連続鋳造方法
【課題】溶鋼の凝固温度を製造工程中に測定可能にすると共に測定精度を向上させて、溶鋼の目標鋳込温度の迅速且つ適正な設定を可能にすることによって、製造金属の品質の向上を図る連続鋳造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ステンレス溶鋼２の精錬工程Ｃの後に、精錬したステンレス溶鋼２を連続鋳造する連続鋳造方法は、精錬工程Ｃ内で、成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度を測定する凝固温度測定ステップと、測定した凝固温度に所定の過熱度を加えた温度を、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の目標鋳込温度に設定する目標鋳込温度設定ステップと、目標鋳込温度に基づき、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む。
【解決手段】ステンレス溶鋼２の精錬工程Ｃの後に、精錬したステンレス溶鋼２を連続鋳造する連続鋳造方法は、精錬工程Ｃ内で、成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度を測定する凝固温度測定ステップと、測定した凝固温度に所定の過熱度を加えた温度を、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の目標鋳込温度に設定する目標鋳込温度設定ステップと、目標鋳込温度に基づき、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の一種であるステンレス鋼の製造工程では、電気炉で原料を溶解して溶銑が生成され、生成された溶銑は、転炉、真空脱ガス装置でステンレス鋼の強度を低下させる炭素を除去する脱炭処理等を含む精錬が行われて溶鋼とされ、その後、溶鋼が連続鋳造されることによって凝固して板状のスラブ等を形成する。なお、精錬工程では、鋳造前の溶鋼の温度の調節及び溶鋼成分の調整も行われる。
連続鋳造工程では、溶鋼は、取鍋からタンディッシュに注がれ、さらに、タンディッシュから連続鋳造用の鋳型の中に注がれて鋳造される。鋳型は冷却されているため、鋳型の内壁面付近の溶鋼が凝固して凝固シェルを形成する。形成された凝固シェルは、鋳型から鋳型外部のロールによって引き抜かれて移送されつつロールを通過する際に冷却され、それによって内部の未凝固部分を凝固させ、最終的には全てを凝固させる。そして、鋳型からロールにわたって連続的に延びる鋳片が形成され、鋳片が切断されてスラブ等が形成される。
【０００３】
目的の形状及び品質で鋳片を製造するためには、適切な鋳造条件を設定し操業する必要があるが、特に、鋳型に注ぐ際の溶鋼の温度である鋳込温度によって鋳片の形状及び品質が受ける影響は大きい。
例えば、所望の形状及び品質に対して適正な鋳込温度よりも実際の鋳込温度が低い場合は、低温鋳造となり、溶鋼の温度が低いことに起因して、タンディッシュに溶鋼を注ぐための取鍋のノズル、又は鋳型に溶鋼を注ぐためのタンディッシュの浸漬ノズルが溶鋼で閉塞しやすくなる。また、低温鋳造では、鋳型の内壁面で凝固した溶鋼がクラスト（硬皮）を形成する、鋳型の内壁面に添加されて溶鋼表面でスラグ溶融化するためのモールドパウダーが溶鋼の内部に巻き込まれる等が発生し、鋳片の品質や鋳造の操業に悪影響が及ぼされる。一方、適正な鋳込温度よりも実際の鋳込温度が高い場合は、高温鋳造となり、鋳型内で凝固シェルが十分に形成されない状態で凝固シェルが鋳型から引き抜かれ、引き抜かれた凝固シェルから溶鋼が漏出するブレークアウトが発生することがある。
【０００４】
このため、連続鋳造工程では、所望の形状及び品質に対して適正な鋳込温度を目標鋳込温度として設定し、この目標鋳込温度に基づき実際の鋳込温度が管理される。
そして、目標鋳込温度は、通常タンディッシュ内での溶鋼の目標温度として設定され、溶鋼の凝固温度に所定の過熱度を加えることによって求められる。なお、過熱度は、鋳型内での溶鋼の温度が、鋳片の品質を低下させる温度より高くなるように設定される。つまり、過熱度は、鋳型内での溶鋼の表面温度が低いことを要因したクラストの発生及びモールドパウダーの溶鋼への巻き込みを防ぐこと、鋳型内での温度を高くすることで鋳型内における溶鋼に含まれる介在物の浮上を促進すること、タンディッシュによって熱を奪われて溶鋼の温度が低下すること等を考慮して設定される。
【０００５】
また、溶鋼の凝固温度はその成分の構成によって変化するため、鋼種の変更等で成分の構成が変わる毎に凝固温度を求める必要があり、このため、凝固温度を求めるのに様々な手法が用いられている。例えば、凝固温度を求める手法として、凝固温度推定式（大同の式など）、示差熱方式、溶解炉方式等が用いられる。なお、凝固温度推定式は、推定式に溶鋼の各成分の割合を代入して算出するものである。示差熱方式は、凝固温度が分かっている基準金属と少量の試料金属とを溶融状態から同時に凝固させ、それぞれの温度変化の差によって凝固温度を推定する方法である。溶解炉方式は、加熱炉で製品と同様の配合の試料を溶融させた後、凝固させて凝固温度を測定するものである。
【０００６】
また、例えば、特許文献１には、連続鋳造用鋳型の冷却水制御方法において、タンディッシュ内の溶鋼温度（溶鋼の鋳込温度）と鋳型壁面温度とを測定し、溶鋼の成分値から求められる凝固温度と溶鋼温度の測定値との差としての溶鋼の過熱度を求め、さらに、この過熱度に基づいて鋳型からの抜熱量の目標値を定め、この目標値に一致するように冷却水量を制御して鋳型から抜熱することが記載されている。つまり、特許文献１では、溶鋼の凝固温度の算出に、上述のような凝固温度推定式を使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】昭６１−３６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１において溶鋼の凝固温度を算出するために使用される凝固温度推定式では、例えば、大同の式の場合、金属の成分として代表的な１１種類の成分しか代入することができない。このため、上記の１１種類以外の成分を含む割合が多い鋼種では、凝固温度の算出精度が低くなる。このため、特許文献１において算出される凝固温度を使用して目標鋳込温度を設定すると、適正な目標鋳込温度に対する精度が低いという問題がある。
【０００９】
また、凝固温度推定式の代わりに示差熱方式又は溶解炉方式を採用した場合、示差熱方式は凝固温度の推定精度が低く、溶解炉方式は、凝固温度の測定精度が比較的高いが測定の負荷が大きいため、多様な鋼種に対応できないという問題がある。さらに、示差熱方式及び溶解炉方式は、凝固温度を求めるのに時間を要するため、電気炉で原料を溶解する製鋼１チャージ毎に凝固温度を求めて目標鋳込温度を設定することを製造の操業に反映させるような高い品質管理ができないという問題もある。
【００１０】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、溶鋼の凝固温度を製造工程中に測定可能にすると共に測定精度を向上させて、溶鋼の目標鋳込温度を迅速に且つ適正に設定することを可能にすることによって、製造金属の品質の向上を図る連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明に係る連続鋳造方法は、金属製造用の原料を溶解した溶融金属の精錬工程の後に、精錬した溶融金属を連続鋳造する連続鋳造方法において、精錬工程内で、成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定する凝固温度測定ステップと、測定した凝固温度に所定の過熱度を加えた温度を、連続鋳造における溶融金属の目標とする目標鋳込温度に設定する目標鋳込温度設定ステップと、目標鋳込温度に基づき、連続鋳造における溶融金属の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む。
【００１２】
凝固温度測定ステップでは、精錬工程内で最終的な成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定してもよい。
温度調節ステップでは、精錬工程内で溶融金属の温度を調節することによって、溶融金属の鋳込温度を調節してもよい。
