JP2018114531A - 連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備 - Google Patents

Abstract

【課題】連続鋳造スラブの全長に亘ってその幅方向エッジ部を均一に加熱することができかつ経済的である連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備を提供する。
【解決手段】連続鋳造設備１２で鋳造された連続鋳造スラブＳを熱間圧延設備１４で直送圧延する際、その連続鋳造スラブＳを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブＳの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱方法であって、連続鋳造設備１２の出側から熱間圧延設備１４の入側までの連続鋳造スラブＳの搬送経路内に、複数の誘導加熱装置２２が搬送方向に間隔を空けて配置された加熱設備２０を設け、加熱設備２０において連続鋳造スラブＳを往復移動させながら複数の誘導加熱装置２２により該連続鋳造スラブＳの幅方向エッジ部を加熱する。
【選択図】図１

Description

この発明は、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブ（熱片）の幅方向エッジ部の加熱方法および加熱設備に関し、特には、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを加熱炉で再加熱せず直接圧延する直送圧延（ＨＤＲ：Ｈｏｔ ｄｉｒｅｃｔ ｒｏｌｌｉｎｇ）に適した連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備に関する。

直送圧延は、連続鋳造設備と熱間圧延設備とを直結し、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブ（以下、単に「スラブ」ともいう。）の顕熱を利用して省エネルギーを図るとともに大幅な工程短縮を可能とする技術である。

連続鋳造の速度は毎分数メートルであってスラブ一枚が鋳造を終えるには数分を要するため、この間にスラブの幅方向エッジ部（以下、単に「エッジ部」ともいう。）の温度が低下し、加熱炉を経由しない直送圧延では何らかの温度補償が必要となる場合がある。

これに関して特許文献１では、連続鋳造機のカッタに近接してその前後にスラブ端面を加熱する加熱装置をそれぞれ設けることが提案されている。

また、特許文献２には、スラブの幅方向エッジ部をバーナで加熱する装置を熱間圧延用のスラブ加熱炉近傍に設置することが提案されている。

非特許文献１には、スラブの幅方向エッジ部を誘導加熱する方法が開示されている。

非特許文献２には、スラブよりも小型のビレットを加熱するため誘導加熱コイル内にビレットを収容した状態で加熱を行う方法が開示されている。

特開昭６０−１８２０１号公報 特開昭５５−４１９０２号公報

製鉄研究第３１３号（１９８４年） Ｐ．６ 新日本製鐵株式会社 日立評論１９６７年６月号 Ｐ．１７

しかしながら、特許文献１の加熱装置では、加熱中のスラブの搬送方向が一方向であり、先に加熱を終えたスラブの先端側のエッジ部は放熱が始まり、尾端部の加熱が終わる頃には先端側のエッジ部の温度は大幅に低下する。特許文献１の第３図に示される、連続鋳造機のカッタ近辺に加熱装置を設置した実施例では、スラブを粗圧延機まで運搬する間に、一旦Al-N再固溶温度を超えたスラブのエッジ部の温度は再び１０００℃程度まで降下しており（同文献第２図参照）、その状態で圧延を行うと、近年の厳しい品質管理の視点では１２００℃程度で圧延される幅方向中央部と比較してエッジ部の品質への影響が懸念される。

また、特許文献１の加熱装置では、加熱時のスラブの搬送速度が連続鋳造機による連続鋳造の速度に依存することから、鋳造速度から独立した速度での加熱を行うことはできない。そのため、加熱時間が１０分程度と長くなり（同文献第２図参照）、エッジ部を加熱する１０分程度の間、スラブの幅方向中心部の温度は低下し続けている。温度降下が大きくなるとAl-N固溶温度や粗圧延に必要な温度を下回るという問題があり、温度降下を考慮した大きな入熱を行うと省エネルギーの観点で問題がある。

特許文献２では、スラブを粗圧延機に送る搬送テーブル上にエッジ部加熱装置を配置して圧延直前にスラブの幅方向エッジ部の温度補償を行っているが、加熱はバーナによって行われており、スラブのように熱容量の大きなものを加熱するには１０分程度の時間を要していまい、エッジ部を加熱している間に幅方向中央部の温度が低下するという同様の問題を抱えている。

このようにバーナによる加熱では長時間を要するのに対し、非特許文献１に記載されるような誘導加熱による方法では、搬送速度４ｍ／ｍｉｎ程度での加熱が可能であり、例えば１０ｍの長さを持つスラブであれば２．５分程度で加熱が完了し、放熱損失を著しく小さくできるとともに、当該加熱工程が製造の律速段階となることを避けることができる。

