JPS6012266A

JPS6012266A - 連続鋳造方法

Info

Publication number: JPS6012266A
Application number: JP12003483A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Kawashima; 川島　捷宏; Koji Kagaya; 加賀谷　幸司; Toru Yoshida; 透吉田; Mitsuo Yoneda; 光生米田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1985-01-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は連続鋳造方法に関し、詳しくは連続鋳造装置の
設定位置における連続鋳造鋳片（以下、鋳片と云う）の
断面平均温度を鋼種別に設定されている目標温度に近ず
けるよう鋳造速度制御あるいは２次冷却制御を行う連続
鋳造法に関するものである。

周知の如く、近年、連続鋳造において製造された高温の
鋳片を冷却することなく直接圧延工程へ送給する直接圧
延が積極的に採用されている。この直接圧延を実施する
には連続鋳造装置（以下連鋳装置と云う）の機端部にお
ける鋳片の温度をできるだけ高温で、かつ鋳片全体にム
ラのない均等な温度に維持することが極めて重要である
ことはよく知られている。而して前記高温の鋳片を得る
ために例えば連鋳装置内に保温カバーを設置したり、２
次冷却装置における冷却水又は気水の噴射量を調整する
２次冷却制御を行ったシ、あるいは鋳造速度制御を行う
等の手段が一般的に採用されている。ところで前記２次
冷却制御あるいは鋳造速度制御は、従来連鋳装置内にお
ける適宜な部分で鋳片の表面温度を例えば放射温度計又
は２色高温計等を利用して測定するか、あるいは凝固殻
の厚みを、例えば電磁超音波計又はロール反力計等を利
用して推定し、その表面温度あるいは凝固殻の生成状況
を基準として行われていた。ところが前記表面温度ある
いは凝固殻厚を基準とする方法では次のような問題があ
った。まず表面温度測定においては、鋳片の表面に酸化
スケールが付着生成することから鋳片表面の直接的測定
ができず、又連鋳装置の機端部近傍の水平ゾーンは・輻
熱帯となっており、鋳片の表面温度は、それまでの冷却
履歴に影響されていることから鋳片の真の温度とは云い
難く、鋳片の温度を推定するには、その信頼性が極めて
乏しいものであった。一方凝固殻厚を基準とする方法に
おいては、鋳片の芯部まで凝固した状態では当然のこと
ながら、それを基準とした制御は行えず本方法を採用す
る場合測定装置を凝固殻の生成が充分でない連鋳装置の
比較的前部に設置する必要がある。このため、当該部分
で機端部における鋳片の温度を推定した場合、その誤差
が大きく、而して精度の高い前記制御はできないのが実
情であった。

本発明は、前記従来の問題点の効果的な解決を計るもの
で、鋳片が芯部まで凝固した（以下完全凝固と云う）機
端部、もしくは、切断装置の後部において鋳片の断面平
均温度を正確にめることを可能ならしめ、当該位置での
前記温度を目標とする温度となるよう鋳造速度制御およ
び又は、２次冷却制御を行うことを特徴とするものであ
る。

以下、実施例に基づき本発明を詳述する゛。

さて、本出願人は熱鋼片の厚み方向における平均温度を
正確にめる方法について種々調査研究を行った結果、非
接触電磁超音波計（以下超音波計と云う）を利用するこ
とによって、それが可能であることを知見し先に出願し
た。即ち超音波計による超音波の鋼片内の伝搬速度は、
鋼片の温度と密接な関係があり、鋼片の温度が降下する
と前記伝搬速度は増大し、逆に鋼片温度が上昇すると伝
搬速度は減少する。この原理を利用し鋼片温度と伝搬速
度との関係を予めめておき、鋼片内における超音波の透
過時間を実測し、前記伝搬速度を検出することによシ、
鋼片の温度をめることができる。本発明では前記超音波
による測定法を積極的に活用し、連鋳装置の機端部もし
くは切断装置の後部における鋳片の温度を正確にめるこ
とを可能ならしめた。

