０≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂≦９０００ …（２）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶融金属、特に低合
金鋼、各種ステンレス鋼、高ニッケル鋼などの溶鋼、あ
るいは溶鉄、銑鉄などを通過させるためのノズル内を通
過して流出するスラグの流出量判定方法および流出判定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄系の溶融金属からスラブなどの鋳片を
製造するプロセスは、転炉や取鍋、タンディッシュなど
の精錬容器を用いて行われる。例えば、溶銑からスラブ
鋳片を製造する工程では、高炉で製造した溶銑を搬送台
車内から転炉内に移し変え、転炉内で脱炭や脱燐などの
処理を施した後、取鍋内に移し変える。取鍋内で合金添
加や脱ガス処理等の二次精錬工程を経てタンディッシュ
に移し、さらに、連続鋳造用鋳型内に移し変えて凝固さ
せる。

【０００３】これらの工程における精錬容器間の溶融金
属の移し変えは、転炉の出鋼口や取鍋ノズル、タンディ
ッシュに設けた浸漬ノズルといった各種ノズルを介して
行われる。精錬容器内の溶融金属浴表面には、酸化物を
主成分とする溶融スラグが存在する場合が多く、これら
の溶融スラグは溶融金属の移し変えの際、特に注出側の
精錬容器内の残湯量が少なくなった時期に溶融金属の注
出流によって発生する渦によって巻き込まれて注入側の
精錬容器に流出してしまって、後工程での燐含有量の増
大すなわち復燐現象や、鋳片での介在物欠陥の原因とな
る。

【０００４】従って、安定した溶融金属の成分や品質を
保つためには、移し変え時のスラグ流出量の低位安定化
が望まれており、作業者の目視判定に代わり、より迅速
なスラグ流出判定技術が開発されてきた。

【０００５】近年、特開平１−２７７６８号公報や特開
平５−２７７６８６号公報に記載されているような電磁
誘導を利用したスラグ検知装置を用いてスラグ流出開始
を判断し、速やかにノズル内流量制御装置を完全に閉鎖
する注入停止操業が広く普及している。

【０００６】電磁誘導を利用したスラグ流出検知および
判定方法の原理は、一般に一次電流から印加される交流
電流によってスラグ流出位置に励起される誘導磁場が、
溶融金属と電気伝導度が大きく異なるスラグの混入によ
って変化させられ、図２（ａ）に示すようにこの時のイ
ンピータンス変化を二次コイルの誘導電流の変化として
検知するものである。

【０００７】判定方法は、検知した誘導電流を電気回路
で処理し、その値が、通常のノイズ範囲、図２（ａ）で
は左側に示す微小な振幅を持ち、全体として緩やかな右
上がりの線部から逸脱した所定の値＝敷居値、図２
（ａ）では右側の斜線部の頂上部分に達した時点を「ス
ラグ流出開始点」と見なすのが一般的である。つまり、
この場合の「スラグ流出開始点」とは、厳密には「スラ
グ流出量が溶融金属流出量に対する所定の容積比に到達
した瞬間」になっているのである。ここで「容積比」と
は、巻き込まれる溶融スラグのノズル内水平断面におけ
る面積比あるいは体積比、すなわちスラグ占有率％であ
る。スラグ流出の判定と同時に、ノズルの流量制御装置
に全閉信号を出力させて、注入を完全に停止させる自動
注入停止を行うこともある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記判定原理の問題点
は、所定の敷居値に達した時点を「スラグ流出開始点」
と見なすため、厳密には「スラグ流出開始点」前に流出
したスラグ総重量が判らない点である。

【０００９】スラグ流出の原因である渦は刻々と強大に
成長しているため、スラグ流出量も次第に増大してい
る。従って、たとえ急激な変化であってもスラグ流出量
が次第に増大して所定のスラグ占有率に到達して初めて
検知するという上記原理では、極端な場合、所定のスラ
グ占有率未満のスラグ流出状態が長時間継続していても
検出できないことが問題なのである。

【００１０】さらに、渦の成長度合い（速度）は、溶損
などによって変化するノズルあるいは精錬容器の形状
や、溶融金属および溶融スラグの温度、予測の出来ない
クレーンや台車の振動などによって種々に変化する。同
様に、スラグ流出量の増大速度もそれらの影響を受け
る。つまり、微小な渦によりスラグが微量流出し始めて
から所定のスラグ占有率に到達して注入を停止するまで
の間に通過したスラグ流出総重量は、毎チャージ変化し
ているのである。こうしたチャージ毎のスラグ流出総重
量の変動が、最終的には鋳片の品質の部位変化あるいは
経時変化の最大の要因なのである。

