JP2013517138A - スラブのインライン表面処理のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、連続鋳造から熱間圧延までの一つの連続する方法シーケンス中で、ＣＳＰ鋳造装置と熱間圧延区間の間に設けられた一つの加熱炉（３）を有する、例えばＣＳＰ方法により製造されるスラブ（５）の、インライン表面処理による表面処理品質の向上の方法に関する。発明に従い、ノズルまたはノズルに類する装置を有する酸化装置（２１）によって、スラブ（５）の上面および下面に付勢される酸化炎または酸化ガス混合物によって、各スラブ面４ｍｍまでの所定の表面層が意図的に酸化され、スラブ表面上の酸化生成物が、その際、固定的または流動的であることが提案される。

Description

本発明は、スラブのインライン表面処理による表面品質の向上のための方法および装置に関する。当該スラブは、連続鋳造から熱間圧延へとおよぶ連続的なプロセス中で製造され、例えば鋳造装置と熱間圧延区間の間に設けられる加熱炉を有するＣＳＰ方法により製造される。

連続鋳造設備、特にＣＳＰ設備のようなスラブ鋳造設備においては、鋳造ストランドは、最終生産物に近い寸法で製造される。スラブは、最終生産物に対してわずかな作業ステップ残すのみであるから、滑らかで不良の無いスラブ表面が重要である。

連続鋳造設備において製造される４００ｍｍまでの厚さの薄肉および厚肉スラブは、表面上および表面近傍にわずかに不連続性や残留鋳造パウダーを有し、表面近傍の周辺領域には化学組成の変化がある。

不連続性は、例えば、生産技術上の理由から不可避であるオシレーションマークであり、そして例えば孔部でもある。表面近傍の周辺領域における鋼組成の化学的変化は、鋳型内で高温のもと拡散過程が行われる結果として鋼と鋳造パウダーの間の物質交換が行われることにより進行することが可能性がある。よりわずかな不連続性、残留鋳造パウダーおよび科学的表面組成の変化は、鋳造プロセスおよび加熱プロセス中に、スラブの圧延によって大幅に取り除かれる。しかし不都合な場合、例えばオシレーションマークの陰影のような、「外観上の」表面現象が処理されたホットストリップ上に視える状態で残る。

特許文献１には、幅広ホットストリップの製造の為の方法が記載される。その際、鋳造されるスラブストランドは断片へと分割され、貫通炉内における温度処理の後、圧延される。スラブ片の表面品質を圧延の前に改善するために、表面処理の為の、表面処理装置内における研磨またはスケール除去による不完全なスラブ片の温度処理が中断されるか、又は、鋳造速度から切り離された可変式の速度による表面処理が実施されるということが、が提案される。必要な場合、表面処理の為にスラブ片は、製造ラインの側方に設けられた貫通炉のセグメント内へと搬送される。

鋳造ストランド表面のインライン除去による、好ましくはスラブ鋳造設備の鋳造ストランドの表面を改善するための装置及び方法が特許文献２から公知である。当該除去は、加熱炉を通過した後、鋳造ストランドのインライン式の圧延の前に実施される。ここでは、電気アーク、レーザー光線、または機械的手段、好ましくは、鋳造ストランド表面の機械式の後処理を伴う又は伴わないインライン式の火炎装置を有する高温火炎が使用される。処理された表面の後酸化または二次的スケール形成を防止するため、又は少なくともかなり防止するために、高温火炎に引き続いて直ぐに圧延を行う、または鋳造ストランドを不活性ガスまたは燃焼排ガスの下で保持すると有利である。

欧州特許第0 867 239号明細書 欧州特許出願第1 093 866号明細書

上述した先行技術より出発して、本発明の課題は、連続的な方法、例えばＣＳＰ法により製造されるスラブのインライン表面処理の方法および装置を完成させることである。これによって、ホットストリップは、高生産高かつ素晴らしい表面品質で製造されることが可能であり、また、冒頭に記載したような「外観上の」表面現象が残留するということも完全に回避される。

