JP2011161504A - Device and method for surface conditioning of continuously cast slab - Google Patents
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Description
本発明は、鉄鋼製品の熱間圧延の前に連続鋳造スラブの表面の欠陥を除去するための連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法に関し、特に溶削開始部の深掘れを防止することが可能な連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法に関する。 The present invention relates to a continuous casting slab surface care apparatus and method for removing defects on the surface of a continuous casting slab before hot rolling of steel products, and in particular, it is possible to prevent deep digging at the start of welding. The present invention relates to a surface care apparatus and method for a continuous cast slab.
鋼の連続鋳造によって製造されるスラブ(鋼片)の表面には、表面割れ、オシレーションマークといった表面欠陥が生じることが少なくない。また、連続鋳造スラブの表層にはアルミナやモールドパウダーを主成分とする非金属介在物やガス気泡(Arガス、N2ガスなど)が集まりやすく、連続鋳造スラブをそのまま圧延し鋼材を製造すると、スラブ表面欠陥を起因とするヘゲ疵や鋼片表層の介在物を起因とするスリーバー疵が発生する。 Surface defects such as surface cracks and oscillation marks often occur on the surface of a slab (steel piece) produced by continuous casting of steel. In addition, non-metallic inclusions and gas bubbles (Ar gas, N 2 gas, etc.) mainly composed of alumina and mold powder are easily collected on the surface layer of the continuous casting slab, and when the steel material is produced by rolling the continuous casting slab as it is, A slab surface caused by slab surface defects and a slab surface caused by inclusions on the steel slab surface layer are generated.
上記の問題に対し、現在一般的には熱間圧延前にスラブの表層(深さ2mmから4mm)を酸素ガスによるガススカーフィングにて溶削する表面手入れが行われている。ガススカーフィングでの溶削を行うための装置をスカーファあるいはスカーフユニットという。ガススカーフィングでは、あらかじめ予熱ガス(燃焼ガス)を噴射することにより被溶削開始部分を予熱した後、酸素ガスを吹きつけることによって生じる鉄と酸素の酸化燃焼反応を利用している。被溶削開始部はスラブ端部のダレを防止するためスラブ長手方向端部から約50mmの位置に設定するのが一般的である。しかしこの予熱方法では、必然的に未溶削部分(スラブ最端部)が発生するという問題がある。また、予熱は図2に示すようにスラブ水平方向に対し傾斜角(約32°)を付けて予熱炎を噴射するため、スラブ厚み方向の温度制御が困難であり予熱時間や予熱ガス圧力によっては予熱部の深掘れが生じる。深掘れの発生した予熱部の表面には鉄の酸化反応に起因する酸化物が多数生成し、圧延後の表面欠陥の原因となることが知られている。そのため、スカーファでの溶削後にスラブ端部の未溶削部と深掘れ部を砥石グラインダーにて研削する必要があり、作業負荷の増大を招くのみならず、高温スラブを再加熱せずに直接圧延するHDRやスラブを高温のまま加熱炉に装入するDHCRの阻害につながり、熱間圧延の燃料原単位の悪化を招くという問題がある。
In order to deal with the above problems, surface care is currently generally performed in which the surface layer (
上記のような問題に対して特許文献1では、プラズマ炎によりスラブ表層を予熱した後酸素ガスによって溶削する表面手入れ方法が提案されている。
また特許文献2ではスラブ表面をソレノイド型誘導加熱装置により加熱した後にスケール除去を行う方法が提案されている。
In order to solve the above problems, Patent Document 1 proposes a surface care method in which a slab surface layer is preheated by a plasma flame and then is cut by oxygen gas.
特許文献1に記載の方法では、酸素ガスで予熱する従来のガススカーフィングに比べ予熱時間の短縮が可能であるが、プラズマ炎はエネルギー密度が高く表層のみの加熱には不向きであり、予熱部深掘れが残るという問題がある。また特許文献2に記載の方法では、表層2mm以上をスケールオフさせるためには複数回スラブを往復動させる必要があるため、作業時間が長くなり生産性の低下を招くという問題がある。
In the method described in Patent Document 1, the preheating time can be shortened as compared with the conventional gas scarfing preheated with oxygen gas, but the plasma flame has a high energy density and is not suitable for heating only the surface layer. There is a problem that deep digging remains. Moreover, in the method described in
前述したごとく、通常、連続鋳造スラブの表面手入れではガススカーフィングによる表面手入れが行われているが、溶削開始部の予熱による深掘れやスラブ端部の未溶削部が圧延後の表面欠陥の原因となるため、スカーファでの溶削後にグラインダーによって表面を研削しており、作業負荷の増大やDHCRの低下を招いており、この点が未解決の課題であった。 As mentioned above, surface care is usually performed by gas scarfing for surface treatment of continuous cast slabs, but deep digging due to preheating at the start of welding and unmachined parts at the end of the slab are surface defects after rolling. For this reason, the surface is ground by a grinder after the scarfing and the work load is increased and the DHCR is lowered. This is an unsolved problem.
