JPH03294053A - 連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏流制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏流制御方法
に関する。

〈従来の技術〉 一般に、連続鋳造における溶鋼中の非金属介在物は、溶
鋼の注入流によつて鋳片内部にまで持ち込まれ、その大
部分は湯面上に浮上するが、残る一部は鋳片内にそのま
ま捕捉され、鋳片品質の劣化の原因となる。この捕捉さ
れる非金属介在物の量は鋳込み時の鋳片的溶鋼流の状況
によって大きく変化し、浸漬ノズルから吐出される溶鋼
流速が速く、かつ溶鋼流が鋳型内深くにまで達すれば達
するほど、増加する傾向にある。

したがって、連続鋳造においては、浸漬ノズルから吐出
される溶鋼流が鋳片内深くにまで達しないように、浸漬
ノズルは短辺側に吐出孔を有する形状とされ、しかも鋳
型自溶鋼表面に浮遊する表面被覆用フラックスを巻き込
まぬように、吐出孔は若干下向きとされている。

第４図はその説明図であるが、スラブ連鋳機においては
、鋳型１の中央に浸漬ノズル２が配置され、その吐出孔
３ａ、３ｂは鋳型１の両短辺１ａ。

１ｂｌｌに向けられ、吐出孔３ａ、３ｂから吐出される
溶鋼流は、鋳型１内を矢示４．５のように流動する。す
なわち、吐出孔３からの溶鋼流は、鋳１１１内に貯留さ
れる溶鋼６の中を流れる間にその速度を減少し、鋳型１
の各短辺ｆａｌｌ壁面への衝突によって反転流となる。

この反転流は一方は湯面側に向かう上昇流４Ａ、５Ａ、
他方は下方へ向かう下降流４Ｂ、５Ｂとなり、この間に
大きく減速される結果、上昇流４Ａ、５Ａは湯面上のフ
ランクスフを湯中に巻き込むことなく、また下降流４Ｂ
、５Ｂは鋳片中に深く到達しないようにして、鋳片品質
を高める鋳造が実施されている。

しかし、第４図の関係は両畦出孔３ａ、３ｂからの溶鋼
流が均等である場合に生じる良好な状況のものであり、
浸漬ノズル２に取付けられるスライディングノズル（図
示せず）の絞り開度や鋳込速度などによって浸漬ノズル
２を下降する溶鋼流動にゆらぎを住した場合、あるいは
浸漬ノズル２の内壁にアルミナ等非金属介在物の付着を
生じた場合には、左右の吐出孔３ａ、３ｂからのｆ４Ｊ
、ｍｌ流の均等関係はくずれて、いずれか一方からの溶
鋼流動が強くなり、いわゆる偏流が生じることになる。

このような偏流が発生すると、鋳型内溶鋼流のうち、強
い流動を生じた側は、上昇流あるいは下−流が強くなる
ので、フラックス巻き込みあるいは鋳片内部深くまで下
降流が達することに起因した内部欠陥を生じ、鋳片品質
の劣化を招くことになる。

従来、上記した溶鋼の偏流を制御する手段としては、例
えば特開昭６２−２５２６５０号公報に開示されている
ように、左右の鋳型短辺の壁面に複数の熱電対を上下方
向に所定の間隔で埋設し、その温度情報から左右の場面
レベル差を検出し、そのレベル差を電磁攪拌装置（ＥＭ
Ｓ）を作動させて解消する方法や、特開昭６２−２５２
６４９号公報に開示されているように、浸漬ノズル内に
吹き込むガス量を左右独立に制御することによって左右
レベル差を解消する方法などが種々提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前者の特開昭６２−２５２６５０号の電
磁攪拌装置を利用する方法では、偏流の程度とそれを解
消するための攪拌力との関係が具体的に明記されておら
ず、もし一定の攪拌力が使用されているのであれば、溶
鋼流動の時間的変化（グイナミクス）を考慮したものに
はなっておらず、制御精度に問題がある。

また、後者の特開昭６２−２５２６４９号の場合につい
ては、同公報の発明の詳細な説明欄における実験例で見
られるような微小流量差では溶鋼偏流をうまく制御する
ことができないことを、本発明者らは実験でｆ１認して
いる。