第１図は、前記超音波計によシ鋳片厚み方向平均温度（
以下厚平均温度と云う）をめる基本的原理を説明するだ
めの構造図である。図において１０は、超音波形の送信
装置、２０は受信装置であシ、送信装置１０は電源１．
充電抵抗２．コンデンサー３．送信コイル６等から構成
されている。

而して送信装置１０では電源１からの高圧直流電源によ
って充電抵抗２を通してコンデンサ３に充電を行い、所
定のタイミングでスパークギャップ４によシ放電を開始
する。放電電流はコンデンサ゛♂偏動抵抗（あるいは配
線抵抗）５→送信コイル６を流れ、減衰振動を起す。こ
の時送信コイル６に流れる電流７により磁界８が発生す
るとともに鋳片１９に渦電流９が発生し、従ってローレ
ンツ力１４が鋳片表層１１に生じる。ここで電流７は振
動電流であるためローレンツ力１４も振動し、縦波超音
波となって鋳片１９内を伝播し、他側の表層１１′に到
達する。他側の表層１１′においては外部磁界１２が印
加されその磁界１２中を金属が移動（振動）することに
より渦電流１３が発生し、この渦電流１３を受信装置２
０の受信コイル１５で検出する。従って前記鋳片１９に
超音波が励起されてから、それが受信コイル１５で検出
されるまでの時間を測定することによシ鋳片内超音波透
過時間（以下透過時間と云う）　ｔｏがめられる。

この透過時間ｔｏと共に鋳片１９の厚みＤＯを後述する
測定装置を介して実測すると下記（１）式より鋳片内題
音波の伝搬速度Ｖがめられる。

一方鋳片内における前記伝搬速度Ｖと厚平均温度との関
係は予めめておくことができる。以下にそのめ方の一例
について説明する。まず鋳片の温度Ｔが厚方向において
一定であると仮定すると、伝搬速度■と温度Ｔとの間に
は下記（２）式の成立することが知られている。（ｐａ
ｐａｄａｋｆｓａｎｄｌ（ｕｒｚの式）％式％（２）ところが鋳片の厚方向における前記温度Ｔは一定ではな
く、例えば表層部の温度が低く、芯部になるに従って高
くなるなど変化していることが普通である。従って鋳片
厚方向の微小厚ｄｘとその部分の温度ｄＴ（ｘ）から透
過時間ｔｏは下記（３）式よ請求められる。

一方、鋳片の厚平均温度〒を一般式で表わすと下記（４
）式になる。

従って厚平均温度テをめるには前記（３）　（４）式か
らＴｏｏを消去して〒を下記（５）式に示すような透過
時間ｔｏ　と厚みＤＯの関数で表わす必要がある。

Ｔ　＝　ｆ（ｔｏ、　Ｄｏ　）　−−−一−−−−−−
−−−−−−（５）ところが前記（３）　（４）式から
単純にＴ（ト）を消去することはできない。而して本発
明者等は前記ｐａｐａ−ｄａｋ　ｉｓ　ａｎｄ　ｋｕｒ
ｚ　ノ式を用いて前記（５）式の関数をめた。

Ｖ＝−０，６６９Ｔ（ｘ）＋　５５８３　−−−−−　
（６）（６）式においてＶ＝Ｖ、Ｔ００＝Ｔと仮定する
とＶ　＝　−０，６６９Ｔ　＋　５５８３　−−−一−
−−−−−−（７）となる。尚Ｖは平均伝搬速度である
。