凝固温度測定ステップ及び目標鋳込温度設定ステップは、金属製造用の原料を溶解して溶融金属を製造する毎に実施されてもよい。
上記連続鋳造方法は、目標鋳込温度を含む許容鋳込温度範囲を設定する許容鋳込温度範囲設定ステップをさらに含み、温度調節ステップでは、許容鋳込温度範囲内におさまるように溶融金属の鋳込温度を調節してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る連続鋳造方法によれば、溶鋼の凝固温度が製造工程中に測定可能になると共に測定精度が向上して、溶鋼の目標鋳込温度を迅速に且つ適正に設定することができることによって、製造金属の品質を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ステンレス鋼の製造工程の流れを示す図である。
【図２】二次精錬工程及び鋳造工程を示す模式図である。
【図３】二次精錬工程の流れの詳細を示す図である。
【図４】ステンレス溶鋼の目標鋳込温度の設定の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態
以下、この発明の実施の形態における連続鋳造方法について添付図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、ステンレス鋼の製造工程におけるステンレス溶鋼の連続鋳造方法について説明する。
【００１６】
図１を参照すると、ステンレス鋼の製造工程が記載されており、ステンレス鋼の製造は、溶解工程Ａ、一次精錬工程Ｂ、二次精錬工程Ｃ、及び鋳造工程Ｄがこの順で実施されて行われる。
溶解工程Ａでは、ステンレス製鋼用の原料となるスクラップや合金を電気炉ａ１で溶解して溶銑を生成し、生成した溶銑が、転炉ｂ１に注銑される。
【００１７】
一次精錬工程Ｂでは、転炉ｂ１内の溶銑に酸素を吹精して含有される炭素を除去する粗脱炭処理が行われ、粗脱炭処理されることによってステンレス溶鋼と炭素酸化物及び不純物を含むスラグとが生成する。また、一次精錬工程Ｂでは、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分に近づけるために合金が投入される成分の粗調整も実施される。さらに、一次精錬工程Ｂで生成したステンレス溶鋼は、取鍋１に出鋼されて二次精錬工程Ｃに移され、その際にスラグが除去される。
【００１８】
二次精錬工程Ｃでは、ステンレス溶鋼が取鍋１と共に真空脱ガス装置１０に入れられ、仕上げ脱炭処理が行われる。そして、ステンレス溶鋼が仕上げ脱炭処理されることによって、純粋なステンレス溶鋼が生成する。また、二次精錬工程Ｃでは、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分にさらに近づけるために合金が投入される成分の仕上げ調整も実施される。
【００１９】
鋳造工程Ｄでは、真空脱ガス装置１０から取鍋１を取り出して連続鋳造装置１００にセットされる。取鍋１のステンレス溶鋼は、連続鋳造装置１００に注ぎ込まれ、連続鋳造装置１００の鋳型によって例えば板状のステンレス鋼スラブが形成される。
さらに、形成されたスラブは、次の図示しない圧延工程において、熱間圧延又は冷間圧延され熱間圧延鋼帯又は冷間圧延鋼帯とされる。
【００２０】
また、図２を参照すると、二次精錬工程Ｃ及び鋳造工程Ｄの詳細が示されている。
二次精錬工程Ｃで使用する真空脱ガス装置１０は、本実施の形態では真空酸素脱炭装置（ＶＯＤ）である。ＶＯＤ１０は、内部に取鍋１を入れることができる真空槽１１を有している。取鍋１には、一次精錬工程Ｂ（図１参照）において炭素等の不純物を含むスラグが除去された後の溶融金属であるステンレス溶鋼２が入れられている。
また、ＶＯＤ１０は、真空槽１１の外部から内部に延びる酸素ガスランス１２を有している。酸素ガスランス１２は、真空槽１１内で取鍋１の上部からステンレス溶鋼２に酸素を吹精するように構成されている。さらに、ＶＯＤ１０は、取鍋１の底部からステンレス溶鋼２に攪拌用のアルゴンガスを送るためのアルゴンガスランス１３を有している。また、ＶＯＤ１０は、上方から取鍋１内のステンレス溶鋼２に合金を投入するための合金ホッパ１４を、真空槽１１の上部に有している。
【００２１】
また、真空槽１１は、内部の空気を外部に排出するための排気管１１ａを有しており、排気管１１ａは図示しない真空ポンプに接続されるように構成されている。さらに、真空槽１１は、その上部から上方に突出させたサンプリング管１１ｂを有している。サンプリング管１１ｂの途中には、内部の管路を開放又は閉鎖することができる遮断弁１５が設けられている。さらに、サンプリング管１１ｂの上部に形成された開口部１１ｂａには、シール蓋１６が着脱可能に取り付けられる。シール蓋１６は、プローブ支持棒１７を貫通させて摺動自在に支持する。そして、シール蓋１６は、開口部１１ｂａに取り付けられると、開口部１１ｂａを気密に閉鎖すると共に、プローブ支持棒１７を気密状態で摺動させることができる。また、プローブ支持棒１７における真空槽１１内部側の先端には、ステンレス溶鋼２の測温及び試料のサンプリングができるプローブ１８が着脱可能に取り付けられる。
【００２２】
なお、プローブ１８としては、ＣＤプローブのような消耗型プローブ等を使用することができ、このようなプローブ１８は、外部を測温するための図示しない外部用熱電対と、試料採取のための図示しないサンプリング容器と、サンプリング容器内を測温するための図示しない内部用熱電対とを有している。また、サンプリング容器内には冷却材が装入されている。上記の熱電対は、温度に対応して電圧を発生し、発生した電圧をプローブ支持棒１７を介して真空槽１１外部の図示しない測定器に伝達し、測定器は伝達された電圧の値から熱電対での温度を算出する。そして、プローブ１８は、ステンレス溶鋼２に浸漬されると、サンプリング容器内にステンレス溶鋼２の試料を採取し、外部用熱電対が外部のステンレス溶鋼２の温度を検出し、内部用熱電対が、サンプリング容器内で冷却材によって冷却されるステンレス溶鋼２の試料の凝固温度を検出する。
【００２３】
そして、ＶＯＤ１０におけるステンレス溶鋼２の二次精錬工程Ｃでは、真空槽１１内は、遮断弁１５を閉鎖して内部を気密にした状態で内部空気が排気管１１ａから吸引されることによって減圧され、真空状態にされている。この真空状態において、取鍋１内のステンレス溶鋼２に、上方の酸素ガスランス１２から酸素ガスが吹精される。ステンレス溶鋼２は、低圧状況下で酸素ガスを供給されることによって、一次精錬工程Ｂ（図１参照）後も残存し含有していた炭素の除去つまり脱炭が促進される。
【００２４】
また、図２及び図３をあわせて参照し、二次精錬工程Ｃの流れの詳細を説明する。
二次精錬工程Ｃにおいて精錬（酸素吹精）を開始する前にまず、ステンレス溶鋼２の分析のために、測温・サンプリング、つまり測温及びサンプリング用の試料の採取がプローブ１８を使用して実施される（ステップＳ１）。
【００２５】
なお、測温・サンプリングを実施する場合には、先端にプローブ１８が取り付けられたプローブ支持棒１７を貫通させたシール蓋１６を、サンプリング管１１ｂに取り付ける。この際、遮断弁１５でサンプリング管１１ｂを閉鎖しておくことによって、真空槽１１内の圧力が維持される。次に、シール蓋１６を取り付けた後、遮断弁１５を開放し、プローブ支持棒１７を下方向にスライドさせて先端のプローブ１８をステンレス溶鋼２に浸漬させる。さらに、浸積させたプローブ１８を引き上げた後、シール蓋１６を取り外してプローブ１８を回収する。そして、シール蓋１６を取り外す際、遮断弁１５でサンプリング管１１ｂを再び閉鎖することによって、真空槽１１内の圧力が維持される。
【００２６】
測温・サンプリングの実施後、ＶＯＤ１０では、真空槽１１を減圧して真空状態とし、この真空状態を維持した状態で、取鍋１内のステンレス溶鋼２が、取鍋１底部のアルゴンガスランス１３から送られるアルゴンガスの流れによって攪拌されつつ、上方の酸素ガスランス１２から酸素ガスが吹精される（ステップＳ２）。これにより、ステンレス溶鋼２は脱炭等により不純物の除去がなされる。
そして、ステンレス溶鋼２に含まれる不純物の除去を行いつつ、回収したプローブ１８に採取されていたステンレス溶鋼２の試料を分析することによって判明した成分を目標成分に近づけるために、合金ホッパ１４から取鍋１内に成分調整用の合金が投入される（ステップＳ３）。
