JP2005125375A - 高温鋼材鋳片の保熱方法及び保熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、周囲の作業環境に悪影響を及ぼさず、新たな設備投資をすることなく、安価に、従来より鋼材保熱能力の大幅向上、連続鋳造での連々数の向上（出鋼の大ロット化）及び加熱炉操業の弾力性向上が可能な高温鋼材鋳片の保熱方法及び保熱システムを提供することを目的としている。
【解決手段】連続鋳造で製造した高温鋼材鋳片を熱間圧延工場の加熱炉へ搬送するまで、該高温鋼材鋳片を保熱炉で一定温度以上に保持する高温鋼材鋳片の保熱方法を改良した。その内容は、保熱炉内の雰囲気温度を常時測定し、その測定値が予め定めた前記一定温度より高温になるように、一般鋼材鋳片で該一定温度以上の状態にあるものを保熱炉へ装入し、該保熱炉の雰囲気温度を上昇させることにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高温鋼材鋳片の保熱方法及び保熱システムに係わり、特に、連続鋳造で製造した高温鋼材鋳片を熱間圧延工程に搬送するまで、所定温度以上に保持する技術に関する。

熱間圧延にて鋼板を製造するには、例えば連続鋳造機からの鋼鋳片は、圧延機に至るまでに冷却されるので、一旦加熱炉を通して適切な温度に加熱した後、連続的に圧延機へ供給される。通常は、鋼鋳片の供給能力が圧延機の処理能力より大きく、鋼鋳片が余剰になるので、図２に示すように、加熱炉１の手前に処理能力差分の鋼鋳片等を一時仮り置きする鋼材ヤード３及び保熱炉４（ピット方式が多い）が設けられる。

ところで、鋼鋳片のうち、特殊鋼や電磁鋼板の製造用素材のように、Ｃｒ，Ｓｉ等の元素を一定範囲で含有しているものでは、その温度の低下により脆性割れが生じるものがある。脆性割れが生じた状態で鋼鋳片が圧延されると、圧延製品に「ヘゲ疵」等の欠陥が生じ、表面品質を著しく損なう。そのため、このような特殊な鋼種の鋼鋳片（以下、高温鋼材鋳片という）２は、加熱炉１への装入する際の温度が一定値以上となるように規制が設けられているので、連続鋳造機から直ちに保熱炉４に送り、そこで一定温度以上に保持する。一方、脆性割れが発生し難い普通炭素鋼等の鋼鋳片（以下、一般鋼材鋳片という）５は、空冷状態で前記鋼材ヤード３に保持される。

しかしながら、従来、保熱炉４は一般に加熱手段を備えていないので、保熱能力に制限があり、前工程の連続鋳造操業が効率良く行えないという不都合があった。つまり、高温鋼材鋳片を製造しても保熱炉が満杯で、保持できない。そのため、高温鋼材鋳片の連続鋳造において所謂「連々鋳」の数が増やせないという問題もある。なお、「連々鋳」とは、連続鋳造機において、成分が同一、あるいは似かよった鋼種の溶鋼を保持した取鍋の交換を連続的に行って鋳造を継続することをいい、稼働率の向上、鋳片歩留りの向上、作業用材料費の低減を図る鋳造技術である。また、後工程で高温鋼材鋳片の圧延チャンスがあっても、十分な量の高温鋼材鋳片が保熱炉に確保されていない状況になって、圧延チャンスを失うという問題もある。

そこで、保熱炉には、保持する高温鋼材鋳片の温度低下を抑制するための熱源が必要となるが、この熱源には、省エネ技術の進展により、近年は前記加熱炉の排ガスを利用するのが一般的である。例えば、加熱炉１で発生した排ガスを吸引ブロアで保温ピット（保熱炉）に導き、該ピット内のスラブを保温し、余剰の排ガスを煙突より大気中に排出することが提案されている（特許文献１参照）。また、保熱炉と加熱炉とを耐ガス構造の接続部で連結し、この接続部を通って被加熱材を搬入する搬入装置を上記接続部、保熱炉及び加熱炉内に設け、かつ、保熱炉と加熱炉とをこれらの上方で上記接続部とは別の耐ガス構造からなる連通部で連通させると共に、保熱炉側に排ガスの供給口を段けた保熱炉付き加熱炉が開示されている（特許文献２参照）。さらに、保熱炉の熱源という観点ではないが、保熱炉内に常温の鋼材と接触させて交互に高温の鋼材とを重ねるか、又は並べて、高温の鋼材の熱で常温の鋼材を昇温する熱回収技術も提案されている（特許文献３参照）。