【００１１】従って、チャージによらず敷居値を一定と
して、「スラグ流出量がこの敷居値を超える時点」のみ
を検出する従来方法では、鋳片の品質の部位変化に追従
できなかったのである。

【００１２】さらに、従来方法で「スラグ流出量がこの
敷居値を超える時点」しか検出できなかった背景には、
検出装置の構成および使用方法にも問題があった。つま
り、チャージ毎に異なるベース信号の変化、図２（ａ）
では左側の緩やかな傾斜部が予想し難く、ベース信号の
変化とスラグ流出注入開始による信号の変化とを識別で
き難かったのである。従って、この識別を可能にする高
精度の信号処理が強く望まれていた。

【００１３】従来の装置では、一次コイルおよび二次コ
イルの構成ならびに印加する電流値などは経験的に決定
されており、検出精度が高くない。さらに、二次コイル
により検出する電圧のピーク値の変化を検出する方式で
あるが、このピーク値はスラグ以外、例えば温度などの
影響が大きいため、スラグの検出精度を向上するのが困
難であった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１容器内か
ら別の第２容器内に溶融金属を流すためのノズルの外周
に交流電流を印加して該ノズル内に磁界を誘起するため
の一次コイルと、誘起された磁界の磁束を検知するため
の二次コイルとを配して前記ノズル内を通って流出する
スラグ流出量を判定する方法において、これらのコイル
のターン数Ｎ₁、Ｎ₂（個）と一次コイルに印加する電
流Ｉ（Ａ）とを（１）式数３を満足させると同時に、二
次コイルの検出信号を電気回路で処理することによって
得られるノズル内スラグ占有率またはノズル内スラグ通
過速度（ｋｇ／ｈ）の変化を積算評価することを特徴と
するスラグ流出量判定方法である。

【００１５】

【数３】１４０≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂ …（１）

【００１６】また、コイルで発生する熱対策を考慮する
と、（１）式より下記（２）式数４の方が好ましい。

【００１７】

【数４】１４０≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂≦９０００ …（２）

【００１８】この時、注出側第１容器または別の注入側
第２容器のうち少なくとも一方の総重量の変化を測定し
ながらスラグ流出量を評価するのが好ましい。また、二
次コイルの検出信号の位相の変化を検知してこれをノズ
ル内スラグ占有率（％）を判定するために用いると、更
に精度が高くなる。

【００１９】さらに、スラグ流出量を判定するだけでな
く、その検出したスラグ占有率の積算値に応じて、第２
容器または第２容器直後以降に存在する第３容器の少な
くとも一方において、精錬フラックスの成分もしくは添
加量の少なくとも一方を決定したり、さらに、溶鋼への
電磁力付与、溶鋼加熱、もしくはガス吹き込みの精錬手
段のうち少なくとも一つを選択するとともに、その精錬
手段の実施条件を決定するのに用いるのが良い。その
上、スラグ占有率の積算値が所定の敷居値に到達した瞬
間に第１容器内から別の第２容器内への溶融金属の注入
を停止することが望ましい。

【００２０】また、こうしたスラグ流出量判定方法を実
現するための装置として、スラグ流出量判定に適した装
置として、交流電流を印加してノズル内に磁界を誘起す
るための一次コイルおよび前記磁界の磁束を検知するた
めの二次コイルを第１容器内から別の第２容器内に溶融
金属を流すためのノズルの外周に配設し、これらのコイ
ルのターン数Ｎ₁、Ｎ₂（個）と一次コイルに印加する
電流Ｉ（Ａ）とが（１）式を満足すると同時に、二次コ
イルの検出信号の位相の変化をスラグ流出量の評価に用
いることを特徴とするスラグ流出判定装置が最も好まし
い。さらに、検出したスラグ占有率の積算値を元に精錬
手段の選択・実施条件の決定を算定および指示する計算
機を併設するのが好ましい。

