CN111788016B - 铸坯的制造方法及连续铸造设备 - Google Patents

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Abstract

该铸坯的制造方法是通过具备双滚筒式连续铸造装置、冷却装置、直列式轧机和卷绕装置的连续铸造设备来制造铸坯的方法，使用轧制解析模型，根据轧制上述铸坯时的轧制载荷及前滑率的实测值来计算摩擦系数，以使上述摩擦系数进入规定的范围内的方式控制上述铸坯的轧制时的润滑条件；在使用奥罗万理论(Orowan理论)和基于志田的近似式的变形阻力模型的式子作为上述轧制解析模型、根据上述轧制载荷及前滑率的实测值计算出上述摩擦系数的情况下，上述规定的范围是0.15以上且0.25以下。

Description

铸坯的制造方法及连续铸造设备
技术领域
本发明涉及铸坯的制造方法及连续铸造设备。
本申请基于2018年3月2日在日本提出的专利申请第2018－037945号主张优先权，这里引用其内容。
背景技术
在双滚筒(drum)式连续铸造装置中，由在水平方向上对置配置的一对连续铸造用冷却滚筒(以下称作“冷却滚筒”)和一对侧堰形成金属熔液积存部，使积存在该金属熔液积存部中的金属熔液在一对冷却滚筒中旋转，铸造薄壁的铸坯(以下称作“铸坯”)(例如，专利文献1)。如果金属熔液被积存到金属熔液积存部中，则冷却滚筒相互向反方向旋转，将金属熔液在冷却滚筒的周面上凝固，一边使其成长一边作为铸坯向下方送出。从冷却滚筒送出的铸坯被夹送辊(pinch roll)向水平方向送出，被下游的直列式轧机(in-line mill)调整为希望的板厚。被直列式轧机调整板厚后的铸坯通过设置在直列式轧机的下游的卷绕装置被卷绕为卷绕(coil)状。
在这样的双滚筒式连续铸造装置中，冷却滚筒通常在铸造开始前是低温，如果开始铸造，则通过与金属熔液的接触而升温。此外，冷却滚筒被从内表面通过冷却介质(例如冷却水)冷却，以使其不为规定的温度以上。以下，将冷却滚筒的温度到达规定的温度而成为恒定的期间设为恒定铸造期间，将恒定铸造期间的任意的时点设为恒定铸造时，将恒定铸造期间中的冷却滚筒的温度设为恒定温度。此外，将恒定铸造期间的状态称作恒定状态。
冷却滚筒的轮廓从开始铸造起随着经过时间而变化到恒定状态。因此，冷却滚筒的轮廓被设定为，使恒定铸造时的铸坯的板轮廓(板冠)成为希望的板轮廓。
此外，在这样的双滚筒式连续铸造装置中，在铸造开始时使用伪板(dummysheet)。该伪板的前端被设置在卷带卷绕机，伪板的尾端被设置为被双轧辊滚筒夹着。
作为铸坯的前端的熔融的金属首先冷却而凝固，与上述的伪板的尾端结合。然后，冷却滚筒旋转，被依次向铸造卷绕供给。伪板的结合部的板厚远比铸坯的板厚要厚。将该板厚较厚的部分也称作结(hump)。如果将结用夹送辊或直列式轧机较强地推压或轧制，则发生曲折或板断裂，所以在将上下的夹送辊的间隔及直列式轧机的工作辊的间隔(辊间隙)较大地打开的状态下，在不对结作用压缩力的状态下使该部分穿过夹送辊及直列式轧机。在结穿过夹送辊之后开始夹送辊的浮动接触(flying touch)。直列式轧机的浮动接触也取决于直列式轧机的形状控制能力，但在结穿过直列式轧机之后，在直列式轧机的形状控制能力不足的情况下，在成为恒定状态后开始浮动接触，进行轧制以使直列式轧机的出侧板厚成为目标值。在结穿过直列式轧机之后，在直列式轧机的形状控制能力充分的情况下，从成为恒定状态之前的状态起开始浮动接触，进行轧制以使直列式轧机的出侧板厚成为目标值。
对于这样的双滚筒式连续铸造装置的冷却滚筒表面，以冷却效率或铸造稳定性的提高为目的，例如施以如专利文献2所记载那样在该冷却滚筒的表面上形成凹形状的凹痕(dimple)加工。熔融的金属进入到该凹痕而凝固，所以在冷却滚筒后的铸坯的表面，形成由凹痕形成的突起(以下，有简单称作“突起”的情况)。该突起的形状如在专利文献3中记载那样，能够优先决定铸造的稳定性。
如果将这样的具有突起的铸坯用直列式轧机轧制，则有发生突起的折入的情况。通常，突起的高度与突起的宽度的比(突起的高度/突起的宽度)的值越大，此外，直列式轧机的压下率越高，在突起上越容易发生折入。这里，参照图1对发生折入的突起d1和不发生折入的突起d10进行说明。图1是表示在铸坯上形成的突起的折入的概念图。在图1中，表示突起的高度b与突起的宽度a的比不同的两个突起d1、d10。突起d1的高度b与宽度a的比相比于突起d10的高度b与宽度a的比大。
高度b与宽度a的比大的突起d1如果用直列式轧机轧制铸坯则容易折入。也有在突起d1被折入的折入部e中铸坯的表面的氧化垢c1被咬入的情况。另一方面，高度b与宽度a的比小的突起d10即使用直列式轧机轧制也不易折入。因此，既不会如突起d1那样在铸坯上发生折入部e，也不会发生铸坯的表面的氧化垢c1被咬入。
铸坯表面的氧化垢在下个工序的酸洗工序中被除去。但是，被咬入到铸坯的折入部e中的氧化垢c1通过通常的酸洗不能充分地除去。因此，在酸洗工序后，在将铸坯轧制到更薄的规定的板厚的情况下，有氧化垢在铸坯的表面上露出而铸坯的表面性状变差、在轧制后的铸坯上显现有表面缺陷的情况。
