JP2012218062A - 連続鋳造設備の鋳片加熱装置及び鋳片加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳片の上コーナー領域を効率的に加熱可能な連続鋳造設備の鋳片加熱装置及び鋳片加熱方法を提供する。
【解決手段】鋳片１３の上コーナー領域１７、１８を鋳片１３の進行方向に沿って所定長誘導加熱する導体からなる加熱コイル１５を備えた連続鋳造設備１２の鋳片加熱装置１０において、加熱コイル１５は、鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８の上方にそれぞれ鋳片１３と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の上直線群２３、２４と、鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８の側方にそれぞれ鋳片１３と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の側直線群２５、２６とを有し、第１の上直線群２３と第１の側直線群２５とにそれぞれ同一方向の電流を流し、第２の上直線群２４と第２の側直線群２６にそれぞれ同一方向の電流を流す。
【選択図】図２

Description

本発明は、連続鋳造設備において、湾曲した鋳片を直線状に矯正する際に、鋳片の上コーナー領域を加熱して、鋳片の上コーナー領域に表面割れが発生するのを防止する連続鋳造設備の鋳片加熱装置及び鋳片加熱方法に関する。

連続鋳造設備で湾曲した断面矩形の鋳片の曲げ戻しにより生じる鋳片の上コーナー領域の表面割れを抑制する技術として、矯正帯の上流側に鋳片の上コーナー領域を加熱する加熱コイルを配置して、鋳片が、矯正帯を通過する前に、鋳片の上コーナー領域に脆化温度域を超える温度を保持するようにした誘導加熱方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５５−４２１０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の加熱コイルのコイルの巻き方（コイル装着方法）では、鋳片の上コーナー領域の上面側及び側面側に配置するコイルに流れる電流の方向を逆向きにせざるを得ないため、鋳片の上コーナー領域で誘導電流が相殺され、非効率な加熱となってしまうという問題が生じている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳片の上コーナー領域を効率的に加熱することが可能な連続鋳造設備の鋳片加熱装置及び鋳片加熱方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置は、鋳片の上コーナー領域を該鋳片の進行方向に沿って所定長誘導加熱する導体からなる加熱コイルを備えた連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、
前記加熱コイルは、１）前記鋳片の左右の上コーナー領域の上方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の上直線群と、２）前記鋳片の左右の上コーナー領域の側方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の側直線群とを有し、
前記第１の上直線群と前記第１の側直線群とにそれぞれ同一方向の電流を流し、前記第２の上直線群と前記第２の側直線群にそれぞれ同一方向の電流を流している。

本発明に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群と、前記第１、第２の側直線群の各縦線をそれぞれ直列に連結する横線を有する第１〜第４の連結線群を有し、前記鋳片の左右にそれぞれ配置された、前記第１の上直線群及び前記第１の側直線群と、前記第２の上直線群及び前記第２の側直線群とは逆方向に電流が流れていることが好ましい。

本発明に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群、前記第１、第２の側直線群、及び前記第１〜第４の連結線群は直列に連結されて一つの電源によって電力を供給されていることが好ましい。

本発明に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群は、平面視して前記鋳片の両端より内側にあって、前記第１、第２の側直線群は、側面視して前記鋳片の上端より下側にあるようにすることができる。

本発明に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群の一部は、平面視して前記鋳片の両端より外側にあって、前記第１、第２の側直線群の一部は、側面視して前記鋳片の上端より上側にあって、前記加熱コイルで、前記鋳片の左右の上角部を集中的に加熱することもできる。

前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造設備の鋳片加熱方法は、鋳片の上コーナー領域に、該上コーナー領域と隙間を設けて加熱コイルを配置し、該加熱コイルに高周波電流を流して前記鋳片の上コーナー領域を誘導加熱する連続鋳造設備の鋳片加熱方法であって、
前記加熱コイルは、１）前記鋳片の左右の上コーナー領域の上方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の上直線群と、２）前記鋳片の左右の上コーナー領域の側方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の側直線群と、３）前記第１、第２の上直線群と、前記第１、第２の側直線群の各縦線をそれぞれ直列に連結する横線を有する第１〜第４の連結線群を有し、
前記第１の上直線群と前記第１の側直線群に、それぞれ同一方向の電流を流し、前記第２の上直線群と前記第２の側直線群に、それぞれ同一方向の電流を流して、前記鋳片の上コーナー領域を集中加熱する。

