JP2009136908A - 連続鋳造における鋳込終了後の鋳片の引抜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳片の最ボトム部での溶鋼絞り出し、漏鋼、厚みの増大などの問題を回避し、且つ鋳片の引抜停止を要しない連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法を提供する。
【解決手段】定常鋳造時の鋳造速度をＶｃとしたとき、引抜速度Ｖｗを０．７×Ｖｃ≦Ｖｗ≦１．１×Ｖｃにより表される範囲に保持したまま鋳片を引き抜きながら、前記鋳片後端部に設定されたロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側の１０ｍ≦Ｌ≦２５ｍにより表される鋳造方向長さＬの範囲内のロールの間隔を、０ｍｍ＜Ｃｏ≦４．０ｍｍにより表される拡大量Ｃｏの範囲内で拡大させて前記鋳片の凝固殻部分を意図的にバルジングさせる。また、前記拡大設定の開始位置より下流側の全てのロールの間隔を最大ロール間隔まで拡大させてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造における鋳込み終了後の鋳片の引抜方法に関し、さらに詳しくは、鋳片の引き抜きの停止および鋳片の後端部（ボトム部）の処理作業が不要であり、連続鋳造設備の寿命の低下や最ボトム部の品質の低下、スラブ厚みのバラツキによる下工程での圧延スケジュールの再調整などの問題を生じることなく、鋳込の終了時に最ボトム部からの溶鋼絞り出しや漏鋼を防止できる連続鋳造における鋳込終了後の鋳片の引抜方法に関する。

鋳片の連続鋳造においては、レードル内の溶鋼をタンディッシュを介して鋳型内に連続して鋳込み、水冷鋳型により溶鋼外周に凝固殻を形成し、続くガイドロール群により凝固殻を成長させ、鋳片をピンチロールにより引き抜いている。しかし、このような連続鋳造の鋳造末期においては溶鋼の供給がなくなるため、安定した溶鋼の供給が行われる定常鋳造時とは異なる制御方法により鋳込みを終了する必要がある。

この鋳込終了方法としては、鋳込終了時に鋳造速度を定常鋳造速度の３０％程度まで減速させて鋳込みを停止し、鋳型内残溶鋼の最後端部（以下、「最ボトム部」とも記す）に冷却剤を投入して凝固させ、その後、所定の引抜速度で鋳片を引き抜く減速鋳込終了方法が知られていた。しかし、この減速鋳込終了方法では、鋳造の減速・停止、鋳片の温度低下およびボトム処理作業などの多くの問題があるため、連続鋳造の生産性の向上、鋳片の品質向上、高温出片化および作業負荷軽減などを目的とした鋳込終了方法が開示されている。

特許文献１には、鋳込終了前の鋳造の減速や停止およびボトム部処理作業を行わず、通常の鋳造速度を保持したまま鋳込みを終了する方法において、鋳片の最後端部である鋳型内溶鋼の最ボトム部の内部に複数の凝固層で仕切られた階層構造をなす空洞を形成して、未凝固溶鋼の絞り出しによる吹き上げが生じても、凝固層で遮られて漏鋼に至らないようにする方法が開示されている。このような階層構造は、鋳型直下のガイドロールで鋳片に押し付け力を付加するなどして湯面を停滞させることによる凝固層の形成を、複数回行うことによって形成される。

特許文献２には、特許文献１と同様に鋳込終了前の鋳造の減速や停止およびボトム部処理作業を行わず、通常の鋳造速度を保持したまま鋳込みを終了する方法において、最ボトム部の凝固を鋳型直下の二次冷却水により行い、最ボトム部凝固完了後は、引抜速度を加速することにより高速の鋳込終了を可能とする方法が開示されている。この方法では、最ボトムの位置に応じて二次冷却水の量を調整することによって溶鋼絞り出しや漏鋼を防止する。

特許文献３には、特許文献１および２と同様に鋳込終了前の鋳造の減速や停止およびボトム部処理作業を行わず、通常の鋳造速度を保持したまま鋳込みを終了する方法において、最ボトム部が鋳型内メニスカスから所定の区間に位置する間、モールド冷却水およびガイドロール群での二次冷却水を凝固殻に収縮変形を与えない量に抑制する方法が開示されている。ここに開示された方法によれば、バルジングにより鋳片内体積を増加させ、溶鋼吹き上げおよび漏鋼を防止し、さらにこのバルジングによる中心偏析および最ボトム部の引け巣の増大を、ガイドロール群後段の小径ロール群によりクレータエンド付近を圧下することにより防止することができる。

