JP3188148B2 - 連続鋳造機 - Google Patents
連続鋳造機Info
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Description
用されるもので、ブレークアウト発生の危険性を事前に
予知する警報システムに関するものである。
おいて凝固シェル厚の薄い部分が破れるいわゆるブレー
クアウト(以下「B.O」という)事故の予知と、その
防止技術の確立は永遠の課題である。特に最近のビレッ
ト用連鋳機では高生産性を目的とした高速鋳造化の要求
が高くなっているが、鋳造速度が早くなるほど、鋳型内
で形成される凝固シェル厚さが薄くなり、B.Oの発生
する危険性が大きくなるので、B.O事故の予知と防止
対策が必要になる。
用連鋳機においては、鋳型内において、潤滑不良によっ
て発生する拘束型のB.Oについては、鋳型内の温度分
布を計測することによる種々のB.O予知、警報技術が
開発され、実用化の段階に入っている。しかし、油潤滑
が主体であるビレット用連鋳機においては、拘束型B.
Oの発生することは稀であり、殆どのB.Oが鋳型内に
おける不均一凝固により鋳型直下で発生するコーナ部の
縦割れが原因である。しかもこの型のB.Oは、鋳込速
度が早くなるほど、鋳型内で形成される平均凝固シェル
厚さが薄くなるため、不均一凝固によるB.O発生の危
険性が大きくなる傾向を有しており、このことがビレッ
ト連鋳機における鋳込速度を制限していた。
らB.O予知技術の開発が行なわれており、鋳型内で発
生する不均一凝固を、鋳片の菱形変形と関連ずけ、菱形
変形の程度を検出して、B.Oの危険を予知する方法や
鋳型直下における鋳片表面温度分布を計測して、凝固シ
ェルの異常に薄い部分を検知してB.Oを予知する方法
等が考案されたが、いずれも実用化に至らなかった。
て発生するB.Oは鋳型内における不均一凝固により局
部的に凝固シェルの薄いコーナ部が鋳型直下で破断する
ことによるものが殆どである。したがって、鋳込中の鋳
型内凝固シェル厚さの変化を時々刻々と計測することが
出来れば、B.Oの予知も可能と考えられる。しかし、
鋳型直下における鋳片の凝固シェル厚さを直接計測する
ことは、非常に難しく、現状の技術では不可能と考えら
れる。
は、溶鋼温度、鋳型の抜熱能力、鋳込速度等により変化
するものであり、しかも鋳型内においては、鋳片の凝固
収縮により、コーナー部は早期に鋳型壁から離れ、エヤ
ーギャップが形成され、コーナー部の凝固シェルが薄く
なる不均一凝固が発生する宿命を有しており、鋳型直下
の凝固シェル厚さの変化を予想することさえ困難である
と考えられていた。
明の連続鋳造機の構成は、鋳型内の溶融鋼を連続的に鋳
造する連続鋳造機において、上記鋳型の冷却水量
(F),入口冷却水温度(T 1 ),出口冷却水温度(T
2 )及び鋳片の引抜速度(V)を常時計測し、電算機に
インプットすると共に、上記鋳込寸法、鋼種等の鋳込条
件及び鋼の物性値から、予め計算される係数(K)を基
にして、数式da =F(T2 −T1 )/K・Vによっ
て、鋳型内で形成される平均凝固シェル厚さ(da )を
演算によって求め、さらに、最小凝固シェル厚さを不均
一度から求め、ブレークアウト発生限界凝固シェル厚さ
と比較することにより、ブレークアウト発生限界凝固シ
ェル厚さ以下になるとブレークアウト発生の危険性増大
の警報を出す手段を具えたことを特徴とする。
冷却能率の変化に応じて鋳型の抜熱能力は変化している
ので、鋳型における抜熱量を鋳型冷却水量と冷却水の温
度上昇と積として実測データから常に把握し、その常時
変化している抜熱量に対応した鋳込条件とから、演算に
よって鋳型内で形成される平均凝固シェル厚さの変化を
推定計算することが出来る。一方、多くの操業経験から
鋳型直下の鋳片の凝固シェル厚さの不均一度(最小厚/
平均厚)は一般的に0.6〜0.7であり、又B.Oの発生
しない限界凝固シェル厚さは5〜6mmであることも把握
している。
電算機制御システムに適用することによって、電算機に
インプットされている設備・鋳込条件と操業条件の変化
から、鋳型直下の平均凝固シェル厚を演算し、その変化
を常時監視すると共に、最小凝固シェル厚を指定して、
B.O限界凝固シェル厚と比較して、B.Oの発生する
危険性を判断して、警報を出すシステムが成立する。
分な強度を有する凝固シェルを形成することか大切であ
り、凝固シェルの形成が不十分であると鋳型を出た途端
に種々の外力及び熱応力にさらされ、凝固シェルの薄い
部分は、シェル温度も高いため強度も低いこともあっ
て、その部分が破断し、B.Oが発生すると言われてい
る。この場合、B.Oの発生しない限界凝固シェル厚さ
は、理論的には5〜6mm程度と言われている。
凝固シェルは、図2の鋳型直下の鋳片断面図に示すよう
に、鋳片14の外殻を形成する凝固シェル13は、凝固
収縮によるコーナ部のエヤーギャップの発生によりコー
ナ部の凝固の進行が遅れ、いわゆる不均一凝固の発生し
た状態となる。この鋳型内の不均一凝固は宿命的なもの
であり、鋳型本体の設計条件により多少の変化はある
が、不均一度=(最小凝固厚さdmin /平均凝固シェル
厚da )で表わしてdmin /da =0.6〜0.7である。
鋳型内で形成される平均凝固シェル厚さ(一律に凝固が
進行したと仮定)との関係について考えてみる。まず鋳
込条件として、断面寸法A×B(m)の鋳片と鋳込鋼種
から鋼の物性値,凝固シェルの比重度γ(kg/m3),比熱
CP (kcal/kg℃),潜熱H(kcal/kg)を与える。次に、
操業条件として鋳込速度V(m/min),鋳込温度T
S (℃)鋳型冷却水量F(l/min),冷却水の温度上昇Δ
T(℃),鋳型直下の鋳片表面温度TSU(℃)とする。
鋳型内で形成される平均凝固シェル厚さda (m)とす
ると、鋳型における抜熱量Q(kcal/min) と凝固シェル
の形成に必要な熱量は等しいと考えられ、次式が成立す
る。
って、平均凝固シェル厚(da )は、上記(2)式によ
り計算可能である。
図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態例
としてのシステム構成図、図3は本システムのフローチ
