连续铸造机的操作方法与流程

本发明涉及一种用于钢的连续铸造的连续铸造机的操作方法，特别是，涉及一种对铸模施加振动的连续铸造机的操作方法。
背景技术：
：钢的连续铸造通过如下过程实施：将钢水自浇包经过中间包注入铸模、并在铸模内形成了凝固坯壳之后，将包含未凝固区域在内的铸坯向铸模的下方拉拔。在操作连续铸造机、特别是在以高速铸造钢水时，存在如下情况：凝固坯壳的局部因烧结而被铸模的内壁约束，由于该约束部的作用，阻碍健全的凝固坯壳的形成。该情况下，不仅产生各种产品缺陷，还可能发生断裂。以往，通过选择投入铸模内的钢水的保护渣来应对该问题。熔融了的保护渣浮在钢水的表面并扩散，被供给到铸模与凝固坯壳之间，作为降低铸模与凝固坯壳之间的摩擦力的润滑剂发挥功能。由此，能够一定程度地抑制凝固坯壳相对于铸模的内壁的烧结。但是，近年，连续铸造的操作以多种多样的钢种为对象在各种铸造条件下实施。因此，改变保护渣的物理特性来应对的方法存在限度。于是，正在尝试一种投入保护渣并且对铸模施加振动的方法。通过对铸模施加适当的振动，能够抑制铸模内的烧结。在专利文献1中，公开有一种对铸模沿上下方向施加具有自正弦波形偏斜的偏斜正弦波形的振动的方法。在专利文献1中，作为偏斜正弦波形的具体的形式，列举有下述表达式(X)。Z＝a1sin2πft+a2sin4πft+a3sin6πft+…(X)其中，Z：铸模的位移(mm)，a1、a2、a3、…：振幅(mm)，f：铸模的振动频率(周期/s)，t：时间(s)。在专利文献1中，相比于将振动波形设为正弦波的情况，设为通过以下方式调整上述表达式(X)的波形的振动：(i)增大负滑脱(negativestrip)时段的铸模的最大下降速度，(ii)减小正滑脱(positivestrip)时段的铸模的最大上升速度，(iii)缩短负滑脱时段，以及(iv)延长正滑脱时段。负滑脱时段为铸模的下降速度比未凝固铸坯的拉拔速度快的时段，正滑脱时段为铸模的速度比未凝固铸坯的拉拔速度慢的时段。根据专利文献1，通过设为满足上述(i)～(iv)的条件，能够增加流入铸模与凝固坯壳之间的熔融保护渣的流入量，能够减少断裂的发生。但是，在专利文献1的方法中，在铸模的振动过程中，铸模的移动从上升急剧变化为下降。此时，附着于铸模内的弯液面附近的熔融保护渣、以及未熔融的保护渣被卷入钢水。由此，根据所使用的保护渣的种类的不同，导致铸坯的表面质量劣化，或者产生操作上的故障。另外，以往，为了使铸模振动，使用包括电动马达、偏心凸轮的振动装置，利用偏心凸轮的形状，获得期望的振动波形。该情况下，为了改变振动波形，需要准备与振动波形相对应的偏心凸轮。近年，为了使铸模振动，开始使用电液式振动装置。由此，在以专利文献1和下述专利文献2所公开的那样的复杂的波形使铸模振动时，容易改变参数。在专利文献2中，公开有一种以由下述表达式(Y)表示的波形使铸模沿上下方向振动的连续铸造机的操作方法。Z＝A(sin2πft+bcos4πft+c)…(Y)其中，Z：铸模的位移(mm)，A：铸模的振动行程S(mm)的1/2，b：应变常数，c：应变常数，f：铸模的振动频率(Hz/60)，t：时间(s)。根据专利文献2，通过采用这样的振动波形，能够成为不发生铸模自上升到下降的急剧的变化，且熔融保护渣以及未熔融的保护渣不卷入钢水。在采用这样的振动波形时，振动的中立位置向上下任一方偏移。该情况下，在铸模内的未凝固铸坯的移动路径沿着铅垂方向的垂直连续铸造中，能够确保振动的对称性。相对于此，在铸模内的未凝固铸坯的移动路径弯曲的弯曲连续铸造中，由于振动的对称性消失，因此，容易产生铸模内润滑不良、保护渣卷入钢水等问题。