JPS6353904B2 - - Google Patents

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防止方
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
題となつており、そのため、連続鋳造の操業で
は、高速鋳込み、及び、表面欠陥の迅速な検出に
よる鋳片の短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
固シエルの厚みが薄く、連続鋳造用鋳型（以下、
モールドと称する）内において凝固シエル厚の薄
い部位がモールド下端に来たときに凝固シエルが
破れる、いわゆるブレークアウト発生の危険があ
つた。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、従つて、
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
が発生してしまつた場合には、何時間もの操業停
止に追い込まれることがあつた。又、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、特に局部的な減少或いは増加により抜熱量が
変化し、凝固シエルの形成が不均一となつて発生
するものであるが、従来は、(1)圧延後の疵検査、
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、歩留
りが低下したり、(2)鋳片を冷却する必要があるた
め、加熱炉の原単位が上昇したり、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。

前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
り、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
熱量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。従つて、例えば、
第１図に示す如く、モールド１０を形成している
鋳型側板１１の外側面に形成された冷却水通路１
１ａの底部に孔１１ｂをあけ、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
設した熱電対の出力から検出される温度勾配か
ら、計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１２の埋め込み位置が例えば１mm
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T₁，T₂、埋設
間隔ｄ及びモールド１０の熱伝導率λから、次式
を用いて抜熱量Ｑを計算する際に、検出温度T₁，
T₂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
生じ易い。

Ｑ＝λT₁−T₂／ｄ …(1) 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、例えばブレ
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、熱電対自身の
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、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、縦割れ発生時は、
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。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、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して、
鋳片の割れを簡単且つ確実に防止することができ
る、連続鋳造における鋳片の割れ防止方法を提供
することを目的とする。

本発明は、鋳型の外表面に配設した薄板型の表
面用熱流束計により鋳型の抜熱量に応じた熱流束
を測定して、連続鋳造における鋳片の割れを防止
する方法において、前記流束計により熱流束を測
定し、該熱流束の時間的な変化を表わした熱流束
波形の振幅が所定の範囲を超えた時に鋳込み速度
を低下させ、前記振幅が元に戻るまで低速鋳込み
を行うことにより、鋳片の割れの発生を防止する
ようにして、前記目的を達成したものである。

本発明は、近年開発された、薄板型の表面用熱
流束計を利用したものである。この表面用熱流束
計１４は、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、次式で与えられることに基づ
いて作動する。

Ｑ＝λ／ｄ△Ｔ …(2) ここで、△Ｔは、熱抵抗板１６の表裏両面間の
温度差である。従つて、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間の温度差△Ｔを電気的に測
定することによつて、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、冷却水通路等の外面から
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力
の変化がなく、取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
定によつて確認できる、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
た熱流束値によつて、直接、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によつて得られる熱流
束Ｑの時間的な変化を表わした熱流束波形の一例
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から凝固シエル２４
ａ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現
象により、微小な表面割れが発生した際には、該
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つて、振幅Ｗ
が、所定値、例えば、60×10⁴Kcal／m²・hr以上
となつたことから、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、このような知見に
基いてなされたものである。第５図において、２
０は、注入管、２４は、鋳片、１５は、熱流束計
１４のケースである。

尚、表面割れの発生が予知された場合には、表
面割れの進展を防止するため、例えば、鋳込速度
を低下して、再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には、モールドパウダ
の変更等の操業条件の変化によつて対処して、鋳
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１０間の抜熱量に比例しており、湯面から
100〜300mm程度迄の測定点では、通常、150〜250
×10⁴Kcal／m²・hr（鋳込速度、モールドパウダ、
テーパ等によつて異なる）である。一方、凝固シ
エル２４ａが破断したり、凝固シエル２４ａが薄
くなつて、ブレークアウト発生の可能性が高くな
ると、熱抵抗が減り、溶鋼２２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300×10⁴Kcal／m²・hr以上に上
昇する。従つて、熱流束波形の波高Ｈを監視する
ことによつて、波高Ｈが所定値、例えば、300×
10⁴Kcal／m²・hr以上となつたことから、凝固シ
エ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、鋳片凝固シエルとモ
ールドの間の微少なギヤツプの変化を示すが、こ
の周期が異常になると、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
つて周期によつても割れを予知できる。

更に、熱流束の波高、振巾、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
割れ防止方法が採用された連続鋳造設備の実施例
を詳細に説明する。

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鋼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を制御するためのピンチロール
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を形成している鋳
型側板１１に形成された冷却水通路１１ａ内に、
鋳型側板１１と熱伝導率がほぼ等しい材質の検知
板を有し、熱流非検知方向の熱伝導を妨げるよう
なケース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、該熱流束計１４の出力を、抜
熱量変換器３４を介して信号処理装置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60×10⁴Kcal／m²・hr以上となるか、或
いは、波高Ｈが300×10⁴Kcal／m²・hr以上とな
つた時は、鋳込速度制御装置３８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つて
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、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、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100〜200mm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１１ａの各々に、縦方向に湯面から100
〜300mmの位置で熱流束計１４をセツトし、1.2
ｍ／分の鋳込速度で操業を行つていたところ、局
所的に、第９図Ａに示す如く、熱流束波形の振幅
Ｗが時刻t₁₁から急激に大となつたので、同じく
第９図Ｂに示す如く、若干遅れて、時刻t₁₂から
鋳込速度を一旦0.7ｍ／分に低下させたところ、
第９図Ａに示す如く、時刻t₁₃で振幅が元の状態
に戻り、表面割れ発生が防止されたことが明らか
となつた。従つて、時刻t₁₃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、他の方法によつて表面割れの発生
を防止することが可能である。

以上説明した通り、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
単且つ確実に予知して、鋳片の割れを簡単且つ確
実に防止することができるという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、抜熱状態を検知するための熱電対を
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、前記熱電対によつ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
の表面割れ防止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
束計によつて得られる熱流束波形の一例を示す線
図、第５図は、凝固シエルが破断している状態に
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
割れ防止方法が採用された連続鋳造設備の実施例
の全体構成を示す、一部ブロツク線図を含む断面
図、第７図は、前記実施例における熱流束計の取
付け位置を示す斜視図、第８図は、同じく熱流束
計の取付け状態を示す拡大斜視図、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。 １０……連続鋳造用鋳型（モールド）、１１…
…鋳型側板、１４……熱流束計、Ｑ……熱流束、
２２……溶鋼、２４……鋳片、２４ａ……凝固シ
エル、２６……ガイドローラ、２８……ピンチロ
ール、３０……モータ、３２……ピンチロール駆
動装置、３４……抜熱量変換器、３６……信号処
理装置、３８……鋳込速度制御装置、４０……警
報器、Ｗ……熱流束波形の振幅。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳型の外表面に配設した薄板型の表面用熱流
   束により、鋳型の抜熱量に応じた熱流束を測定し
   て、連続鋳造における鋳片の割れを防止する方法
   において、 前記熱流束計により熱流束を測定し、 該熱流束の時間的な変化を表わした熱流束波形
   の振幅が所定の範囲を超えた時に鋳込み速度を低
   下させ、 前記振幅が元に戻るまで低速鋳込みを行うこと
   により、 鋳片の割れの発生を防止することを特徴とする
   連続鋳造における鋳片の割れ防止方法。