しかし、特許文献１〜３に開示された方法では、特に厚鋼板向けスラブのように、凝固収縮および降温収縮の補償のためのロール間隔の減少を必要とする場合においては、鋳込温度や二次冷却水量のバラツキによるロール間でのバルジング量のバラツキが原因となって、溶鋼絞り出しや漏鋼を完全に抑制することは困難であった。

そこで、本発明者らは、特許文献４において、鋳型への給湯をストップさせた時点で、凝固殻が所定の厚みを有する未凝固部のロール間隔を拡大して凝固殻をバルジングさせ、鋳片の未凝固部の溶鋼の湯面を下流側に引けさせて、且つこのバルジング部よりも下流部では通常のロール間隔に設定して圧下により鋳片を所定の厚みとする方法を提案した。この方法は、二次冷却水による制御ではなく、バルジングによって溶鋼が下方に引き込まれるため、溶鋼絞り出しや漏鋼を確実に防止することができる。
特開平５−２６１５０１号公報（特許請求の範囲および段落［００１１］） 特開平６−２６２３２３号公報（特許請求の範囲および段落［０００９］〜［００１１］） 特開平７−１１２２５５号公報（段落［００１６］〜［００１９］） 特許第３１８６６３１号公報（特許請求の範囲、段落［００１３］および［００１４］）

特許文献４において提案した方法では、１）ロール間隔の拡大量に規定がなく、拡大量が大きすぎる場合には内部割れの発生や中心偏析の悪化などの内部品質の悪化を招くおそれがある、２）鋳片の完全凝固部の圧下必要量が設備能力の範囲を超える場合には所定の圧下量が確保されず、下工程での圧延の許容範囲を超える厚みの鋳片を供給しなければならないおそれがあり、下工程での圧延スケジュールの再調整を余儀なくされる可能性がある、３）完全凝固部の圧下によって設備に過大な負荷がかかり設備寿命が低下する、といった問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、鋳片の引き抜きの停止および鋳片のボトム部の処理作業が不要であり、連続鋳造設備の寿命の低下や最ボトム部の品質の低下、スラブ厚みのバラツキによる下工程での圧延スケジュールの再調整といった問題を生じることなく、鋳込みの終了時に最ボトム部からの溶鋼絞り出しや漏鋼を防止する方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明者らは、鋳片の連続鋳造試験を繰り返し行い、最ボトム部からの溶鋼絞り出しや漏鋼の発生しない、鋳片引抜時のロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側全てのロール間隔の拡大量、ロール間隔の拡大範囲の長さ、鋳片の引抜速度、ロール間隔の拡大設定の開始位置およびロール間隔を拡大するタイミングについて検討を行った。その結果、下記の（ａ）〜（ｅ）に示す知見を得て本発明を完成させた。

（ａ）凝固殻のバルジング現象によって鋳片の未凝固部の湯面を下流側に引けさせて最ボトム部からの溶鋼絞り出しや漏鋼の発生を防止する安全代を大きくするには、鋳片引抜時のロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側全てのロール間隔の拡大量Ｃｏをできるだけ大きくすることが望ましい。しかし、拡大量Ｃｏを大きくしたところ、ロール間隔を拡大した部分では鋳片の強制バルジング歪みに起因する内部割れ（以下、「Δ内割れ」という）が発生した。さらに、厚くなった鋳片に対する圧下量が設備の剛性範囲を超え、鋳片の厚みが下工程の許容範囲よりも過大となった。

これは、圧延設備の寿命を低下させる原因であるとともに、下工程での圧延スケジュールの再調整の原因となる。そこで、拡大量Ｃｏの大きさとΔ内割れの発生および鋳片の厚みとの関係について検討したところ、０ｍｍ＜Ｃｏ≦４．０ｍｍの範囲とすればΔ内割れが発生せず、鋳片の厚みを下工程の許容範囲内に収められることが判明した。

なお、拡大量Ｃｏを最大限まで拡大することにより、Δ内割れの発生や鋳片が過大な厚みとなるものの、鋳片の未凝固部の湯面を最大限に鋳造方向の下流側に引けさせることができる。これは、鋳造設備において耐火物のトラブルのような突発的なトラブルが発生して溶鋼の供給が急遽停止された場合等に、最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼の発生を防止するための方法として顕著な効果がある。

