JP2009519134A - 薄いストリップを連続鋳造するための方法と連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、金属が鋳型（３）から垂直に下方に流出し、ストリップ（１）が垂直方向（Ｖ）から水平方向（Ｈ）に折り曲げられ、ストリップ（１）が多数のドライバローラ対（４，５，６，７，８，９，１０）によって支持及び／又は移送及び／又は塑性変形される、連続鋳造装置（２）で薄いストリップ（１）を連続鋳造するための方法に関する。特に鋳造パラメータが変化した場合に品質低下を回避するため、本発明によれば、少なくとも１つのドライバローラ対（８，９，１０）が、ストリップ（１）の平均厚さ（ｄ）を本質的に変化させずにストリップ（１）を塑性変形する。更に、本発明は、特にこの方法を実施するための連続鋳造装置に関する。

Description

本発明は、金属が鋳型から垂直に下方に流出し、ストリップが垂直方向から水平方向に折り曲げられ、ストリップが多数のドライバローラ対によって支持及び／又は移送及び／又は塑性変形される、連続鋳造装置で薄いストリップを連続鋳造するための方法に関する。更に、本発明は、特にこの方法を実施するための連続鋳造装置に関する。

この種の方法は、特許文献１及び特許文献２から公知である。薄いストリップを連続鋳造する場合、液状の金属が上から鋳型に供給され、鋳型から、未だ液状のコアを有する、予成形されたストリップが垂直に下方に流出する。ストリップは、移送方向に冷えて固化し、この場合、ストリップは、徐々に垂直方向から水平方向に折り曲げられる。このため、金属を支持し、移送する多数のドライバローラ対が設けられている。ドライバローラ対がストリップの予変形を行なうことも可能であり、即ち、ストリップが、その厚さを縮小される。引き続き、即ちドライバローラ対を通過した後、ストリップは、後続の圧延機に達し、そこで、ストリップが更に圧延される。

「ＣＳＰ」の名称で、その厚さが大抵４５〜７０ｍｍであり、時折９０ｍｍまでになる薄スラブ用の組み合わせ式の鋳造圧延プロセスが公知である。仕上がった熱間ストリップの形状の寸法精度及び機械的性質への要求は、増々高まっている。同時に、できるだけ薄い最終厚さを有する熱間ストリップへの市場ニーズも高まっている。仕上げラインで熱間ストリップが薄く圧延されるべきである程、圧延プロセスが困難になる。仕上げラインの制御調整システムへの要求は、１．５ｍｍ以下の最終厚さでは著しく高まる。

この場合、圧延プロセスの安定性への本質的な影響を、仕上げラインに入るスラブ形状が有し、この場合、特にストリップの幅に対する薄スラブのプロフィル及びテーパと、スラブ長さに対するその均等性が重要である。長さに対するプロフィル又はテーパの急変は、仕上げライン内の平面度状態を急変させ、これにより圧延を不安定にし、この不安定さが、望ましくない場合には、生産中止（鋳造中断）を伴ういわゆる“Hochgeher“を結果として招く。スラブ形状は、直接的に品質を決定する鋳造プロセスの結果である。従来技術によれば、ドライバローラ対の領域でドライバローラの間での圧延プロセスによりある程度の厚さの縮小が得られる可能性しかない。

ＣＳＰ鋳造機は、従来技術によれば、「リキッドコアリダクション（ＬＣＤ）」を備え、位置調整式の油圧シリンダを介してストリップもしくは薄スラブのテーパを変化させる可能性を提供する。薄スラブのプロフィルは、セグメントの剛性と溶湯尖端の位置から生じる。溶湯尖端が鋳造機内の深いところに存在する程、溶湯正圧が、これにより、一定のセグメント剛性が前提とされる場合には、セグメントの撓みと、生じる薄スラブプロフィルが大きくなる。実際には、これは、鋳造速度の変化が、溶湯尖端の位置を変化させ、従って、変化したスラブプロフィルが生じることを意味する。付加的に、スラブプロフィルは、セグメントローラの摩耗プロフィルによって負の影響を受ける。この効果もしくは変化は、引き続く圧延プロセスを著しく困難にする。

いずれにしても、初期に使用されたＣＳＰ鋳造機は、大抵は「リキッドコアリダクション」を有しない。これは、そこでは薄スラブのプロフィルもテーパも影響を受けないことを意味する。スラブ形状は、この場合、セグメントの互いの整向にも、セグメント合成にも依存し、結局は溶湯尖端の位置にも依存する。従って、鋳造機が「リキッドコアリダクション」を有しない場合に圧延機で計算すべき問題は、相応に大きくなる。

