JPS6347537B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野） 溶融金属たとえば溶鋼（以下これをもつて溶融
金属を代表させる）の取扱いに関してたとえば、
連続鋳造モールドへの鋳込みを典型例とする移注
操作には一般に、タンデイツシユ（以下TDと略
す。）と呼ばれる中間容器が、製鋼炉での精錬を
経た出鋼を通常運搬取鍋を介して受入れるために
用いられ、このTDを含めた溶鋼の流動系統によ
つて移注される間における溶鋼の性状を、できる
限り精錬を行つた状態のままに保持することが、
溶鋼の取扱上極めて重要であり、さもなくば折角
の精錬労力の大半を鳥有に帰せしめるからであ
る。ここに従来種々な配慮が加えられるところで
あるが、上記溶鋼の性状のうち、TD内にはじめ
て受入れた溶鋼に対し不可避に生じる甚しい奪熱
による温度低下の影響を、適切に軽減することに
関連して以下に述べるところは、主として連続鋳
造を含む技術の分野に位置づけられる。 （問題点） 上記の奪熱は、運搬取鍋などからTD内に受入
れられた溶鋼の注入初期段階に、TDの内張り耐
火物での吸熱と、注入溶鋼の浴面における環境へ
の放熱などによる熱損失に由来して、該溶鋼の急
激な温度低下を結果する。 もちろんその後に引続く高温溶鋼の後続注入の
下に奪熱速度は下降するのでTD内容鋼温度は、
注入開始からの時間の経過につれて漸増し、やが
て一定値に落着くが、一般に連続鋳造モールドへ
の鋳込みに適合すべき出鋼温度の過熱度には、上
記の初期奪熱の影響の如きが実操業上考慮に入れ
られることはない。 従つて上記のように過度的な非定常移注期にあ
つては、連続鋳造モールドなどへの鋳込み温度が
低いことによる、凝固金属組織その他の品質不良
が、連続鋳造鋳片の引抜き先端すなわちいわゆる
最ボトム鋳片に余儀なくされるわけであり、かよ
うな品質不良は、とくに連、連鋳操業における鋳
片の継ぎ目にも同様に起る。 かような注入初期段階におけるTD内容鋼の温
度低下を防止するには、チヤンネル型の電磁誘導
加熱装置（以下インダクタと略す）をTDに付帯
させ、これを用いて適宜に溶鋼加熱を行うことが
有利である。 インダクタは、TD内における溶鋼の主流動つ
まりその移注ノズルに向う流れの径路に対しその
側方にて、TDの側壁から部分的にはみ出す迂回
径路中に溶鋼チヤンネルを形成し、これに対し電
磁誘導に基く抵抗発熱を生じさせる。 ところが、このインダクタに対する電力投入ス
ケジユールの如何によつては、所期した溶鋼加熱
が、適宜にかつ円滑に進行しないことがしばしば
経験されたのである。 すなわち溶鋼加熱が最も必要とされる上記注入
初期段階には溶鋼の注入を開始するまでの間にイ
ンダクタの迂回径路中を満たしていた気相のほ
か、該気相との部分置換により該径路に浸入する
溶鋼の温度影響下に該径路を形成する耐火物から
発生する種々のガスが迂回径路内に混在し、これ
らはまた浸入溶鋼温度の影響を受けて膨脹し一部
は径路外に放散されるにしても悉皆排除されるわ
けではないからである。 このようにして迂回径路中を部分的に占めるこ
とが余儀なくされた溶鋼チヤンネルに対しインダ
クタの正規定格出力が投入されると、それによる
溶鋼チヤンネルの誘起電流に基く抵抗発熱と同時
に該誘起電流によつて生起されるピンチ効果は、
該発熱による気相の膨脹促進下に、局部的な溶鋼
チヤンネルの断面縮小を来して溶鋼チヤンネルの
長手方向の離断、いわゆるピンチングによる電気
的な導通遮断が結果される。こうして誘起電流が
流れなくなるともはや溶鋼チヤンネルの加熱に必
要な電力が有効にかつ安定して持続され得ず、そ
して一たん導通遮断を来すと溶鋼チヤンネルの導
通を回復するまでに時間がかかる上に、同様なピ
ンチングが反覆して起る。 この点についてはTD内溶鋼の浴面レベルとの
相互関係に対する解明に基いて、該レベルの変化
に応じてインダクタの投入電力を制御することを
さきに試み（特願昭58−6091号）、かなりの改善
を得たが、かような投入電力の制限が、TD内溶
鋼の注入初期における加熱の効果を減殺する不利
なしとしない。 （発明の目的） TDでの受入れ溶鋼のとくに注入初期における
温度低下をもたらすべき熱損失を一時的に圧倒す
るに足る多量の溶鋼の短時間注入を行い、その後
に該熱損失を償うことができるインダクタの安定
な作動を、ピンチングによる妨害なしに実現する
ことが、この提案の目的である。 （発明の構成） 上記の目的は、次の構成により有利に達成され