ャートを各々示す。これらの図面中、符号1は鋳型、2
は引抜駆動ロール、3は引抜ピンチロール、4は駆動用
電動機、5は冷却水給水、6は回転速度計、7は流量
計、8,9冷却水温度計、10は電算機、11はモニタ
ー画面、12は溶鋼、13は凝固シェル、14は鋳片を
各々図示する。図1及び図3において、本連続鋳造機は
鋳型1と引抜ピンチロール2,3によって代表的に構成
している。溶鋼12は、鋳型1の上方から連続的に供給
され、上記鋳型1の水冷壁に接触して強冷され、凝固し
て凝固シェル13が形成され、所定断面形状を有する鋳
片14が製造され、ピンチロール2,3によって、引抜
・矯正され製品ビレットが連続的に所定の引抜速度15
で生産される。
部から給水して強制冷却し、上部から排水5aされる構
造としたものであり、流量計7および温度計8,9によ
って、冷却水量F及び入口冷却温度T1 、出口冷却温度
T2 の信号を常時電算機10にイップットしている。
は、駆動ロール2は減速機を介して電動機4によって駆
動されており、電動機に直結した回転計6から引抜速度
Vの信号を電算機10へインプットする。
た鋳込条件及び鋼の物性値等と常時インプットされてい
る操業データ(F,T1 ,T2 ,V)とから、上記
(2)式によって平均凝固シェル厚da を演算し、その
変化をモニタ画面11に表示する。
予め想定された不均一度から最小凝固シェル厚dmin も
計算し、限界凝固シェル厚(経験的に5〜6mmで設定し
ておく)と比較し、限界値に接近することに対して警報
を発出するシステムを構成する。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
D鋳造に対し適用した場合を説明する。鋳込条件として
鋳込寸法A=0.15m,B=0.15m,鋳込温度TS =
1550℃、鋳片表面温度TSU=1100℃、及び鋼の
物性値(γ=7400kg/m3 ,H=65kcal/kg ,CP
=0.21kcal/kg℃)を与えるとK=4.98×105 と
なり(2)式はda =F(T2 −T1)/4.98×105
×Vと簡略化される。
表面温度は連続計測を困難でありインプットデータとは
していないが、経験上大きな変化はせず、理論計算によ
る推定値を条件としても、大きな誤差はないと考えてい
る。また、鋳型の冷却水量はF=300l/min 、ほぼ一
定の操業を行ったが、鋳型の抜熱能力は、鋳型と鋳片の
接触度合及びスケール析出による冷却能率低下の影響を
受け大幅に変化したため、抜熱量はΔT=T2 −T1 =
8〜13℃の範囲に変化した。
min の広い範囲の操業を行い、電算機により演算した平
均凝固シェル厚は、da =8〜16mmの範囲に変化し、
B.O限界シェル厚さにも接近したことがあり、B.O
警報が出た。上記B.O警報が出ると、鋳込速度を低下
して操業を継続し、B.O事故を防止する。
ける凝固シェル未発達によるコーナー部のB.O事故は
鋳型抜熱能力の異常な低下と不適正な鋳込速度に原因が
あると考えられ、B.O事故が発生してから原因に気付
くことが多かったが、本発明においては、常時凝固シェ
ルの形成量を監視しており、凝固シェル厚さまで減少す
ると、B.O発生の危険性増大に対する警報が出され、
鋳込条件の変更等によるB.O防止対策を実施すること
が可能となり、非常に実用的である。最近の連鋳機にお
いては、電算機を使用した計算機制御システムが多く採
用されており、本発明システムを適用することは容易で
あり、連鋳機の高速鋳造の高生産性化に大きく役立つ。
る。
横断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 鋳型内の溶融鋼を連続的に鋳造する連続
鋳造機において、 上記鋳型の冷却水量(F),入口冷却水温度(T1 ),
出口冷却水温度(T2)及び鋳片の引抜速度(V)を常
時計測し、電算機にインプットすると共に、 上記鋳込寸法、鋼種等の鋳込条件及び鋼の物性値から、
予め計算される係数(K)を基にして、数式da =F
(T2 −T1 )/K・Vによって、鋳型内で形成される
平均凝固シェル厚さ(da )を演算によって求め、 さらに、最小凝固シェル厚さを不均一度から求め、 ブレークアウト発生限界凝固シェル厚さと比較すること
により、 ブレークアウト発生限界凝固シェル厚さ以下になるとブ
レークアウト発生の危険性増大の警報を出す手段を具え
たことを特徴とする連続鋳造機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18874595A JP3188148B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 連続鋳造機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18874595A JP3188148B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 連続鋳造機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0929407A JPH0929407A (ja) | 1997-02-04 |
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Family
ID=16229036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18874595A Expired - Fee Related JP3188148B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 連続鋳造機 |
Country Status (1)
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-
1995
- 1995-07-25 JP JP18874595A patent/JP3188148B2/ja not_active Expired - Fee Related
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