従って、圧延機でストリップを圧延するための再現可能な条件を得るため、ＣＳＰプロセスには、これまで、薄スラブの形状を改善し、一定に維持することができる影響の可能性がかけている。
欧州特許第１ ０７１ ５２９号明細書 国際公開第２００４／０６５０３０号パンフレット

従って、本発明の根本にある課題は、前記欠点の克服を可能にする方法と、付属の連続鋳造機を提供することにある。即ち、連続鋳造装置に続く圧延プロセスにおいて、品質的に価値の高いストリップを得るための最適条件の提供を保証すべきである。

本発明によるこの課題の解決策は、方法によれば、少なくとも１つのドライバローラ対が、ストリップの平均厚さを本質的に変化させずにストリップを塑性変形することを特徴とする。

この場合、好ましいことに、少なくとも１つのドライバローラ対が、場合によっては存在するストリップのその幅方向に対するテーパを少なくとも十分に除去するような措置がとられる。選択的又は付加的に、少なくとも１つのドライバローラ対が、ストリップの所望の横断面プロフィルを生じさせるような措置をとってもよい。更に、ドライバローラ対での変形によって、もっぱら又は少なくとも十分にストリップの移送方向に対して横の材料流が生じるような措置がとられる。

平均厚さを本質的に変化させない変形が、ストリップの移送方向で見て最後のドライバローラ対又は最後の２つのドライバローラ対又は最後の３つのドライバローラ対で行なわれると有利である。更に、この変形は、水平方向へのストリップの折曲げの直前又は直後に行なわれる。特に、平均厚さを本質的に変化させない変形が、ストリップの移送方向で後続の圧延機での変形の直前に行なわれるような措置がとられる。

その平均厚さを本質的に変化させないストリップの前記変形は、特に、最後の又は最後の２つの又は最後の３つのドライバローラ対によるストリップの平均厚さの変化が、連続鋳造装置の終端部で５％以下、特に３％以下、であると理解すべきである。

金属を垂直に下方に流出させることができる鋳型と、ストリップを垂直方向から水平方向に折り曲げるための手段と、ストリップの支持、移送及び／又は塑性変形を行なうための多数のドライバローラ対を有する、薄いストリップを連続鋳造するための提案の連続鋳造装置は、本発明によれば、少なくとも１つのドライバローラ対が、前記のようにストリップの平均厚さを本質的に変化させずにストリップを塑性変形するために設けられていることを特徴とする。

本発明の提案によって、薄スラブの形状の適切な調整を可能にし、これは、特にプロフィル及びテーパであると理解すべきである。

従って、鋳造パラメータ、特に鋳造速度、の変化は、結局はスラブコンタの変化を結果として何ら生じさせない。このために使用されるドライバローラ対もしくは移送方向で見て最後のドライバローラ対は、ストリップの厚さを本質的に縮小しない前記塑性変形を実施するために、強化構成することができる。

従って、仕上げラインに入る一定の条件が得られ、これにより、特に危険な、即ち薄い、ストリップの場合でも圧延条件が安定する。

この場合、特に、ストリップの厚さと表面近傍の組織構造を持続的に変化させない、薄スラブのプロフィル及びテーパの改善が可能になる。材料流は、横方向にだけ行なわれるべきであり、長手方向には行なわれるべきでない。厚さの縮小は、必要も望ましくもないので、整向ドライバの構成は、特許文献２から公知の解決策と比べて少ない費用で行なうことができる。前記文献では（ストリップの平均厚さが著しく減少する）リダクションパスが行なわれるが、本発明によれば、ストリップの平均厚さを十分不変にしたまま、ストリップのプロフィルを変化させるスムージングパスだけが行なわれる。従って、続く薄ストリップ圧延のための前提条件が改善される。

実施例を図示した図を基にして本発明を説明する。

図１には、ストリップ１を製造する連続鋳造装置２が見られる。このため、液状の金属がオシレーション鋳型３に上から供給される。垂直に下方に鋳型３から流出するストリップ１は、内部に未だ液状のコア１１を備え、このコアは、ストリップが完全に固体になるまで、移送方向Ｆに徐々に硬化する。

鋳型３の下で、ストリップ１は、先ず垂直ストランドガイド１２によって垂直に下方に導かれ、次に多数のローラ（そのうちの一部だけが図示されている）によって、徐々に水平方向Ｈに転向される。これにより、鋳造弧１３が生じる。

確かに、凝固点１４でもストリップ１は未だ非常に高い温度であるが、ストリップは、未だ、ドライバローラ対４，５，６，７，８，９，１０によるストリップ１の制御式の圧延が可能な程軟らかい。ドライバローラ対は、従来技術のドライバローラ対として充分公知であり、ストリップ１が水平方向Ｈに移行し、移送方向Ｆで最後のドライバローラ対１０の後に続く図示してない圧延機に供給されるまでストリップ１の支持、移送及び圧延をするために使用される。

