JP2019147182A - 連続鋳造設備及び鋳造ストリップの巻取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル状に巻取られた鋳造ストリップが、冷却過程において破断することを防止し、歩留り向上、更には製造コストの低減を可能とする。【解決手段】一対の冷却ドラムとサイド堰とによって金属溶湯貯留部を形成し、一対の冷却ドラムを回転させながら金属溶湯貯留部に貯留された金属溶湯を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置と、双ドラム式連続鋳造装置の鋳造方向下流側に配置され、鋳造された鋳造ストリップを圧延する圧延装置と、圧延装置の圧延方向下流側に配置され、圧延された鋳造ストリップをコイル状に巻取る巻取装置と、巻取装置により、鋳造ストリップを巻取る際に、コイル状に巻取られた鋳造ストリップの間に物質が介在するように介在物を供給する介在物供給装置と、を備え、鋳造ストリップ間に介在する介在物は、鋳造ストリップ間の温度が常温よりも高温であるときに、消失またはコイル径方向の介在物の厚みが減少する、連続鋳造設備を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、連続鋳造設備及び鋳造ストリップの巻取方法に関する。

双ドラム式連続鋳造装置では、例えば、特許文献１に記載されるような水平方向に対向配置された一対の連続鋳造用冷却ドラム（以下、「冷却ドラム」ともいう。）とサイド堰によって金属溶湯貯留部を形成し、金属溶湯貯留部に貯留された金属溶湯を一対の冷却ドラムを回転させて薄肉の鋳片（以下、「鋳造ストリップ」という。）を鋳造する。金属溶湯貯留部に金属溶湯が貯留されると、冷却ドラムはそれぞれ上方から下方に回転され、金属溶湯を冷却ドラムの周面で凝固、成長させながら鋳造ストリップとして下方へ送り出す。冷却ドラムから送り出された鋳造ストリップは、ピンチロールによって水平方向へ送り出され、下流のインラインミルによって所望の板厚に調整される。インラインミルによって板厚が調整された鋳造ストリップは、インラインミルの下流に設置された巻取装置によってコイル状に巻取られる。

このような双ドラム式連続鋳造装置では、冷却ドラムは、一般的に、鋳造開始前は低温であり、鋳造を開始すると金属溶湯との接触により昇温する。また、冷却ドラムは、内面から冷却媒体（例えば、冷却水）によって所定の温度以上とならないように冷却されている。以下、冷却ドラムの温度が所定の温度に到達して一定となった期間を定常鋳造期間、定常鋳造期間の任意の時点を定常鋳造時、定常鋳造期間での冷却ドラムの温度を定常温度とする。また、定常鋳造期間の状態を定常状態という。

冷却ドラムのプロフィルは、鋳造を開始してから定常状態となるまでに経過時間とともに変化する。このため、冷却ドラムのプロフィルは、定常鋳造時における鋳造ストリップの板プロフィル（板クラウン）が所望の板プロフィルとなるように設定されている。

また、このような双ドラム式連続鋳造装置では、鋳造開始に当たってダミーシートが用いられている。このダミーシートの先端は、コイル巻取装置にセットされ、ダミーシートの尾端は双ロールドラムで挟むようにセットされている。

鋳造を開始すると、先ず鋳造ストリップの先端となる溶融金属は冷えて固まり、前述のダミーシートの尾端と結合する。その後ダミーシートと結合した鋳造ストリップは、冷却ドラムが回転することで、順次鋳造コイルに供給される。この鋳造ストリップとダミーシートとの結合部の板厚は、鋳造ストリップの板厚よりも遙かに厚い。この板厚が厚い部分をこぶとも称する。こぶをピンチロールやインラインミルで強く押さえたり、圧延したりすると蛇行または板破断が生じてしまうため、この部分はから通しを行う。鋳造ストリップの先端では板クラウンに変動があることから、蛇行または板破断の発生を防止するため、インラインミルでの圧延は、定常状態となってから開始される。鋳造ストリップの先端がインラインミルを通過後に、インラインミルのロールを回転させながらロールギャップを締め込み、圧延を開始する。この方法をフライングタッチと称する。また、以下では、インラインミルでの圧延が開始されるまでの鋳造ストリップを無圧延の鋳造ストリップと称する。

鋳造ストリップの先端からフライングタッチ完了までは、インラインミルで圧延が行われない。よって、圧延装置の下流に配置された巻取装置は、鋳造ストリップの巻取初期において無圧延の鋳造ストリップを巻取り、その後、インラインミルの圧延が定常状態となって圧延された鋳造ストリップが高温で巻取られる。鋳造ストリップの巻取りが完了すると、コイルは空冷により冷却される。

巻取られてコイル状となった鋳造ストリップは、冷却過程において熱収縮が生じて引張応力が発生する。鋳造ストリップの鋼種により、この引張応力は異なり、例えば高Ｓｉ鋼等では、無圧延の鋳造ストリップは、材料の伸びがほとんど見られず脆い。特に高温で巻取られた高Ｓｉ鋼は、無圧延の鋳造ストリップ部分において、冷却過程での熱収縮に耐えられず、引張応力により鋳造ストリップが破断してしまうことがあった。

このような課題を解決する方法として、例えば特許文献２には、鋳造ストリップを巻取る際に、高温で耐熱性と弾力性を有する材質（ガラス繊維、アルミナ繊維、石綿など）が使用された帯状シートを鋳造ストリップ間に挿入することで、鋳造ストリップを巻取る技術が開示されている。特許文献２においては、この帯状シートがクッション層となり緩衝材の役割を果たすことで鋳造ストリップに発生する張力を緩和し、巻取り後の鋳造ストリップの破断を抑制している。