本発明に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置及び鋳片加熱方法においては、第１の上直線群と第１の側直線群に、それぞれ同一方向の電流を流し、第２の上直線群と第２の側直線群に、それぞれ同一方向の電流を流すので、鋳片の左右の上コーナー領域に流れる誘導電流を、上コーナー領域の角部に近づく程大きくすることができる。これにより、鋳片の左右の上コーナー領域を効率的に加熱することが可能になる。

本発明の連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、第１、第２の上直線群は、平面視して鋳片の両端より内側にあって、第１、第２の側直線群は、側面視して鋳片の上端より下側にある場合、鋳片の左右の上コーナー領域の角部への誘導電流の集中を抑制でき、各上コーナー領域の温度分布を平均化することが可能になる。これにより、各上コーナー領域に発生する温度分布に基づく熱応力（熱歪み）を小さくでき、割れ易い鋼種（高合金鋼種）の鋳片の表面割れの危険性を低減することができる。

本発明の連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、第１、第２の上直線群の一部は、平面視して鋳片の両端より外側にあって、第１、第２の側直線群の一部は、側面視して鋳片の上端より上側にあって、加熱コイルで、鋳片の左右の上角部を集中的に加熱する場合、左右の上角部からの伝熱により左右の上コーナー領域を効率的に昇温することが可能になる。これによって、割れ難い鋼種（低合金鋼種）の鋳片に要する加熱コストを低減することができる。

本発明の第１、第２の実施の形態に係る鋳片加熱装置が適用される連続鋳造設備の説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置に設けられた加熱コイルの斜視図である。 同鋳片加熱装置に設けられた加熱コイルの第１、第２の上直線群及び第１、第２の側直線群の各縦線の配置状態を示す説明図である。 同鋳片加熱装置によって加熱された鋳片の上コーナー領域の温度分布を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置に設けられた加熱コイルの第１、第２の上直線群及び第１、第２の側直線群の各縦線の配置状態を示す説明図である。 同鋳片加熱装置によって加熱された鋳片の上コーナー領域の温度分布を示すグラフである。 実施例に係る鋳片加熱装置において、（Ａ）は加熱コイルに流す電流の方向を示す説明図、（Ｂ）は加熱コイルの上直線群及び側直線群の配置を示す説明図、（Ｃ）は鋳片の上コーナー領域に発生する誘導電流の方向を示す説明図である。 実施例の鋳片加熱装置で加熱された鋳片の上コーナー領域の温度分布を示すグラフである。 従来例に係る鋳片加熱装置において、（Ａ）は加熱コイルに流す電流の方向を示す説明図、（Ｂ）は加熱コイルの直線部の配置を示す説明図、（Ｃ）は鋳片の上コーナー領域に発生する誘導電流の方向を示す説明図である。 従来例の鋳片加熱装置で加熱された鋳片の上コーナー領域の温度分布を示すグラフである。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の第１、第２の実施の形態に係る連続鋳造設備の鋳片加熱装置１０、１１（以下、単に鋳片加熱装置１０、１１という）は、連続鋳造設備１２の湾曲した経路を通過して円弧状に曲がった鋳片１３を曲げ戻して直線状にする矯正帯１４の手前で、鋳片１３の進行方向（進行速度は、例えば０．４〜２．０ｍ／分）に沿って配置された一定の加熱長さＬを有する導体からなる加熱コイル１５、１６によって、鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８（図２、図５参照）を進行方向に沿って所定長さ誘導加熱する装置である。

なお、符号１９は鋳片１３を鋳造する鋳型、符号２０は鋳型１９から送り出される鋳片１３を進行方向に沿って湾曲させながらガイドする複数の上下対となった支持ロール、符号２１は矯正帯１４に配置されて湾曲した鋳片１３を直線状に曲げ戻す矯正機、符号２２は矯正機２１に設けられた複数の矯正ロールである。
ここで、加熱コイル１５、１６の加熱長さＬは、例えば１〜４ｍである。この加熱長さＬは、最終の支持ロール２０と最初の矯正ロール２２との間の距離の制約を受ける。

第１の実施の形態に係る鋳片加熱装置１０の加熱コイル１５は、図２、図３に示すように、鋳片１３の左の上コーナー領域１７と右の上コーナー領域１８の上方にそれぞれ鋳片１３と隙間を有して平行配置された複数本の第１、第２の上直線群２３、２４と、鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８の側方にそれぞれ鋳片１３と隙間を有して平行配置された複数本の第１、第２の側直線群２５、２６とを有している。ここで、第１、第２の上直線群２３、２４は、平面視して鋳片１３の左右端より内側にあって、第１、第２の側直線群２５、２６は、側面視して鋳片１３の上端より下側にある。

