連続鋳造におけるスラグ流出検出方法
【課題】シール管を用いた高級鋼の連続鋳造を行っている場合にも、注入末期のスラグ流出を迅速かつ確実に検出することができる連続鋳造におけるスラグ流出検出方法を提供する。
【解決手段】鍋２とタンディッシュ１間に設置されるシール管６の上部側壁に測定用孔１０を設け、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置１１で測定用孔１０を介して注入流７の放射エネルギーを測定する。スラグが流出し始めると放射エネルギーレベルが上昇するので、その変化に基づいてスラグ流出を検出する。シール管６の内部に不活性ガスを吹込み、空気と溶湯との接触を防止する。
【解決手段】鍋２とタンディッシュ１間に設置されるシール管６の上部側壁に測定用孔１０を設け、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置１１で測定用孔１０を介して注入流７の放射エネルギーを測定する。スラグが流出し始めると放射エネルギーレベルが上昇するので、その変化に基づいてスラグ流出を検出する。シール管６の内部に不活性ガスを吹込み、空気と溶湯との接触を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入末期に、スラグが鍋から流出し始めたことを迅速かつ正確に検出することができる連続鋳造におけるスラグ流出検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼の連続鋳造は鍋から溶鋼をタンディッシュへ注入しながら行われるが、その注入末期においては鍋内の溶鋼表面に浮上しているスラグがタンディッシュに向かって流出し、鋳片の品位を低下させる。このため注入末期にはスラグが鍋から流出し始めたことを迅速に検出し、鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入を停止する必要がある。
【０００３】
また鍋から注入される溶鋼に空気が巻き込まれると、空気中の酸素量や窒素量が上昇（ピックアップ）して鋳片の品位を低下させる。このため酸素や窒素のピックアップを嫌う高級鋼を製造する場合には、鍋とタンディッシュとの間にシール管を設置して溶鋼を注入している。この場合にはシール管が邪魔になって注入流を外部から観察することができず、スラグ流出を検出することができない。
【０００４】
このため、シール管を用いた連続鋳造においてスラグ流出を検出するには、注入末期に鍋をシール管の上端から少し上昇させ、その隙間から注入流を目視観察する方法が取られていた。しかし、目視観察ではスラグ流出の発見が遅れ、溶鋼汚染源であるスラグが大量に流出して製品品質を低下させ易いという問題があった。また観察する作業者によるバラツキも大きく、検知遅れの場合には鋳片の品位を低下させ、逆に早期の誤検知の場合には溶鋼歩留まりを悪化させることとなっていた。更にシール管の隙間から溶鋼流に巻き込まれる空気も溶鋼汚染源となるので、鋳片品位の低下を避けることができなかった。
【０００５】
そこで特許文献１に示されるように、シール管の側壁に測定装置を取り付け、注入流の放射エネルギーの大きさと分布からスラグ流出を検出する方法が開発されている。この方法によれば、スラグ流出の検出遅れや作業者による検出のバラツキをなくすることができる。しかしこの方法は測定装置に熱負荷がかかるうえに、シール管の交換の都度、測定装置を取付け直さねばならない。シール管の交換は頻繁に行われるため、その度に測定装置を取付け直すことは非現実的である。さらに、溶鋼がシール管の内面に付着し凝固することにより測定装置の視野を防ぐことがあり、信頼性に欠けるという問題もある。
【０００６】
また特許文献２には、転炉から鍋に出鋼される溶鋼流を離れた位置に設置した撮像装置により撮影し、スラグを検出する方法が開示されているが、シール管を用いていないので空気巻き込みの問題があり、高級鋼の製造に適用できる方法ではなかった。
【特許文献１】特開平２−２５１３６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８３７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、シール管を用いた高級鋼の連続鋳造を行っている場合にも、注入末期のスラグ流出を迅速かつ確実に検出することができる連続鋳造におけるスラグ流出検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、鍋とタンディッシュ間に設置されるシール管の側壁に測定用孔を設け、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置により上記測定用孔を介して注入流の放射エネルギーを測定し、その変化に基づいてスラグ流出を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
なお、シール管の内部に不活性ガスを吹き込み、溶湯汚染の原因となる空気のシール管内への侵入を防止しつつ、注入流の放射エネルギーを測定することが好ましく、注入流の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と判定することが好ましい。また、測定用孔はシール管の上部の側壁に設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、シール管の側壁に設けた測定用孔を介して、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置により注入流の放射エネルギーを直接測定するため、測定装置が熱負荷を受けることがないうえ、シール管のみの交換が可能であるため、作業者の負担増加がない。また測定用孔のサイズを適切に設定することにより、測定装置の視野を確保することができるので、放射エネルギーの変化に基づいてスラグ流出を迅速かつ確実に検出することができる。なお、シール管をガラス製とすることは、注入流による曇りの恐れがあるうえ、熱負荷の問題もあるので好ましくない。