特開２０００−３４３１０３号公報 特開平５−１３８３０５号公報

しかしながら、高Ｓｉ鋼では特に、圧延時の安定化のためコイルの巻取り張力を上昇させて鋳造ストリップを巻取る。そのため、特許文献２に記載の帯状シートを用いた場合、鋳造ストリップの巻取りの際には帯状シートが既に弾性変形しており、鋳造ストリップの冷却工程での緩衝効果を得ることができない。

また、特許文献２に記載の帯状シートにて、十分な緩衝効果を得ようとすると、帯状シートの厚みが数十ｍｍは必要となるため、巻取り後の帯状シートを含めた鋳造ストリップの半径が大きくなり、実用的ではなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、双ドラム式連続鋳造装置により製造されてコイル状に巻取られた鋳造ストリップが、冷却過程において熱収縮に起因する引張応力によって破断することを防止し、歩留り向上、更には製造コストの低減が可能な、新規かつ改良された連続鋳造設備及び鋳造ストリップの巻取方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、一対の冷却ドラムとサイド堰とによって金属溶湯貯留部を形成し、一対の前記冷却ドラムを回転させながら前記金属溶湯貯留部に貯留された金属溶湯を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置と、前記双ドラム式連続鋳造装置の鋳造方向下流側に配置され、鋳造された鋳造ストリップを圧延する圧延装置と、前記圧延装置の圧延方向下流側に配置され、圧延された常温よりも高温な鋳造ストリップをコイル状に巻取る巻取装置と、前記巻取装置により、前記常温よりも高温な鋳造ストリップを巻取る際に、コイル状に巻取られた前記常温よりも高温な前記鋳造ストリップの間に物質が介在するように前記介在物を供給する介在物供給装置と、を備え、前記介在物は、前記常温よりも高温な鋳造ストリップ間で、消失またはコイル径方向の前記介在物の厚みが減少する、連続鋳造設備が提供される。

前記介在物は、常温よりも高温である場合に燃焼してもよい。

前記介在物は、紙、竹、木材、または高分子材料であってもよい。

前記介在物は、常温以上の高温である場合に溶融してもよい。

前記介在物は、氷であってもよい。

前記介在物は、常温以上の高温である場合に昇華してもよい。

前記介在物は、ドライアイスであってもよい。

前記介在物が、シート状であるとき、シート状の前記介在物を切断する切断装置を備えてもよい。

前記介在物供給装置は、袋体に収容された前記介在物を供給してもよい。

前記袋体は、常温よりも高温である場合に燃焼する材料であってもよい。

前記袋体は、コイル状に巻取られた前記鋳造ストリップ間の温度では燃焼しない材料であってもよい。

前記介在物または前記介在物を収容する袋体から発生する気体を回収する排気装置を備えてもよい。

前記介在物供給装置は、少なくとも前記鋳造ストリップのうち先端部からフライングタッチ完了部までが前記巻取装置により巻取られるまで前記介在物を供給してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、一対の冷却ドラムとサイド堰とによって金属溶湯貯留部を形成し、一対の前記冷却ドラムを回転させながら前記金属溶湯貯留部に貯留された金属溶湯を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置と、前記双ドラム式連続鋳造装置の鋳造方向下流側に配置され、鋳造された鋳造ストリップを圧延する圧延装置と、前記圧延装置の圧延方向下流側に配置され、圧延された常温よりも高温な鋳造ストリップをコイル状に巻取る巻取装置と、を備える連続鋳造設備において、前記巻取装置による前記常温よりも高温な鋳造ストリップの巻取り時に、前記常温よりも高温な鋳造ストリップ間で消失またはコイル径方向に厚みが減少する介在物を、前記常温よりも高温な鋳造ストリップ間に供給する、鋳造ストリップの巻取方法、が提供される。

上記構成により、常温よりも高温な鋳造ストリップがコイル状に巻取られる際に、常温よりも高温な鋳造ストリップ間に介在物が供給され、常温よりも高温な鋳造ストリップ間で、介在物が消失または介在物のコイル径方向の厚みが減少する。そのため、巻き取られた鋳造ストリップ間に空間を設けることができ、熱収縮による破断を防止することができる。

以上説明したように本発明によれば、双ドラム式連続鋳造設備により製造される鋳造ストリップにおいて、鋳造開始からフライングタッチ完了までの無圧延の鋳造ストリップが、巻取られた後に冷却過程で破断することを防止し、製造コストの低減及び歩留り向上をさせることができる。

鋳造ストリップの破断の様子を示す概念図である。 鋳造ストリップの破断の様子を示した図である。 本発明の一実施形態に係る双ドラム式連続鋳造設備を示した図である。 同実施形態に係る圧延開始時における鋳造ストリップＳの先端とダミーシートとの接続部を示した説明図である。 同実施形態にかかる介在物供給装置の変形例を示した図である。 インラインミルによる圧下率及び室温における破断伸びの関係を示した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（１．発明概要）
本発明は、双ドラム式連続鋳造装置によって鋳造され、インラインミルにて圧延後、コイル状に巻取られた鋳造ストリップが、冷却過程において破断することを防止する技術に関する。

ここでまず、図１及び図２を参照して、コイル状に巻取られた鋳造ストリップが冷却される過程で破断する様子を説明する。図１は、コイル状の鋳造ストリップの破断状態を示す概念図である。圧延後に巻取られた鋳造ストリップＳ１は、冷却過程において熱収縮が生じるため、引張り応力が発生する。鋳造ストリップＳ２は、鋳造ストリップＳ１の冷却途中を示しており、コイル内側にて破断部Ｓ２１が生じている。破断部Ｓ２１は、鋳造開始時からフライングタッチ完了までの無圧延の鋳造ストリップ区間に生じ得る。材料の特性上、無圧延の鋳造ストリップは、材料の伸びがほとんど見られないため、熱収縮に耐えられず破断することがある。