そして、第１の上直線群２３は、左の上コーナー領域１７の鋳片上面部Ｐに対向配置され、鋳片上面部Ｐと鋳片上面部Ｐに連接する鋳片側部Ｑで形成される角部Ｔから鋳片１３の幅方向中央側に鋳片１３の進行方向に沿って並べて配置される複数、例えば４つの縦線２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを有し、第１の側直線群２５は、鋳片側部Ｑに対向配置され、角部Ｔから鋳片１３の厚み方向中央側に鋳片１３の進行方向に沿って並べて配置される複数、例えば４つの縦線２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを有している。

また、第２の上直線群２４は、右の上コーナー領域１８の鋳片上面部Ｒに対向配置され、鋳片上面部Ｒと鋳片上面部Ｒに連接する鋳片側部Ｓで形成される角部Ｖから鋳片１３の幅方向中央側に鋳片１３の進行方向に沿って並べて配置される複数、例えば５つの縦線２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅを有し、第２の側直線群２６は、鋳片側部Ｓに対向配置され、角部Ｖから鋳片１３の厚み方向中央側に鋳片１３の進行方向に沿って並べて配置される複数、例えば５つの縦線２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅを有している。

ここで、縦線２４ａ及び縦線２６ｅは、例えば、加熱コイル１５の長手方向中央部から鋳片１３の進行方向上流側の範囲に配置され、縦線２４ｅ及び縦線２６ａは、例えば、加熱コイル１５の長手方向中央部から鋳片１３の進行方向下流側の範囲に配置されている。このため、右の上コーナー領域１８の鋳片上面部Ｒには、加熱コイル１５の長手方向中央部を除いて、鋳片１３の進行方向に沿って４つの縦線２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、又は４つの縦線２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅが対向配置され、上コーナー領域１８の鋳片側部Ｓには、加熱コイル１５の長手方向中央部を除いて、鋳片１３の進行方向に沿って４つの縦線２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、又は４つの第２の側直線２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅが対向配置される。なお、図３は、右の上コーナー領域１８の鋳片上面部Ｒに縦線２４ａ〜２４ｄ、鋳片側部Ｓに縦線２４ｂ〜２４ｅがそれぞれ対向配置された状態を示している。

また、加熱コイル１５は、図２に示すように、第１の上直線群２３の各縦線２３ａ〜２３ｄ及び第２の上直線群２４の各縦線２４ａ〜２４ｄの長手方向一側（例えば鋳片１３の進行方向上流側）に鋳片１３の進行方向に交差（例えば直交）させて並べて配置されて、各縦線２３ａ〜２３ｄ及び各縦線２４ａ〜２４ｄの長手方向一側端（例えば鋳片１３の進行方向上流端）同士を連結する横線２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを備えた第１の連結線群２７と、第１の上直線群２３の各縦線２３ａ〜２３ｄ及び第２の上直線群２４の各縦線２４ｂ〜２４ｅの長手方向他側（例えば鋳片１３の進行方向下流側）に鋳片１３の進行方向に交差（例えば直交）させて並べて配置されて、各縦線２３ａ〜２３ｄ及び各縦線２４ｂ〜２４ｅの長手方向他側端（例えば鋳片１３の進行方向下流端）同士を連結する横線２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを備えた第２の連結線群２８とを有している。
これにより、第１、第２の上直線群２３、２４において、縦線２４ａと縦線２３ａ、縦線２３ａと縦線２４ｂ、縦線２４ｂと縦線２３ｂ、縦線２３ｂと縦線２４ｃ、縦線２４ｃと縦線２３ｃ、縦線２３ｃと縦線２４ｄ、縦線２４ｄと縦線２３ｄ、縦線２３ｄと縦線２４ｅは、それぞれ直列に連結している。

