鉄鋼業界の生産技術者向け！連続鋳造プロセスで異物混入を防ぐための対策

はじめに

鉄鋼業界において、連続鋳造プロセスは生産効率を高め、材料の無駄を最小限に抑える重要な技術です。
しかし、このプロセスにおいて発生する異物混入は製品品質に大きな影響を与え、生産ラインの停止やコストの増大を招く可能性があります。
本記事では、連続鋳造プロセスでの異物混入を防ぐための具体的な対策について詳しく解説します。

連続鋳造プロセスとは

連続鋳造は、液体金属を連続的に鋳型に流し込みながら、板状または円筒状の鋼を製造する工程です。
このプロセスは、高速かつ効率的に大量の鋼を生産するために設計されています。
大規模な鉄鋼製造の現場において、連続鋳造は製品品質の向上とコストの削減を実現する重要な技術です。

プロセスの流れ

通常、連続鋳造は以下のステップで進行します：
1. 溶解炉から液体金属を出す。
2. 液体金属をラドルに移す。
3. 結晶化器（モールド）に金属を流し込み、急冷却する。
4. 柱状の金属を引き抜き、鋼片に整形する。

この一連の流れの中での異物混入を防ぐことは、プロセス全体の品質を確保するために非常に重要です。

異物混入が発生する主な原因

連続鋳造において異物混入の原因は様々ありますが、代表的なものは以下の通りです。

炉からのスラグ

溶解炉から出るスラグ（不純物を含む酸化物層）が鋳造プロセスに混入することで、品質を損なうことがあります。

熱交換部での酸化皮膜

熱交換部で生じる酸化皮膜が鋳型内に付着しやすく、これが異物として製品に取り込まれてしまうことがあります。

浸透不足による炭化物の生成

鋳造過程での空気の浸透不足により、金属表面に炭化物が生成されることがあります。これが異物として問題を引き起こします。

異物混入を防ぐための具体的な対策

異物混入を防ぐためには、適切な生産プロセスの管理と、新しい技術の導入が必要です。

炉でのスラグ管理

炉の中でスラグを適切に除去するためには、以下の管理が推奨されます：
– スラグの形成を抑えるための適切な溶解温度の管理。
– 定期的なスラグ撹拌と排出システムの導入。
– リアルタイムのスラグ濃度センサーの利用。

鋳造中の酸化皮膜の抑制

酸化皮膜の抑制には、以前からある物理的な手段に加え、最新の技術を活用することが有効です：
– 鋳型内での酸素含量を減少させるためのアルゴン吹き付け技術。
– レーザーセンサーを用いたリアルタイム監視と除去技術。

炭化物の除去

炭化物の生成を防ぐためには、以下のプロセスを最適化する必要があります。
– 液体金属の運搬時の揺れを最小化するための機械設計の改善。
– ラドルから鋳型への移送中に、窒素等の惰性ガスを活用して酸素との反応を妨げる。

最新技術の活用

近年登場した技術革新によって、異物混入のリスクをさらに低減することが可能となっています。

AIによる監視システム

人工知能を活用した監視システムは、プロセス全体のデータを分析して異物混入の可能性をリアルタイムに予測・通知します。
これにより、迅速な対策が可能になります。

ロボティクスでの自動化

ロボティクス技術を導入することで、人手による不正確さを排除し、異物混入の予防が強化されます。
例としては、自動スラグ排出システムや、非接触での鋳造中の表面検査装置の導入が考えられます。

まとめ

鉄鋼業界における連続鋳造プロセスでの異物混入は製品品質を大きく損ねる要因です。
しかし、炉や鋳型での適切な管理、最新技術の導入によって、そのリスクを大幅に減少させることができます。
現場の技術者は、常にプロセスの改善と新技術の活用を模索することが求められる中、今後も高品質な製品を提供できる環境を構築するために、積極的な姿勢でこれらの問題に取り組んでいくことが重要です。