JPS643590B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鋼の連続鋳造方法における鋳込み
温度の制御方法に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

鋼の連続鋳造方法として、溶鋼をレードル（取
鍋）にとり、このレードル内の溶鋼をタンデイツ
シユ（中間樋）を経て水冷鋳型に鋳込む方法があ
る。

かかる連続鋳造方法においては、鋳込温度を、
鋼種によつて決定される液相線（凝固）温度に近
い低温、すなわち液相線温度より約15〜20℃高い
温度に設定すると、鋳造組織の微細化が進み、鋳
造品に中間収縮孔、多孔質デントライト、中心偏
折内部割れといつた欠陥が発生しにくいことはよ
く知られている。また、本発明者らは、さらに、
液相線温度にきわめて近い、すなわち、液相線温
度より10℃高い温度以下の温度で鋳込むときは、
前記欠陥がほとんど発生しないことを発見した。

このため、鋼の連続鋳造においては、鋳造品の
品質および操業の安定化のためには、鋳込温度
を、上記の温度範囲内においてできるだけ一定に
なるように制御しなければならない。

しかしながら、レードル内の溶鋼は経時的に順
次低下し、またタンデイツシユにおいても放熱に
よつて溶鋼の温度が低下するため、鋳込温度を一
定に維持することは困難である。

ところで、従来、レードル内の溶鋼の経時的温
度降下やタンデイツシユでの放熱による溶鋼の温
度降下を補償するために、タンデイツシユに電磁
誘導加熱装置を設置してタンデイツシユ内の溶鋼
を加熱して、鋳込み温度を一定にしようとするこ
とが考えられている。

ところが、上記タンデイツシユに設けた電磁誘
導加熱装置によつてレードル内の溶鋼の経時的温
度降下やタンデイツシユ内の放熱による温度降下
を補償して鋳込み温度を一定にしようとすると、
タンデイツシユ内の溶鋼温度を連続的に測温しな
がら、電磁誘導加熱装置の加熱入力を制御しなけ
ればならないが、この方法には次の二つの基本的
欠点がある。

即ち、その欠点は、 (1) 溶鋼の温度を長時間連続測温するには熱電対
やその保護管としての優れた材料が入手できな
い。例えば保護管の耐火物層の厚みを厚くする
と熱電対の感度が低下して温度計としての応答
が遅れて正しい温度が直ちに測定できない等の
問題がある。

(2) この制御方法は測定温度に追随して行うフイ
ードバツク制御方式であるので、基本的に制御
動作に遅れを伴う。

ということである。

そこで、この発明は、タンデイツシユ内の溶鋼
温度を連続的に測温する必要がなく、しかも電磁
誘導加熱装置の加熱入力を予め設定したプログラ
ムに従つて制御を可能にすることにより、鋳込み
温度を一定に保つことができるようにすることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記のような問題点を解決するた
ために、溶鋼をレードルに溜め、このレードル内
の溶綱をタンデイツシユを経て水冷鋳型に鋳込む
鋼の連続鋳造方法における鋳込み温度の制御方法
において、上記タンデイツシユに電磁誘導加熱装
置を設け、レードルからタンデイツシユへ溶鋼の
注入を開始した後、タンデイツシユ内の溶鋼温度
が降下しはじめる時点で上記電磁誘導加熱装置の
通電を開始し、その後、レードルからタンデイツ
シユへ溶鋼を注入している間はレードル内の溶鋼
の温度低下に対応する下記(1)の式に従つて上記電
磁誘導加熱装置の加熱入力を増加せしめ、レード
ルからタンデイツシユへの溶鋼の注入を終了した
後は、タンデイツシユ内の残溶鋼からの放熱量を
補償するように上記電磁誘導加熱装置の加熱入力
を減少せしめることを特徴とする。