【００２１】なお、ここで容器とは、転炉、真空脱ガス
装置、取鍋、タンディッシュ、鋳型などを意味し、例え
ば第１容器を転炉とした場合には、第２容器は取鍋に相
当する。また、スラグとは、固体スラグ、溶融スラグな
どを意味し、その相によらない。

【００２２】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れた発明であって、従来技術は「所定のスラグ占有率に
到達したスラグ流出時点」を検出するための装置および
方法であったに過ぎないことから、所定レベル以上の鋳
片品質を得るために「溶融金属の注入を停止すべき時
点」を検出するための装置および方法を追求した結果、
その目的に適したスラグ流出量判定装置および方法の具
備すべきポイントを明らかにしたのである。すなわち、
二次コイルで検出した信号の処理方法としては、スラグ
占有率を積算して評価するのが最も好ましく、さらに、
この積算評価に必要なスラグ流出量判定装置の具備すべ
きコイルのターン数および印加する電流値との関係を規
定したものであって、これらの組み合わせによって初め
て、従来技術では不可能であったノズルからのスラグ流
出総重量の検知および正確な溶融金属の注入停止点の判
定が可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜４を
用いて詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明を連続鋳造プロセスにおい
て実施する態様を模式的に示す図である。取鍋１内から
タンディッシュ３にノズル６を介して溶鋼２が注入さ
れ、更にタンディッシュ３から水冷鋳型４内に浸漬ノズ
ル６’を介して溶鋼２が注入され、連続鋳造が行われ
る。主に取鍋注入末期における溶融スラグ５の流出が、
タンディッシュ３内の溶鋼２の汚染要因となる。

【００２５】ノズル６内を流れる溶鋼２と共に流出する
溶融スラグ５流を検知するために、ノズル６の外周に交
流電流を印加するための一次コイル７と二次コイル８が
設置されている。一次コイル７および二次コイル８は、
それぞれ一条の導線を円筒状のノズル６の外円周を囲む
ように渦巻状に、好ましくはノズル６の水平断面の円と
同心円状に巻く方式と、一条の導線を直円筒状に巻いた
小径コイルを対向するように一対ずつ配設する方式とが
あるが、本発明のように、スラグ占有率（％）の経時変
化を積算してスラグ総重量を評価する方法には、前者の
方式が適しているとの実験結果を得た。これは、前者の
方がスラグ流の偏向の影響を受けにくいためと考えられ
る。

【００２６】一次コイル７には、周波数が１００〜８０
０Ｈｚ程度の交流電流を印加し、電磁誘導によってノズ
ル６内に磁界を発生させる。二次コイル８には、一次コ
イル電流およびノズル６内の溶鋼充満度合いならびに温
度によるコイルの抵抗変化によって変化する電流が誘導
されるので、これを二次コイル８に接続した電圧検出器
で検出し続ける。通常、ノイズがあるので、図２（ａ）
に示すように若干の変動幅を有する電圧が検出される。

【００２７】ノズル６内の溶鋼流に溶融スラグ５が混入
すると、二次コイル８を介して検出される電圧、すなわ
ち二次コイル電圧が変化して、通常のノイズ範囲を逸脱
するような変化を示す。本発明では、図２（ｂ）に示す
ように、この変化を連続的に検出して積算する。

【００２８】アンプ９は、一次コイル７につながる電流
発生アンプと二次コイル８につながる受信アンプの機能
を有している。アンプ９内で処理された信号は電算機
（図示しない）に送られ、コイルの温度変化に伴う検出
信号の変化などのバックグラウンドの経時変化を差し引
き、ノイズについては平均化して除去する。

【００２９】検出信号からノズル６内のスラグ占有率
（％）を求めるには、予め別の場所で、内径の異なる複
数のステンレス製で非磁性の円筒を用いて信号の変化を
測定して検量線を求めておけば良い。この検量線を用い
て、ノズル６内のスラグ占有率の経時変化を測定し続け
るとともに、図２（ｂ）に示す斜線部の面積を求め（積
算）て評価する。このとき、ノズル６内を流れる流体の
平均流出速度Ｖ_F（トン／秒）を求めれば、スラグ占有
率α（％）の時間積分値Λ（％・秒）から（３）式数５
によってチャージ毎のスラグ流出総重量Ｗ_S（トン）を
求めることができる。