ところで、スラブを保持、移送するためには多数の保持・搬送用ローラを設置し、その間にスラブの幅方向エッジ部を加熱する誘導加熱コイルを設置せざるを得ず、誘導加熱コイルは間隔を空けて配置される。スラブ加熱の場合は、保持・搬送用ローラは高剛性であり耐熱機能を付与するために、スラブの搬送方向に沿った誘導加熱コイル間の間隔は、コイルの加熱長と同程度か、より長くなる。このため、スラブを停止させて加熱すると、加熱される部分と加熱されない部分が生じ全長に不均一な加熱となるので、スラブを移動させながら加熱する必要がある。また、スラブの移動距離と比べて誘導加熱コイルの加熱長が短いので、十分に熱を与えるためには、スラブを低速で移動しなければならない。

しかしながら、誘導加熱装置を用いスラブを移動させながら加熱する場合、誘導加熱装置の配設区間をスラブの長さと同程度としただけでは、誘導加熱装置を通過し加熱の終わったスラブの先端側のエッジ部は尾端側が加熱を終えるまで長時間放熱され、その影響で均一な加熱ができなくなる。すなわち、スラブを全長に亘って加熱する間に先に加熱を終えた先端側のエッジ部の温度が低下するという点で、特許文献１と同じ問題を抱えている。一方、スラブの先端側の放熱を考慮した温度補償を実施しようとすると、必要以上に高温に加熱される部分を生じ、不経済であるばかりでなく、圧延時の温度も不均一となり、変形抵抗も不均一となって板厚精度に悪影響を及ぼす。

このため、均一な加熱を行うためには、誘導加熱装置をスラブの長さ以上の範囲に配置する必要があり、全長に亘って一様に熱を与えるためには通常、スラブの２倍の長さに相当する範囲に多数の誘導加熱装置を配置しなければならず、不経済である。

これに対して、ビレットのような比較的短い被加熱材を加熱する場合には、非特許文献２に記載されるように、誘導加熱装置のコイル内に被加熱材を収めてその全体を一斉に加熱することは可能である。しかしながら、スラブのように長いものの全長を同時に誘導加熱することは実用的ではない。また、場合によっては３０トンにもなるスラブを保持し、スラブを移動する機構をコイル内部に収めることもできないという問題がある。

この発明は、上記従来技術の問題を解消し、連続鋳造スラブの全長に亘ってその幅方向エッジ部を均一に加熱することができかつ経済的である連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備を提供することを目的とする。

この発明は、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱方法であって、連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に、複数の誘導加熱装置が搬送方向に間隔を空けて配置された加熱設備を設け、加熱設備において連続鋳造スラブを往復移動させながら複数の誘導加熱装置により該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱するものである。

なお、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、複数の誘導加熱装置間に配置された正逆回転可能な搬送ローラにより連続鋳造スラブの往復移動を行うことが好ましい。

また、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、複数の誘導加熱装置を所定のピッチで配置し、各往復移動において連続鋳造スラブをピッチの自然数倍に相当する距離を移動させながら幅方向エッジ部を加熱することが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、誘導加熱装置のピッチをＬｄとし、連続鋳造スラブの長さをＬｓとし、各誘導加熱装置の加熱長をＬｃとし、誘導加熱装置の設置台数をＮとしたときに、Ｌｄ×（Ｎ−１）−Ｌｃ＜Ｌｓ≦Ｌｄ×Ｎ−Ｌｃ の関係が成り立つように、誘導加熱装置の設置台数Ｎを決定することが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、連続鋳造スラブの移動方向反転時に誘導加熱装置の出力を下げ、あるいは停止することが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、連続鋳造設備から加熱設備までのスラブの搬送速度および加熱設備から熱間圧延設備までのスラブの搬送速度は、加熱設備によるスラブの加熱中の往復移動速度よりも大きくすることが好ましい。

また、この発明は、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱設備であって、連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に配置され、搬送方向に互いに間隔を空けて位置する複数の誘導加熱装置と、複数の誘導加熱装置によって加熱される連続鋳造スラブを往復移動させる移動手段と、を備えるものである。

なお、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、移動手段は、複数の誘導加熱装置間に配置された正逆回転可能な搬送ローラを有することが好ましい。

また、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、搬送方向で最上流に位置する誘導加熱装置から最下流に位置する誘導加熱装置までの加熱区間長は、連続鋳造スラブの長さ以上でその長さの１．５倍以下であることが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、連続鋳造スラブの移動方向反転時に誘導加熱装置の出力を下げ、あるいは停止する出力調整手段を備えることが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、複数の連続加熱装置は等間隔に配置されていることが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、移動手段は、連続鋳造スラブの先端および尾端を直接押圧して往復移動させるプッシャーを有することが好ましい。