本発明は、前記課題を解決するために、溶削開始部の深掘れを低減し、グラインダーによる研削工程を省略可能でありかつ一回のガススカーフィングにより2mm以上の溶削が可能である連続鋳造スラブの表面手入れ手段を提供することを目的としたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
(1) 熱間圧延の前に連続鋳造スラブの表面欠陥を除去する連続鋳造スラブの手入れ装置であって、前記スラブ長手方向端部をガススカーフィングにより溶削するスカーファの上流側に、前記溶削される前のスラブ長手方向端部を電磁誘導加熱により予熱するソレノイド型誘導コイルを配設してなることを特徴とする連続鋳造スラブの手入れ装置。
(2) 前記スカーファは、連続鋳造スラブの表層2mm以上を一回のガススカーフィングによって溶削するものであることを特徴とする(1)に記載の連続鋳造スラブの手入れ装置。
(3) (1)に記載の表面手入れ装置を用いた連続鋳造スラブの表面手入れ方法であって、前記ソレノイド型誘導コイルで前記スラブ長手方向端部の表層を予熱したのち前記スカーファでの溶削を開始することを特徴とする連続鋳造スラブの表面手入れ方法。
(4) 前記溶削は、前記スラブの表層2mm以上を一回のガススカーフィングによって行うものとしたことを特徴とする(3)に記載の連続鋳造スラブの手入れ方法。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention reduces the deep digging of the starting portion of the cutting, can omit the grinding process by the grinder, and can continuously perform the cutting of 2 mm or more by one gas scarfing. The object of the present invention is to provide a means for cleaning the surface of the cast slab, and the gist configuration is as follows.
(1) A continuous cast slab care device for removing surface defects of a continuously cast slab before hot rolling, wherein the melted slab longitudinal end is upstream of a scarfer which is cut by gas scarfing. A continuous cast slab care apparatus comprising a solenoid type induction coil for preheating the longitudinal end of a slab before being cut by electromagnetic induction heating.
(2) The continuous cast slab care device according to (1), wherein the scarf is a member that performs a one-time gas scarfing operation on a surface layer of 2 mm or more of the continuous cast slab.
(3) A method for surface care of a continuously cast slab using the surface care device according to (1), wherein the surface layer at the end in the longitudinal direction of the slab is preheated by the solenoid-type induction coil, and then is cut by the scarf A method for surface care of a continuous cast slab, characterized by starting the process.
(4) The continuous casting slab care method according to (3), wherein the melting is performed by gas scarfing a surface layer of 2 mm or more of the slab once.
本発明によれば、スラブの最端部の溶削が可能であり、また予熱部の深掘れの生じない連続鋳造スラブの表面手入れが可能となる。したがって、スカーファでの溶削後のグラインダー工程を省略可能であり、圧延工程以降の表面欠陥の発生しない鋼片を提供することができるようになる。 According to the present invention, it is possible to perform the cutting of the end of the slab, and it is possible to clean the surface of the continuously cast slab that does not cause deep digging of the preheated portion. Therefore, it is possible to omit the grinder process after the fusing by the scarf, and it is possible to provide a steel piece free from surface defects after the rolling process.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図2は、従来の一般的なスラブの表面手入れ装置および方法の概要である。ガススカーフィングを行うスカーファ(スカーフユニット)1は幅約250mmであり、スラブ3の幅方向(紙面に垂直な方向)に約10個配置されている。図2に示す予熱炎2によりスラブ端部から約50mmの箇所を予熱し、予熱された部分に酸素ガスを吹きつけることによって鉄の酸化燃焼反応が生じる。予熱時間は例えば800℃のスラブに対して約1分である。酸化鉄は反応熱により溶融し、酸素ガスの勢いにより吹き飛ばされ除去される。一度反応が開始すると反応熱により近辺が加熱されるため、溶削開始後はほぼ酸素ガスのみの供給により溶削が続行する。この従来の方法では、予熱時間が長くかかるばかりでなく、溶削開始部の予熱を予熱炎の噴射によって行うためスラブ厚み方向の温度制御が困難であり所望の溶削深さ以上の深掘れが生じる(図4)。スラブ表面の深掘れや未溶削部分は熱間圧延以降の表面欠陥の原因となるため、スカーファでの溶削後にグラインダーにてスラブ表面を研削しなくてはならない。また予熱が不十分な場合は所望の溶削深さを得る事ができず複数回スカーフィングを行う必要がある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is an overview of a conventional general slab surface care apparatus and method. The scarfer (scarf unit) 1 for performing gas scarfing has a width of about 250 mm and is arranged in the width direction of the slab 3 (direction perpendicular to the paper surface). The preheating