一方、両者において利用されている偏流検知方法につい
ては、特開昭６２−９３０５４号公報にも開示されてい
るが、第５図に示すように、左右の鋳型短辺１ａ、ｌｂ
の壁面に複数の熱電対９ａ、９ｂを上下方向に所定の間
隔で埋設し、その温度情報から左右の場面のレベル差Δ
ｈを把握することによって、浸漬ノズル２の左右の吐出
孔３ａ、３ｂから流出する溶鋼流量差の指標とする方法
であるが、この方法では、偏流による溶鋼流動の差に基
づく溶鋼レベル差Δｈの発生機構が、前記したように、
吐出孔３ａ、３ｂからの溶鋼流４，５が各短辺１ａ、ｌ
ｂに衝突して生じる上昇流４Ａ、５Ａによる溶鋼場面の
部分的な***であって、短辺側の一方のレベル全面が一
様に変化するのではないから、レベル差Δｈとして容易
に検知することは困難である。

すなわち、例えば浸漬ノズル２の右側の吐出孔３ｂから
の溶鋼流が強いと、第５図に示すように、上昇流５Ａに
よって溶鋼浴面に***部８が生じて、浸漬ノズル２の左
側の溶鋼浴面に比してレベル差Δｈが発生する。しかし
、この***部８は鋳型１の短辺１ａ壁面に沿って生じる
ものではなく、上昇流５Ａが溶鋼浴面に到達した位置に
住しるもので、通常、図示したように壁面から離れた部
分に生じることになる。

それ故、壁面に埋設した熱電対９ｂを用いてレベルの差
異を検出しようとすれば、上昇流５Ａによる***部８が
壁面まで達する大きな場合に限られるから、その段階に
至る蜜では検出することができず、また検出し得てもそ
の精度が悪いという問題がある。

また、特開昭６２−１９７２５５号公報には浸漬ノズル
とその両側の鋳型各短辺間にそれぞれ渦流式レベル針を
各２個ずつ配設してレベル偏差を求めて溶鋼の偏流を検
知する方法が開示されているが、この渦流式レベル計を
用いる場合は、レベル計を常に場面の***量最大の箇所
に取付けることが前提条件となるのであるが、実際上は
下記の理由により技術的に困難である。

すなわち、連続鋳造においては高い頻度で鋳込み幅の変
更を余儀無くされるのであるが、レベル針の設置位置を
固定式にすると、***部の位置と必ずしも一致しないか
ら正確に***部の高さを検出することができないことに
なる。そこで、レベル針を鋳型の幅変化に対応し得る位
置移動式にすると、レベル計をその都度設置し直すこと
になるから取付は精度を損なうとかレベル針特性が変化
するなどの問題が生じて、微小なレベル差を検出する精
度が低下する恐れがある。

また、渦流式レベル計を２対処式として測定信号を処理
する場合、その絶対測定値が一致していることなどが前
提となって、測定上、各レベル針の絶対精度の向上が必
須となる。しかし、実際に使用するレベル計の測定精度
は若干ずつ異なるのが一般的であり、かつ、それらの設
置箇所は極めて高温という悪環境であるから部側定精度
に大きな影響を及ぼす杖況にある。

それ故、４台のレベル計を同一水準でかフ高い精度に維
持することは困難であるから、このようなレベル計を用
いると、その測定精度によって偏流の検知精度が支配さ
れることになり、正確な検知を実現することは困難であ
る。

なお、渦流式レベル計の設置台数を増やすことによって
、鋳型の幅変化による最大***部の位置変動に対処させ
ることも考えられるが、渦流式の場合は接近させて取付
けると、互いにノイズを生じて干渉し合うという問題が
あり、やはり適当な対応策ではない。

本発明は、上記のような従来技術が有する課題を解決す
べくしてなされたものであって、連続鋳造鋳型内におい
て高精度で溶鋼の偏流を検知し、偏流の発生方向とその
程度に応じて偏流を制御す名方法を提供することを目的
とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、鋳型短辺側に向いた溶鋼の吐出孔を存する浸
漬ノズルを鋳型中央に配して連続鋳造を行うに際し、前
記浸漬ノズルとその両側の鋳型各短辺との間にそれぞれ
レベル計を少なくとも１個ずつ配設し、該レベル針で検
出される各レベル測定値を高速フーリエ変換してパワー
スペクトルを求め、両者の周波数成分を比較することに
より、鋳型内における溶鋼偏流の発生の有無、偏流の発
生の方向およびその程度を判定し、その結果に応じて鋳
型内長辺部に設置した２個の電磁ブレーキ装置の印加電
流量を制御することを特徴とする連続鋳造鋳型内におけ
る溶鋼の偏流制御方法である。

