JP2000158109A

JP2000158109A - 薄鋳片の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2000158109A
Application number: JP10339497A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Murakami; 敏彦村上; Seiji Kumakura; 誠治熊倉; Hikari Okada; 光岡田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼板の圧延工程に薄鋳片を直送する連続鋳造
において、スケール疵のない圧延製品を得られる製造方
法を提供する。【解決手段】連続鋳造の鋳型内メニスカスから１．０
〜７．５ｍ位置の２次冷却帯区間内で、未凝固圧下開始
前から薄鋳片にデスケーリング高圧水を噴射しながら未
凝固圧下を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼薄鋳片を圧延工
程に直送する連続鋳造方法、特に次工程の圧延工程にお
ける圧延品質に有害なスケールのない薄鋳片を製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電炉を中心としたミニミル業界では、鋼
の薄鋳片連続鋳造工程と下工程の圧延工程とを一体化し
て薄鋼板を連続的に製造するプロセスが一般的である。
このようなミニミル一貫プロセスの連続鋳造では次工程
の圧延機の負荷を軽減すべく、鋳片の薄肉化を指向して
いる。

【０００３】連続鋳造で薄鋳片を鋳造するため、鋳型を
薄くすると、鋳造能率が低下すること、および鋳造ノズ
ルが邪魔になり厚さ９０ｍｍ以下の薄鋳片化が困難なこ
とから、鋳片を圧下して薄くする方法が実施されてい
る。

【０００４】たとえば、連続鋳造機内部のセグメント厚
みを変化させて、厚みを薄くする未凝固圧下法、また
は、完全凝固した鋳片をインラインで圧下するインライ
ン圧下法等が実施されている。

【０００５】連続鋳造機で薄鋳片を鋳造した後、鋳片は
トンネルファーネスなどの高能率の加熱炉で加熱され、
またはコイルボックス等の装置で復熱され、圧延工程に
送られる。圧延工程では、加熱及び鋳造時に発生したス
ケール（酸化被膜）を高圧水でデスケーリングを行い、
圧延時に発生する酸化スケール性の表面疵発生を防止し
ている。

【０００６】通常の厚さ（１５０〜２５０ｍｍ）の熱延
用スラブでは鋳造速度が最大２ｍ／ｍｉｎ程度であるの
に対し、薄鋳片（厚さ９０〜１２０ｍｍ）の鋳造速度は
４〜５ｍ／ｍｉｎ程度であり、鋳片の生産速度は未凝固
圧下を行った場合４〜５ｍ／ｍｉｎ程度、インライン圧
下を行うと５〜１０ｍ／ｍｉｎ程度となる。従って、後
の圧延工程に至るまでの時間が短い反面、鋳片厚さが薄
いため保有熱量が小さく、表面に生成するスケール厚さ
が薄い。さらに、後工程の加熱炉での加熱時間またはコ
イルボックス等での復熱時間も短いため、圧延直前のス
ケールが薄い。

【０００７】鋳片表面のスケールが薄いと歩留的には有
利な反面、薄スケールは鋳片からはがれにくく、圧延前
の通常のデスケーリングによっても除去できないため、
製品にスケール疵をもたらす。そのため、供給水を高圧
にして、完全なデスケーリングを期している。

【０００８】連続鋳造法においては鋳型と鋳片の摩擦軽
減のため、パウダを投入するが、このパウダが溶融し、
その後滓化したパウダが鋳片表面に付着する。この滓化
したパウダは未凝固圧下によって鋳片表面に圧着され剥
離しにくいスケールとなる。

【０００９】このパウダ性スケールが付着したまま鋳片
を圧延前工程で加熱し、または復熱させ、通常より強力
なデスケーリングを行っても付着物を完全に除去できな
いため、パウダ由来のスケール疵が発生し、この疵は製
品の鋼板上に黒く残って酸洗処理でも除去しにくく、通
常の酸化鉄系のスケール疵より一層品質を低下させる。

【００１０】連続鋳造工程におけるパウダ性スケールの
問題の解決方法として、例えば、特開昭６０−１３０４
５７号公報には、緩冷却ゾーンの任意の部分で鋳片表面
に衝撃水を直接噴射し、パウダを含有したスケール層の
付着力を弱め、次いで復熱させ、後の圧延工程に高温か
つスケールのはがれやすい鋳片を供給する方法が開示さ
れている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６０−１３
０４５７号公報に開示された方法は主として通常の厚さ
の鋳片スラブを対象とした方法であるため、鋳片の保有
熱が大きく、復熱させることによって酸化鉄系のスケー
ルが生成する。このスケールは次工程の圧延用加熱炉で
生成するスケールとともに圧延前デスケーリング装置で
除去可能なものである。