この発明によれば、複数の誘導加熱装置を搬送方向に間隔を空けて配置した加熱設備においてスラブを往復移動させながらエッジ部の加熱を行う構成としたので、スラブの尾端部の加熱が終わるまでの間に先端部が放冷されるのを防止することができるとともに、必要な誘導加熱装置の設置台数を大幅に削減することができる。また、バーナで加熱する場合と比べて短時間で加熱することが可能であるので、エッジ部を加熱している間のスラブの幅方向中央部の温度降下を抑制することができる。

図１は、この発明の一実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を備えた熱延鋼板の製造設備を概略して示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。 図２は、この実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図である。 図３（ａ）〜（ｅ）は、各加熱段階において、スラブを搬送しながらエッジ部を加熱する際のスラブのエッジ部への蓄積熱量の長手方向の分布を誘導加熱装置とともに示した説明図である。 図４は、この発明の他の実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を示す側面図である。 図５は、この発明のさらに他の実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を示す側面図である。 従来技術の連続鋳造スラブの加熱設備を、スラブのエッジ部の蓄積熱量の長手方向の分布とともに示した説明図である。 他の従来技術の連続鋳造スラブの加熱設備を、スラブのエッジ部の蓄積熱量の長手方向の分布とともに示した説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を備えた熱延鋼板の製造設備を概略的に示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図であり、図２は、この実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図である。

図１に示す例の熱延鋼板の製造設備１０は、連続鋳造設備１２で鋳造された連続鋳造スラブ（以下、単に「スラブ」ともいう。）Ｓを、加熱炉内で加熱することなく熱間圧延設備１４に直送し、所定の厚みまで減厚してコイル状に巻き取る直送圧延（ＨＤＲ）設備である。

連続鋳造設備１２では、タンディッシュ１２ａから鋳型１２ｂに注入された溶鋼は、鋳型１２ｂで冷却されて鋳片となり、鋳型１２ｂの下方に設けた図示しない複数のロールに沿って鋳型１２ｂの下方から連続的に引抜かれる。鋳片は、ロールを通過する間冷却水で冷却され、やがて内部までの凝固を完了する。凝固完了した鋳片は、ガス切断機等のカッタ１２ｃによって所定の長さに切断されてスラブＳとなる。

連続鋳造設備１２で製造されたスラブＳは搬送ローラ１６によって熱間圧延設備１４へ搬送される。熱間圧延設備１４へ送られたスラブは、粗圧延機１４ａおよび仕上圧延機１４ｂによって所定の厚みまで圧延され、圧延された鋼板は水冷設備１８によって所定の材質とされた後、コイル状に巻き取られて熱間圧延コイル製品となる。

連続鋳造設備１２で製造されたスラブＳは、熱間圧延設備１４へ搬送されるまでの間にその幅方向エッジ部（以下、単に「エッジ部」といもいう。）の温度が降下すると品質への影響が懸念される。そこで、この熱延鋼板の製造設備１０ではカッタ１２ｃの出側から熱間圧延設備１４の入側までのスラブＳの搬送経路内に加熱設備２０を設けてスラブＳのエッジ部の温度補償を実施する構成としている。

具体的には、この実施形態の加熱設備２０はスラブＳの左右両エッジ部を加熱するものであり、図２（ａ）に示すように搬送方向に間隔を空けて、好ましくは等ピッチで配置された複数の誘導加熱装置２２を備えている。各誘導加熱装置２２は図２（ｂ）に示すように搬送方向に沿って見て略Ｃ字状をなす、鉄やフェライト等からなる左右一対のコア材２４ａ，２４ｂと、該コア材２４ａ，２４ｂの外周に巻装されたコイル導体２６とを有するものであり、その開口部内にスラブＳのエッジ部が位置するようにコア材２４ａ,２４ｂを対向配置し、該コイル導体２６に高周波電流を通電してコア材２４ａ,２４ｂの内部に高周波磁束を発生させ、該磁束により発生する渦電流によりスラブＳのエッジ部を加熱するものである。また、加熱設備２０は移動手段としての搬送ローラ１６の回転制御と連動してコイル導体２６に流れる電流量を調整する出力調整手段２８を備えており、具体的に出力調整手段２８は、スラブＳの方向転換に際しての搬送ローラ１６の回転停止または減速をトリガーとしてスラブＳが逆走し始めるまでの、実測等によりあらかじめ求めたスラブＳの実質的な停止期間中、コイル導体２６に流れる電流量を低下させもしくは電流供給を停止するよう構成されている。この実施形態ではプロセスコンピュータがこれを実行する。出力調整手段２８は、スラブＳの方向転換に際しての搬送ローラ１６の減速と連動して誘導加熱装置２２の出力を徐々に低下させ、かつ搬送ローラ１６の反転後の増速と連動して誘導加熱装置２２の出力を元の値に徐々に戻すよう構成してもよい。