【００２７】
不純物の除去のために設定した所定の時間、ステンレス溶鋼２への酸素ガスの吹精が継続された後、酸素ガスの吹精が停止され、さらに、真空槽１１内は、大気が導入されて大気圧状態とされる、つまり真空開放される（ステップＳ４）。
そして、再度、ステンレス溶鋼２に対する測温及びサンプリング用の試料の採取がプローブ１８を使用して実施される（ステップＳ５）。
さらに、回収したプローブ１８のステンレス溶鋼２の試料を分析することによって判明した成分を目標成分に近づけるために、合金ホッパ１４から取鍋１内に合金が再度投入される（ステップＳ６）。
これによって、ステンレス溶鋼２の成分調整を終了する。なお、ステップＳ２〜Ｓ６では、アルゴンガスランス１３からのアルゴンガスによるステンレス溶鋼２の攪拌は継続される。
【００２８】
合金投入後、ステンレス溶鋼２の測温がプローブ１８を使用して実施され、さらに、測温結果に応じて、ステンレス溶鋼２の温度が目的とする温度へ調節される（ステップＳ７）。例えば、ステンレス溶鋼２の温度が高過ぎる場合には、鉄片が取鍋１に投入され、ステンレス溶鋼２の温度が低過ぎる場合には、転炉ｂ１（図１参照）に戻されて再加熱等が実施される。これにより、二次精錬を終了し、次の鋳造工程Ｄが実施される。
【００２９】
図２を参照すると、二次精錬工程Ｃの終了後、取鍋１がステンレス溶鋼２と共に真空槽１１から取り出され（つまり、出鍋され）、鋳造工程Ｄを実施するための連続鋳造装置（ＣＣ）１００にセットされる。
このとき、取鍋１は、ステンレス溶鋼２を一時的に受け止めるための容器であるタンディッシュ１０１の上方にセットされ、タンディッシュ１０１の内部に延びる送出ノズル１０２が取鍋１の底部に接続される。
【００３０】
タンディッシュ１０１の底部からは、浸漬ノズル１０１ｂが下方に延びており、浸漬ノズル１０１ｂの先端１０１ｂｂは下方の鋳型１０５の内部に延びている。さらに、浸漬ノズル１０１ｂの上方には、上下方向に移動可能な棒状のストッパ１０３が設けられており、ストッパ１０３は、下方に移動することによってその先端で浸漬ノズル１０１ｂの入口１０１ｂａを閉鎖することができる他、浸漬ノズル１０１ｂの入口１０１ｂａを閉鎖した状態から上方に引き上げられることによって、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼２を浸漬ノズル１０１ｂ内に流入させると共に、引き上げ量に応じて入口１０１ｂａの開口面積を調節してステンレス溶鋼２の流量を制御することができるように構成されている。
【００３１】
また、鋳型１０５は、上下に鋳型１０５を貫通する矩形断面をした貫通穴１０５ａを有している。貫通穴１０５ａは、その内壁面は図示しない一次冷却機構によって水冷されるように構成され、内部のステンレス溶鋼２を冷却して凝固させ所定の断面の鋳片２ａを形成する。
さらに、鋳型１０５の貫通穴１０５ａの下方には、鋳型１０５によって形成された鋳片２ａを下方に引き出して移送するためのロール１０６が間隔をあけて複数設けられている。また、ロール１０６の間には、鋳片２ａに対して散水して冷却するための図示しない二次冷却機構が設けられている。
【００３２】
浸漬ノズル１０１ｂ内に流入したステンレス溶鋼２は、鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に流入し、貫通穴１０５ａを流通する過程で図示しない一次冷却機構によって冷却され、貫通穴１０５ａの内壁面側を凝固させて凝固シェル２ａａを形成する。形成された凝固シェル２ａａは、貫通穴１０５ａ内の上方で新たに形成される凝固シェル２ａａによって、下方に向かって鋳型１０５の外へ押し出される。なお、貫通穴１０５ａの内壁面には、浸漬ノズル１０１ｂの先端１０１ｂｂ側からモールドパウダーが供給される。モールドパウダーは、ステンレス溶鋼２の表面でスラグ溶融化する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼２の表面の酸化を防止する、鋳型１０５と凝固シェル２ａａとの間を潤滑する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼２の表面を保温する等の役割を果たす。
【００３３】
押し出された凝固シェル２ａａとその内部の未凝固のステンレス溶鋼２とによって鋳片２ａが形成され、鋳片２ａは、ロール１０６によって両側から挟まれてさらに下方に向かって引き出される。引き出された鋳片２ａは、ロール１０６の同士の間を通って送られる過程で、図示しない二次冷却機構によって散水冷却され、内部のステンレス溶鋼２を完全に凝固させる。これにより、鋳片２ａがロール１０６によって鋳型１０５から引き出されつつ、新たな鋳片２ａが鋳型１０５内で形成されることで、鋳型１０５からロール１０６の延在方向の全体にわたって連続する鋳片２ａが形成される。さらに、ロール１０６の端部からは、ロール１０６の外側に鋳片２ａが送り出され、送り出された鋳片２ａが切断されることによって、例えばスラブ状のステンレス鋼片２ｂが形成される。
【００３４】
そして、ステンレス鋼片２ｂを目的の形状及び品質で製造する、つまり鋳片２ａを目的の形状及び品質で製造するために、これらに与える影響が大きいステンレス溶鋼２の鋳込温度に、目標とする適正な温度（目標鋳込温度）が設定され、さらに、この目標鋳込温度にタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼２の温度を合わせるように制御される。なお、鋳込温度は、ステンレス溶鋼２を鋳型１０５内に鋳込む時の温度であるが、タンディッシュ１０１内でのステンレス溶鋼２の温度と同等である。このため、タンディッシュ１０１内でのステンレス溶鋼２の目標温度を目標鋳込温度とする。
【００３５】
さらに、ステンレス溶鋼２の目標鋳込温度の設定手法及び設定された目標鋳込温度に基づき実施される二次精錬工程Ｃ及び鋳造工程Ｄでの制御について説明する。
図２及び図４をあわせて参照すると、ステンレス溶鋼２の目標鋳込温度は、ステンレス溶鋼２の凝固温度に過熱度を加えて設定される。過熱度は、ステンレス溶鋼２の鋼種、鋳造中にタンディッシュ１０１内に留まることによって低下するステンレス溶鋼２の温度等を考慮した、鋳型１０５内でのステンレス溶鋼２の温度を適正な温度に十分に確保するようにするための温度であり、計算・実験等により求めることができる。
【００３６】
また、ステンレス溶鋼２の凝固温度は、成分構成によって変化し、成分構成を利用した推定式によって求めることができるが、実際の凝固温度との差異が大きくなる。このため、本実施の形態では、ステンレス溶鋼２の凝固温度は、実際に製造したステンレス溶鋼２に対して、電気炉ａ１（図１参照）で原料を溶解させて溶銑を生成する毎、つまり製鋼１チャージ毎に測定される。
【００３７】
そして、本実施の形態では、二次精錬工程Ｃでの図３に示すステップＳ７におけるステンレス溶鋼２の温度調節の後に、プローブ１８をステンレス溶鋼２に浸漬し、プローブ１８のサンプリング容器内で凝固するステンレス溶鋼２の温度変化を計測することによって凝固温度Ｔ１を求め、この凝固温度Ｔ１をステンレス溶鋼２の凝固温度に設定する（ステップＳ２１）。
【００３８】
なお、ステンレス溶鋼２の成分構成に依存する凝固温度の測定は、図３のステップＳ６での合金の投入によってステンレス溶鋼２の最終的な成分が決定した後であり且つ取鍋１を真空槽１１から取り出す出鍋前に実施すればよく、ステップＳ６とステップＳ７との間、又はステップＳ７と並行して実施してもよい。しかしながら、ステップＳ６での合金の投入はステンレス溶鋼２の成分構成を微調整するものであり、ステンレス溶鋼２の成分構成は、図３のステップＳ３での合金の投入による成分調整によって、その大部分が定まっている。このため、ステップＳ３より後に凝固温度の測定を行ってもよく、この場合でも比較的精度が高い凝固温度が得られる。
【００３９】
次に、設定された凝固温度Ｔ１に対して過熱度Ｔｈを付与することによって目標鋳込温度Ｔ２が求められ、設定される（ステップＳ２２）。
さらに、タンディッシュ１０１においてステンレス溶鋼２の温度を目標鋳込温度Ｔ２とするために必要である、二次精錬工程Ｃ終了時の取鍋１内のステンレス溶鋼２の温度（目標溶鋼温度Ｔ３とする）が設定される（ステップＳ２３）。この目標溶鋼温度Ｔ３は、図３のステップＳ７の後に真空槽１１から取鍋１を取り出す直前のステンレス溶鋼２の温度である。