【００１２】一方、ミニミル一貫プロセスの大きな利点
は、連続鋳造と次工程の圧延工程を一体化し、設備コス
ト低減と、省エネルギー、省工程を図ることにある。従
って、連続鋳造設備の機長および後工程の圧延設備との
距離は短く、鋳片が大気に曝される時間は普通厚さの鋳
片の半分以下となり、前記のように生成するスケールの
厚さが普通厚鋳片に比較して極めて薄いため、前記の公
報に開示された方法はそのまま薄鋳片の連続鋳造および
これに続く圧延プロセスに適用するのは困難である。

【００１３】本発明の目的は、薄鋳片を圧延工程に直送
する連続鋳造において、圧延工程に高温、かつ圧延前の
デスケーリングによってはがれやすいスケールを有する
薄鋳片を供給する連続鋳造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】発明者らは鋼の薄鋳片の
連続鋳造、未凝固圧下後、熱間圧延を実施する薄鋼板製
造プロセスにおいて、下工程の圧延後の製品に発生する
スケール疵の問題について検討した。圧延製品に押し込
まれたスケールを分析したところ、Ｎａ₂Ｏ、ＣａＦ等
が検出され、連続鋳造のパウダに起因することが明らか
になった。即ち、連続鋳造時の鋳型に投入するパウダが
薄鋳片に付着し、その後の２次冷却工程、未凝固圧下工
程、圧延前加熱工程、デスケーリングおよび熱間圧延に
おいても除去されないことが判明した。

【００１５】この薄鋳片の連続鋳造工程では未凝固圧下
を行っているため、圧下によるスケールの押込により、
剥離性の悪いスケールになっているものと考え、極めて
軽度の未凝固圧下を加えるか、もしくは未凝固圧下を実
施しない鋳片を製造し、圧延を実施した。しかし、パウ
ダ性スケール疵の改善は見られなかった。このことか
ら、パウダを含有したスケールは未凝固圧下する前に除
去すべきであることがわかった。

【００１６】次に、パウダが付着した状態の薄鋳片のス
ケール厚さを種々変えた試験片を用意し、種々の条件
（鋳片温度、高圧水圧力、水量）で高圧水デスケーリン
グを実施した結果、２次冷却帯のできるだけ早い段階
で、鋳片のデスケーリングを行うと、パウダ性スケール
がほぼ完全に除去することができることを知った。

【００１７】上記の知見に基づいて完成した本発明の要
旨は、「鋼の薄鋳片の連続鋳造に際し、鋳型内メニスカ
スから１．０〜７．５ｍ位置の２次冷却帯区間内で、少
なくとも未凝固圧下開始前から薄鋳片にデスケーリング
高圧水を噴射しながら未凝固圧下を行うことを特徴とす
る薄鋳片の連続鋳造方法」にある。

【００１８】ここで薄鋳片とは、未凝固圧下の対象とな
る鋼板用薄鋳片一般を意味するが、例えば厚さが３０〜
７０ｍｍ、幅が３００〜１６００ｍｍの断面の鋳片を言
う。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の薄鋳片の連続鋳
造、未凝固圧下および熱間圧延の工程を示す概要図であ
る。同図において、１は溶鋼、２は連続鋳造装置、３は
タンディッシュ、４は鋳型、５は鋳型に投入されたパウ
ダ、６は鋳片、７は２次冷却帯、８は２次冷却帯の冷却
ノズル、９は本発明に係る鋳片デスケーリング装置、１
０は未凝固圧下ロール、１１は鋳片切断装置、１２は加
熱炉、１３は圧延前デスケーリング装置、１４は圧延機
である。鋳造された鋳片６は鋳型４、２次冷却帯７を経
て冷却される。

【００２０】本発明においては２次冷却帯の、メニスカ
スから１．０〜７．５ｍの間の位置でデスケーリングを
行う。かつ、未凝固圧下を開始する前からデスケーリン
グを開始する。