为了将咬入到铸坯的折入部e中的氧化垢除去、通过酸洗将突起的折入部e溶解，需要通常的倍数以上的酸洗时间，如果发生了与氧化垢厚度同等的深度的折入部，则即使简单地考虑到该情况，酸洗能力也成为1/2以下。因此，生产性显著地下降。此外，对于酸洗前的垢附着的铸坯而言，判断由于突起的折入是否咬入了氧化垢较困难，为了进行判断，需要另外将铸坯切割、制作观察用试样而进行截面观察。因此，在酸洗工序中，从品质保证的观点，为了可靠地将氧化垢除去而采取将铸坯过溶解等的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000－343103号公报
专利文献2：日本特开平5－285601号公报
专利文献3：日本特许4454868号公报
非专利文献
非专利文献1：日本钢铁协会著“板轧制的理论和实际”日本钢铁协会出版，1984年，p.22－23，p.195
发明内容
发明要解决的课题
但是，为了防止铸坯的表面缺陷而进行过溶解，虽然能够防止品质下降，但引起了制造成本的增大或成品率下降。
所以，本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的是提供一种如下所述的铸坯的制造方法及连续铸造设备，能够不损害生产性而且能够防止当将由双滚筒式连续铸造装置形成的具有突起的铸坯用直列式轧机轧制时发生的突起的折入。
用来解决课题的手段
(1)本发明的第一技术方案，一种由连续铸造设备制造铸坯的方法，所述连续铸造设备具备：双滚筒式连续铸造装置，由在表面上形成有凹痕的一对冷却滚筒和一对侧堰形成金属熔液积存部，一边使上述一对冷却滚筒旋转，一边从积存在上述金属熔液积存部中的金属熔液铸造具有通过滚筒上述凹痕形成的突起的铸坯；冷却装置，被配置在上述双滚筒式连续铸造装置的下游侧，将上述铸坯冷却；直列式轧机，被配置在上述冷却装置的下游侧，对于上述铸坯用工作辊进行压下率10％以上的一道次轧制；以及卷绕装置，被配置在上述直列式轧机的下游侧，将上述铸坯卷绕为卷绕状；使用轧制解析模型，根据将上述铸坯轧制时的轧制载荷及前滑率的实测值计算摩擦系数，控制上述铸坯的轧制时的润滑条件，以使上述摩擦系数进入规定的范围内；在使用基于奥罗万理论(Orowan理论)和志田的近似式的变形阻力模型的式子作为上述轧制解析模型、根据上述轧制载荷及前滑率的实测值计算出上述摩擦系数的情况下，上述规定的范围是0.15以上且0.25以下。
(2)在上述(1)所记载的铸坯的制造方法中，上述突起的高度也可以是50μm以上且100μm以下。
(3)在上述(1)或(2)所记载的铸坯的制造方法中，上述润滑条件也可以是向上述工作辊或铸造出的上述铸坯的至少一方供给的润滑油的供给量。
(4)本发明的第二技术方案，是一种连续铸造设备，具备：双滚筒式连续铸造装置，由在表面上形成有凹痕的一对冷却滚筒和一对侧堰形成金属熔液积存部，一边使上述一对冷却滚筒旋转，一边从积存在上述金属熔液积存部中的金属熔液铸造具有通过上述凹痕形成的突起的铸坯；冷却装置，被配置在上述双滚筒式连续铸造装置的下游侧，将上述铸坯冷却；直列式轧机，被配置在上述冷却装置的下游侧，对于上述铸坯用工作辊进行压下率10％以上的一道次轧制；卷绕装置，被配置在上述直列式轧机的下游侧，将上述铸坯卷绕为卷绕状；测量装置，实测由上述直列式轧机轧制的上述铸坯的轧制载荷及前滑率；以及润滑控制装置，使用轧制解析模型，根据上述轧制载荷及前滑率的实测值计算摩擦系数，控制上述铸坯的轧制时的润滑条件，以使上述摩擦系数进入规定的范围内；在使用基于奥罗万理论(Orowan理论)和志田的近似式的变形阻力模型的式子作为上述轧制解析模型、根据上述轧制载荷及前滑率的实测值计算出上述摩擦系数的情况下，上述规定的范围是0.15以上且0.25以下。
(5)在上述(4)所记载的连续铸造设备中，上述突起的高度也可以是50μm以上且100μm以下。
(6)在上述(4)或(5)所记载的连续铸造设备中，上述润滑控制装置也可以具备摩擦系数调节器，该摩擦系数调节器计算为了控制上述摩擦系数所需要的润滑油的供给量、并且进行向上述直列式轧机供给的润滑油的供给控制。
发明效果
根据以上说明的技术方案，能够不损害生产性地防止将由双滚筒式连续铸造装置形成的具有突起的铸坯用直列式轧机轧制时发生的突起的折入。
附图说明
图1是表示通过凹痕形成的突起的折入的概念图。
图2是表示有关本发明的一实施方式的双滚筒式连续铸造设备的图。
图3是有关该实施方式的双滚筒式连续铸造设备的直列式轧机的详细图。
图4是通过凹痕形成的突起的示意图。
图5是表示摩擦系数与突起的关系的表。
图6是表示润滑条件的控制流程的一例的流程图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。另外，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能结构的构成要素通过赋予相同的标号而省略重复说明。
<1.概要>