Ｅ＝KCW〓∫^t _pdθ／dtdt ……(1) Ｅ：加熱開始時から ｔ時間後の入力 KW Ｃ：溶鋼の比熱 kcal／Kg℃ W〓：鋳込速度 Kg／Hr θ：レードル内の溶鋼温度 ℃ ｔ：加熱開始からの時間 Hr Ｋ：定数 0.012KWH／kcal 〔作用〕 従来の連続鋳造方法によつて液相線温度1470℃
の高炭素鋼を可能な限り低温鋳込みした場合の溶
鋼温度変化を第３図に示す。鋼の連続鋳造におい
ては通常１チヤージ（レードル内溶鋼を１回に鋳
造する量）を30〜90分で鋳造するのが普通であ
り、第３図の場合は約60分であつた。レードル内
の溶鋼温度は、はじめ1540℃であるが鋳造作業中
殆んど直線的に低下する。鋳込み開始直後にはタ
ンデイツシユが低温（溶鋼温度まで予熱すること
はできない）であるためレードルからの溶鋼によ
る熱は、耐火物に相当吸収されタンデイツシユ内
の溶鋼温度すなわち鋳込み温度は比較的低いが約
10分後からは定常に近くなる。その後、約30分後
からは、レードル内の溶鋼温度が低下する一方、
タンデイツシユからの放熱量は、ほとんど変化し
ないのでタンデイツシユ内、溶鋼温度すなわち鋳
込み温度は低下し、また、レードルからの注入が
完了した後は、レードルからの注入流による熱の
補給がないので鋳込温度はさらに低下する。した
がつて第３図に示すように鋳込温度の最高と最低
の差は、約30℃に達し、超低温鋳込みはできな
い。

この鋳込み温度の変化は、タンデイツシユの構
造、容量、鋳込速度などにもよるが、レードル内
の溶鋼温度低下してタンデイツシユへの注入流に
よる熱の供給が減少し、タンデイツシユでの放熱
量を補えなくなることが主たる要因である。した
がつて注入流による熱の供給すなわち注入流温度
が見掛け上、一定となるようにタンデイツシユ内
の溶鋼に熱を与えれば鋳込み温度は一定となる。
そのための加熱入力は、上記(1)式で表わされる。

タンデイツシユへの注入流の温度変化は、第３
図に示すように、ほとんど直線で近似できるし、
あるいは予め実験によつて求めることができるの
で上記(1)式による入力の制御方式を定めることが
できる。加熱開始時間t₀は、レードルからタンデ
イツシユへ溶鋼の注入を開始した後、タンデイツ
シユ内の溶鋼温度が降下しはじめる時点であり、
その時点はレードル内の温度を測定してもよく、
またあらかじめ決めておくこともできる。つぎに
レードルからの注入が終了したのちも鋳込温度を
一定に保つにはタンデイツシユからの放熱量を補
償するように入力を制御すればよい。放熱量は、
タンデイツシユ内の溶鋼量によつて変化するが、
その変化は、実験によつて定めることもでき、あ
るいは計算によつて求めることもできるので制御
の方式も容易に定めることができる。一般に連続
鋳造の場合、溶鋼は高温でしかも流れが激しいの
で連続的にしかも精密に温度を測定することは困
難であり、したがつて鋳込み流の温度を測定して
それを基準に直接入力制御をすることはできない
が前記の方式によれば、あらかじめ定めたプログ
ラムに従つて入力制御をすることにより鋳込み温
度を正確に一定の温度に保つことができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の連続鋳造方法を示す原理
図である。レードル１の中に製鋼された溶鋼２が
蓄えられており、溶鋼は、レードルの底にある孔
からタンデイツシユ３に注入される。タンデイツ
シユ３には電磁誘導コイル１１が設けられてお
り、タンデイツシユ内の溶鋼は撹拌されつつ温度
が調整されて、タンデイツシユノズル４を通つて
鋳込み流５となつて水冷鋳型（モールド）６の中
に鋳込まれる。鋳込みの流量は、調整棒１７によ
つて調整される。水冷鋳型によつて鋳片７の外皮
が形成され、さらにスプレー装置８によつて水冷
されて液芯まで凝固し、ピンチロール９によつて
連続的に引き抜かれる。第２図は、この発明に用
いるタンデイツシユの構造を示す図面である。タ
ンデイツシユの耐火物ライニングは、底のある円
筒形すなわち、ルツボ型に形成し、溶鋼を収容す
る。ライニング１０の外周には同心円状の電磁誘
導コイル１１があり電源１２から入力制御装置１
３を通じて電力が負荷され溶鋼を撹拌しつつ溶鋼
温度を制御する。溶鋼が円柱形の場合、これを電
磁誘導加熱すれば加熱すると同時にピンチ効果に
より第２図の矢印を付した線の方向に強い溶鋼の
流れが生じて、均一に撹拌されることは良く知ら
れている。タンデイツシユ耐火物が円筒形に形成
されているので誘導加熱装置としては最も容易、
簡単な構造とすることができる。また撹拌力が均
一に作用して温度の均一化が効果的に行われ、溶
鋼の量の大小にかかわらず加熱撹拌が可能であ
る。さらに地金の耐火物内壁への固着１６が生じ
ても誘導加熱の特質から固着部分１６に加熱効果
が大きく再溶解されて、その後の固着は抑制され
る。タンデイツシユを円筒形に形成することによ
つて耐火物の温度変化による膨張、収縮がもつと
も無理なく吸収され、溶鋼温度の均一化と地金固
着の抑制効果と相俟つてタンデイツシユ耐火物の
寿命が長くなる効果も有する。

