JPH0747199B2

JPH0747199B2 - 連続鋳造方法およびその鋳型

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Publication number: JPH0747199B2
Application number: JP60121133A
Authority: JP
Inventors: 正志河本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1985-06-04
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPS61279351A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は連続鋳造において短辺鋳型のテーパ量、鋳込
み速度、鋳片幅替速度を自動制御し得る連続鋳造方法お
よび連続鋳造鋳型に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉連続鋳造においては、転炉吹錬後の溶鋼を、脱酸、成分
調整、真空脱ガス等の処理を行なつた後、取鍋により移
送し、連続鋳造設備のタンデイツシユに所定流量づつ注
湯し、さらに、このタンデイツシユから浸漬ノズルによ
り所定流量づつ鋳型に注湯し、冷却能を有する鋳型によ
り一次冷却して薄い凝固シエルを形成しつつ所定の鋳造
速度（引抜速度）で引き抜き、スプレーゾーンにより二
次冷却して完全に凝固させ、鋳片を得る。

ここで、前記鋳型は、溶鋼に接触する面を熱伝導の良い
銅あるいは銅合金、場合によつては寿命の延長を目的と
して溶鋼の接触面をNiめつき等を施したものが使用され
ている。

そして、このような鋳型は、外側に冷却（水冷）手段を
備えており、さらに、２枚の長辺鋳型と２枚の短辺鋳型
を組立てて箱型を形成した組立鋳型が多用され、このよ
うな組立鋳型は、一つの鋳型で種々の幅の鋳片が鋳造可
能とすべく、２枚の短辺鋳型が移動可能とされている。

一方、鋳型に注湯された溶鋼は、表面に薄い凝固シエル
を形成するが、凝固時に体積収縮を伴ない、これにより
鋳型４方側壁と凝固シエルとの間に間隙（エアーギヤツ
プ）が発生する。この間隙は、鋳型以降の二次冷却帯で
の凝固層の形成に影響を与え、場合によつては、表面欠
陥の原因となる。

さらに、薄い凝固シエルが溶鋼の静圧に耐え切れない場
合には、ブレークアウト（シエルが破れ、溶鋼が漏れ
る）の原因にもなり、歩留低下の原因ともなる。

したがつて、鋳型と凝固中の溶鋼の接触状態あるいは鋳
型による溶鋼の支持状態は重要である。

これに対処するため通常行なわれていることは、鋳型上
方より下方のサイズが小さくなつてテーパ鋳型を使用
し、溶鋼の凝固収縮量に見合うだけ、テーパ量を調整す
ることである。

この他に鋳型と凝固中の溶鋼との接触状態を向上させる
手段としては、オツシレーション、すなわち鋳型を振動
させ、凝固中溶鋼との摩擦焼付を軽減すること、鋳型と
溶鋼との潤滑のためのパウダ投入がある。

他方、生産能率向上の目的で、多連鋳操業を行なう場合
の一方策として、鋳込中の幅替がある。これは、鋳型内
に溶鋼を注湯しながら鋳型短辺を広げるか、狭めるかで
ある。

そして、この場合、鋳型短辺を移動させた事により、短
辺側テーパを変動させねばならないが、従来、実施され
ていることは、短辺鋳型を移動後にテーパを変化させる
か、短辺鋳型を移動する前にテーパを変化させることで
ある。

ここで、この鋳込中の幅替えとテーパ変動に関し、考慮
すべき事項について述べる。

鋳片幅寸法やパウダー種類等に応じた適切な短辺テーパ
を付与し、適切な幅替速度と適切な鋳込速度で幅替を実
施せねばならない。このためには、幅替中の鋳型内溶鋼
の形状やパウダー流れの状況（溶鋼と鋳型の接触状況
等）を知ることが必要であるが、従来はテーパと幅替速
度と鋳込速度および鋳型と溶鋼との接触状態を全て考慮
して自動幅替を実施している訳ではなく、例えば、幅替
中のテーパを一定にし、新に設定したテーパと幅替量を
付与すべく、定常鋳込中より小さい鋳込速度（この場
合、鋳型側壁およびスプレーゾーンでの冷却水量を制御
して低下させる）で、かつ所定の幅替速度（鋳片と鋳型
との接触・支持状態、鋳込速度、パウダー流れ状況等を
考慮した速度）で幅替を行なうことにより新たなテーパ
と２枚の短辺鋳型壁間距離（鋳片幅）がセツトされる。