【００３０】

【数５】Ｗ_S＝Λ×Ｖ_F …（３）

【００３１】この判定を行うためには、二次信号が通常
のノイズ上限を超えてから、ノズル６を介して行ってい
た溶鋼の注入を停止するまでに現れる僅かな信号の変
化、図２（ｂ）では斜線部に相当する変化を正確に検出
できる感度が必要である。僅かな量のスラグ流出による
インピーダンス変化を検出するために必要な感度を確保
する手段には、一般的に下記の３つがある。

【００３２】一次コイルのターン数（巻数）Ｎ₁を
増加させて、ノズル内に発生させる磁界の磁束密度を高
める。

【００３３】一次コイルに印加する電流Ｉ（Ａ）を
増加させて、ノズル内に発生させる磁界の磁束密度を高
める。

【００３４】二次コイルのターン数Ｎ₂を増加させ
て、二次コイルの検出感度自体を高める。

【００３５】本発明者らは、この基本的手段を工業的に
利用し得るようにし、かつノズル内径、取鍋〜タンディ
ッシュ間の設備的なクリアランスなどの使用条件に応じ
て最も好ましい測定条件（装置構成および方法）を誰で
もが簡便に導出できるようなフレキシブルでかつ汎用性
の高い技術にする目的で、これらの組み合わせを追求し
た結果、一次コイルの電流とコイル構造に関する下記
（２）式数６を知見したのである。

【００３６】

【数６】１４０≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂≦９０００ …（２）

【００３７】図４に（２）式の導出根拠の一例を示す。

【００３８】電気炉で溶解した６ｔの溶鋼と２００ｋｇ
のＣａＯ系フラックスの合計６．２ｔを内径１１００ｍ
ｍの取鍋に装入し、耐火物で内張りした鉄皮容器中に放
流した。取鍋底部には９０ｍｍφのノズルが設けられて
おり、その周囲に非磁性鉄皮で覆われた銅線コイルを設
置して一次コイルに所定電流を印加しながら二次コイル
の信号を捉え、放流容器中の総重量が６ｔに達した時点
でノズルを閉鎖し、冷却後に表面に浮上したスラグを回
収して総流出量を実測した。

【００３９】各実験において回収されたスラグ量は５０
〜１００ｋｇの範囲であり、取鍋残留スラグから確認さ
れる回収率は９５％以上であった。放流中の二次コイル
の信号と放流速度は連続的にパソコンに記録し、ノズル
内スラグ占有率とノズル内液体放流速度（容器重量変化
から計算）から計算されるスラグ流出速度を時間積分す
ることによって計算流出量と定義した。

【００４０】一次コイルに印加する交流電流Ｉの周波数
は基本を５００Ｈｚとし、１５０Ｈｚ（△印）〜３００
Ｈｚ（六角形印）で変更した。一次および二次コイルの
ターン数Ｎ₁、Ｎ₂は同一とし、３０ターン（○印）と
１０ターン（●印）の２水準を用いた。Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂
の変更は、一次コイルに印加する電流値Ｉを主に変更し
て調査した。二次コイルの検出信号の処理には位相検波
法を用いた。ここで測定誤差は、（４）式数７で示され
る。

【００４１】

【数７】測定誤差％＝｜実測値−計算値｜／実測値×１００ …（４）

【００４２】実験結果を、横軸にＩ×Ｎ₁×Ｎ₂、縦軸
に測定誤差（％）を取って図４に示した。ただし、縦軸
は、従来方法の測定誤差を１００％として示してある。

【００４３】図４に示すとおり、Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂が１４
０以上の領域では、交流電流の周波数あるいはコイルの
ターン数によらず、測定誤差を５０％以下にできること
が判る。

【００４４】一方、コイルのターン数が多くても、電流
が小さく、Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂が１００未満では測定誤差が
およそ９０％にもなった。こうした傾向は、別に行った
実験において、コイルや周波数を変更した場合も同様で
あった。

【００４５】また、Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂が１４０〜５０００
までは、Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂の増大に応じて測定誤差は激減
するが、５０００を超えるとＩ×Ｎ₁×Ｎ₂の増大によ
る測定誤差の減少効果は極めて小さくなることが判る。

【００４６】また、Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂が９０００よりも高
い領域では、測定誤差は５０％以下ではあるが、Ｉ×Ｎ
₁×Ｎ₂の増加によって却って測定誤差まで増大する傾
向が判る。これは、一次電流の増加による発熱によって
コイルのインピーダンス変化が大きくなって、スラグに
対する検出精度が却って低下するためと考えられる。コ
イルの冷却は複雑であると同時に設備的な制約になるた
め、回避した方が賢明である。