本发明人专门研究了当将由双滚筒式连续铸造设备制造、具有通过凹痕形成的突起的铸坯用直列式轧机轧制时，能够防止突起的折入的铸坯的制造方法。结果，有如下方法：当将铸坯用直列式轧机轧制时，使用轧制解析模型，根据轧制载荷及前滑率的实测值计算摩擦系数，对铸坯的轧制时的润滑条件进行控制，以使摩擦系数成为规定的范围内。通过对铸坯的润滑条件进行控制以使摩擦系数进入到规定的范围内，能够不损害生产性地防止形成在铸坯的表面上的突起的折入。
<2.制造工序>
首先，参照图2说明有关本发明的实施方式的制造铸坯的制造工序的概要。图2是表示有关本实施方式的铸坯(薄铸坯)的制造工序的概略结构的说明图。
有关本实施方式的连续铸造设备1如图2所示，例如具备中间包(tundish)(储存装置)T、双滚筒式连续铸造装置10、氧化防止装置20、冷却装置30、第1夹送辊装置40、直列式轧机100、第2夹送辊装置60和卷绕装置70。
(双滚筒式连续铸造装置)
双滚筒式连续铸造装置10如图2所示，例如具备一对冷却滚筒10a、10b、以及配置在一对冷却滚筒10a、10b的轴向两侧的一对侧堰(未图示)。一对冷却滚筒10a、10b和侧堰构成将从中间包T供给的熔融金属积存的金属熔液积存部15。双滚筒式连续铸造装置10一边使一对冷却滚筒10a、10b向相互相反方向旋转，一边从积存在金属熔液积存部15中的金属熔液铸造铸坯。
一对冷却滚筒10a、10b具备第1冷却滚筒10a和第2冷却滚筒10b。第1冷却滚筒10a及第2冷却滚筒10b具有轴向中央稍稍凹陷的凹形状的轮廓。此外，第1冷却滚筒10a和第2冷却滚筒10b构成为，能够根据制造的铸坯S的板厚或内部品质来调整冷却滚筒10a、10b的间隔。第1冷却滚筒10a、第2冷却滚筒10b构成为，在内部中能够流通冷却介质(例如冷却水)。通过使冷却介质流通到冷却滚筒10a、10b的内部，能够将冷却滚筒10a、10b冷却。此外，在冷却滚筒10a、10b的表面上形成有凹痕。
在本实施方式中，第1冷却滚筒10a、第2冷却滚筒10b例如被设定(初期加工)为外径为800mm、滚筒躯体长(宽度)为1500mm、恒定时的铸坯S的板冠为30μm。此外，凹痕也可以是在轧制方向的长度为1.0mm～2.0mm，深度为50μm～l00μm。即，通过凹痕形成的突起的轧制方向上的长度也可以是1.0mm～2.0mm，通过凹痕形成的突起的高度也可以是50μm以上且100μm以下。另外，一对冷却滚筒10a、10b的外径、滚筒躯体长(宽度)及凹痕形状并不限定于此。
双滚筒式连续铸造装置10，在铸坯S的前端连接伪板(未图示)而开始铸造。在伪板的前端上，设有比铸坯S更厚的伪棒(dummy bar)(未图示)，用伪棒引导伪板。此外，在铸坯S的前端与伪板的连接部，形成比铸坯S的板厚更厚的结(未图示)。在直列式轧机100的轧制中，进行在该结穿过直列式轧机100后开始轧制的被称作浮动接触的轧制开始方法。通过这样的轧制开始方法，从铸坯S的前端部到浮动接触开始部分的铸坯S为被铸造了的原状的状态。
(氧化防止装置)
氧化防止装置20是进行用来防止刚铸造后的铸坯S的表面氧化而发生垢的处理的装置。在氧化防止装置20内，例如能够通过氮气来调整氧量。氧化防止装置20优选的是考虑了铸造的铸坯S的钢种等，根据需要而应用。
(冷却装置)
冷却装置30被配置在双滚筒式连续铸造装置10的下游侧，是将表面被氧化防止装置20施以了氧化防止处理的铸坯S冷却的装置。冷却装置30例如具备多个喷雾喷嘴(未图示)，根据钢种从喷雾喷嘴对铸坯S的表面(上表面及下表面)喷出冷却水，将铸坯S冷却。
另外，也可以在在氧化防止装置20与冷却装置30之间配置一对进给辊87。一对进给辊87不是用来将铸坯S轧制，而是由推压装置(未图示)将铸坯S夹住，并且一边测量一对冷却滚筒10a、10b与进给辊87之间的铸坯S的环长，一边对铸坯S赋予水平方向的输送力以使该环长成为一定。进给辊87例如由辊径为200mm、辊躯体长(宽度)为2000mm的一对辊构成。
(第1夹送辊装置)
第1夹送辊装置40是被配置在直列式轧机100的入侧的夹送辊装置。第1夹送辊装置40不是用来将铸坯S轧制，其具备上夹送辊40a及下夹送辊40b、壳体、轧辊轴承座、轧制载荷检测装置和推压装置(第1夹送辊装置40以外都未图示)。上夹送辊40a及下夹送辊40b构成为，分别在内部形成有中空流路，冷却介质(例如冷却水)能够流通。通过使冷却介质流通，能够将第1夹送辊装置40冷却。
上夹送辊40a及下夹送辊40b例如也可以是辊径为400mm、辊躯体长(宽度)为2000mm。上夹送辊40a及下夹送辊40b隔着壳体内的轧辊轴承座被配置，被马达(未图示)旋转驱动。此外，上夹送辊40a经由上轧制载荷检测装置(未图示)与路线调整装置(未图示)连结，下夹送辊40b与推压装置(未图示)连接。
该结构的第1夹送辊装置40，当下夹送辊40b被推压装置向上夹送辊40a侧推起，则检测到施加在上夹送辊40a及下夹送辊40b上的推压载荷，并且在第1夹送辊装置40与直列式轧机100之间的铸坯S中发生张力。此外，对一对夹送辊40a、40b和直列式轧机100中的铸坯S的移动速度进行控制，以使在第1夹送辊装置40与直列式轧机100之间的铸坯S发生的张力成为预先设定的张力。此外，第1夹送辊装置40与直列式轧机100之间的铸坯S的张力通过张紧辊88a检测。在第1夹送辊的上游侧，也可以设置检测铸坯的位置的位置检测装置41。