一方Ｖは前記（１）式に示すようにｔｏ、　Ｄｏ　よ請
求められる。

従って、（７）（８）式より下記（９）式がめられ、ｔ
ｏ。

ＤＯを測定することによって厚平均温度テをめることが
できる。

而して、本発明者等は（９）式に示す関係式に基づいて
めた厚平均温度〒の信頼性を確認するため実際の高温鋳
片で実験を行った。第２図は、該実験結果の一例を示す
図表である。即ち、本実験では厚２５０■×巾１０００
ｍの低炭素鋼の鋳片を用いて、その厚方向に等間で１０
個の熱電対を埋め込み、該熱電対で実測される温度より
平均温度をめ横軸に表わした。一方、超音波計によシ透
過時間ｔｏを検出し、予め実測された厚みＤｏとから前
記（９）式に基づき厚平均温度テをめ縦軸に表わした。

第２図から明らかなように連鋳装置機端部における一般
的な鋳片の温度範囲である１０００〜１２００℃の範囲
では両者に明確な相関々係があり、前記（９）式に示す
関係式に基づいて正確な厚平均温度〒をめることの可能
なことが確認された。

従って、予め対象とする鋳片の温度範囲等の操業条件に
応じて前記（９）式に相当する関係式をめておくと共に
透過時間ｔｏ、厚みＤＯを実測することにより厚平均温
度テをめることができる。

ところで、前述したように直接圧延を実施するには、連
鋳装置の機端部における鋳片の温度をできるだけ高温に
すると共に鋳片の巾方向においても温度ムラのない均等
な温度とすることが極めて重要である。ところが鋳片は
、一般にその周辺より冷却が進行するため、特に鋳片側
部における温度降下が激しい。本発ＢＡＩｌｃ−Ｊ？ｂ
ては、前記厚平均温度〒を鋳片巾方向の少なくとも３箇
所以上でめ、鋳片巾方向の温度プロフィールを検出する
と共に鋼種別に設定されている目標平均温度との差を算
出し、該差を解消するように鋳造速度制御又は２次冷却
制御を行わしめた。第３図は鋳片巾方向における厚平均
温度プロフィールの一例を示すもので、１０００■巾の
鋳片の中央部と鋳片側面より２００■の位置の３箇所で
厚平均温度をめた。

而して実線ａのプロフィールでは目標温度Ｘに対し両側
部の温度も充分高く、エツジヒーティングを行う必要も
なく効率的な直接圧延が実施できる。

ところが破線すのプロフィールでは、中央部での温度は
目標温度Ｘに対し殆んど差がないが、両側部では目標温
度Ｘより低下し、大きな差異が生じている〜係かるプロ
フィールが検出されたら、例えば２次冷却装置における
両側□部のノズルからの冷却水噴射を停止させた夛、噴
射量を減少させる等の２次冷却制御を行うことによって
、両側部の温度を高めればよい。又、破線Ｃのプロフィ
ールに示すように鋳片の巾方向全般に目標温度に対し、
温度が低い場合には、鋳造速度を速める鋳造速度制御、
あるいは２次冷却装置の全体的な冷却水噴射量を少なく
シ、冷却強度を低くする２次冷却制御のいずれか、ある
いは双方を同時に実施すればよい。

さて次に、本発明に基づく温度測定装置の具体的実施例
について説明する。第４図は周知の連鋳装置の機端部に
前記温度測定装置を設置した一実施例を示す断面構造図
である。図にお−て、２１は鋳型であり、該鋳型２１で
所定の断面形状に形成された鋳片１９は、ピンチロール
２２によって連続的に引抜かれ、連鋳装置の機端部２３
に続いて設備された切断装置２４によって所定長さに切
断される。２５は２次冷却装置であシ、通常鋳片１９の
未凝固部１９ａが機端部２３において完全凝固するよう
鋳造速度に対応して冷却強度が制御されている。本実施
例においては、機端部の適宜な位置に送信装置１０およ
び受信装置２０からなる超音波計１００が設けられてい
る。

