JP2012232333A

JP2012232333A - 垂直曲げ型連続鋳造機、連続鋳造方法、及び連続鋳造機の冷却部延長方法

Info

Publication number: JP2012232333A
Application number: JP2011103109A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tanaka; 芳幸田中; Tomoji Oyama; 智史大山; Kenji Oshima; 健二大島; Masato Mikuni; 正人三国
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-05-02
Also published as: JP5768478B2

Abstract

【課題】蛇行を抑えつつ鋳片１２の品質向上を図ることを目的としている。
【解決手段】ダミーバーを下側から挿入する方式の連続鋳造機であり、且つ複数の冷却セグメントを配列した垂直部で冷却を実施する垂直曲げ型連続鋳造機である。上記各冷却セグメントはそれぞれ、鋳片冷却機構と鋳片１２を案内する複数対のガイドロール５とを備えると共に、上記複数の冷却セグメントよりも下流位置に対し、鋳片１２に下向きの力を付与するための複数対のピンチロール６を配置する。上記複数の冷却セグメントのうち最下部に配置される冷却セグメント１０内に、複数対のガイドロール５と共に複数対のピンチロール１１を配置し、そのピンチロール１１の径は、上記複数の冷却セグメントよりも下流に位置するピンチロール６の径よりも小さい。
【選択図】図３

Description

本発明は、垂直曲げ型の連続鋳造の技術に関する。

連続鋳造機は、例えば特許文献１や特許文献２などに記載される構成からなる。
そして、垂直曲げ型の連続鋳造においては、溶鋼を垂直に引き抜きながら、複数列の冷却セグメントで冷却されることで凝固し、凝固が完了したら、鋳片を水平方向に曲げるようにして連続鋳造が実施される。
また、連続鋳造を開始する際には、連鋳機内にダミーバーを挿入する。ダミーバーの挿入方法としては、モールド側から挿入する方式と下側から挿入する方式とがある。

ダミーバーを下側から挿入する方式の垂直曲げ型連鋳機においては、ガイドロールを有した複数の冷却セグメントの列（セグメント帯とも呼ぶ。）よりも下流位置に、鋳片引き抜きのためのピンチロールが３対以上配置される構造が主流である。
ピンチロールがセグメント帯よりも下流に配置されるのは、次のことを考慮したものである。すなわち、ピンチロールによる鋳片を引き抜く力（下向きの力）は、従来、鋳片が完全に凝固した後に加えることが望ましいと考えられていたこと、および、冷却セグメントが配置されたチャンバー中に大径のピンチロールがあると、下方からのダミーバー挿入の際にダミーバーをセグメント帯に挿入することが困難と思われていたためである。

特開２００４−１０７９号公報特開平１０−２８６６５６号公報

上記構成の垂直曲げ型の連続鋳造においては、冷却される鋳片における凝固末期側の部分では、凝固過程における鋳片内部での不均一凝固に伴うブリッジングとよばれる現象によって内部欠陥が生成される。そして、この内部欠陥によって、非接触超音波検査にて不合格となる場合があった。
また、ピンチロール等の偏磨耗によって鋳片が蛇行し、ひどい場合は設備に鋳片が突き当たり鋳造不能の設備トラブルに至ってしまうケースもあった。さらに、ピンチロールの径が大きいものは、交換にも多大な時間を要していた。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、蛇行を抑えつつ鋳片の品質向上を図ることを目的としている。

本発明の対象となる垂直曲げ型連続鋳造機は、溶鋼をタンディッシュから垂直下方に引き出して冷却し、内部の凝固が完了してから水平方向に曲げていく連続鋳造である。従って、垂直部の距離が長いほど、鋳造速度を上げることができる。しかし、垂直方向に全体の機長を延長することはスペースおよび設備費の制約のために容易ではない。すなわち、前述の連鋳機において、増産ニーズに対応するためには機長延長を行うことは有効であるが、上流側へ延長するとなると、モールド周囲や取鍋支持装置にも改造範囲が及び、莫大な費用が必要となる。
また、鋳造速度を上げるにあたっては鋳片の品質を確保し、操業トラブルも起こらないようにすることが必須である。