なお、目標溶鋼温度Ｔ３は、取鍋１を真空槽１１から取り出して移動させ、連続鋳造装置１００のタンディッシュ１０１にセットするまでに低下するステンレス溶鋼２の温度等を考慮した温度を、目標鋳込温度Ｔ２に加えた温度である。
【００４０】
そして、設定された目標溶鋼温度Ｔ３と、図３のステップＳ７で測定されたステンレス溶鋼２の温度とが比較される（ステップＳ２４）。
ここで、ステンレス溶鋼２の目標鋳込温度Ｔ２に基づき、ステンレス溶鋼２を目的とする形状及び品質の鋳片２ａに鋳造するために許容される鋳込温度の許容温度範囲（許容鋳込温度範囲Ｒ２とする）を設定することができる。例えば、許容鋳込温度範囲Ｒ２は、目標鋳込温度Ｔ２を中心として±数℃等とすることができる。さらに、許容鋳込温度範囲Ｒ２と目標溶鋼温度Ｔ３とに基づき、真空槽１１から取鍋１を取り出す直前（二次精錬工程Ｃ終了時）のステンレス溶鋼２の許容温度範囲（許容溶鋼温度範囲Ｒ３とする）を設定することができる。
【００４１】
これにより、ステップＳ２４では、許容溶鋼温度範囲Ｒ３と、ステンレス溶鋼２の温度とが実際に比較される。
さらに、二次精錬工程Ｃにおいて、図３のステップＳ７の後の真空槽１１内のステンレス溶鋼２の温度が、許容溶鋼温度範囲Ｒ３内に収まるように、調節される（ステップＳ２５）。温度調節は、上述のように、取鍋１への鉄片の投入、転炉ｂ１（図１参照）での再加熱等によって行われる。
そして、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度と目標溶鋼温度Ｔ３との温度差に応じて、鋳造工程Ｄにおける鋳型１０５での鋳造速度、つまりロール１０６による鋳片２ａの引き出し速度を設定する（ステップＳ２６）。例えば、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度が目標溶鋼温度Ｔ３より低い場合、ロール１０６による鋳片２ａの引き出し速度を、目標溶鋼温度Ｔ３の場合に対して予め設定していた引き出し速度より増加させたものに設定する。一方、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度が目標溶鋼温度Ｔ３より高い場合、ロール１０６による鋳片２ａの引き出し速度を、目標溶鋼温度Ｔ３の場合に対して予め設定していた引き出し速度より低下させたものに設定する。
【００４２】
上述から、測定した凝固温度Ｔ１に基づき目標鋳込温度Ｔ２が設定され、設定された目標鋳込温度Ｔ２に基づき二次精錬工程Ｃ終了時のステンレス溶鋼２の温度が調節され、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度に基づき、鋳型１０５での鋳造速度が設定される。そして、上述の鋳造速度の設定に基づき、鋳造工程Ｄにおいて、連続鋳造装置１００による鋳造が実施される（ステップＳ２７）。
【００４３】
このように、この発明に係る連続鋳造方法は、金属製造用の原料を溶解したステンレス溶鋼の精錬工程Ｃの後に、精錬したステンレス溶鋼を連続鋳造する連続鋳造方法である。連続鋳造方法は、精錬工程Ｃ内で、成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度Ｔ１を測定する凝固温度測定ステップと、測定した凝固温度Ｔ１に所定の過熱度Ｔｈを加えた温度を、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の目標とする目標鋳込温度Ｔ２に設定する目標鋳込温度設定ステップと、目標鋳込温度Ｔ２に基づき、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む。
【００４４】
このとき、製造中のステンレス溶鋼２の凝固温度を測定するため、迅速にステンレス溶鋼２の凝固温度を求めることができる。さらに、成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度を測定するため、正確なステンレス溶鋼２の凝固温度を求めることができる。また、ステンレス溶鋼２の凝固温度を正確に測定するためには、凝固温度より６０℃程度以上高い温度のステンレス溶鋼２が凝固する際の温度変化を計測する必要がある。しかしながら、鋳造工程Ｄにおけるタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼２の温度は、凝固温度より４０℃〜５０℃程度高い温度となるため、正確に凝固温度を測定することができない。一方、精錬工程Ｃにおけるステンレス溶鋼２の温度は凝固温度より７０℃程度以上高い状態を維持する。このため、精錬工程Ｃ内で測定することによって、より正確なステンレス溶鋼２の凝固温度を求めることができる。従って、目標鋳込温度Ｔ２を迅速に且つ適正に設定して目標鋳込温度Ｔ２に基づき鋳造することができるため、製造されたステンレス鋼の品質を向上させることが可能になる。
【００４５】
また、連続鋳造方法において、凝固温度測定ステップでは、二次精錬工程Ｃ内で最終的な成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度Ｔ１を測定する。これによって、ステンレス溶鋼２の最終的な成分構成が凝固温度Ｔ１に反映されるため、測定した凝固温度の精度をさらに向上させることができる。
また、連続鋳造方法において、温度調節ステップでは、二次精錬工程Ｃ内でステンレス溶鋼２の温度を調節することによって、ステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する。ステンレス溶鋼２の鋳込温度は、二次精錬工程Ｃでのステンレス溶鋼２の温度から算出可能であり、さらに、二次精錬工程Ｃではステンレス溶鋼２の温度調節が容易であるため、ステンレス溶鋼２の鋳込温度の調節を容易にすることができる。
【００４６】
また、連続鋳造方法において、凝固温度測定ステップ及び目標鋳込温度設定ステップは、ステンレス鋼製造用の原料を溶解してステンレス溶鋼２を製造する毎に実施される。これによって、製鋼１チャージ毎に変化するステンレス溶鋼２の成分構成に対応した精度が高い目標鋳込温度Ｔ２を設定することが可能になる。
また、連続鋳造方法は、目標鋳込温度Ｔ２を含む許容鋳込温度範囲Ｒ２を設定する許容鋳込温度範囲設定ステップをさらに含み、温度調節ステップでは、許容鋳込温度範囲Ｒ２内におさまるようにステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する。これにより、ステンレス溶鋼２の鋳込温度の調節が容易になる。
【００４７】
また、実施の形態における連続鋳造方法は、ステンレス鋼の製造に適用されていたが、他の金属の製造に適用してもよい。
また、実施の形態における目標鋳込温度の設定は、連続鋳造に適用されていたが、他の鋳造方法に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 取鍋、２ ステンレス溶鋼（溶融金属）、１０ 真空酸素脱炭装置、１１ 真空槽、１２ 酸素ガスランス、１４ 合金ホッパ、１８ プローブ、１００ 連続鋳造装置、１０１ タンディッシュ、１０５ 鋳型、１０６ ロール、Ｃ 精錬工程、Ｄ 鋳造工程。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の一種であるステンレス鋼の製造工程では、電気炉で原料を溶解して溶銑が生成され、生成された溶銑は、転炉、真空脱ガス装置でステンレス鋼の強度を低下させる炭素を除去する脱炭処理等を含む精錬が行われて溶鋼とされ、その後、溶鋼が連続鋳造されることによって凝固して板状のスラブ等を形成する。なお、精錬工程では、鋳造前の溶鋼の温度の調節及び溶鋼成分の調整も行われる。
連続鋳造工程では、溶鋼は、取鍋からタンディッシュに注がれ、さらに、タンディッシュから連続鋳造用の鋳型の中に注がれて鋳造される。鋳型は冷却されているため、鋳型の内壁面付近の溶鋼が凝固して凝固シェルを形成する。形成された凝固シェルは、鋳型から鋳型外部のロールによって引き抜かれて移送されつつロールを通過する際に冷却され、それによって内部の未凝固部分を凝固させ、最終的には全てを凝固させる。そして、鋳型からロールにわたって連続的に延びる鋳片が形成され、鋳片が切断されてスラブ等が形成される。
