JPS6138763A - 連続鋳造のブレ−クアウト予知方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、連続鋳造設備におけるブレークアウトの発生
を予知し、これを未然に防止することを可能とするブレ
ークアウト予知方法に関するものである。

〔従来技術〕

連続鋳造において、ブレークアウト現象は最大の操業ト
ラブルである。第６図は、連続鋳造の鋳込み部分を模式
的に示した図である。第６図において、溶鋼を、タンデ
ィシュ１から浸漬ノズル２を介し、冷却水を内部に導通
せしめることによって水冷された銅製鋳型乙に注入し、
注入された溶鋼４は鋳型乙の鋳型壁面から凝固し、凝固
殻５を形成する。６はパウダーである。連続鋳造は溶鋼
をタンディツシュ１から連続的に鋳型６に注入し、凝固
した凝固殻４を連続的に引抜いている訳であるが、時に
は、凝固殻５を破って溶鋼４が鋳型６の下端で漏出する
ブレークアウト現象を発生する。

この場合には、鋳造を停止し、ブレークアウトした鋳片
を排出または溶鋼をかぶったロール等の設備の交換を行
う必要がある。

これらブレークアウトの原因としては、第７図（ａ）〜
（ｄ）に示す如く、次のよう力ものがある。

（１）鋳型６内の溶鋼４の凝固開始位置付近の凝固殻５
ａ（以下メニスカスシェルと称す）が、鋳型６とメニス
カスシェル５８間へのパウダースラグの流入不良が発生
すると、第７図（ａ）に示す如く鋳型６どメニスカスシ
ェル５８間の膠擦力が増大するため、メニスカスシェル
５ａの破断が起こる。

（第７（ａ）図）破断位置よシ上方の凝固殻５は鋳型壁
に拘束されるが、破断位置より下方の凝固殻５ｂ（以下
ストランドシェルと称す。）は引抜きとともに第７図（
ｂ）及び（ｅ）に示す如く下方に移動する。

ストランドシェル５ｂが下方に移動すると、メニスカス
シェル５ａとの間で破断し、第７６　（ｃ）に示す如く
隙間が出来、その隙間に溶鋼が浸入し凝固する。このよ
うにして、破断留置は第７図（ｄ）に示す如く次第に下
方に移動し、遂に鋳型６の下端において、溶鋼は漏出し
、ブレークアウトに至る。

（２）粉末や順粒状で、鋳型３内の溶鋼湯面に添加され
るパウダー６は、溶鋼の酸化防止や、湯面に浮上した酸
化物の介在物を溶解吸収し捕促し、湯面からの熱放しや
の防止即ち断熱の１・青かに、溶融しスラグとなり、第
８図（ａ）〜（ｃ）に示す如く鋳型３とメニスカスシェ
ル５ａ間に流入し、鋳型３と凝固殻５間の潤滑の役割を
果している。しかし流入するスラグフィルムの厚みは、
必ずしも均一にならず、過剰に流入する場合もある。こ
のよう々時には、凝固の進行が遅れ、静鉄圧に耐えきれ
ず遂には第８図（ｅ）に示す如く破断する場合がある。

（３）鋳片の表面に形成する割れ性の疵の中で、縦割れ
は、メニヌカ７付近の冷却の不均一性に依存することは
良く知られている。鋳型銅板の冷却溝が詰り、メニスカ
スの冷却が極度に不均一に々ると長さ数ｍに及ぶ巨大な
緬割れを生ずることがある。

縦割れは、鋳型内で割れが発生し、巨大なものは割れが
、固液界面に到達し、溶鋼が漏出し、ブレークアウトに
至る場合もある。

以上（１）〜（３）がブレ−クアウトの発生原因である
が、これらの対策として、湯面の制御技術や、パウダー
の改良により、上記（２Ｌ（３）の原因によるブレーク
アウトの比率は極度に減少し、大部分が（１）の原因で
起っている。

前記（１）の原因で発生するブレークアウトの予知方法
や％ｆｊ−とじては従来次のようなものが発表されてい
る。

先ず、鉄と鋼６．Ｂ　（１９８２）第７８４頁には、前
記（１）の原因で発生するブレークアウトの発生機構に
ついての記述があり、その予知技術としては、鋳型振動
装置の振動伝達レバーの捩れ、歪みを検出し、その大き
さからブレークアウトを予知しょうとするものである。

しかし本方法および装置におげろ問題点としては、振動
伝達時に発生する歪みの大きさに比ベプレークアウトが
発生した時の歪みの変化ｉ・が、小さいため、検出感度
が悪いことであり、更には、鋳型の設置旬に検出量が異
にるため、予知手段としては困難である。

