JPS62259649A - 小断面鋳片の連続鋳造装置 - 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】 〔産業上の利用分前〕 本発明は、注入、ノズルを経て鋳型内に溶湯を連続ｒｆ
二人し且つ形成された鋳片を連続的に引き抜く連続鋳造
法におけろ小断面鋳片の連続鋳造装置に関するものであ
る。

〔従来技術〕

従来の大断面鋳片の代表的な連続ＳＪＪ造装置例を第５
図に示す。

第５図において、１：クノデイノンユ　（以下′ｌ″Ｄ
と称す。）、２°注入ノズル、３　鋳型、４：出面、５
：パウダー、６：鋳片である。

図に４３いて、金属１會ｉ４５は取鍋よりＴＤ　１．注
入ノズル２を経由して、連続振動している鋳型３内に注
湯されろ。その際、鋳片品質を良好に維持するには、注
入ノズル２を鋳型内局面４下に浸漬させ且つ局面４上に
介在物の吸収や保Ｍｆｆ１ｍ性に侵れたパウダー５を添
加することが望ましい。

然しながら、この従来装置においては、製造する鋳片６
の断面サイズが通常１３０〜１５０φ以上でないと実施
が難しい。何故ならば、注入中の注入ノズル２の詰まり
の問題からノズルの内径にはＭｆｆｉｉｎがあり、また
注入ノズル耐火物とパ９ダースラグとの反応による注入
ノズル溶損の問題から、注入ノズルの肉厚にもＭａｉｎ
があることから、注入ノズル２の外径は５０　ｍ　ＪＪ
、上が必要であり、また局面直下の注入ノズル浸漬部の
溶局部が局部的に冷却され、部分的に凝固し甚だしい場
合には局面部で注入ノズル２と鋳型３間で凝固シェルが
連結し、所謂拘束性ブレークアウトを引き起こすことが
頃発することから、通常注入ノズル２と鋳型３間間隙は
片側４０鱈は必要であると言われている。

以上の制約条件により、第５図に示す鋳造装置では鋳片
サイズ限界はＭｌｎ　１３０　ａｓ程度となっている。

更に小径の鋳片の場合には、もはや注入ノズルによる浸
漬鋳造は困難となり、第６図に示すような短尺の注入ノ
ズル７を用いたオープン圧入方式をとらざるを１４なく
なる。第６図において、７；短尺注入、ノズル、８：ベ
ローズ、９ニスカムである。

その場合、注入流による局面上スラグのｆ８府中への叩
き込みや巻き込みを防止するためにパウダーは添加出来
ない。従って、注入流や局面部の裸面の空気酸化による
新たな介在物の増大を押さえるために、通常は、注入流
や局面部を含む空間部をセラミックスウールや金１Ｆ４
製のベローズ８等を用いて、不活性ガスでＵｔＳしてい
る。

黙しながら、パウダーを用いられないため、局面上にｌ
′２遊してきた介在物性スカム９は鋳造中、再度注入流
により溶湯中に叩き込まれ、結局鋳片の品質（ま悪化す
る。また注入流による１１面振動（渇暴ね）や、小断面
であるが故に局面の不安定性が増大（場面変動）するな
め必然的に鋳片の表面性状を悪化し、品質制詐上多くの
問題を砲丸でいた。