誘導加熱装置２２は、隣接する搬送ローラ１６の間に配置されており、誘導加熱装置２２のピッチＬｄは搬送ローラ１６のピッチと同じとするのが好ましい。また、誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃに対して誘導加熱装置２２のピッチＬｄをＬｄ≧２×Ｌｃを満たすようにすることで、スラブＳを支持する搬送ローラ１６を誘導加熱装置２２から十分に離間させて熱影響から保護することができる。

搬送ローラ１６は自由継手３０を介して駆動モータ３２に接続され正逆回転可能に構成されている。これにより、複数の誘導加熱装置２２が配置された区間において、スラブＳを連続鋳造設備１２から熱間圧延設備１４に向かう順方向およびその逆方向へ往復移動させながら、複数の誘導加熱装置２２によってスラブＳのエッジ部を加熱することができる。このように、搬送ローラ１６は誘導加熱装置２２による加熱中、スラブＳを往復移動させる移動手段を構成するものである。

また、この実施形態の加熱設備２０では、誘導加熱装置２２のピッチをＬｄとし、スラブＳの長さをＬｓとし、各誘導加熱装置２２の加熱長をＬｃとしたときに、Ｌｄ×（Ｎ−１）−Ｌｃ＜Ｌｓ≦Ｌｄ×Ｎ−Ｌｃ の関係が成り立つように、誘導加熱装置２２の設置台数Ｎを決定している。ここで、スラブＳの長さＬｓとは、当該熱延鋼板の製造設備１０で扱うことができる最大スラブの長さを意味する。例えば、スラブＳの長さＬｓが８０００ｍｍ、誘導加熱装置２２のピッチＬｄが１５００ｍｍ、誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃが５００ｍｍの場合は、上記関係から５．６６≦Ｎ＜６．６６となるため、誘導加熱装置２２は６台設ければよいことになる。

さらに、この実施形態の加熱設備２０では、搬送方向で最上流に位置する誘導加熱装置２２から最下流に位置する誘導加熱装置２２までの加熱区間長はスラブＳの長さＬｓ以上でその長さの１．５倍以下とすることが好ましい。

図３を参照し、この実施形態の加熱設備２０を用いた、この発明に従う一実施形態の連続鋳造スラブの加熱方法について説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、各加熱段階において、スラブを搬送しながらエッジ部を加熱する際のスラブのエッジ部の蓄積熱量の長手方向の分布を加熱設備２０とともに示した説明図である。

この実施形態のスラブの加熱方法は、連続鋳造設備１２と熱間圧延設備１４との間に複数の誘導加熱装置２２を搬送方向に間隔を空けて配置し、複数の誘導加熱装置２２が配置された加熱設備２０の区間においてスラブＳを往復移動させながら複数の誘導加熱装置２２により該スラブＳのエッジ部を加熱するものであり、スラブＳの往復移動は、複数の誘導加熱装置２２間に配置された正逆回転駆動可能な搬送ローラ１６により行う。

連続鋳造設備１２から加熱設備２０までのスラブＳの搬送および加熱設備２０から熱間圧延設備１４までのスラブの搬送は、加熱設備２０による加熱中のスラブＳの往復移動よりも速い速度で行うのが好ましく、これによれば連続鋳造設備１２から加熱設備２０までおよび加熱設備２０から熱間圧延設備１４までの搬送中のスラブの温度降下を抑制することができる。

加熱設備２０による加熱中のスラブＳの往復移動速度（低速搬送速度）Ｖと往復回数ｍは、実測等によりあらかじめ求めた、スラブＳのエッジ部を所定の温度まで加熱するのに必要な加熱時間ｔとの関係で、ｍ×２×Ｌｃ÷Ｖ＝ｔを満たすように決定することができる。