更に、加熱コイル１５は、図２に示すように、第１の側直線群２５の各縦線２５ａ〜２５ｄ及び第２の側直線群２６の各縦線２６ｂ〜２６ｅの長手方向一側（例えば鋳片１３の進行方向上流側）に鋳片１３を跨いで並べて配置されて、各縦線２５ａ〜２５ｄ及び各縦線２６ｂ〜２６ｅの長手方向一側端（例えば鋳片１３の進行方向上流端）同士を連結する横線２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを備えた第３の連結線群２９と、第１の側直線群２５の各縦線２５ａ〜２５ｄ及び第２の側直線群２６の各縦線２６ａ〜２６ｄの長手方向他側（例えば鋳片１３の進行方向下流側）に鋳片１３を跨いで並べて配置されて、各縦線２５ａ〜２５ｄ及び各縦線２６ａ〜２６ｄの長手方向他側端（例えば鋳片１３の進行方向下流端）同士を連結する横線３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを備えた第４の連結線群３０とを有している。
これにより、第１、第２の側直線群２５、２６において、縦線２６ａと縦線２５ａ、縦線２５ａと縦線２６ｂ、縦線２６ｂと縦線２５ｂ、縦線２５ｂと縦線２６ｃ、縦線２６ｃと縦線２５ｃ、縦線２５ｃと縦線２６ｄ、縦線２６ｄと縦線２５ｄ、縦線２５ｄと縦線２６ｅは、それぞれ直列に連結している。

そして、第２の上直線群２４の上流側の最も外側に配置された縦線２４ａの下流端と、第２の側直線群２６の下流側の最も上側に配置された縦線２６ａの上流端は、連絡線３１を介して接続されている。これにより、第１、第２の上直線群２３、２４、第１、第２の側直線群２５、２６、及び第１〜第４の連結線群２７〜３０は直列に連結している。また、第２の上直線群２４の下流側の最も中央側に配置された縦線２４ｅの上流端と、第２の側直線群２６の上流側の最も下側に配置された縦線２６ｅの下流端には、それぞれ図示しない電源ケーブルに接続されるリード線部３２、３３が接続されている。

そして、リード線部３２、３３を介して加熱コイル１５に一つの電源から電力を供給すると、鋳片１３の左の上コーナー領域１７に配置した第１の上直線群２３及び第１の側直線群２５と、鋳片１３の右の上コーナー領域１８に配置した第２の上直線群２４及び第２の側直線群２６には、逆方向に電流を流すことができる。また、第１の上直線群２３と第１の側直線群２５にはそれぞれ同一方向の電流を流すことができ、第２の上直線群２４と第２の側直線群２６にはそれぞれ同一方向の電流を流すことができる。更に、第１、第２の上直線群２３、２４、第１、第２の側直線群２５、２６は直列に連結しているので、第１、第２の上直線群２３、２４、第１、第２の側直線群２５、２６を流れる電流の強さは同一となる。
なお、鋳片１３と第１、第２の上直線群２３、２４及び第１、第２の側直線群２５、２６の隙間、鋳片１３と第１〜第４の連結線群２７〜３０の隙間には、それぞれ図示しない耐火材料（例えば、耐火煉瓦、耐火断熱ボード、耐火ブランケット等）が配置されている。

図３に示すように、縦線２３ａ〜２３ｄ及び縦線２５ａ〜２５ｄは、角部Ｔからそれぞれ距離を設けて配置され、縦線２４ａ〜２４ｄ及び縦線２６ｂ〜２６ｅは、角部Ｖからそれぞれ距離を設けて配置されている。そして、縦線２３ａ〜２３ｄ、２４ａ〜２４ｄ、２５ａ〜２５ｄ、２６ｂ〜２６ｅを、例えば銅製の角パイプで形成する場合、角部Ｔ、Ｖに最近接する縦線２３ａ、２４ａの側面（外側端）と角部Ｔ、Ｖとの距離ａは、例えば０を超え５０ｍｍ以下であり、角部Ｔ、Ｖに最近接する縦線２５ａ、２６ａの側面（上端）と角部Ｔ、Ｖとの距離ｂは、例えば０を超え５０ｍｍ以下である。なお、鋳片上面部Ｒに縦線２４ｂ〜２４ｅが対向配置し、鋳片側部Ｓに縦線２６ａ〜２６ｄが対向配置している場合は、角部Ｖに最近接する縦線２４ｂの側面と角部Ｖとの距離がａであり、角部Ｖに最近接する縦線２６ａの側面と角部Ｖとの距離がｂである。