鋳造ストリップＳ２のように鋳造ストリップが一部破断すると、次工程における鋳造ストリップを巻戻す作業において、作業者が非定常作業である手作業にて鋳造ストリップの破断部を処理する必要がある。このため、鋳造ストリップに一部でも板破断が生じると、生産性を著しく低下させていた。

また、鋳造ストリップＳ２に破断部Ｓ２１が生じると、破断の衝撃により、鋳造ストリップＳ３のように、コイル状の鋳造ストリップの外周部にまで破断部Ｓ３１が生じる場合がある。図２では、鋳造ストリップが全破断した様子を示しており、破断部Ｓ３１では、巻取られた鋳造ストリップが、何層にも亘って破断している様子がわかる。この様に鋳造ストリップに全破断が生じると、該鋳造ストリップは廃棄されるため、多大な歩留り低下を生じさせることとなる。

以上のように、従来の双ドラム式連続鋳造装置では、鋳造開始からフライングタッチ完了部までの無圧延の鋳造ストリップが巻取られて冷却される過程で、鋳造ストリップに破断が生じ、製造コストが上昇したり、歩留まりが低下したりしていた。

よって、本発明者は、コイル状の鋳造ストリップの冷却過程において板破断を防止する技術を鋭意研究した。その結果、巻取られた鋳造ストリップの間に空間が生じるように、鋳造ストリップ間の温度が常温よりも高温であるときに、消失またはコイル径方向の厚みが減少する介在物を鋳造ストリップ間に供給することを想到した。これにより、鋳造ストリップ間に空間が設けられるため、熱収縮による鋳造ストリップの収縮代を確保でき、板破断を防止することができる。

（２．鋳造ストリップ製造工程）
次に、図３〜図５を参照して、本発明の実施形態に係る鋳造ストリップを製造する製造工程の概要を説明する。図３は、本実施形態に係る鋳造ストリップ（薄肉鋳片）の製造工程の概略構成を示す説明図である。

本実施形態に係る鋳造ストリップ製造工程１は、図３に示すように、例えば、貯蔵装置であるタンディッシュＴと、双ドラム式連続鋳造設備１０と、酸化防止装置２０と、冷却装置３０と、第１のピンチロール装置４０と、インラインミル５０と、第２のピンチロール装置６０と、巻取装置７０と、介在物供給装置１００と、排気装置１０３とを備えている。

（双ドラム式連続鋳造装置）
双ドラム式連続鋳造装置１０は、図３に示すように、例えば、一対の冷却ドラム１０ａ及び１０ｂと、一対の冷却ドラム１０ａ及び１０ｂの軸方向両側に配置されたサイド堰（図示せず。）と、を備える。一対の冷却ドラム１０ａ及び１０ｂとサイド堰とは、タンディッシュＴから供給される溶融金属を貯留する金属溶湯貯留部１５を構成している。

一対の冷却ドラム１０ａ及び１０ｂは、第１冷却ドラム１０ａと第２冷却ドラム１０ｂとを備えている。第１冷却ドラム１０ａ及び第２冷却ドラム１０ｂは、軸方向中央が僅かに窪んだ凹形状のプロフィルを有している。また、第１冷却ドラム１０ａと第２冷却ドラム１０ｂとは、製造する鋳造ストリップの板厚あるいは内部品質に応じて、冷却ドラム１０ａ、１０ｂの間隔を調整可能に構成されている。第１冷却ドラム１０ａ、第２冷却ドラム１０ｂは、内部に冷却媒体（例えば、冷却水）が流通可能に構成されている。冷却ドラム１０ａ、１０ｂの内部に冷却媒体を流通させることによって、冷却ドラム１０ａ、１０ｂを冷却することができる。

本実施形態では、第１冷却ドラム１０ａ、第２冷却ドラム１０ｂは、例えば、外径８００ｍｍ、ドラム胴長（幅）１５００ｍｍ、定常時における鋳造ストリップの板クラウンが３０μｍになるように設定（初期加工）されている。なお、一対の冷却ドラム１０ａ、１０ｂの外径、ドラム胴長（幅）は、これに限定されないことはいうまでもない。

図４は、圧延開始時における鋳造ストリップＳの先端とダミーシート１１との接続部を示した説明図である。双ドラム式連続鋳造装置１０では、図４に示すように、鋳造ストリップＳの先端にダミーシート１１を接続して、鋳造を開始する。ダミーシート１１の先端には、鋳造ストリップＳよりも厚みを有するダミーバー１３が設けられており、ダミーバー１３によってダミーシート１１が誘導される。また、鋳造ストリップＳの先端とダミーシート１１との接続部には、鋳造ストリップＳの板厚よりも厚いこぶ１２が形成される。インラインミル５０における圧延では、このこぶがインラインミル５０を通過した後に圧延を開始するフライングタッチと呼ばれる圧延開始方法が行われる。このような圧延開始方法により、鋳造ストリップＳの先端部からフライングタッチ完了部分までの鋳造ストリップＳは、鋳造されたままの無圧延の状態となる。

（酸化防止装置）
酸化防止装置２０は、鋳造直後の鋳造ストリップＳの表面が酸化してスケールが発生するのを防止するための処理を行う装置である。酸化防止装置２０内では、例えば、窒素ガスによって酸素量を調整することが可能である。酸化防止装置２０は、鋳造する鋳造ストリップＳの鋼種等を考慮し、必要に応じて適用することが好ましい。

