JP2001162352A - 小ロット鋼片の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造法による鋼片の製造において、小ロ
ット材を連続鋳造機の生産性に悪影響を及ぼすことなく
効率的に製造することを目的とする。 【解決手段】 連続鋳造末期のタンデイッシュ内溶鋼に
成分・温度調整を施した後、または、連続鋳造初期ある
いは末期の取鍋内溶鋼を専用タンデイッシュに排出し、
成分・温度調整を施した後、１乃至複数本の造塊用鋳型
に注湯して小ロット鋼片を製造する方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼の連続鋳造法にお
いて経済的に多品種小ロット鋼片を製造する方法と装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉−転炉−連続鋳造法が主流である我
国鉄鋼業において、多品種小ロット製品を製造すること
は、連続鋳造法の生産能率の低下や歩留り悪化、さらに
は作業効率の低下を招く等の種々の悪影響を及ぼすた
め、従来より対策が検討されてきた。それらは、いずれ
も連続鋳造法をベースとして、溶鋼取鍋と連続鋳造機の
間に設置されるタンデイッシュを利用して、成分・温
度調整、鋳造量制御をおこない、小ロット材としての
連続鋳造鋳片を製造する方式が一般的であった。このよ
うな製造法をタンデイッシュに付与する機能別に分類す
ると以下の如くとなる。

【０００３】（１）タンデイッシュを分割する一般的方
法 （特開昭５４−１５８８３２、特開平５−２３８０５、
特開平６−１５８５０号公報等） この方法は耐火物製仕切り壁などでタンデイッシュを複
数室に分割し、小ロット製造用分割室においてガス撹拌
下で合金添加による成分調整を施こし、当該分割室に連
結した連続鋳造用鋳型を有するストランドに鋳込むもの
である。ストランド別に鋳片サイズを可変する例や、２
分割された片方から大ロット（成分調整をしない溶鋼）
を鋳込み、もう一方の片室で合金添加をおこない、成分
の異なる小ロット材として鋳込む方式などがある。ま
た、タンデイッシュ内溶鋼を受湯部から分割室に移送す
る際、電磁ポンプを利用する方法も提案されている。

【０００４】（２）分湯方式に特徴のある方法 （特開平６−３２０２３５、特開平３−２５４３５７号
公報等） これらの方法の中には１個のタンデイッシュ内で分湯す
るのではなく、２個以上のタンデイッシュを用いて分湯
する方式や、複数の取鍋を装備し各々の取鍋を用いて分
湯し、各々の取鍋に対応した専用のタンデイッシュを経
由して鋳込む方式等がある。

【０００５】（３）合金添加方式に特徴のある方法 （特開昭５９−１６９６５４、特開平９−８７７２９号
公報） タンデイッシュ内で合金を迅速かつ均一に溶解させるた
め、合金を電気エネルギーにより予め溶融または半溶融
状態で添加する方法や、内部に合金鉄を充填したフープ
被覆ワイヤーを用い、ワイヤー自体に撹拌用ガスを流し
ながら、ワイヤーをタンデイッシュ内溶鋼中に浸漬し添
加する方法がこの例である。

【０００６】（４）加熱機能を有するタンデイッシュを
用いる方法 （特開昭６３−１４９０５５、特開昭６３−２７８６５
２号公報等） タンデイッシュにおいて多量の合金を添加する目的や、
鋳造時の溶鋼過熱度制御のために、タンデイッシュ上方
からプラズマによる溶鋼加熱をおこなう方式や、タンデ
イッシュ内に誘導加熱装置を設置して溶鋼を加熱する方
式等がこの分類に該当する。