まず図３（ａ）は連続鋳造設備１２を出たスラブＳを加熱設備２０へ進入させた状態を示し、この状態ではスラブＳは未だ加熱されていないため、スラブＳの長手方向の蓄積熱量はゼロである。なお、連続鋳造設備１２から加熱設備２０までのスラブＳの搬送は比較的高速（例えば１２０ｍｐｍ）行い、スラブＳが加熱設備２０へ進入し所定の加熱開始位置に到達するまでに所定の速度（例えば５ｍｐｍ）まで減速することが好ましく、このようにすれば、搬送中の温度降下を抑制することができるとともに、加熱設備２０内ではスラブＳを所定の加熱開始位置に正確に配置して、以降の加熱工程において加熱むらが発生するのを防止することができる。また、誘導加熱装置２２による加熱中のスラブＳの往復移動は低速（例えば５ｍｐｍ）で行うことが好ましく、これによれば誘導加熱によるスラブＳへの入熱を確実に行うことができる。

図３（ｂ）は、スラブＳを順方向（下流側）へ誘導加熱装置２２のピッチＬｄの１／３程度進ませた状態を示し、誘導加熱装置２２によって加熱された部分と未だ加熱されていない部分が存在する。

各往復移動においてスラブＳは誘導加熱装置２２のピッチＬｄの自然数倍に相当する距離移動させながら全ての誘導加熱装置２２で同時にエッジ部を加熱するようにし、図３（ｃ）は、スラブＳを順方向に１ピッチ（Ｌｄ×１）だけ前進させ、１回目の順送加熱が完了した時点での蓄積熱量を示しており、全長に亘って蓄積熱量はほぼ等しくなる。

次いで、スラブＳの順送から逆送への切替えにあたっては、搬送ローラ１６を減速停止し、逆転加速（例えば−６０ｍｐｍの周速）をかけるが、その間スラブＳは慣性により実質的に停止した状態となる。このとき、誘導加熱装置２２を作動し続けるとスラブＳの、誘導加熱装置２２と対峙する部分だけに熱が与えられ、図中点線で示すように蓄積熱量が局所的に増大する。エッジ部の温度補償を行うという観点では問題ないが、蓄積熱量を一定として均一な加熱を行うため、この実施形態では、スラブＳが方向転換に伴う実質的な停止状態にあるときには出力調整手段２８により誘導加熱装置２２の出力を下げ、あるいは停止するようにしている。

図３（ｄ）は、スラブＳを１ピッチ（Ｌｄ×１）分だけ逆方向に搬送しながら誘導加熱装置２２により加熱を行い逆送加熱が完了した状態を示している。その後、スラブＳの搬送方向を順方向へ切り替えるが、この場合もスラブＳが方向転換に伴う実質的な停止状態にあるときには出力調整手段２８により誘導加熱装置２２の出力を下げ、あるいは停止することで、一様な蓄積熱量（加熱量）を得ることができる。

図３（ｅ）は、加熱設備２０において、順送、逆送および順送の順で行ったエッジ部の誘導加熱が完了した状態を示している。この時点で、スラブＳの全長に亘ってほぼ同時に加熱が完了するので誘導加熱装置２２の出力はゼロにし、スラブＳを加熱設備２０から退出させ次工程の熱間圧延設備１４に搬送する。この際、熱間圧延整備１４へ向けたスラブ２の搬送速度は加熱中のスラブＳの往復移動速度よりも大きくすることが好ましく、例えば１２０ｍｐｍとすることができる。

この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、複数の誘導加熱装置２２を搬送方向に間隔を空けて配置し、誘導加熱装置２２が配置された加熱設備２０の区間においてスラブＳを往復移動させながらエッジ部の加熱を行う構成としたので、スラブＳの尾端部の加熱が終わるまでの間に先端部が放冷されるのを防止することができるとともに、必要な誘導加熱装置２２の設置台数を少なくすることができ、経済的である。また、誘導加熱装置２２を用いることで、バーナで加熱する場合と比べて短時間での加熱が可能であり、エッジ部を加熱している間にスラブＳの幅方向中央部の温度が降下するのを抑制することができる。

また、この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、複数の誘導加熱装置２２を所定のピッチＬｄで配置し、各往復移動においてスラブＳをピッチＬｄの自然数倍に相当する距離移動させながらエッジ部を加熱する構成としたから、スラブＳのエッジ部の長さ方向の全ての箇所を確実に加熱することができる。

さらに、この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、誘導加熱装置２２のピッチをＬｄとし、スラブＳの長さをＬｓとし、各誘導加熱装置２２の加熱長をＬｃとしたときに、Ｌｄ×（Ｎ−１）−Ｌｃ＜Ｌｓ≦Ｌｄ×Ｎ−Ｌｃ の関係が成り立つように、誘導加熱装置２２の設置台数Ｎを決定する構成としたことから、スラブＳのエッジ部の確実な加熱を実現しつつ、誘導加熱装置２２の設置台数を最小限とすることができる。