本発明は、上記のような問題が発生すること無く連続鋳造スラブの表面手入れを可能とするものであり、図1に本発明の連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法の概要を示す。本発明では、連続鋳造スラブの表層を電磁誘導加熱により予熱するための誘導コイル(ソレノイド型誘導コイル)5をスカーファ1の上流側に配設している。誘導コイル5は図1(b)に示すようにスラブ3を誘導コイル5内に通過させうるように配設される。誘導コイルに交流電流を流すとスラブの表面付近に高密度のうず電流が発生し、そのジュール熱により表面が発熱する。このうず電流はスラブの表面に近いほど強く内部にいくにつれて指数関数的に弱くなる(表皮効果)。一般にうず電流の導体内部への浸透深さを表す指標として用いられる電流浸透深さδ[cm]は式(1)で表される。
The present invention makes it possible to clean the surface of a continuously cast slab without causing the above problems, and FIG. 1 shows an outline of the surface care apparatus and method for a continuously cast slab of the present invention. In the present invention, an induction coil (solenoid induction coil) 5 for preheating the surface layer of the continuously cast slab by electromagnetic induction heating is disposed upstream of the scarfer 1. The
ただし、ρは固有抵抗[μΩcm]、μは比透磁率である。この式によれば交流電流の周波数によって入熱深さが制御可能であり所望の溶削深さまでを加熱することが可能である。例えば、ρ=120、μ=1としたとき、一回のガススカーフィングにより2mm以上の溶削深さを得るためには、周波数を約15000Hzに設定すればよい。また、長手方向に誘導コイルを連ねることにより長手方向にも均一な加熱が可能であり、従来の、スカーファでの予熱に比べ、スラブの長手方向かつ厚み方向により均一な予熱が可能であるため、予熱部の深掘れが生じない。誘導加熱によるスラブ端部の予熱後に酸素ガスによるガススカーフィングを施すことで、図3のように未溶削部と予熱部の深掘れが発生することなく溶削することが可能である。発明者らの知見によれば、図1のように誘導コイル5を設置し、予熱部分をスラブ端部から約100mmとすることにより、予熱後のガススカーフィングによる溶削が安定的に実行可能である。
Here, ρ is a specific resistance [μΩcm], and μ is a relative permeability. According to this equation, the heat input depth can be controlled by the frequency of the alternating current, and it is possible to heat up to a desired depth of cutting. For example, when ρ = 120 and μ = 1, in order to obtain a depth of cutting of 2 mm or more by one gas scarfing, the frequency may be set to about 15000 Hz. In addition, by connecting induction coils in the longitudinal direction, it is possible to perform uniform heating in the longitudinal direction, and compared to conventional preheating with a scarf, it is possible to perform uniform preheating in the longitudinal direction and thickness direction of the slab, There is no deep digging of the preheating part. By performing gas scarfing with oxygen gas after preheating the slab end by induction heating, it is possible to perform cutting without generating deep digging between the uncut portion and the preheated portion as shown in FIG. According to the knowledge of the inventors, the
すなわち本発明は、溶削開始部の深掘れを防止しスラブ端部からの溶削を可能とするためにスラブ厚み方向の加熱温度分布を電磁的に制御可能であるソレノイド型誘導コイル5をスカーファ1の上流側に配設することを特徴とする。
ここで、本発明に用いるソレノイド型誘導コイルは出力100kW程度のものが必要である。この程度の出力の誘導コイルであれば、例えば約800℃のスラブの表面を次工程の溶削のために十分な温度(約900℃)まで予熱するのに要する時間は約10秒であり、工程生産に用いる能力を十分有している。
That is, the present invention provides a scarfer with a solenoid-
Here, the solenoid induction coil used in the present invention needs to have an output of about 100 kW. With an induction coil with such an output, for example, the time required to preheat the surface of a slab of about 800 ° C. to a temperature sufficient for the next process of cutting (about 900 ° C.) is about 10 seconds, It has sufficient capacity for process production.