（ｂ）ロール間隔の拡大範囲の長さＬについては、短すぎると鋳片の未凝固部の湯面の鋳造方向の下流側への引け量が不十分となり最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼を誘発しやすいことがわかった。一方、長すぎると湯面の引け量が大きくなりすぎて切り捨てる部分が長くなり、鋳片の歩留まりが低下する。

そこで、ロール間隔の拡大範囲の長さＬの適切な大きさについて検討した結果、１０ｍ≦Ｌ≦２５ｍの範囲とすれば、最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼を防ぎ、切り捨てる部分を所定の長さ以下に低減できることがわかった。さらに、ロール間隔の拡大範囲の長さＬの値を上記の範囲とすることにより、鋳片の未凝固部では溶鋼静圧により意図的なバルジングがなされ、その後、鋳片は完全に凝固するまでに下工程の許容範囲の厚みとなる。したがって、完全凝固部ではバルジングがなされず、圧下も一切されないため、圧下設備の負荷は著しく軽減される。

（ｃ）ロール間隔の拡大量Ｃｏおよびロール間隔を拡大させる範囲の鋳造方向長さＬを上述の（ａ）および（ｂ）に記載した範囲とした場合、鋳片引抜時の引抜速度Ｖｗが、溶鋼が安定して供給される定常鋳造部の鋳造速度Ｖｃの０．７倍未満では、二次冷却帯での過冷却によって表面割れが発生しやすく、一方、定常鋳造部の鋳造速度Ｖｃの１．１倍を超えて大きいと、最終凝固位置におけるクレータエンド形状が鋭角となり、鋳片のボトム部の中心部の品質が低下しやすくなることがわかった。

そこで、０．７×Ｖｃ≦Ｖｗ≦１．１×Ｖｃの範囲内で引抜速度Ｖｗを変化させたところ、定常鋳造部と遜色のない品質の鋳片が得られた。さらに、上工程である精錬処理の時間のずれや鋳込温度のバラツキなどが生じた場合においても引抜速度Ｖｗを変化させて柔軟に対応することが可能である。

（ｄ）ロール間隔の拡大設定の開始位置については、鋳型の下端から鋳造方向の下流側の任意の位置に設定可能である。しかし、あまりに下流側に設定すると凝固殻の厚みが増大した部分でロール間隔を拡大することとなり、湯面を引けさせる効果が小さくなる。一方、下限値は、一般的な鋳型長さは０．９ｍ程度であるので、物理的にロール間隔を拡大設定することが可能な１．０ｍとした。したがって、ロール間隔の拡大設定の開始位置については、メニスカスからの距離ａが、１．０ｍ≦ａ≦２０．０ｍを満たすことが望ましい。

（ｅ）ロール間隔を拡大するタイミングを、鋳込終了前としたのでは、ロール間隔の拡大によって最ボトム部からの絞り出しや漏鋼の防止を意図して湯面を引けさせても、その後の給湯により湯面が元の位置に戻るため、ロール間隔の拡大の効果が打ち消されてしまう。一方、鋳込終了後、時間が経過しすぎてからロール間隔を拡大したのでは、鋳片の凝固が進みすぎてロール間隔を拡大しても、湯面が十分に引けず、最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼を防ぐことができない場合がある。

したがって、ロール間隔を拡大するタイミングについては、鋳込終了時点からロール間隔を拡大する時点までの鋳片の引抜長さＴｏが、０ｍ＜Ｔｏ≦２．０ｍを満たすことが望ましい。また、ロール間隔の拡大は、対象となる全てのロールについて同時に行うのが望ましい。ロール間隔を部分的に拡大したのでは、ロールの配設されたローラーエプロン毎にロール間隔の不整合を生じる場合があり、内部割れを生じたり、設備負荷を増大させたりする原因となるからである。

本発明は、上記の知見に基づきなされたものであり、下記の（１）〜（３）に示される連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法を要旨としている。