次に特開昭５１−１５１６２４号には、鋳型内周近傍の
鋳型壁内に、鉛直方向に亘り、複数個の感温素子を址め
込み、鋳型内周面近傍の鉛直方向温度分布を計測し、よ
り下方の感温素子によって検出した温度が、これより上
方の感温素子による検出温度より高い状態となった場合
に、これを異状この装置の問題点としては、勝報が多い
点であゐ。一般に凝固殻は鉛直方向に連続的に成長して
いるのでは々く、その厚みが変動しつ＼波状に成長する
ため、正常であっても下方に位置する凝固厚みが、上方
のそれより薄い場合があり得る。この場合には、上下方
向の温度の高低が逆転して、ブレークアウトと誤動され
てしまう。また温度として鋳型壁内の温度を測定してい
るため、凝固殻と鋳型壁間のパウダースラグの流入状態
やエアーギャップの形成の仕方によっては、パウダース
ラグの流入が局所的に過剰に流入した場合には、流入ス
ラグが下方に移動するにつれ凝固収縮し、エアーｉヤツ
プが発生すると、鋳型壁内の温度は低゛下し、鋳型の鉛
直方向の温度分布が異状と力″る。

従って必ずしも上方位置の鋳型壁内温度が高く力ら々い
場合が発生し、この機力時に誤報を発してしまう。

〔本発明の概要〕 本発明は狭止の如き従来方法の欠点を解消するためにな
されたものであり、誤報の無いブレークアウトの発生を
予知し、ブレークアウトを未然に防止し、しかも□正常
鋳造時の鋳造条件の変動を無くす、連続鋳造のブレーク
アウトの予知方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、前述の（１）の発生原因によって発生し
たブレークアウトを調査した結果、メニヌカヌシエルが
破断し、鋳型に拘束されると、破断したメニスカスシェ
ルの上端位置と＠型内の湯面位置との間に差が生ずる現
象が、必ず発生することを見知し、この現象を利用して
ブレークアウトの発°生を予知する本発明に至ったもの
である。

即ち本発明は、連続鋳造において、鋳型内の溶鋼湯面の
高さと、該鋳型壁の凝固殻の高さとの差が所定値を越え
たとき、ブレークアウト警報を出すことを特徴とする連
続鋳造のブレークアウト予知方法である。

以下本発明を実施例に基づいて述べる。

〔実施例〕

第１図は本発明方法を説明するための模式断面図であり
、第２図は、湯面及び凝固殻検出用センサーの設置位置
の平面図、第６図は、破断シェル検出用センサーの取付
を説明するための横断面図である。第１（９）において
、７は基準位置、８けメニスカスシェル上端位置、９は
湯面レベルである。

第１図において、メニスカスシェル５ａが破断し、鋳型
６に拘束されると、基準位置７から湯面レベル９迄の距
離ｌｏとメニスカスシェル上端位置８と基準位置７間と
の距離ｌ、との間にｌ。−４，の差を生ずる。

現状の鋳型６内の湯面の制御技術における制御精度は±
３　ｔｎｍ程度が最も良いものである。

図示する如くメニスカスシェルが破断し拘束すると拘束
したシェルの上端８は必ず制御している湯面９よりも上
方に位置する。その理由は、破断したシェルの上端８以
上に湯面位置９がくると、直ちに新ノたなシェルが破断
シェルの上に成長するため制御湯面位置９は破断シェル
の上端位置８以上にはカリ得々い。

本発明では基準位量７からの湯面位Ｒ９までの距離Ｉｎ
と鋳型壁近傍の湯面もしくけ、ブレークアウトが発生し
た場合にはメニヌ′カヌ上端位置８までの距離戸を連続
的に測定しておき、ｒとＩｌ。

との差ΔＬが所定長さ以上に達した時警報を発し。

ブレークアウトを鋳造作業者に知らせ弁吃るもＱである
。

Ｉｎ−ｆ＞ΔＬ　　・・・・・・・・・・・・　（１）
本発明の予知方法においては、既に連続鋳造用の湯面計
として用いられている渦流式距離計を用いた。

第２図及び第３図において、１０は湯面制御用渦流距離
計、１１ａ−ｆＦｉ凝固殻検出用渦流距離計、１２１ｄ
タンプツシユ力−夛口′スアーム、１６はスイング支持
アーム、１４σモードル取付座、１５Ｆｉモードルカバ
ー、１６は冷却空気で１７は信号ケーブルである。

第２図及第６図に示す如く湯面位置の検出用としては前
述の如〈従来の湯面位置コントロール用の渦流式距離計
１０をタンプッシュ・カークロスビーム１２に取付けら
れたヌイ゛□ング支持アーム１３の先端に取付け、鋳造
開始゛後スイング支持アーム１３を矢視する如く回転可
能に湯面９上に設けた０ また鋳型壁の湯面もしくはメニスカスシェル５ａ上端位
置８までの距離検出用としては、渦流式距離計１１を第
２図に示した位置即ち、短辺中央１１ｅ＊ｆｔと長辺側
の１／４巾に１１ａ、ｂ、ｄ、ｅの６ケ所に、モールド
乙に新にモールド取付座を設け、これに支持アームを取
付け、この先端に設けた。力お本実施例では渦流式距離
計を用いたが、他のセンサーとして超音波距離計やレー
ザーを用いてもよい。