【００１１】
請求項２の発明によれば、シール管の内部に不活性ガスを吹き込み、溶湯汚染の原因となる空気のシール管内への侵入を防止できるので、測定用孔を設けても空気巻き込みによる鋳片品位の低下がない。
【００１２】
請求項３の発明によれば、注入流の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と判定するので、自動的な判断が可能となり、作業者の負担を軽減することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、シール管の上部の側壁に測定用孔を設けたので、シール管内面への溶湯の付着の影響を受けにくく、測定装置の視野を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において、１は連続鋳造用のタンディッシュ、２はこのタンディッシュ１に溶鋼３を運搬する鍋であり、溶鋼の上面にはスラグ４が浮上している。鍋２の底部にはスライディングノズル５が設けられており、溶鋼はスライディングノズル５によって流量制御されながらタンディッシュ１に注入される。
【００１５】
酸素や窒素のピックアップを嫌う高級鋼の場合には、鍋２とタンディッシュ１との間にシール管６を設置し、注入流７への空気巻き込みを防止している。シール管６は、外周に設けた突起８をタンディッシュ１の蓋９に載せることによって保持されている。このシール管６の内部には不活性ガスが吹き込まれており、内部の空気をパージして注入流７と空気との接触を防止している。
【００１６】
図２に示すように、シール管６の上部の側壁を切り欠いて測定用孔１０が形成されている。測定用孔１０を形成する位置はタンディッシュ１の蓋９よりも上方であればどこでもよいが、図１に示すように溶鋼が飛散してシール管６の下部内面に付着するため、できるだけ上方位置とすることが好ましく、この実施形態では上端面からシール管６の一部を切り欠いて測定用孔１０を形成している。そのサイズは外部から注入流７を観察するに十分な大きさとするものとし、空気混入を防止できるサイズ、例えば幅が７０〜１５０ｍｍ、高さが５０〜７５ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１７】
図１に示すように、シール管６から十分離れた位置に放射エネルギー測定装置１１を設置し、測定用孔１０を介して注入流７を観察し、その表面からの放射エネルギーを測定する。市販の放射エネルギー測定装置１１を用いた場合、１０メートル程度の遠隔位置から観察可能であり、放射エネルギー測定装置１１が熱負荷を受けることは回避することができる。
【００１８】
図３に示すように、溶鋼の表面からの放射エネルギーに比較してスラグからの放射エネルギーは大きく、注入流７中にスラグが混入すると放射エネルギーレベルが急速に上昇する。このため、測定用孔１０から見える注入流７の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と自動判定させることにより、スラグ流出を迅速かつ正確に検出することが可能である。
【００１９】
検出結果は警報等によって作業者に伝達することができる。またスラグ流出を検出すると同時にスライディングノズル５を閉じ、タンディッシュ１へのスラグ流入を自動的に停止することもできる。
【実施例】
【００２０】
本発明の効果を確認するため、（1）従来法として説明した鍋をシール管６の上端面よりも吊り上げてその間隙からスラグ流出を目視観察し、スライディングノズル５の操作も手動で行う方法、（2）測定用孔１０を形成したシール管６を用いるが、観察は目視で行いスライディングノズル５の操作も手動で行う方法、（3）測定用孔１０を形成したシール管６を用い、観察は放射エネルギー測定装置１１で行うがスライディングノズル５の操作は手動で行う方法、（4）測定用孔１０を形成したシール管６を用い、観察を放射エネルギー測定装置１１で行いスライディングノズル５の操作は自動で行う方法の４つの場合について、タンディッシュ内のスラグ厚みと、タンディッシュ内溶鋼中の酸素濃度とを測定した。
その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
表１のデータに示されるように、（3）（4）の本発明方法によれば、タンディッシュ内のスラグ厚みを従来法に比較して半減させることができる。また空気の巻き込みを防止できるので、溶鋼中の酸素濃度を従来の1/3〜1/2とすることができる。特にスライディングノズルの操作をも自動化した（4）の場合に、最も好ましい結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】シール管の上半部の斜視図である。
【図３】放射エネルギーの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１ タンディッシュ
２ 鍋
３ 溶鋼
４ スラグ
５ スライディングノズル
６ シール管
７ 注入流
８ 突起
９ 蓋
１０ 測定用孔
１１ 放射エネルギー測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入末期に、スラグが鍋から流出し始めたことを迅速かつ正確に検出することができる連続鋳造におけるスラグ流出検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼の連続鋳造は鍋から溶鋼をタンディッシュへ注入しながら行われるが、その注入末期においては鍋内の溶鋼表面に浮上しているスラグがタンディッシュに向かって流出し、鋳片の品位を低下させる。このため注入末期にはスラグが鍋から流出し始めたことを迅速に検出し、鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入を停止する必要がある。
【０００３】