（１）タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造における鋳込終了後の引抜方法であって、鋳込終了後に鋳片の引き抜きの停止および前記鋳片の後端部であるボトム部の処理作業を行うことなく、定常鋳造時の鋳造速度をＶｃとしたとき、引抜速度Ｖｗを下記（１）式により表される範囲に保持したまま鋳片を引き抜きながら、前記鋳片後端部に設定されたロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側の下記（２）式により表される鋳造方向長さＬの範囲内のロールの間隔を、下記（３）式により表される拡大量Ｃｏの範囲内で拡大させて前記鋳片の凝固殻部分を意図的にバルジングさせることを特徴とする連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法（以下「第１の発明」という）。
０．７×Ｖｃ≦Ｖｗ≦１．１×Ｖｃ …（１）
１０ｍ≦Ｌ≦２５ｍ …（２）
０ｍｍ＜Ｃｏ≦４．０ｍｍ …（３）

（２）タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造における鋳込終了後の引抜方法であって、鋳込終了後に鋳片の引き抜きの停止および前記鋳片の後端部であるボトム部の処理作業を行うことなく、定常鋳造時の鋳造速度をＶｃとしたとき、引抜速度Ｖｗを前記（１）式により表される範囲に保持したまま鋳片を引き抜きながら、前記鋳片後端部に設定されたロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側の間隔変更が可能な全てのロールの間隔を、鋳込終了時点における鋳型直下から連続鋳造機端部までの間の最大ロール間隔まで拡大させて、前記鋳片の凝固殻部分を意図的にバルジングさせることを特徴とする連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法（以下「第２の発明」という）。

（３）上記第１の発明および第２の発明の鋳片引抜方法において、鋳込終了時点からロール間隔を拡大する時点までの前記鋳片の引抜長さＴｏが下記（４）式により表される関係を満足し、且つ間隔の拡大の対象である全てのロールの間隔の拡大が同時に行われることが望ましい。
０ｍ＜Ｔｏ≦２．０ｍ …（４）

（４）上記（１）〜（３）の連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法において、メニスカスから前記ロール間隔の拡大設定の開始位置までの距離ａが下記（５）式により表される関係を満足することが望ましい。
１．０ｍ≦ａ≦２０．０ｍ …（５）

本発明において、「鋳込終了時点における鋳型直下から連続鋳造機端部までの最大ロール間隔」とは、鋳込終了時点において連続鋳造機内で設定されているロール間隔のうち最大の間隔を意味する。

本発明で規定する「意図的に」バルジングさせるとは、溶鋼の静圧負荷に加え、ロール間隔の拡大に伴い強制的にバルジングさせることを意味する。

本発明の連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法によれば、鋳片の引き抜きの停止および鋳片のボトム部の処理作業を不要とし、連続鋳造設備の寿命の低下や鋳片の最ボトム部の品質低下、鋳片の厚みのバラツキによる下工程での圧延スケジュールの再調整といった問題を生じることなく、鋳込終了時における最ボトム部からの溶鋼絞り出しや漏鋼を防止することができる。

〈第１の発明〉
第１の発明に係る鋳片引抜方法は、上述の通り、タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造における鋳込終了後の引抜方法であって、鋳込終了後に鋳片の引き抜きの停止および前記鋳片の後端部であるボトム部の処理作業を行うことなく、定常鋳造時の鋳造速度をＶｃとしたとき、引抜速度Ｖｗを前記（１）式により表される範囲に保持したまま鋳片を引き抜きながら、前記鋳片後端部に設定されたロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側の前記（２）式により表される鋳造方向長さＬの範囲内のロールの間隔を、前記（３）式により表される拡大量Ｃｏの範囲内で拡大させて前記鋳片の凝固殻部分を意図的にバルジングさせることを特徴とする連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法である。

図１は、第１の発明の実施形態に係る連続鋳造機の断面の概略構成図である。本実施形態では、鋳片としてスラブを鋳造する。

前記図１に示された通り、レードルから供給された溶鋼８は、タンディッシュ１を介して浸漬ノズル２から鋳型３内に注入される。注入された溶鋼８の外周には、強制水冷される鋳型３によって凝固殻９が形成される。凝固殻９は、続くガイドロール群４で支持されつつ、ガイドロール群４を構成するロール４ａ間の図示しない二次冷却スプレーノズル群から噴射されるスプレー水により冷却されて成長する。スラブ１１はピンチロール４ｂにより引き抜かれる。

ガイドロール群４を構成するロール４ａのうち、鋳型３の内部に形成される溶鋼湯面（メニスカス）７からガイドロール群４の下流方向へ所定の距離ａ以上離れたものは、複数の対向するガイドロールセグメントに区分して配設されている。ここでのメニスカス７からの距離ａとは、メニスカス７からガイドロール群４に沿って測定した長さを意味する。前記対向するガイドロールセグメントのロール４ａは、油圧制御等の手段を用いて矢印Ｄで示される方向に移動させることができ、それにより、鋳片厚さ方向のロール間隔を拡大または縮小させることができる。