しかしながら、前記特許文献１記載の技術は、加熱炉で発生した排ガスを直接保温ピットに導くため、該保温ピットの扉を空ける際にＣＯを含む排ガスが放出され、周囲の作業環境に悪影響を及ぼすという問題点があった。また、特許文献２記載の技術は、設備が大掛かりとなり、初期投資費用がかかると共に、メンテナンスも煩雑になるばかりでなく、加熱炉の操業負荷の変動を直接に受け、安定した保温性能を得ることは困難であった。さらに、特許公報３記載の技術は、新たな設備投資が不要な利点はあるが、温度の異なる鋼材を重ね合わせたり、保熱炉への装入する際のハンドリングが煩雑、且つ手間がかかるので、実用的でない。
特開昭５５−５１２８７号公報 特公昭５８−２５７２９号公報 特公昭５６−４１６８１号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、周囲の作業環境に悪影響を及ぼさず、新たな設備投資をすることなく、安価に、従来より鋼材保熱能力の大幅向上、連続鋳造での連々数の向上及び加熱炉操業の弾力性向上が可能な高温鋼材鋳片の保温方法及び保温システムを提供することを目的としている。

発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。

すなわち、本発明は、連続鋳造で製造した高温鋼材鋳片を熱間圧延工場の加熱炉へ搬送するまで、該高温鋼材鋳片を保熱炉で一定温度以上に保持するに際し、前記保熱炉内の雰囲気温度を常時測定し、その測定値が予め定めた前記一定温度より高温になるように、一般鋼材鋳片で前記一定温度以上の状態にあるものを保熱炉へ装入し、該保熱炉の雰囲気温度を上昇させることを特徴とする高温鋼材鋳片の保熱方法である。この場合、前記高温鋼材鋳片が、電磁鋼板製造用又は特殊鋼板製造用の素材であり、前記一般鋼材鋳片が、一般炭素鋼板製造用の素材である。また、前記一定温度を２５０℃とするのが好ましい。

さらに、本発明は、連続鋳造で製造した高温鋼材鋳片を滞留させる保熱炉と、前記一般鋼材鋳片を放置して滞留させる鋼材ヤードとを備えると共に、前記保熱炉には、炉内の雰囲気温度を測定する温度計と、その測定値を入力し、予め設定してある温度に対比し、該測定値が設定値より下回る時期を定め、前記鋼材ヤードに放置してある一般鋼材鋳片のうちの高温状態にあるものを選択、装入する命令を出力する演算器と、選択された一般鋼材鋳片を前記保熱炉へ搬送、装入する手段とを備えたことを特徴とする高温鋼材鋳片の保熱システムでもある。

本発明では、保熱炉内の雰囲気温度が所定の一定温度を下廻りそうになったら、別途確保してある高温の一般鋼材鋳片を炉内に装入するようにしたので、常に雰囲気温度を所望の温度範囲内に維持できるようになる。その結果、周囲の作業環境に悪影響を及ぼさず、新たな設備投資をすることなく、安価に、従来より鋼材保熱能力の大幅向上、連続鋳造での連々数の向上及び加熱炉操業の弾力性向上が達成できる。

以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の最良の実施形態を説明する。

まず、発明者は、図２に示したような鋼材ヤード３等で大気中に置かれた前記した一般鋼材鋳片５は、その放散熱が無駄になっていることに着眼し、前記特許文献３に開示されているような高温の鋼鋳片と常温の鋼鋳片の交互接触も含めて、この放散熱を保熱炉４の雰囲気温度の上昇に利用することを考えた。そして、鋼鋳片収容能力１５００トンの保熱炉４と前記の大気中に置かれた一般鋼材鋳片５とを利用して、脆性割れが問題になる高温鋼材鋳片２を滞留させた該保熱炉４内の雰囲気温度が２５０℃を下回らないようにする試験を多々行った（高温鋼材鋳片の脆性割れは、２５０℃を下回ると発生することが多い）。その結果、例えば、高温鋼材鋳片２で満たされ、当初は７００℃あった保熱炉４内の雰囲気温度が３００℃になったら、予め炉の中央部に空けておいたスペース６に、前記鋼材ヤード３から搬出してきた高温（７００℃）の一般鋼材鋳片５を装入すると、炉内雰囲気が４００℃まで回復することを見出し、本発明を完成させたのである（図１参照）。

