JP2008221316A - 連続鋳造鋳片の冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続鋳造後にガス切断機などによって切断された鋼の連続鋳造鋳片を所定の温度まで冷却するために待機させる冷却床において、従来の空冷方式に比べて格段に冷却効率を高めて鋼鋳片を冷却することができ、しかも割れ感受性の高い鋼種であっても割れを発生させることなく冷却することのできる冷却方法を提供する。
【解決手段】 本発明の冷却方法は、連続鋳造された鋼の鋳片１１が連続鋳造機出側の冷却床７に在るときに、水ミストと空気との混合体を冷却用ファン１０から噴霧して前記鋳片を冷却する。この場合、前記鋳片が割れの発生しやすい特殊鋼、例えば１３％Ｃｒ鋼であっても、また、前記鋳片がビレットであっても本発明の効果を如何なく発現することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続鋳造された鋼鋳片の冷却方法に関し、詳しくは、連続鋳造後にガス切断機などによって切断された鋳片を所定の温度まで冷却するために設置された、鋳片を待機させる冷却床において、鋳片に割れを発生させることなく効率的に冷却する技術に関するものである。

連続鋳造機によって鋳造され、ガス切断機などによって所定長さに切断された鋳片は、検査或いは表面手入れを施すために、一旦所定温度以下まで冷却される。この冷却は、通常、連続鋳造機の出側に設けられた冷却床において行われる。このような冷却床としては、例えば、特許文献１に記載されるロールコンベア（或いはチェーンコンベア）方式のもの、或いは特許文献２に記載されるウォーキングビーム方式のものなどが存在する。

何れの場合であっても、ガス切断機などによって所定長さに切断され、搬送用ロールによって鋳片の長手方向に向いて冷却床に搬送されてきた鋳片は、冷却床において鋳片の長手方向とは直交する方向に順次送りだされ、冷却するように構成されている。鋳片は、この順次送りの間に、水冷或いは空冷によって冷却され、冷却床の他端に到達する頃には所定の温度、例えばリフティングマグネットに着磁可能な温度まで冷却され、リフティングマグネットなどによって吊り上げられ、貨車、搬送用車両、或いは、その他の搬送手段移送に移載される。
特開平６−９０４５号公報 特開２０００−１１７４０８号公報

ところで、前述の冷却床は、通常、連続鋳造機を設置した際に想定されていた生産条件や対象鋼種に応じて設計され設置される。つまり、冷却床に搬入されてくる鋳片の単位時間当たりの本数は、連続鋳造時の鋳片引抜き速度によって決まり、その鋳片が冷却床を移動中に所定の温度までの冷却を完了するには、自ずと冷却床の広さが決まるからである。また、水冷可能な鋼種であれば、冷却床に水スプレーを設置して水冷することにより、冷却時間を短縮し、これによって冷却床の広さを圧縮することができる。

しかしながら、一旦設置された連続鋳造設備において、当初想定した条件から鋳造条件が変更されることは、しばしば発生する。例えば、鋼材需要の増大に対応して、増産の必要性から鋳片引抜き速度を増速したり、或いは、当初想定していなかったような冷却時の割れ感受性の高い鋼種を新たに鋳造しなければならなくなったりする場合である。

このような場合には、従来は冷却床を拡張する以外には対処することができなかった。言い換えれば、連続鋳造機の敷地周囲に十分な余裕がない場合には、増産や新規の鋼種の生産に対処することが不可能であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造後にガス切断機などによって切断された鋼の連続鋳造鋳片を所定の温度まで冷却するために設置される冷却床において、従来の空冷方式に比べて格段に冷却効率を高めて鋼鋳片を冷却することができ、しかも割れ感受性の高い鋼種であっても割れを発生させることなく冷却することのできる、連続鋳造鋳片の冷却方法を提供することである。

上記課題を解決するための第１の発明に係る連続鋳造鋳片の冷却方法は、連続鋳造された鋼の鋳片が連続鋳造機出側の冷却床に在るときに、水ミストと空気との混合体を噴霧して前記鋳片を冷却することを特徴とするものである。

第２の発明に係る連続鋳造鋳片の冷却方法は、第１の発明において、前記鋳片が冷却時に割れの発生しやすい特殊鋼の鋳片であることを特徴とするものである。

第３の発明に係る連続鋳造鋳片の冷却方法は、第２の発明において、前記特殊鋼が１３％Ｃｒ鋼であることを特徴とするものである。

第４の発明に係る連続鋳造鋳片の冷却方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記鋳片がビレットであることを特徴とするものである。

第５の発明に係る連続鋳造鋳片の冷却方法は、第４の発明において、前記ビレットが丸ビレットであることを特徴とするものである。

第６の発明に係る連続鋳造鋳片の冷却方法は、第４または第５の発明において、前記ビレットを転動させつつ冷却床を移送する際に、前記水ミストと空気との混合体を噴霧して冷却することを特徴とするものである。

