JPS58148063A - 連続鋳造における鋳片の割れ防止方法 - 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】 本発明は、連続鋳造における鋳片の割れ予知方法に関す
る。

現在の連続鋳造においては、圧延加熱炉への高温鋳片の
供給が、省エネルギという面で大きな課題となっており
、そのため、連続鋳造の操業では。

高速鋳込み、及び１表面欠陥の迅速な検出による鋳片の
嫂時間での圧延への供給が要求されている。

しかしながら、高速鋳込みを行う時は、鋳込み速度が速
いため、鋳片内で形成される鋳片凝固シェルの厚みが薄
く、連続鋳造用鋳型（以下、モールドと称する）内にお
いて凝固シェル厚の薄い部位がモールド下端に来たとき
に凝固シェルが破れる。

いわゆるブレークアウト発生の危険があった。しかしな
がら従来は、このブレークアウトの発生を正確に予知す
ることができず、従って、ブレークアウトを防止するた
めに、鋳込み速度を必要以上に低下したり、或いは、ブ
レークアウトが発生してしまった場合には、何時間もの
操業停止に追い込まれることがあった。又１表面縦割れ
等の表面欠陥は、主として、モールドと溶鋼（鋳片）と
の間に入るモールドパウダの流入の不均一１％に局部的
な減少或いは増加により抜熱量が変化し、凝固／エルの
形成が不均一となって発生するものである　　　　゛が
、従来は、α）圧延後の疵検査１手入れ、（２）鋳片冷
却後の目視検査、（３）鋳片を抽出して冷却した後の検
査等の方法により表面欠陥を検出するようにしていたた
め、（１）欠陥検出後の処理のため、鋳込中での操業の
対応がとれず１歩留りが低下しタリ。

（２）鋳片を冷却する必要があるため、加熱炉の原早位
が上昇したり、或いは、（３）完全な欠陥検出ができな
い等の欠点を有していた。

紡記のようなブレークアウト及び表面欠陥が。

いずれも、モールドと鋳片の接触状態即ち、抜熱状態に
密接に関係していることは周知の事実であ抄１例えば、
モールドと鋳片の接触状態が不均一となると抜熱量分布
も不均一となることから、抜熱蓋の分布を測定すること
により、鋳片の表面割れを予知できると考えられる。従
って１例えば。

第１図に示す如く、モールド１０を形成している―型輛
板１１の外側面に形成された冷却水通路１１ａの底部に
孔１１　ｂｔ−、Ｉけ、その中に、熱電対１２を埋め込
み、深さ方向に２点距離をあけて埋設し良熱電対の出力
から検出される温度勾配から、ｔｔ算により熱流束を判
定して、モールド１０における抜熱状態を検知すること
が行われている。

しかしながら、このような方法では、熱電対１２を埋め
込むことにより熱擾乱が発生するだけでなく、熱電対１
２の埋め込み位置が例えばＩｍ狂うと５〜１０℃の違い
があるので、正確な位置への埋め込みが要求され、埋め
込み作業が大変である。

又、２個の熱電対の検出温度Ｔ、、Ｔ、埋設問隔ｄ及び
モールド１０の熱伝導率λがら、次式を用いて抜熱量Ｑ
を計算する際に、検出温度’ｒ、、’ｒ、に熱擾乱によ
る誤差があるだけでなく、埋設間隔ｄに埋め込み位置に
よる誤差があり、誤差を生ｔａｇい。

更に、熱流束を直接指示記録することができない。又、
ブレークアウト或いは表面疵発生時の熱電対出力の変化
量が、第２図（ブレークアウトの場合）に示す如く比較
的小さいため１例乏ばブレークアウトを検知する場合に
は、５〜１０℃程度の温度上昇の短時間での変化を見な
ければならず。

その判定が困難である。更に、熱電対では、鋳片の摩耗
によるモールド厚みの変化、熱電対６析の埋め込み誤差
等の要因のため、ブレークアウト時の温度変化量１表面
欠陥発生時の温度変化量等の明確な数値が把握できず、
又、ｆ割れ発生階・は。

その数値の変化が小さいと、欠陥の発生を検出できない
、更に、鋳型側板に孔をあけて熱電対を埋め込むため、
モールド寿命が短縮され、又、移設も困難である等の欠
点を有していた。

本発明＃′ｉ、前記従来の欠点を解消するべくなされ九
もので、あらゆる操業条件下で、鋳片の割れの発生を、
感度良く、簡単且つ確実に予知することができる。連続
鋳造における鋳片の割れ予知方法を提供することを目的
とする。

本発明は、鋳型の外表面の各所に配設した薄板型の表面
用熱流束計によシ、鋳型の各所における抜熱量に応じた
熱流束波形を測定し、少なくとも一個所における熱流束
波形が異常となった時に、鋳片の割れの発生を予知する
ようにして、前記目的を達成し九ものである。