【０００３】
目的の形状及び品質で鋳片を製造するためには、適切な鋳造条件を設定し操業する必要があるが、特に、鋳型に注ぐ際の溶鋼の温度である鋳込温度によって鋳片の形状及び品質が受ける影響は大きい。
例えば、所望の形状及び品質に対して適正な鋳込温度よりも実際の鋳込温度が低い場合は、低温鋳造となり、溶鋼の温度が低いことに起因して、タンディッシュに溶鋼を注ぐための取鍋のノズル、又は鋳型に溶鋼を注ぐためのタンディッシュの浸漬ノズルが溶鋼で閉塞しやすくなる。また、低温鋳造では、鋳型の内壁面で凝固した溶鋼がクラスト（硬皮）を形成する、鋳型の内壁面に添加されて溶鋼表面でスラグ溶融化するためのモールドパウダーが溶鋼の内部に巻き込まれる等が発生し、鋳片の品質や鋳造の操業に悪影響が及ぼされる。一方、適正な鋳込温度よりも実際の鋳込温度が高い場合は、高温鋳造となり、鋳型内で凝固シェルが十分に形成されない状態で凝固シェルが鋳型から引き抜かれ、引き抜かれた凝固シェルから溶鋼が漏出するブレークアウトが発生することがある。
【０００４】
このため、連続鋳造工程では、所望の形状及び品質に対して適正な鋳込温度を目標鋳込温度として設定し、この目標鋳込温度に基づき実際の鋳込温度が管理される。
そして、目標鋳込温度は、通常タンディッシュ内での溶鋼の目標温度として設定され、溶鋼の凝固温度に所定の過熱度を加えることによって求められる。なお、過熱度は、鋳型内での溶鋼の温度が、鋳片の品質を低下させる温度より高くなるように設定される。つまり、過熱度は、鋳型内での溶鋼の表面温度が低いことを要因したクラストの発生及びモールドパウダーの溶鋼への巻き込みを防ぐこと、鋳型内での温度を高くすることで鋳型内における溶鋼に含まれる介在物の浮上を促進すること、タンディッシュによって熱を奪われて溶鋼の温度が低下すること等を考慮して設定される。
【０００５】
また、溶鋼の凝固温度はその成分の構成によって変化するため、鋼種の変更等で成分の構成が変わる毎に凝固温度を求める必要があり、このため、凝固温度を求めるのに様々な手法が用いられている。例えば、凝固温度を求める手法として、凝固温度推定式（大同の式など）、示差熱方式、溶解炉方式等が用いられる。なお、凝固温度推定式は、推定式に溶鋼の各成分の割合を代入して算出するものである。示差熱方式は、凝固温度が分かっている基準金属と少量の試料金属とを溶融状態から同時に凝固させ、それぞれの温度変化の差によって凝固温度を推定する方法である。溶解炉方式は、加熱炉で製品と同様の配合の試料を溶融させた後、凝固させて凝固温度を測定するものである。
【０００６】
また、例えば、特許文献１には、連続鋳造用鋳型の冷却水制御方法において、タンディッシュ内の溶鋼温度（溶鋼の鋳込温度）と鋳型壁面温度とを測定し、溶鋼の成分値から求められる凝固温度と溶鋼温度の測定値との差としての溶鋼の過熱度を求め、さらに、この過熱度に基づいて鋳型からの抜熱量の目標値を定め、この目標値に一致するように冷却水量を制御して鋳型から抜熱することが記載されている。つまり、特許文献１では、溶鋼の凝固温度の算出に、上述のような凝固温度推定式を使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】昭６１−３６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１において溶鋼の凝固温度を算出するために使用される凝固温度推定式では、例えば、大同の式の場合、金属の成分として代表的な１１種類の成分しか代入することができない。このため、上記の１１種類以外の成分を含む割合が多い鋼種では、凝固温度の算出精度が低くなる。このため、特許文献１において算出される凝固温度を使用して目標鋳込温度を設定すると、適正な目標鋳込温度に対する精度が低いという問題がある。
【０００９】
また、凝固温度推定式の代わりに示差熱方式又は溶解炉方式を採用した場合、示差熱方式は凝固温度の推定精度が低く、溶解炉方式は、凝固温度の測定精度が比較的高いが測定の負荷が大きいため、多様な鋼種に対応できないという問題がある。さらに、示差熱方式及び溶解炉方式は、凝固温度を求めるのに時間を要するため、電気炉で原料を溶解する製鋼１チャージ毎に凝固温度を求めて目標鋳込温度を設定することを製造の操業に反映させるような高い品質管理ができないという問題もある。
【００１０】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、溶鋼の凝固温度を製造工程中に測定可能にすると共に測定精度を向上させて、溶鋼の目標鋳込温度を迅速に且つ適正に設定することを可能にすることによって、製造金属の品質の向上を図る連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明に係る連続鋳造方法は、金属製造用の原料を溶解した溶融金属の精錬工程の後に、精錬した溶融金属を連続鋳造する連続鋳造方法において、精錬工程内で、成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定する凝固温度測定ステップと、測定した凝固温度に所定の過熱度を加えた温度を、連続鋳造における溶融金属の目標とする目標鋳込温度に設定する目標鋳込温度設定ステップと、目標鋳込温度に基づき、連続鋳造における溶融金属の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む。
【００１２】
凝固温度測定ステップでは、精錬工程内で最終的な成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定してもよい。
温度調節ステップでは、精錬工程内で溶融金属の温度を調節することによって、溶融金属の鋳込温度を調節してもよい。
凝固温度測定ステップ及び目標鋳込温度設定ステップは、金属製造用の原料を溶解して溶融金属を製造する毎に実施されてもよい。
上記連続鋳造方法は、目標鋳込温度を含む許容鋳込温度範囲を設定する許容鋳込温度範囲設定ステップをさらに含み、温度調節ステップでは、許容鋳込温度範囲内におさまるように溶融金属の鋳込温度を調節してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る連続鋳造方法によれば、溶鋼の凝固温度が製造工程中に測定可能になると共に測定精度が向上して、溶鋼の目標鋳込温度を迅速に且つ適正に設定することができることによって、製造金属の品質を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ステンレス鋼の製造工程の流れを示す図である。
【図２】二次精錬工程及び鋳造工程を示す模式図である。
【図３】二次精錬工程の流れの詳細を示す図である。
【図４】ステンレス溶鋼の目標鋳込温度の設定の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態
以下、この発明の実施の形態における連続鋳造方法について添付図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、ステンレス鋼の製造工程におけるステンレス溶鋼の連続鋳造方法について説明する。
【００１６】
図１を参照すると、ステンレス鋼の製造工程が記載されており、ステンレス鋼の製造は、溶解工程Ａ、一次精錬工程Ｂ、二次精錬工程Ｃ、及び鋳造工程Ｄがこの順で実施されて行われる。
溶解工程Ａでは、ステンレス製鋼用の原料となるスクラップや合金を電気炉ａ１で溶解して溶銑を生成し、生成した溶銑が、転炉ｂ１に注銑される。
【００１７】
一次精錬工程Ｂでは、転炉ｂ１内の溶銑に酸素を吹精して含有される炭素を除去する粗脱炭処理が行われ、粗脱炭処理されることによってステンレス溶鋼と炭素酸化物及び不純物を含むスラグとが生成する。また、一次精錬工程Ｂでは、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分に近づけるために合金が投入される成分の粗調整も実施される。さらに、一次精錬工程Ｂで生成したステンレス溶鋼は、取鍋１に出鋼されて二次精錬工程Ｃに移され、その際にスラグが除去される。
【００１８】