発明者らは上記の課題を解決するために種々の検討を行って本発明の完成に至った。
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、ダミーバーを下側から挿入する方式の連続鋳造機であり、且つ複数の冷却セグメントを配列した垂直部を垂直下方に移動しながら鋳片を凝固し、続けて凝固が完了した鋳片を水平方向に曲げる垂直曲げ型連続鋳造機であって、上記各冷却セグメントはそれぞれ、鋳片冷却機構と鋳片を案内する複数対のガイドロールとを備えると共に、上記複数の冷却セグメントよりも下流位置に対し、鋳片に下向きの力を付与するための複数対のピンチロールを配置した垂直曲げ型連続鋳造機において、
上記複数の冷却セグメントのうち最下部に配置される冷却セグメント内に、複数対のガイドロールと共に複数対のピンチロールを配置し、そのピンチロールの径は、上記複数の冷却セグメントよりも下流に位置するピンチロールの径よりも小さいことを特徴とするものである。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記複数対のピンチロールのうちの一対のピンチロールは、上記最下部の冷却セグメントに配置される複数対のガイドロールよりも下流側に位置することを特徴とする。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した垂直曲げ型連続鋳造機を用いて連続鋳造を行うことを特徴とする連続鋳造方法を提供するものである。

次に、請求項４に記載した発明は、垂直に配列された複数の冷却セグメントと、その複数の冷却セグメントよりも下流位置に鋳片に下向きの力を付与するための複数対のピンチロールが設置されている垂直曲げ型連続鋳造機における冷却部延長方法であって、
上記複数の冷却セグメントの下部に新たな冷却セグメントを配置すると共に、その新たな冷却セグメントに配置される複数対のガイドロールの一部を、ピンチロールに置き換えると共に、複数の冷却セグメントよりも下流位置に配置される複数対のピンチロールの一部を省略することを特徴とする。

本発明によれば、最下部の冷却セグメント内に対し、複数対のピンチロールを配置することで、その分だけ冷却セグメントの列長（冷却部の長さ）を長くすることが可能となる。すなわち、従来はピンチロールを設置する領域で冷却を実施する発想がなかったが、その領域においても冷却を実施することで、冷却部延長による生産性増大の効果を得ることが可能となった。

また、最下部の冷却セグメント内に複数対のピンチロールを配置することで、その複数対のピンチロールで冷却末期位置の鋳片の内部結果を押し潰す作用が発生すると考えられ、それによって、ブリッジングに伴う内部欠陥を減少することが出来る。すなわち、冷却中における鋳片品質に悪影響を及ぼさない引き抜き方法を実施することで、鋳片品質を向上する効果も得られた。
さらに、上記構成を採用すると、鋳片の蛇行をより抑制することができ、操業トラブルの低減も達成できた。

比較例に係る垂直曲げ型の連続鋳造機を示す概念図である。冷却セグメントの構成を説明する図である。本実施形態に係る垂直曲げ型の連続鋳造機を示す概念図である。新たな冷却セグメントの構成を示す図である。比較例及び実施例における蛇行量の絶対値を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
連続鋳造機は、図１に示すように、取鍋１からタンディッシュ２、タンディッシュ２から鋳型３に順次、溶鋼の移送が行われる。本実施形態が対象とする連続鋳造機は、溶鋼を連続鋳造して鋳片１２を製造するにあたり、ダミーバー（不図示）を下方から鋳型３まで挿入する。そして、上記連続鋳造機は、鋳型３から溶鋼を垂直下方に引き出しながら鋳片１２を冷却し、鋳片１２内部まで凝固が完了した後に水平方向に曲げる垂直曲げ型の連続鋳造機である。

上記鋳片１２を垂直に移動させる垂直部には、複数の冷却セグメントからなるセグメント帯Ｓと、複数対のピンチロール６とが配置される。
なお、上記垂直部を通過した鋳片１２は、ベンディングロール７で水平方向に向けて曲げられ、さらに、鋳片切断装置としてのトーチカッタによって目的の長さで切断される。
上記各冷却セグメント４にはそれぞれ、図２に示すように、鋳片１２の移動方向である垂直方向に沿って複数対のガイドロール５が配置されると共に、鋳片冷却機構を構成する複数の冷却スプレー（不図示）が配置されている。

