JP2003515455A - 薄鋼ストリップの鋳造 - Google Patents
薄鋼ストリップの鋳造Info
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Abstract
Description
続鋳造に関する。
間に溶融金属を導入することにより、動いているロール表面上で金属殻を凝固さ
せ、ロール間隙にてそれらを合体させ、凝固ストリップ品を製造してロール間隙
から下方ヘ送給する。本明細書では、「ロール間隙」という語はロール同士が最
接近する領域全般を示すものとする。溶融金属は取鍋から小容器へと注がれ、更
にはそこからロール間隙上方に位置した金属送給ノズルに流れてロール間隙へと
向かわされ、その結果、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持された溶融金属
の鋳造溜めを形成する。この鋳造溜めは、通常、鋳造溜め両端からの溢流をせき
止めるようロール端に摺動係合保持された側部板又は側部堰間で限定されるが、
電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。
非常な高温でロール間隙を出るが、その際空気に晒されると斯かる高温での酸化
により非常に急速なスケール形成を被る。斯かるスケール形成により鋼品の顕著
なロスが生じる。例えば、1.55mm厚のストリップ(典型的なスケール厚は
35ミクロン)の3%が、ストリップ冷却時の酸化で失われてしまい得る。更に
は、更なる処理をする前にストリップを脱スケールして、「圧延込みスケール」
(rolled-in scale)等の表面品質問題を避ける必要が生じ、これによりかなりの
余計な複雑さ及びコストになる。例えば、高温ストリップ材料はストリップ鋳造
機と同一ラインの圧延機に直接通し、そこからランアウトテーブルへと通して、
ランアウトテーブル上で巻取り前の冷却を行うことができる。しかしながら、ス
トリップ鋳造機から出てくる高温ストリップ材料のスケール形成が急速に進行す
るので脱スケール設備を据付けて、インライン圧延機に入る直前に材料を脱スケ
ールすることが必要になってきている。熱間圧延せずにストリップを巻取り温度
に冷却する場合でさえも、巻取り前又は後の処理段階でストリップを脱スケール
することが一般に必要である。
理するため、新たに形成されたストリップを、シールした包囲部又は一連の斯か
る包囲部で包囲して、ストリップの酸化を抑制するよう制御された雰囲気を維持
する。制御された雰囲気は、シールされた包囲部又はシールされた一連の包囲部
に非酸化ガスを満たすことにより生み出すことができる。斯かるガスは窒素又は
アルゴン等の不活性ガスや燃料バーナーからの排ガスとすることができる。
限する、比較的安価でエネルギ効率の良い代替的方法を開示している。ストリッ
プを包囲された空間に通し、空間からはスケール形成により酸素を抜出し、空間
は酸素を含む雰囲気の侵入を制御するようシールされ、それによりスケール形成
の程度を制御する。この操作方法では、急速に定常状態に到達するのが可能であ
り、包囲部に非酸化ガス又は還元ガスを送給する必要なしにスケール形成が低レ
ベルとなる。
蒸気を発生させることにより包囲部内に非酸化雰囲気を安価に且つ効果的に生み
出せることを確定した。蒸気を発生させることにより包囲部内のガス体積は大い
に増加して、大気の侵入を本質的に防ぐ超大気圧を生み出す。又、それにより包
囲部内の水素ガスレベルも増加することができ、ストリップの酸化速度を遅らせ
ることができる。鋳造ロールを水又は蒸気に晒すことは鋳造溜めの破滅的な障害
の虞を伴うのでできないため、蒸気を発生させる包囲部を冷却ロールから隔離す
ることが必要である。
、 第1及び第2包囲部をシールして大気の侵入を制限し、 微細ミストの形で水を第2包囲部内に導入して第2包囲部内に蒸気を発生させ
、それにより大気の侵入を本質的に排除する、包囲部内の超大気圧を生み出すこ
と で構成される鋼ストリップ連続鋳造方法が提供される。
度で第1室を出ることができる。
分な長さを持つべきである。
リップの表面へと導入される。
トリップの上面へと導入される。
ルを介し水を強制推進させることができる。
部内の水素ガスレベルが増加する。
ができる。その場合、ピンチロールを操作してストリップ厚を最大5%まで、好
ましくは2%程度減らすことができる。
トリップの鋳造を開始することで包囲部内の初期酸素含量を減らすことができる
。斯かる浄化により例えば包囲部内の初期含量を5〜10%に減らすことができ
る。
ることができる。又は、アメリカ特許第5,762,126号に開示の仕方で包
囲部を通るストリップを連続酸化することにより第1包囲部内の酸素含量を周囲
大気よりも低いレベルに維持することができる。
溜めを形成するする金属送給手段と、 鋳造ロールを冷却する手段と、 相互方向に鋳造ロールを回転させることによりロール間隙から下方に送給され