この課題は、請求項１に記載の、ノズルまたはノズルに類する装置を有する酸化装置によって、スラブの上面および下面に付勢される酸化炎または酸化ガス混合物によって、各スラブ側面に対して４ｍｍまでの層厚さの所定のスラブの表面層が、意図的に参加され、その際酸化生成物がスラブ表面上において固体または流体であるという特徴によって解決される。

酸化された厚さの意図的な生成の為に、個々にまたは組合として行われることが可能である以下の事項が実施されることができる。
− スラブ表面の酸化の為にこれに付勢される火炎またはガス混合物の酸化比率が変更される。
− 酸化の為に使用されるガスの体積流量が変更される。
− 酸化の為に使用されるガスの酸化比率及び/又は体積流量を、例えばスラブ搬送速度や鋼品質といったプロセスパラメータに応じて変更する。
− スラブ表面に対するノズルまたはノズルに類する装置の角度及び間隔を変更する。
− ノズルまたはノズルに類する装置の形成および数量決定。

極端に薄い、薄肉スラブと称されるスラブにも使用可能である、本発明に係る酸化炎または酸化ガス混合物によるスラブ表面のインライン酸化処理は、以下の、前置されてまたは後置されて作動するインライン方法ステップとリンクされている。

酸化処理の前に、スラブ表面から、自然に存在するスケールが除去される。これは、低圧領域または高圧領域で動作することができるスケール除去スプレーにより行われる。

酸化処理の後、形成された層（酸化物層及び新たに形成されたスケール）の脆弱化の為に、これらは湿化ノズルによって例えば水により冷却される。後続するロール対によって、その後これらの層は機械的に打ち割られ、および引き続いてスケール除去スプレーによって除去される。

優勢的であるスペース比率に応じて、スラブのインライン表面処理が、鋳造装置から出た後加熱炉に進入する前、又は代替的に、加熱炉から出た後熱間圧延区間に進入する前に実施される。加熱炉の前に表面処理が実施されるとき、形成された層の除去のために、低圧スケール除去スプレー（スラブ 圧力１００barのリンサー）が使用されることができ、またはローター式スケール除去装置が使用されることが可能である。

加熱炉の後に表面処理が実施されるとき、熱間圧延区間の前に存在する、高圧駆動される（１００bar）従来式の高圧スケール除去スプレーが、表面処理装置に引き続いて使用されることが可能である。この場合、形成された層の機械的破壊の為に使用されるロール対が、存在する高圧除去スプレーの為の駆動ロール対としても使用される。

発明にしたがい、表面処理に必要なすべての機器及び装置は、有利には、個々にまたは一緒に、生産ライン内および生産ラインから移動可能に形成されるので、例えば鋼種類、鋳造速度、非定常状態のプロセス状態といってプロセスパラメータに応じて、表面処理は、全製品には行われず、選択的に製造部分量に限定されることが可能である。

さらに、これら機器および装置は、その移動可能性の他に、以下のように形成され、かつ以下のように製造ライン内に配置される。つまり、表面処理が、全スラブ幅にわたって行われるか、又は意図的に、スラブ幅またはスラブ長の局所的部分または孤立した部分に対し限定して行われることが可能であるよう形成され、製造ライン内に配置される。

以下に、簡略的に表した図面に表された実施例に基づき、本発明の更なる詳細および利点について記載する。

加熱炉の前に設けられた表面処理部を有するＣＳＰ生産ライン 図１のカット図。表面処理装置を有する。 図１のカット図。表面処理装置の代替的装置を有する。 加熱炉の後方に設けられた表面処理部を有するＣＳＰ生産ライン。 図４のカット図。表面処理装置を有する。