(直列式轧机)
直列式轧机100被配置在冷却装置30及第1夹送辊装置40的下游侧，是将铸坯S进行一道次轧制而使铸坯S成为希望的板厚的轧制装置。在本实施方式中，直列式轧机100被构成为4重轧机。即，直列式轧机100具备一对工作辊101a、101b和配置在工作辊101a、101b的上下的支撑辊102a、102b。另外，所述的“一道次轧制”，是指通过用直列式轧机100的1次轧制使经过连续铸造装置10后的具有铸坯S的板厚的铸坯S塑性变形以使得在直列式轧机出侧具有希望的板厚。
直列式轧机100通过将铸坯S以压下率10％以上进行一道次轧制，能够不损害生产性地使铸坯S成为希望的板厚。压下率优选的是15％以上，更优选的是20％以上。
压下率的上限不应被特别限定，在一道次轧制中的压下率过高的情况下，有如后述那样即使控制摩擦系数也发生突起的折入的情况。因而，压下率的上限优选的是40％以下，更优选的是35％以下。
另外，压下率(r)由下式定义。
r＝{(H－h)/H}×100(％)
这里，H(mm)是轧制前的铸坯S的板厚，h(mm)是轧制后的铸坯S的板厚。
直列式轧机100例如也可以使用辊径为400mm的工作辊101a、101b、辊径为1200mm的支撑辊102a、102b。各轧辊的躯体长也可以相同，例如也可以为2000mm。
在直列式轧机100中，除了上述结构以外，还附带有向工作辊或铸坯的至少一方供给润滑油的设备等，能够控制润滑条件等。关于润滑油的供给的详细的说明在后面叙述。
(第2夹送辊装置)
第2夹送辊装置60被配置在直列式轧机100的出侧。第2夹送辊装置60与第1夹送辊装置40同样，不是用来将铸坯S轧制，而是具备上夹送辊及下夹送辊、轧制载荷检测装置和推压装置(第2夹送辊60以外都未图示)。上夹送辊及下夹送辊构成为，分别在内部形成有中空流路，冷却介质(例如冷却水)能够流通。通过使冷却介质流通，能够将夹送辊冷却。上夹送辊及下夹送辊例如也可以是辊径为400mm、辊躯体长(宽度)为2000mm。此外，上夹送辊及下夹送辊隔着壳体内的轧辊轴承座而被配置，被马达(未图示)旋转驱动。在直列式轧机100与第2夹送辊装置60之间配置有张紧辊88b。
(卷绕装置)
卷绕装置70被配置在直列式轧机100和第2夹送辊装置60的下游侧，是将铸坯S卷绕为卷绕状的装置。在第2夹送辊装置60与卷绕装置70之间配置有导向辊89。
<3.装置结构及润滑条件的控制>
在将有突起的铸坯用直列式轧机轧制的情况下，如果发生突起的折入，则带来表面缺陷的发生。所以，本申请的发明人为了防止突起的折入的发生而进行了研究，结果得到了相应于直列式轧机中的铸坯与工作辊之间的摩擦系数而突起的折入发生的有无会发生变化的认识。并且，基于该认识得到，通过控制由直列式轧机进行的轧制时的润滑条件，控制铸坯与工作辊之间的摩擦系数，来防止发生突起的折入。以下，详细地进行说明，用来通过由直列式轧机进行的铸坯的轧制时的润滑条件的控制而使得不发生铸坯的突起的折入的润滑条件的控制。另外，这里作为润滑条件的控制的一例，举出控制润滑油的供给量的例子进行说明。
(3－1.直列式轧机的结构详细)
当说明由直列式轧机100进行的轧制时的润滑条件的控制时，参照图3说明本实施方式的直列式轧机100的详细情况。图3是直列式轧机100的详细图。
直列式轧机100具备一对工作辊101a、101b和被配置在工作辊101a、101b的上下的支撑辊102a、102b。
在直列式轧机100的轧制方向的前后，设有冷却水供给喷嘴103a、103b、104a、104b，向工作辊101a、101b供给冷却水。通过该冷却水，工作辊101a、101b被冷却。此外，在冷却水供给喷嘴103a、103b、104a、104b与铸坯S之间设有隔水板106a、106b、107a、107b，以免这些冷却水溅到铸坯上。
在被设置在直列式轧机100的入侧的隔水板107a、107b与铸坯S之间，设置向工作辊表面或铸坯的至少一方供给润滑油的润滑油供给喷嘴105a、105b。在本实施方式中的说明中，通过控制这些润滑油供给喷嘴105a、105b的润滑油的供给量，对润滑条件进行控制。
被从润滑油供给喷嘴105a、105b供给的润滑油被储存在润滑油罐115中。润滑油例如也可以是将混入到润滑油罐115中的水和轧制润滑油加热及搅拌而制作的乳液润滑油。制作出的乳液润滑油被泵P送液，经过配管内被从润滑油供给喷嘴105a、105b供给。
另外，润滑油也可以不包含水等的稀释剂而仅是轧制润滑油。此外，也可以将温水和轧制润滑油用不同的罐储存，从各个储存部位向配管内单独地供给，然后通过将两者混合及剪切，作为乳液润滑油。作为由润滑油供给喷嘴105a、105b进行的仅润滑油的供给方法，例如如空气雾化那样将润滑油本身向工作辊喷吹。此外，也可以将固体润滑油对铸坯供给。在由于改变润滑油供给喷嘴105a、105b的供给量而轧机入侧的铸坯的温度变化的情况下，也可以通过冷却装置30的冷却控制而对铸坯的温度进行控制，以使得即使改变润滑油供给喷嘴105a、105b的供给量，轧机入侧的铸坯的温度也不变化。另外，在本实施方式中，表示了在轧机入侧配备有冷却水供给喷嘴104a、104b、隔水板106a、106b、润滑油供给喷嘴105a、105b的连续铸造设备，但冷却水供给喷嘴104a、104b、隔水板106a、106b不是必须的，也可以被省略。