さらに、この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、スラブＳの移動方向反転時に誘導加熱装置２２の出力を下げ、あるいは停止する構成としたことから、スラブＳの方向転換に伴いスラブＳが実質的に停止している間にスラブＳが加熱されるのを防止して、スラブＳのエッジ部を長さ方向で均一に加熱することができる。

さらに、この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、連続鋳造設備１２から加熱設備２０までのスラブＳの搬送速度および加熱設備から熱間圧延設備１４までのスラブの搬送速度を、加熱設備２０によるスラブＳの加熱中の往復移動速度よりも大きくする構成としたことから、スラブＳの加熱時以外の搬送中のスラブＳの温度降下を抑制しスラブＳを高温のまま熱間圧延設備１４で圧延することができるようになり、高品質の鋼板を製造することができる。

さらに、この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、搬送方向で最上流に位置する誘導加熱装置２２から最下流に位置する誘導加熱装置２２までの加熱区間長を、スラブＳの長さＬｓ以上かつその長さＬｓの１．５倍以下とすることで、スラブＳを全長にわたって加熱するに際して加熱中のスラブＳの往復移動量を小さくしてより短時間での加熱が可能になる。なお、加熱区間長がスラブＳの長さＬｓの１．５倍を超えると必要以上の誘導加熱設備２２を設置することになり、非経済的である。

図４は、この発明に従う他の実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法を示すものであり、この実施形態は、先の実施形態でスラブＳの長さＬｓ、誘導加熱装置２２のピッチＬｄおよび加熱長Ｌｃから算出した誘導加熱装置２２の台数Ｎに対してｎ台分の誘導加熱装置２２を追加することにより、所定の加熱量を得つつ加熱中のスラブＳの往復移送速度の増大を可能とする構成であり、具体的には、スラブＳの長さＬｓに対して、Ｌｄ×（Ｎ−１＋ｎ）−Ｌｃ＜１．５×Ｌｓ≦Ｌｄ×（Ｎ＋ｎ）−Ｌｃとなるようなｎを選び、誘導加熱装置２２を搬送方向に全部でN＋ｎ台配置して、スラブＳの加熱開始位置を最下流の誘導加熱装置２２からｎ台手前とし、スラブＳを往復させる距離をｎ×Ｌｄとするものであり、これによれば誘導加熱装置２２をＮ台設置する場合と比べて、加熱中のスラブＳの往復移動速度を増大させることができるとともに、速度切替の停止回数を少なくすることができる。

図５は、この発明に従うさらに他の実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法を示すものであり、この実施形態のスラブの加熱設備２０は移動手段が加熱設備２０においてスラブＳを往復移動させるプッシャー３４を有するものである。プッシャー３４は、加熱設備２０を前後に挟み込むように一対配置されるとともに昇降機構を介して昇降可能に構成され、加熱設備２０にスラブＳが進入する際には上方へ退避し、その後に降下してスラブＳの先端部および尾端部をそれぞれ直接押圧してスラブＳを前後に反復移動させ、加熱終了後には上方へ退避してスラブＳの搬出を可能とするものである。プッシャー３４は例えば油圧シリンダにより駆動することができるが、駆動形式はこれに限定されない。また、プッシャー３４の稼働中、駆動モータ３２に接続された正逆回転可能な搬送ローラ１６を併用しスラブＳを往復移動させるようにしてもよい。この場合、プッシャー３４と正逆回転可能な搬送ローラ１６は協働してこの発明の移動手段を構成する。このようなプッシャー３４を用いることにより、移動方向切替えに際してのスラブＳの停止時間を短くすることができ、加熱開始から終了までに必要な時間を短くすることができる。また、出力調整手段２８を用いる場合には、誘導加熱装置２２の出力を低下させあるいは停止させる時間を短くすることができる。

次に、この発明の実施例について説明する。

実施例１は、図２に示した加熱設備２０を用いスラブＳを往復移動させながら複数の誘導加熱装置２２によりスラブＳの幅方向エッジ部の加熱を行ったものである。

実施例１ではスラブＳは厚さ２５０ｍｍ、幅１５００ｍｍ、長さ８０００ｍｍであり、加熱設備２０に進入する直前では、スラブＳの幅方向中央部の表面温度は１１００℃であり、幅方向エッジ部の表面温度は９００℃であった。表面温度の測定はいずれも放射温度計により行った。