ここで、前述の接触状態を未確認のまま幅替を実施する
ため、幅替中の鋳造速度や幅替速度が適切とならず、さ
らに、冷却水量も適切とならない。したがつて、幅替中
において種々の不都合が生じる。

まず、前記の接触未確認では、漏鋼、ブレークアウトの
要因となる。

さらに、鋳造速度の低下による生産能率低下、熱ロスお
よび品質低下（これは冷却水量が制御器の制御範囲を超
えた場合等、幅替後の品質にも悪影響を及ぼす）が生じ
る。幅替速度が必要以上に遅くなると、同様に生産能率
の低下、熱ロスおよび品質低下の要因となる。

さらに、幅替中の短辺鋳型壁への鋳片押し付けすぎによ
る鋳型めつき面損傷の原因となる。次に、幅替後の定常
鋳込中においても、接触未確認により、漏鋼、ブレーク
アウト、鋳型のめつき損傷、鋳片の表面欠陥の要因とな
る。

このため、従来から種々の連続鋳造法および連続鋳造鋳
型が開発されており、例えば次のようなものがある。

連続鋳造用鋳型（特開昭58−145343号）鋳型の長辺と短辺の組合せ部に絶縁物で被覆した熱電対
を埋設し、ブレークアウトの予知、湯面レベル制御、鋳
型内鋳片コーナー部温度管理、パウダー流れ管理、エア
ギヤツプの防止等の必要上、鋳型温度分布を把握し、併
せて鋳型寿命の延長を図つている。

連続鋳造における鋳型短辺のテーパ量制御方法（特
開昭58−145344号）鋳型短辺側壁に熱流束計を配設し、鋳型内溶鋼の凝固収
縮に伴なう鋳型内壁と鋳型内溶鋼との間隙を防止する目
的で、鋳型短辺の抜熱量に応じた熱流速を測定し、これ
によりテーパ量を制御するものである。

連続鋳造における鋳片幅変更方法（特開昭59−7315
4号）鋳込中の幅変更時において、平行移動速度（短辺幅替速
度）とテーパ変更速度を特定するもので、ブレークアウ
トを防止している。

鋼の高速連続鋳造方法（特開昭57−202948号）鋳込中の幅変更時において、鋳造速度と幅替速度（短辺
移動速度）を特定し、ブレークアウトを防止している。

，の場合は、鋳型銅板に埋設した熱電対により温度
を検出する方式であり、銅板の熱伝導が非常に良いため
に、熱電対真近での鋳片と銅板が接触した温度も、この
熱電対よりかなり離れた所（100〜200mm）で鋳片と銅板
が接触した温度も、大差がなく、鋳片が銅板に接触ある
いは非接触していることの判断が非常に困難である。

したがつて、非接触に対する応答である短辺テーパ変更
の動きが遅れ、最も良テーパ（鋳片シエルとのソフトタ
ッチ）とされている鋳片シエルと銅板との接触が微妙な
状態にある時の制御が実際面では難しいという問題があ
る。

，の場合は、幅替速度とテーパ変更速度あるいは鋳
造速度と幅替速度の相関関係を特定したのみで、実際の
状態に応じて自動制御するものではない。

この発明は、このような事情に鑑みて提案されたもの
で、その目的は定常鋳込中および幅替時に、鋳片シエル
が鋳型と適正な接触状態を維持するように、短辺鋳型テ
ーパと鋳込速度と幅替速度を自動制御し、ブレークアウ
トおよび漏鋼を防止でき、幅替中の幅替速度および鋳込
速度が向上でき、さらに、鋳型の摩耗の減少、コスト低
減を図れる連続鋳造方法およびその鋳型を提供すること
にある。