另外，在采用了专利文献2的上述振动波形的情况下，时间t＝0处的位移Z不是0，而成为SC/2。该情况下，在使铸模振动的振动装置的运转开始时，无法使铸模以预定的振动波形振动，铸模例如相对于时间以阶梯状位移。由此，存在如下情况：在铸造开始时用于封闭(密封)铸模的下部的开口的引锭杆无法充分地将开口密封，导致钢水自铸模漏出。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公平4-79744号公报专利文献2：日本特许第3651447号公报技术实现要素：发明要解决的问题本发明的目的在于提供一种能够防止上述现有技术的问题、特别是防止因弯曲连续铸造过程中的中立位置偏移而导致润滑不良以及保护渣卷入钢水的连续铸造机的操作方法。本发明的其他的目的在于提供一种能够防止铸造初期的故障(密封泄漏等)、且能够从振动装置的运转开始时起以预定的振动波形使铸模振动的、连续铸造机的操作方法。用于解决问题的方案本发明的主旨在于下述的连续铸造机的操作方法。一种连续铸造机的操作方法，其一边使连续铸造用的铸模沿上下方向振动一边自所述铸模拉拔铸坯，其中，该连续铸造机的操作方法包含以下工序：以具有由下述表达式(1)表示的振动波形、并满足下述表达式(2)的方式，使所述铸模振动。r(t)＝(S/2){sin(ωt+φ)+bcos2(ωt+φ)+b}…(1)其中，r(t)：铸模的位移(mm)，S：铸模的振动行程S(mm)，ω：角速度(＝2πf)(rad/s)，f：铸模的振动频率(Hz)，t：时间(s)，φ：初始相位(°)，b：非正弦系数(0<b≤0.25)。发明的效果采用本发明的操作方法，铸模以由上述表达式(1)表示的振动波形振动。在弯曲连续铸造中，在由上述表达式(1)表示的振动波形中，中立位置未偏移。因此，能够防止润滑不良以及保护渣卷入钢水。另外，通过满足上述表达式(2)，在r(0)＝0、即振动装置的运转开始时，铸模的位移成为0。因此，能够从振动装置的运转开始时起以预定的振动波形使铸模振动，因此，能够防止铸造初期的故障。附图说明图1是表示能够应用本发明的操作方法的连续铸造机的结构例的剖视图。图2是表示b＝0.40、φ＝33.66时的振动波形(参考例的振动波形)的图。图3是表示在本发明中b＝0.15、φ＝16.08时的振动波形的图。图4是表示在本发明中b＝0.20、φ＝20.535时的振动波形的图。图5是表示在本发明中b＝0.25、φ＝24.46时的振动波形的图。图6是表示每个振动波形的最大摩擦力的图。具体实施方式图1是表示能够应用本发明的操作方法的连续铸造机的结构例的剖视图。在中间包1内收纳有自未图示的浇包供给来的钢水6。在中间包1的下方配置有筒形、且上下具有开口的铸模3。钢水6自中间包1经过浸入式水口2从而自铸模3的上部的开口注入到铸模3内。在铸模3上连接有振动装置20。振动装置20为电液式并对铸模3施加上下方向上的振动。振动装置20包括控制部。能够向控制部输入波形的参数，振动装置20能够根据被输入的参数产生各种波形的振动。在进行连续铸造的过程中，将这样生成的波形的振动传递至铸模3。在铸模3内的钢水6中投入有保护渣。保护渣因钢水6的热量而熔融，成为熔融保护渣，并在铸模3内的钢水6的表面扩散。在钢水6中，与铸模3接触的接触部或与铸模3相对的相对部附近的部分被冷却，并固化而成为筒状的凝固坯壳7。熔融保护渣被供给到铸模3与凝固坯壳7之间。由此，降低铸模3与凝固坯壳7之间的摩擦力。凝固坯壳7的内部被钢水6填满。钢水6没有因经过铸模3而完全凝固，成为包含未凝固的部分在内的未凝固铸坯。