続いて、本発明の第１の実施の形態に係る鋳片加熱装置１０を用いた連続鋳造設備における鋳片加熱方法（以下、単に鋳片加熱方法という）について説明する。
鋳片加熱装置１０を用いた鋳片加熱方法は、図１〜図３に示すように、鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８に、左右の上コーナー領域１７、１８と隙間を設けて加熱コイル１５を配置し、加熱コイル１５に高周波電流を流して鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８を誘導加熱する方法であって、加熱コイル１５は、１）鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８の上方にそれぞれ鋳片１３と隙間を有して平行配置された複数本の第１、第２の上直線群２３、２４と、２）鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８の側方にそれぞれ鋳片１３と隙間を有して平行配置された複数本の第１、第２の側直線群２５、２６と、３）第１、第２の上直線群２３、２４と、第１、第２の側直線群２５、２６の各縦線２３ａ〜２３ｄ、２４ａ〜２４ｅ、２５ａ〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｅをそれぞれ直列に連結する横線２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ、２９ａ〜２９ｄ、３０ａ〜３０ｄを有する第１〜第４の連結線群２７〜３０を有している。

ここで、第１の上直線群２３は、左の上コーナー領域１７の鋳片上面部Ｐに対向配置され、第１の側直線群２５は、鋳片側部Ｑに対向配置されている。また、第２の上直線群２４は、右の上コーナー領域１８の鋳片上面部Ｒに対向配置され、第２の側直線群２６は、鋳片側部Ｓに対向配置されている。そして、縦線２４ａ及び縦線２６ｅを、例えば、加熱コイル１５の長手方向中央部から鋳片１３の進行方向上流側の範囲に配置し、縦線２４ｅ及び縦線２６ａを、例えば、加熱コイル１５の長手方向中央部から鋳片１３の進行方向下流側の範囲に配置する。

これによって、右の上コーナー領域１８の鋳片上面部Ｒに対して、加熱コイル１５の長手方向中央部を除いて、鋳片１３の進行方向に沿って４つの縦線２４ａ〜２４ｄ又は４つの縦線２４ｂ〜２４ｅを対向配置することができる。また、右の上コーナー領域１８の鋳片側部Ｓに対して、加熱コイル１５の長手方向中央部を除いて、鋳片１３の進行方向に沿って４つの縦線２６ａ〜２６ｄ又は４つの縦線２６ｂ〜２６ｅを対向配置することができる。

前述したように、第１、第２の上直線群２３、２４、第１、第２の側直線群２５、２６は、第１〜第４の連結線群２７〜３０を介して直列に連結され、縦線２４ｅの上流端と縦線２６ｅの下流端にそれぞれ図示しない電源ケーブルに接続されるリード線部３２、３３を接続して電流を流すと、第１の上直線群２３と第１の側直線群２５に、それぞれ同一方向の電流を流すことができ、第２の上直線群２４と第２の側直線群２６に、それぞれ同一方向の電流を流すことができる。これにより、鋳片１３の左右の上コーナー領域１７、１８を効率的に加熱することが可能になる。

図２、図３に示す加熱コイル１５を用いて、加熱目標温度をｙ℃として、連続鋳造された進行中の鋳片１３を加熱したときの鋳片１３の上面温度分布の計算予測値を求めた。なお、鋳片１３の断面サイズは、幅が５００ｍｍ、厚みが３００ｍｍとした。図４に、鋳片１３の角部Ｔ、Ｖから鋳片１３の幅方向中央部までの範囲の上面温度分布を示す。

図４から、鋳片１３の上面温度分布に大きな変動は認められず、鋳片１３の上コーナー領域１７、１８における温度分布を平均化できることが確認され、上コーナー領域１７、１８に発生する温度分布に基づく熱応力（熱歪み）を小さくできる。このため、割れ易い鋼種（高合金鋼種）の鋳片を加熱コイル１５で加熱する際に、鋳片の表面割れの危険性を低減することができる。

また、鋳片１３の角部Ｔ、Ｖが最高温度（ｙ℃より１３０℃高い）となり、鋳片１３の上面では、角部Ｔ、Ｖから鋳片幅方向中央側に寄った位置に最低温度（ｙ℃より３０℃高い）の部位が存在し、鋳片幅方向中央部に進むにつれて温度は徐々に回復し一定温度（y℃より８０℃高い）に到達することが判る。そして、最大温度差は、１００℃となる。

ここで、連続鋳造設備１２の矯正帯１４で鋳片１３を曲げ戻して直線状にする際に加わる外部歪の最大値は０．２５％程度であるため、鋳片１３を加熱コイル１５で加熱する際の鋳片１３の表面割れの危険性を回避するには、鋳片１３を加熱コイル１５で加熱する際の熱歪が０．２５％以下になるように加熱条件を設定すればよい。なお、０．２５％の熱歪が発生する際の温度差は、鋳片１３の線熱膨張係数を１．５１×１０^−５と仮定すると、約１５０℃となり、図４から温度差は１００℃と推定されるので、加熱コイル１５で鋳片１３を加熱する際の鋳片１３の表面割れの危険性は回避できると考えられる。

