JPS6349588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼の連続鋳造方法に関するものであ
る。

さて、周知の如く連続鋳造においては一般に、
タンデイツシユに貯留された溶鋼を鋳型に注入
し、所定の断面形状を有した鋳片とし、それを下
方へ連続的に引抜きつゝ、その芯部まで凝固せし
めた後、設定長さに切断することによつて鋼の製
造が行われる。前記鋳片は連続鋳造装置（以下連
鋳機と云う）を引抜かれる間に表面より順次凝固
し、連鋳機の機端部において、その芯部までほぼ
完全に凝固するよう機長が設定され、かつ、鋳造
速度および冷却強度等が制御されている。

ところで前記鋳型内への溶鋼の注入、即ち鋳造
を終了するにあたつては、鋳片のトツプ部（本発
明において鋳片トツプ部とは、鋳造終了時点にお
ける鋳型から引抜かれる鋳片の尻端部を云う）を
確実に凝固させて引抜く必要がある。つまり前記
鋳片トツプ部の凝固が不充分な状態で鋳片の引抜
きを行つた場合、鋳片表面に生成された凝固殻が
連鋳機内で破断し、溶鋼の流出及びブリードを生
じ、設備損傷や水蒸気爆発を生じる事態が発生
し、設備上および安全上に大きな問題となる。

而して連続鋳造においては、鋳造末期に際して
鋳造速度を大巾に低下させ、極端な場合には、引
抜きを停止するなどして鋳片トツプ部を充分に凝
固させてから徐々に引抜くことが一般的である。
このため従来前記鋳造末期において、連鋳機内に
位置する鋳片の温度低下は、著しいものであつ
た。

近年、前記連鋳機で製造された鋳片を切断した
後、それを冷却することなく直ちに圧延工程へ送
給する直送圧延（以下CC−DRと云う）の採用が
積極的に行われている。このCC−DRの実施にあ
たつては、鋳片の温度を高温に保持することが極
めて重要である。

而して従来より連鋳機内における鋳片の温度低
下を防止するための種々の提案がなされている。
例えば、前記速度低下に対応して２次冷却水量を
減少せしめる制御等が採用されている。しかしな
がら該従来の制御方法においても、なお鋳片の温
度低下を完全に防止することはできず、CC−DR
を実施できない鋳片の発生量が多くなり、鋳造末
期の温度低下によるCC−DRハネが、CC−DRを
実施するうえでの大きな障害となつていた。

本発明は、前記鋳造末期における鋳片の温度低
下を防止するために、種々実験を繰返した結果発
明されたものであつて、その要旨は、鋳造が終了
に近づいた時点で、鋳造速度低下による放熱量の
増加を、予め求められた鋼種、サイズ、機長、冷
却強度、ストランド表面温度等と鋳造速度変化に
対応した放熱増加量との関係より予測して、機長
相当長さの残ストランドの始端が２次冷却ゾーン
の下部設定位置に達したことをトリガーとし、前
記放熱量増加によるストランド温度降下代分に見
合うよう２次冷却量を減少せしめ、残ストランド
の平均温度を目標温度に近づけることを特徴とす
る鋼の連続鋳造方法に関するものである。

以下実施例に基づき本発明を詳述する。

第１図は、周知の一般的な連鋳機の断面構造図
である。図において１は溶鋼２を貯留する鍋であ
り、３はタンデイツシユである。タンデイシユ３
には注入ノズル４が装着されており、この注入ノ
ズル４を介してタンデイツシユ３内の溶鋼２は鋳
型５に注入される。６は鋳型５より引抜かれ、所
定断面形状をした鋳片（該切断前の帯状鋳片を以
下ストランドと云う）、７は前記ストランド６を
冷却するための２次冷却装置、８はストランド６
を連続的に引抜き搬送するガイドロール群、９は
ストランド６を設定長さに切断する切断装置、１
０は設定長さに切断された鋼（鋳片）をそれぞれ
示す。