次に本発明による予知方法について第４図に基づいて述
べる。

第４図は湯面制御用センサ１０と凝固殻検出用センサー
１１夫々の信号ケーブル１７からの信号処理のブロック
構成図である。第４図において１８は渦流増巾器、１９
はレベルコントローラ２０は電気または油圧式サーボ弁
、２ａはスライプイングツ・ズル、２１は振動補正器、
２３は演算器、２４は警報設定器、２２はモールド振動
変位センサーである。

第２図に示す如く凝固殻検出用センサー１１は１１ａ−
ｆの６ケあシ、夫々モールド３周辺に固定設置されてい
る。従ってセンサー１１からの信号にはモールド振動波
形が重畳されているので、夫々モールド振動変位信号Ｏ
８Ｃ分を振動補正器２１により補正した後レベル信号ｌ
、〜ｌ、が得られる１゜１１から１６は凝固殻の成長が
無ければ湯面制御用信号Ａｏと同じレベルであり減算器
２６よシ演話した後の信号Δｌ、〜Δ１６け凝固殻の成
長と溶鋼湯面が完全静止湯面で彦いための湯面変動分で
ある。湯面変動分はランダム力信号であるから、警報設
定器２４内で例えばΔｌ、＞ΔＬなる時間を連続カウン
トすれば、このカウント値が一定以上に々る易合凝固殻
の成長を予知できる。

次に本予知方法によるブレークアウト発１牙の予知の成
果について述べる。

湯面センサー１０とメニスカス位置のセンサー１１との
出力値には正常な鋳造中において、二６朋程度の差は発
生していた。しかし、一端、メニスカスシェル５ａの破
断が生じるとメニスカス位置ｌと湯面位Ｒ１ｏとの差１
１’４ｏ　の値は正になる。つまり１．ｅｏ−ｉ１’≧
０となりかつ、１ｊＯ−どけ１０間以上にも々る場合が
ある。この場合には、必ずメニスカスのシェル破断が存
在していた。第５図は、ｌｏ−どの値と、シェル破断の
有無をブした調査結果であるがｌｏ−た５、　Ｑ　ｍｒ
ｎの場合にシェル破断が発生していることが判明した。

この結果ｅｏ　−１１”　≧５．０を満足する条件の時
にブレークアウト発生の警報を出す様に（１）式のΔＬ
を決めた。

この結果、拘束性ブレークアウトは完全に未然に防止す
ることが可能と々つた。

〔発明の効果〕

本発明の連続鋳造のブレークアウト予知方法によれば、
誤報なく、ブレークアウトを予知あるいは未然に防止で
き、正常の連続鋳造条件の変動を々＜シ、連続＠造品の
品質を高めるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の説明図、第２図は実施例におけ
る湯面及び凝固殻検出用センサーの設置位置の平面図、
第３図は同じ〈実施例における破断シェル検出用センサ
ーの取付を説明するための模式図、第４図はブレークア
ウト予知壱報発生のための信号処理ブロック構成図、第
５図は、実施例における成果を説明するためのグラフ、
第６図は連続鋳造の鋳込み部説明図、第７図及び第８図
は、連続鋳造におけるブレークアウト現象の説明図であ
る。 尚各図中同−符号は同一もしくは同じ機能を示すもので
ある。 １・・・タンディツシュ、６・・・鋳型、４・・・溶銅
、５・・・凝１１ｉ殻、５ａ・・・メニスカスシェル、
５ｂ・・・ストランドシェル、６・・・パウダー、７・
・・基準位置、８・・・メニスカスシエル上端位置、９
・・・湯面レベル、１０・・・湯面制御用渦流距離計、
１１ａ・・・凝固殻検出用距離計、１２・・・クンプッ
シュカークロスビーム、１６・・・スイング支持アーム
、１４・・・取付座、１６・・・冷却空気、１７・・・
信号ケーブル、１８・・・渦流増巾器、１９・・・レベ
ルコントローラ、２０・・・電気または油圧式サーボ弁
、２１・・・振動補正器、２２・・・モールド振動費位
センサー、２６・・・演算器、２４・・・警報設定器。 代理人　弁理士　木　　村　　三　　朗第１図 第２ｆ！ｉ □　　第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続鋳造において、鋳型内の溶鋼湯面の高さと、該鋳型
   壁の凝固殻の高さとの差が所定値を越えたとき、ブレー
   クアウト警報を出すことを特徴とする連続鋳造のブレー
   クアウト予知方法。