JP2014014851A

JP2014014851A - 造塊鋳造方法

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Publication number: JP2014014851A
Application number: JP2012155101A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Hisamura; 総一郎久村; Koki Hatanaka; 幸喜畠中; Yutaka Takao; 豊高尾; Yoshinori Washimi; 芳紀鷲見
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: JP5958810B2

Abstract

【課題】下注ぎ鋳造における介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生を防止する。
【解決手段】鋳込み初期工程Iにはスライドノズルを全開し、続くボトム絞り工程IIではスライドノズルを所定開度まで閉鎖し、その後の本体鋳込み工程IIIでは、造塊鋳型内の溶湯の臨界表面流速が臨界速度内に収まるような所定の湯上り速度を維持するようにスライドノズルを開閉制御し、本体鋳込み工程III後の押湯工程IVでは湯上り速度を、本体鋳込み工程IIIにおける湯上り速度よりも小さい所定速度に維持するようにスライドノズルを開閉制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は造塊鋳造方法に関し、特に、取鍋から湯道を経て造塊鋳型内に下方から溶湯を注入する場合に、鋳型内で生成される鋼塊の欠陥を少なくできる造塊鋳造方法に関する。

取鍋内の溶湯を、湯道を経て造塊鋳型の底面に設けた注入口から鋳型内に注入する、いわゆる下注ぎ鋳造は、上注ぎ鋳造に比してガスや異物の混入による欠陥の生じにくい造塊鋳造方法として知られている。

なお、特許文献１には、連続鋳造において、タンディッシュ内の溶鋼重量を測定して、溶鋼重量の増加率が所定の値を維持するように取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入量を制御するようにした制御装置が示されている。

特開平５−５０２０３

ところで、上記下注ぎ鋳造において、溶湯の注入は従来、現場作業員の経験による手動操作で行っているが、製造される鋼塊に介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥を生じることが問題になっており、その解決が要請されていた。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、下注ぎ鋳造における介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生を効果的に防止できる造塊鋳造方法を提供することを目的とする。

介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生は鋳込み中の造塊パウダーの膜切れや巻き込み、あるいは不定速鋳込みが主原因である。そこで、本第１発明では、取鍋底面の注湯口（１１）にこれを開閉する弁体（２１）を設け、注湯口（１１）から湯道（３２）を経て造塊鋳型（４）底面の注入口（４１）から当該造塊鋳型（４）内へ溶湯を供給するようにした下注ぎ式の造塊鋳造方法において、鋳込み初期工程（I）には前記弁体（２１）を全開し、続くボトム絞り工程（II）では前記弁体（２１）を所定開度まで閉鎖し、その後の本体鋳込み工程（III）では、前記造塊鋳型（４）内の溶湯の臨界表面流速が臨界速度内に収まるような湯上り速度を維持するように前記弁体（２１）を開閉制御し、本体鋳込み工程（III）後の押湯工程（IV）では湯上り速度を、本体鋳込み工程（III）における湯上り速度よりも小さい速度に維持するように前記弁体（２１）を開閉制御することを特徴とする。

本第１発明においては、初期工程で湯道における湯詰りが防止される。そして、続くボトム絞り工程でボトム噴流が抑制され、さらに本体鋳込み工程では溶湯の表面流速が抑えられて造塊パウダーの膜切れや巻き込み等が防止される。そして、本体鋳込み工程及び押湯工程では湯上り速度が一定速度に制御される。このような工程が行われることによって、鋳造される鋼塊の介在物欠陥や表面ワレ、鋼塊トップ部の偏析やパイプ欠陥等の発生が効果的に防止される。

本第２発明では、前記造塊鋳型（４）が複数設けられるとともに、これら造塊鋳型（４）内の溶湯（Ｍ）が押湯開始の湯面レベルおよび満注の湯面レベルに至ったか否かを検出する単一の湯面検知センサ（６）が設けられ、湯面検知センサ（６）は移動駆動手段（Ｄ）によって三次元空間内を移動可能に保持されて、各造塊鋳型（４）の直上位置へ移動させられるようになっている。

本第２発明においては、複数の造塊鋳型内の湯面レベルを単一の湯面検知センサで検出することができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の造塊鋳造方法によれば、介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生を効果的に防止することができる。