【００２１】前記範囲の中でもできるだけ早く、すなわ
ち、できるだけ上流側でデスケーリング行うのが好まし
く、その範囲は１．０〜４．０ｍの位置である。

【００２２】前記２次冷却帯の、メニスカスから１．０
〜７．５ｍの間の位置でデスケーリングを行い、さらに
はできるだけ上流側でのデスケーリングが好ましいの
は、表面に付着したパウダと生成するスケールとが混合
層を形成する前にデスケーリングを行うためである。ス
ケールとパウダ付着物が混在すると融点が低下し、高圧
水デスケーリングの効果が弱められることと、デスケー
リングおよびほぼ同時に行う未凝固圧下後の鋳片の復熱
をできるだけ大きくするためであり、薄鋳片は保有熱量
が少ないため、このことはとくに重要である。

【００２３】パウダ付着物を除去するのに、さらに望ま
しくは上方のメニスカス位置から１．０ｍ未満の位置が
よいが、この領域は鋳型があったり、初期凝固シェルが
薄いためサポートロールの間隔が小さく、高圧水噴射に
よるデスケーリングは事実上不可能であるからである。
従って、実用的に高圧水噴射デスケーリングが可能なの
はメニスカスから１．０ｍ以上の位置の２次冷却帯に限
られる。

【００２４】２次冷却帯の７．５ｍを超える位置でデス
ケーリングを行うと、パウダ成分と生成スケールの混合
層が形成され、スケール剥離性が悪化するおそれがあ
る。

【００２５】通常、薄鋳片の未凝固圧下ロール１０は数
本のロールで構成されており、ロール１本当たり、２〜
１０％、全体で３０〜６０％の圧下率を加える。デスケ
ーリング装置９は長手方向および幅方向に複数本のデス
ケーリングノズルで構成されている。長手方向で同一位
置の一組のデスケーリングノズルを便宜上１本のデスケ
ーリングノズルとすれば、少なくとも１本のデスケーリ
ングノズルが未凝固圧下ロール１０の群の最上流側のロ
ールよりもさらに上流側に配置する必要がある。

【００２６】未凝固圧下前のデスケーリングノズルの能
力が十分でなく、かつ、複数のデスケーリングノズルを
配置するスペースがないとき、未凝固圧下ロールの間に
デスケーリングノズルを配置するのが望ましい。ただ
し、このデスケーリングノズルは前記の２次冷却帯のメ
ニスカスから１．０〜７．５ｍの範囲に配置する。

【００２７】未凝固圧下ロール１０の一部または全部
が、前記の２次冷却帯のメニスカスから１．０〜７．５
ｍの範囲に配置されていなくてもよいが、デスケーリン
グ直後のスケールが再生成されない間に未凝固圧下をす
るのが望ましく、未凝固圧下ロール１０群の少なくとも
１本のロール、望ましくはすべてのロールが前記２次冷
却帯のメニスカスから１．０〜７．５ｍの範囲に配置さ
れているのが望ましい。

【００２８】薄鋳片デスケーリングにおける高圧水の圧
力は２０ｋｇｆ／ｃｍ²以上が好ましい。２０ｋｇｆ／
ｃｍ²未満であると、冷却、熱収縮によってスケールに
クラックが入っても、高圧水の運動量が不足し、スケー
ルが除去されない恐れがある。高圧水の圧力の上限は特
に定めないが、１５０ｋｇｆ／ｃｍ²以下が好ましい。
１５０ｋｇｆ／ｃｍ²を超えると、スケール除去効果が
飽和すること、設備が高価になることと、鋳片表面で反
射した水が周囲の設備に当たって摩耗腐食を早めること
などの悪影響があるためである。さらに好ましい高圧水
の圧力は２０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ²である。高圧水の圧
力をこの程度まで下げると、省エネルギー効果のほか、
工場内／連続鋳造設備内の他の高圧水供給系統との共有
化などの効果がある。

【００２９】なお、ここでいう高圧水圧力とはノズル前
圧力を言うが、高圧水配管の圧力損失は１〜５ｋｇｆ／
ｃｍ²程度であり、実用的にはポンプ出口圧で管理して
もよい。

【００３０】単位時間あたり、単位面積当たりの高圧水
量を１０〜９０ｌ／ｍｉｎ・ｍ²の範囲で変化させ、デ
スケーリング効果を調査したところ、最小で１５ｌ／ｍ
ｉｎ・ｍ²程度あれば、これより水量を増加させてもデ
スケーリング効果に大きな差はなかった。高圧水量を過
大にすると、流下水が鋳片表面を冷却することになるの
で、１５〜３０ｌ／ｍｉｎ・ｍ²が好ましい。鋳造速度
の変化に対して、高圧水量は一定値を保つようにすると
制御しやすい。