（冷却装置）
冷却装置３０は、酸化防止装置２０により酸化防止処理が表面に施された鋳造ストリップＳを冷却する装置である。冷却装置３０は、例えば、複数のスプレーノズル（図示せず。）を備え、鋼種に応じてスプレーノズルから鋳造ストリップＳの表面（上面及び下面）に対して冷却水を噴出し、鋳造ストリップＳを冷却する。

なお、酸化防止装置２０と冷却装置３０との間に、一対の送りロール８７を配置してもよい。一対の送りロール８７は、圧下装置（図示せず。）によって鋳造ストリップＳを挟むとともに、一対の冷却ドラム１０ａ、１０ｂと送りロール８７との間における鋳造ストリップＳのループ長を計測しながら、当該ループ長が一定となるように鋳造ストリップＳに水平方向の搬送力を付与する。送りロール８７は、例えば、ロール径２００ｍｍ、ロール胴長（幅）２０００ｍｍの一対のロールにより構成されている。

（第１のピンチロール装置）
第１のピンチロール装置４０は、インラインミル５０の入側に配置されるピンチロール装置である。第１のピンチロール装置４０は、上ピンチロール４０ａ及び下ピンチロール４０ｂと、ハウジングと、ロールチョックと、圧延荷重検出装置と、圧下装置（第１のピンチロール装置４０以外はいずれも図示せず。）と、を備えている。上ピンチロール４０ａ及び下ピンチロール４０ｂは、それぞれ内部に中空流路が形成されており、冷却媒体（例えば、冷却水）が流通可能に構成されている。冷却媒体を流通させることにより、第１のピンチロール装置４０を冷却することができる。

上ピンチロール４０ａ及び下ピンチロール４０ｂは、例えば、ロール径４００ｍｍ、ロール胴長（幅）２０００ｍｍとしてもよい。上ピンチロール４０ａ及び下ピンチロール４０ｂは、ハウジング内のロールチョックを介して配置されており、モータ（図示せず。）によって回転駆動される。また、上ピンチロール４０ａは、上圧延荷重検出装置（図示せず。）を介してパスライン調整装置（図示せず。）と連結されており、下ピンチロール４０ｂは、圧下装置（図示せず。）と接続されている。

かかる構成の第１のピンチロール装置４０では、下ピンチロール４０ｂが圧下装置により上ピンチロール４０ａ側へ押し上げられると、上ピンチロール４０ａ及び下ピンチロール４０ｂに負荷された圧下荷重が検出されるとともに、第１のピンチロール装置４０と矯正装置（図示せず。）との間の鋳造ストリップＳに張力が発生する。また、第１のピンチロール装置４０とインラインミル５０との間の鋳造ストリップＳに生じる張力が予め設定された張力になるように、一対のピンチロール４０ａ、４０ｂとインラインミル５０とにおける鋳造ストリップＳの移動速度は制御されている。また、第１のピンチロール装置４０と矯正装置との間の鋳造ストリップＳの張力は、テンションロール８８ａにて検出される。第１のピンチロール装置４０の上流側には、鋳造ストリップＳの位置を検出する位置検出装置４１が設けられてもよい。

（インラインミル）
インラインミル５０は、鋳造ストリップＳを圧延して、鋳造ストリップＳを所望の板厚にする圧延装置である。本実施形態では、インラインミル５０は６段圧延機として構成されている。すなわち、インラインミル５０は、一対のワークロール５１ａ、５１ｂと、ワークロール５１ａ、５１ｂの上下に配置された中間ロール５２ａ、５２ｂと、中間ロール５２ａ、５２ｂの上下に配置されたバックアップロール５３ａ、５３ｂと、を備える。本実施形態では、例えば、ロール径４００ｍｍのワークロール５１ａ、５１ｂ、ロール径４５０ｍｍの中間ロール５２ａ、５２ｂ、ロール径１２００ｍｍのバックアップロール５３ａ、５３ｂを用いてもよい。各ロールの胴長は同一であってもよく、例えば２０００ｍｍとしてもよい。

また、インラインミル５０は、インラインミルを制御するインラインミル制御装置や板厚計（いずれも図示せず。）等を備えている。ワークロール５１ａ、５１ｂは、モータ（図示せず。）により回転駆動されるとともに、入側及び出側から冷却水により冷却されている。また、バックアップロール５３ａの上方には、バックアップロール５３ａを下方へ圧下する油圧シリンダ（図示せず。）が設けられている。

インラインミル５０では、定常鋳造時に鋳造された鋳造ストリップＳの先端が、インラインミル５０を通過した後に、インラインミル５０のワークロール５１ａ、５１ｂを回転させながらロールギャップを締め込んで圧延を開始する。このような圧延方法は、フライングタッチと呼ばれる。

また、インラインミル５０は、インラインミル制御装置により制御されている。インラインミル制御装置は、例えば、インラインミル５０を統括して制御するミル制御部、油圧シリンダを制御する油圧シリンダ制御部、中間ロールシフト制御部、ロール回転制御部、ロールベンディング力設定部等（いずれも図示せず。）を含む。