〈問題点を解決するための手段〉この発明に係る連続鋳造方法は、鋳込中の鋳型内鋳片と
前記短辺鋳型内壁面との接触状態を、鋳型内鋳片と短辺
鋳型内壁面との導通・不導通により検出する検知手段に
より検出し、前記鋳型内での鋳込み作業を制御する制御
系内に入力し、前記検出結果と前記制御系に先行して入
力された鋳込み指示情報と後行して入力された鋳込み指
示情報との比較演算結果とに基づき、定常鋳込中および
短辺鋳型幅替中に、短辺鋳型内壁と鋳型内鋳片とが接触
状態を保持するように短辺鋳型のテーパ量を変更し、あ
るいは鋳込み指示情報の変動により短辺鋳型のテーパ量
を変更すると共に、このテーパ量の変動量に応じて鋳込
み速度を変更し、短辺鋳型幅替実施中に鋳込み指示情報
が変更されると鋳込み速度および短辺鋳型のテーパ量を
変更しつつ鋳片幅替速度を変更し、鋳込中および幅替時
に、鋳片シェルが短辺鋳型と適正な接触状態を維持しつ
つ鋳込みが行えるようにしたものである。

次に、この発明に係る連続鋳造鋳型は、短辺鋳型の上下
にそれぞれ接続され、この短辺鋳型を鋳型内鋳片に対し
て進退させ得るとともにそのテーパ量を調整し得る上部
駆動機構および下部駆動機構と、前記短辺鋳型内に埋設され先端部が鋳型内鋳片表面に接
触し得るようにされた通電（電極板）センサを有し、鋳
型内鋳片と短辺鋳型内壁との導通・不導通を検出し得る
検出機構と、この検出機構からの出力信号と鋳込み指示情報に基づい
て、前記上部駆動機構および下部駆動機構および鋳込速
度調整機構を制御する制御機構を備え、比較的簡単な構
成で信頼性の高いシステム構成で自動制御を行えるよう
にしたものである。

〈実施例〉以下この発明を図示する一実施例に基づいて説明する。

第１図に示すように、この発明に係る連続鋳造鋳型１
は、上部駆動機構２、下部駆動機構３、検出機構４、制
御機構５を備えている。

上部駆動機構２および下部駆動機構３は、それぞれ短辺
鋳型1Aの上部、下部に接続され、この短辺鋳型1Aを鋳型
内鋳辺Ｓに対して進退させるとともにそのテーパ量を調
整できるようにされている。

この駆動機構2,3は例えばモータ６、駆動軸７などから
構成されている。

検出機構４は、短辺鋳型1Aに多数設けられ、先端面が銅
板1B表面と面一とされ鋳型内鋳辺Ｓ表面に接触し得る電
極板センサー８と、電源９、電流計10および警報器11を
有し電極板センサー８と銅板1B上端とを接続する配線12
からなる。

銅板1Bの上部に電極板センサ8Aを絶縁体を介して埋設し
た検出機構4Aを溶鋼オーバーフロー用とし、銅板1Bの略
中央部、下部に電極板センサー8B,8Cを埋設し、あるい
は電極板センサー8Dを銅板1Bの下面に取付けた検出機構
4B,4Cあるいは4Dを鋳型内鋳片と短片鋳型内壁との接触
・非接触の検出用としてある。

電流計10の出力は制御機構５へ入力される。

制御機構５はマイクロコンピュータMCを有し、駆動機構
2,3の位置検出器13,14からの鋳型位置情報が位置変換器
15,16を介して入力される。さらに、主コンピュータ指
示による鋳込み指示情報17および短辺鋳型テーパ寸法設
定値18が入力される。

マイクロコンピュータMCからは上部駆動制御器19、下部
駆動制御器20、鋳込速度制御器21、接触異常警報器22、
短辺鋳型テーパ表示器23へ出力され、鋳込速度制御器21
はピンチロール駆動装置24を駆動する。

以上のような構成において、接触状態を検出し、この検
出結果と先行して入力された鋳込み指示情報と後行して
入力された鋳込み指示情報とに基づき、鋳込中における
短辺鋳型テーパ量、鋳込み速度、鋳片幅替速度を自動制
御する。