メニスカス７から上記の所定の距離ａだけ離れた位置を、ロール間隔の拡大設定の開始位置Ａと呼ぶ。なお、ロール４ａの移動は、ガイドロールセグメントの上下ロールの移動に限られず、ガイドロールセグメントの配設された互いに対向する上下フレームのうち、例えば下フレームを固定して上フレームだけを移動させることによって行ってもよい。上記の方法により、バルジングのためのロール間隔の拡大または縮小制御が行われる。

鋳込が終了した時点、即ちレードルの溶鋼８がなくなってタンディッシュ１からの給湯が終了した時点からスラブ１１が長さＴｏ引き抜かれた時点に、ロール間隔の拡大設定の開始位置Ａから下流側の鋳造方向に沿う長さＬの範囲内の全てのロール４ａの間隔を拡大する。

鋳込終了後にロール間隔を拡大して、凝固殻９を意図的にバルジングさせることにより、スラブ１１の未凝固部の湯面を鋳造方向の下流側に引けさせてスラブ１１の最ボトム部での溶鋼の絞り出しや漏鋼の発生を防止することができる。なお、ロール４ａの間隔の拡大を鋳込が終了する前に行ったのでは、一旦引けた湯面がその後の給湯により元の位置に戻るため、ロール間隔の拡大の効果が得られない。

上述のロール間隔の拡大範囲の長さＬは、上記（２）式の範囲とする。ロール間隔の拡大範囲の長さＬが長すぎるとスラブ１１のボトム部の切り捨て部分が長くなって鋳片の歩留まりが低下し、一方、短すぎると溶鋼の湯面の引け量が不十分となり、最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼を誘発しやすいからである。

したがって、ロール間隔の拡大範囲の長さＬを（２）式で規定される範囲の値とすることにより、スラブ１１のボトム部の未凝固範囲では溶鋼静圧により意図的なバルジングがなされ、スラブ１１は完全に凝固するまでに下工程の許容範囲の厚みとなる。その際に、完全凝固部ではバルジングが起こらず、圧下も一切しないため、連続鋳造設備の負荷は著しく軽減される。

上述のロール間隔の拡大量Ｃｏは、上記（３）式の範囲とする。ロール間隔の拡大量Ｃｏが大きすぎるとロール間隔を拡大した部分でΔ内割れが発生し、また、厚くなったスラブ１１に対する圧下量が設備の剛性範囲を超え、スラブ１１の厚みが下工程での圧延の許容範囲を超える可能性があるからである。また、ロール間隔の拡大量Ｃｏが小さすぎるとスラブ１１の未凝固部の湯面が鋳造方向の下流側に十分に引けないため、最ボトム部からの溶鋼絞り出しや漏鋼の発生を防止することができなくなる。

上述の引抜長さＴｏは、長すぎるとスラブ１１の凝固が進みすぎてロール間隔を拡大しても湯面が十分に引けず、最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼を防ぐことができない場合がある。したがって、引抜長さＴｏの値は５ｍ以下であることが望ましく、下記（４）式を満足することがより望ましい。
０ｍ＜Ｔｏ≦２．０ｍ …（４）

ロール間隔の拡大設定の開始位置Ａは、あまりに下流側に設定すると凝固殻９の厚みが増大した部分でロール間隔を拡大することとなり、湯面を引けさせる効果が小さくなる。一方、鋳型長は通常０．９ｍ程度であるので物理的にロール間隔を設定することが可能な最小の距離は１．０ｍ程度である。そのため、メニスカス７からロール間隔の拡大設定の開始位置Ａまでの距離ａは下記（５）式を満足することが望ましい。
１．０ｍ≦ａ≦２０．０ｍ …（５）

図２は、本実施形態のメニスカスからロール間隔の拡大設定の開始位置までの距離、ロール間隔の拡大量、ロール間隔の拡大範囲の長さの設定の一例を示したグラフである。図２ではメニスカスからロール間隔の拡大設定の開始位置までの距離：ａ＝５ｍ、ロール間隔の拡大量：Ｃｏ＝１ｍｍ、ロール間隔の拡大範囲の長さ：Ｌ＝２４ｍとした例を示している。図２には、この設定の基準となる、溶鋼の供給が安定して行われる定常鋳造部での設定および後述する第２の実施形態の設定も併せて示している。