〔発■の解決すべき問題点〕

本発明は、特に１３０〜１５０−の小断面鋳片を連続鋳
造するに際し、従来装置が抱えていた問題点、即ち、 （１）オープン注入流による湯面上スカムの叩き込み （２）オープン注入流による局面振動（局暴れ）（３）
小断面ビレットを注入流量制御若しくは引き抜き速度制
卸又はその複合制御で連続鋳造する時に生ずる局面位置
の不安定性（局面変動）若しくは、 （４）注入ノズルの浸′ｆＡ鋳造時に生ずる局面部の温
度低下にＪ、ろ表面性状の悪化や操業トラブル（ブレー
クアウトＩＪ（故） を安定し一〇防１トシ、従来装置の問題点を解決し、品
質及び操業性共に優れた小断面鋳片の連続鋳造装置を提
供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、金属石：曇をクンディツシュ、注入ノズルを
介して鋳型に注入し鋳造する連続鋳造装置において、鋳
型の上方に位置するタンディッンユの下端部と鋳型上端
部間に、所定の耐圧強度を有し且つ伸縮自在なフレキシ
ブルベローズを圧密に設け、フレキシブルベローズ内に
、鋳型上端部より所定の深さ迄前記注入ノズルを挿入し
、フレキシブルベローズの側壁部に、不活性ガス導入用
パイプ、リーク用パイプ並びにフレキシブルベローズ内
圧を常時測定する圧力指示検出計を夫々設け、一方タン
ディッシュ内溶渇々面高さを検出するレベルセンサーを
該タンディツシュ内に設け、更に不活性ガス導入パイプ
及び該ガスリーク用パイプに不活性ガス流１調節用自動
バルブ夫々を設け、フレキシブルベローズ内圧を、鋳造
中のタンプイソツユ溶局々面高さと注入ノズル下端部間
の距離より求まる所定の圧力に等しくなるように、不活
性ガス流！を調節用自動バルブを自動制陣して、不活性
ガスを調節することを特徴とずろ小断面鋳片の連続鋳造
装置である。

〔作用〕

本発明は、後述の実施例の第１図に示す如く、鋳型と鋳
型の上方に位置するＴＤ間を所定のハクしジ爾圧強度を
有し且つ伸縮自在でその両端部のシー）Ｌ性を維持出来
るフレキシブルベローズで連結し、フし・キレプルベロ
ーズ内圧を鋳造中のＴＤｉ６ｉＪＪ々面とフレキシブル
ベローズ内に位置し、鋳型上端より所定深さ位置まで内
挿した注入ノズル下端間の距離１（。より求まる所定ゲ
ージ圧力Ｐ、に等しくなるように制御するための不活性
ガス導入用バルブとフレキシブルベローズ内圧力を常時
検出する圧力センサーと余剰不活性ガスをリークずろリ
ーク用バルブをフレキシブルベローズ“の側壁部に取り
付けてなる小断面鋳片の連続鋳造装置である。

本発明の連続鋳造装置は、上記の如く構成したので、）
し−＋シブルベロース”内圧力を、所定の加圧制御を可
能とするものであり、これら加圧制御に当たって、ＴＤ
内に設けたレベルセンサーにより局面高さ八と鋳型内に
挿入した注入、ノズル先端位置Ｂとのレベル差Ｈ０を鋳
造中常時自動的に検出出来ろように、第２図に示す如く
、レベルセンサーで検出演算されたレベル差Ｈ０を用い
て、更に側部安定化パラメーターａ　（≧Ｏ）を考慮し
て設定圧力Ｐｃを後述ずろ第（１）式で求めこの設定圧
力Ｐｆを、フレキシブルベローズ内圧を圧力自動検出指
示計にて間室し、１すられな１ｈ示値Ｐ１と鋳込み中辛
に比較し、Ｐ、とＰｌを常に等しくなるようにＡ「ガス
流量をＰＩＤＩＤ連続宇部ことを可能としたものである
。　その結果、＃ＪＪ型内湯面レベルの安定性並びに場
面部溶鋼の適冷防止効果の相乗作用により、小断面鋳片
でも操業性を損なうことな（、特に表面０表層下の性状
を安定して、清浄なレベルに維持することを可能とした
ものである。