未凝固铸坯利用自配置于铸模3的下方的未图示的二次冷却喷嘴组喷射的冷却水冷却。由此，凝固坯壳7扩大。未凝固铸坯一边利用配置于紧挨着铸模3配置于铸模3的下方的底辊4和配置于底辊4的未凝固铸坯的移动方向上的下游侧(以下简称为“下游侧”。)的多个托辊5(日文：ローラーエプロン)支承，一边被配置于托辊5的下游侧的夹送辊8拉拔。然后，未凝固铸坯被配置于夹送辊8的下游侧的压下辊9压下，而成为实质上不包含未凝固的部分的铸坯。如上所述，在本发明的、连续铸造机的操作方法中，以利用表达式(1)表示的振动波形使铸模振动。以往技术的表达式(X)的波形为只将周期不同的正弦波组合而成的合成波形，相对于此，表达式(1)的波形为正弦波和余弦波的合成波形。另外，对于表达式(1)而言，导入初始相位φ且设为r(0)＝0，在这一点，与表达式(X)大为不同。在表达式(1)中，在φ＝0时，铸模的位移r(t)在ωt＝π/2时成为最大值(S/2)，在ωt＝-π/2时成为最小值(-S/2)。另外，铸模的位移r(t)的最大值和最小值不依赖于初始相位φ。因而，在表达式(1)所表示的振动波形中，中立位置不产生偏移。因此，不仅是垂直连续铸造，即使是弯曲连续铸造，也能够防止润滑不良以及保护渣卷入钢水中。另外，为了在时间t＝0时使铸模的位移成为0，需要满足下述表达式(3)。下述表达式(3)通过在表达式(1)中代入t＝0并使r(0)＝0而获得。0＝sinφ+bcos2φ+b…(3)若使用三角函数的公式、cos2φ＝1-2sin2φ，则表达式(3)能够改写为下述表达式(4)。2bsin2φ-sinφ-2b＝0(b＞0)…(4)由于|sinφ|≤1，因此，在对于sinφ求解表达式(4)时，能够获得下述表达式(5)。sinφ＝{1-(1+16b2)1/2}/4b…(5)在使用三角函数的公式、tanφ＝sinφ/cosφ、以及cosφ＝±(1-sin2φ)1/2对于φ求解表达式(5)时，则能够获得上述表达式(2)。即，通过满足表达式(2)，从而使时间t＝0时的铸模的位移r(0)成为0。因此，能够从使铸模振动的振动装置的运转开始时起，使铸模以预定的振动波形振动，而能够利用引锭杆良好地将铸模的开口密封。根据表达式(2)对于φ能够获得两个值。若振动开始时的铸模的移动方向为上方方向，则dr(0)/dt＞0，因此，采用cosφ＞0的φ即可。非正弦系数b采用0<b≤0.25的范围内的值。b在bcos2(ωt+φ)的项中为cos2(ωt+φ)的系数，决定bcos2(ωt+φ)的项相对于sin(ωt+φ)的项的大小。在b＞0.25的情况下，bcos2(ωt+φ)的项相对于sin(ωt+φ)的项的大小变得过大，而产生在铸模最应该上升的ωt+φ＝π(1/2+2n)(n为0或正的整数)时铸模下降这样的问题。因此，设为b≤0.25。作为参考，图2中表示b＝0.4、以及初始相位φ＝33.66°的情况下的波形。如图2所示，在满足b＞0.25的b＝0.4的情况下，在铸模最应该上升的ωt+φ＝π(1/2+2n)(n为0或正的整数)时，铸模下降。因此，在本发明中，设为b≤0.25。另一方面，若b为0，则铸模的位移r(t)的波形成为简谐振动，相比于b＞0的情况，无法增加流入铸模与凝固坯壳之间的熔融保护渣的流入量。因此，在本发明中，设为b＞0。相比于简谐振动的情况，为了充分增加熔融保护渣的流入量，在本发明中，优选为b≥0.15。表1中表示在非正弦系数b为0.15、0.20、0.25的情况下根据表达式(2)计算的初始相位φ的值。通过与非正弦系数b的值相对应地采用满足表达式(2)的初始相位φ的值，能够设为r(0)＝0。