第５図および第６図は前記超音波計１００の全体構成を
示す正面図および側面図である。本実施例では送信装置
１ｏおよび受信装置２ｏが横行自在な台車２６に゛載置
されたシリンダー装置２７で保持され、該シリンダー装
置２７を作動させることによシガイドローラ２８の相隣
わる間隙部に昇降できるよう構成されている。又、送信
装置１゜および受信装置２０には鋳片１９に接触し、転
勤するローラ２９が装着されている。而して本実施例の
超音波計１００では、鋳片巾方向に訃ける所定の測定点
まで台車２６を移動せしめた後、シリンダー装置２７を
作動させ、前記ローラ２９が鋳片１９に接触するまで送
信装置１０．受信装置２０を昇降せしめる。該ローラ２
９が鋳片１９に接触した状態で送信装置１ｏおよび受信
装置２゜は、それぞれ鋳片表面より所定距離、離隔した
非接触状態とな９、送信装置１０よフ超音波ノクルス信
号を発すると共に受信装置２０でそれを検出することに
よシ透過時間ｔｏが測定される。又、本実施例の装置で
は前記ローラ２９が鋳片１９に接触するまでの設定基準
レベルよシの昇降量を測定することによシ、鋳片１９の
厚みＤＯを同時に実測できる。

以上のように本実施例では台車２６を随時横行させ、前
記操作を繰返し実施することによ勺鋳片巾方向における
任意部位でかつ任意数の測定が可能である。

さて、前記超音波計ｉｏｏからの信号は、例えば前記第
４図にブロック図で示すように処理され、それに基づく
制御が行われる。即ち、第４図において３０は、演算制
御装置、４０は送信装置１０へのパルス発生装置である
。４１は前記パルス発生装置４０で高圧パルスを発生し
てからそれを受信装置２０で受信するまでの時間、つま
多本発明で称する透過時間ｔｏを測定する透過時間測定
装置である。該透過時間測定装置４１で測定された透過
時間信号は、平均温度演算装置３１に入力される。一方
、シリンダー装置２７の設定レベルよシの昇降量が変位
計４２．４３で実測され、厚演算装置３２ｆｔ−介して
前記平均温度演算装置３１に入力される。而して平均温
度演算装置３１では前記実測された鋳片厚信号（ＤＯ）
および透過時間信号（ｔｏ）と予め記憶せしめられた関
係式に基づいて厚平均温度〒をめ、比較演算装置３３に
入力する。比較演算装置３３では、鋼種別に設定され入
力装置４４を介して入力されている目標平均温度と前記
厚平均温度〒とを比較し、その差を演算すると共に差が
生じたら直ちに制御装置３４に差信号が入力される。制
御装置３４では前記差信号のパターンに応じて予め設定
されている制御システムに従って、鋳造速度制御装置４
５．あるいは２次冷却制御装置４６に制御信号を付与し
、前記差を解消するような制御を実施する。

次に本発明の具体的な実施例について説明する。

実施例　１機長３７ｍの湾曲型連鋳装置において、厚２５０■×巾
１０００ｖａの低炭素鋼の製造時に本発明を実施した。

本実施例では前記第５図および第６図に示す超音波計１
００をメニスカスよシ３４ｍの機端部に設置し、鋳片中
央部と鋳片側面よ、！ｌ）２００ｍの両側部の３箇所で
厚平均温度テをめた。一方、切断装置２４で切断された
鋳片１９０を直ちに圧延工程へ送給し、直接圧延を実施
するために前記超音波計１００の設置部での目標温度は
第１表に示すように中央部で１２８０℃１両側部で１３
００℃とした。而して該目標温度に対し、前記厚平均温
度平に差が生じたら、まずその時の鋳造速度に対し７％
以内の範囲で鋳造速度制御を行わしめた。該鋳造速度制
御のみで前記差が解消できないときは、そのときの２次
冷却強度に対し２０％以内の範囲で冷却強度を変化させ
る２次冷却制御を行わしめた。この結果、第１表に示す
ように本発明の実施によシ、従来法に比べ温度変動幅（
目標温度と厚平均温灰〒との差）を３０〜ｂとかで′きた。