なお、検出機構の検出ピツチはとする。

次に、これらの制御量について説明する。

短片鋳型テーパ量これは、鋳型内壁と鋳片がソフトタツチの状態が最も良
テーパとされるが、テーパ量の変動要因としては、溶鋼
温度、パウダ種類と量、スラブ幅、鋳造速度、鋳型内湯
面レベル（これはまた注入量、鋳造速度、鋳片の幅と厚
み、幅替速度）により変動する。

したがつて、テーパ量が小さい場合、鋳型内壁と鋳片と
の非接触により、冷却不十分によるシエルの不均一、漏
鋼ブレークアウトを招く。

テーパ量が大きい場合、鋳片引抜き抵抗増大によるブレ
ークアウト、鋳型摩耗、鋳型の異常振動により鋳片シエ
ルが不均一となる。

鋳込み速度これは、鋳型内より鋳片を引抜く速度であるが、大き過
ぎる場合、鋳片の内部欠陥（割れや偏析）、鋳片の幅変
動、ブレークアウト、表面欠陥の要因となる。小さ過ぎ
る場合、鋳型内焼付や生産能率低下の要因となる。

幅替速度これは鋳片幅の変動に伴ない、短片鋳型壁を狭めるか、
拡大する場合の移動速度であるが、例えば広幅から狭幅
にする場合において、大き過ぎる場合、鋳片引抜き抵抗
増大によるブレークアウト、漏鋼、モールド摩耗、オシ
レーシヨンに追随しないため表面欠陥の要因となる。

小さ過ぎる場合、鋳型内焼付や生産能率低下の要因とな
る。特に、幅替中の鋳造速度は重要である。この場合、
定常鋳込中の鋳造速度より、鋳造速度を小さくする。

次に、制御方法を詳細に説明する。

鋳込前に、テーパ量T₁をマイコンMCに与える。した
がつて、この時のテーパ量はただし、h₁ ：上部駆動点高さ h₂ ：下部駆動点高さ Wp₁ ：上部駆動点幅方向位置 Wp₂ ：下部駆動点幅方向位置となり、他方の短辺鋳型のテーパ量も値は異なるが同様
にして表わせる。なお、以下、一方の短辺鋳型について
説明する。

テーパ量T₁を与えられると、マイコンMCは先にセツトさ
れていたテーパ量T₀との差｜T₁−T₀｜＝｜ΔT₁｜を算出
し、制御器19,20を介して駆動機構2,3を駆動させるとと
もにテーパ量T₁を表示器23に表示する。

ここで、例えばΔT₁が正の時は短辺鋳型1Aの下部を前進
させ、ΔT₁が負の時には上部を前進させる。

なお、鋳型移動時間はとなる。

ただし、R:モータ６の回転数（rpm） i:モータの回転により伝達機構を介して駆動軸
が回転する時の減速比 S:駆動軸のピツチ（mm）さらに、Wp₁とWp₂は、位置検出器13,14により検出さ
れ、位置変換器15,16により出力信号に変換されてマイ
コンMCに入力される。

鋳込前に鋳込指示情報17をマイコンMCに与える。こ
の情報17は、鋳片幅、鋳片厚、溶鋼温度、溶鋼成分、溶
鋼注入量、湯面レベル、鋳込速度、鋳型冷却水量、パウ
ダ種類、パウダ量、鋳型オツシレーシヨン量などであ
る。

鋳込開始、即ち、鋳型内上方のタンデイツシユ（図
示せず）より鋳型内に溶鋼が注湯される。

したがつて、この時のテーパ量はT₁、鋳込速度はV_c1で
あり、ピンチロール（図示せず）回転数はP₁とする。

鋳込中、検出機構4A〜4Dにより鋳片と鋳型内壁との
接触状態を検知し、マイコンMCに与える。

の結果により、非接触の場合、電流が流れないこ
とから、マイコンMCからの信号により異常警報を発す
る。

さらに、の結果により非接触の場合、マイコンに
より、押込み量ΔT₂（マイコン内一定値）を与える。
と同様にテーパは変動し、T₂となる。（T₁＜T₂）非接触が解消されない場合には、これを繰り返す。