【００４７】以上から、１４０≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂にすれ
ば測定誤差を従来方法の半分にまで激減させることがで
きる。また、コイルの冷却は複雑であると同時に設備的
な制約になるため、工業的に回避した方が賢明であるこ
とを考慮すると、Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂≦９０００が好ましい
ので、（２）式が導出される。

【００４８】また、測定誤差から見て、従来方法の５分
の１にまで低減できる範囲としてより好ましい範囲は下
記（１）’式数８である。

【００４９】

【数８】５０００≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂≦９０００ …（１）’

【００５０】さらに、一次コイルに印加する交流電流の
周波数については、図４からは明確には言えないが、同
一ターン数で見ると、Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂の値が７００前後
で同一の場合、測定誤差は５００Ｈｚ＞１５０Ｈｚ＞３
００Ｈｚの順であり、２００〜４００Ｈｚに好ましい範
囲が存在するが、これとても、Ｉ、Ｎ₁、Ｎ₂のいずれ
かの選択により（１）式において達成可能な誤差レベル
である。

【００５１】また、このノズル内流体速度＝平均流出速
度Ｖ_F（トン／秒）の求め方には以下の３つがある。

【００５２】予め、ノズル６内を流れる溶融金属の
流量を制御するための摺動板式の流量制御装置であるス
ライディングノズル１０の開度＝断面積Ｓ（ｃｍ²）お
よび取鍋１内の溶鋼浴の深さＨ（ｍ）ならびに平均流出
速度Ｖ_Fの関係を求めておく。

【００５３】水力学的な評価方法により、ρ_M・ｇ
・Ｈ＝１／２・ρ_M・Ｖ_F ²から計算して求める
（ρ_M：溶鋼の密度（トン／ｍ³）、ｇ：重力加速度
（ｍ／秒²））。

【００５４】注出容器である取鍋１、あるいは注入
容器であるタンディッシュ３の少なくとも一方の重量変
化を連続的に測定し、その重量変化速度をスライディン
グノズル１０の開度＝断面積Ｓ（ｃｍ²）で除して求め
る。

【００５５】このうち、が簡便で精度も良く、最も望
ましい。

【００５６】図１はの応用例を示し、鋳片の引き抜き
速度（トン／秒）からタンディッシュ３出側の溶鋼２の
流出速度Ｖ_F’（トン／秒）を計算し、タンディッシュ
３の重量変化をロードセル１１で連続測定した値を補正
することによってノズル６内の溶鋼２の流出速度を測定
する。

【００５７】溶鋼とスラグの比重は大きく異なることか
ら、両者が混在する流体の平均流出速度を重量変化だけ
から測定することには本来支障があるが、ノズル６内の
スラグ占有率が３０％前後といった小さな値の場合は誤
差が少ない。また、０．１秒サイクルで連続的に検出す
る場合などに、１サイクル前のスラグ占有率（％）で流
体の比重を補正して平均流速を求めれば、更に精度向上
を図ることもできる。

【００５８】また、積算評価に用いる数値信号を、ノズ
ル内スラグ占有率とノズル内流体通過速度を掛け合わせ
たスラグ流出速度として表した後、これを時間積分して
も同様の評価が可能であることは言うまでもなく、単な
るスラグ流出程度の評価指標として扱う場合には二次コ
イル信号だけの積算評価でも判定は可能である。

【００５９】図３には、スラグの流入による二次コイル
電圧の変化をオシロスコープで捉えた状態を模式的に示
す。実線はノズル内に溶鋼が充満して流れている例、破
線はスラグ流入による信号の変化の例を示している。つ
まり、ノズル内スラグ占有率を判定するための二次コイ
ル電気信号は、スラグの流入によってピーク値が変化す
ると共に、位相も変化することが判った。