本発ｔ＊＃ｉ、近年開発され九、薄板型の表面用熱Ｒ束
針を利用したものである。この表面用熱流束計１４Ｆｉ
、第３図に示す如く、熱伝導の行われている固体の表面
に、熱伝導率がλで、厚みｄが十分に薄い熱抵抗板１６
を取付けた場合、定常状態に達してから後に、この熱抵
抗板１６を貫通して流れる熱流束Ｑが１次式で与えられ
ることＫ　＆づいて作動する。

λ Ｑ−一ΔＴ　　・・・（２） ここで、ΔＴは、熱抵抗板１６の表裏両面間の温度差で
ある。従って、熱伝導率λ及び厚みｄが既知であれば、
熱抵抗板１６の表裏面にそれぞれ配設した検知板１８間
の温！ｆ：差ΔＴを電気的に測定することによって、熱
流束Ｑを求めることができる。

この薄板型の表面用熱流束計は％（１）モールド内に埋
め込む必要がなく、冷却水通路郷の外面からの測定が可
能である、（２）小型でどこにでも取付けられる。（３
）局所的な熱流束を求めることができる。

（４）熱電対のような、埋め込み誤差による出方の変化
がなく、堆付けるだけで正確な熱流束値を得ることがで
き、熱擾乱が発生した場合にも、検定によって確認でき
る。又、（５）熱電対のように、ある水準からの変化を
捉える必要が無く、測定した熱流束値によって、直接５
表面割れの発生等を予知することができる等の特徴を有
する。

このような熱流束計１４によって得られる熱流束波形の
一例を第４図に示す。この熱流束波形の振幅Ｗは、第５
図に示すような、溶鋼２２から凝固シェル２４ａ及びモ
ールドパウダ２５を介してモールド１０に抜熱される熱
量の均一さを示すものであり、モールドパウダ２５の異
常流入等によるノロかみ境象によ抄、微小な表面割れが
発生した際には、骸割れ発生箇所の振幅Ｗが大きくなる
ので、熱流束波形の振幅Ｗを監視することによって。

振−Ｗが、Ｆ９′ｒ定僅、例えば、　６０　Ｘ　１０’
　Ｋｃａｔ／ｎ？・ｈｒ以上となったことから、大きな
表面割れの発生を予知することができる。本発明は、こ
のような知艷に基いてなされたものである。第５図にお
いて、２０は、注入管、２４は、鋳片、１５は。

熱流針１４のケースである。

尚１表面割れの発生が予知された場合には１表面割れの
進展を防止するため１例えば、鋳込速度を低下して、！
４び元の鋳込速度に戻したり、或いは、鋳込速度を元の
速度に戻しても熱流束波形の振幅Ｗが元に戻らない場合
ＫＦｉ、モールドパウダの変更埠の操業条件の変化によ
って対処し−Ｃ１駒片の割れ発生を防止することができ
る。

又、前記熱流束波形の波高Ｈは、溶鋼２２−モールド１
０間の抜熱量に比例しており、湯面から１００〜３００
−程度迄の測定点では２通常。

１５０〜２５０　Ｘ　１０’Ｋｃａｔ／Ｉｌ・ｈｒ　　
（鋳込速度。

モールドパウダ、テーパ等によって異なる）である。一
方、凝固シェル２４ａが破断したり、漂固シェル２４ｍ
が薄くなって、ブレークアウト発生の可能性が高くなる
と、熱抵抗が減夛、浴１ＩＩ１１２２からの熱量が急速
にモールド１０に供給されるようになるため、波高Ｈが
、急激に３００　Ｘ　１０’Ｋｃａｊ／♂・ｈｒ　　以
上に上昇する。従って、熱流束波形の波高Ｈを監視する
ことによって、波高ＩＩが所定値１例えば、　３００　
Ｘ　１０’　Ｋｃａｌ／ｒｒｒ−ｈｒ以上となったこと
から、凝固シェルの割れの発生を予知することもできる
。

又、熱流束波形の周期は、鋳片凝固シェルと七−ルドの
間の微少なギャップの変化を示すが、この周期が異常に
なると１例えば、極めて長くなると、定常時凝固が進行
していないことを示す。よって周期によっても割れを予
知できない。

１ξ熱流束の波高、振巾１周期の個々の情報のみならず
それらのうち、２乃至３の情報からより確実に割れ発生
を予知できる。

以下図面を参照して、本発明に係る鋳片の表面割れ予知
方法が採用された連続鋳造設備の実施例を鮮細に説明す
る。

本実施例は、第６図に示す如く、注入管２０を介して上
方より注入された溶銅２２を冷却して。

鋳片２４を形成するためのモールド１０と、鋳片２４を
ガイドするためのガイドローラ２６と、鋳片２４を引抜
くためのピンチロール２８と、該ピンチロール２８を回
転駆動するためのモータ３０と、該モータ３０を制御す
るためのビンチロール駆動装置３２とを有する従来と同
様の連続鋳造設備において、前記モールド１０を形成し
ている鈎ａＭ＠板１１に形成された冷却水通路１１．　
ａ内Ｋ。