这里，在通过供给润滑油而控制润滑条件的情况下，需要测量轧制时的各种参数来进行润滑条件的控制。因此，例如设置测量在润滑条件的控制时所需要的信息的测量装置110、及进行直列式轧机100的润滑条件的控制的润滑控制装置120。
测量装置110具有负载传感器(测力传感器)111及板速度计112。测量装置110负载传感器，进行为了控制润滑条件所需要的各种值的实测。负载传感器111被配备在上支撑辊102a的轧辊轴承座，测量轧制载荷。板速度计112设在轧机出侧，测量铸坯的板速度(V0)。板速度计112例如也可以使用非接触型的速度测量器。
润滑控制装置120具有工作辊(WR)速度换算器121、运算器122、摩擦系数计算器123及摩擦系数调节器124。润滑控制装置120，基于由测量装置110检测及计算出的值来计算摩擦系数μ，控制润滑条件。WR速度换算器121根据马达116的转速，使用减速机(未图示)的比率和工作辊径来计算工作辊速度(VR)。运算器122根据铸坯的板速度及工作辊速度运算前滑率(forward slip)(fs)。运算器122，根据下述的式(1)运算前滑率(fs)。即，运算器122基于板速度(Vo)及工作辊速度(VR)求出前滑率(fs)。
fS＝(VO/VR－1)×100…(1)
摩擦系数计算器123，基于由运算器122运算出的前滑率(fs)及轧制载荷来计算摩擦系数μ。并且，摩擦系数调节器124，使用计算出的摩擦系数μ，计算为了控制摩擦系数μ而需要的润滑油的供给量。摩擦系数调节器124还对泵P进行控制，以成为计算出的为了控制摩擦系数μ所需要的润滑油的供给量，并且进行向直列式轧机100供给的润滑油的供给控制。这样，使用测量装置110及润滑控制装置120对润滑条件进行控制。
(3－2.突起的折入发生与摩擦系数的关系)
在图3所示的直列式轧机100中，在将有突起的铸坯轧制的情况下，为了以不发生突起的折入的方式扎制铸坯，进行直列式轧机的轧制时的润滑条件的控制。在本实施方式中，通过对铸坯与工作辊之间的摩擦系数进行控制，控制该润滑条件。
突起的折入起因于在铸坯的轧制时发生的轧辊咬入区(roll bite)内的变形，较大地受到轧辊咬入区内的表层的剪切力影响。这里，剪切力通过将轧辊咬入区内的压缩应力(轧制载荷)与摩擦系数μ相乘而计算出。将由双滚筒式铸造装置铸造的铸坯轧制的直列式轧机，基本上不变更钢种及轧制速度、张力等其他条件而进行轧制，压下率也是同样的。因而，不能使这些参数的值变化，但是如果调整摩擦系数μ，则可以使直列式轧机的轧辊咬入区内的表层的剪切力变化。所以，本申请的发明人研究了能够防止铸坯的突起的折入的轧制时的摩擦系数μ的适当的范围。
当规定不发生铸坯的突起的折入的摩擦系数的范围时，使突起的宽度及突起的高度变化，验证了轧制后的铸坯的突起的折入状态。参照图4及图5说明其结果。在本验证中，如图4所示，使突起D的宽度A在1～3mm变化，使高度B在50～200μm变化，设定了5个突起的形状条件。并且，将形成了这些突起的铸坯在使摩擦系数μ在0.10～0.33之间变化的情况下，分别轧制。摩擦系数μ是基于以下所示的轧制条件使用轧制解析模型计算出的值。在本验证中，使用基于奥罗万理论(Orowan理论)和志田的近似式的变形阻力模型的式子作为轧制解析模型。
在具备与图2同样的结构的铸坯的制造工序中实施了本验证中的铸坯的轧制。使用的铸坯是板厚为2mm、板宽为1200mm的普通钢。从铸造开始起的冷却滚筒的加速度是150m/min/30秒，恒定状态的冷却滚筒的旋转速度是150m/min。另外，冷却滚筒的初期轮廓是将初期轮廓加工以使得在恒定状态下铸坯的板冠成为43μm。另外，本验证中的铸坯的轧制以普通钢来进行，但被轧制的钢种并不限定于普通钢。
此外，直列式轧机100，将板温度1000℃的铸坯以压下率30％进行一道次轧制，使直列式轧机出侧的铸坯的板厚为1.4mm。直列式轧机100中的轧制是在伪板穿过直列式轧机100、成为铸坯的板冠150μm以下之后开始的。在本验证中，从铸造开始起15秒后开始直列式轧机100中的轧制。将以合成酯(受阻压缩酯)为基础油的润滑油(融点0℃)作为轧制润滑油以空气雾化方式供给。
在图5中，记载了在摩擦系数为0.10～0.33的范围中使突起的宽度A及高度B变化的5个条件下的钢板的评价。评价将在轧制时变得不稳定或在钢板上发生了突起的折入的钢板用×表示。此外，将没有确认到轧制不稳定等的轧制时的不良状况、而且突起消失而没有折入的钢板用○表示。
参照图5的评价可知，不论突起的形状如何，如果摩擦系数μ超过0.25，在突起D中都发生折入。如果摩擦系数μ是0.15以上0.25以下，则不论突起的宽度A及高度B是条件1～5的哪个形状，突起D都消失，没有发生折入的情况。在摩擦系数μ不到0.15时，虽然突起消失，但摩擦系数较小，因为润滑过多而在轧制时发生打滑，轧制变得不稳定。另外，润滑过多也有因为润滑油的供给量多到所需以上而发生的情况，在此情况下，润滑油的单位消耗量恶化，带来铸坯的制造成本上升。在摩擦系数μ超过了0.25的范围中，在突起D中发生了折入。根据这些结果，摩擦系数μ的规定范围设为0.15～0.25的范围。