【００６０】二次コイル信号を捉える場合、本発明者ら
の調査の結果、特開平５−２７７６８６号公報第３頁右
段１〜３行に記載されるような振幅、すなわちピーク変
化の平均化（図３のピーク差の測定）方法では、図２
（ａ）に示す波状かつ緩やかな右上がりの傾斜部分のベ
ース信号の変化の度合いが大きく、スラグ流入開始によ
るピークの立ち上がり起点、図２（ａ）では斜線部の左
下点の判定が困難であった。このベース信号の漸増は、
回避できない溶鋼温度によるコイルの抵抗の変化に起因
するものと解釈するのが合理的である。これがすなわ
ち、従来は敷居値により判定せざるを得ず、しかもその
敷居値を或る程度高い位置に設定しないと、誤判定が多
くなってしまうという問題の原因になっていたのであ
る。

【００６１】これに対して、位相変化も併せて信号変化
として捉えられる位相検波処理を行うと、ベース信号の
変化の度合いを低位に維持でき、スラグ流入開始直後の
僅かな検出信号の変化を捉えることができることが判明
したのである。すなわち、検出信号の位相は、溶鋼温度
によるコイルの抵抗の変化の影響を受けにくいと考えら
れるのである。従って、高精度のスラグ流出総重量の判
定には、検出信号の位相成分を用いる方が重要である。

【００６２】また、本発明によりスラグ流出総重量を正
確に捉えることができるようになり、検出のみにとどま
ることなく、その結果に応じて好ましい操業につなげる
ことができる。

【００６３】図１を例に説明する。取鍋１からタンディ
ッシュ３にノズル６を介して溶鋼２を注入する際に、溶
鋼の歩留まりから取鍋１の残溶鋼重量を最小限にとどめ
たい。しかし、取鍋１の残溶鋼重量が最小限になる前
に、所定の敷居値以上の占有率で溶融スラグ５がタンデ
ィッシュ３に流出することが多い。

【００６４】従来は、スラグ占有率が所定の敷居値に到
達した時点で取鍋注入を停止していたので、取鍋の残溶
鋼重量が最小限になる前に注入を停止せざるを得ない。
しかしながら、本発明によれば、スラグ占有率が所定の
敷居値に到達した時点で注入を停止する必要がなくな
り、取鍋１の残溶鋼重量が最小限になった時点で注入停
止すれば良い。勿論、従来どおり敷居値到達時点で注入
停止しても良い。本発明では、スラグ占有率の積算値＝
スラグ流出総重量が判るので、タンディッシュ３に流入
したスラグに対して適正な精錬処理を施すことが可能に
なるのである。

【００６５】精錬処理を実施できる場所は、タンディッ
シュ３内、鋳型４内、あるいはタンディッシュ３と鋳型
４との間に配設した浸漬ノズル６’内に限られるが、従
来からいろいろな品質向上策、すなわちスラグの除去あ
るいは無害化処理が開発されており、十分解決できる。
しかし、これらの対策は、品質判定箇所と品質向上策実
施箇所が離れているため、キャストに亘って一定条件で
実施される場合がほとんどであり、効率的ではなかっ
た。本発明では、ノズル６でスラグ流出総重量を判定で
きるため、タンディッシュ３以降の場所で対策を効率的
に実施できるのである。

【００６６】品質改善対策としては、具体的には、不
活性ガスも含むガス吹き込み、真空脱ガス処理、生
石灰やアルミなどの精錬フラックスの添加・投入（ワイ
ヤー添加も含む）、機械式、電磁力などを含む溶鋼攪
拌、機械式、電磁制動式を含む溶鋼整流化、鋳造引
き抜き速度調整、溶鋼加熱などが挙げられる。

【００６７】例えば、低炭アルミキルドブリキ鋼の鋳造
において、スラグ流出総重量が平均的に５０ｋｇ程度の
場合は、鋳型内電磁攪拌およびタンディッシュ内溶鋼加
熱を実施しており、特定のチャージにおいて、取鍋残溶
鋼重量が平均値になるまで注入したため、スラグ流出総
重量が１００ｋｇになってしまった場合に、鋳型内電磁
攪拌の推力を２倍にしたり、あるいはタンディッシュ内
に生石灰を１０ｋｇ投入したりするのである。スラグ流
出総重量が１５０ｋｇになれば、生石灰を１５ｋｇにし
たり、タンディッシュ内アルゴンガス底吹きを追加した
りするのである。

