(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュからモールドに溶鋼を注入して鋳片を鋳造する連続鋳造プロセスにおいて、前記モールド内の溶鋼湯面レベル変動量が予め設定した湯面レベル変動量基準値３０ｍｍ未満で、かつ前記タンディッシュからモールドへの溶鋼注入量調節器の開度変化量が予め設定した単位鋳片長さ当たりの開度変化量基準値１％／秒以上の場合に前記鋳造鋳片を品質異常とし、前記モールド内の湯面レベルが前記湯面レベル変動量基準値３０ｍｍ未満でかつ、前記溶鋼注入量調節器の開度変化量が前記単位鋳片長さ当たりの開度変化量基準値１％／秒未満の場合には前記鋳造鋳片を正常と判定することを特徴とする連続鋳造鋳片の品質判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造プロセスで鋳造した鋳片の品質を判定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高級鋼に対する需要家の品質要求が年々高まっており、鋼の連続鋳造プロセスでは鋼の凝固過程において非金属介在物が凝固シェルにトラップされることがあり、このことにより成品品質を低下させ歩留を悪くすることから大きな問題となっている。
このような非金属介在物起因の欠陥はその生成過程により、モールド内のパウダー捲き込み起因のパウダー系介在物欠陥と浸漬ノズル内壁の付着したアルミナの剥離が起因のアルミナ系介在物欠陥がある。
【０００３】
従来より、パウダー系介在物起因の欠陥をモールド内の溶鋼湯面レベル（モールド上端からの距離）変動量を基に判定する方法がある。これは溶鋼湯面レベル変動量が規定値を越えた場合に品質異常と判定する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モールド内の溶鋼湯面レベル変動量だけでは必ずしもパウダー系介在物の欠陥と判定できないことがある。即ち、湯面レベル変動量の変化が小さい場合にも品質の異常につながるという事象が発生する場合があり、このため品質異常判定の湯面レベル変動量基準値を小さくし、このような品質異常材の判定をすることも可能であるが、これにより正常材を品質異常材として判定する過検出が増加し、歩留が低下するという問題を有する。本発明は前記問題を有することなく連続鋳造プロセスで鋳造した鋳片を高精度にパウダー系介在物欠陥の判定を行うことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その手段は、タンディッシュからモールドに溶鋼を注入して鋳片を鋳造する連続鋳造プロセスにおいて、前記モールド内の溶鋼湯面レベル変動量が予め設定した湯面レベル変動量基準値３０ｍｍ未満で、かつ前記タンディッシュからモールドへの溶鋼注入量調節器の開度変化が予め設定した単位鋳片長さ当たりの開度変化量基準値１％／秒以上の場合に前記鋳造鋳片を品質異常とし、モールド内の湯面レベル変動量基準値３０ｍｍ未満で単位鋳片長さ当たりの開度変化量基準値１％／秒の場合には前記鋳造鋳片を正常と判定する連続鋳造鋳片の品質判定方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
鋳片のパウダー系介在物欠陥は、パウダーがメニスカス上に溶融した状態で、溶鋼とパウダーの２層界面を形成し、この界面近傍の溶鋼流が速くなると鋼中にパウダーが捲き込まれことで発生する欠陥である。このパウダー捲き込み現象の主要因としてメニスカス上の表面流速（以後メニスカス流速と称する）が臨界値を超えて大きくなったときに捲き込みが発生し欠陥が生じていると考えられる。
【０００７】
本発明者らは、パウダー系介在物欠陥の発生した鋳片について、モールド内の湯面レベル変動量だけでなく、モールド内への溶鋼注入量を制御するスライディングノズル（溶鋼注入量調節器）の開度を調査したところ、図２の楕円囲みで示された部分では、湯面レベル変動量の変化が小さく、品質異常の基準値未満であっても、スライディングノズルの開度が急激に変化する場合にも前記パウダー性欠陥が発生することを突き止めた。
【０００８】
図３を用いて上記欠陥発生現象を説明する。図に示すように連続鋳造プロセスで鋳片を鋳造時、上ノズル１、浸漬ノズル７の閉塞対策として上ノズル１内壁側のポーラス部３より不活性ガス２の吹き込みを実施している。鋳造の経過と共にこの上ノズル１内壁側のポーラス部３にアルミナ４等の付着物が徐々に成長し始め、更にこの現象が進行すると上ノズル１内壁側のポーラス部３を局部的に塞ぎ、不活性ガス２の流出量が変動する現象が発生する。これによって浸漬ノズル７からの吐出流量が変動することにより、浸漬ノズル７内の溶鋼流が脈動し、その際にスライディングノズル５の開度は急激に変化すると考えられる。
【０００９】
その結果、浸漬ノズル７からの吐出流はモールド９内に注入される際、単位時間当たりのスライディングノズル５開度変化（ストローク全開を１００％とした時の値変化）が大きい場合は、浸漬ノズル７の断面積とモールド９の断面積の比率が１：２０程度であるため、溶鋼流の脈動により湯面レベル自体の変動は小さいが、メニスカス流６の速度が大きいため、浸漬ノズル７からの吐出流量およびメニスカス流６の速度が大きくなり、メニスカスの溶融パウダー１０と溶鋼界面の剪断応力が増加し、パウダー捲き込みの発生頻度が増加すると推察される。