油圧シリンダ制御部は、バックアップロール５３ａに連結された油圧シリンダを圧下制御する。油圧シリンダ制御部は、インラインミル５０を統括して制御するミル制御部からの指示に基づき、油圧シリンダを制御して、ワークロール５１ａ、５１ｂ間のロールギャップを調整する。この際、ミル制御部は、インラインミル５０の出側に設置された板厚計（図示せず。）により測定された鋳造ストリップＳの板厚に基づいて、鋳造ストリップＳが予め設定された板厚に形成されるようにロールギャップを調整する。板厚計には、例えばＸ線板厚計等を用いてもよい。中間ロールシフト制御部は、ミル制御部からの指示に基づき、中間ロール５２ａ、５２ｂをそれぞれロール軸方向に移動させる。ロール回転制御部は、ミル制御部からの指示に基づき、ワークロール５１ａ、５１ｂの回転速度を制御する。ロールベンディング設定部は、ワークロール５１ａ、５１ｂに対するロールベンディング力を設定する。

（第２のピンチロール装置）
第２のピンチロール装置６０は、インラインミル５０の出側に配置されている。第２のピンチロール装置６０は、第１のピンチロール装置４０と同様、上ピンチロール及び下ピンチロールと、圧延荷重検出装置と、圧下装置とを備えている。上ピンチロール及び下ピンチロールは、それぞれ内部に中空流路が形成されており、冷却媒体（例えば、冷却水）が流通可能に構成されている。冷却媒体を流通させることにより、ピンチロールを冷却することができる。上ピンチロール及び下ピンチロールは、例えば、ロール径４００ｍｍ、ロール胴長（幅）２０００ｍｍとしてもよい。また、上ピンチロール及び下ピンチロールは、ハウジング内のロールチョックを介して配置されており、モータ（図示せず。）によって回転駆動される。インラインミル５０と第２のピンチロール装置６０との間には、テンションロール８８ｂが配置されている。

（巻取装置）
巻取装置７０は、第２のピンチロール装置６０の出側に配置され、圧延された常温よりも高温な鋳造ストリップＳをコイル状に巻取る装置である。第２のピンチロール装置６０と巻取装置７０との間には、デフレクタ-ロール８９が配置されている。

（介在物供給装置）
介在物供給装置１００は、巻取装置７０が常温よりも高温な鋳造ストリップＳをコイル状に巻取る際に、介在物Ｄを鋳造ストリップＳ間に供給する装置である。本実施形態においては、図３に示すように、介在物供給装置１００の一例として、シート状の介在物Ｄを供給する装置を示している。介在物供給装置１００は、巻取装置７０に巻取られる鋳造ストリップＳが既に巻回されている鋳造ストリップＳと重なる直前で介在物Ｄを供給できるように、巻取装置７０の近傍に配置される。

図３に示す介在物供給装置１００から供給されるシート状の介在物Ｄは、例えば無駆動の回転軸にコイル状に巻回されており、巻取装置７０に巻取られる鋳造ストリップＳに供給されると、巻取装置７０の回転駆動によって鋳造ストリップＳとともに巻取られる。また、介在物供給装置１００は、無駆動の回転軸の慣性による回転を抑制するために、例えば、パウダーブレーキのようなブレーキ機能（図示せず。）を備えてもよい。なお、図示していないが、介在物供給装置１００の介在物Ｄの先端をつかみ、巻取装置７０に誘導する介在物誘導装置が配備されてもよい。

介在物供給装置１００から供給されるシート状の介在物Ｄが、巻取装置７０に巻取られる鋳造ストリップＳに正しく供給されるように、その搬送ラインがデフレクターロール１０１により位置決めされている。また、巻取装置７０とデフレクターロール１０１との間には、シート状の介在物Ｄを切断する切断装置１０２が配備されている。切断装置１０２を設けることで、コイル状に巻回された鋳造ストリップＳの間に必要な分だけシート状の介在物Ｄを供給することができる。

なお、介在物Ｄの詳細は後述するが、介在物Ｄは、図３に示したシート状以外にも、例えば氷等の粒状のものもある。この場合には、図３に示した介在物供給装置１００の代わりに、例えば図５に示すような介在物供給装置１００ａを用いて、介在物Ｄを供給してもよい。介在物供給装置１００ａは、例えば、介在物Ｄを収容するホッパーを備え、ホッパーの供給口から介在物Ｄを所定の供給量だけ、鋳造ストリップＳ間に供給可能に構成されている。供給量の変更により、コイル状の鋳造ストリップＳのコイル径方向の介在物の厚みを変更することができる。また、介在物供給装置１００ａから供給される粒状等の介在物Ｄが鋳造ストリップＳ上からこぼれ落ちないように、鋳造ストリップＳの両端には、仕切り板（図示せず。）等が設けられてもよい。

（排気装置）
巻取装置７０の上部には、介在物Ｄが消失または減少する際に発生する排煙を回収して排出する排気装置１０３が配備され得る。排気装置１０３は、例えばダクト、配管、排気ファンから構成され、巻取装置７０の上方に設置されたフードにて囲い込んだ排煙を、排気ファンを駆動させることで、ダクト、配管を介して設備外へ排出する。排気設備１０３には、必要に応じて排煙に含まれる物質を捕集するフィルター等を設けても良い。

（３．介在物の種類）
本実施形態において鋳造ストリップＳ間に供給される介在物Ｄには、常温よりも高温な鋳造ストリップＳ間で、消失またはコイル径方向の介在物の厚みが減少する物質が用いられる。介在物Ｄが消失または介在物の厚みがコイル径方向に減少することにより、鋳造ストリップＳ間に空間が生じる。鋳造ストリップＳが冷却される際には、この空間が熱収縮の際の鋳造ストリップＳの収縮代となるため、鋳造ストリップＳが破断することなく冷却できる。なお、鋳造ストリップＳの巻取り温度は通常８００℃〜１０００℃程度であり、鋳造ストリップＳは、常温になるまで冷却される。