提案したアイデアの核心には、薄スラブ、即ちストリップ１、の鋳造及び凝固プロセスに続き、スラブ形状に影響を与えることができるアクチュエータの使用にある。この課題は、連続鋳造機の移送終了部にある連続鋳造機の最後のドライバローラ対８，９，１０によって担われる。これは、大抵は、ストリップを平らな状態にする整向ドライバとして機能するドライバローラ対のことである。鋳造機の（図示してない）シャーの前の整向ドライバでは、標準的な場合、一定で低い通過速度が支配し、最後のドライバローラ対で調整されるプロフィル及びテーパに関する形状は、仕上げラインに入るまでもはや変更されない。移送方向Ｆで見て最後の１つのドライバローラ対もしくは最後のドライバローラ対８，９，１０は、圧力及び荷重に関して、最低限のスラブの厚さの低減しか行なわれないように、構成されている。この最低限の厚さの低減は、相応の材料横流れ（移送方向Ｆに対して横の材料流）を結果として生じさせ、これにより、スラブのプロフィルとスラブのテーパを調整することができる。

図２には、これが図示されている。そこには、実線で、誇張して図示し、移送方向Ｆの注視方向で見たストリップ１の横断面が図示されている。移送方向Ｆで最後のドライバローラ対１０の２つのローラ１０ａと１０ｂは、ストリップ１の両表面に作用し、これは、矢印によって図示されている（明瞭さの理由から、ローラ１０ａ，１０ｂがストリップ１に対して間隔を置いて図示されている）。

ストリップ１の厚さｄは、一定ではなく、望ましくない、続く仕上げラインでの圧延プロセスに負の影響を与えるでストリップの高いプロフィルが認められる。従って、ローラ１０ａ，１０ｂは、確かにストリップ１の平均厚さｄの顕著な変化が生じないが、非常に大きなプロフィル隆起の除去が生じるように、圧下され、これは、破線で図示されている。平均厚さとは、ストリップ１の幅にわたる厚さｄの全ての値の平均値と理解する。

ＣＳＰ連続鋳造装置の運転時には、ストランドガイドセグメントで理想的に調整した薄スラブプロフィルが、続く曲げ及び／又は整向ドライバで不利に変化することが知られている。この場合、大抵の原因は、過大なドライバローラ摩耗である。鋳造ストランドの温度が高いことに基づいて、スラブ形状をそこで持続的に変化させるために、僅かな駆動力だけで十分である。従って、提案したコンセプトにとって、好ましい場所として最後の整向ドライバローラ対１０が設けられるが、最後の２つのもしくは最後の３つのドライバローラ対８，９，１０を設けてもよい。しかしながら、従来技術では、スラブ形状への影響を未だ整向ドライバ８，９，１０の前で行なうことが知られている。これは、前記欠点に通じる。いずれにしても、この公知の措置では、スラブの変形により薄スラブの表面品質の改善が得られ、寸法精度の改善は重要ではない。

例えばスラブ温度が違う場合のような入力条件を変更した場合に、一定のプロフィルに調整するため、最後のドライバローラ対１０（もしくは最後の３つのドライバローラ対８，９，１０）は、ローラ曲げシステムを備えてもよい。このような曲げシステムは、加えるべき圧延荷重に基づいて、ドライバローラの撓みを一定に保つことができる。適切な介入措置の他の可能性は、撓みに応じて異なった荷重でドライバローラの中心を圧迫する油圧圧下式のカウンタホルダローラを設けることである。従って、ドライバローラの撓みを一定に保つことが保証される。

選択的又は付加的に、ドライバローラは、特殊なプロファイリング（ＣＶＣコンタ）を受けることもでき、これにより、スライドシステムを介して、スラブのプロフィルの維持と特にテーパの除去も同様に可能である。

いずれにしても、最後のドライバローラ対１０もしくは最後の２つのもしくは最後の３つのドライバローラ対８，９，１０が油圧圧下装置を備えることは有利である。従って、容易に従来のテーパは、補正することができる。位置調整式の圧下装置では、厚さが大きい側には、大きな厚さの減少に基づいて大きな荷重が生じる。後者は、状況により、長手方向にある程度のスラブサーベルを生じさせてしまう。ここでは、どの程度このようなサーベルを、引き続き補正できるか、補正すべきかを見積もるべきである。このテーマに対する早期の調査により、鋳造機の後のサーベルは、トンネル炉内で大部分もしくは少なくとも部分的に均等にすることができる。残留サーベルの可能性に関して、場合によっては、どの程度これが圧延機で問題になるかを点検すべきである。