上記各ガイドロール５は、無駆動のフリーロールからなり、冷却する鋳片１２を垂直方向に案内する。なお、一般に、各冷却セグメント４に配置されるガイドロール５の径は各冷却セグメント毎に同一径若しくは略同一径が採用されるが、上流側（上側）の冷却セグメントに配置されるガイドロール５の径ほど、下流側と比較してロール径が小さく設定されている。また、各冷却スプレーは、例えばガイドロール５間の隙間から鋳片１２の表面に向けて冷却水を吹き付けるように設定されている。

また、上記複数対のピンチロール６は、垂直部における、上記セグメント帯Ｓよりも下流位置に配置される。その各複数対のピンチロール６は、それぞれ冷却されて凝固した鋳片１２に対し、下向き（引き抜き方向）の力を付与する。このピンチロール６は、鋳片１２に対し所定の引き抜き力を付与する必要があるため、そのピンチロール６の径は、上記冷却セグメントに配置するガイドロール５の径よりも大きく、例えばガイドロール５の径の２倍以上のロール径となっている。
ここで、冷却部延長前の垂直曲げ型の連続鋳造機は、上記図１に示すように、セグメント帯Ｓが複数の冷却セグメントから構成され、その下方に３対のピンチロール６が配置された構成になっているとする。

そして、本実施形態の連続鋳造機として、上記連続鋳造機（図１）を基礎として冷却部延長を実施した例（図３）で構成を説明する。
すなわち、本実施形態の連続鋳造機では、図３に示すように、最上段の一対のピンチロール６ａ（図１参照）を、ピンチロール１１とガイドロール５を備えた新たな冷却セグメント１０に置き換える。これによって、セグメント帯Ｓを構成する冷却セグメントの数が増える結果、垂直部全体の長さを変更することなく、冷却部を構成するセグメント帯Ｓの長さ（冷却部長さ）を長くして、機長延長と同等の効果をもたらす。

そして、上記新たな冷却セグメント１０内には、図４に示すように、鋳片１２の移動方向（垂直方向）に並ぶようにして、複数対のガイドロール５と複数対のピンチロール１１が同列に配置されている。新たな冷却セグメント１０内に配置されるピンチロール１１として、上記セグメント帯Ｓよりも下方位置に配置されるピンチロール６よりもロール径が小径のピンチロールを採用した。具体的には、ピンチロール１１の径を、新たな冷却セグメント１０に配置するガイドロール５の径と同径若しくは略同径とした。なお、上述と同様に、ロール間から水を鋳片１２に噴霧するための鋳片冷却機構が備えられている。

本実施形態では、上記セグメント帯Ｓよりも下方位置に配置される一対のピンチロール６の代わりに、新たな冷却セグメント１０内に二対のピンチロール１１を配置している。これは、新たな冷却セグメント１０内のピンチロール１１の径が小さいことに鑑み、目的とする引き抜き力を確保するように、ピンチロールの数を増やしたものである。
ここで、新たな冷却セグメント１０内に配置する複数対のピンチロール１１の配置は、ピンチロール１１間にガイドロール５が配置、つまりピンチロール１１同士が連続しないように設置することが好ましい。また、新たな冷却セグメント１０内のピンチロール１１は、出来るだけ下流側に配置することが好ましい。

このため、本実施形態では、新たな冷却セグメント１０内において、一対のピンチロール１１を複数対のガイドロール５よりも下流側に配置し、別のピンチロール１１を下側から３番目のロールとして配置している。
なお、上記の構成によって、セグメント帯Ｓよりも下流位置に配置するピンチロール６は二対となる。

（動作その他）
本実施形態が対象とする垂直曲げ型の連続鋳造機では、鋳片１２はセグメント帯Ｓの下流位置に設置された複数対のピンチロール６で引っ張られることで、セグメント帯Ｓ内部を下方に移動し、下方へ移動する間に冷却されて、内部まで凝固が完了した状態でセグメント帯Ｓを出る。そして、従来にあっては、冷却セグメントに配置されるロールは、鋳片１２を下方に案内するめのガイドロール５が設置されるだけであり、冷却セグメント内には、通常鋳片１２に下向きの力を加えるロールは設置されない。