本発明によれば、冷却床に在る連続鋳造鋳片を、水ミストと空気との混合体を噴霧することによって冷却するので、従来の空冷に比べて迅速に鋳片の冷却を行うことができ、また、水滴や水流が直接鋳片に接触しないので、鋳片は局部的に冷却されず、その結果、割れ感受性の高い１３％Ｃｒ鋼などの特殊鋼においても、割れを発生することなく、迅速な冷却を達成することができる。このことによって、たとえ、冷却床の拡張が困難な連続鋳造工場であっても、このような割れ感受性の高い鋼種の鋳片を増産することが可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明においては、連続鋳造機で鋳造された後にガス切断機や熱鋸などによって所定の長さに切断された熱間状態の鋳片を、連続鋳造機の出側に設置した冷却床で冷却する際に、水ミストと空気との混合体を冷却床に噴霧して、冷却床周囲の雰囲気（空気）を冷却し、主に、この温度低下した雰囲気によって熱間状態の鋳片を冷却する。

本発明において重要な要素をなす、水ミストと空気との混合体を噴霧する装置としては、通常の空冷ファン外筒の空気噴出側周囲に、水ミストを噴出する水スプレーノズルを多数配置したものが好適である。このような水スプレーノズルを併設した空冷ファン（以下、単に「冷却用ファン」とも記す）では、水ミストがファンからの気流中で蒸発し、その際の蒸発潜熱によって水ミストとともに噴出する空気が冷却される。

このため、雰囲気温度と同じ温度の気流しか供給しえない従来の空冷ファンに比べて、冷却能力が著しく大きくなる。しかも、水ミストは気流とともの飛翔中に蒸発するので、気流が鋳片表面に到達する際には、水滴が既に消失していて鋳片と直接接触しないか、接触したとしても極めて小さな水滴であり、鋳片表面は水滴によって局部的に冷却されることはなく、ほぼ均一に冷却されるので、冷却による割れの発生を防止することができる。

併設する水スプレーノズルの性能としては、水滴の平均粒径が５００μｍ以下のものが好ましく、より好ましくは１００μｍ以下である。水滴の平均粒径が５００μｍを超えると、水滴が気流中で蒸発しきらずに鋳片表面に到達して、鋳片を局部的に急冷し、割れを発生するので好ましくない。水滴の平均粒径の下限は特に定めないが、工業用水のような異物を含有する可能性のある水を使用する場合には、水スプレーノズルに異物が詰まらないようにするために、水滴の平均粒径が２００μｍ以上５００μｍ以下の水スプレーノズルとする。このような水滴を発生する水スプレーノズルであれば、通常の工業用水に含まれる大きさの異物は通過可能であり、ノズル詰まりは発生しない。尚、通常の水道水（上水）を使用する場合は、平均粒径の下限が１０μｍ程度の水スプレーノズルを使用しても全く問題ない。

この場合、水ミストと空気との混合体を、冷却床の側面側から、冷却床を移動する鋳片に向けて噴霧してもまたは鋳片の直上に向けて噴霧しても、或いは、冷却床の上方から、冷却床を移動する鋳片に向けて噴霧してもどちらでも構わない。但し、冷却用ファンから噴出する気流の到達する範囲はかなり広いので、冷却用ファンの設置数を少なくすることができるなどの理由から、冷却床の側面側から冷却床の鋳片に向けて噴霧することが好ましい。冷却用ファンの設置数は、所望する冷却条件に応じて決定すればよい。

本発明において対象とする連続鋳造設備は、連続鋳造された鋳片を冷却床にて所定の温度まで冷却してから、貨車や搬送車両で次工程に移送するように構成されている連続鋳造設備である限り、どのような連続鋳造設備であっても構わず、本発明を適用することができる。

とりわけ、水冷すると割れが発生しやすい特殊鋼、例えば１３％Ｃｒ鋼などを連続鋳造する際に本発明を適用すると、割れを生じることなく冷却速度を高めることが可能となり、特に効果が顕著となる。また、貨車や搬送車両などに鋳片を積載させる際に、トングなどで掴もうとしてもサイズが小さいことから掴みにくく、そのために、リフティングマグネットを用いて吊り上げることの多い、ビレット、特に丸ビレットの連続鋳造設備において多大な効果を発揮する。リフティングマグネットを用いて鋳片を吊り上げる場合、鋳片温度が高いと着磁せず、冷却床からの払い出しができなくなることから、冷却床において少なくとも着磁する温度範囲までに冷却する必要があるからである。

このように、本発明によれば、冷却床に在る鋳片を、水ミストと空気との混合体を噴霧することによって冷却するので、従来の空冷に比べて極めて迅速に鋳片の冷却を行うことができ、また、水滴や水流が直接鋳片に接触しないので、鋳片は局部的に冷却されず、その結果、割れ感受性の高い１３％Ｃｒ鋼などの特殊鋼においても、割れを発生することなく、迅速な冷却を達成することができる。