ここで、常温よりも高温な鋳造ストリップＳ間で介在物Ｄが消失するとは、鋳造ストリップＳが対向する領域において、介在物供給装置１００により供給された介在物Ｄが時間の経過とともに自然になくなることをいう。このように介在物Ｄが消失することにより、対向する鋳造ストリップＳの間に空間が存在するようになる。また、介在物Ｄの厚みが減少するとは、鋳造ストリップＳ間に供給された介在物Ｄの体積が時間の経過とともに変化したときに、コイル径方向に介在物Ｄの厚みが減少することをいう。介在物Ｄの消失と同様に、介在物の厚みが減少することにより、対向する鋳造ストリップＳの間に空間が存在するようになる。

まず、コイル径方向に介在物Ｄの厚みが減少する場合に関して説明を行う。介在物Ｄの厚みが減少する一例として、例えば介在物Ｄは、鋳造ストリップ間の温度が常温よりも高温である場合に燃焼してもよい。介在物Ｄが燃焼することにより、介在物Ｄの体積が減少し、介在物Ｄのコイル方向の厚みが減少し得る。燃焼にて発生する排煙等は、排気装置により系外へ排出される。介在物Ｄは、例えば、紙、竹、木材、または高分子材料であってもよい。これらの物体を介在物Ｄとした場合には、鋳造ストリップＳ間に供給される際に容易に供給可能なシート状に加工することができ、利便性が向上する。

また、介在物Ｄは、鋳造ストリップ間の温度が常温以上の高温である場合に溶融してもよい。溶融することにより、介在物Ｄは、固体から液体へ変化するため、流動性を持ち、容易に鋳造ストリップＳ間から除去され、鋳造ストリップＳ間に空間を持たせることができる。例えば、介在物Ｄは、氷であってもよい。介在物Ｄが氷である場合には、氷が水に変化することにより、体積が減少するために、鋳造ストリップＳ間に空間を持たせることができる。また、介在物Ｄが氷であれば、表面への異物の付着による鋳造ストリップＳの品質に与える影響を抑制して使用することができる。

次に、介在物Ｄが消失する場合に関して説明を行う。介在物Ｄが消失する一例として、例えば介在物Ｄは、鋳造ストリップ間の温度が常温以上の高温である場合に昇華してもよい。介在物Ｄが昇華することにより、固体が気体となるため、鋳造ストリップＳ間に空間を持たせることができる。具体的には、介在物Ｄはドライアイスであってもよい。ドライアイスから発生した気体は、排気装置により回収されてもよい。介在物Ｄが昇華することにより、別途、介在物Ｄを回収または除去する手間を省くことができる。

（３−１．介在物の形状）
介在物Ｄの形状は、例えばシート状であってもよい。介在物Ｄをシート状とすることで、介在物Ｄを連続的に鋳造ストリップＳ間に供給することができる。シート状の介在物Ｄは、鋳造ストリップＳの幅と同程度の幅を有するのが望ましい。また、シート状の介在物Ｄは、凹凸を有していてもよいが、その厚みは、均一であるのがよい。これにより、鋳造ストリップＳの間に径方向に均一な高さの空間を形成することができる。

介在物Ｄの形状は、粒状であってもよい。粒状とは、球状であってもよく、粒の粒径は５〜６ｍｍ程度であってもよい。このように介在物Ｄが粒状であれば、介在物供給量の調整により、鋳造ストリップＳ間に介在する介在物Ｄのコイル径方向の厚みを調整できる。例えば、介在物Ｄは氷の粒であってもよく、ドライアイスの粒であってもよい。また、介在物Ｄは、均一の粒状に限らず不均一な粉砕状であってもよい。例えば、介在物は廃棄プラスチック片のような粉砕状の物体であってもよい。これにより、廃材等を有効に使用することができる。

上述したような粒状の介在物Ｄは、袋体に収容されて供給されてもよい。袋体に収容されることにより、介在物Ｄの散乱を防止することができ、鋳造ストリップＳが対向する領域に安定的に介在物Ｄを供給することができる。また、このような介在物Ｄを袋体に収容して供給することにより、介在物Ｄに含まれる物質が、鋳造ストリップＳに付着することを抑制できる。

上述したような袋体は、常温よりも高温である場合に燃焼する材料から形成してもよい。袋体は燃焼することにより、体積が減少するため、鋳造ストリップＳが対向する領域に、より空間を生じさせることができる。袋体は、例えば、紙、または高分子材料であってもよい。

一方で、袋体は、鋳造ストリップＳ間の温度において燃焼しない材料から形成されてもよい。袋体が燃焼しないことにより、袋内に収容された介在物Ｄが露呈しないため、鋳造ストリップＳに介在物Ｄが付着することを抑制することができる。このような袋体は、例えばＳｉＯ_２繊維物から形成することができる。ＳｉＯ_２繊維物は耐火温度が１０００℃程度であり、鋳造ストリップＳ間の温度では燃焼しない。このように、鋳造ストリップＳ間の温度にて燃焼しない袋体であれば、袋体はＳｉＯ_２繊維物には限られない。

（３−２．介在物の供給箇所）
さらに、本発明者は、上述したような介在物Ｄを鋳造ストリップＳのどの部分に供給する必要があるかに関しても鋭意研究を行った。

ここで、図６を参照して、鋳造ストリップＳの破断と圧下率の関係を説明する。図６は鋳造ストリップＳに対するインラインミルの圧下率と圧延された鋳造ストリップＳの破断伸び（温度室温）の関係を示している。この例は、鋳造ストリップＳがＳｉを３％以上含有する高Ｓｉ鋼の一例を示している。なお、図６における鋳造ストリップの板厚は２ｍｍ、インラインミル入側の鋳造ストリップ板温度は１０００℃である。