【００３１】デスケーリング高圧水は水ノズルでも気水
型ノズルでも（ミストスプレー）よい。気水型は水量の
変化に対してスプレーのパターンが均一分布を保つこと
ができる特長がある。鋳造速度が大きく変化する場合を
考慮すると、気水型のスプレーの設置が望ましい。気水
型を用いる場合、圧縮空気の供給圧力は１０〜３０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²程度とし、高圧水の前流量に対応して調整す
る（高圧水の流量が低いときは圧縮空気圧力を高くして
均一な分布を確保する等）のが好ましい。

【００３２】気水型スプレーを使用する場合は、従来の
通常の２次冷却水スプレーとデスケーリング用高圧水ス
プレーのノズルを兼用することができる。通常の冷却水
供給圧が３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²であるのに対し、デス
ケーリング用高圧水の供給圧２０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ
²で供給すればよい。

【００３３】未凝固圧下後、必要に応じて鋳片を冷却し
てもよいが、次工程にできるだけ高温の鋳片を供給しよ
うとするなら可能な範囲で未凝固圧下後の冷却水を低減
するのが望ましい。このような処置をとることによって
未凝固圧下終了後の鋳片表面温度は最高９００〜１００
０℃程度まで復熱する。

【００３４】製造された鋳片は圧延工程に直送され、加
熱炉に装入されて、さらにスケールが成長する。このと
き、スケールには未凝固圧下によるクラックが入ってい
るので、大気もしくは炉内の酸化性雰囲気が鋳片表層に
進入するため、スケール生成が促進される。

【００３５】加熱終了後、圧延直前のデスケーリングに
よって、鋳片表面には適度の厚さのスケールが生成して
おり、はがれやすく、圧延におけるスケール押込が発生
することはない。

【００３６】

【実施例】種々の条件で鋳造およびデスケーリングを行
い、圧延後の製品に発生するスケール疵の調査をした。

【００３７】表１に本発明の試験を実施した薄鋳片連続
鋳造設備の仕様の概要および鋳造条件を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表２に本発明の試験を実施した連続鋳造機
の２次冷却帯の支持ロールの配置数および冷却ノズルの
配置数を示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】２次冷却帯の冷却ノズルは気水型ノズル
で、高圧水および圧縮空気の供給圧をゾーン単位で変更
することにより通常の冷却と高圧水デスケーリングとの
切替えが可能である。以下、通常の冷却の場合の供給圧
を低圧、デスケーリングの場合の供給圧を高圧という。

【００４２】各ゾーンにおいて冷却ノズルはロールとロ
ールの間に１本ずつ配置されており、ロール本数と冷却
ノズル本数は同一である。各ゾーンにおいて、最上流側
の冷却ノズルは同ゾーンの最上流側のロールと前ゾーン
の最下流側ロールの間に配置されている。

【００４３】効果の確認試験に際し、表２に示すＺ２〜
Ｚ７までのいずれかを未凝固圧下ゾーンとし、デスケー
リングはゾーン単位で冷却水の供給圧を低圧または高圧
に切り替えた（低圧では通常の冷却スプレー、高圧では
デスケーリングとなる）。

【００４４】表３に試験ごとの未凝固圧下ゾーン位置と
デスケーリングを行ったゾーンの配置を示す。それぞれ
を試験Ｎｏ．１〜４（本発明例）、試験Ｎｏ．５〜８
（比較例）とする。

【００４５】

【表３】

【００４６】同表において、試験Ｎｏ．１は鋳型に最も
近いＺ１ゾーンで高圧水によるデスケーリングを行い
（Ｄで示す）、これより２ゾーン下流のＺ３ゾーンで未
凝固圧下（Ｒで示す）を行ったものである。他のゾーン
は通常の低圧水の冷却スプレー（Ｃで示す）である。以
下同様に、デスケーリングを行ったゾーン以外は通常の
冷却スプレーである。