〈作　用〉 本発明者は、溶鋼偏流制御について鋭意研究を行い、ま
ずその偏流検出について鋳型銅板測温実験と鋳型内多点
レベル測定実験を行って、鋳型内ｆＩＩ＃／４偏流をも
っともよく！！現できる指標を探った結果、本出願人が
既に特願平１−１６５４２３号で出願した両短辺に設け
られたレベル針の測定値の周波数成分を比較して偏流を
検知する方法の方が、前出の２者の従来例すなわち特開
昭６２−９３０５４号に示された熱電対による偏流検知
方法および特開昭６２−１９７２５５号の４個の渦流式
レベル計による溶鋼偏流検知方法と比較して偏流現象を
よく表していることを見出した。

また、その溶鋼の偏流制御についても、浸漬ノズルの２
個の吐出孔に対応させて左右２個の電磁ブレーキ装置を
用いることによって偏流の発生している方向により多く
の印加電流をかけるようにすれば、効果的に溶綱流の吐
出流速を抑制し得ることから左右の吐出孔から吐出する
流速を均埠にすることができることを見出した０本発明
はこれらの知見の組み合わせによって完成し得たもので
ある。

すなわち、本発明によれば、浸漬ノズルから吐出する溶
鋼流が左右両短辺壁面に衝突して生じる上昇流によって
もたらされる溶鋼場面の***によるレベルの変化状況を
検出し、それぞれ高速フーリエ変換してパワースペクト
ルを求め、それらの周波数成分を比較することによって
、鋳型内における溶鋼ａｌ流の発生の有無、偏流の発注
の方向およびその程度を判定し、偏流の程度に応じて鋳
型内に設置した２個の電磁ブレーキ装置の印加電流量を
個別に制御するようにしたので、鋳型内における溶鋼偏
流を精度高（制御することができるのである。

ここで、偏流の有無によるパワースペクトルの波形の変
化状況について説明する。

第２図（ａ）、　（ｂ）は、偏流のない状態での溶鋼場
面の左右のレベルを測定したときのパワースペクトルの
波形分布の一例を示したものであり、溶鋼場面レベルに
変動がないときは、左右のパワースペクトルの波形分布
はほぼ相位で大きな差がない。

なお、溶鋼の上昇流による場面***によるレベル変動に
対しては、偏流側の場面が反偏流側に比べて変動が激し
いことから、高い周波数域におけるパワースペクトルの
変動として検知することができる。

また、第３図（ａ）、　（ｂ）は、偏流が生じた状態で
の溶鋼場面の左右のレベルを測定したときのパワースペ
クトルの波形分布の一例を示したもので、左右のパワー
スペクトルの分布に著しい差異が生じている。すなわち
、左側のレベルは第３図（尋に示すように正常時に比し
てあまり変化はなく、若干高い周波数域でのパワースペ
クトルが微増しているのに対し、右側のレベルは第３図
（ロ）に示すように高い周波数域におけるパワースペク
トルが激増していることがわかる。そこで、特に高い周
波数域における左右のパワースペクトルの波形分布を比
較することにより、パワースペクトルの高い右側に強い
上昇流による***部が生じており、したがって溶鋼の偏
流が発生していると判定することができる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳し
く説明する。

第１図は、本発明方法に係る溶鋼偏流制御装置の実施例
を示す構成図である。なお、図中、従来例と同一のもの
は同一符号を付している。

図に示すように、鋳型１の中央に浸漬ノズル２をその吐
出孔３ａ、３ｂを鋳型短辺１ａ、Ｉｂ側に向けて配設し
、例えば渦流式レベル計などのレベ／ｌｌｌ＋ｉｌａ、
　Ｉｌｂを浸漬ノズル２とその両側の鋳型各短辺１ａ、
ｌｂとの間に溶鋼場面から所定の高さに配設する。

そして、各レベル計１１ａ、ｌｌｂでの測定信号は、そ
れぞれ例えばＡ／Ｄ変換器などの入力装置１２に入力さ
れ、さらにマイクロコンピュータなどの演算装置１３で
高速フーリエ変換してパワースペクトルの演算処理がな
され、その差に応して１ｔｉａブレーキ制御装置１４を
介して鋳型１内の長辺１ｃ、ｆｄ側に設置した２個の電
磁ブレーキ装置１５ａ、１５ｂへの印加電流量を制御す
る。これら電磁ブレーキ装置１５ａ、１５ｂにおいては
印加電流によって発生する電磁力により、浸漬ノズル２
の吐出孔３ａ。

３ｂから吐出される溶鋼流の流速を調整して溶鋼偏流の
制御を行う、なお、演算装置１３での演算結果は例えば
ＣＲＴなどの表示装置１６に表示される。

ついで、このように構成された溶鋼偏流制御装置の動作
について説明すると、各レベル計１１８゜１１ｂからの
測定信号を演算装置１３においてパワースペクトルの高
い周波数差から溶鋼の偏流発生の有無を検出し、偏流が
発生したと判定したときはその発生の方向およびその程
度を判断して、その差の程度に応じて電磁ブレーキ制ｍ
装置１４から電磁ブレーキ装置１５ａ、１５ｂに出力す
る印加電流ｌａ、Ｉｂの差ΔＩ（−１ａ−１ｂ）を加減
する。