インラインミルで圧延すべき圧下率および板温度は、鋼種または得るべき品質、もしくは材質によって異なり、特に高Ｓｉ鋼では、圧延温度が１０００℃の場合には、２５％以上の圧下率にて圧延を行う。

図６に示すように、圧下率の上昇に伴い、室温における鋳造ストリップＳの破断伸びは増加し、圧下率２５％以上では、破断伸びの増加率が鈍化する傾向が得られた。一方、から通しにより圧下を行わない圧下率が０％の無圧延の鋳造ストリップ部分で破断伸びはほとんど無いことがわかる。このため少しの熱収縮でも鋳造ストリップＳは破断してしまう。従って、から通しにより圧下を行わない鋳造開始からフライングタッチ完了までの無圧延の鋳造ストリップ部分は、フライングタッチ完了後の部分に比べて、冷却工程での熱収縮で破断しやすいことが分かる。これより、板破断を防止するためには、少なくとも鋳造開始からフライングタッチ完了までの無圧延の鋳造ストリップに対して、熱収縮による引張応力を低減することが有効であるといえる。

なお、図示はしていないが、鋳造ストリップのインラインミルでの圧下率と強度に関しても、図６に示した傾向とほぼ一致した。よって、インラインミルで圧下率を高くするほど強度も高くなる。従って、インラインミルで圧下を行った鋳造ストリップＳは、インラインミルでの圧下を行わない無圧延の材料よりも破断しにくい、との知見も得られた。

以上より、鋳造ストリップ巻取り後の冷却工程において、少なくとも鋳造開始からフライングタッチ完了までの無圧延の鋳造ストリップに対して介在物を供給することで、冷却工程での熱収縮による鋳造ストリップＳの破断を防止することができる。

（４．まとめ）
以上、本実施形態に係る連続鋳造設備を説明した。本実施形態に係る連続鋳造設備では、巻取装置による鋳造ストリップの巻取り時に、常温よりも高温な鋳造ストリップ間で消失またはコイル径方向に厚みが減少する介在物を、鋳造ストリップ間に介在させる。これにより、冷却過程で鋳造ストリップが破断するのを防止する。鋳造ストリップの破断を防止することにより、製造コストの低減及び歩留り向上をさせることができる。

以下、本発明に関する実施例について説明する。本実施例は、図３または図５と同様の構成を備えた鋳造ストリップの製造工程において実施した。また、実施例に使用した鋳造ストリップは、Ｓｉを３％含有する高Ｓｉ鋼であり、鋳造板厚２ｍｍ、板幅１２００ｍｍであった。鋳造開始からの冷却ドラムの加速レートは、１５０ｍ／ｍｉｎ／３０秒であり、定常状態の冷却ドラムの回転速度は、１５０ｍ／ｍｉｎであった。なお、冷却ドラムの初期プロフィルは、定常状態で鋳造ストリップの板クラウンが４３μｍとなるように初期プロフィルを加工した。

また、インラインミル入側の温度で１０００℃であった鋳造ストリップを、インラインミルの圧化率３０％で圧延し、インラインミル出側の鋳造ストリップの板厚を１．４ｍｍとした。圧延後、該鋳造ストリップ間に、介在物を供給して、内径２０センチのコイラーにて、巻取り張力１０ＭＰａとして巻取りを行った。巻取り後に、空冷による冷却を行い、コイルに板破断が生じるか否かを調査した。なお、コイラーには巻取りスリーブがセットされ、鋳造ストリップはスリーブ上に巻かれ、巻取られたコイル状の鋳造ストリップはスリーブ毎に取り出された後、次工程へ送られた。

介在物の供給は、鋳造ストリップの先端部から、インラインミルによる圧延が開始されるまでのフライングタッチ完了までの範囲で行い、該フライングタッチ完了部分にて介在物の供給を終了した。

なお、インラインミルでの圧延は、ダミーシートが通過して、鋳造ストリップの板クラウンが１５０μｍ以下になった後である鋳造開始から１５秒後から開始した。

実施例１では、介在物としてシート状の紙を用いた。また、実施例２及び３では、介在物としてポリエチレンを用い、袋体に収容して供給した。実施例２では、粒径７ｍｍを有する粒状のポリエチレンを厚さ０．３ｍｍの紙製の袋体に収容した。実施例３では、粒径６ｍｍを有するポリエチレンを厚さ１．０ｍｍのＳｉＯ_２繊維織物からなる袋体に収容した。実施例４では、介在物として粒径６ｍｍのドライアイスを用いた。比較例では、介在物を供給せずに鋳造ストリップのみで巻取りを行った。

まず、実施例１に関して説明する。実施例１では、厚みの異なる幅１２００ｍｍの紙を、鋳造ストリップの先端からフライングタッチ完了部まで供給し、板破断の有無を調べた。フライングタッチ完了部では、紙を切断することで介在物の供給を終了した。

その結果、厚さが５ｍｍ以上であれば、鋳造ストリップに板破断が生じないことが確認された。また、鋳造ストリップの巻取り過程において、紙の燃焼による煙が発生したが、排気装置によりスムースに排気処理が行われた。この結果より、介在物の平均厚みは、少なくとも５ｍｍ以上であればよいことがわかった。

次に、実施例２では、鋳造ストリップの先端からフライングタッチ完了部までの間で、粒径７ｍｍのポリエチレンを、０．３ｍｍの紙で作製された袋体に収容して供給した。コイル状に巻取られた鋳造ストリップ間に供給されている介在物のコイル径方向の厚みは、５ｍｍであった。