実施例　２実施例１と同じ連鋳装置において切断装置２４の後部に
超音波計１００を設装置し、中炭素鋼（厚２５０ｍＸ巾
１０１００Ｏ製造時に本発明を実施した。厚平均温度テ
の測定位置および鋳造速度制御および２次：＋却＠御方
法は実施例１と同様とし、２次冷却制御範囲を鋳片の品
質確保のうえから１５％以内とした。この結果第１表に
示すように従来法に比べ温度変動幅を約３０Ｃ少なくす
ることができた。

以上のように本発明の実施にょ夛、機端部における鋳片
の温度を幅方向にムラなく、がっ目標温度に近づけるこ
とが可能となった。この結果直接圧延の実施率が大巾に
向上し、又、端部誘導加熱のためのエネルギー原単位の
大巾な節減および鋳片の内部欠陥の防止等も可能となっ
た。

以上のように本発明の実用的効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は厚平均温度をめる基本原理を説明するためめ構
造図、第２図は、本発明に基づいてめられた厚平均温度
と実測された厚平均温度との関係の調査結果の一例を示
す図表、第３図は鋳片巾方向の温度ゾ四フィールを示す
図表、第４図は周知の連鋳装置の機端部に本発明の温度
測定装置を設置した一実施例を示す断面構造図、第５図
および第６図は超音波計の一実施例を示す正面図および
側面図である。ｌ・・・電源、２・・・充電抵抗、３・・・コンデンサ
ー、４・・・スパークギャップ、５・・・制動抵抗、６
・・・送信コイル、７・・・電流、８・・・磁界、９・
・・渦電流、１０・・・送信装置、２０・・・受信装置
、１００・・・超音波計、１１、　１１−・・鋳片表層
、１２・・・外部磁界、１３・・・渦電流、１４・・・
ローレンツ力、１５・・・受信コイル、１９−１９０・
・・ｆｓ　片、２　ｉ・・・ピンチロール、２２・・・
切断装置、２３・・・機端部、２４・・・切断装置、２
６・・・台車、２７・・・シリンダー装置、２８・・・
ガイドローラ、２９・・・ローラ、３０・・・演算制御
装置、３１・・・平均温度演算装置、３２・・・厚演算
装置、３３・・・比較演算装置、３４・・・制御装置、
４０・・・パルス発生装置、４１・・・透過時間測定装
置、４２ｔ　４３・・・変位計、４４・・・入力装置、
４５・・・鋳造速度制御装装置、４６・・・２次冷却制
御装置。代理人　弁理士　秋　沢　政　光他２名１、事件の表示特願昭５８−第　１２００３４号２、発明の名称連続鋳造方法３、補正をする者事件との関係　出　願　人住所（居所）東京都千代田区大手町２丁目６番３号氏名
（名称）　（６６５）新日本製鐵株式会社４、代　理　
人居　所　東京都中央区日本橋兜町１２番１号太洋ビル５
、補正命令 □工［１１工の日付昭和　年　月　日（発送）補正の内
容１、　明細書牙７頁、１−５行ｒｄＴ（ｘ）ＪをＦＴ（
Ｘ）Ｊと訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）連続鋳造装置の機端部もしく゛は切断装置の後部
に非接触電磁超音波計を設けて、鋳片内超音波透過時間
ｔｏを鋳片巾方向で少なくとも３箇所以上求め、次いで
該部分で鋳片厚みＤＯを測定装置を介して実測し、あら
かじめ知られている透過時間と温度との関係式によ勺前
記ｔｏとＤＯから鋳片厚み方向平均温度をめ、鋼種別に
設定されている目標平均温度との差を算出し、該差を解
消するべく鋳造速度制御および又は２次冷却制御を行う
ことを特徴とする連続鋳造方法。