また鍋から注入される溶鋼に空気が巻き込まれると、空気中の酸素量や窒素量が上昇（ピックアップ）して鋳片の品位を低下させる。このため酸素や窒素のピックアップを嫌う高級鋼を製造する場合には、鍋とタンディッシュとの間にシール管を設置して溶鋼を注入している。この場合にはシール管が邪魔になって注入流を外部から観察することができず、スラグ流出を検出することができない。
【０００４】
このため、シール管を用いた連続鋳造においてスラグ流出を検出するには、注入末期に鍋をシール管の上端から少し上昇させ、その隙間から注入流を目視観察する方法が取られていた。しかし、目視観察ではスラグ流出の発見が遅れ、溶鋼汚染源であるスラグが大量に流出して製品品質を低下させ易いという問題があった。また観察する作業者によるバラツキも大きく、検知遅れの場合には鋳片の品位を低下させ、逆に早期の誤検知の場合には溶鋼歩留まりを悪化させることとなっていた。更にシール管の隙間から溶鋼流に巻き込まれる空気も溶鋼汚染源となるので、鋳片品位の低下を避けることができなかった。
【０００５】
そこで特許文献１に示されるように、シール管の側壁に測定装置を取り付け、注入流の放射エネルギーの大きさと分布からスラグ流出を検出する方法が開発されている。この方法によれば、スラグ流出の検出遅れや作業者による検出のバラツキをなくすることができる。しかしこの方法は測定装置に熱負荷がかかるうえに、シール管の交換の都度、測定装置を取付け直さねばならない。シール管の交換は頻繁に行われるため、その度に測定装置を取付け直すことは非現実的である。さらに、溶鋼がシール管の内面に付着し凝固することにより測定装置の視野を防ぐことがあり、信頼性に欠けるという問題もある。
【０００６】
また特許文献２には、転炉から鍋に出鋼される溶鋼流を離れた位置に設置した撮像装置により撮影し、スラグを検出する方法が開示されているが、シール管を用いていないので空気巻き込みの問題があり、高級鋼の製造に適用できる方法ではなかった。
【特許文献１】特開平２−２５１３６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８３７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、シール管を用いた高級鋼の連続鋳造を行っている場合にも、注入末期のスラグ流出を迅速かつ確実に検出することができる連続鋳造におけるスラグ流出検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、鍋とタンディッシュ間に設置されるシール管の側壁に測定用孔を設け、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置により上記測定用孔を介して注入流の放射エネルギーを測定し、その変化に基づいてスラグ流出を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
なお、シール管の内部に不活性ガスを吹き込み、溶湯汚染の原因となる空気のシール管内への侵入を防止しつつ、注入流の放射エネルギーを測定することが好ましく、注入流の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と判定することが好ましい。また、測定用孔はシール管の上部の側壁に設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、シール管の側壁に設けた測定用孔を介して、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置により注入流の放射エネルギーを直接測定するため、測定装置が熱負荷を受けることがないうえ、シール管のみの交換が可能であるため、作業者の負担増加がない。また測定用孔のサイズを適切に設定することにより、測定装置の視野を確保することができるので、放射エネルギーの変化に基づいてスラグ流出を迅速かつ確実に検出することができる。なお、シール管をガラス製とすることは、注入流による曇りの恐れがあるうえ、熱負荷の問題もあるので好ましくない。
【００１１】
請求項２の発明によれば、シール管の内部に不活性ガスを吹き込み、溶湯汚染の原因となる空気のシール管内への侵入を防止できるので、測定用孔を設けても空気巻き込みによる鋳片品位の低下がない。
【００１２】
請求項３の発明によれば、注入流の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と判定するので、自動的な判断が可能となり、作業者の負担を軽減することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、シール管の上部の側壁に測定用孔を設けたので、シール管内面への溶湯の付着の影響を受けにくく、測定装置の視野を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において、１は連続鋳造用のタンディッシュ、２はこのタンディッシュ１に溶鋼３を運搬する鍋であり、溶鋼の上面にはスラグ４が浮上している。鍋２の底部にはスライディングノズル５が設けられており、溶鋼はスライディングノズル５によって流量制御されながらタンディッシュ１に注入される。
【００１５】
酸素や窒素のピックアップを嫌う高級鋼の場合には、鍋２とタンディッシュ１との間にシール管６を設置し、注入流７への空気巻き込みを防止している。シール管６は、外周に設けた突起８をタンディッシュ１の蓋９に載せることによって保持されている。このシール管６の内部には不活性ガスが吹き込まれており、内部の空気をパージして注入流７と空気との接触を防止している。
【００１６】
図２に示すように、シール管６の上部の側壁を切り欠いて測定用孔１０が形成されている。測定用孔１０を形成する位置はタンディッシュ１の蓋９よりも上方であればどこでもよいが、図１に示すように溶鋼が飛散してシール管６の下部内面に付着するため、できるだけ上方位置とすることが好ましく、この実施形態では上端面からシール管６の一部を切り欠いて測定用孔１０を形成している。そのサイズは外部から注入流７を観察するに十分な大きさとするものとし、空気混入を防止できるサイズ、例えば幅が７０〜１５０ｍｍ、高さが５０〜７５ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１７】