加熱設備２０は、６台の誘導加熱装置２２を搬送方向に等間隔に並べたもので構成した。誘導加熱装置２２のピッチＬｄは、搬送ローラ１６のピッチと同じであり１５００ｍｍとした。誘導加熱装置２２は、搬送方向に長さＬｃの有効加熱長を持っており、この実施例では５００ｍｍであった。この実施例の誘導加熱装置２２は、Ｃ型鉄心２４ａ,２４ｂにコイル導体２６を巻回したものであり、駆動周波数は３００Ｈｚ、スラブＳの幅方向エッジ部を加熱する２つのコイル導体２６のペアを１台として、各々の出力は１ＭＷ、ペア合計で２ＭＷであった。

誘導加熱装置２２の設置台数であるＮは６であり、Ｌｄ×（Ｎ−１）−Ｌｃ＝７０００ｍｍとなりスラブ長さＬｓ（８０００ｍｍ）よりも小さく、かつＬｄ×Ｎ−Ｌｃ＝８５００ｍとなりスラブ長さＬｓ以上となっている。

実施例１では、スラブＳは、連続鋳造設備１２から加熱設備２０に向けて１２０ｍｐｍで高速搬送し、加熱設備２０内ではスラブＳの先端が所定の加熱開始位置に至るまでに５ｍｐｍまで減速し、加熱開始位置は、最下流の誘導加熱装置２２の手前５００ｍｍ（ピッチＬｄ×１／３）の位置とした。

スラブＳが加熱開始位置に到達した時点で各誘導加熱装置２２の各コイル導体２６に通電し（最大出力１ＭＷ）、スラブＳを誘導加熱装置２２の１ピッチＬｄ分だけ低速で往復させながらスラブＳの幅方向エッジ部を加熱した。この実施例では順方向への送り（順送）２回および逆方向への送り（逆送）１回からなる１．５往復で加熱完了とした。加熱中の搬送速度Ｖ（最大値）は５ｍｐｍとした。これにより、ｍ×２×Ｌｃ÷Ｖ＝ｔにおいて、Ｌｃ＝５００ｍｍ、ｍ＝１．５となり、スラブＳの長手方向位置の任意の位置で、幅方向エッジ部は５００ｍｍ×３回÷５ｍｐｍ＝１８秒の時間加熱とした。

実施例１では、スラブＳの移動方向反転時も誘導加熱装置２２の出力の低下または停止を行わず、常に一定の出力でスラブＳの幅方向エッジ部の加熱を行った。

順送、逆送および順送によるスラブＳのエッジ部の加熱が完了した後、誘導加熱装置２２を停止し、速度を１２０ｍｐｍに増大してスラブＳを次工程の熱間圧延設備１４に送った。加熱完了時のスラブＳの幅方向エッジ部の表面温度は１１００℃であり、幅方向中央部の表面温度と同じ温度以上まで加熱して温度補償することができた。

そして、スラブＳに対しその後の熱間圧延設備１４で板厚３ｍｍまで熱間圧延を実施し、熱間圧延コイルを製造したところ、スラブＳの幅方向エッジ部の温度を高く保てたため熱間圧延コイルのエッジ部に材質異常は全く発生しなかった。また、実施例１の加熱設備２０および加熱方法で製造した熱間圧延コイルは板厚の変動範囲が５１μｍであり、通常の熱間圧延の平均的な変動範囲５０μｍと同等であった。

実施例２は、出力調整手段２８により加熱設備２０内での移動方向反転時に誘導加熱装置２２の出力をゼロとした点のみ実施例１とは異なるものであり、実施例２の加熱設備２０および加熱方法で製造した熱間圧延コイルは板厚の上下変動範囲が３０μｍ以下であり、通常の圧延よりも優れた寸法制度が得られた。

実施例３は、実施例１の加熱設備２０に対して誘導加熱装置２２を１台追加し、加熱設備２０内での加熱中のスラブＳの移動速度を１０ｍｐｍとし、順送、逆送および順送における各移動距離を１０００ｍｍ（Ｌｄの２倍）とした。実施例３の加熱設備２０および加熱方法で加熱されたスラブＳをその後の熱間圧延設備１４で板厚３ｍｍまで熱間圧延を実施し、熱間圧延コイルを製造したところ、スラブＳのエッジ部の温度を高く保てたため熱間圧延コイルのエッジ部に材質異常は全く発生しなかった。また、実施例３の加熱設備２０および加熱方法で加熱したスラブＳから製造した熱間圧延コイルでは、板厚の変動範囲が４８μｍであり、通常の熱間圧延の平均的な変動範囲５０μｍと同等であった。