本発明の実施例を以下に示す。誘導コイルの出力を100kWとし、周波数を15kHzとした。また目標溶削深さを4mmとし、予熱後のスカーファによる溶削速度を15mpmとした。連続鋳造されたスラブ(幅1500mm、長さ9000mm、厚み230mm、表面温度約800℃)の長手方向端部100mmを誘導コイル内で10秒間静止した状態で上記条件で予熱後、スカーファにより溶削したところ、予熱部の深掘れ、スラブ端の未溶削部やダレは生じず、予熱部と定常部ともにほぼ目標溶削深さ分だけ溶削されており、溶削後の鋼片表面は凹凸がなく美麗であった。また、従来のスカーファによる表面手入れを施した後グラインダーによって端部を研削したスラブと本発明の手入れ方法により表面を手入れしたスラブ(グラインダー研削なし)を圧延し、冷延コイルでの表面欠陥発生比率(コイル単位)を比較すると、従来のスカーファと端部グランダーによる手入れを施したスラブから得られたコイルは欠陥発生率が1.2%であったのに対し、本発明の手入れ方法を施したスラブから得られたコイルは0.6%であり、本発明の手入れ方法では次工程のグランダー研削を省略可能であることが分かった。また、従来のスカーファによる手入れ方法では溶削にかかる時間が平均90秒(予熱60秒、実溶削30秒)であったのに対し、本発明の手入れ方法では平均40秒(予熱10秒、実溶削30秒)であり、本発明の手入れ方法では従来の手入れ方法に比べて作業時間の大幅な短縮が可能であることが分かった。 Examples of the present invention are shown below. The output of the induction coil was 100 kW, and the frequency was 15 kHz. Moreover, the target cutting depth was 4 mm, and the cutting speed by the scarf after preheating was 15 mpm. A continuous cast slab (width 1500 mm, length 9000 mm, thickness 230 mm, surface temperature about 800 ° C.), 100 mm in the longitudinal direction, was preheated in the induction coil for 10 seconds and then preheated under the above conditions, and then was cut by a scarf. However, the preheated part is not deeply drilled, the slab edge is not cut or sagging, and both the preheated part and the steady part are cut by the target cutting depth, and the surface of the slab after the cutting is uneven. There was no beauty. In addition, after rolling the surface with a conventional scarf and rolling the slab whose edge was ground by a grinder and the slab whose surface was cleaned by the cleaning method of the present invention (without grinder grinding), the surface defect generation ratio in the cold rolled coil Comparing (coil unit), the coil obtained from the slab that had been cared for by the conventional scarf and the end grounder had a defect occurrence rate of 1.2%, whereas the caring method of the present invention was applied. The coil obtained from the slab was 0.6%, and it was found that the ground grinding in the next step can be omitted in the care method of the present invention. In addition, in the conventional care method using a scarfer, the time taken for the cutting was 90 seconds on average (preheating 60 seconds, actual welding 30 seconds), whereas in the care method of the present invention, the average time was 40 seconds (preheating 10 seconds, It was found that the working time of the present invention can be greatly reduced as compared with the conventional cleaning method.
以上の実施例から明らかなように、本発明のスラブの表面手入れ装置および方法により、スカーファによる溶削後のグラインダー工程を省略可能であり、圧延工程以降の表面欠陥の発生しない鋼片を提供することができた。 As is clear from the above examples, the slab surface care apparatus and method of the present invention can provide a steel slab in which a grinder process after fusing by a scarf can be omitted and no surface defects are generated after the rolling process. I was able to.
1 スカーファ(スカーフユニット)
2 従来のガススカーフィングによる予熱炎
3 スラブ(連続鋳造スラブ)
4 搬送ロール
5 誘導コイル(ソレノイド型誘導コイル)
6 未溶削スラブ
7 本発明による手入れ後のスラブ
8 従来技術による手入れ後のスラブ
1 Scarfer (scarf unit)
2 Preheating flame by conventional gas scarfing
3 Slab (continuous casting slab)
4 Transport roll
5 Induction coil (solenoid type induction coil)
6 Uncut slab
7 Slab after maintenance according to the invention
8 Slab after maintenance by conventional technology
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