次に本発明の実施例について述べろ。

〔″：Ａ施例〕

第１図に本発明の実施態様例である鋳造装置を示す。

図において、１０，１１：両端部、１２：フレキシブル
ベローズ、１３：不活性ガス導入パイプ。

１４：　リーク用バイブ、１５，１６：　流量調節用自
動バルブ、１７：圧力指示検出計、１８：渦流距離計、
Ａ：場面高さ、Ｂ：ノズル先端位置。

Ｈｏ：　レベル差を示し、他の符号は第５図及び第６図
と同しである。

次に図に基づき本発明装置の構成を述べろ。

本発明の小断面鋳片の連続鋳造装置は、鋳型３の上方に
位置するＴＤＩの下端部１１と鋳型３の上端部１０間に
、所定の耐圧強度を有し且つ伸縮自在なフレキシブルベ
ローズ１２を圧密に設け、該フレキシブルベローズ１２
内に、鋳型上端部１０より所定の深さ迄注入ノズル２を
挿入し、フレキシブルベローズ１２の側壁部に、不活性
ガス導入用パイプ１３．リーク用バイブ１４並びにフし
・キノブルベｒ７−ズ１２内圧を常時測定する圧力指示
検出計１７を夫々設け、一方ＴＤ内溶局々面高さを検出
するレベルセンサー（本発明の実施例においては、渦流
距離計）１８をＴＤＩ内に設け、更に不活性ガス導入パ
イプ１３及びガスリーク用バイブ］４に不活性ガス流量
ｙＪ節用自動バルブ１５及び１６を設け、フレキシブル
ベローズ１２内圧を、鋳造中のＴＤＩ溶局々面高さと注
入ノズル２の下端部間の距＃　Ｈ０より求まる所定の圧
力Ｐ。

に等しくなるように不活性ガス流量用バルブ１５及び１
６を自動制御して、不活性ガス流量を調節することを特
徴とする装置である。

次に第１図に示した本発明装置の操作方法につい”Ｃ述
へる。

先ず金属溶湯は、ＴＤＩ、注入ノズル２を経由して、取
鍋よりモールド３間に注入されろ。鋳片６サイズ（即ち
鋳型内径）より小さいＳＪＪ型３型入挿入部外径を有す
る注入ノズル２を鋳型内３の所定位置までＴＤＩを降下
する乙とにより挿入する。

その際、鋳型とＴＤ間には、ＴＤ降下時にその両端部１
．０．１１のシール性が確保され、且つ所定のバルジ創
圧強度を有し且つｆｌｔｌ縮自在でその両端部のノール
性を維持出来ろフレキシブルベローズ１２が、同時にセ
ットされろ。

上記耐圧フレキシブルベローズ１２の一部に設けられた
、不活性ガス導入パイプ１３及びリーク用バイブ１４の
各々の流量調整用自動バルブ１５゜１６により、シール
されたフレキシブルベローズ１２内の圧力を所定の圧力
ＰＬに加圧制御を′５′Ｊ能にし、チューブ内の圧力ｍ
調整をも可能とするものである。

また本体の一部にセットされているフレキシブルベロー
ズ１２内空間圧力を検知する圧力指示検出計１７により
、鋳造中宮にベローズ内圧力を測定する。これらのパイ
プは外部不活性ガス供給排気系とワンタッチカプラーを
介して、即座にコネクト出来ろようになっている。

更に、鋳造中のＴＤＩ内溶渇の局面高さ八を検出するレ
ベルセンサー例えば１ｍ距離計１８をＴＤｌ内にセラ）
・し、それと鋳型１内に挿入した注入ノズル２先端位Ｉ
Ｂとのレベル差Ｈ０を鋳造中、常時自動的に検出出来る
ようにしておく。

具体的なフィードバック制卸は例えば第２図に示したブ
ロック図の如く行う。

即ち、上記レベルセンサー１８で検出ｒＡ算されたレベ
ル差Ｈ０を用い、更にそれにｆｆ７Ｊ１０系安定化パラ
メータａ（≧０）を考慮して、設定圧力Ｐ。

（ゲージ圧）は、次の（１）式で求めろ。

ｐ　ｇ　）ｔ　ｏ＋ａ　＝　Ｐ　ｌ”””””””’ｍ
Ｉ）ｌ値を、圧力指示検出計の指示値ｐ、（ゲージ圧）
と鋳造中宮に比較し、ＰＩＤ連続制御が可能なＸＩ！１
節動作信号発生部とそれに直結し、不活性ガスＡｒガス
の自動的流量制御が可能な自動調整バルブ０■の開度を
自動調整し、鋳造中のＰ、を常時Ｐ＋に等しくなるよう
にフィードバック制姉する。