る鋳造ストリップを製造する手段と、 ロール間隙から下方に送給されるストリップをロール間隙から離反送する移送
路を介し案内するストリップ案内手段と、 前記移送路全体にわたってストリップを閉じ込める、大気の侵入を制御するた
めシールされている第1包囲部と、 第1包囲部を通ったストリップを受取る、これ又大気の侵入を制御するためシ
ールされている第2包囲部と、 第2包囲部内で蒸気を発生させるよう微細ミストの形で第2包囲部内に水噴霧
するよう操作可能な水噴霧手段と で構成される鋼ストリップ鋳造装置を提供する。
と水ミストを噴霧するよう操作可能な1つ又は複数の水ミスト噴霧ノズルで構成
される。
て製造時に熱間圧延される。
部を一対のピンチロールで構成し、ストリップは両者間を通って包囲部から出る
。しかしながら、圧延機に入る際にストリップは依然として第2包囲部内にある
のが好ましい。このことは圧延機のロール又はハウジングに対して第2包囲部を
シールすることにより達成できる。
照しつつ詳細に説明する。
ロールスタンド14へと至る鋳造鋼ストリップ12を生み出す、全体に11で示
した双ロール鋳造機で構成される。ピンチロールスタンド14を出た直後にスト
リップは熱間圧延機16へと至り、熱間圧延されて板厚減少する。このようにし
て圧延されたストリップは、ランアウトテーブル17を通り、テーブル上で水噴
流18により強制冷却されてからコイラ19へと至ることができる。
を支持する主機械フレーム21で構成される。鋳造作業中、溶融金属が取鍋23
から耐火性取鍋出口シュラウド24を経てタンディッシュ25へと、更には金属
送給ノズル26を経て鋳造ロール22間のロール間隙27へと送給される。その
ようにしてロール間隙27へと送給された高温金属はロール間隙上方で溜め30
を形成し、この溜めが一対の側部包囲堰又は側部包囲板28によりロール端で閉
じ込められ、該包囲堰又は包囲板が、側板ホルダ28Aに接続された流体圧シリ
ンダユニット32で構成された一対のスラスタ31によりロールの段付き端に取
付けられる。溜め30の上面(一般に「メニスカス」レベルと呼ばれる)は、送給
ノズル上端よりも上方に上がって、送給ノズル下端がこの溜め内に浸漬していて
もよい。
ル間隙27で合わされ、ロール間隙から下方に送給される凝固ストリップ12を
生み出す。
れる。連続鋳造が確立されると、鋳造ロールが少し離れるよう動かされ、次いで
再び合わされて、ストリップ前端がオーストラリア特許出願第27036/92
号で記述の如く破断されて次の鋳造ストリップのクリーンな前端を形成する。不
完全な材料は鋳造機11の下に位置したスクラップボックス33に落下し、この
とき、通常はピボット35から鋳造機出口の片側に垂下している旋回エプロン3
4が鋳造機出口にわたって旋回して、鋳造ストリップのクリーンな端を、ストリ
ップをピンチロールスタンド14に送給するガイドテーブル13上へと案内する
。次いで、エプロン34は垂下位置へと戻され、ガイドテーブル13を経て一連
のガイドローラ36に係合する前のストリップ12を、鋳造機下方にループ状に
垂らす。
37548号及びアメリカ特許第5,184,668号及び第5,277,243号
に幾分詳細に説明され開示された種類のものであってよく、本発明の一部を構成
しない適宜の構造細部についてはこれらの特許を参照することができる。
ップはシールされた空間38を限定する全体を37で示した第1包囲部内に囲ま
れる。包囲部37は、種々のシール接続部で組み合わされて連続する包囲壁を形
成する複数の分離壁部により形成される。これらを構成するのは双ロール鋳造機
に形成される壁部41と、壁部41の下方に延び、スクラップボックス33が作
動位置にあって包囲部の一部をなすときにスクラップボックス上端に係合する壁
部42とで構成される。スクラップボックスと包囲部壁部42とはセラミックフ
ァイバーロープで形成されたシール43により接続でき、該ロープはスクラップ
ボックス上端の溝に嵌入され、壁部42下端に付けられた平らなシールガスケッ
ト44と係合する。スクラップボックス33は、レール47上を走行するホイー
ル46を付けられた台車45に取付けることができ、それによりスクラップボッ
クスは鋳造作業後にスクラップ放出位置へと移動できる。ねじジャッキユニット
40は作動位置にあるスクラップボックスを台車45から持ち上げるよう操作可
能なので、スクラップボックスは上方に包囲部壁部42へと押圧されて、シール
43を圧縮する。鋳造作業後に、ジャッキユニット40が解除されてスクラップ
ボックスを台車45上に降ろし、スクラップ放出位置へと動かすことができる。
ド14のフレーム49に接続された壁部48で構成される。ピンチロールスタン
ドは一対のピンチロール50を含み、それらに対して包囲部が摺動シール60に
よりシールされる。従って、ストリップは対のピンチロール50間を通ることに