二次精錬工程Ｃでは、ステンレス溶鋼が取鍋１と共に真空脱ガス装置１０に入れられ、仕上げ脱炭処理が行われる。そして、ステンレス溶鋼が仕上げ脱炭処理されることによって、純粋なステンレス溶鋼が生成する。また、二次精錬工程Ｃでは、ステンレス溶鋼の成分が分析され、目的とする成分にさらに近づけるために合金が投入される成分の仕上げ調整も実施される。
【００１９】
鋳造工程Ｄでは、真空脱ガス装置１０から取鍋１を取り出して連続鋳造装置１００にセットされる。取鍋１のステンレス溶鋼は、連続鋳造装置１００に注ぎ込まれ、連続鋳造装置１００の鋳型によって例えば板状のステンレス鋼スラブが形成される。
さらに、形成されたスラブは、次の図示しない圧延工程において、熱間圧延又は冷間圧延され熱間圧延鋼帯又は冷間圧延鋼帯とされる。
【００２０】
また、図２を参照すると、二次精錬工程Ｃ及び鋳造工程Ｄの詳細が示されている。
二次精錬工程Ｃで使用する真空脱ガス装置１０は、本実施の形態では真空酸素脱炭装置（ＶＯＤ）である。ＶＯＤ１０は、内部に取鍋１を入れることができる真空槽１１を有している。取鍋１には、一次精錬工程Ｂ（図１参照）において炭素等の不純物を含むスラグが除去された後の溶融金属であるステンレス溶鋼２が入れられている。
また、ＶＯＤ１０は、真空槽１１の外部から内部に延びる酸素ガスランス１２を有している。酸素ガスランス１２は、真空槽１１内で取鍋１の上部からステンレス溶鋼２に酸素を吹精するように構成されている。さらに、ＶＯＤ１０は、取鍋１の底部からステンレス溶鋼２に攪拌用のアルゴンガスを送るためのアルゴンガスランス１３を有している。また、ＶＯＤ１０は、上方から取鍋１内のステンレス溶鋼２に合金を投入するための合金ホッパ１４を、真空槽１１の上部に有している。
【００２１】
また、真空槽１１は、内部の空気を外部に排出するための排気管１１ａを有しており、排気管１１ａは図示しない真空ポンプに接続されるように構成されている。さらに、真空槽１１は、その上部から上方に突出させたサンプリング管１１ｂを有している。サンプリング管１１ｂの途中には、内部の管路を開放又は閉鎖することができる遮断弁１５が設けられている。さらに、サンプリング管１１ｂの上部に形成された開口部１１ｂａには、シール蓋１６が着脱可能に取り付けられる。シール蓋１６は、プローブ支持棒１７を貫通させて摺動自在に支持する。そして、シール蓋１６は、開口部１１ｂａに取り付けられると、開口部１１ｂａを気密に閉鎖すると共に、プローブ支持棒１７を気密状態で摺動させることができる。また、プローブ支持棒１７における真空槽１１内部側の先端には、ステンレス溶鋼２の測温及び試料のサンプリングができるプローブ１８が着脱可能に取り付けられる。
【００２２】
なお、プローブ１８としては、ＣＤプローブのような消耗型プローブ等を使用することができ、このようなプローブ１８は、外部を測温するための図示しない外部用熱電対と、試料採取のための図示しないサンプリング容器と、サンプリング容器内を測温するための図示しない内部用熱電対とを有している。また、サンプリング容器内には冷却材が装入されている。上記の熱電対は、温度に対応して電圧を発生し、発生した電圧をプローブ支持棒１７を介して真空槽１１外部の図示しない測定器に伝達し、測定器は伝達された電圧の値から熱電対での温度を算出する。そして、プローブ１８は、ステンレス溶鋼２に浸漬されると、サンプリング容器内にステンレス溶鋼２の試料を採取し、外部用熱電対が外部のステンレス溶鋼２の温度を検出し、内部用熱電対が、サンプリング容器内で冷却材によって冷却されるステンレス溶鋼２の試料の凝固温度を検出する。
【００２３】
そして、ＶＯＤ１０におけるステンレス溶鋼２の二次精錬工程Ｃでは、真空槽１１内は、遮断弁１５を閉鎖して内部を気密にした状態で内部空気が排気管１１ａから吸引されることによって減圧され、真空状態にされている。この真空状態において、取鍋１内のステンレス溶鋼２に、上方の酸素ガスランス１２から酸素ガスが吹精される。ステンレス溶鋼２は、低圧状況下で酸素ガスを供給されることによって、一次精錬工程Ｂ（図１参照）後も残存し含有していた炭素の除去つまり脱炭が促進される。
【００２４】
また、図２及び図３をあわせて参照し、二次精錬工程Ｃの流れの詳細を説明する。
二次精錬工程Ｃにおいて精錬（酸素吹精）を開始する前にまず、ステンレス溶鋼２の分析のために、測温・サンプリング、つまり測温及びサンプリング用の試料の採取がプローブ１８を使用して実施される（ステップＳ１）。
【００２５】
なお、測温・サンプリングを実施する場合には、先端にプローブ１８が取り付けられたプローブ支持棒１７を貫通させたシール蓋１６を、サンプリング管１１ｂに取り付ける。この際、遮断弁１５でサンプリング管１１ｂを閉鎖しておくことによって、真空槽１１内の圧力が維持される。次に、シール蓋１６を取り付けた後、遮断弁１５を開放し、プローブ支持棒１７を下方向にスライドさせて先端のプローブ１８をステンレス溶鋼２に浸漬させる。さらに、浸積させたプローブ１８を引き上げた後、シール蓋１６を取り外してプローブ１８を回収する。そして、シール蓋１６を取り外す際、遮断弁１５でサンプリング管１１ｂを再び閉鎖することによって、真空槽１１内の圧力が維持される。
【００２６】
測温・サンプリングの実施後、ＶＯＤ１０では、真空槽１１を減圧して真空状態とし、この真空状態を維持した状態で、取鍋１内のステンレス溶鋼２が、取鍋１底部のアルゴンガスランス１３から送られるアルゴンガスの流れによって攪拌されつつ、上方の酸素ガスランス１２から酸素ガスが吹精される（ステップＳ２）。これにより、ステンレス溶鋼２は脱炭等により不純物の除去がなされる。
そして、ステンレス溶鋼２に含まれる不純物の除去を行いつつ、回収したプローブ１８に採取されていたステンレス溶鋼２の試料を分析することによって判明した成分を目標成分に近づけるために、合金ホッパ１４から取鍋１内に成分調整用の合金が投入される（ステップＳ３）。
【００２７】
不純物の除去のために設定した所定の時間、ステンレス溶鋼２への酸素ガスの吹精が継続された後、酸素ガスの吹精が停止され、さらに、真空槽１１内は、大気が導入されて大気圧状態とされる、つまり真空開放される（ステップＳ４）。
そして、再度、ステンレス溶鋼２に対する測温及びサンプリング用の試料の採取がプローブ１８を使用して実施される（ステップＳ５）。
さらに、回収したプローブ１８のステンレス溶鋼２の試料を分析することによって判明した成分を目標成分に近づけるために、合金ホッパ１４から取鍋１内に合金が再度投入される（ステップＳ６）。
これによって、ステンレス溶鋼２の成分調整を終了する。なお、ステップＳ２〜Ｓ６では、アルゴンガスランス１３からのアルゴンガスによるステンレス溶鋼２の攪拌は継続される。
【００２８】
合金投入後、ステンレス溶鋼２の測温がプローブ１８を使用して実施され、さらに、測温結果に応じて、ステンレス溶鋼２の温度が目的とする温度へ調節される（ステップＳ７）。例えば、ステンレス溶鋼２の温度が高過ぎる場合には、鉄片が取鍋１に投入され、ステンレス溶鋼２の温度が低過ぎる場合には、転炉ｂ１（図１参照）に戻されて再加熱等が実施される。これにより、二次精錬を終了し、次の鋳造工程Ｄが実施される。
【００２９】
図２を参照すると、二次精錬工程Ｃの終了後、取鍋１がステンレス溶鋼２と共に真空槽１１から取り出され（つまり、出鍋され）、鋳造工程Ｄを実施するための連続鋳造装置（ＣＣ）１００にセットされる。
このとき、取鍋１は、ステンレス溶鋼２を一時的に受け止めるための容器であるタンディッシュ１０１の上方にセットされ、タンディッシュ１０１の内部に延びる送出ノズル１０２が取鍋１の底部に接続される。
【００３０】
タンディッシュ１０１の底部からは、浸漬ノズル１０１ｂが下方に延びており、浸漬ノズル１０１ｂの先端１０１ｂｂは下方の鋳型１０５の内部に延びている。さらに、浸漬ノズル１０１ｂの上方には、上下方向に移動可能な棒状のストッパ１０３が設けられており、ストッパ１０３は、下方に移動することによってその先端で浸漬ノズル１０１ｂの入口１０１ｂａを閉鎖することができる他、浸漬ノズル１０１ｂの入口１０１ｂａを閉鎖した状態から上方に引き上げられることによって、タンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼２を浸漬ノズル１０１ｂ内に流入させると共に、引き上げ量に応じて入口１０１ｂａの開口面積を調節してステンレス溶鋼２の流量を制御することができるように構成されている。
【００３１】