【００６８】反対に、スラグ流出総重量が５０ｋｇに減
少した場合には、鋳型内電磁攪拌の推力を半分にして、
製造コストを低減できるのである。このように、本発明
を用いてスラグ占有率の積算値を高精度に検出し、これ
を元に流出スラグの無害化あるいは除去処理の条件を決
定する。但し、本発明は流出スラグの総重量しか判定で
きないので、他の品質悪化因子のための対策実施条件を
左右するのは難しい。

【００６９】スラグ流出総重量の正確な判定装置の具備
すべき条件として、以下の３つが挙げられる。

【００７０】ノズルの周囲に、交流電流を印加する
一次コイルと、一次コイル電流によって誘起される磁界
の磁束を検知するための二次コイルを用いる。

【００７１】一次および二次コイルのターン数なら
びに一次コイルに印加する交流電流の関係が前述の
（１）式を満足する。

【００７２】二次コイルの電気信号の位相の変化が
検知可能である。

【００７３】これら３つの条件を満足する装置によっ
て、流出量判定以外にも流出開始点の早期検知による品
質向上等を図ることができる。

【００７４】さらに、スラグ流出総重量の積算値を元
に、スラグ無害化（除去を含む）精錬処理の条件を算定
し、精錬処理装置に自動的に指令信号を入出力する計算
機を構成要素に加えたスラグ流出量判定装置が好まし
い。

【００７５】また、図１は、連続鋳造方法の中でも、取
鍋からタンディッシュへ溶鋼を注入する際に用いるノズ
ルのスラグ流出量判定およびスラグ流出判定装置の例に
ついて示しているが、本発明はこのノズルに限るもので
はない。転炉型精錬装置から取鍋への出鋼ノズルや、タ
ンディッシュから鋳型への注入時のスラグ検知にも実施
可能であるし、これらと併用すると更に高い精度の品質
管理に基づいた連続鋳造操業が可能になり、鋳片の品質
を安定化できる。

【００７６】

【実施例】一次コイル周波数は３００Ｈｚ、ターン数は
一次コイル、二次コイル共に５０ターンとし、二次信号
の処理には位相検波法を用いた。交流電流値Ｉを２
（Ａ）としてＩ×Ｎ₁×Ｎ₂を５０００とし、測定誤差
を２０％以下にした。特にコイルの冷却装置は配設せ
ず、安価な設備とした。このスラグ流出判定装置を設置
して連続鋳造を行った。

【００７７】３００トン容量の取鍋を５つ交換しながら
連続して鋳造する５連連鋳造を行った。取鍋に残す残溶
鋼重量は、基本的に溶鋼の歩留まりおよびコストから１
０トンに決定した。

【００７８】ただし、品質を重視する鋼種の場合には、
スラグ占有率の積算値５〜５０ｋｇを算定し、その値に
応じてタンディッシュ内の溶鋼中にスラグ改質用の金属
アルミあるいは生石灰主体のフラックスの種類および量
を１０〜１００ｋｇの範囲で変更して添加し、精錬し
た。

【００７９】さらに、積算値に応じて、鋳型内において
電磁力付与装置の印加・停止・電流値を決定したり、積
算値が増えたチャージは鋳造速度を２０％落とすなどし
た。

【００８０】この時、スラグ占有率の積算値からのスラ
グ無害化処理の条件決定は、電気計算機に算定ロジック
を組み込んで行い、鋳型内電磁力付与装置、精錬フラッ
クス投入装置および鋳造引き抜き駆動ロールへの指令
は、その計算機から自動的に電気信号で入出力した。

【００８１】この結果、スラグ流出総重量の判定精度は
±５％と高い精度に維持でき、得られた１５００トン弱
の鋳片は、鋳片段階での超音波および目視ならびに介在
物分布検査などの品質検査の結果、全ての鋳片の外表面
および内部の双方で、同一品質レベルと判定された。

【００８２】

【発明の効果】本発明により、溶融金属の移し変え時に
発生するスラグ流入に関して、チャージ毎のスラグ流出
総重量の正確な検出および精度良いスラグ流入開始の判
定が可能となる。従来、転炉出鋼後のスラグ改質やタン
ディッシュ内における精錬フラックス添加などの品質改
善対策の実施基準は、過去の品質の実績値のうち最悪だ
った場合を基準として過度に設定している場合が多かっ
たが、本発明により精錬容器間の移し変えに伴う特定の
チャージのスラグ流出総重量が正確に判るようになるの
で、当該チャージのスラグ流出総重量に応じて、当該チ
ャージのみの品質改善対策の実施基準を適正に設定でき
るようになる。これにより製造コストを低下させると共
に、製品歩留まりを大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す図である。