を有し、熱流非検知方向の熱伝導を妨げるような一１ｍ
ケース１５（第５図）−に格納された。薄板型の表面用
熱流束計１４をはんだ付けにより密着状態で配設すると
共に％該熱流東計１４の出方を、抜熱量変換器３４を介
して信号処理装［３６内に取込み、該信号処理装置３６
により、熱流束波形の振幅Ｗが６０　Ｘ　１０’　Ｋｃ
ａｌ／−・ｈｒ　以上となるか、或いは、波高Ｈが３０
０　Ｘ　１０’　Ｋｃａｔ／ｒｎ’−ｈｒ以上となった
時は、鋳込速度制御装置１３８を介して前記ピンチロー
ル駆動装置３２を制御することによって鋳込速度を低下
させて、鋳片の表面割れ及びブレークアウトの発生を防
止すると共に、警報器４０を作動させて、操作員に予知
警報を与えるようにしたものである。

前記熱流束計１４は１例えば第７図及び第８図に示す如
く、モールド短片１１ｃ及び長辺１１ｄの５通常の湯面
位置より下方に設けられ、横方向には各々の冷却水通路
１１ａ毎或いは１個おきに配設され、縦方向には、高さ
１００〜２００ｗおきに２乃至３個程度配設されている
。

以下作用を説明する。

前出第７図に示す如く、モールド側板１１の冷却水通路
１１ｍの各々に、縦方向に湯面から１００〜３００■の
位置で熱流束計１４をセットし、１２ｍ／分の鋳込速度
で操業を行っていたところ、局所的に、第９園内に示す
如く、熱流束波形の振幅Ｗが時刻１＋１　から急激に大
となつ九ので、同じく第９図０に示す如く、若干遅れて
、時刻ｔｉｔがら鋳込速度を一旦０．７ｍ／分に低下さ
せ九ところ、第９図因に示す如く１時刻ｔ１ｍ　　で振
幅が元の状態に戻り１表面割れ発生が防止されたことが
明らかとなった。従って、時刻ｔｔｓ　から再び鋳込速
度を元の１．２ｍ／分に戻して、高速鋳込みを再開する
ことができる。尚、鋳込速度を１．２ｍ／分に戻した際
に、再び振幅が大となる時には、モールドパウダの変更
等、他の方法によって表面割れの発生を防止することが
可能である。

尚、前記実施例においては、鋳片表面割れ及びブレーク
アウトの発生を予知するだけでなく、自動的に鋳込速度
を低下させて、鋳片表面割れ及びブレークアウトの発生
を防止するようにしていたが１本発明の適用方法は、こ
れに限定されず、鋳片表面割れの発生のみを予知して、
操作員の手動操作によ沙、操業条件を変更するようにす
ることも勿論可能である。

以上説明した通９１本発明によれば、あらゆる操業条件
下で鋳片の割れの発生を、感度良く、簡単且つ確実に予
知することができるという優ｔ１．７’ｉ効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、抜熱状態を検知するだめの熱電対を連続鋳造
用鋳型に埋め込んだ状態を示す断面図。 第２図は、前記熱電対によって得られる出力波形の一例
を示す線図、第３図は、本発明に係る鋳片の表面割れ予
知方法で用いられている熱流束計の原理的な構成を示す
斜視図、第４図は、前記熱流束計によって得られる熱流
束波形の一例を示す線図、第５図は、凝固シェルが破断
している状枯における溶鋼と熱流束計の関係を示す断面
図、第６図は、本発明に係る連続鋳造における鋳片の表
面割れ予知方法が採用された連続鋳造設備の実施例の全
体構成をボす、一部ブロック線図を含む断面図。 第７図は、１ｌＩＩ記実施例における熱流束計の取付は
位置を示す斜視図、第８図は、同じく熱流束計の取付は
状諸を示す拡大斜視図、第９図は、前記実施例における
熱流束計出力と鋳込速度の関係を示す線図である。 ｌＯ・・・連続−運用鋳型（モールド）、１１・・・鋳
型側板、１４・・・熱流束計、２２・・・溶鋼、２４・
・・鋳片。 ２４Ｊｌ・・・凝固シェル、２６・・・ガイドローラ。 ２８・・・ビンチロール、３０・・・モータ、３２・・
・ビンチロール駆動装置、３４・・・抜熱量変換器、３
６・・・信号処理装置、３８・・・鋳込速度制御装置、
４０・・・書報器。 ｖＴ間　ｃ分〕 第３　図 階間を 第　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. α）　鋳型の外表面の各所に配設した薄板型の表面用熱
   流束計によ抄、鋳型の各所における抜熱量に応じた熱流
   束波形を測定し、少なくとも一個所における熱流束波形
   が異常となった時に、鋳片の割れの発生を予知するよう
   にしたことを特徴とす゛　る連続鋳造における鋳片の割
   れ予知方法。