【０００７】（５）タンデイッシュと加減圧容器を組合
せる方法 （特開平２−３０３６５９、特開平１−２７２７１４号
公報） これらの方法はタンデイッシュ上部に加減圧が可能な反
応容器を配置し、タンデイッシュ内小ロット用分割室溶
鋼を反応容器内に吸上げ、容器内で加減圧処理を施こし
主としてガス成分の制御をおこなうことに特徴がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記小ロット鋼片製造
方法及び装置は、すべての方法において連続鋳造法をベ
ースとした技術である。即ち、大ロット材の製造に関し
て生産性の面で優位にある連続鋳造機とその付帯設備で
あるタンデイッシュを利用して、大ロット材連続鋳造工
程で小ロット材を製造しようとするものである。しかし
ながら、連続鋳造機の最大の特徴である大ロット材製造
の生産性に関して、小ロット材製造が以下の如き悪影響
を及ぼしていた。

【０００９】小ロット材鋳造時の連続鋳造の生産性が
大巾に低下する点。例えば、４ストリーム連続鋳造機を
用いて小ロット材のみ１ストリームで鋳造した場合の生
産性は１／４程度に悪化する。 小ロット材鋳造前後の連続鋳造障害時間が大巾に生じ
る点。例えば、３００トン取鍋内溶鋼を２７０トン大ロ
ットで鋳造し、残溶鋼３０トンをタンデイッシュに受け
成分調整して小ロット鋳造を実施した場合、小ロット鋳
造前後のダミーバー挿入が必要となり、このための障害
時間が出る。 連続鋳造鋳片の分塊圧延工程の物流に悪影響を及ぼす
点。小ロット材鋳片は、通常、大ロット材鋳片と比較し
て鋳片加熱条件が異なる。そのため大ロット材鋳片の物
流の中に少量の小ロット材鋳片を取込むことによる物流
の乱れが生じ、不必要なハンドリング等が発生する。本
発明は、このような問題点を解決するためになされたも
ので、連続鋳造法による鋼片の製造において、小ロット
材を連続鋳造機の生産性に悪影響を及ぼすことなく効率
的に製造することができる方法と装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、以下の通りである。 （１）一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要に応じて
二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法により鋳
片を製造する工程において、鋳造末期の連続鋳造用タン
デイッシュ内溶鋼に成分調整を施し、更に必要に応じて
温度調整を施した後、該タンデイッシュを移動し、１乃
至複数本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造する小ロッ
ト鋼片の製造方法。 （２）一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要に応じて
二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法により鋳
片を製造する工程において、鋳造初期あるいは末期の取
鍋内溶鋼を専用タンデイッシュに排出し、成分調整を施
し、更に必要に応じて温度調整を施した後、１乃至複数
本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造する小ロット鋼片
の製造方法。 （３）断面寸法が連続鋳造鋳型断面寸法に等しく、かつ
高さが連続鋳造鋳片の単位切断長さに相当する鋼片を製
造可能な造塊用鋳型を用いる上記（１）又は（２）記載
の小ロット鋼片の製造方法。 （４）水平凝固が可能な造塊用鋳型を用いる上記（１）
〜（３）のいずれかに記載の小ロット鋼片の製造方法。 （５）連続鋳造用鋳型と連続鋳造用タンデイッシュの間
にタンデイッシュの長手方向に走行可能なレールを敷設
し、タンデイッシュを脱着可能に載置する走行台車を設
けると共に、当該レールに沿って造塊鋳型設備を配設し
た小ロット鋼片の製造装置。 （６）造塊鋳型設備が造塊用鋳型に隣設する受湯部に介
在物除去手段を具備した上記（５）記載の小ロット鋼片
の製造装置。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の構成要件の詳細に
ついて述べる。まず、連続鋳造法と造塊法を組合せた理
由について述べる。連続鋳造工程の中で小ロット材製造
をおこなう場合、前記の問題点が生じる。この問題点を
解決するために連続鋳造法と造塊法を組合せる小ロット
材製造法を着想し、実用化したものである。本法の利点
は小ロット材製造を大ロット材用連続鋳造機とは別の鋳
造機でおこなうため、連続鋳造機の生産性に全く支障を
及ぼさないことにある。

【００１２】鋳造機として造塊法を採用するのは設備費
が僅少で済み、有利なことによる。連続鋳造末期の溶鋼
を本来の連続鋳造用タンデイッシュ内で小ロット材溶鋼
の対象とし、成分・温度調整する方法は、別の新たな容
器を製作せずに済む利点を有する。