本発明方法を実施する造塊装置の全体構成を示す部分断面側面図である。湯面検知センサを移動させる移動駆動手段を付設した造塊装置の概略側面図である。湯面検知センサを移動させる移動駆動手段を付設した造塊装置の概略平面図である。湯上り速度と溶湯の表面流速の関係を示す図である。制御装置で制御される鋳込み速度の経時変化を示す図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
図１には本発明方法を実施する造塊装置の構成を示す。図１において、取鍋１には底面に注湯口１１が設けられ、当該注湯口１１は弁体としてのスライドノズル２１によって開閉されるようになっている。注湯口１１の直下には、定盤３上に立設された注入管３１の上端が開口しており、注入管３１の下端は定盤３内に形成された湯道３２に連通している。

湯道３２は分岐して複数形成されており（図１にはそのうちの一つを示す）、各湯道３２の先端は定盤３上に設置された各造塊鋳型４の底面に開口する注入口４１に連通している。取鍋１内の溶湯Ｍは、注湯口１１のスライドノズル２１を開放することによって注入管３１から湯道３２を経て各造塊鋳型４底面の注入口４１に至り、下方から造塊鋳型４内に注入される（下注ぎ）。

取鍋１にはその重量を検出するロードセル５１が付設されて、その出力信号が制御装置５に入力している。制御装置５では上記出力信号から取鍋１内の残湯量変化が測定されて、これに基づいて各造塊鋳型４における鋳込み速度が算出される。上記スライドノズル２１には駆動シリンダ２２が連結されており、当該駆動シリンダ２２を介して上記制御装置５の出力信号によってスライドノズル２１が開閉作動させられる。スライドノズル２１の開度は開度検出センサ２３によって制御装置５へフィードバックされている。

造塊鋳型４の上方には湯面検知センサ６が位置させられており、当該湯面検知センサ６によって造塊鋳型４内の溶湯Ｍの湯面レベルが検出され、その検出信号に基づいて制御装置５にて上記溶湯Ｍが押湯や満注のレベルに至ったか否かが判定される。湯面検知センサ６は複数の造塊鋳型４によって共用されている。より詳細には、湯面センサ６としては例えば渦流距離センサが使用され、湯面センサ６は図２に示すように移動駆動手段Ｄを構成する走行台車７から下方へ垂下させられた上下動可能なプッシュプルチェーン７１の下端に保持されている。

走行台車７は図３に示すように、平行なサブレール７２上に載置されてこれに沿って移動可能となっており、サブレール７２は、取鍋１の一方の側に配置された複数の造塊鋳型４の両側を平行に延びるガイドレール７３に、これに沿って移動可能に支持されている。これにより、湯面センサ６は取鍋１の一方の側の鋳型配置領域をカバーする三次元空間内を自在に移動できる。

本実施形態では、図３に示すように、定盤３上に１０個の造塊鋳型４が配置されており、これらは各５個が左右対称に位置している。なお、各造塊鋳型４へ至る湯道３２（図１）は、各鋳型４内の湯面が満注レベルまで上昇した際に、当該鋳型４に連通する部分で適宜遮断できるようになっている。

造塊工程が開始されると、制御装置５によって最初の造塊鋳型４の直上へ走行台車７が位置させられ、湯面検知センサ６が造塊鋳型４内の湯面検出が可能な所定位置まで下降させられて、湯面高さの測定が行なわれる。測定が終わると湯面検知センサ６は上昇させられ、走行台車７は次の造塊鋳型４の直上位置へ移動させられる。そして湯面検知センサ６が湯面検出可能な所定位置まで下降させられて、湯面高さの測定がなされる。

このようにして、走行台車７の移動可能範囲内にある５つの造塊鋳型４について、異なる湯面高さのグループ毎に、そのうち任意の一つの鋳型４の湯面高さ測定が順次繰り返される。そして、押湯や満注の、所定の湯面レベルになったことが検出されると溶湯が補充供給され、あるいは当該鋳型４に至る湯道３２が遮断されて溶湯の供給が停止される。ここで、走行台車７の移動可能範囲内の、図３の右半部の造塊鋳型４の湯面レベルのみを測定しているが、左半部の対称位置にある同形の鋳型４も通常は同じ湯面レベルになるから、右半部の各鋳型４への押湯や、満注により溶湯供給を遮断する際には左半部の対応する造塊鋳型４へも同様の操作を行う。