根据以上，有关本实施方式的直列式轧机100，通过使摩擦系数μ的规定范围为0.15以上且0.25以下而对轧制时的润滑条件进行控制，防止铸坯的突起的折入。另外，在以往的设备中，不供给润滑油，而是进行兼作为轧辊冷却的水润滑。在水润滑的情况下，摩擦系数较高，使用基于奥罗万理论(Orowan理论)、志田的近似式的变形阻力模型的式子作为轧制解析模型、并使用轧制载荷和前滑率的实测值来计算摩擦系数，则摩擦系数是0.3～0.4左右的范围。
(3－3.润滑条件的控制方法)
以下，基于图6，对将直列式轧机100中的摩擦系数μ设为规定范围的润滑条件的控制方法进行说明。图6是表示有关本实施方式的润滑条件的控制方法的流程图。
[S100：事前处理]
在作为润滑条件而控制针对工作辊的润滑油供给量，使摩擦系数成为规定范围的情况下，首先，预先在作为对象的设备、即图3所示的直列式轧机100中，在恒定状态下使润滑油的供给量变化，取得润滑油的供给量与摩擦系数μ的关系(S100)。
(摩擦系数的计算方法)
这里，首先对摩擦系数的计算方法进行说明。摩擦系数μ可以使用轧制解析模型来计算。根据使用的轧制解析模型而摩擦系数μ的值稍稍不同。这里，作为轧制解析模型，例如使用在非专利文献1中公开的奥罗万理论(Orowan理论)，计算摩擦系数μ。此外，作为变形阻力模型的式子，同样使用在非专利文献1中公开的志田的近似式。
在轧制解析模型中，由于辊径、张力、轧制载荷、板厚、轧制速度等能够在轧制时实测，从而能够作为已知数处置，所以未知数为摩擦系数μ及变形阻力。因而，如果使用两个独立的值，则能够将摩擦系数和变形阻力作为耦合问题来计算。所以，例如在代入了轧制载荷及前滑率的实测值的轧制解析模型和代入了轧制载荷及前滑率的计算值的轧制解析模型中，通过使变形阻力和摩擦系数变化以使两者的值一致而进行计算，能够求出摩擦系数μ。
在本实施方式中，使用基于奥罗万理论(Orowan理论)和志田的近似式的变形阻力模型的式子作为轧制解析模型，但并不限定于该例，也可以使用其他轧制解析模型来求出摩擦系数μ。
此外，由于摩擦系数μ和前滑率(fS)有较强的相关，所以也可以使用表示通过上述的轧制解析模型所求出的摩擦系数μ和前滑率(fS)的关系的数据组，制作用来根据实测的前滑率(fS)及轧制载荷求出摩擦系数μ的近似式。例如，用来计算摩擦系数μ的近似式可以使用前滑率(fS)和轧制载荷(p)如下述的式(2)那样表示。根据需要，也可以根据钢种、板厚或轧制温度而制作表。
μ＝a·fS+b·p+c…(2)
由式(2)表示的近似式的常数a、b及c也可以通过重回归分析来求出。通过使用该近似式，由于能够仅使用在轧制时实测的前滑率(fS)及轧制载荷(p)得到摩擦系数μ，所以与使用轧制解析模型代入实测值及计算值来求出那样的计算摩擦系数μ的方法相比能够降低计算负荷。
(摩擦系数与润滑油供给量的关系)
接着，求出在根据摩擦系数变更润滑油供给量来控制润滑条件的情况下需要的摩擦系数与润滑油供给量的关系。摩擦系数μ与润滑油供给量Q的关系通常是，如果润滑油的供给量增加，则在开始了润滑油的供给的初期阶段中能看到摩擦系数μ大幅地减小的趋势，然后有摩擦系数μ的变化变少的趋势。由此，摩擦系数μ与润滑油供给量Q的关系例如可以用3次近似式、即下述式(3)表示。
μ＝a·Q3+b·Q2+c·Q+d…(3)
近似式(3)的常数a、b及c例如也可以使用重回归分析来求出。另外，润滑油供给量Q是指被供给到工作辊或铸坯的至少一方的单位表面面积的实质的润滑油的供给量，在乳液润滑油的情况下，不包含被混合的水分等的稀释溶媒。
在步骤S100中，在作为对象的设备中，在恒定状态下使润滑油的供给量变化，通过负载传感器取得各润滑油供给量下的轧制载荷(p)，并且由运算器122基于板速度(Vo)及工作辊速度(VR)求出前滑率(fs)。并且，通过摩擦系数计算器123，根据轧制载荷及前滑率，例如使用上述式(2)，计算各润滑油供给量下的摩擦系数。如果取得多个润滑油供给量和摩擦系数的关系，则使用这些数据，例如取得由上述近似式(3)表示的润滑油的供给量与摩擦系数μ的关系。基于在步骤S100中取得的润滑油的供给量与摩擦系数μ的关系，进行实际作业中的直列式轧机100中的润滑油的供给量的控制。
[S102～S116：实际作业中的润滑条件控制]
对于实际作业中的直列式轧机100中的润滑油的供给量，基于在步骤S100中取得的摩擦系数μ与润滑油供给量Q的关系进行控制。
首先，如果开始由直列式轧机100进行的铸坯的轧制，则由配置在上支撑辊的轧辊轴承座处的负载传感器111检测轧制载荷(步骤S102)。此时，由WR速度换算器121检测使工作辊101a、101b旋转的马达116的转速，基于马达116的转速和减速机的比率及工作辊径，计算工作辊速度(步骤S104)。进而，此时由配置在直列式轧机100的出侧的板速度计112检测铸坯S的板速度(步骤S106)。另外，在图6中，虽然以步骤S102、步骤S104及步骤S106的顺序进行表示，但这些处理被并行地实施。