【００１０】
以上の推察を基に、本発明者らは垂直曲げ型連鋳機にて鋳造速度１．５ｍ／分、鋳造幅１８００ｍｍ、鋳造厚２８０ｍｍで鋳造した低炭アルミ−キルド鋼を用いて、前記パウダー捲き込み現象について検証した。
【００１１】
本発明者らは、下記（１）式のように定義した単位鋳片長さ中の最大スライディングノズル開度変化量と湯面レベルの変動量を基に整理したところ、図１に示すように湯面レベルの変動量だけでは区別することができなかった欠陥スラブを精度良く判定出来ることを見いだした。
ΔＳＮ＝ＭＡＸ（ΔＳＮ１，ΔＳＮ２）／ｔ…（１）
ΔＳＮ：最大スライディングノズル開度変化量［％／秒］
ｔ：測定時間［秒］
ΔＳＮ１：単位鋳片長さ中の最大スライディングノズル開度−単位鋳片長さ中の平均スライディングノズル開度［％］
ΔＳＮ２：単位鋳片長さ中の平均スライディングノズル開度−単位鋳片長さ中の最小スライディングノズル開度［％］
【００１２】
図１からわかるように、湯面レベル変動量基準値Ａ（３０ｍｍ）以上になるとスライディングノズルの開度変化量に関係なく品質の異常が発生した鋳片となる。これは、湯面レベルの変動量が大きいと湯面レベルが降下する分だけ消失する位置エネルギ−がメニスカスの溶融パウダーと溶鋼界面間の剪断応力に作用するため、溶融パウダーの引きちぎり量が増加し捲き込みの頻度が増加すると推察される。
また、上記湯面レベルの変動量が基準値Ａ未満であってもスライディングノズル開度変化量が基準値Ｂ（１％／秒）以上になると品質異常が発生した鋳片となる。これは前記のように上ノズルのポーラス部を局部的に塞ぎ、不活性ガスの変動に伴う吐出流量変動に起因して、メニスカス流速が大きくなり、溶融パウダーの捲き込み頻度が増大するものと推察される。
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図４を参照して説明する。
タンディッシュ８内の溶鋼はタンディッシュ８の底部に設けた上ノズル１を通過し、スライディングノズル５および浸漬ノズル７を介してモールド９内に注入される。また、鋳造中のモールド溶鋼湯面レベルは湯面センサー１１により測定して、計算機１２に入力される。そして、計算機１２で湯面レベル変動量を算定する。この湯面レベル変動量が規定量以上の変化をした場合には、計算機１２からスライディングノズル１開度を調整する指令をモーター１３に送り、シリンダー１４を動かす事により湯面レベルを一定に制御するようになっている。
【００１４】
シリンダー１４の移動量は計算機１２に入力され、スライディングノズル５の開度変化を算定する。さらに連続鋳造機のピンチロール速度計１５を基に鋳造速度を計算し、鋳片長さを算出する。これらの結果から、スラブが鋳造されたときの湯面レベル変動量とスライディングノズル開度変化を計算機１２により算出し、予め計算機１２に設定した単位鋳片長さ当たりの湯面レベル変動量基準値Ａ（３０ｍｍ）と単位鋳片長さ当たりのスライディングノズル開度変化基準値Ｂ（１％／秒）と比較することで、品質判定を行う。
【００１５】
次に本発明の品質判定方法を図５に示すフローチャートによって説明する。
まず、計算機１２により求めた最大湯面レベル変動量と湯面レベル変動基準値Ａを比較し、当該湯面レベル変動量が基準値Ａ以上か未満かを判定し（Ｓ１）、湯面レベル変動基準値Ａ以上の場合には品質異常材として降格する。
又、上記湯面レベル変動基準値Ａ未満の場合は計算機１２により求めた最大スライディングノズル開度変化量とスライディングノズル開度変化量基準値Ｂと比較し基準値Ｂ以上か未満かを判定し（Ｓ２）、スライディングノズル開度変化量基準値Ｂ以上の場合には品質異常材として降格する。そしてスライディングノズル開度変化量基準値Ｂ未満の場合には正常材として合格と判定する。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によって、非常に高い精度でパウダー系介在物欠陥を判定することが可能になり、その結果、製品の歩留が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法による品質判定を表す図。
【図２】湯面レベル変動とスライディングノズル開度変化を表した図。
【図３】連続鋳造機の装置構成図。
【図４】本発明の品質判定の装置構成を示す図。
【図５】本発明による品質判定方法を表すフローチャート。
【符号の説明】
１  上ノズル
２  不活性ガス
３  ポーラス部
４  付着アルミナ
５  スライディングノズル（溶鋼注入量調節器）
６  メニスカス流
７  浸漬ノズル
８  タンディッシュ
９  モールド
１０  溶融パウダー
１１  湯面レベルセンサー
１２  計算機
１３  モーター
１４  シリンダー
１５  連続鋳造機ピンチロール速度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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