次に本発明の鋳造装置を用いて小断面鋳片を製造した例
について述べる。

第１表に示す如き成分の中炭アルミキルド鋼を２　Ｓ　
Ｑ　ｔ　転炉で溶製し、６ス）・ランドの丸ビレット連
ｔｉＡ鋳造機で連続鋳造した。

各ストランドの鋳込み条件を第２表に示すように選定し
、本発明と従来装置との差異を直接的に比較出来ろよう
にした。

ＴＤＩ内溶鋼場面高さＡは、最大８００ｍｍ　（ノズル
口で）１ζなるようにオーバフローロをＴＩ）１に設置
した。満杯時のＨｏは１６００　ＩＩＩＩＩであった。

各ストランドに対応して、所定の注入ノズル２をセット
シたＴＤＩを鋳型１上方に移動させ、その下降直前にＮ
ｏ、１〜３ストランドでは、ステンレス製の最小２．５
ｋｇ　／　ｃ＋／のハクレジ耐圧強度を有するフレキシ
ブルベローズ１２を設置し、ＴＤ″Ｆ降後にその上下両
端の水冷フランジが＃４　、ｅＡＯ−リシグを介して、
ＴＤ及びｕＪ型本体に完全に接合されシールされること
を確認した。陽５，６ストランドにはセラミックウール
を用いたカーテン方式のシール装置を設置し、内部の酸
素濃度を零にするため、常時２０１／分のＡｒガスを吹
き込んだ。

鋳型３内には、本発明並びに従来装置共、既にグミ−バ
ーヘラｊ：が内部されている。

以上の準備が完了後直ちに鋳造を開始した。

Ｎｏ、　１〜４ストランドではストッパーでＴＤ内溶鋼
局面高さ八が３００Ｍになった時点で″″開パにした。

Ｎｏ、５，６ストランドでは、ＴＤＩ内の注入ノズル２
０部に高さ３００ｍの鋼製パイプをセラ１−シ、初期の
グーティな溶鋼が鋳型３内に注入されるのを防止した。

來１〜３ストランドでは、鋳造開始前より流量調節用バ
ルブ１５を開け、少量のＡｒガスを流し、フレキシブル
ベローズ１２内のＡｒ貿換を完全にしておくと共に、鋳
造開始後は、Ａｒガス量を増量し、フレキシブルベロー
ズ１２内圧力ＰＩを前述の（１）式を満足するレベルま
で速やかに上昇させた。その際、当然であるが、不活性
ガスリーク用バルブ１６は’ＯＦＦ”になっている。

鋳型３内局面が注入ノズル２先端に達する迄にＰ、値を
ｐｔ＊まで上界させておくようにＡｒガス量若しくはス
トッパー開度をＴＡ！！ｌ、ておけば、鋳造開始のよう
な非定常時にもベローズ内圧はＰＬ値に安定して保持さ
れるようになり、制御安定化パラメーターαで生じる多
少の余剰のＡｒガスは注入ノズル２内を通ってＴＤＩ場
面に抜け、その際、湯面上に浮遊しているスカム系も同
時に除去され、極めて清浄な鋳型局面が確保されろと共
に、鋳型３内湯面レベルは直ちに注入ノズル２先端位置
で平衡し安定化する。

その後、直ちにＡｒガス導入量をＨ０変１！Ｉ速度に対
応し側部出来る最小量まで絞り込むと同時に、鋳片の引
抜きをｒＪａ始した。

鋳型３内湯面レベルは別ｇ鋳型内の高さ方向数ケ所の鋳
型銅板内表面の下に埋めんだ熱を対で測定した。

Ｎｏ、　４〜６ストランドはその検出値を各々、ストッ
パー開度と引抜き速度の方へフィードバックし、制御し
ている。本発明のＮｏ、１〜３ストランドでは湯面の安
定性を本センサーを用いて検出検証した。

以上の釣込み条件下で、２ＳＯＴ　ｏ　ｎ溶鋼の二連々
鋳を実施した。

鋳造開始からの時間とＴＤ溶鋼４度、レベル差ＨＯｒ注
入ノズル挿入深さ、引抜き速度、鋳型内湯面レベルとの
関係を示した制卸チャー１・（本発明：動１スｊ・ラン
ド）を第３図に、同様に第４図に、従来装置による鋳造
開始からの時間とＴＤ溶鋼温度、レベル差Ｉｆ、、引抜
き進度、鋳型内湯西レベルとの関係グラフ（従来法１：
Ｎｏ、４ストランド、従来法■：Ｎｏ、ｓストランド）
を示す。