ところで、造塊パウダーの膜切れや巻き込みが生じる原因は、造塊鋳型４内の溶湯Ｍの表面流速が過大になることにある。そして、この表面流速は造塊鋳型４内の湯上り速度に比例している。そこで、図４に示すように、これを越えると造塊パウダーの膜切れや巻き込みが生じる臨界表面流速に対応する臨界湯上り速度以下に湯上り速度を抑えれば、上記膜切れ等に起因する介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥発生を防止することができる。なお、湯上り速度は結局鋳込み速度と一対一に対応しており、湯上り速度を管理することは鋳込み速度を管理することになる。

図５には造塊工程において制御装置５で実施されるスライドノズル２１の開放制御による鋳込み速度の経時変化を示す。造塊工程の初期工程Iでは、湯道３２での湯詰りを防止するためにスライドノズル２１を全開にする。したがって、この間は実質的に鋳込み速度の制御は行われず、全開にしたスライドノズル２１から注入される溶湯量に応じた鋳込み速度となる。

初期工程Iに続くボトム絞り工程IIでは、スライドノズル２１の開度を全開の例えば４０％〜８０％、好ましくは５０％〜７０％にして、造塊鋳型４の注入口４１からのボトム噴流を抑制する。この場合も、実質的に鋳込み速度の制御は行われず、所定の開度にしたスライドノズル２１から注入される溶湯量に応じた鋳込み速度となる。なお、スライドノズル２１の開度を４０％よりも小さくすると湯詰まりを生じるおそれがあり、また、上記開度を８０％より大きくすると増塊パウダーの膜切れや巻き込み等を生じるおそれがある。

ボトム絞り工程IIに続く本体鋳込み工程IIIでは、臨界湯上り速度以下の湯上り速度、すなわち鋳込み速度になるようにスライドノズル２１の開度を制御する。これにより、鋳造される鋼塊本体に介在物欠陥や表面ワレ等の欠陥を生じることが避けられる。

本体鋳込み工程IIIに続く押湯鋳込み工程IVでは、満注に至るまで、鋳込み速度を本体鋳込み工程IIIにおける鋳込み速度の１０〜６０％、好ましくは３０％程度にするようにスライドノズル２１の開度を制御する。これによって鋳造される鋼塊トップ部の偏析やパイプ欠陥の発生が防止される。

１…取鍋、１１…注湯口、２１…スライドノズル（弁体）、３…定盤、３２…湯道、４…造塊鋳型、４１…注入口、５…制御装置、６…湯面検知センサ、７…移動台車、Ｄ…移動駆動手段、I…初期工程、II…ボトム絞り工程、III…本体鋳込み工程、IV…押湯工程。

Claims

取鍋底面の注湯口にこれを開閉する弁体を設け、注湯口から湯道を経て造塊鋳型底面の注入口から当該造塊鋳型内へ溶湯を供給するようにした下注ぎ式の造塊鋳造方法において、鋳込み初期工程には前記弁体を全開し、続くボトム絞り工程では前記弁体を所定開度まで閉鎖し、その後の本体鋳込み工程では、前記造塊鋳型内の溶湯の臨界表面流速が臨界速度内に収まるような湯上り速度を維持するように前記弁体を開閉制御し、本体鋳込み工程後の押湯工程では湯上り速度を、本体鋳込み工程における湯上り速度よりも小さい速度に維持するように前記弁体を開閉制御することを特徴とする造塊鋳造方法。
前記造塊鋳型が複数設けられるとともに、造塊鋳型内の溶湯が押湯開始の湯面レベルおよび満注の湯面レベルに至ったか否かを検出する単一の湯面検知センサが設けられ、湯面検知センサは移動駆動手段によって三次元空間内を移動可能に保持されて、各造塊鋳型の直上位置へ移動させられるようになっている請求項１に記載の造塊鋳造方法。