次に、テーパがT₂となつたことにより鋳込速度V_c1
をV_c2に変更する（V_c1＞V_c2）。これはマイコンよりΔT
₂を制御器21に与えてピンチロールの回転数P₁をP₂に変
更（P₁＞P₂）することで実施されるが、予め計算式によ
りテーパ変動量（例えばΔT₂）とピンチロールの標準回
転数P₀との関係を求め、定数kpを定めておき、 ΔT₂＝P/kp P₂＝P_o＋ΔT₂ を実行する。

次に、鋳込中、新たな鋳込指示情報17′が入力され
る。これによりテーパT₂が変動し、T₃となる。

テーパ変動量｜ΔT₃｜の算出は各情報17と17′との差に
予め求められた定数ｋを乗じることによりなされる。

以下、〜と同様のことを繰返す。

以上〜により、定常鋳込中の鋳型内壁と鋳片との接
触状態および鋳込指示情報の変動によるテーパ量および
鋳込速度が自動的に制御される。

次に鋳込中の鋳片幅替について説明する。

第１図において、鋳片上部幅をW₁からW₃に、下部幅
をW₂からW₄に変更することを決定する。

モータ回転数Ｒと幅替速度V_wの関係を予め求め、定
数kwを決定しておく。

次に、両方の短片鋳型を速度V_wで幅替を開始する。

次に、と同様に、ピンチロールの回転数をP₃から
P₄に変更し、鋳込速度をV_c3からV_c4に変更する。（P₃＞
P₄，V_c3＞V_c4）すなわち、とし、｜ΔT₄｜＝｜P₀/kp′｜ P₄＝P₀＋｜ΔT₄｜とする。

鋳込速度がV_c3からV_c4に変更になつたことから、鋳
込指示情報が17″に変動するため、と同様のことを実
行し、テーパをT₃からT₄に変更する（T₃＜T₄）。

さらに、幅替中、前記〜は継続して実施する。

以上により、鋳込中の鋳片幅替は接触状況を確認しつつ
実施できるので、幅替速度を落す必要もなく（一定）、
鋳片幅替中のテーパ量および鋳込速度は自動制御され
る。

次に、鋳込中における鋳片幅替中の幅替速度を変動する
場合について説明する。

幅替速度V_mで幅替を実施中、鋳込指示情報が17に
変更になつたことにより、前述と同様の変更計算し、鋳
込速度をV_c4からV_c5、ピンチロール回転数をP₅からP
₆に、さらにテーパもT₄からT₅に変更する。

幅替速度変動量｜ΔV_m｜も前述のような比較演算し
て算出する。

｜ΔV_m｜によりV_mをV_m′に変更する。

以上よりテーパ量と鋳込速度および幅替速度は相関関係
を保持しつつ自動制御される。

〈具体的な実施例〉本発明法成分（0.06％C,0.2％Si,0.3％Mn,0.015％P,0.01％Ｓ）
の鋼を鋳込温度1570℃でスラブ寸法220mm（厚）×1200m
m（幅）、短辺鋳型テーパ片側4.2mm（テーパ）/750mm
（短片鋳型高さ）、鋳込速度1.4m/分で鋳造中、スラブ
幅を1300mmに変更する幅替を短片鋳型移動速度35mm/分
で３分間実施し、テーパも（4.6mm/750mm）同時に変更
した。この時の鋳込速度は1.0m/分に落した。検出機構
は第２図に示すように配置した。

比較法成分（0.05％C,0.2％Si,0.2％Mn,0.020％P,0.015％Ｓ）
の鋼を鋳込温度1570℃でスラブ寸法220mm×1200mm、テ
ーパ（4.2mm/750mm）、鋳込速度1.4mm/分で鋳造中、ス
ラブ幅を1300mmに変更する幅替を鋳型移動速度18mm/分
で８分間実施した。この場合、本発明法とは異なり、短
辺鋳型をまず平行移動させた後にテーパを（4.6mm/750m
m）に変更した。この時の鋳込速度は0.6m/分に落した。
定常鋳込中および幅替中の短辺鋳型内壁と鋳片の接触状
態は一切検出しなかつた。

以上の，の結果より、本発明法は、幅替中における
鋳片と鋳型内壁との接触状況を確認しつつ、幅替とテー
パ変更を同時に実施でき、かつ幅替速度および鋳込速度
が上げられることから以下の効果が生じることが明らか
になつた。