これに対し、本実施形態では、鋳片１２はセグメント帯Ｓの下流位置に設置された複数対のピンチロール６における最上部に位置する一対のピンチロール６ａ位置に対し、ピンチロール１１とガイドロール５を備えた新たな冷却セグメント１０を配置する。
これにより、従来最上段のピンチロール６ａが設置されていた部分において、ピンチロール１１で凝固末期の鋳片１２を引き抜きつつ、その部分を鋳片１２の冷却帯として利用できるようになる。この結果、垂直部の全長を変更することなく冷却帯を長くしたことによって、鋳片１２の引き抜き速度を上げても冷却を十分に行うことが可能になり、鋳造速度向上が達成される。
このように、本実施形態にあっては、垂直部に配置される冷却部の長さを延長して、生産性向上、鋳片品質改善、トラブル低減、補修の簡易化を可能にする技術を提供することが可能となる。

また、ダミーバーを下側から挿入する方式の連鋳機にあっては、ダミーバー挿入の際にピンチロールを有するセグメント部にダミーバーを送り込む操作が困難であり、また、冷却中にピンチロールで鋳片１２に力を与えることの鋳片品質への影響が不明確であったことから実用化されていなかった。これに対し、本実施形態では、ダミーバー挿入の際のピンチロール６、１１の速度制御法の確立と、鋳片品質に悪影響を及ぼさないセグメント内のロール配置を見出したことで上記課題を解決した。

（本実施形態の効果）
以上のことから、本実施形態では次のような効果を奏する。
（１）複数の冷却セグメントのうち最下部に配置される冷却セグメント１０内に、複数対のガイドロール５と共に複数対のピンチロール１１を配置する。
これによって、複数の冷却セグメント（セグメント帯Ｓ）よりも下流に位置するピンチロール６の設置数を、その分減らすことが可能となると共に、垂直部の長さが同じでも、冷却部を構成するセグメント帯Ｓの全長を長くすることが可能となる。この結果、鋳造速度向上など生産性向上を図ることが可能となる。

また、セグメント帯Ｓにピンチロール１１を配置するが、鋳片１２のうちの凝固末期若しくはそれに近い位置に配置することで、ピンチロール１１によって下向きの引き抜き力を付加しても問題がない。逆に、凝固末期に発生するブリッジングに伴う内部欠陥を、推定だがピンチロール１１で押し潰すことで、減少することが出来る。すなわち、鋳片品質が向上するという効果も得られる。

（２）また、そのピンチロール１１の径は、上記複数の冷却セグメントよりも下流に位置するピンチロール６の径よりも小さくする。
これによって、最下部の冷却セグメント内において、鋳片１２を案内するロールピッチを小さく出来る結果、冷却セグメント内にピンチロール１１を配置しても、鋳片１２の膨らみを有効に抑えることが出来る。
また、ピンチロール１１の径を小さくすることで、冷却セグメント内にピンチロール１１を配置し易くなると共に、交換も容易となる。
また、冷却セグメント内にピンチロール１１を配置することで、後述の実施例で説明するように、鋳片１２の蛇行を抑える効果も発生した。

（３）特に、上記複数対のピンチロール１１のうちの一対のピンチロール１１は、上記最下部の冷却セグメント１０内に配置される複数対のガイドロール５よりも下流側に位置する。
これによって、出来るだけ鋳片１２の表面が硬い位置で引き抜き力を付与可能となる。

次に、上記実施形態に基づき実施例について説明する。
比較例では、図１のように、鋳型３の下方に複数のセグメントが垂直方向に配置されて、長さ１６．９ｍのセグメント帯Ｓを形成する。そのセグメント帯Ｓの下流位置にピンチロール６を３対設置した。上記ピンチロール６の直径は７００ｍｍとした。
一方実施例では、図３に示すように、図１における最上部のピンチロール６ａ位置に、ピンチロール１１とガイドロール５を備える、長さ１．６５ｍの新たな冷却セグメントを最下流の冷却セグメントとして設置して、冷却帯（セグメント帯Ｓ）の長さを延長した。新たな冷却セグメント１０内には、直径約３００ｍｍの二対のピンチロール１１と直径約３００ｍｍの３対のガイドロール５が設置され、また他のセグメントと同じように、水を鋳片１２に噴霧するための鋳片冷却機構を設けた。このとき、新たな冷却セグメント１０においては、上下に並ぶロール列において、ピンチロール１１は最下部と、下から３番目の位置に設置した。