定常鋳造部ではメニスカス７から離れるほどロール間隔は狭くなっている。一方、本実施形態の鋳込終了後では、メニスカス７からの距離が２〜５ｍの範囲ではロール間隔は定常鋳造部よりも拡大され、一定となっている。メニスカス７から鋳型３の直下までの距離は約１ｍである。

そのため、前記図２においてロール間隔は、メニスカス２からの距離が０ｍの部分では鋳型３の内部であることから鋳型３の幅である２６１ｍｍであり、鋳型３の外である１ｍ以降は実際のロール間隔となっている。この条件の場合、定常鋳造部ではメニスカス７から２５〜２８ｍの範囲においてスラブ１１は完全に凝固する。

本実施形態では、鋳込終了後にロール間隔を拡大することにより、凝固殻９を意図的にバルジングさせることができ、スラブ１１の未凝固部の湯面を鋳造方向の下流側に引けさせて最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼の発生を防止することができる。

また、ロール間隔の拡大と同時に、引抜速度Ｖｗを前記（１）式により規定される範囲に保持することにより、スラブ１１の引き抜きを停止することなく、且つスラブ１１のボトム部において表面割れや、Δ内割れなどの中心部の品質の低下を招くことなく、ボトム部の処理を省略することができる。

ロール間隔の拡大によって、スラブ１１のボトム部の厚みが定常鋳造部よりも増加するが、この厚みの増加を下工程の圧延スケジュールに織り込んでおくことにより、厚いスラブ１１が下工程に供給されることによって圧延スケジュールを再調整しなければならない等の不具合は生じない。

前記図２には、拡大量Ｃｏが本実施形態よりも大きい、前述の特許文献４に記載の方法に係る引抜条件の一例として、ａ＝５ｍ、Ｃｏ＝６ｍｍ、Ｌ＝２３ｍとし、ロール群の終端部でロール間隔を定常鋳造部と同様に設定した比較例も示している。この場合、スラブの完全凝固部において圧下量が圧下設備の剛性を超えていると所定の厚みとすることができない場合もある。

〈第２の発明〉
第２の発明に係る連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法は、タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造における鋳込終了後の引抜方法であって、鋳込終了後に鋳片の引き抜きの停止および前記鋳片の後端部であるボトム部の処理作業を行うことなく、定常鋳造時の鋳造速度をＶｃとしたとき、引抜速度Ｖｗを前記（１）式により表される範囲に保持したまま鋳片を引き抜きながら、前記鋳片後端部に設定されたロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側の間隔変更が可能な全てのロールの間隔を、鋳込終了時点における鋳型直下から連続鋳造機端部までの間の最大ロール間隔まで拡大させて、前記鋳片の凝固殻部分を意図的にバルジングさせることを特徴とする連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法である。

第２の発明は、ロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側全てのロール間隔を、スラブの後端がロール間隔の拡大設定の開始位置に達した時点における鋳型直下から連続鋳造機端部までの間の最大ロール間隔まで拡大する点が異なる以外は第１の実施形態と同様であるため、前記図１を用いて説明する。

本実施形態では、鋳込終了後に前記図１に示すロール間隔の拡大設定の開始位置Ａより下流側に位置する全てのロールの間隔を、その時点における鋳型直下から連続鋳造機端部までの間の最大ロール間隔まで拡大する。これにより、Δ内割れの発生や、スラブ１１のボトム部の厚みが過大となる等、下工程の圧延スケジュールを再調整しなければならなくなるという影響を及ぼす可能性がある。しかし、湯面を最大限に引けさせることができるため、例えば鋳込の終了が鋳造設備における突発的なトラブルによるものである場合に、確実に最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼の発生を防止することができる。

前記図２には、本実施形態のメニスカスからロール間隔の拡大設定の開始位置までの距離ａの一例として、ａ＝１ｍとした例を示している。ロール間隔の拡大量Ｃｏについては、鋳型３の直下から下流側におけるロール間隔の最大値である、鋳型３の直下のロール間隔としている。メニスカス７から鋳型直下までの距離は約１ｍであるため、ロール間隔はメニスカスからの距離が０ｍの位置では２６１ｍｍであり、１ｍ以降は最大値である２６０ｍｍで一定となっている。

本発明の連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法の効果を確認するため、下記の鋳造試験を行い、その結果を評価した。