図１には、ＣＳＰ製造ライン１、その主設備部材、ＣＳＰ鋳造装置２、加熱炉３および熱間圧延区間４の設備フロー図が斜視図で表されている。この製造ラインにおいて、製造方向１１中向かって（図中左がから右）、スラブ５は鋳造され、加熱され、そして熱間圧延される。この設備フロー図中において、本発明に係る表面処理が実施される鋳造装置２と加熱炉３の間の製造ライン１の領域は、破線で際立たせてある。

図２は、図１の破線の領域を拡大して側面図として示す。これはＣＳＰ鋳造装置２の退出転向ドライバー６と、スラブの部分長さを製造するための後続するシャー７から始まっている。製造方向１１においてシャー７の後方には、表面処理装置２０が存在している。この表面処理装置は、自然に存在するスケールを除去するための低圧又は高圧スケール除去スプレー２２、ノズルまたはノズルに類する装置を有する酸化装置２１、および、生成された酸化物層と新たに形成されたスケールを例えば水により冷却し、そして脆弱化するための湿化ノズル２３から成っている。酸化装置によって、酸化炎又は酸化ガス混合物は、スラブの表面に対して付勢される。製造方向１１においてこの表面処理装置２０の後方には、ロール対８が設けられている。その目的は、脆弱化された酸化生成物を機械的に打ち割ることである。この酸化生成物は、引き続いて、追加的に設け有られた低圧スケール除去スプレー９によってスラブ表面から除去される。

図２には、表面処理装置２０が、一つの閉じられたユニットして黒く縁取りして表されており、表面処理装置２０が全体として製造ライン１から取り出されることが可能であることを表している。

図３は、シャー７の前方に設けられる代替としての表面処理装置２０を示す。図２に対して他の変更は無いので、ここで使用される参照符号と、図２に説明される表面処理の実施は、図３に対してもまた有効である。

表面処理装置２０の他の可能なスライドが、図４および５に表されている。図１に対応するＣＳＰ製造ライン１´を示す図４には、本発明に係る表面処理が実施される加熱炉３と熱間圧延区間４の間のＣＳＰ製造ライン１´の領域が、同様に破線で際立たせてある。

図５中には、図４のこの破線の領域が側面図として拡大して表されている。図において左から、加熱炉３の出口でもって始まり、製造方向１１中には表面処理装置２０が加熱炉３とシャー７の間に存在する。図２および３と相違して、この装置においては、（この図面においては表されていない）熱間圧延区間４の前方に存在する従来式の高圧スケール除去スプレー１０が使用されるので、図２および３において使用される低圧スケール除去スプレー９は省略されることが可能である。さらに有利には、形成される表面層の機械的打ち割りの為に必要とされるロール対８が、存在する高圧スケール除去スプレー１０の為の駆動ロール対としても使用される。上述した逸脱点を除いては、他の同じ参照符号を有する装置、および、表面処理の実施は、図２に対する記載の説明に相当する。

1, 1´ CSP製造ライン
2 CSP鋳造装置
3 加熱炉
4 熱間圧延区間
5 スラブ
6 鋳造装置の転向ドライバー
7 シャー
8 ロール対
9 低圧スケール除去スプレー
10 高圧スケール除去スプレー
11 製造方向
20 表面処理装置
21 ノズルまたはノズルに類する装置を有する酸化装置
22 低圧又は高圧スケール除去スプレー
23 湿化ノズル

Claims (10)