【００４７】試験Ｎｏ．２はＺ３ゾーンでデスケーリン
グを行い、同じゾーンで未凝固圧下を行ったものであ
る。

【００４８】試験Ｎｏ．３はＺ２ゾーンでデスケーリン
グを行い、これより１つ下流のＺ３ゾーンで未凝固圧下
を行ったものである。

【００４９】試験Ｎｏ．４はＺ６ゾーンでデスケーリン
グを行い、同じゾーンで未凝固圧下を行ったものであ
る。

【００５０】試験Ｎｏ．５はすべてのゾーンを通常の低
圧水による冷却を行い、未凝固圧下はＺ３ゾーンで行っ
たものである。

【００５１】試験Ｎｏ．６はＺ２ゾーンでデスケーリン
グを行うが、未凝固圧下はこれより上流側のＺ３ゾーン
で行ったものである。

【００５２】試験Ｎｏ．７はＺ３ゾーンで未凝固圧下を
行い、同じゾーンでデスケーリングを行うが、５本のノ
ズルのうち最上流のノズル（Ｚ２とＺ３ゾーンの間にあ
るノズル）を閉塞したものである（表３ではｄで示
す）。

【００５３】試験Ｎｏ．８はＺ７ゾーンでデスケーリン
グを行い、同じゾーンで未凝固圧下を行ったものであ
る。このゾーンはメニスカスからの距離が７．５ｍを超
えている。

【００５４】未凝固圧下の圧下率はいずれも４４％（鋳
造厚さ９０ｍｍに対し圧下後鋳片厚さ５０ｍｍ）とし
た。加熱炉の在炉時間は３０〜６０分、熱延製品厚さは
２．３〜３．５ｍｍであった。

【００５５】各試験で製作した鋳片の圧延後のスケール
疵の状況を調査した。表４に製品のパウダ性スケール疵
の状況および鋳片切断時の鋳片表面温度を示す。同表に
おいて、パウダ性疵の疵なしは（−）で示し、疵の程度
を、１：軽度、２：中程度、３：重度で示す。

【００５６】

【表４】

【００５７】表４に示すように、試験Ｎｏ．１〜４は本
発明のデスケーリングを実施したもので、Ｎｏ．１〜３
については製品のパウダ性スケール疵発生は見られなか
った。Ｎｏ．４は軽度のスケール疵があった。デスケー
リングを遅い段階で行ったため、パウダ性スケールと生
成した酸化鉄スケールとで低融点物質を生成し、完全に
はパウダ性スケールの除去ができなかったと思われる。

【００５８】これらの中ではＮｏ．４が鋳片切断時の鋳
片温度が１０３０℃と最も高く、Ｎｏ．１〜３は９９５
〜１０００℃程度であった。

【００５９】試験Ｎｏ．５では２次冷却帯でのデスケー
リングを行っていないので、重度のパウダ性スケール疵
が発生した。鋳片温度は１０６０℃で各試験Ｎｏ．のう
ち最も高かった。

【００６０】試験Ｎｏ．６は中度のパウダ性スケール疵
が見られた。未凝固圧下の後でデスケーリングを行って
いるため、パウダ性スケールが未凝固圧下時に押込まれ
たと思われる。

【００６１】試験Ｎｏ．７では軽度のスケール疵があっ
た。未凝固圧下の最初のロール直前のノズルを閉塞して
いるため、未凝固圧下の最初のロールによってパウダ性
スケールが押込まれたと思われる。

【００６２】試験Ｎｏ．８で中度のスケール疵が見られ
た。デスケーリングと未凝固圧下を同じゾーンで行って
いるものの、デスケーリングタイミングが遅く、パウダ
性スケールと、生成したスケールとで低融点物質を形成
し、デスケーリングによってもパウダ性が除去できなか
ったと思われる。Ｎｏ．６〜８の鋳片温度は９９５〜１
０００℃程度であった。

【００６３】

【発明の効果】本発明により、薄鋳片の連続鋳造におい
て、圧延工程に直送する薄鋳片のパウダ性のスケールを
除去することができ、表面品質に優れた鋼板を得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄鋳片の連続鋳造、未凝固圧下および
圧延工程を示す概要図である

【符号の説明】

１：溶鋼、２：連続鋳造装置３：タンディッシュ４：鋳型５：パウダ６：鋳片７：２次冷却帯８：冷却ノズル９：鋳片デスケーリング装置１０：未凝固圧下ロール１１：鋳片切断装置１２：加熱炉１３：圧延前デスケーリング装置１４：圧延機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田光大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 4E004 KA11 MC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼の薄鋳片の連続鋳造に際し、鋳型内メ
ニスカスから１．０〜７．５ｍ位置の２次冷却帯区間内
で、少なくとも未凝固圧下開始前から薄鋳片にデスケー
リング高圧水を噴射しながら未凝固圧下を行うことを特
徴とする薄鋳片の連続鋳造方法。