接着，使用在步骤S104中计算出的工作辊速度及在步骤S106中测量出的板速度，由运算器122运算前滑率(步骤S108)。并且，基于检测及运算出的轧制载荷及前滑率，由摩擦系数计算器123计算摩擦系数μ(步骤S110)。摩擦系数μ例如也可以使用上述式(2)来计算。
接着，由摩擦系数调节器124计算润滑油供给量。摩擦系数调节器124首先求出在步骤S110中计算出的摩擦系数μ与目标摩擦系数μaim的差Δμ(步骤S112)。这里，目标摩擦系数μaim被设定为0.15～0.25的范围的值。例如，在实机进行的轧制中，由于控制误差或测量误差等的影响，也有在实际的摩擦系数与计算出的摩擦系数μ间发生误差的情况。由此，为了可靠地避免实际的摩擦系数成为摩擦系数的规定范围外，目标摩擦系数μaim也可以根据将规定范围进一步缩窄的范围来设定。在如本实施方式那样摩擦系数的规定范围是0.15以上且0.25以下时，目标摩擦系数μaim例如也可以设为0.20。
接着，摩擦系数调节器124根据在步骤S100中预先取得的已知的摩擦系数μ与润滑油供给量Q的关系，计算与在步骤S112中计算出的差Δμ对应的润滑油的调整量(以下，也称作“润滑油调整量ΔQ”)(步骤S114)。
在取得了例如式(3)作为摩擦系数μ与润滑油供给量Q的关系的情况下，润滑油供给量从某个润滑油供给量Q0变化了ΔQ时的摩擦系数μ的变化量Δμv由下述的式(4)表示。
Δμv＝dμ/dQ·ΔQ
＝(3a·Q0 2+2b·Q0+c)ΔQ…(4)
由上述式(4)，根据在步骤S112中计算出的摩擦系数μ与目标摩擦系数μaim的差Δμ，计算应调整的润滑油的供给量(即，润滑油供给量)ΔQ。
并且，摩擦系数调节器124将当前设定的润滑油供给量Q根据与摩擦系数μ和目标摩擦系数μaim之差Δμ对应的润滑油调整量ΔQ来调整，变更为润滑油供给量Q+ΔQ(步骤S116)。摩擦系数调节器124对泵P进行控制，使得由润滑油供给喷嘴105a、105b进行的润滑油的供给量成为润滑油供给量Q0+ΔQ。由此，使得摩擦系数μ成为目标摩擦系数μaim。
步骤S102～S116的处理在铸坯的轧制中被反复实施(S118)。如果铸坯的轧制结束(步骤S118/是)，则直列式轧机100中的润滑条件的控制结束。另一方面，如果是在铸坯的轧制中(步骤S118/否)，则从由负载传感器检测轧制载荷的步骤202起再次开始处理，反复进行直到调整润滑油供给量的步骤S116为止的处理。
以上，说明了有关本实施方式的润滑条件的控制方法。在本实施方式中，关于针对工作辊的润滑油供给量进行了说明，但只要能够使摩擦系数μ变化，润滑条件并不限于润滑油的供给量。例如，也可以通过润滑油的种类、乳液润滑油中的润滑油及水的比率、润滑油的供给温度等其他的方法来控制润滑条件。
例如，作为本实施方式的润滑油，也可以将合成酯或在合成酯中混合了植物油的材料作为基油。此外，根据需要，也可以添加固体润滑剂或极压添加剂。另外，如果润滑油的流动点是0℃以上，则在冬季润滑油会固化，所以润滑油的倾点优选的是不到0℃。
实施例
为了确认本发明的效果，使用与图2所示的有关本实施方式的连续铸造设备1同样的设备，调查了通过凹痕形成的铸坯的突起有无发生折入等。实施例及比较例都使用具有轧制方向的宽度为2mm、高度为130μm的突起的铸坯。
本实施例在具备与图2同样的结构的铸坯的制造工序中实施。在本实施例中，使用板厚为2mm、板宽为1200mm的普通钢。从铸造开始起的冷却滚筒的加速度是150m/min/30秒，恒定状态的冷却滚筒的旋转速度是150m/min。另外，冷却滚筒的初期轮廓将初期轮廓加工为，使得在恒定状态下铸坯的板冠成为43μm。另外，在本实施例中，铸坯的轧制是以普通钢进行轧制，但轧制的钢种并不限定于普通钢。
此外，直列式轧机，将板温度1000℃的铸坯以压下率30％进行一道次轧制，使直列式轧机出侧的铸坯的板厚成为1.4mm。直列式轧机中的轧制在伪板穿过直列式轧机、成为铸坯的板冠150μm以下后开始。在本验证中，在从铸造开始起15秒后开始直列式轧机中的轧制。将以合成酯(受阻复合酯)为基础油的润滑油(融点0℃)作为轧制润滑油，以空气雾化方式供给。
在本实施例中，摩擦系数μ是测量轧制时的轧制载荷(p)及前滑率(fs)、使用上述式(2)求出的。在本实施例中，基于在上述式(2)中求出的摩擦系数μ和在上述式(3)中表示的摩擦系数μ及润滑油供给量Q的关系，由上述式(4)计算润滑油调整量ΔQ，对润滑油的供给量进行控制，以目标摩擦系数μaim为0.21而对润滑油的供给量进行控制。结果，将铸坯轧制，以使摩擦系数μ成为0.19～0.23的范围。将轧制后的铸坯在酸洗工序中酸洗之后，再用直径60mm的森吉米尔轧机多路轧制到板厚0.2mm。在酸洗工序中，进行10μm的溶削。
另一方面，在比较例中，不供给润滑油，进行与实施例同样的轧制后、在酸洗工序中进行酸洗后，进行与实施例同样的轧制。此时的摩擦系数μ使用奥罗万理论(Orowan理论)和基于志田的近似式的变形阻力模型的式子作为轧制解析模型而计算出，为0.38。此外，在酸洗工序中，进行10μm的溶削。