【００１３】一方、専用タンデイッシュを用いる方法
は、専用タンデイッシュを新設する必要は生じるが、鋳
造初期あるいは末期に小ロット材製造が可能となる他、
連続鋳造機周辺の設備レイアウトに制約を受ケない利点
を有する。どちらの方法を採用するかは、経済性を考慮
し決定すれば良い。

【００１４】次に、タンデイッシュ内溶鋼の成分調整方
法のための合金添加方法は特定するものではない。合金
の迅速溶解が達成され、造塊過程での合金成分変化がな
く、多量の合金添加が可能な方法であれば良い。一般的
には合金を予熱する方法や合金粒を充填した鉄被覆ワイ
ヤーで添加する方法を採用する。

【００１５】次に、タンデイッシュ内溶鋼の温度調整法
について述べる。溶鋼の昇温方法は溶鋼を汚染すること
なく短時間で昇温可能なため、鋼片の清浄性、製造時の
ロスタイム抑制上好ましい。昇温は、造塊時の溶鋼過熱
度確保及び添加合金の迅速溶解のために必要に応じて施
す。この方法として、溶鋼にプラズマを照射して昇温す
る方法や、タンデイッシュ内に設置された電磁コイルに
より昇温する方法を採用するのが好ましい。

【００１６】本発明において、本来のタンデイッシュ内
で成分・温度調整を行なう場合には、連続鋳造用鋳型と
連続鋳造用タンデイッシュの間にタンデイッシュの長手
方向に走行可能なレールを敷設し、タンデイッシュを着
脱可能に載設する走行台車を設け、当該レールに沿って
造塊用鋳型設備を配備した装置とする必要がある。この
装置により、最も効率的に連続鋳造法と造塊法を組合せ
た小ロット材製造が可能となる。特に、タンデイッシュ
走行台車が走行するレールに沿って造塊用鋳型設備を装
置することが本発明の設備的ポイントである。

【００１７】また、専用タンデイッシュ内に溶鋼を排出
し、成分・温度調整を行なう場合には、溶鋼取鍋をクレ
ーン等で移送し、専用タンデイッシュに溶鋼を排出すれ
ば良い。この方法は、専用タンデイッシュを新たに設置
する必要があるが、設備レイアウト上の制約を受けない
等の利点を有する。

【００１８】また、本発明において断面寸法が連続鋳造
鋳型断面寸法に等しく、かつ高さが連続鋳造鋳片の単位
切断長さに相当する鋼片を製造可能な造塊用鋳型を用い
ることにより、小ロット鋼片の形状が連続鋳造法で製造
される大ロット鋳片の形状と等しくなる。このため連続
鋳造後工程に直結した分塊圧延工程に小ロット鋼片を通
常の大ロット鋳片と同じように流通させることができ、
トータルの物流上望ましいプロセスが完成される。

【００１９】次に、造塊用鋳型として水平凝固が可能な
鋳型とする理由について述べる。上記で述べたように小
ロット鋼片の形状を連続鋳造大ロット鋳片の形状と等し
くする必要がある。この場合小ロット鋼片の形状は一般
に、断面を正方形とみなした場合の一辺の長さｌと長さ
Ｌの比をとるとＬ／ｌ＞１０となり、長尺鋼片となる。
特に、棒線材向け条用小ロット鋼片ではＬ／ｌ＞１５と
なるケースもある。長尺鋼片を造塊法で製造する場合、
水平凝固を採用すると以下の利点があり、このため本発
明においては水平凝固が可能な鋳型とすることが望まし
い。

【００２０】鋳型への注湯時の温面のアバレがなく、
スムーズな注湯が可能となり表面肌良好な鋼塊が得られ
る。ちなみに、垂直凝固では上注法を採用すると湯面の
アバレが激しく肌が不良となる場合があり、また下注法
を採用すると鋳型内に溶鋼が充満する前に凝固する等の
不都合が生じる場合がある。垂直凝固のような逆Ｖ偏
析が起こりずらく、内質の優位な鋼片の製造が可能とな
る。なお、鋼塊の表面肌、内質の要求レベルが低い鋼
種、鋳造に不都合が生じない鋼種については、本発明に
おいても垂直凝固の鋳型を採用してよい。