上記のように、タンデイツシユ内の溶鋼を電磁
誘導加熱すると、加熱と同時に撹拌が行われる
が、その際の撹拌力は入力に比例し電源の周波数
の平方根に反比例する。したがつて入力が大きい
時には、撹拌力も大となつて過剰撹拌となり溶鋼
表面の酸化が促進されるなどの悪影響が生ずるこ
とがある。それゆえこの発明の入力制御装置に周
波数可変装置をもうけて撹拌力を制御するのが望
ましい。撹拌状態は、容易に目視が可能であり、
手動によつて制御することができる。

次に、この発明による連続鋳造法の実施例を第
４図に示す。この実施例においては、前記第３図
の場合と同様の液相線温度1470℃の高炭素鋼を使
用し、レードル内溶鋼の初期温度は、1525℃と従
来方法の場合より15℃低く設定した。約20分後か
ら誘導加熱を開始し前記の計算式に基づき入力を
増加させた。レードル内の溶鋼がなくなり、タン
デイツシユ内の残溶鋼のみの鋳造時には入力を直
線的に減少した。制御された加熱入力量の変化
は、第４図に示す通りである。その結果、鋳込み
温度は、第４図に示すように連続鋳造中1470℃〜
1480℃の間に保たれ、液相線温度より10℃高い温
度より低温の超低温鋳込み法を実現することがで
き、内部欠陥のない品質良好な鋳片を得ることが
できた。また、溶鋼全量を鋳込む間にノズル閉塞
も生ぜず、タンデイツシユ内部の壁に地金が固着
することもなかつた。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、鋳込み温度
を連続的に測定してこの測定値に基づいて電磁誘
導加熱装置の加熱入力を制御することなく、予め
設定したプログラムによつて加熱入力の制御が可
能であるから、制御動作に遅れを伴なうことな
く、鋳込み温度を一定に保つことができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の連続鋳造方法の原理図、第
２図はａタンデイツシユの構造を示す断面図、第
２図bA−Ａ断面の平面図、第３図、第４図はそ
れぞれ従来方法並にこの発明の方法による場合の
温度変化を示す図面である。 １……レードル、２……レードル内溶鋼、３…
…タンデイツシユ、４……ノズル、５……鋳込み
流、６……水冷鋳型、７……鋳片、８……２次冷
却スピレー、９……ピンチロール、１０……耐火
物、１１……電磁誘導コイル、１２……入力電
源、１３……制御装置、１４……溶鋼、１６……
溶鋼流、１７……棒、１８……蓋、１９……プロ
グラム設定器、２０……周波数可変装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶鋼をレードルに溜め、このレードル内の溶
   綱をタンデイツシユを経て水冷鋳型に鋳込む鋼の
   連続鋳造方法における鋳込み温度の制御方法にお
   いて、上記タンデイツシユに電磁誘導加熱装置を
   設け、レードルからタンデイツシユへ溶鋼の注入
   を開始した後、タンデイツシユ内の溶鋼温度が降
   下しはじめる時点で上記電磁誘導加熱装置の通電
   を開始し、その後、レードルからタンデイツシユ
   へ溶鋼を注入している間はレードル内の溶鋼の温
   度低下に対応する下記(1)の式に従つて上記電磁誘
   導加熱装置の加熱入力を増加せしめ、レードルか
   らタンデイツシユへの溶鋼の注入を終了した後
   は、タンデイツシユ内の残溶鋼からの放熱量を補
   償するように上記電磁誘導加熱装置の加熱入力を
   減少せしめることを特徴とする連続鋳造方法にお
   ける鋳込み温度の制御方法。 Ｅ＝KCW〓∫^t _pdθ／dtdt ……(1) Ｅ：加熱開始時から ｔ時間後の入力 KW Ｃ：溶鋼の比熱 kcal／Kg℃ W〓：鋳込速度 Kg／Hr θ：レードル内の溶鋼温度 ℃ ｔ：加熱開始からの時間 Hr Ｋ：定数 0.012KWH／kcal