本発明では、ＴＤ場面レベルの変動や引抜き速度、注入
ノズに押入深さの変更に依らず鋳型内湯面レベルは、は
ぼ注入ノズル出口部に維持されており、鋳造中の皮張り
に伴う操業トラブルは一切発生しなかった。鋳造後注入
ノズル内面をチェックしたが、Ａｌ２Ｏ，付着や地金に
よる詰まりは全く見られなかった。これは、ノズル内の
荒れがピストンコロ−に近い状態が常時維持されろこと
、注入ノズル内に負圧が発生する懸念がないことに依る
為である。

それに対して、従来法ｆではｌｃｈ目の後半で注入ノズ
ルの詰まりが急速に進行し、引抜き速度を低下していか
ざるを得ず、１いには、局面部の皮張りで鋳造を中断せ
ざるを１ｑなかった。

一方従来法■では完鋳出来たものの、短、長周期の１ｑ
面変動が常時性じていた。

ｌｃｈ目中間中間部片を調査し、表面１表層下。

内部性状をチェックした結果を第３表に示−ノ゛っ第３
表 表面；鋳片１―長さを１（Ｃ１水溶液で煮沸し軽く酸洗
し、表面の割れ、ラップノロカミ等の各種欠陥を測定。

表層下；鋳片Ｑ、３ｍを表面より１論ピツチでビーリン
グ加工し、表層下の介在物、ブローを測定。

内部；鋳造方向に直角の面をフライス加工し、介在物を
測定。

木表より明らかな如く、本発明の結果可能となった鋳型
内湯面レベルの安定性並びに局面部溶鋼の適冷防止効果
の相乗作用により、小断面鋳片でもｆｆｆｉ栗性を損な
うことなく、特に表面０表層下の性状を安定して、清浄
なレベルに維持することが可能となった。

〔発明の効果〕

本発明の小断面鋳片の連続鋳造装置は、操業性を損なう
ことなく、特に表面０表層下の性状を安定して、清浄な
レベルに維持することを可能とする連続鋳造装置である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における連続鋳造装置の説明
図、第２図は、場面レベルの制卸のためのブロック説明
図、第３図は、実施例におけろ鋳造開始からの時間とＴ
Ｄ内溶鋼温度、レベル差。 ノズル押入深さ、引抜＠速度並びにモールド内湯面レベ
ルとの夫々の関係グラフ、第４図は、比較例における鋳
造開始からの時間とＴＤｉｇ鋼温度。 レベル差ＩＩａ、引抜き速度、鋳型内湯面レベルとの関
係グラフ、第５図及び第６図は、従来の連続鋳造装置の
説明図である。 図において、ｌ：タンデイッシ、−ｐ　２　：　／）Ｅ
大ノズル、３：鋳型、４：湯面２５：パウダー、６：鋳
片、７：短尺注入ノズル、８：ベローズ、９ニスカム、
１０，１１：両端部、１２：フレキシブルベローズ、１
３：不活性ガス導入パイプ、１４；リーク用パイプ、１
５．　１６：　流旦調節用自動バルブ、１７：圧力指示
検出計、１８：４流距離計。 Ａ二湯面高さ、Ｂ：ノズル先端位置、！４゜ニジ・ベル
差である。 尚各図中、同符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属溶湯をタンディッシュ、注入ノズルを介して鋳型に
   注入し鋳造する連続鋳造装置において、該鋳型の上方に
   位置する該タンディッシュの下端部と鋳型上端部間に、
   所定の耐圧強度を有し且つ伸縮自在なフレキシブルベロ
   ーズを圧密に設け、該フレキシブルベローズ内に、鋳型
   上端部より所定の深さ迄前記注入ノズルを挿入し、該フ
   レキシブルベローズの側壁部に、不活性ガス導入用パイ
   プ、リーク用パイプ並びにフレキシブルベローズ内圧を
   常時測定する圧力指示検出計を夫々設け、一方タンディ
   ッシュ内溶湯々面高さを検出するレベルセンサーを該タ
   ンディッシュ内に設け、更に前記不活性ガス導入パイプ
   及び該ガスリーク用パイプに不活性ガス流量調節用自動
   バルブを夫々に設け、前記フレキシブルベローズ内圧を
   、鋳造中のタンディッシュ溶湯々面高さと注入ノズル下
   端部間の距離より求まる所定の圧力に等しくなるように
   前記不活性ガス流量調節用自動バルブを自動制御して、
   不活性ガスを調節することを特徴とする小断面鋳片の連
   続鋳造装置。