実施例２における鋳造ストリップに関しても、常温まで冷却を行ったが、板破断が生じることは無かった。

実施例３では、鋳造ストリップの先端からフライングタッチ完了部までの間で、粒径６ｍｍのポリエチレンを袋体に収容して供給した。コイル状に巻取られた鋳造ストリップ間に供給されている介在物のコイル径方向の厚みは、５ｍｍであった。

実施例３における鋳造ストリップに関しても、常温まで冷却を行ったが、鋳造ストリップに板破断が生じることは無かった。

実施例４では、鋳造ストリップの先端からフライングタッチ完了部までの間で、袋体を使用せずに粒径６ｍｍのドライアイスを直接供給した。コイル状に巻取られた鋳造ストリップ間に供給されている介在物のコイル径方向の厚みは、５ｍｍであった。

実施例４における鋳造ストリップに関しても、常温まで冷却を行ったが、鋳造ストリップに板破断が生じることは無かった。実施例４の様に、介在物としてドライアイスを供給した場合には、実施例１のように介在物として紙を供給した場合と比較すると、燃焼物などが無いために、煙（水蒸気含む）の発生は抑制された。

一方で、比較例では、介在物を供給せずに鋳造ストリップを巻取った。比較例においては、この鋳造ストリップを常温まで冷却する際に、コイルの内側にて板破断が生じた。

以上のことから、本発明により、双ドラム式連続鋳造設備により製造される鋳造ストリップについて、コイル状に巻取られた鋳造ストリップを冷却する過程で生じる熱収縮に起因した引張応力による鋳造ストリップの破断を防止して、歩留まりの向上または製造コストの低減が可能であることが確認された。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 鋳造ストリップ製造工程
１０ 双ドラム式連続鋳造装置
１０ａ、１０ｂ 冷却ドラム
１１ ダミーシート
１２ 突起部
１３ ダミーバー
１５ 金属溶湯貯留部
２０ 酸化防止装置
３０ 冷却装置
４０ 第１のピンチロール装置
４０ａ、４０ｂ ピンチロール
５０ インラインミル
５１ａ、５１ｂ ワークロール
５２ａ、５２ｂ 中間ロール
５３ａ、５３ｂ バックアップロール
６０ 第２のピンチロール装置
７０ 巻取装置
１００ 介在物供給装置
１０１ デフレクターロール
１０２ 切断装置
１０３ 排気装置

Claims (14)

1. 一対の冷却ドラムとサイド堰とによって金属溶湯貯留部を形成し、一対の前記冷却ドラムを回転させながら前記金属溶湯貯留部に貯留された金属溶湯を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置と、
   前記双ドラム式連続鋳造装置の鋳造方向下流側に配置され、鋳造された鋳造ストリップを圧延する圧延装置と、
   前記圧延装置の圧延方向下流側に配置され、圧延された常温よりも高温な鋳造ストリップをコイル状に巻取る巻取装置と、
   前記巻取装置により、前記常温よりも高温な鋳造ストリップを巻取る際に、コイル状に巻取られた前記常温よりも高温な前記鋳造ストリップの間に物質が介在するように前記介在物を供給する介在物供給装置と、
   を備え、
   前記介在物は、前記常温よりも高温な鋳造ストリップ間で、消失またはコイル径方向の前記介在物の厚みが減少する、連続鋳造設備。
2. 前記介在物は、常温よりも高温である場合に燃焼する、請求項１に記載の連続鋳造設備。
3. 前記介在物は、紙、竹、木材、または高分子材料である、請求項２に記載の連続鋳造設備。
4. 前記介在物は、常温以上の高温である場合に溶融する、請求項１に記載の連続鋳造設備。
5. 前記介在物は、氷である、請求項４に記載の連続鋳造設備。
6. 前記介在物は、常温以上の高温である場合に昇華する、請求項１に記載の連続鋳造設備。
7. 前記介在物は、ドライアイスである、請求項６に記載の連続鋳造設備。
8. 前記介在物が、シート状であるとき、
   シート状の前記介在物を切断する切断装置を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造設備。
9. 前記介在物供給装置は、袋体に収容された前記介在物を供給する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の連続鋳造設備。
10. 前記袋体は、常温よりも高温である場合に燃焼する材料からなる、請求項９に記載の連続鋳造設備。
11. 前記袋体は、コイル状に巻取られた前記鋳造ストリップ間の温度では燃焼しない材料からなる、請求項９に記載の連続鋳造設備。
12. 前記介在物または前記介在物を収容する袋体から発生する気体を回収する排気装置を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の連続鋳造設備。
13. 前記介在物供給装置は、少なくとも前記鋳造ストリップのうち先端部からフライングタッチ完了部までが前記巻取装置により巻取られるまで前記介在物を供給する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の連続鋳造設備。
14. 一対の冷却ドラムとサイド堰とによって金属溶湯貯留部を形成し、一対の前記冷却ドラムを回転させながら前記金属溶湯貯留部に貯留された金属溶湯を鋳造する双ドラム式連続鋳造装置と、
    前記双ドラム式連続鋳造装置の鋳造方向下流側に配置され、鋳造された鋳造ストリップを圧延する圧延装置と、
    前記圧延装置の圧延方向下流側に配置され、圧延された常温よりも高温な鋳造ストリップをコイル状に巻取る巻取装置と、
    を備える連続鋳造設備において、
    前記巻取装置による前記常温よりも高温な鋳造ストリップの巻取り時に、前記常温よりも高温な鋳造ストリップ間で消失またはコイル径方向に厚みが減少する介在物を、前記常温よりも高温な鋳造ストリップ間に供給する、鋳造ストリップの巻取方法。