【００２１】本発明において、水平凝固の具体的方法は
特定するのではなく、以下の基本要件を満足しているこ
とが望ましい。 タンデイッシュからの受湯部と鋳型部から構成され、
その間には耐火物スリット等を設置することにより分割
可能な形式であること。 注湯がスムーズにおこなえるよう鋳型部先端は水平よ
りやや傾斜させた構造とすること。 凝固速度の制御は鋳型の内厚でおこなえるよう、例え
ば鋳型長手方向の内厚を先端ほど薄くする等の方式であ
ること。

【００２２】また、連続鋳造タンデイッシュから、造塊
用鋳型へ溶鋼を注入する際、鋳型に隣接する受湯部に介
在物除去手段を具備する理由は、本発明に介在物除去手
段が適用しやすいこと及びその効果が発現しやすいこと
による。即ち、受湯部はスペース的に必要最小限であり
介在物除去手段が小規模で済む。また、タンデイッシュ
からの溶鋼の落下エネルギーを利用して、除去手段内の
溶鋼通過が可能となりエネルギー的にも優位である。さ
らに、本発明では溶鋼の温度制御が可能なことから介在
物除去効果を大幅に高めることができる。なお、介在物
除去手段は特定するものではない。上下方向に２枚の開
孔部を有する耐火物堰の内部に球状耐火物を充填した手
段等を用いることができる。

【００２３】以下に本発明の専用タンデイッシュを用い
ない方法の実施態様例を図面をもって説明する。図１は
本発明の実施態様例を表わす図面である。取鍋１から排
出されたタンデイッシュ２内の溶鋼３は、台車４とその
下部に敷設されたレール５に沿ってタンデイッシュと共
に造塊設備１０まで移送される。移送後、タンデイッシ
ュ２から水平凝固設備１０の受湯部６に溶鋼が注入さ
れ、注入溶鋼は水平凝固鋳型７に注湯され凝固が開始さ
れる。連続鋳造機上部のタンデイッシュ上方に溶鋼の成
分調整用に合金添加ホッパー８を配設し、更に必要に応
じて温度調整用として例えばプラズマトーチ９を配設す
る。専用タンデイッシュを用いる方法の場合も基本は図
１と同様であり、専用タンデイッシュまで溶鋼取鍋を移
送し、専用タンデイッシュにて合金添加、温度調整を施
すことになる。

【００２４】

【実施例】連続鋳造の連々鋳、即ち同一タンデイッシュ
を用いて成分が同一または異なる複数チャージを連続し
て鋳造する処理において、連々鋳の最後のチャージを対
象として本発明による小ロット材製造を１箇月間に１０
回実施した。母溶鋼は３００トン転炉にて溶製されＲＨ
等の二次精錬装置により脱ガス、成分調整を施こされた
ものである。この母溶鋼２７０〜２８０トンのうち最初
に２４０〜２５０トンを通常の２２０mm正方形断面の大
ロット鋳造をおこなった後、最後の３０トンを取鍋から
タンデイッシュに排出した後、当該溶鋼に合金を添加
し、Ｓｉ及びＭｎ含有量を０．１〜５％増大させ、かつ
必要に応じＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖの１種類以上を０．０
５〜２０％増大させた。なお、必要に応じプラズマによ
る溶鋼加熱を実施したチャージもあった。その後タンデ
イッシュを水平造塊鋳型を配置した場所まで移動し、造
塊による小ロット鋼片を製造した。鋼片サイズは受湯部
が２２５mm×２５０mm断面、先端部が２１８mm×２１８
mm断面、長さは６．０ｍ、重量約２トンであり、１回の
小ロット鋼片製造処理により１４〜１５本の鋼片を製造
した。