整向ドライバでの変形でできるだけ大きな材料横流れ（移送方向Ｆに対して横の材料流）が得られることが有利である。横流れが大きくなる程、長さ変化と、従って引き続くスラブのサーベルが小さくなることが重要である。ドライバローラ対のローラのローラ直径が大きいこと及びスラブとローラの間の摩擦が高いことによって、横流れに有利な影響を与えることができる。

提案した整向及び成形ユニットでは、高い負荷が、特に最後のドライバローラ対で生じるので、結果として高いローラ摩耗が生じる。その摩耗を限度内に保つ可能性は、シーケンスが危険な場合（薄ストリップの圧延）にだけスラブ形状に影響を与えることである。危険でない全てのシーケンスでは、運転方法が従来技術と比べて変わらない。

ローラ摩耗問題の付加的な改善は、（コイラドライバローラと同様の）オンラインポリッシャの使用により得ることができる。（例えば捩りバネ又はコイルバネ又は空気圧を介して）個々に圧下可能なセグメントによって、当初のローラコンタは、絶えず再研磨することができる。このようにして、ローラコンタの摩耗エッジを回避することができる。

「圧延荷重」が１０００ｋＮである場合のローラ撓みに対する模範計算の枠内で、５６４μｍのローラ中心でのローラ毎の撓みが得られた。鋳造幅が１４００ｍｍである場合のストランドのストリップエッジに関しては、中心での撓みが約２７０μｍである。従って、ローラ間隙全体では、約５４０μｍのプロフィルが得られた。

連続鋳造装置の原理図を側面図で示す。 ストリップの移送方向で見たドライバローラ対の概略図を示す。

符号の説明

１ ストリップ
２ 連続鋳造装置
３ 鋳型
４ ドライバローラ対
５ ドライバローラ対
６ ドライバローラ対
７ ドライバローラ対
８ ドライバローラ対
９ ドライバローラ対
１０ ドライバローラ対
１０ａ ドライバローラ対のローラ
１０ｂ ドライバローラ対のローラ
１１ 液状のコア
１２ 垂直ストランドガイド
１３ 鋳造弧
１４ 凝固点
Ｖ 垂直方向
Ｈ 水平方向
ｄ ストリップの厚さ
Ｆ 移送方向

Claims (9)

1. 金属が鋳型（３）から垂直に下方に流出し、ストリップ（１）が垂直方向（Ｖ）から水平方向（Ｈ）に折り曲げられ、ストリップ（１）が多数のドライバローラ対（４，５，６，７，８，９，１０）によって支持及び／又は移送及び／又は塑性変形される、連続鋳造装置（２）で薄いストリップ（１）を連続鋳造するための方法において、
   少なくとも１つのドライバローラ対（８，９，１０）が、ストリップ（１）の平均厚さ（ｄ）を本質的に変化させずにストリップ（１）を塑性変形することを特徴とする方法。
2. 少なくとも１つのドライバローラ対（８，９，１０）が、場合によっては存在するストリップ（１）のその幅方向に対するテーパを少なくとも十分に除去することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つのドライバローラ対（８，９，１０）が、ストリップ（１）の所望の横断面プロフィルを生じさせることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. ドライバローラ対（８，９，１０）での変形によって、もっぱらストリップ（１）の移送方向（Ｆ）に対して横の材料流が生じることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 平均厚さ（ｄ）を本質的に変化させない変形が、ストリップ（１）の移送方向（Ｆ）で見て最後のドライバローラ対（１０）又は最後の２つのドライバローラ対（９，１０）又は最後の３つのドライバローラ対（８，９，１０）で行なわれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 平均厚さ（ｄ）を本質的に変化させない変形が、水平方向（Ｈ）へのストリップ（１）の折曲げの直前又は直後に行なわれることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 平均厚さ（ｄ）を本質的に変化させない変形が、ストリップ（１）の移送方向（Ｆ）で後続の圧延機での変形の直前に行なわれることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. 少なくとも１つのドライバローラ対（８，９，１０）によるストリップ（１）の平均厚さ（ｄ）の変化が、５％以下、特に３％以下、であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 金属を垂直に下方に流出させることができる鋳型（３）と、ストリップ（１）を垂直方向（Ｖ）から水平方向（Ｈ）に折り曲げるための手段（４，５，６，７，８，９，１０）と、ストリップ（１）の支持、移送及び／又は塑性変形を行なうための多数のドライバローラ対（４，５，６，７，８，９，１０）を有する、特に請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法を実施するための、薄いストリップ（１）を連続鋳造するための連続鋳造装置（２）において、
   少なくとも１つのドライバローラ対（８，９，１０）が、ストリップ（１）の平均厚さ（ｄ）を本質的に変化させずにストリップ（１）を塑性変形するために設けられていることを特徴とする連続鋳造装置。

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