本発明の第２の実施の形態に係る鋳片加熱装置１１の加熱コイル１６は、図５に示すように、第１の実施の形態に係る鋳片加熱装置１０の加熱コイル１５と比較して、第１、第２の上直線群３４、３５の一部は、平面視して鋳片１３の両端より外側にあって、第１、第２の側直線群３６、３７の一部は、側面視して鋳片１３の上端より上側にあることが特徴となっている。以下、詳細に説明する。

第１の上直線群３４は、左の上コーナー領域１７の鋳片上面部Ｐに対向して平行配置された複数本、例えば４つの縦線３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを有し、縦線３４ａ〜３４ｄは、平面視して角部Ｔより外側５０ｍｍの範囲に少なくとも１つ（ここでは縦線３４ａ）配置されている。そして、第１の側直線群３６は、鋳片側部Ｑに対向して平行配置された複数本、例えば３つの縦線３６ａ、３６ｂ、３６ｃを有し、縦線３６ａ〜３６ｃは、側面視して角部Ｔより上側５０ｍｍの範囲に少なくとも１つ（ここでは縦線３６ａ）配置されている。

また、第２の上直線群３５は、右の上コーナー領域１８の鋳片上面部Ｒに対向して平行配置された複数本、例えば４つの縦線３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、及び図示しない１本の縦線を有し、第２の側直線群３７は、鋳片側部Ｓに対向して平行配置された複数本、例えば３つの縦線３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、及び図示しない１本の縦線を有している。そして、平面視して角部Ｖより外側５０ｍｍの範囲に、縦線３５ａ〜３５ｄと図示しない１本の縦線のうち少なくとも１つ（ここでは縦線３５ａ）が配置され、側面視して角部Ｖより上側５０ｍｍの範囲に、縦線３７ａ〜３７ｃと図示しない１本の縦線のうち少なくとも１つ（ここでは縦線３７ａ）が配置されている。

このように配置し、第１の上直線群３４と第１の側直線群３６に、それぞれ同一方向の電流を流すことで、加熱コイル１６で鋳片１３の角部（左の上角部）Ｔを集中的に加熱することができる。また、第２の上直線群３５と第２の側直線群３７に、それぞれ同一方向の電流を流すことができ、加熱コイル１６で鋳片１３の角部（右の上角部）Ｖを集中的に加熱することができる。

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る鋳片加熱装置１１を用いた連続鋳造設備における鋳片加熱方法（以下、単に鋳片加熱方法という）について説明する。ここで、鋳片加熱装置１１を用いた鋳片加熱方法は、鋳片加熱装置１０を用いた鋳片加熱方法と比較して、鋳片加熱装置１１に設けられた加熱コイル１６の鋳片１３に対する配置方法が、鋳片加熱装置１０に設けられた加熱コイル１５の鋳片１３に対する配置方法と異なっていることが特徴となっている。このため、加熱コイル１６による基本的な作用についての説明は省略し、加熱コイル１６の鋳片１３に対する配置の影響について説明する。

縦線３４ａ〜３４ｄは、平面視して角部Ｔより外側５０ｍｍの範囲に少なくとも１つ配置され、縦線３６ａ〜３６ｃは、側面視して角部Ｔより上側５０ｍｍの範囲に少なくとも１つ配置されている。一方、縦線３５ａ〜３５ｄ及び図示しない１本の縦線は、平面視して角部Ｖより外側５０ｍｍの範囲に少なくとも１つ配置され、縦線３７ａ〜３７ｃ及び図示しない１本の縦線は、側面視して角部Ｖより上側５０ｍｍの範囲に少なくとも１つ配置されている。

加熱コイル１６の第１の上直線群３４及び第１の側直線群３６を左の上コーナー領域１７に集中的に配置し、第２の上直線群３５及び第２の側直線群３７を右の上コーナー領域１８に集中的に配置することによって、左右の上コーナー領域１７、１８の角部Ｔ、Ｖの温度を積極的に上昇させることができる。これにより、角部Ｔ、Ｖからの伝熱により左右の上コーナー領域１７、１８を昇温することが可能になり、少ない消費電力量で鋳片１３を効率的に昇温することができる。