１．鋳造条件
連続鋳造機は、垂直部長さが２．５ｍ、機長が２９ｍであり、７点曲げ６点矯正式の垂直曲げ型の鋳造機を用いた。また、鋳片としてはスラブを鋳造し、寸法、定常鋳造部での鋳込速度、溶鋼加熱度および溶製材質成分は表１に示す通りとした。またロール間隔の絞込条件は図２に定常鋳造部として示す通りである。なお、鋼の成分中の溶製材質成分以外の残部はＦｅおよび不純物である。

また、鋳込終了後の引抜速度Ｖｗ、ロール間隔の拡大量Ｃｏ、メニスカスからロール間隔の拡大設定の開始位置までの距離ａ、ロール間隔の拡大範囲の長さＬ、タンディッシュからの給湯が終了した時点からロール間隔を拡大する時点までの鋳片の引抜長さＴｏを変化させて鋳込終了後のスラブの引抜を行った。その試験条件を表２に示す。本発明例１〜１１は第１の実施形態、本発明例１２は第２の実施形態に係る試験条件である。比較例１および２は、ロール間隔の拡大量Ｃｏを本発明の範囲よりも大きく設定した試験条件であり、ガイドロール群４の終端部では図２に示した条件と同様に定常鋳造部と同じロール間隔とする。

２．試験結果
表３に、試験結果を示す。

表３における評価指標は、ボトム絞り出しまたは漏鋼の発生率、ボトム内質格落率、スラブ厚、下工程への影響の有無および完全凝固セグメントの寿命チャージ（ヒート）数である。

ボトム絞り出しまたは漏鋼の発生率は、全試験回数に対して最ボトム部からの溶鋼の絞り出しまたは漏鋼が発生した回数の割合（％）により表示した。

ボトム内質格落率は、全試験回数に対するボトム内質格落の回数の割合を意味する。本発明例では、２５ｍｍプレートを用いて超音波探傷試験（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｅｓｔ；ＵＳＴ）により測定した値がＪＩＳ Ｇ ０８０１により規定されている基準に６ｄｂを加えた感度設定による探傷検査を実施し、探傷結果がＪＩＳ Ｇ ０８０１に規定される鋼板内部の判定基準を満たさなかった場合をボトム内質格落としている。

スラブ厚は、スラブ１１の最ボトム部での厚みの実測値である。

下工程への影響とは、スラブの厚みが下工程の許容範囲外となり、その結果、余剰スラブとなり圧延スケジュールを再調整しなければならないような影響などを言う。

完全凝固セグメントの寿命チャージ（ヒート）数とは、スラブが完全凝固となる最下流側のセグメントの交換までの寿命のことを意味し、この寿命はロールのベアリングが破損するまでの寿命に律速されることが多い。

本発明例１〜１１では、引抜速度Ｖｗ、ロール間隔の拡大量Ｃｏ、ロール間隔の拡大設定の開始位置のメニスカスからの距離ａ、ロール間隔の拡大範囲の長さＬ、タンディッシュからの給湯が終了した時点からロール間隔を拡大する時点までの鋳片の引抜長さＴｏによらず、いずれの評価項目も比較例と比べて優れた結果であった。スラブ厚は、最も厚い本発明例７においても２５４．０ｍｍであって、定常鋳造部よりも４ｍｍ厚くなっただけであり、下工程への影響は皆無であった。また、完全凝固部においてもロール間隔を拡大しているため、完全凝固セグメントの寿命は比較的高く良好な値であった。

本発明例１〜１１のうち、ロール間隔の拡大量Ｃｏが１．０ｍｍである本発明例１、３および８と本発明例９〜１１とを比較すると、本発明例９〜１１の方がボトム絞り出しまたは漏鋼発生率がより低かった。これは、本発明例９〜１１では、ロール間隔開放タイミングにおける引抜長が上記（４）式を満足する、より望ましい値であり、意図する通りのバルジングがなされたことによると考えられる。

ロール間隔を鋳型直下のロール間隔とした本発明例１２では、ボトム内質格落率が高い値であり、スラブの最ボトム部が厚すぎるため余剰スラブとなった。しかしこれらの不利な面はあるものの、ボトム絞り出し又は漏鋼の発生は皆無であり、最ボトム部からの溶鋼の絞り出しや漏鋼の発生を確実に防止するという本発明の第２の実施形態の目的は満足している。