図６に示した従来例１のスラブの加熱方法は、実施例１と同様に６台の誘導加熱装置２２を用いてスラブＳを移動させながら加熱を行うが、スラブＳの移動方向を反転させず一定速度１０ｍｐｍでの１回の順送中に加熱を行ったものである。そして誘導加熱装置２２による加熱の完了後のスラブＳに対し熱間圧延設備１４で板厚３ｍｍまで熱間圧延を実施し、熱間圧延コイルを製造したところ、熱間圧延設備１４に送る前にスラブの先端側の幅方向エッジ部の表面温度が低下しており熱間圧延コイルの幅方向エッジ部に材質異常が発生した。

図７に示した従来例２のスラブの加熱方法は、スラブＳの長さの２倍程度の範囲に１１台の誘導加熱装置２２を１５００ｍｍピッチで配置し、速度６０ｍｐｍで順方向に送り、スラブの先端がＡ点に到達したときにスラブを１０ｍｐｍで順方向に移動させながら誘導加熱装置２２に通電して加熱を開始し、次いで、スラブＳの尾端がＢ点に到達した時点で誘導加熱を停止した。これにより、スラブＳの全長のすべての箇所が６台の誘導加熱装置２２により１８秒間加熱され、加熱が同時に終了するので、従来例１のようなスラブＳの先端側のエッジ部の温度低下の問題は生じなかったが、多数の誘導加熱装置２２が必要となりコスト高となった。

この発明により、連続鋳造スラブの全長に亘ってその幅方向エッジ部を均一に加熱することができかつ経済的である連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備を提供することが可能となった。

１０ 熱延鋼板の製造設備
１２ 連続鋳造設備
１４ 熱間圧延設備
１６ 搬送ローラ
１８ 水冷設備
２０ 加熱設備
２２ 誘導加熱装置
２４ａ,２４ｂ コア材
２６ コイル導体
２８ 出力調整手段
３０ 自由継手
３２ 駆動モータ
３４ プッシャー

Claims (12)

1. 連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱方法であって、
   連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に、複数の誘導加熱装置が搬送方向に間隔を空けて配置された加熱設備を設け、
   前記加熱設備において連続鋳造スラブを往復移動させながら前記複数の誘導加熱装置により該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱することを特徴とする連続鋳造スラブの加熱方法。
2. 前記複数の誘導加熱装置間に配置された正逆回転可能な搬送ローラにより連続鋳造スラブの往復移動を行うことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
3. 前記複数の誘導加熱装置を所定のピッチで配置し、
   各往復移動において連続鋳造スラブを前記ピッチの自然数倍に相当する距離を移動させながら前記幅方向エッジ部を加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
4. 前記誘導加熱装置のピッチをＬｄとし、連続鋳造スラブの長さをＬｓとし、各誘導加熱装置の加熱長をＬｃとし、誘導加熱装置の設置台数をＮとしたときに、
   Ｌｄ×（Ｎ−１）−Ｌｃ＜Ｌｓ≦Ｌｄ×Ｎ−Ｌｃ の関係が成り立つように、誘導加熱装置の設置台数Ｎを決定することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
5. 連続鋳造スラブの移動方向反転時に前記誘導加熱装置の出力を下げ、あるいは停止することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
6. 連続鋳造設備から加熱設備までの連続鋳造スラブの搬送速度および加熱設備から熱間圧延設備までの連続鋳造スラブの搬送速度は、加熱設備による連続鋳造スラブの加熱中の往復移動速度よりも大きくすることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
7. 連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱設備であって、
   連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に配置され、搬送方向に互いに間隔を空けて位置する複数の誘導加熱装置と、
   前記複数の誘導加熱装置によって加熱される連続鋳造スラブを往復移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする連続鋳造スラブの加熱設備。
8. 前記移動手段は、前記複数の誘導加熱装置間に配置された正逆回転可能な搬送ローラを有することを特徴とする請求項７に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。
9. 搬送方向で最上流に位置する誘導加熱装置から最下流に位置する誘導加熱装置までの加熱区間長は、連続鋳造スラブの長さ以上でその長さの１．５倍以下であることを特徴とする請求項７または８に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。
10. 連続鋳造スラブの移動方向反転時に前記誘導加熱装置の出力を下げ、あるいは停止する出力調整手段を備えることを特徴とする請求項７から９までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。
11. 前記複数の連続加熱装置は等間隔に配置されていることを特徴とする請求項７から１０までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。
12. 前記移動手段は、連続鋳造スラブの先端および尾端を直接押圧して往復移動させるプッシャーを有することを特徴とする請求項７から１１までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。

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