すなわち、本発明は、連続鋳造で製造した高温状態にある高温鋼材鋳片２を熱間圧延工場の加熱炉１へ搬送するまで、該高温鋼材鋳片２を保熱炉４で一定温度以上に保持するに際し、前記保熱炉４内の雰囲気温度を常時測定し、その測定値が予め定めた前記一定温度より高温になるように、一般鋼材鋳片５で前記一定温度以上の状態にあるものを保熱炉４へ装入し、該保熱炉４の雰囲気温度を上昇させることを特徴とする高温鋼材鋳片の保熱方法である。ここで、「高温鋼材鋳片」２というのは、脆性割れを起こす可能性のある鋼種からなる鋼鋳片で、電磁鋼板製造用、特殊鋼板製造用の素材等が該当し、「一般鋼材鋳片」５というのは、一般炭素鋼板製造用の素材が一般的である。一般鋼材鋳片５の保熱炉４への装入時期については、予め試験操業等で、図３に示すように、雰囲気温度と装入する一般鋼材鋳片の温度との関係等を調査し、容易に決めることができる。また、本発明では、この「一般鋼材鋳片」５は、鋼材ヤード３に置かれたものだけに限らず、加熱の履歴や置き場所の如何を問わず、他所から搬入したものでも良い。さらに、前記一定温度とは、脆性割れ防止の観点からほぼ２５０℃であるが、保熱炉４に保持する鋼種によってはその前後で変更しても良い。加えて、本発明では、「一般鋼材鋳片」５の装入量は、保熱炉４の大きさに依存する。要は、炉が大きくなれば、その装入量を増加させれば良い。さらに加えて、保熱炉内の装入位置は、ほぼ中央部に予めスペースを設けておくのが好ましい。炉の天井を開いている時間が短くなるからである。また、スペースの数は、一箇所に限らないが、鋼鋳片の装入量に影響するので、できるだけ少ないのが好ましい。

かかる本発明は、高温鋼材鋳片の温度、その置き場所及び搬送手段等（通常は、クレーン）を知っていれば、個々の作業者が炉内の温度を監視することで、容易に実施できる。しかしながら、発明者は、その作業の合理化及び作業の円滑化についても検討し、以下のような高温鋼材鋳片の保熱システムも開発した。

それは、連続鋳造で製造した高温鋼材鋳片２を保持する保熱炉４と、一般鋼材鋳片５を放置して滞留させる鋼材ヤード３とを備えると共に、前記保熱炉４には、炉内の雰囲気温度を測定する温度計（図示せず）と、その測定値を入力し、予め設定してある温度に対比し、該測定値が設定値より下回る時期を定め、前記鋼材ヤード３に放置してある一般鋼材鋳片５のうちの高温状態にあるものを選択、装入する命令を出力する演算器（図示せず）と、選択された一般鋼材鋳片５を該保熱炉４へ搬送、装入する搬入手段（図示せず）とを備えたことを特徴としている。

つまり、鋼材ヤード３においてある所謂「一般鋼材鋳片」５の温度（ヤードに置かれてからの経過時間でも可）及びその置き場所を演算器に記憶させておくと共に、該演算器で、保熱炉４内の雰囲気温度の測定値を予め記憶させてある設定温度（例えば、２５０℃）に対比して、該測定値が設定温度より下回る時期を定め、選択された一般鋼材鋳片５を該保熱炉４へ搬送、装入するように命令を出力させるのである。これによれば、作業者の個人による判断がなくなり、統一した保熱作業が実施できるようになる。なお、温度計、演算器、搬入手段には、それぞれ熱電対方式、プロセス・コンピュータ、クレーン等の既設のものを利用すれば良いので、新たに設ける設備、装置は一切ない。

高さ３．１ｍ×幅１３．４ｍ×長さ２６．４ｍで、スライド式で開閉自在な天井を介して鋼鋳片を装入、排出する保熱炉を用い、本発明を実施した。保熱対象の高温鋼材鋳片（電磁鋼板製造用の３％Ｓｉ鋼）は、一枚のサイズが厚み２２０ｍｍ×幅１２００ｍｍ×長さ９８００ｍｍで、７段重ねを一束にしてクレーンで搬入、搬出を行う。また、実施に際しては、該保熱炉のほぼ中央部には、熱源となる一般鋼材鋳片を載置するスペースを空けるようにした。