而して通常の連続鋳造操業においては、タンデ
イツシユ３の溶鋼２を注入ノズル４を介して鋳型
５に注入することにより、所定の断面形状を有す
るストランド６にすると共に、このストランド６
を連続的に引抜き、連鋳機の機端近傍に設けられ
た切断装置９で設定長さに切断して鋼１０の製造
が行われる。

ところがタンデイツシユ３内溶鋼３の残量が所
定量以下となるか、あるいは零となると、例えば
スライデイングノズル３０が閉鎖され鋳造が終了
する。第２図は鋳造末期における一般的な鋳造速
度パターンを示す線図であり、機長Ｌが37ｍの連
鋳機において、鋳造速度1.6ｍ／分で、250mm厚×
950mm巾のサイズのストランド６を製造した時の
一実施例を示すものである。

第２図においてｘが前記鋳造終了時を示し、こ
の鋳造終了時ｘに先立つて鋳造速度が徐々に低下
され、鋳造終了に際するスラグの分離および鋳片
トツプ部の確実な凝固を行わせるための速度制御
が行われる。鋳造終了時ｘには、その速度は0.5
ｍ／分と極めて低速となり、その低速状態で、一
定時間引抜きを行い、場合によつては金属屑や鉄
板等の冷材を鋳型５内へ投入する等して、前記鋳
片トツプ部の凝固を促進する操作が行われ、然か
る後再び鋳造速度（この場合はストランドの引抜
速度で、本発明において鋳造速度とはこの鋳造終
了後のストランド引抜速度を含めて用いる。）を
徐々に上昇させ、連鋳機内に位置するストランド
６の全量が引抜かれ連続鋳造操業が終了する。

前記第２図の実施例において、鋳造速度が通常
の1.6ｍ／分より低下する時間ｔは10〜11分にも
達し、従つてこの間に連鋳機内を搬送されるスト
ランド６は、当然のことながら空冷による放熱お
よび冷却水による抜熱等が増大し（本発明におい
て鋳造速度低下による放熱量の増加とは、空冷に
よる放熱および冷却水による抜熱等を含めて云う
ものである。）その温度も降下する。

而して本発明においては、まず前記鋳造末期に
おける鋳造速度低下による放熱量の増加を、鋳造
終了が近づいた時点で予測する。次いで機長Ｌに
相当する長さの残ストランドの始端が、二次冷却
ゾーン７０の下部設定位置に達したら、それをト
リガーとして、２次冷却量を減少せしめる。即ち
二次冷却量を減少することによつて、２次冷却ゾ
ーン７０の出口におけるストランド６の温度を、
前記予測された放熱量の増加を補う程度まで高め
るものである。

第３図は前記鋳造速度低下を開始した時におけ
る鋳造状態を示すものであつて、６ａは二次冷却
ゾーン７０内に位置するストランド、６ｂは二次
冷却ゾーン７０をでて機端部までのストランドを
示す。ストランド６ｂは通常自然放冷の状態に曝
され、又場合によつてはガイドロール８０を冷却
することによる間接冷却（以下ロール外冷と云
う）が行われ、時間の経過に伴つて放熱量が増加
し、その温度は降下する。又ストランド６ａにお
いて、必要以上の冷却、即ち過冷却が行われると
該冷却による抜熱が増大し、その温度も降下す
る。

而して本発明においては、ストランド６ａ，６
ｂにおける鋳造速度低下による放熱量を予測す
る。この予測手段としては、例えば、過去の実績
および経験等より鋼種、サイズ、機長、冷却強
度、さらに後述する(2)式に示すストランド表面温
度等と鋳造速度変化に対応した放熱増加量との関
係を求めておき、その関係に基づいて、当該鋳造
条件下における鋳造速度低下時の放熱増加量を予
測すればよい。