比較例１および２では、ロール間隔の拡大量を本発明での規定範囲よりも大きく設定し、完全凝固部でスラブを所定の厚みに戻すという目標パターンに設定していたものの、未凝固部を含む凝固段階から完全凝固段階への推移領域においてスラブを所定の厚みとすることができなかった。

これにより、ボトム部が余剰スラブとならざるを得なかった。さらに、完全凝固部での厚みが過大であることから圧下設備への負荷が大きく、完全凝固領域におけるセグメントの寿命が低下した。また、ロール群の終端部での圧下率が高いため、本発明例１〜１２に比べて、ボトム絞り出しまたは漏鋼の発生率が高くなった。さらに、ロール間隔の拡大量が大きいため、バルジング量が大きいことに起因してΔ内割れによるボトム内質格落率が高い値となった。

本発明の連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法によれば、鋳片の引き抜きの停止および鋳片のボトム部の処理作業を不要とし、連続鋳造設備の寿命の低下や鋳片の最ボトム部の品質の低下、スラブ厚みのバラツキによる下工程での圧延スケジュールの再調整といった問題を生じることなく、鋳込みの終了時に最ボトム部からの溶鋼絞り出しや漏鋼を防止することができる。したがって、本発明の方法は、鋳造の停止、鋳片の温度低下、ボトム処理作業などの問題を伴うことなく、生産性の向上を達成できる鋳込終了時の操業方法として、連続鋳造分野において広範に適用できる技術である。

本発明の実施形態に係る連続鋳造機の断面の概略構成図である。 本発明の実施形態のメニスカスからロール間隔の拡大設定の開始位置までの距離、ロール間隔の拡大量、ロール間隔の拡大範囲の長さの設定の一例を示したグラフである。

符号の説明

１ タンディッシュ
２ 浸漬ノズル
３ 鋳型
４ ガイドロール群
４ａ ロール
４ｂ ピンチロール
７ 溶鋼湯面（メニスカス）
８ 溶鋼
９ 凝固殻
１１ スラブ

Claims (4)

1. タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造における鋳込終了後の引抜方法であって、
   鋳込終了後に鋳片の引き抜きの停止および前記鋳片の後端部であるボトム部の処理作業を行うことなく、
   定常鋳造時の鋳造速度をＶｃとしたとき、引抜速度Ｖｗを下記（１）式により表される範囲に保持したまま鋳片を引き抜きながら、
   前記鋳片後端部に設定されたロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側の下記（２）式により表される鋳造方向長さＬの範囲内のロールの間隔を、下記（３）式により表される拡大量Ｃｏの範囲内で拡大させて前記鋳片の凝固殻部分を意図的にバルジングさせることを特徴とする連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法。
   ０．７×Ｖｃ≦Ｖｗ≦１．１×Ｖｃ …（１）
   １０ｍ≦Ｌ≦２５ｍ …（２）
   ０ｍｍ＜Ｃｏ≦４．０ｍｍ …（３）
2. タンディッシュ内の溶融金属を連続的に鋳込んで鋳片とする連続鋳造における鋳込終了後の引抜方法であって、
   鋳込終了後に鋳片の引き抜きの停止および前記鋳片の後端部であるボトム部の処理作業を行うことなく、
   定常鋳造時の鋳造速度をＶｃとしたとき、引抜速度Ｖｗを下記（１）式により表される範囲に保持したまま鋳片を引き抜きながら、
   前記鋳片後端部に設定されたロール間隔の拡大設定の開始位置より下流側の間隔変更が可能な全てのロールの間隔を、鋳込終了時点における鋳型直下から連続鋳造機端部までの間の最大ロール間隔まで拡大させて、前記鋳片の凝固殻部分を意図的にバルジングさせることを特徴とする連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法。
   ０．７×Ｖｃ≦Ｖｗ≦１．１×Ｖｃ …（１）
3. 鋳込終了時点からロール間隔を拡大する時点までの前記鋳片の引抜長さＴｏが下記（４）式により表される関係を満足し、且つ間隔の拡大の対象である全てのロールの間隔の拡大が同時に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法。
   ０ｍ＜Ｔｏ≦２．０ｍ …（４）
4. メニスカスから前記ロール間隔の拡大設定の開始位置までの距離ａが下記（５）式により表される関係を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の連続鋳造における鋳込終了後の鋳片引抜方法。
   １．０ｍ≦ａ≦２０．０ｍ …（５）

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