まず、図１（ａ）に示すように、連続鋳造で製造した保熱対象の高温鋼材鋳片２を、順次保熱炉４へ装入した。それにより、炉内雰囲気温度は７００℃になった。その後、雰囲気温度は徐々に低下し、３日経過後に３００℃になったので（図１（ｂ）参照）、鋼材ヤード３に放置してあった温度７００℃の一般鋼材鋳片５を７段重ね一束として、前記スペース６に装入した（図１（ｃ）参照）。その結果、雰囲気温度は、４００℃まで回復した。しかし、さらに０．７日経過した際、雰囲気温度が再度３００℃に低下したので（図１（ｄ）参照）、温度の低下した一般鋼材鋳片５を抜き出し、鋼材ヤード３へ戻すと同時に、別の高温状態にある一般鋼材鋳片５を７段重ね一束として空いたスペース６に装入した。その結果、再び雰囲気温度は４００℃になった。このように，熱源となる別種鋼鋳片５の搬入、搬出を繰り返すことにより、保熱炉４内の雰囲気温度を半永久的に２５０℃以上を常時保持できるようになった。従って、本発明により、保熱炉４の保熱能力が向上し、連続鋳造における所謂「連々鋳」の数が増加でき、連鋳効率を高められるようになった。また、高温鋼材鋳片２の圧延チャンスがある毎に、必ず圧延素材の供給ができるようになった。

一方、従来通りに、一般鋼材鋳片５を装入しない操業も行ったが、この場合は、３．５日経過後に雰囲気温度は２５０℃を下回り、貯留している鋼鋳片２はスクラップとして廃棄処理することになった。つまり、高温鋼材鋳片の圧延チャンスがあっても、圧延素材の供給ができず、該チャンスを失うことになる。

なお、上記実施例は、炉内雰囲気温度の監視及び別種鋼鋳片の選択を作業者の判断に任せた場合であるが、それらをコンピュータで実施しても同じ結果になった。

本発明に係る高温鋼材鋳片の保熱方法を実施した際の炉内状況を説明する模式図であり、（ａ）は、連鋳機からの高温鋼材鋳片を装入した当初の状況、（ｂ）は炉内雰囲気温度が３００℃に低下した状況、（ｃ）は一般鋼材鋳片の装入で炉内雰囲気温度が再度上昇した状況、（ｄ）は再度炉内雰囲気温度が３００℃に低下した状況である。 連続鋳造から熱間圧延までの工程を示すフロー図である。 試験操業のため保熱炉へ装入された一般鋼材鋳片の温度及び保熱すべき高温鋼材鋳片の温度の経時変化を示す図である。

符号の説明

１ 加熱炉
２ 保熱対象の高温鋼材鋳片
３ 鋼材ヤード
４ 保熱炉
５ 一般鋼材鋳片
６ スペース

Claims (4)

1. 連続鋳造で製造した高温鋼材鋳片を熱間圧延工場の加熱炉へ搬送するまで、該高温鋼材鋳片を保熱炉で一定温度以上に保持するに際し、
   前記保熱炉内の雰囲気温度を常時測定し、その測定値が予め定めた前記一定温度より高温になるように、一般鋼材鋳片で前記一定温度以上の状態にあるものを保熱炉へ装入し、該保熱炉の雰囲気温度を上昇させることを特徴とする高温鋼材鋳片の保熱方法。
2. 前記高温鋼材鋳片が、電磁鋼板製造用又は特殊鋼板製造用の素材であり、前記一般鋼材鋳片が、一般炭素鋼板製造用の素材であることを特徴とする請求項１記載の高温鋼材鋳片の保熱方法。
3. 前記一定温度を２５０℃とすることを特徴とする請求項１又は２記載
   の高温鋼材鋳片の保熱方法。
4. 連続鋳造で製造した高温鋼材鋳片を滞留させる保熱炉と、一般鋼材鋳片を放置して滞留させる鋼材ヤードとを備えると共に、前記保熱炉には、炉内の雰囲気温度を測定する温度計と、その測定値を入力し、予め設定してある温度に対比し、該測定値が設定値より下回る時期を定め、前記鋼材ヤードに放置してある一般鋼材鋳片のうちの高温状態にあるものを選択、装入する命令を出力する演算器と、選択された一般鋼材鋳片を前記保熱炉へ搬送、装入する手段とを備えたことを特徴とする高温鋼材鋳片の保熱システム。

Images