【００２５】この小ロット材製造処理１箇月間に１０回
実施したことによる連続鋳造機への障害時間は僅か５０
分間に止まり、連続鋳造機の生産性低下にほとんど影響
を及ぼさなかった。また、１箇月間の製造で得られた鋼
片約３００トンをまとめて加熱炉に装入加熱し、続いて
分塊圧延を実施して１６２mm×１６２mm断面×長さ１２
ｍのビレットを製造した。このことによる物流の乱れは
全くなく無駄な鋼片ハンドリングが生じなかった。

【００２６】

【比較例】２２０mm正方形断面鋳型の連続鋳造機による
小ロット材製造を実施例と同様１箇月間に１０回実施し
た。母溶鋼及び小ロット材溶鋼の成分はほぼ実施例と同
じである。また母溶鋼の溶製方法も実施例と同様であ
る。小ロット材製造では最初の大ロット鋳造実施した
後、大ロット鋳片をダミーバーで連続鋳造機外へ引抜
き、その後ダミーバーを小ロット材鋳造のために連続鋳
造機内へ挿入した。この間タンデイッシュに排出された
小ロット材溶鋼３０トンに対して合金添加、プラズマに
よる溶鋼加熱をおこない、ダミーバーが準備された後、
小ロット鋳造を実施した。この間の時間は１回当り約６
０分であり、１箇月に約６００分の連続鋳造機への障害
時間が発生した。また、大ロット鋳片に続いて小ロット
鋳片を１回当たり約３０トンが分塊工程に送り込まれた
が、小ロット鋳片は大ロット鋳片と異なる加熱処理をお
こなうため、小ロット製造の機会ごとに小ロット鋼片を
通常の物流ラインから移動させる無駄なハンドリング作
業を実施した。

【００２７】

【発明の効果】以上、実施例並びに比較例からも明らか
なように、本発明によれば連続鋳造機の生産性及び鋼片
物流に全く影響を及ぼさず高効率に小ロット材製造が可
能となる。これにより、連続鋳造機による鋼材製造の大
巾な省資源、省エネルギーが可能となり、鉄鋼業にとっ
て極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様例を説明するための概念図で
ある。

【符号の説明】

１ 取鍋 ２ タンディ
ッシュ ３ 溶鋼 ４ 台車 ５ レール ６ 受湯部 ７ 水平凝固鋳型 ８ 合金添加
ホッパー ９ プラズマトーチ １０ 水平凝固
設備

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要
   に応じて二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法
   により鋳片を製造する工程において、鋳造末期の連続鋳
   造用タンデイッシュ内溶鋼に成分調整を施し、更に必要
   に応じて温度調整を施した後、該タンデイッシュを移動
   し、１乃至複数本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造す
   ることを特徴とする小ロット鋼片の製造方法。
2. 【請求項２】 一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要
   に応じて二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法
   により鋳片を製造する工程において、鋳造初期あるいは
   末期の取鍋内溶鋼を専用タンデイッシュに排出し、成分
   調整を施し、更に必要に応じて温度調整を施した後、１
   乃至複数本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造すること
   を特徴とする小ロット鋼片の製造方法。
3. 【請求項３】 断面寸法が連続鋳造鋳型断面寸法に等し
   く、かつ高さが連続鋳造鋳片の単位切断長さに相当する
   鋼片を製造可能な造塊用鋳型を用いる請求項１又は２記
   載の小ロット鋼片の製造方法。
4. 【請求項４】 水平凝固が可能な造塊用鋳型を用いる請
   求項１〜３のいずれか１項記載の小ロット鋼片の製造方
   法。
5. 【請求項５】 連続鋳造用鋳型と連続鋳造用タンデイッ
   シュの間にタンデイッシュの長手方向に走行可能なレー
   ルを敷設し、タンデイッシュを脱着可能に載置する走行
   台車を設けると共に、当該レールに沿って造塊鋳型設備
   を配設したことを特徴とする小ロット鋼片の製造装置。
6. 【請求項６】 造塊鋳型設備が造塊用鋳型に隣設する受
   湯部に介在物除去手段を具備した請求項５記載の小ロッ
   ト鋼片の製造装置。