又、下記(1)および(2)式は前記放熱増加量を、ス
トランドに対する熱伝達率の変化で求めるための
基本式を示すものである。

h₁＝α×W〓＋γ −(1) h₂＝ε×｛（Ts＋273）⁴−（T_A＋273）⁴｝×Ｒ −(2) h₁：冷却水による抜熱に対する熱伝達率 h₂：空冷による放熱に対する熱伝達率 α：冷却水種類に基づく定数 Ｗ：注水密度（冷却強度） γ：水冷部における放熱量 ε：放射係数 Ts：ストランド表面温度 T_A：雰囲気温度 Ｒ：ロール外冷による放熱係数 而して前記(1)式および(2)式に基づいて通常操業
時と、鋳造速度低下時とのh₁、h₂の変化（Δh₁、
Δh₂）を求めることによつて、前記放熱増加量を
予測することも可能である。例えばストランド６
の表面温度T₃が高くなるとその分放熱量も増加
する。従つて当該ストランド６の表面温度T₃を
加味して放熱増加量を予測することができる。

さて、前記鋳造速度低下による放熱量の増加
（以下これを放熱増加量と云う）が予測されると、
それに対応して、つまり放熱増加量によるストラ
ンド６ｂの温度低下代を見込んで、２次冷却ゾー
ン７０の出口部におけるストランド６の温度を、
前記温度降下代分だけ高くなるよう、即ち放熱量
増加によるストランド温度降下代分に見合う２次
冷却量を減少せしめる。前記２次冷却量の減少制
御は、機長Ｌに相当する長さの残ストランド６０
の始端６０ａつまり、鋳造速度低下を開始した時
点に切断装置９の切断部に位置するストランド部
分が、２次冷却ゾーン７０の設定位置Ｙに達した
ことをトリガーとして開始する。

第４図は、前記第２図の実施例（鋳造速度パタ
ーン）に本発明を実施したもので、２次冷却量の
減少制御パターンの一実施例を示すものである。
図中ａ：通常操業時、ｂ：ストランド６ｂの放熱
増加量に対するフイードフオワード制御、ｃ：ス
トランド６ｂの放熱増加量に対するフイードバツ
ク制御を示す。本実施例においては、ストランド
方向に分割された２次冷却装置７のうち、下部の
２ブロツクの冷却装置７ａ，７ｂ（第１図参照・
２次冷却ゾーン７０の全長18ｍ、下部２ブロツク
の長さ7.5ｍ、而して下部設定位置Ｙは鋳型５よ
り10.5ｍの位置とした）のみの２次冷却量を減少
制御し、上部の残りの冷却装置７は、通常Ｍ片と
同等の２次冷却制御を行つた。

第５図は前記第４図の実施例に基づく２次冷却
ゾーン出口部の温度を、同様に第６図は、切断装
置９で切断完了直後の温度を従来法と比較し、そ
れぞれその端面より40mmの部分における表面温度
で示したものである。図中従来法１は減速開始前
に２次冷却帯を通過したストランド、従来法２は
減速開始時に２次冷却帯に滞留しているストラン
ドである。

この第４図〜第６図より判明するように、放熱
増加量を予測し、それに対応して２次冷却量を減
少させることにより、残ストランド６０の平均温
度を目標温度、即ち切断装置９による切断終了後
の鋳片温度が通常操業時と殆ど変らない温度に近
づけることが可能となつた。尚、前記実施例で
は、２次冷却装置７のうち、下部２ブロツク７
ａ，７ｂのみの冷却量を減少させ、抜熱を抑制す
ることによつて２次冷却ゾーン７０の出口部にお
けるストランド温度を、放熱増加量に見合う温度
に高めることが充分可能で、また上部の残りの二
次冷却装置７によつて、ストランド６の凝固殻の
生成も確実に行えることが確認できた。

しかしながら前記２ブロツク７ａ，７ｂのみの
制御で、放熱増加量に対応できない場合には例え
ば下部の３ブロツクあるいは３ブロツク以上の冷
却装置において、２次冷却水量を減少せしめれば
よく、逆に放熱増加量が少ない場合は、下部１ブ
ロツクのみで減少制御することも当然可能であ
る。

本発明において２次冷却ゾーンの下部設定位置
Ｙとは、前記の如き放熱増加量に対応して必要と
する２次冷却量の減少制御範囲の上部位置を云う
ものである。

さて、第７図は本発明に基づく一実施例を示す
もので、連鋳機の構造図である。第７図におい
て、１１は演算装置であり、１２は二次冷却量制
御装置である。演算装置１１には予め鋼種、サイ
ズ（ストランドの厚み、巾、切断長さ）、鋳造末
期における標準的な鋳造速度パターン等が入力さ
れており、またタンデイツシユ３および鍋１の残
溶鋼量、鋳造速度、２次冷却量等の情報が、検出
端１３ａ，１３ｂ，１３ｃより逐次入力される。