また、鋳型１０５は、上下に鋳型１０５を貫通する矩形断面をした貫通穴１０５ａを有している。貫通穴１０５ａは、その内壁面は図示しない一次冷却機構によって水冷されるように構成され、内部のステンレス溶鋼２を冷却して凝固させ所定の断面の鋳片２ａを形成する。
さらに、鋳型１０５の貫通穴１０５ａの下方には、鋳型１０５によって形成された鋳片２ａを下方に引き出して移送するためのロール１０６が間隔をあけて複数設けられている。また、ロール１０６の間には、鋳片２ａに対して散水して冷却するための図示しない二次冷却機構が設けられている。
【００３２】
浸漬ノズル１０１ｂ内に流入したステンレス溶鋼２は、鋳型１０５の貫通穴１０５ａ内に流入し、貫通穴１０５ａを流通する過程で図示しない一次冷却機構によって冷却され、貫通穴１０５ａの内壁面側を凝固させて凝固シェル２ａａを形成する。形成された凝固シェル２ａａは、貫通穴１０５ａ内の上方で新たに形成される凝固シェル２ａａによって、下方に向かって鋳型１０５の外へ押し出される。なお、貫通穴１０５ａの内壁面には、浸漬ノズル１０１ｂの先端１０１ｂｂ側からモールドパウダーが供給される。モールドパウダーは、ステンレス溶鋼２の表面でスラグ溶融化する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼２の表面の酸化を防止する、鋳型１０５と凝固シェル２ａａとの間を潤滑する、貫通穴１０５ａ内でのステンレス溶鋼２の表面を保温する等の役割を果たす。
【００３３】
押し出された凝固シェル２ａａとその内部の未凝固のステンレス溶鋼２とによって鋳片２ａが形成され、鋳片２ａは、ロール１０６によって両側から挟まれてさらに下方に向かって引き出される。引き出された鋳片２ａは、ロール１０６の同士の間を通って送られる過程で、図示しない二次冷却機構によって散水冷却され、内部のステンレス溶鋼２を完全に凝固させる。これにより、鋳片２ａがロール１０６によって鋳型１０５から引き出されつつ、新たな鋳片２ａが鋳型１０５内で形成されることで、鋳型１０５からロール１０６の延在方向の全体にわたって連続する鋳片２ａが形成される。さらに、ロール１０６の端部からは、ロール１０６の外側に鋳片２ａが送り出され、送り出された鋳片２ａが切断されることによって、例えばスラブ状のステンレス鋼片２ｂが形成される。
【００３４】
そして、ステンレス鋼片２ｂを目的の形状及び品質で製造する、つまり鋳片２ａを目的の形状及び品質で製造するために、これらに与える影響が大きいステンレス溶鋼２の鋳込温度に、目標とする適正な温度（目標鋳込温度）が設定され、さらに、この目標鋳込温度にタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼２の温度を合わせるように制御される。なお、鋳込温度は、ステンレス溶鋼２を鋳型１０５内に鋳込む時の温度であるが、タンディッシュ１０１内でのステンレス溶鋼２の温度と同等である。このため、タンディッシュ１０１内でのステンレス溶鋼２の目標温度を目標鋳込温度とする。
【００３５】
さらに、ステンレス溶鋼２の目標鋳込温度の設定手法及び設定された目標鋳込温度に基づき実施される二次精錬工程Ｃ及び鋳造工程Ｄでの制御について説明する。
図２及び図４をあわせて参照すると、ステンレス溶鋼２の目標鋳込温度は、ステンレス溶鋼２の凝固温度に過熱度を加えて設定される。過熱度は、ステンレス溶鋼２の鋼種、鋳造中にタンディッシュ１０１内に留まることによって低下するステンレス溶鋼２の温度等を考慮した、鋳型１０５内でのステンレス溶鋼２の温度を適正な温度に十分に確保するようにするための温度であり、計算・実験等により求めることができる。
【００３６】
また、ステンレス溶鋼２の凝固温度は、成分構成によって変化し、成分構成を利用した推定式によって求めることができるが、実際の凝固温度との差異が大きくなる。このため、本実施の形態では、ステンレス溶鋼２の凝固温度は、実際に製造したステンレス溶鋼２に対して、電気炉ａ１（図１参照）で原料を溶解させて溶銑を生成する毎、つまり製鋼１チャージ毎に測定される。
【００３７】
そして、本実施の形態では、二次精錬工程Ｃでの図３に示すステップＳ７におけるステンレス溶鋼２の温度調節の後に、プローブ１８をステンレス溶鋼２に浸漬し、プローブ１８のサンプリング容器内で凝固するステンレス溶鋼２の温度変化を計測することによって凝固温度Ｔ１を求め、この凝固温度Ｔ１をステンレス溶鋼２の凝固温度に設定する（ステップＳ２１）。
【００３８】
なお、ステンレス溶鋼２の成分構成に依存する凝固温度の測定は、図３のステップＳ６での合金の投入によってステンレス溶鋼２の最終的な成分が決定した後であり且つ取鍋１を真空槽１１から取り出す出鍋前に実施すればよく、ステップＳ６とステップＳ７との間、又はステップＳ７と並行して実施してもよい。しかしながら、ステップＳ６での合金の投入はステンレス溶鋼２の成分構成を微調整するものであり、ステンレス溶鋼２の成分構成は、図３のステップＳ３での合金の投入による成分調整によって、その大部分が定まっている。このため、ステップＳ３より後に凝固温度の測定を行ってもよく、この場合でも比較的精度が高い凝固温度が得られる。
【００３９】
次に、設定された凝固温度Ｔ１に対して過熱度Ｔｈを付与することによって目標鋳込温度Ｔ２が求められ、設定される（ステップＳ２２）。
さらに、タンディッシュ１０１においてステンレス溶鋼２の温度を目標鋳込温度Ｔ２とするために必要である、二次精錬工程Ｃ終了時の取鍋１内のステンレス溶鋼２の温度（目標溶鋼温度Ｔ３とする）が設定される（ステップＳ２３）。この目標溶鋼温度Ｔ３は、図３のステップＳ７の後に真空槽１１から取鍋１を取り出す直前のステンレス溶鋼２の温度である。
なお、目標溶鋼温度Ｔ３は、取鍋１を真空槽１１から取り出して移動させ、連続鋳造装置１００のタンディッシュ１０１にセットするまでに低下するステンレス溶鋼２の温度等を考慮した温度を、目標鋳込温度Ｔ２に加えた温度である。
【００４０】
そして、設定された目標溶鋼温度Ｔ３と、図３のステップＳ７で測定されたステンレス溶鋼２の温度とが比較される（ステップＳ２４）。
ここで、ステンレス溶鋼２の目標鋳込温度Ｔ２に基づき、ステンレス溶鋼２を目的とする形状及び品質の鋳片２ａに鋳造するために許容される鋳込温度の許容温度範囲（許容鋳込温度範囲Ｒ２とする）を設定することができる。例えば、許容鋳込温度範囲Ｒ２は、目標鋳込温度Ｔ２を中心として±数℃等とすることができる。さらに、許容鋳込温度範囲Ｒ２と目標溶鋼温度Ｔ３とに基づき、真空槽１１から取鍋１を取り出す直前（二次精錬工程Ｃ終了時）のステンレス溶鋼２の許容温度範囲（許容溶鋼温度範囲Ｒ３とする）を設定することができる。
【００４１】
これにより、ステップＳ２４では、許容溶鋼温度範囲Ｒ３と、ステンレス溶鋼２の温度とが実際に比較される。
さらに、二次精錬工程Ｃにおいて、図３のステップＳ７の後の真空槽１１内のステンレス溶鋼２の温度が、許容溶鋼温度範囲Ｒ３内に収まるように、調節される（ステップＳ２５）。温度調節は、上述のように、取鍋１への鉄片の投入、転炉ｂ１（図１参照）での再加熱等によって行われる。
そして、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度と目標溶鋼温度Ｔ３との温度差に応じて、鋳造工程Ｄにおける鋳型１０５での鋳造速度、つまりロール１０６による鋳片２ａの引き出し速度を設定する（ステップＳ２６）。例えば、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度が目標溶鋼温度Ｔ３より低い場合、ロール１０６による鋳片２ａの引き出し速度を、目標溶鋼温度Ｔ３の場合に対して予め設定していた引き出し速度より増加させたものに設定する。一方、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度が目標溶鋼温度Ｔ３より高い場合、ロール１０６による鋳片２ａの引き出し速度を、目標溶鋼温度Ｔ３の場合に対して予め設定していた引き出し速度より低下させたものに設定する。
【００４２】
上述から、測定した凝固温度Ｔ１に基づき目標鋳込温度Ｔ２が設定され、設定された目標鋳込温度Ｔ２に基づき二次精錬工程Ｃ終了時のステンレス溶鋼２の温度が調節され、温度調節後のステンレス溶鋼２の温度に基づき、鋳型１０５での鋳造速度が設定される。そして、上述の鋳造速度の設定に基づき、鋳造工程Ｄにおいて、連続鋳造装置１００による鋳造が実施される（ステップＳ２７）。