これら２つの連続鋳造機を用いて、幅１１００〜２４５０ｍｍ（平均の幅は約２１８０ｍｍ）、厚さ２１５ｍｍの鋳片１２の製造を実施した。
このとき、比較例の連続鋳造機では、鋳造速度は０．８８ｍ／分であった。一方、本発明に基づき実施例にあっては、鋳造速度を０．９６ｍ／分まで増速することがでた。すなわち、約９％の生産性向上が達成された。なお、鋳片１２の厚さを変更して実施した場合でも、同様に増速が可能であった。
また、鋳片１２の内部品質について、比較例で製造した鋳片１２と実施例で製造した鋳片１２とについて、超音波による内部欠陥検査によってＵＴ不良率を測定してみた。このとき、比較例では、ＵＴ不良率が０．０５６％であったが、実施例では、ＵＴ不良率が０．０２７％にまで低減できた。これは、新たな冷却セグメント１０内に配置したピンチロール１１による効果と考えられる。すなわち、比較例では、最終凝固位置でのセグメントによるサポートがガイドロール５によるもののみであったため、ブリッジングを押さえるほどのサポートにはなっていなかったものを、最終セグメントにピンチロール１１を組み込むことで、ブリッジングを抑えることができ、それにより、特に最終ヒートトップ部における内部欠陥が、低減したためと考えられる。

また、比較例の連続鋳造機による操業と、実施例による連続鋳造機による操業中の鋳片１２の蛇行量を測定してみた。なお、蛇行量の測定は、ベンディングロール７位置とした。その結果を図５に示す。
この図５に示すように、比較例では、蛇行量のばらつきが比較的に大きく、その蛇行量の平均値は２４．９ｍｍであった。これに対し、実施例では、蛇行量のばらつきが小さく、その蛇行量の平均値も７．１ｍｍであった。このように、本発明を採用することで、蛇行を抑えることが可能となり、蛇行に伴う操業トラブルが低減に寄与した。この理由は、比較例の一対の大径ピンチロール６に代えて、二対の小径ピンチロール１１を設置したことにより、ロール偏磨耗による鋳片１２蛇行が発生しにくくなったものと推定される。
また、小径ピンチロール１１をセグメント内に設置したことにより、ピンチロール１１の交換がセグメント一体交換によってできるようになり、ロール交換所要時間が従来の９０時間から１０時間と大幅に低減された。

３鋳型
４冷却セグメント
５ガイドロール
６、６ａピンチロール（大径）
７ベンディングロール
１０新たな冷却セグメント
１１ピンチロール（小径）
１２鋳片
Ｓセグメント帯

Claims

ダミーバーを下側から挿入する方式の連続鋳造機であり、且つ複数の冷却セグメントを配列した垂直部を垂直下方に移動しながら鋳片を凝固し、続けて凝固が完了した鋳片を水平方向に曲げる垂直曲げ型連続鋳造機であって、上記各冷却セグメントはそれぞれ、鋳片冷却機構と鋳片を案内する複数対のガイドロールとを備えると共に、上記複数の冷却セグメントよりも下流位置に対し、鋳片に下向きの力を付与するための複数対のピンチロールを配置した垂直曲げ型連続鋳造機において、
上記複数の冷却セグメントのうち最下部に配置される冷却セグメント内に、複数対のガイドロールと共に複数対のピンチロールを配置し、そのピンチロールの径は、上記複数の冷却セグメントよりも下流に位置するピンチロールの径よりも小さいことを特徴とする垂直曲げ型連続鋳造機。
上記複数対のピンチロールのうちの一対のピンチロールは、上記最下部の冷却セグメントに配置される複数対のガイドロールよりも下流側に位置することを特徴とする請求項１に記載した垂直曲げ型連続鋳造機。
請求項１又は請求項２に記載した垂直曲げ型連続鋳造機を用いて連続鋳造を行うことを特徴とする連続鋳造方法。
垂直に配列された複数の冷却セグメントと、その複数の冷却セグメントよりも下流位置に鋳片に下向きの力を付与するための複数対のピンチロールが設置されている垂直曲げ型連続鋳造機における冷却部延長方法であって、
上記複数の冷却セグメントの下部に新たな冷却セグメントを配置すると共に、その新たな冷却セグメントに配置される複数対のガイドロールの一部を、ピンチロールに置き換えると共に、複数の冷却セグメントよりも下流位置に配置される複数対のピンチロールの一部を省略することを特徴とする連続鋳造機の冷却部延長方法。