すなわち、これら印加電流１ａ、Ｉｂは偏流のない状態
では、網種などの鋳込まれる操業条件によって決められ
るのであるが、偏流が発生すると偏流が発生している方
の吐出孔から吐出する溶鋼の流速はもう一方の吐出孔の
に比し速くなっている。

そこで、その流速の速い吐出孔の方により多くの印加電
流をかけて溶鋼の吐出流速を抑えて、浸漬ノズル２の吐
出孔３ａ、３ｂから吐出される溶鋼流の流速を均等にす
るため、偏流が発生している吐出孔側の電磁ブレーキ装
置に出力する印加電流に、その差Δ■を加算させるよう
にすることで偏流を制御するのである。（第１図の例で
は溶鋼流５を制御対象になる。） なお、上記の実施例においては、レベル針を左右に１個
ずつ設けるとして説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、それぞれ複数個ずつ配設するようにす
れば、さらに偏流の検知精度は向上することは言うまで
もない。

本発明方法を連続鋳造の鋳込みに適用して偏流制御を行
った。すなわち、０．４秒の周期で５１２点のサンプリ
ングを行い、両レベル計１１ａ、ｌｌｂから得られたレ
ベル測定値を高速フーリエ変換してそれぞれのパワース
ペクトルを導出し、さらにパワースペクトルの大きい周
波数を数点抽出してその平均値をそれぞれ導出し、周波
数平均値の大きい方に偏流があると判定させた。（この
ことは、偏流側のレベル信号の変動周期が他方のレベル
信号の変動周期に比べて短い、すなわち高周波成分をよ
り多く含んでいるという実験結果に基づいているもので
ある。） ついで、求められた周波数平均値の差Δｆを算出してそ
の値に対応した信号を１を磁ブレーキ制御装置１４に出
力し、そのｉ磁ブレーキ制御装２１４においてΔｆの信
号に応じた印加［流差Δ！を偏流が発生している方向の
１を磁ブレーキ装置（１５ａまたは１５ｂ）の印加電流
に加算させて出力することによって、溶鋼偏流を制御し
た。

なお、周波数平均値差Δｆと偏流抑制に最適な印加電流
差Δ■との関係については、第１表に示すように予めオ
ンライン実験によって得られた値を用いた。

その結果、溶鋼の偏流を抑制することができ、鋳片品質
を大幅に改善することができた。

第１表 右のパワースペクトルの波形分布の一例を示す特性図、
第４図、第５図は、従来例を示す説明図である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、左右の溶鋼湯面
のレベルを測定してそれらのパワースペクトルを比較し
て偏流を検出し、その周波数の差を用いてｉｉ電磁ブレ
ーキ装置制御するようにしたので、鋳型内溶鋼の偏流を
制御することができ、鋳片の品質向上に大いに寄与する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に係る偏流制御装置の実施例を示す
構成図、第２図（ａ）、　（ｂ）は偏流がないときの左
右のパワースペクトルの波形分布の一例を示す特性図、
第３図（ａ）、　（ｂ）は偏流が生じたときの左ｌａ、
ｌｂ・・・短辺、　　２・・・浸漬ノ３ｂ・・・吐出孔
、　、６・・・溶鋼 １１ａ、ｌｌｂ・・・レベル計、１２・・・１３・・・
演算装置、１４・・・ｉｔ磁ブレー１５ａ、１５ｂ・・
・を磁ブレーキ装置１・・・鋳型。 ズル、　　３ａ。 ８・・・***部。 入力装置。 キ制欄装置。 Ｉ６・・・表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳型短辺側に向いた溶鋼の吐出孔を有する浸漬ノズルを
   鋳型中央に配して連続鋳造を行うに際し、前記浸漬ノズ
   ルとその両側の鋳型各短辺との間にそれぞれレベル計を
   少なくとも１個ずつ配設し、該レベル計で検出される各
   レベル測定値を高速フーリエ変換してパワースペクトル
   を求め、両者の周波数成分を比較することにより、鋳型
   内における溶鋼偏流の発生の有無、偏流の発生の方向お
   よびその程度を判定し、その結果に応じて鋳型内長辺部
   に設置した２個の電磁ブレーキ装置の印加電流量を制御
   することを特徴とする連続鋳造鋳型内における溶鋼の偏
   流制御方法。