而して演算装置１１においては、その時の鋳造
条件に応じた放熱増加量を演算する等して予測
し、その放熱増加量に対して、ストランド６の二
次冷却ゾーン７０の出口部における温度上昇量お
よび前記温度上昇量を得るための２次冷却量の減
少量等を算出する。同時に鍋１およびタンデイツ
シユ３の残溶鋼量、鋳造速度等より、残ストラン
ド６０の始端６０ａが、２次冷却ゾーン７０の設
定位置Ｙに到達する時点を判断する。

而して、残ストランド６０の始端６０ａが、２
次冷却ゾーン７０の設定位置Ｙに到達したと判断
されたら、それをトリガーとして直ちに２次冷却
量制御装置１２に指令が発せられ、２次冷却量制
御装置１２によつて、２次冷却装置７の制御弁１
４を制御し、２次冷却量が前記減少量になるよう
制御する。

而して、予めパターンとして記憶されている鋳
造速度低下に対する２次冷却量のフイードフオワ
ード制御および上部２次冷却帯における過冷却に
対するフイードバツク制御が可能となる。

又本実施例においては、２次冷却ゾーン７０の
出口部および機端部の残ストランド６０の表面温
度を検出して、前記演算装置１１に入力し、この
実測された残ストランド６０の表面温度に対応し
て、前記２次冷却量の減少制御を逐次修正するこ
とも可能であり、残ストランド６０の平均温度を
より高精度で前記目標温度に近づけることが可能
となり効果的であつた。

第８図は、本実施例に基づいて850〜1100mm巾
の低炭A1キルド鋼を製造したときのストランド
温度の推移を、切断後の鋳片端面より40mmの部分
における表面温度で示したものである。本発明の
実施により、鋳造速度が低下する鋳造末期におい
ても通常操業時と何等変らない高温を確保できる
ことが確認された。

以上詳述したように本発明によつて、鋳造末期
に、鋳造速度が大巾に低下しても、ストランド６
の断面平均温度をその最終端、即ちトツプ部ま
で、例えばCC−DRを実施するに必要な1270℃以
上の極めて高温の目標温度に保持することが可能
となり、この結果鋳造末期における速度低下によ
るCC−DRハネ率も、従来の４％から０へと激減
させることが可能となつた。以上のように本発明
の効果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は周知の一般的な連鋳機の断面図、第２
図は鋳造末期における一般的な鋳造速度パターン
を示す線図、第３図〜第８図は本発明に基づく実
施例を示すもので、第３図は本発明の基本的構成
を説明するための構造図、第４図は本発明の２次
冷却制御の一実施例を示す線図、第５図は２次冷
却ゾーン出口部のストランド温度を示す線図、第
６図は切断完了直後のストランド温度を示す線
図、第７図は２次冷却制御装置の一実施例を示す
構造図、第８図は本発明の効果を示すもので低炭
A1キルド鋼を製造したときの温度推移を示す線
図である。 １：鍋、２：溶鋼、３：タンデイツシユ、４：
注入ノズル、５：鋳型、６：ストランド、７：２
次冷却装置、８：ガイドロール群、９：切断装
置、１０：鋼、１１：演算装置、１２：２次冷却
量制御装置、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ：検出端、
１４：制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳造が終了に近づいた時点で、鋳造速度低下
   による放熱量の増加を、予め求められた鋼種、サ
   イズ、機長、冷却強度、ストランド表面温度等と
   鋳造速度変化に対応した放熱増加量との関係より
   予測して、機長相当長さの残ストランドの始端が
   ２次冷却ゾーンの下部設定位置に達したことをト
   リガーとし、前記放熱量増加によるストランド温
   度降下代分に見合うよう２次冷却量を減少せし
   め、残ストランドの平均温度を目標温度に近づけ
   ることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。