（ａ）漏鋼、ブレークアウト、不良スラブがなくなり、
歩留向上が図れる。

（ｂ）良テーパ、冷却水量や鋳込速度が適切なため、鋳
片品質が向上する。

（ｃ）鋳込速度および幅替速度を上げられるため生産性
が向上する。

（ｄ）鋳込速度および幅替速度を上げられるため鋳片の
熱ロスを防止できる。

（ｅ）鋳型の摩耗を減少できる。

さらに、定常鋳込中も前述の効果が期待できる。

なお、前記実施例では１チヤージのみの比較であるが、
接触状態を検知しない比較法では、数チヤージ実施すれ
ば、特にブレークアウト、漏鋼は免れない。

〈発明の効果〉前述のとおりこの発明に係る連続鋳造方法によれば、凝
固中の鋳型内溶鋼と鋳型内壁との接触状況を検出器を用
いて検知するとともに、鋳込条件変動による定常鋳込中
および幅替中の短辺鋳型テーパと鋳込速度と幅替速度と
を自動制御するようにしたため、漏鋼、ブレークアウ
ト、不良スラブを防止できるとともに、幅替中の幅替速
度および鋳込速度を向上させることができる。これによ
り歩留向上、品質向上、生産性向上、熱ロス防止を図れ
る。さらに、鋳型の摩耗が減少し、コスト低減を図れ
る。

また、この発明に係る連続鋳造鋳型によれば比較的簡単
な構成により前述の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明に係る連続鋳造鋳型を示す全
体概略図、斜視図、第３図、第４図は検出機構を示す部
分断面概略図、概略図である。１……連続鋳造鋳型、1A,1B……短辺鋳型、２……上部
駆動機構、３……下部駆動機構、4,4A,4B,4C,4D……検
出機構、５……制御機構、６……モータ、７……駆動
軸、8,8A,8B,8C,8D……電極板センサー、９……電源、1
0……電流計、11……警報器、12……配線、13,14……位
置検出器、15,16……位置変換器、17……鋳込み指示情
報、18……短辺鋳型テーパ寸法設定値、19……上部駆動
制御器、20……下部駆動制御器、21……鋳込速度制御
器、22……接触異常警報器、23……短辺鋳型テーパ表示
器、24……ピンチロール駆動装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】短辺鋳型が可動の連続鋳造鋳型を使用する
連続鋳造方法において、鋳込中の鋳型内鋳片と前記短辺鋳型内壁面との接触状態
を、鋳型内鋳片と短辺鋳型内壁面との導通・不導通によ
り検出する検知手段により検出し、前記鋳型内での鋳込
み作業を制御する制御系内に入力し、前記検出結果と前
記制御系に先行して入力された鋳込み指示情報と後行し
て入力された鋳込み指示情報との比較演算結果とに基づ
き、定常鋳込中および短辺鋳型幅替中に、短辺鋳型内壁
と鋳型内鋳片とが接触状態を保持するように短辺鋳型の
テーパ量を変更し、あるいは鋳込み指示情報の変動によ
り短辺鋳型のテーパ量を変更すると共に、このテーパ量
の変動量に応じて鋳込み速度を変更し、短辺鋳型幅替実
施中に鋳込み指示情報が変更されると鋳込み速度および
短辺鋳型のテーパ量を変更しつつ鋳片幅替速度を変更す
ることを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項２】短辺鋳型が可動とされた連続鋳造鋳型であ
って、前記短辺鋳型の上下にそれぞれ接続され、この短辺鋳型
を鋳型内鋳片に対して進退させ得るとともにそのテーパ
量を調整し得る上部駆動機構および下部駆動機構と、前記短辺鋳型内に埋設され先端部が鋳型内鋳片表面に接
触し得るようにされた通電センサを有し、鋳型内鋳片と
短辺鋳型内壁との導通・不導通を検出し得る検出機構
と、この検出機構からの出力信号と鋳込み指示情報に基づい
て、前記上部駆動機構および下部駆動機構および鋳込速
度調整機構を制御する制御機構を備えていることを特徴
とする連続鋳造鋳型。