表1非正弦系数(b)0.150.200.25初始相位(φ)16.0820.53524.46图3～图5中表示作为非正弦系数b、以及初始相位φ的值而分别采用了表1所示的组合、即(b＝0.15、φ＝16.08)、(b＝0.20、φ＝20.535)、(b＝0.25、φ＝24.46)时的、基于表达式(1)的波形(时间t与铸模的位移r(t)之间的关系)。在图3～图5中分别将表达式(1)中的sin(ωt+φ)的部分设为一次波形、将bcos2(ωt+φ)的部分设为二次波形、将r(t)设为合成波形地进行表示。在此，设为S＝4mm、ω＝2πrad/s。在图3～图5所示的合成波形中，相比于振动波形为正弦波的情况，最大位移(最高点)附近处的移动速度的变化较小，最小位移(最低点)附近处的移动速度的变化较大。非正弦系数b越大，则在最大位移附近，移动速度的变化较小的时段越长。另外，相比于振动波形为正弦波的情况，在最小位移附近与最大位移附近之间的时段内，铸模的移动速度(上升速度和下降速度)变大。由于铸模的下降速度较大，因此，被压入(泵送)铸模与凝固坯壳之间的熔融保护渣的量变多。由于铸模的上升速度较大，因此，能够使保护渣到达更靠近铸模的内壁面的区域(扩大保护渣的流路)。在最大位移附近，由于铸模的移动速度变化较小的时段较长，因此，能够较长时间地维持保护渣的流路扩大了的状态。因而，通过利用图3～图5所示的合成波形使铸模上下振动，能够提高铸模与凝固坯壳之间的润滑性。另外，在图3～图5所示的合成波形中，t＝0时的铸模的位移均位于最大位移(2mm)与最小位移(-2mm)之间的中间位置、即中立位置。由此，能够防止密封泄漏等铸造初期的故障。另外，由于没有中立位置的偏移，因此，能够稳定地起到抑制铸模内润滑不良以及保护渣卷入钢水这样的效果。非正弦系数b越大，则越能够提高铸模与凝固坯壳之间的润滑性，另一方面，由于保护渣的物理特性，熔融保护渣越容易卷入钢水中。考虑这些情况，优选的是，与保护渣的物理特性相应地采用适当的非正弦系数b值作为非正弦系数b的值，或与非正弦系数b的值相应地采用具有适当的物理特性的保护渣。例如，在非正弦系数b的值较大的情况下，凝固点温度较高，若采用熔融保护渣的粘度较高的保护渣，则能够有效地抑制熔融保护渣卷入到钢水中。对因振动波形的不同而导致的保护渣的润滑性能的不同进行了调查。作为振动波形，分别采用了正弦波、图3所示的波形(b＝0.15)以及图5所示的波形(b＝0.25)。利用各个波形，一边使用液压式振动装置使铸模沿上下方向振动，一边进行了连续铸造。在以任一振动波形使铸模振动了的情况下，均使用了相同特性的保护渣(凝固温度：1154℃，1300℃时的熔融保护渣的粘度：0.14Pa·s)。利用上述液压式振动装置，测量铸模振动时的负荷中的铸模上升期的最大负荷(以下简称为“最大负荷”。)。利用最大摩擦力评价了润滑性能。最大摩擦力F由F＝(L1-L2)/S表示。在此，L1：铸造时(铸模内存在钢水时)的最大负荷，L2：非铸造时(铸模内不存在钢水时)的最大负荷，S：在铸模的内表面上与钢水相接触或相对的部分的面积。图6中表示每个振动波形的最大摩擦力。作为振动波形，相比于采用了正弦波的情况，采用了图3和图5所示的波形的情况下的最大摩擦力变小。即，相比于采用了正弦波的情况，采用了表达式(1)的波形(b＝0.15、0.25)的情况下的铸模与凝固坯壳之间的保护渣的润滑性能变高。另外，相比于b＝0.15的情况，b＝0.25的情况下的润滑性能变高。附图标记说明3、铸模；20、振动装置。当前第1页1 2 3