1. 連続鋳造から熱間圧延までの一つの連続する方法シーケンス中で、ＣＳＰ鋳造装置と熱間圧延区間の間に設けられた一つの加熱炉（３）を有する、例えばＣＳＰ方法により製造されるスラブ（５）の、インライン表面処理による表面処理品質の向上の方法であって、
   ノズルまたはノズルに類する装置を有する酸化装置（２１）によってスラブ（５）の上面および下面に付勢される酸化炎または酸化ガス混合物によって、スラブ（５）の各スラブ面４ｍｍまでの所定の表面層が意図的に酸化され、その際、スラブ表面上の酸化生成物が固定的または流動的であることを特徴とする方法。
2. 酸化炎又は酸化ガス混合物によるスラブ表面の酸化処理が、以下のように作動するインライン方法ステップとリンクしていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
   酸化処理の前に、低圧又は高圧スケール除去スプレー（２２）によって、スラブ表面から、元来存在しているスケールを取り除く。
   酸化処理の後、生成された酸化物層と新たに形成されたスケールが、水湿潤ノズル（２３）または他の適切な媒体若しくは媒体吐出により冷却され、ロール対（８）により機械的に打ち割られ、そして低圧スケール除去スプレー（９）又は存在する高圧スケール除去スプレー（１０）によって、スラブ表面から取り除かれる。
3. 酸化された層の厚さの意図した生成の為に、酸化装置の、個々にまたは組み合わせられて行われることができる以下の事項が、実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
   − スラブ表面の酸化の為に、これに付勢される火炎またはガス混合物の酸化比率を変更する。
   − 酸化の為に使用されるガスの体積流量及び/又は酸化比率を、例えばスラブ搬送速度や鋼品質のようなプロセスパラメータに応じて変更する。
   − スラブ表面を酸化するための酸化装置（２１）のノズルまたはノズルに類する装置の角度及び間隔を変更する。
   − ノズルまたはノズルに類する装置（２１）の形成および数量決定。
4. 表面処理が、全スラブ幅にわたって実施されることを特徴とする請求項１，２または３に記載の方法。
5. 表面処理が、意図的に、スラブ幅またはスラブ長の局地的部分または孤立した部分に対して、変動的に限定されて実施されることを特徴とする請求項１，２または３に記載の方法。
6. 例えば鋼種類、鋳造速度、非定常状態であるプロセス状態といったプロセスパラメータに応じて、表面処理が、製造部分量に制限されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
7. スラブ（５）の表面処理が、優勢的であるスペース比率に応じて、鋳造装置（２）から出た後加熱炉（３）に進入する前、又は代替として、加熱炉（３）から出た後熱間圧延区間（４）に進入する前に直列的に実施されることを特徴とする請求項４，５または６に記載の方法。
8. スラブのインライン表面処理による表面品質の向上のための装置であって、当該スラブが、連続鋳造から熱間圧延の連続的プロセス中で、例えばＣＳＰ方法によって、ＣＳＰ鋳造装置（２）と熱間圧延区間（４）の間に設けられる加熱炉（３）により製造される装置であって、特に請求項１から７に記載の方法の実施により製造される装置において、表面処理装置（２０）が、以下を備えることを特徴とする装置。
   − 低圧領域または高圧領域において作動可能なスケール除去スプレー（２２）。
   − 酸化炎または酸化ガス混合物をスラブ表面に付勢するための、ノズルまたはノズルに類する装置を有する酸化装置（２１）。
   − 酸化装置（２１）のノズルまたはノズルに類する装置によってスラブ表面に酸化により生成される層の冷却および脆弱化の為の湿化ノズル（２３）、
   及びこの表面処理装置（２０）に後置される、脆弱化さえた層の機械的打ち割りの為のロール対（８）と、
   破壊された層をスラブ表面から取り除くための、低圧領域または高圧領域において作動可能なスケール除去スプレー（９，１０）。
9. 表面処理装置（２０）の全ての機器および装置（２１，２２，２３）と、後置される全ての装置（８，９）が、可変式に、個々にまたは共通して生産ラインへと移動可能および生産ラインから移動可能であるよう形成されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 表面処理に必要な機器及び装置（２１，２２，２３，８，９）が移動可能であることの他に、以下のように形成されおよび生産ライン中に設けられる、つまり、表面処理が、全てのスラブ幅にわたって実施されることが可能であるよう、または選択的に、スラブ幅又はスラブ長の局所的な部分または孤立した部分に対して意図的に実施されることが可能であるよう、形成されおよび生産ライン中に設けられることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。

Images