【００４３】
このように、この発明に係る連続鋳造方法は、金属製造用の原料を溶解したステンレス溶鋼の精錬工程Ｃの後に、精錬したステンレス溶鋼を連続鋳造する連続鋳造方法である。連続鋳造方法は、精錬工程Ｃ内で、成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度Ｔ１を測定する凝固温度測定ステップと、測定した凝固温度Ｔ１に所定の過熱度Ｔｈを加えた温度を、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の目標とする目標鋳込温度Ｔ２に設定する目標鋳込温度設定ステップと、目標鋳込温度Ｔ２に基づき、連続鋳造におけるステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む。
【００４４】
このとき、製造中のステンレス溶鋼２の凝固温度を測定するため、迅速にステンレス溶鋼２の凝固温度を求めることができる。さらに、成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度を測定するため、正確なステンレス溶鋼２の凝固温度を求めることができる。また、ステンレス溶鋼２の凝固温度を正確に測定するためには、凝固温度より６０℃程度以上高い温度のステンレス溶鋼２が凝固する際の温度変化を計測する必要がある。しかしながら、鋳造工程Ｄにおけるタンディッシュ１０１内のステンレス溶鋼２の温度は、凝固温度より４０℃〜５０℃程度高い温度となるため、正確に凝固温度を測定することができない。一方、精錬工程Ｃにおけるステンレス溶鋼２の温度は凝固温度より７０℃程度以上高い状態を維持する。このため、精錬工程Ｃ内で測定することによって、より正確なステンレス溶鋼２の凝固温度を求めることができる。従って、目標鋳込温度Ｔ２を迅速に且つ適正に設定して目標鋳込温度Ｔ２に基づき鋳造することができるため、製造されたステンレス鋼の品質を向上させることが可能になる。
【００４５】
また、連続鋳造方法において、凝固温度測定ステップでは、二次精錬工程Ｃ内で最終的な成分調整を行った後のステンレス溶鋼２の凝固温度Ｔ１を測定する。これによって、ステンレス溶鋼２の最終的な成分構成が凝固温度Ｔ１に反映されるため、測定した凝固温度の精度をさらに向上させることができる。
また、連続鋳造方法において、温度調節ステップでは、二次精錬工程Ｃ内でステンレス溶鋼２の温度を調節することによって、ステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する。ステンレス溶鋼２の鋳込温度は、二次精錬工程Ｃでのステンレス溶鋼２の温度から算出可能であり、さらに、二次精錬工程Ｃではステンレス溶鋼２の温度調節が容易であるため、ステンレス溶鋼２の鋳込温度の調節を容易にすることができる。
【００４６】
また、連続鋳造方法において、凝固温度測定ステップ及び目標鋳込温度設定ステップは、ステンレス鋼製造用の原料を溶解してステンレス溶鋼２を製造する毎に実施される。これによって、製鋼１チャージ毎に変化するステンレス溶鋼２の成分構成に対応した精度が高い目標鋳込温度Ｔ２を設定することが可能になる。
また、連続鋳造方法は、目標鋳込温度Ｔ２を含む許容鋳込温度範囲Ｒ２を設定する許容鋳込温度範囲設定ステップをさらに含み、温度調節ステップでは、許容鋳込温度範囲Ｒ２内におさまるようにステンレス溶鋼２の鋳込温度を調節する。これにより、ステンレス溶鋼２の鋳込温度の調節が容易になる。
【００４７】
また、実施の形態における連続鋳造方法は、ステンレス鋼の製造に適用されていたが、他の金属の製造に適用してもよい。
また、実施の形態における目標鋳込温度の設定は、連続鋳造に適用されていたが、他の鋳造方法に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 取鍋、２ ステンレス溶鋼（溶融金属）、１０ 真空酸素脱炭装置、１１ 真空槽、１２ 酸素ガスランス、１４ 合金ホッパ、１８ プローブ、１００ 連続鋳造装置、１０１ タンディッシュ、１０５ 鋳型、１０６ ロール、Ｃ 精錬工程、Ｄ 鋳造工程。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製造用の原料を溶解した溶融金属の精錬工程の後に、精錬した溶融金属を連続鋳造する連続鋳造方法において、
前記精錬工程内で、成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定する凝固温度測定ステップと、
測定した前記凝固温度に所定の過熱度を加えた温度を、連続鋳造における溶融金属の目標とする目標鋳込温度に設定する目標鋳込温度設定ステップと、
前記目標鋳込温度に基づき、連続鋳造における溶融金属の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む連続鋳造方法。
【請求項２】
前記凝固温度測定ステップでは、前記精錬工程内で最終的な成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定する請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記温度調節ステップでは、前記精錬工程内で溶融金属の温度を調節することによって、溶融金属の鋳込温度を調節する請求項１または２に記載の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記凝固温度測定ステップ及び前記目標鋳込温度設定ステップは、金属製造用の原料を溶解して溶融金属を製造する毎に実施される請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【請求項５】
前記目標鋳込温度を含む許容鋳込温度範囲を設定する許容鋳込温度範囲設定ステップをさらに含み、
前記温度調節ステップでは、前記許容鋳込温度範囲内におさまるように溶融金属の鋳込温度を調節する請求項１〜４のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【請求項１】
金属製造用の原料を溶解した溶融金属の精錬工程の後に、精錬した溶融金属を連続鋳造する連続鋳造方法において、
前記精錬工程内で、成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定する凝固温度測定ステップと、
測定した前記凝固温度に所定の過熱度を加えた温度を、連続鋳造における溶融金属の目標とする目標鋳込温度に設定する目標鋳込温度設定ステップと、
前記目標鋳込温度に基づき、連続鋳造における溶融金属の鋳込温度を調節する温度調節ステップとを含む連続鋳造方法。
【請求項２】
前記凝固温度測定ステップでは、前記精錬工程内で最終的な成分調整を行った後の溶融金属の凝固温度を測定する請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記温度調節ステップでは、前記精錬工程内で溶融金属の温度を調節することによって、溶融金属の鋳込温度を調節する請求項１または２に記載の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記凝固温度測定ステップ及び前記目標鋳込温度設定ステップは、金属製造用の原料を溶解して溶融金属を製造する毎に実施される請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【請求項５】
前記目標鋳込温度を含む許容鋳込温度範囲を設定する許容鋳込温度範囲設定ステップをさらに含み、
前記温度調節ステップでは、前記許容鋳込温度範囲内におさまるように溶融金属の鋳込温度を調節する請求項１〜４のいずれか一項に記載の連続鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７６１３３（Ｐ２０１３−７６１３３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６９７２（Ｐ２０１１−２１６９７２）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
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