与实施例及比较例匹配而进行50卷绕的轧制，分别进行通过森吉米尔轧机的轧制后的铸坯的表面观察。表面观察的结果是，在实施例中，在铸坯上没有确认到有表面缺陷。另一方面，在比较例中，在铸坯上确认到了有表面缺陷。再次在比较例的条件下进行同样的轧制，能够确认为了消除表面缺陷而在酸洗工序中需要30μm的溶削。即，可以确认在比较例中需要对铸坯进行实施例的3倍的溶削。根据这些结果可知，通过在将铸坯轧制时适当地控制摩擦系数μ的范围，能够防止突起的折入的发生，进而与以往技术相比能够将酸洗效率提高到3倍。
根据以上，确认了当由双滚筒式连续铸造设备制造铸坯时，在防止轧制时的铸坯表面的突起的折入、使酸洗效率提高的基础上，能够防止在下个工序的轧制中明显的表面缺陷，降低制造成本。
参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行了说明，但本发明并不限定于该例。应了解的是，显然只要是具有本发明所属的技术领域中的通常知识的人，就能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例，关于这些也当然属于本发明的技术范围。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种铸坯的制造方法及连续铸造设备，该制造方法及连续铸造设备能够不损害生产性地防止在用直列式轧机轧制由双滚筒式连续铸造装置形成的具有突起的铸坯时所发生的突起的折入。
标号说明
1 连续铸造设备
10 双滚筒式连续铸造装置
10a、10b 冷却滚筒
15 金属熔液积存部
20 氧化防止装置
30 冷却装置
40 第1夹送辊装置
40a、40b 夹送辊
41 位置检测装置
60 第2夹送辊装置
70 卷绕装置
88a、88b 张紧辊
100 直列式轧机
101a、101b 工作辊
102a、102b 支撑辊
103a、103b、104a、104b 冷却水供给喷嘴
105a、105b 润滑油供给喷嘴
106a、106b、107a、107b 隔水板
110 测量装置
111 负载传感器
112 板速度计
115 润滑油罐
116 马达
120 润滑控制装置
121 WR速度换算器
122 运算器
123 摩擦系数计算器
124 摩擦系数调节器

Claims (6)

1.一种铸坯的制造方法，是由连续铸造设备制造铸坯的方法，上述连续铸造设备具备：
双滚筒式连续铸造装置，由表面形成有凹痕的一对冷却滚筒与一对侧堰形成金属熔液积存部，一边使上述一对冷却滚筒旋转，一边从积存在上述金属熔液积存部的金属熔液铸造具有通过上述凹痕形成的突起的铸坯；
冷却装置，被配置在上述双滚筒式连续铸造装置的下游侧，将上述铸坯冷却；
直列式轧机，被配置在上述冷却装置的下游侧，将上述铸坯用工作辊进行压下率10％以上的一道次轧制；以及
卷绕装置，被配置在上述直列式轧机的下游侧，将上述铸坯卷绕为卷绕状；
上述铸坯的制造方法中，
使用轧制解析模型，根据轧制上述铸坯时的轧制载荷及前滑率的实测值来计算摩擦系数，以使上述摩擦系数进入规定的范围内的方式控制上述铸坯的轧制时的润滑条件；
在使用奥罗万理论和基于志田的近似式的变形阻力模型的式子作为上述轧制解析模型、并根据上述轧制载荷及前滑率的实测值计算出上述摩擦系数的情况下，上述规定的范围是0.15以上且0.25以下。
2.如权利要求1所述的铸坯的制造方法，
上述突起的高度是50μm以上且100μm以下。
3.如权利要求1或2所述的铸坯的制造方法，
上述润滑条件是向上述工作辊或被铸造的上述铸坯的至少一方供给的润滑油的供给量。
4.一种连续铸造设备，
具备：
双滚筒式连续铸造装置，由表面形成有凹痕的一对冷却滚筒与一对侧堰形成金属熔液积存部，一边使上述一对冷却滚筒旋转，一边从积存在上述金属熔液积存部的金属熔液铸造具有通过上述凹痕形成的突起的铸坯；
冷却装置，被配置在上述双滚筒式连续铸造装置的下游侧，将上述铸坯冷却；
直列式轧机，被配置在上述冷却装置的下游侧，将上述铸坯用工作辊进行压下率10％以上的一道次轧制；
卷绕装置，被配置在上述直列式轧机的下游侧，将上述铸坯卷绕为卷绕状；
测量装置，实测由上述直列式轧机轧制的上述铸坯的轧制载荷及前滑率；以及
润滑控制装置，使用轧制解析模型，根据上述轧制载荷及前滑率的实测值来计算摩擦系数，以使上述摩擦系数进入规定的范围内的方式控制上述铸坯的轧制时的润滑条件；
在使用奥罗万理论和基于志田的近似式的变形阻力模型的式子作为上述轧制解析模型、根据上述轧制载荷及前滑率的实测值计算出上述摩擦系数的情况下，上述规定的范围是0.15以上且0.25以下。
5.如权利要求4所述的连续铸造设备，
上述突起的高度是50μm以上且100μm以下。
6.如权利要求4或5所述的连续铸造设备，
上述润滑控制装置具备摩擦系数调节器，该摩擦系数调节器计算为了控制上述摩擦系数所需要的润滑油的供给量，并且进行向上述直列式轧机供给的润滑油的供给控制。
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