より包囲部38を出て直ぐに、全体に61で示す第2包囲部へ至り、それを介し
熱間圧延機15へと入る。
クス33は耐火煉瓦又はキャスタブル耐火ライニングでライニングすることがで
きる。又は、方部の全部又は一部を水冷金属パネルで形成してもよい。
、ノッチは、シリンダユニット32により側部堰板28がロール端に押圧された
ときに側板ホルダ28Aをぴたりと受ける形状となっている。側板ホルダ28A
と包囲部側壁部51との界面は摺動シール53によりシールされて包囲部のシー
ル状態を保持する。シール53はセラミックファイバーロープで形成することが
できる。
部をシールするシール板54は、シリンダユニットの作動で側板がロール端に押
圧されるときに包囲部壁部41と係合するよう、シリンダユニットに取付けられ
る。スラスタ31は耐火スライド55をも動かし、ロールに当てがうために側板
を最初は包囲部内にそしてホルダ28A内に挿入するための包囲部頂部の長孔5
6は、シリンダユニット32の作動による耐火スライド55の移動で閉じられる
。シリンダユニットの作動で側堰板がロールに当てられるとき、包囲部頂部はタ
ンディッシュ、側板ホルダ28A及びスライド55により閉じられる。このよう
にして、鋳造作業前に包囲部37全体がシールされ、シールされた空間38を確
立する。
内に保持できる第1包囲部37の延長部として働き、一連のパスラインローラ6
2を含んで、包囲部内を水平にストリップを、2個の大きなバックアップローラ
64間に配した圧延機16のワークロール63へと案内する。包囲部61は一端
が摺動シール65によりピンチロール50に対してシールされ、他端が摺動シー
ル66により圧延機16のワークロール63に対してシールされている。摺動シ
ール65,66は動く回転シールロールに、又は、ピンチロール付近のストリッ
プ及び圧下ロールそれぞれに差し替えることができる。
の上面へと噴霧するよう操作可能な一対の水噴霧ノズル67,68を取付ける。
噴霧ノズル67はピンチロールスタンド14の直ぐ下流の包囲部61屋根に取付
ける。ノズル68は圧延機16直前の包囲部61他端に配置する。ノズルは、高
圧ガスで操作可能で微細な水噴霧を生み出す標準の、市販のミスト噴霧ノズルで
よい。本発明の方法では、高圧ガスは窒素等の不活性ガスでよい。典型的な設備
では、ノズルは約400kPaの圧力の窒素で操作される。水は約100〜50
0kPaで供給されるが、水圧は重要でない。ノズルはストリップ幅方向に均一
の噴霧を生み出すようセットする。
窒素ガスで浄化できる。鋳造直前には水噴霧を作動させることによって、高温ス
トリップが室61を通るとすぐに蒸気をその室内に発生させて、大気の侵入を防
ぐ超大気圧を生み出す。鋳造中は、第1包囲部37には連続して窒素を供給して
本質的に不活性雰囲気を維持することができる。又は、窒素の供給は鋳造開始直
後に終らせてもよい。最初に、ストリップは包囲部空間38から酸素全部を吸収
してストリップ上に厚いスケールを形成する。しかしながら、空間38はシール
されているので酸素を含む雰囲気の侵入を、ストリップにより吸収できる酸素量
以下に制御する。従って、初期立上げ期間後、包囲部空間38内の酸素含量は使
い尽くされたままであり、ストリップの酸化に酸素が使われることを制限する。
このようにして、スケール形成は、包囲部空間38へ窒素供給を維持する必要な
しに制御される。
ミスト噴霧67,68作業付き及び作業なしで行われてきた。室61内のガスを
サンプリングしてみると、以下の結果に示されているように水噴霧作業により酸
素含量が著しく減少し、水素含量が非常に大幅に増加することが判明した。
とにより、スケール形成が激減する。この、水素レベルの増加は、包囲部内の高
温状態のもとで水分子が割れる又は変換することで説明できる。包囲部内のスト
リップ初期進行時に酸素が酸化により水分子からストリップへと取られて、かな
りの量の水素が発生することが考えられる。その後のストリップの酸化は、水素
と、大気の侵入を制限する室内の超大気圧により抑制されるが、包囲部内の水素
含量を維持するには充分であり、ストリップ上に非常に薄いスケール層を生み出
し、そのスケール層は熱間圧延でロール噛込みでの膠着を防ぐのに望ましいもの
であることが判明した。包囲部61内の極度に湿った雰囲気内で造られる非常に
薄いスケール層は、圧延機でのロール摩耗や運転上の諸問題を最小限に抑える強
力な付着性潤滑剤であることが判明した。
である。
す。
図である。
Claims (24)
- 【請求項1】 1つ又は複数の冷却鋳造表面上で溶鋼の鋳造溜めを支持し、 冷却鋳造表面を動かして鋳造溜めから離反する凝固鋼ストリップを生み出し、 鋳造溜めから離反する凝固ストリップを第1及び第2包囲部に連続して案内し
、 第1及び第2包囲部をシールして大気の侵入を制限し、 微細ミストの形で水を第2包囲部内に導入して第2包囲部内に蒸気を発生させ