る。 TD内に運搬取鍋などから受入れた溶鋼を連続
鋳造モールドないしはそれに類似の施設に向けて
移注する操業に際し該TD内における溶鋼の主流
動の側方にて迂回径路を形成するチヤンネル型の
インダクタでもつて該溶鋼の加熱を行うに当り、 上記運搬取鍋などからTDに受入れる溶鋼の注
入流量につき、最少限度毎分３トンを越えてTD
容量が大きい程多量とする短時間注入を行うこ
と、 この注入に伴うTD内溶鋼の浴面レベル上昇の
途次に、 TD容量に応じて定まる、上記注入開始後の
TD内溶鋼の温度低下を補償するのに必要な、上
記インダクタの最高電力投入の時期における浴面
レベルを基準として、 該基準レベルの35％に達するまでの間と、さら
に70％に達するまでの間とにそれぞれ上記最高電
力の30〜20％および65〜50％の各範囲に抑制し
た、段階的電力投入パターンを適用し、上記迂回
径路における溶鋼の継続流動を確保すること、 上記基準レベルに達したのち、必要な最高電力
以下の電力投入により、TD内溶鋼の温度低下を
防止すること の結合を特徴とする、溶鋼のTD内加熱制御方
法。 ここに重要なことは、TDに対する注入初期に
おいて、できる限り短時間のうちに、つまり溶鋼
温度が全体として、TDの内張り耐火物の吸熱や
浴面からの放熱などによつて降下するのを圧倒す
るような急速注入をまず行い、その後に上記の吸
熱や放熱を償うべきインダクタによる加熱を、ピ
ンチングの発生なしに成就すべく段階的な電力投
入を適時にしかも適切に加えることであり、この
組合わせにより、TD内溶鋼の温度低下が、鋳込
みの全期間を通して有効に防止されるわけであ
る。 さて、第１図に、インダクタを付帯させたTD
の一部を部分破断でもつて要部構成につき図解し
た。 図中１はTD、２はその移注ノズル、また３は
インダクタをあらわす。TD１の容量は種々ある
が、７トンの場合と、35トン、さらには75トンの
ように大型の場合とについて以下のべることとし
て何れの場合も通常の連鋳機操業における鋳込み
速度には、さしたるちがいはないことから、最終
的にはこの鋳込みの際の溶鋼温度を確保するのに
必要なインダクタの正規定格電力は、前者におい
て1000kw、後者では1500kw程度で目的に適う。 TD１は、慣例に従つて鉄皮に内張り耐火物を
施し、図には示していないが移注ノズル２に対し
その閉塞を司るストツパを配設し移注ノズル２か
ら離れた図の右上方において運搬取鍋（図示略）
からの注入溶鋼を受入れる。 インダクタ３は、注入溶鋼の移注ノズル２に向
う主流動の側方にて、迂回径路を形成する耐火物
のケース４に、１次コイル５を有するコアー６を
組合わせて成る。 迂回径路の形成はたとえば、ほぼ円環状（ドー
ナツ形）をなす鋳鋼製のテンプレートをケース４
内に保持してこのテンプレートの一部をTD１の
側壁の内面に露出させた状態にて、水冷ジヤケツ
トを介して１次コイル５およびコアー６をテンプ
レートの中央孔に挿入組込みしてから、テンプレ
ートのまわりでケース４との間に、好ましくはマ
グネシア系のドライラミングタイプの耐火物を用
いて振動締固めの如きにより圧密充てんし、しか
るのち１次コイル５に通電してテンプレートに生
起される誘導電流のジユール熱にてラミング材の
焼結を行わせ、しかるのちたとえばTD内初回注
入の際に通電パワーを上げてテンプレートの溶解
を生じさせることによるようなＣ形溝の形にて
TD１の側壁内面に２か所で開口させ得るが、別
法によつてももちろんかまわない。 第２図には上記１次コイル５に対する通電によ
つて、コアー６に生じる磁束φと、誘起電流ｉと
の関係を図解した。 次に第３図ａ，ｂをもつて、TD内への注入流
量の大小にのみ起因したTD内溶鋼温度の時間推
移を比較して掲げた。 図から明らかなように注入流量が多い迅速注入
によつて、定常鋳込み域に達したときの温度に対
する最低温度の差ΔTは、定常鋳込み域温度が回
復されるまでの時間ｔが長びくにしてもかなり僅
小にとどまり、これに反して注入流量が少いとき
には、時間ｔは短かいが、ΔTは著大になり、こ
のことから、注入流量を高くする短時間注入は有
利ではあるが実操業では種々の制約のために、第
３図ａのような注入挙動は実現できず、せいぜい
同図ｂとの中間から、同図ａにより近づけること
に努力目標をおかざるを得ない。 さてまず容量７トン（満杯時浴深600mm）の
TD１を用いて、注入流量７トン／分とする操業
実験を行い、注入開始後１分経過の際、正規定格