図５に示す加熱コイル１６を用いて、加熱目標温度をｙ℃として、連続鋳造された進行中の鋳片１３を加熱したときの鋳片１３の上面温度分布の計算予測値を求めた。なお、鋳片１３の断面サイズは、幅が５００ｍｍ、厚みが３００ｍｍとした。図６に、鋳片１３の角部Ｔ、Ｖから鋳片１３の幅方向中央部までの範囲の上面温度分布を示す。
図６から、上面温度分布は、角部Ｔ、Ｖで最大となり、鋳片１３の上面では、角部Ｔ、Ｖから鋳片幅方向中央部に進むにつれて低下し、ｙ℃（最低温度）に到達することが判る。そして、最大温度差は、約５５０℃となる。

図６に示すように、鋳片加熱装置１１を用いた鋳片１３の加熱では、角部Ｔ、Ｖの温度を積極的に上昇させるため、左右の上コーナー領域１７、１８に発生する温度差が大きくなって、加熱コイル１６の加熱時に発生する熱応力（熱歪み）が増大して、鋳片１３の表面割れの危険性は上昇する。このため、加熱コイル１６を備えた鋳片加熱装置１１は、割れ難い鋼種（低合金鋼種）の鋳片に適用することが好ましい。これによって、割れ難い鋼種（低合金鋼種）の鋳片の加熱に要する加熱コストを低減することができる。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の実施の形態の鋳片加熱装置１０（加熱コイル１５）を用いて、鋳片の上表面の最低温度を目標温度ｙ℃とするのに必要な加熱コイルに流す電流を計算から求めた。また、最低温度がｙ℃となる場合における鋳片の角部から鋳片の幅方向中央部までの範囲の上面温度分布を計算から求めた。

ここで、加熱コイルにおいて、第１の上直線群と第１の側直線群には、それぞれ同一方向の電流が流れ、第２の上直線群と前記第２の側直線群には、それぞれ同一方向の電流が流れる。このため、鋳片の左右の上コーナー領域に流れる誘導電流は、図７（Ｃ）に示すように、角部に近づいても打ち消されない。

鋳片の上表面の最低温度をｙ℃とするのに必要な電流（コイル電流）は、２０００Ａとなった。
鋳片の上面温度分布は図８に示すようになった。鋳片上面の最大温度は鋳片の角部に生じ、ｙ℃より１００℃高くなった。また、鋳片上面の最低温度（ｙ℃）は、側面視して角部から鋳片幅方向中央側の位置に現れた。なお、この温度分布に必要な発生熱量は２５０ｋＷであった。

比較例として、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来例の加熱コイル（特許文献１と同一形態の加熱コイルであって、鋳片の左右の上コーナー領域をそれぞれ集中的に加熱できる加熱コイル）を用いて、鋳片の上面表面の最低温度が目標温度ｙ℃とするのに必要な加熱コイルに流す電流を計算から求めた。また、最低温度がｙ℃となる場合における鋳片の角部から鋳片の幅方向中央部までの範囲の上面温度分布を計算から求めた。

ここで、比較例の加熱コイルにおいては、上直線群の縦線に流れる電流と、側直線群の縦線に流れる電流は、反対方向になる。このため、鋳片の左右の上コーナー領域に流れる誘導電流は、図９（Ｃ）に示すように角部に近づくほど打消し合う。

鋳片の上表面の最低温度をｙ℃とするのに必要な電流（コイル電流）は、４０００Ａとなった。
鋳片の上面温度分布は図１０に示すようになった。鋳片上面の最大温度は、平面視して角部から鋳片幅方向中央側に寄った位置に現れ、ｙ℃より１２０℃高くなった。また、鋳片上面の最低温度（ｙ℃）は、最大温度発生位置より更に鋳片幅方向中央側に寄った位置に現れた。なお、この温度分布に必要な発生熱量は１５０ｋＷであった。