、それにより大気の侵入を本質的に排除する、包囲部内の超大気圧を生み出すこ
と で構成される鋼ストリップ連続鋳造方法。 - 【請求項2】 ストリップが1300〜1150℃の温度範囲で第1室を出
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 1つ又は複数の微細ミスト噴霧で水を、第2包囲部を通る鋼
ストリップの表面へと導入する、請求項1又は請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 下向きの1つ又は複数のミスト噴霧で水を、鋼ストリップの
上面へと導入する、請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 噴霧ミストを生み出すために、高圧ガスにより1つ又は複数
のミスト噴霧ノズルを介し水を強制推進させる、請求項1乃至4のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項6】 高圧ガスが不活性ガスである、請求項5に記載の方法。
- 【請求項7】 高圧ガスは窒素である、請求項6に記載の方法。
- 【請求項8】 水噴霧ミストを第2包囲部に導入することにより第2包囲部
内の水素ガスレベルが増加する、請求項1乃至7のいずれかに記載の方法。 - 【請求項9】 ストリップが一対のピンチロールを介し第1包囲部から第2
包囲部へと通る、請求項1乃至8のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 ピンチロールを操作してストリップ厚を最大5%減少させ
る、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 第1及び第2包囲部を最初、不活性ガスで浄化してから前
記ストリップの鋳造を開始することで包囲部内の初期酸素含量を減らす、請求項
1乃至10のいずれかに記載の方法。 - 【請求項12】 浄化により包囲部内の初期酸素含量を5〜10%に減らす
、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 浄化ガスが窒素である、請求項11又は請求項12に記載
の方法。 - 【請求項14】 前記ストリップの鋳造時に、第1包囲部に不活性ガスを連
続して充填する、請求項11乃至13のいずれかに記載の方法。 - 【請求項15】 前記ストリップの鋳造時に、第1包囲部を通るストリップ
の連続酸化により第1包囲部内の酸素含量を周囲大気よりも低いレベルに維持す
る、請求項11乃至13のいずれかに記載の方法。 - 【請求項16】 凝固したストリップを熱間圧延機に送給し、製造時に熱間
圧延する、請求項1乃至15のいずれかに記載の方法。 - 【請求項17】 熱間圧延機が第2包囲部の出口に配されてその包囲部をシ
ールすることにより、第2包囲部を出るストリップを熱間圧延する、請求項16
に記載の方法。 - 【請求項18】 両者間にロール間隙を形成する一対の略水平な鋳造ロール
と、 鋳造ロール間のロール間隙に溶鋼を送給してロール上に支持された溶鋼の鋳造
溜めを形成するする金属送給手段と、 鋳造ロールを冷却する手段と、 相互方向に鋳造ロールを回転させることによりロール間隙から下方に送給され
る鋳造ストリップを製造する手段と、 ロール間隙から下方に送給されるストリップをロール間隙から離反送する移送
路を介し案内するストリップ案内手段と、 前記移送路全体にわたってストリップを閉じ込める、大気の侵入を制御するた
めシールされている第1包囲部と、 第1包囲部を通ったストリップを受取る、これ又大気の侵入を制御するためシ
ールされている第2包囲部と、 第2包囲部内で蒸気を発生させるよう微細ミストの形で第2包囲部内に水噴霧
するよう操作可能な水噴霧手段と、 で構成される鋼ストリップ鋳造装置。 - 【請求項19】 水噴霧手段が、第2包囲部内に取付られた1つ又は複数の
水ミスト噴霧ノズルで構成される、請求項18に記載の装置。 - 【請求項20】 水噴霧手段を、鋼ストリップの上面へ水ミストを噴霧する
よう配した、請求項19に記載の装置。 - 【請求項21】 第1及び第2包囲部を一対のピンチロールにより互いに分
離した、請求項18乃至20のいずれかに記載の装置。 - 【請求項22】 ピンチロールがストリップ厚を減らすよう操作可能である
、請求項21に記載の装置。 - 【請求項23】 製造時のストリップを熱間圧延するように配した熱間圧延
機から更に構成された、請求項18乃至22のいずれかに記載の装置。 - 【請求項24】 熱間圧延機が第2包囲部の出口に配されてその包囲部をシ
ールし、第2包囲部を出るストリップを熱間圧延する、請求項23に記載の装置
。
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