【図２】本発明における二次信号の処理パターンの例を
模式的に示す図である。

【図３】二次コイル電圧のスラグ流入時の変位を模式的
に示す図である。

【図４】Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂の値と測定誤差との関係を示す
図である。

【符号の説明】１取鍋２溶鋼３タンディッシュ４水冷鋳型５溶融スラグ６ノズル６’ 浸漬ノズル７一次コイル８二次コイル９アンプ１０スライディングノズル１１ロードセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大門正博富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者金子克志大分市大字西ノ洲１新日本製鐵株式会社大分製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１容器内から別の第２容器内に溶融金
属を流すためのノズルの外周に交流電流を印加して該ノ
ズル内に磁界を誘起するための一次コイルと、誘起され
た磁界の磁束を検知するための二次コイルとを配して前
記ノズル内を通って流出するスラグ流出量を判定する方
法において、これらのコイルのターン数Ｎ₁、Ｎ
₂（個）と一次コイルに印加する電流Ｉ（Ａ）とを
（１）式数１を満足させると同時に、二次コイルの検出
信号を電気回路で処理することによって得られるノズル
内スラグ占有率またはノズル内スラグ通過速度（ｋｇ／
ｈ）の変化を積算評価することを特徴とするスラグ流出
量判定方法。【数１】１４０≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂ …（１）
【請求項２】第１容器内から別の第２容器内に溶融金
属を流すためのノズルの外周に交流電流を印加して該ノ
ズル内に磁界を誘起するための一次コイルと、誘起され
た磁界の磁束を検知するための二次コイルとを配して前
記ノズル内を通って流出するスラグ流出量を判定する方
法において、これらのコイルのターン数Ｎ₁、Ｎ
₂（個）と一次コイルに印加する電流Ｉ（Ａ）とを
（２）式数２を満足させると同時に、二次コイルの検出
信号を電気回路で処理することによって得られるノズル
内スラグ占有率またはノズル内スラグ通過速度（ｋｇ／
ｈ）の変化を積算評価することを特徴とするスラグ流出
量判定方法。【数２】１４０≦Ｉ×Ｎ₁×Ｎ₂≦９０００ …（２）
【請求項３】第１容器内から別の第２容器内に溶融金
属をノズルを介して移すに際し、注出側第１容器もしく
は注入側第２容器のうち少なくとも一方の総重量の変化
を測定しながらスラグ流出量を評価することを特徴とす
る請求項１または２に記載のスラグ流出量判定方法。
【請求項４】二次コイルの検出信号の位相の変化を検
知してこれをノズル内スラグ占有率（％）を判定するた
めに用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載のスラグ流出量判定方法。
【請求項５】検出したスラグ占有率の積算値に応じ
て、第２容器または第２容器の直後以降に存在する別の
第３容器の少なくとも一方において、精錬フラックスの
成分もしくは添加量の少なくとも一方を決定することを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスラグ流出
量判定方法。
【請求項６】検出したスラグ占有率の積算値に応じ
て、第２容器または第２容器の直後以降に存在する別の
第３容器の少なくとも一方において、溶鋼への電磁力付
与、溶鋼加熱もしくはガス吹き込みの精錬手段のうち少
なくとも一つを選択するとともに、その精錬手段の実施
条件を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれ
かに記載のスラグ流出量判定方法。
【請求項７】検出したスラグ占有率の積算値が所定の
敷居値に到達した瞬間に第１容器内から別の第２容器内
への溶融金属の注入を停止することを特徴とする請求項
１〜５のいずれかに記載のスラグ流出量判定方法。
【請求項８】交流電流を印加してノズル内に磁界を誘
起するための一次コイルおよび前記磁界の磁束を検知す
るための二次コイルを第１容器内から別の第２容器内に
溶融金属を流すためのノズルの外周に配設し、これらの
コイルのターン数Ｎ₁、Ｎ₂（個）と一次コイルに印加
する電流Ｉ（Ａ）とが（１）式を満足すると同時に、二
次コイルの検出信号の位相の変化をスラグ流出量の評価
に用いることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記
載のスラグ流出量判定方法に用いるスラグ流出判定装
置。