以上のように、鋳片上面の全加熱対象範囲で目標温度を達成するのに、従来例の加熱コイルを使用すると４０００Ａの電流が必要であるのに対し、本発明の加熱コイルを使用すると必要電流は２０００Ａとなった（即ち、２０００Ａの電流削減となった）。また、発生熱量に関しても、従来例の加熱コイルを試用した場合の発生熱量が１５０ｋＷであるのに対して、本発明の加熱コイルを使用すると発生熱量は２５０ｋＷとなって大きく上回った。
これにより、本発明の加熱コイルを用いると、鋳片の左右の上コーナー領域を効率的に加熱できることが定量的に確認できた。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、加熱コイルの第１の上直線群の各縦線と第２の上直線群の各縦線を第１、第２の連結線群の各横線でそれぞれ直列に連結し、第１の側直線群の各縦線と第２の側直線群の各縦線を第３、第４の連結線群の各横線でそれぞれ直列に連結し、第１の上直線群及び第１の側直線群と、第２の上直線群及び第２の側直線群とに逆方向の電流を流すようにすることもできる。
また、鋳片の左右の上コーナー領域の上方にそれぞれ鋳片と隙間を有して１本の縦線からなる第１、第２の上直線群を平行配置し、鋳片の左右の上コーナー領域の側方にそれぞれ鋳片と隙間を有して１本の縦線からなる第１、第２の側直線群を平行配置し、第１の上直線群と第１の側直線群とにそれぞれ同一方向の電流を流し、第２の上直線群と第２の側直線群にそれぞれ同一方向の電流を流すようにすることもできる。

１０、１１：鋳片加熱装置、１２：連続鋳造設備、１３：鋳片、１４：矯正帯、１５、１６：加熱コイル、１７：左の上コーナー領域、１８：右の上コーナー領域、１９：鋳型、２０：支持ロール、２１：矯正機、２２：矯正ロール、２３：第１の上直線群、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ：縦線、２４：第２の上直線群、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ：縦線、２５：第１の側直線群、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ：縦線、２６：第２の側直線群、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ：縦線、２７：第１の連結線群、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ：横線、２８：第２の連結線群、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ：横線、２９：第３の連結線群、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ：横線、３０：第４の連結線群、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ：横線、３１：連絡線、３２、３３：リード線部、３４：第１の上直線群、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３５：第２の上直線群、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ：縦線、３６：第１の側直線群、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ：縦線、３７：第２の側直線群、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ：縦線

Claims (6)

1. 鋳片の上コーナー領域を該鋳片の進行方向に沿って所定長誘導加熱する導体からなる加熱コイルを備えた連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、
   前記加熱コイルは、１）前記鋳片の左右の上コーナー領域の上方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の上直線群と、２）前記鋳片の左右の上コーナー領域の側方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の側直線群とを有し、
   前記第１の上直線群と前記第１の側直線群とにそれぞれ同一方向の電流を流し、前記第２の上直線群と前記第２の側直線群にそれぞれ同一方向の電流を流すことを特徴とする連続鋳造設備の鋳片加熱装置。
2. 請求項１記載の連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群と、前記第１、第２の側直線群の各縦線をそれぞれ直列に連結する横線を有する第１〜第４の連結線群を有し、前記鋳片の左右にそれぞれ配置された、前記第１の上直線群及び前記第１の側直線群と、前記第２の上直線群及び前記第２の側直線群とは逆方向に電流が流れていることを特徴とする連続鋳造設備の鋳片加熱装置。
3. 請求項２記載の連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群、前記第１、第２の側直線群、及び前記第１〜第４の連結線群は直列に連結されて一つの電源によって電力を供給されていることを特徴とする連続鋳造設備の鋳片加熱装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群は、平面視して前記鋳片の両端より内側にあって、前記第１、第２の側直線群は、側面視して前記鋳片の上端より下側にあることを特徴とする連続鋳造設備の鋳片加熱装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造設備の鋳片加熱装置において、前記第１、第２の上直線群の一部は、平面視して前記鋳片の両端より外側にあって、前記第１、第２の側直線群の一部は、側面視して前記鋳片の上端より上側にあって、前記加熱コイルで、前記鋳片の左右の上角部を集中的に加熱することを特徴とする連続鋳造設備の鋳片加熱装置。
6. 鋳片の上コーナー領域に、該上コーナー領域と隙間を設けて加熱コイルを配置し、該加熱コイルに高周波電流を流して前記鋳片の上コーナー領域を誘導加熱する連続鋳造設備の鋳片加熱方法であって、
   前記加熱コイルは、１）前記鋳片の左右の上コーナー領域の上方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の上直線群と、２）前記鋳片の左右の上コーナー領域の側方にそれぞれ前記鋳片と隙間を有して平行配置された１又は複数本の第１、第２の側直線群と、３）前記第１、第２の上直線群と、前記第１、第２の側直線群の各縦線をそれぞれ直列に連結する横線を有する第１〜第４の連結線群を有し、
   前記第１の上直線群と前記第１の側直線群に、それぞれ同一方向の電流を流し、前記第２の上直線群と前記第２の側直線群に、それぞれ同一方向の電流を流して、前記鋳片の上コーナー領域を集中加熱することを特徴とする連続鋳造設備の鋳片加熱方法。

Images