本発明を、１３％Ｃｒ鋼の丸ビレットを製造する６ストランドの連続鋳造機の出側に設けられた冷却床において適用した例を説明する。図１に、ビレット連続鋳造機及び冷却床の構成の概略平面図を示す。

図１において、ビレット連続鋳造機１は、タンディッシュ２、ガイドロール帯３、ガス切断機４及び搬送用ローラーテーブル５を備え、タンディッシュ２の上方の取鍋６に保持された１３％Ｃｒ鋼の溶鋼（図示せず）は、タンディッシュ２の直下の鋳型（図示せず）に注入され、鋳型によって冷却されて凝固シェルを形成し、この凝固シェルを外殻とし内部を未凝固相とする鋳片は、連続的に鋳型の下方に引抜かれながらガイドロール帯３で二次冷却水によって冷却され、内部までの凝固を完了する。その後、鋳片は、ガス切断機４によって所定の長さに切断されてビレット１１が製造される。ガス切断機４により所定の長さに切断されたビレット１１は、搬送用ローラーテーブル５で搬送された後、搬送用ローラーテーブル５と直交する方向に移動するチェーンコンベア７ａによって冷却床７に導入される。チェーンコンベア７ａは冷却床７の先端まで設置されている。

この場合、冷却床７の長さは６０ｍであり、取鍋の約１チャージ分に相当するビレット１１、具体的には１５０本のビレット１１の並ぶ長さを有し、ビレット１１はチェーンコンベア７ａによって、転動つまり転がりながら搬出側まで移動するようになっている。搬出側の仕分けスキッド８，９にはそれぞれリフティングマグネット式クレーンが設けられており、ビレット１１はリフティングマグネット式クレーンによって搬送車両（図示せず）に積載されるように構成されている。

直径が１７０ｍｍの１３％Ｃｒ鋼の丸ビレットを連続鋳造したときに冷却床７に搬入された時点のビレット１１の表面温度は７００℃であった。

雰囲気温度が２５〜３０℃であるときに、冷却床７の側面の（ビレット１１に対しては長手方向）の片側に、水ミストと空気との混合体を噴霧する冷却用ファン１０（（株）いけうち製：クールジェッター）を２０台均等間隔で配置し、冷却床７を移動するビレット１１を冷却した。

この冷却用ファン１台当たりの水スプレーノズルの設置数は１５個であり、その水量は１８Ｌ／分、水ミストの平均粒径は２６０μｍであった。また、冷却用ファンの口径は３７０ｍｍで、送風量は７５ｍ³ ／分であった。この条件下で冷却した結果、ビレットの表面温度は３時間で１７０℃となり、リフティングマグネットに着磁し、仕分けスキッド８或いは仕分けスキッド９から搬出することができた。

これにより、ビレット連続鋳造で取鍋１チャージ分の溶鋼を鋳造した時点で冷却床からのビレットの搬出が開始でき、次チャージの溶鋼を続けて連続鋳造する所謂「連々鋳」が可能となった。尚、本発明者等は１３％Ｃｒ鋼の着磁温度は２００℃以下であり、好ましくは１７０℃以下であることを確認している。

一方、比較のために冷却用ファンを使用せずにビレットを冷却した場合には、取鍋１チャージ分のビレットが冷却床に並んだ時点（鋳造開始時のビレットが冷却床の搬出側に到達した時点であり、鋳造開始から３時間経過時点）では、ビレット表面温度は未だ２１８℃であり、着磁せず、その後、１時間３０分間放冷して、ようやく、ビレット表面温度が１７０℃まで低下した。その後、ビレットをリフティングマグネットによって仕分けスキッドから搬送車両に搬出した。このために、ビレット連続鋳造機では連々鋳はできず、１チャージのみの鋳造を余儀なくされた。

ビレット連続鋳造機及び冷却床の構成の概略平面図である。

符号の説明

１ ビレット連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ ガイドロール帯
４ ガス切断機
５ 搬送用ローラーテーブル
６ 取鍋
７ 冷却床
７ａ チェーンコンベア
８ 仕分けスキッド
９ 仕分けスキッド
１０ 冷却用ファン
１１ ビレット

Claims (6)

1. 連続鋳造された鋼の鋳片が連続鋳造機出側の冷却床に在るときに、水ミストと空気との混合体を噴霧して前記鋳片を冷却することを特徴とする、連続鋳造鋳片の冷却方法。
2. 前記鋳片が冷却時に割れの発生しやすい特殊鋼の鋳片であることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造鋳片の冷却方法。
3. 前記特殊鋼が１３％Ｃｒ鋼であることを特徴とする、請求項２に記載の連続鋳造鋳片の冷却方法。
4. 前記鋳片がビレットであることを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の連続鋳造鋳片の冷却方法。
5. 前記ビレットが丸ビレットであることを特徴とする、請求項４に記載の連続鋳造鋳片の冷却方法。
6. 前記ビレットを転動させつつ冷却床を移送する際に、前記水ミストと空気との混合体を噴霧して冷却することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の連続鋳造鋳片の冷却方法。

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