出力1000kwのインダクタ３により、最高電力を
投入したところ、第４図ａに示すように、上述し
たピンチングが発生し、誘起電流ｉによる抵抗発
熱は成就せず、引続き１、２、分経過の際に、再
び1000kwの電力投入を行つたが、やはりピンチ
ングが発生した。ついで2.5分に達したときに再
投入を行つたところはじめて安定な通電加熱を行
うことができたが、このように注入開始後に2.5
分も経過してからの時宜を失した加熱によつて
は、所期した注入直後のTD内溶鋼の温度低下防
止には殆ど役立たず、第４図ｂに示すようにΔT
はかなりに大きい。 そこで第５図ａに示すように、７トン／分での
注入の途次に、まず2kw、ついで300kwにそれぞ
れ抑制した電力をおのおの17秒間にわたつて順次
に投入するインダクタ３の付勢により、溶鋼チヤ
ンネルの撹拌にて残留ガス気泡の排出を試み、注
入開始１分経過後に、1000kwの電力を投入した
が、やはりピンチングが発生した。そして注入開
始1.5分後に再投入をしてやつと安定した通電加
熱を行うことができたが、TD内温度推移は第５
図ｂのように依然不満足でΔTはほぼ−10℃に達
した。この結果から、溶鋼チヤンネル内のガス排
出に必要な溶鋼撹拌を生じさせるための出力とし
ては、上記の200〜300kwでは、不充分なことが
わかる。 そこで第６図ａに示したようにガス気泡の排出
を促進するため、とくに300kw、650kwの電力を
各17秒間にわたり段階的に投入してから、注入開
始１分経過後に、1000kwの電力を投入したとき
には、ピンチングによる溶鋼チヤンネルのとぎれ
がなく、安定な通電加熱ができ、こうして第６図
ｂに示すように、TD内溶鋼の温度低下は、はじ
めて無視され得る程度に減少した。 なお、この先行、段階的電力投入を、800kw、
950kwで試したところ、ピンチングの発生を回避
できなかつた。 以上の各事例においてTD１の容量が７トンの
場合、インダクタの必要最高電力投入の時期を注
入開始１分経過時に定めてその際における浴深さ
600mmを基準浴面レベルと考え、これに至る浴面
レベルの上昇の途次に、該基準レベルの33％
（200mm）および67％（400mm）に達した各時点に
て、インダクタ３の正規定格電力1000kwのそれ
ぞれ30％（300kw）、65％（650kw）に相当する
ように抑制した段階的電力投入パターンを適用す
る第６図ａの操業によつて、基準レベル到達後の
最高電力投入に至る間、ピンチングによる妨害が
なく、事実上TD内溶鋼温度低下を伴わぬ鋳込み
が同図ｂのように実現できたのである。 次に上記基準レベルに至る注入時間を、それぞ
れ1.4分（５トン／分）、2.3分（３トン／分）に
変化させたほかは、第６図ａに従う操業実験によ
ると、各場合とも上述１分以内（７トン／分）の
ときと比べて急速注入による溶鋼温度低下の防止
効果が減じて、それぞれΔTは−３℃、−６℃と
なつたが、さらに3.5分（２トン／分）の注入時
間の場合、すなわち３トン／分よりも少い注入流
量の下ではΔTが急激に増大（−13℃）するため
もはや所期した初期鋳込み温度の確保を成就し得
ないことがわかつた。 次に容量がそれぞれ35トンおよび75トンの大型
TDにつきインダクタの能力を何れも1500kwに
高め、おのおの12トン／分、15トン／分の注入流
量において、第６図ａに準じた段階的電力投入パ
ターンの適用に関し、事実上初期鋳込み溶鋼温度
が期待どおりに確保されるような注入初期加熱に
適合すべき最高電力投入までの注入開始後経過時
間と、タンデイツシユ容量との関係を求めて、第
７図の結果が得られ、図の斜線域において上記適
合を達し得ることがたしかめられた。 この図から明らかなように、TD容量の増大に
つれて注入流量を大きくし、かつインダクタによ
る最高電力の投入時点を遅らせること、そしてそ
の投入時点に至る間に、抑制された適切な段階的
電力投入パターンを適用することが、ピンチング
を伴わぬインダクタによる効果的なTD内溶鋼の
温度補償のために必要である。 以上のべたところにおいてTDにおける溶鋼の
注入流量は、最小限毎分３トンに満たないとき、
有効なTD内溶鋼温度補償を実現できず、そして
TD溶量の増加につれて、該流量をさらに増加す
ることが必要である。なお注入流量の上限につい
ては、操業条件に依存しむやみに増すことはでき
ず、７トンの場合、７トン／分、35トンの場合12
トン／分、75トンの場合15トン／分がほぼ限度で
ある。 次に上述の急速な短時間注入中の段階的電力投