図１に示すように、シール管６から十分離れた位置に放射エネルギー測定装置１１を設置し、測定用孔１０を介して注入流７を観察し、その表面からの放射エネルギーを測定する。市販の放射エネルギー測定装置１１を用いた場合、１０メートル程度の遠隔位置から観察可能であり、放射エネルギー測定装置１１が熱負荷を受けることは回避することができる。
【００１８】
図３に示すように、溶鋼の表面からの放射エネルギーに比較してスラグからの放射エネルギーは大きく、注入流７中にスラグが混入すると放射エネルギーレベルが急速に上昇する。このため、測定用孔１０から見える注入流７の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と自動判定させることにより、スラグ流出を迅速かつ正確に検出することが可能である。
【００１９】
検出結果は警報等によって作業者に伝達することができる。またスラグ流出を検出すると同時にスライディングノズル５を閉じ、タンディッシュ１へのスラグ流入を自動的に停止することもできる。
【実施例】
【００２０】
本発明の効果を確認するため、（1）従来法として説明した鍋をシール管６の上端面よりも吊り上げてその間隙からスラグ流出を目視観察し、スライディングノズル５の操作も手動で行う方法、（2）測定用孔１０を形成したシール管６を用いるが、観察は目視で行いスライディングノズル５の操作も手動で行う方法、（3）測定用孔１０を形成したシール管６を用い、観察は放射エネルギー測定装置１１で行うがスライディングノズル５の操作は手動で行う方法、（4）測定用孔１０を形成したシール管６を用い、観察を放射エネルギー測定装置１１で行いスライディングノズル５の操作は自動で行う方法の４つの場合について、タンディッシュ内のスラグ厚みと、タンディッシュ内溶鋼中の酸素濃度とを測定した。
その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
表１のデータに示されるように、（3）（4）の本発明方法によれば、タンディッシュ内のスラグ厚みを従来法に比較して半減させることができる。また空気の巻き込みを防止できるので、溶鋼中の酸素濃度を従来の1/3〜1/2とすることができる。特にスライディングノズルの操作をも自動化した（4）の場合に、最も好ましい結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】シール管の上半部の斜視図である。
【図３】放射エネルギーの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１ タンディッシュ
２ 鍋
３ 溶鋼
４ スラグ
５ スライディングノズル
６ シール管
７ 注入流
８ 突起
９ 蓋
１０ 測定用孔
１１ 放射エネルギー測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍋とタンディッシュ間に設置されるシール管の側壁に測定用孔を設け、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置により上記測定用孔を介して注入流の放射エネルギーを測定し、その変化に基づいてスラグ流出を検出することを特徴とする連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【請求項２】
シール管の内部に不活性ガスを吹き込み、溶湯汚染の原因となる空気のシール管内への侵入を防止しつつ、注入流の放射エネルギーを測定することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【請求項３】
注入流の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と判定することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【請求項４】
シール管の上部の側壁に測定用孔を設けることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【請求項１】
鍋とタンディッシュ間に設置されるシール管の側壁に測定用孔を設け、遠隔位置に設置した放射エネルギー測定装置により上記測定用孔を介して注入流の放射エネルギーを測定し、その変化に基づいてスラグ流出を検出することを特徴とする連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【請求項２】
シール管の内部に不活性ガスを吹き込み、溶湯汚染の原因となる空気のシール管内への侵入を防止しつつ、注入流の放射エネルギーを測定することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【請求項３】
注入流の特定範囲内の平均放射エネルギーまたは最高放射エネルギーを測定し、閾値を越えたときにスラグ流出と判定することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【請求項４】
シール管の上部の側壁に測定用孔を設けることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造におけるスラグ流出検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１７３６７２（Ｐ２００８−１７３６７２Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９９１１（Ｐ２００７−９９１１）
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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