入パターンの適用を経たあと最高電力を投入した
ときピンチングの発生を回避し得るTD内溶鋼浴
面の基準レベルについては、TD容量に応じる
が、７トン程度の比較的小型のものでは満杯レベ
ルを、そして35トン程度の中型で満杯レベルのほ
ぼ3/4、さらに75トン程度の大型にあつては同様
にほぼ1/2程度とすることが必要である。 上掲の段階的電力投入パターンについては、ま
ず基準レベルの35％、次に75％にそれぞれ達しな
い浴面レベルの上昇中に、おのおの最高電力の30
〜20％、および65〜50％の各範囲で順次に適用す
ることが必要であり、何れも時宜を失したり、ま
たそれぞれ20％、50％未満の低すぎる電力投入で
は、基準レベルに達した時点での最高電力投入の
際におけるピンチングが有効に回避し得ない一
方、それぞれ30％、50％をこえる過大な電力投入
はその時点でピンチングが生じて、何れも爾後に
おけるインダクタの安定作動を得ることができな
くなる。 以下に、容量７トン、35トンおよび75トンの各
TDを用いて、TD内溶鋼の加熱を、前者につき
1000kw、後二者につき1500kwのインダクタによ
つて実行した場合について、注入流量が過小な場
合の比較例と対比してこの発明による効果を実施
例により験証した結果は次表１のとおりである。

【表】 段階的電力投入パターンについては上例で最も
成績のよかつた適合例１、３および５について、
それらの適用の時期をかえて実験を進め、次表に
示す場合に、ΔTが実質的に解消され得た。

【表】 このことから最高電力の投入はTDが大容量に
なるほどおそくなり、７トンで１分、35トンでは
2.2分、そして75トンでは2.5分であるが、要はこ
れらの時間内にピンチングの発生なしに最高電力
が安定に投入され得る先行的な段階的な抑制下の
電力投入を、該TDに対する急速注入にあわせて
行うことが、TD内溶鋼の温度低下を回避するた
めに必要なのである。 かくしてこの発明によれば、インダクタによる
TD内溶鋼の時宜に通して加熱に必要な最高電力
の投入に従来付随したピンチングによる通電妨害
を有効に排除することができ。TD内溶鋼の簡便
な加熱制御による溶鋼性状、就中温度を、連続鋳
造モールドその他類似の施設への移注の間、とく
にその初期における降温を適切に償つて、事実上
定常鋳込み中のそれに一致させることができ、該
降温に由来する製品品質の悪化が、有利に防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はインダクタを付帯するTDの部分を破
断して要部構成をあらわした斜視図、第２図はイ
ンダクタによる誘起電流の発生挙動説明図、第３
図ａ，ｂはTD内受入れ溶鋼の注入流量が該溶鋼
温度に及ぼす影響の比較図表であり、第４図ａ，
ｂ、第５図ａ，ｂ、第６図ａ，ｂはそれぞれイン
ダクタの電力投入パターンと、それによる溶鋼温
度推移のグラフであり、第７図はTD容量と最高
電力投入時期との適否弁別線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンデイツシユ内に運搬取鍋などから受入れ
   た溶融金属を連続鋳造モールドないしはそれに類
   似の施設に向けて移注する操業に際し該タンデイ
   ツシユ内における溶融金属の主流動の側方にて迂
   回径路を形成するチヤンネル型の電磁誘導加熱装
   置でもつて該溶融金属の加熱を行うに当り、 上記運搬取鍋などからタンデイツシユに受入れ
   る溶融金属の注入流量につき最少限度毎分３トン
   を越えてタンデイツシユ容量が大きい程多量とす
   る、短時間注入を行うこと、 この注入に伴うタンデイツシユ内溶融金属の浴
   面レベル上昇の途次に、 タンデイツシユ容量に応じて定まる、上記注入
   開始後のタンデイツシユ内溶融金属の温度低下を
   補償するのに必要な、上記電磁誘導加熱装置の最
   高電力投入の時期における浴面レベルを基準とし
   て、 該基準レベルの35％に達するまでの間と、さら
   に70％に達するまでの間とに、それぞれ上記最高
   電力の30〜20％および65〜50％の各範囲に抑制し
   た、 段階的電力投入パターンを適用し、上記迂回径
   路における溶融金属の継続流動を確保すること、 上記基準レベルに達したのち、必要な最高電力
   以下の電力投入により、タンデイツシユ内溶融金
   属の温度低下を防止すること、 の結合を特徴とする、溶融金属のタンデイツシユ
   内加熱制御方法。