JP2020015074A - 連続鋳造設備及び圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダミーシートから軽圧下圧延を実施することを可能とし、鋳片の破断を抑制し、歩留り向上による製造コスト低減が可能な、新規かつ改良された連続鋳造設備及び鋳造方法を提供する。【解決手段】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、鋳造された鋳片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、圧延された鋳片を水平方向へ送り出すピンチロールと、ピンチロールの鋳片送出方向下流側に配置され、送出された鋳片をコイル状に巻取る巻取り装置と、を有する連続鋳造設備において、圧延装置と、ピンチロールとの間にダンパーを配備し、ダンパーは、鋳片の張力変動に応じて変化する鋳片からの負荷を受けて減衰力を発生するダンパー機能を有する、連続鋳造設備が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造設備及び圧延方法に関する。

双ドラム式連続鋳造装置では、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。）とサイド堰と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、「鋳片」という。）を鋳造する（例えば、特許文献１）。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、成長させながら鋳片として下方へ送り出す。冷却ドラムから送り出された鋳片は、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片は、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き取られる。

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時間経過とともに変化する。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片の板プロフィル（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、コイル巻取機にセットされ、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。

鋳片の先端となる溶融した金属は先ず冷えて固まり、ダミーシートの尾端と結合する。その後冷却ドラムが回転して、ダミーシートと結合した鋳片は、順次鋳造コイルに供給される。

図２は、上記の双ドラム式連続鋳造装置を用いて鋳造される、ダミーシートを含む鋳片Ｓの先端の様子を示しており、図３は、鋳片の先端にダミーシートが結合された状態を示している。

双ドラム式連続鋳造装置では、図２に示すように、鋳片Ｓの先端にダミーシート１１を結合して、鋳造を開始する。ダミーシート１１の先端には、鋳片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。ダミーバー１３及びダミーシート１１は鋳片Ｓを圧延方向下流に誘導する。また、鋳片Ｓの先端とダミーシート１１との結合部は、鋳片Ｓの板厚ｔ３よりも厚い突起状の結合部１２となる。通常、インラインミル５０において圧延を行う際には、結合部１２がインラインミル５０を通過した後に開始される。この圧延方法をフライングタッチと称する。これは、結合部１２をピンチロールまたはインラインミルで強く押さえたり圧延したりすると鋳片の蛇行または板破断を生じさせるためである。従って、鋳片Ｓの先端部からフライングタッチ開始部分まではから通しを行い、鋳片Ｓは圧延が行われずに、鋳造されたままの状態、つまり無圧延状態となる。鋳片Ｓの圧延は、このから通し後の定常状態になってから開始される。

フライングタッチの際には、既に搬送されて移動している鋳片とインラインミルとが接触するため、インラインミルと鋳片との速度同期が重要である。インラインミルと鋳片との速度同期が上手くいかず、インラインミルの回転速度と、鋳片の進行速度との差が広がると、鋳片とインラインミルのワークロールとの間で滑りが生じる。このため、例えばインラインミルのワークロール速度の方が鋳片の進行速度よりも速い場合には、フライングタッチ開始時、インラインミルの圧延方向上流側では鋳片の張力が増大し、インラインミルの圧延方向下流側では鋳片の張力は減少する。鋳片に対する引張りの張力がさらに大きくなると鋳片は破断し得る。

また、鋳片の板破断が発生しない場合であっても、鋳片とインラインミルのワークロールとの間における滑りにより、ワークロール表面が損傷して、疵が発生することがあった。ワークロールが損傷すると、圧延後の鋳片の表面には、ワークロールの損傷痕が転写され、鋳片に表面欠陥を発生させる。そのため、ワークロールが損傷すると交換が必要となる。また、表面欠陥が生じた鋳片は表面欠陥の程度により、次工程の酸洗にて溶削量を多くする必要がある。溶削量を大きくするには、例えば酸洗速度を落として処理する。この対応により、鋳片の表面欠陥を除去できる場合もあるが、表面欠陥が除去できない場合には、鋳片はスクラップ処理される。いずれにしても、鋳片に表面欠陥が生じると、生産性の低下および製造コストの増大を招くこととなる。

鋳片とインラインミルのワークロールとの間で滑りを小さくする方法としては、例えば、鋳造速度を下げることが有効であるが、定常状態の鋳造速度が下がると生産性が低下する。生産性を向上させるために、フライングタッチまでは低速で鋳造を行い、その後加速してフライングタッチよりも後は、高速で鋳造する方法も考えられる。しかし、冷却ドラム直後の鋳片の板厚、冷却装置後の鋳片の板温度は変化するため、鋳造速度の加速が完了するまでに、鋳片の材質および鋳造板厚が一定とならない。この場合、鋳片の材質および鋳造板厚が一定でない部分は切り捨てることとなり、製造コストの増大を招く。

また、他には、鋳片の破断を抑制する方法として、結合部を削ることで、結合部とダミーシートとの厚み差を無くす方法が挙げられる。しかしながら、結合部を削ると、溶融金属が凝固した部分と鋳片部分との密着性が悪くなり、曲げや張力が発生するピンチロールと圧延機との間で板破断が生じる。

このような鋳片の破断を解決する方法として、鋳片を圧延するよりも前からフライングタッチを行う方法が考えられる。即ち、鋳片を圧延方向下流に誘導するダミーシートからワークロールをダミーシート部分に軽く押付けておき、ダミーシートと鋳片とを結合する結合部もダミーシートと同様に軽く圧延する。

特開２０００−３４３１０３号公報 特開２０１０−５２０２７号公報

しかしながら、ダミーシートからフライングタッチを開始すると、結合部がワークロールに噛み込まれるときに圧延トルクが急激に増大し、ワークロールの周速が一瞬低下する。これをインパクトドロップと称する。インパクトドロップが生じると、インラインミル入側の鋳片の張力は一瞬低下し、インラインミル出側の鋳片の張力は一瞬増大する。この結果、インラインミル出側にて、鋳片は過張力によって引きちぎられて破断する。

この板破断を抑制する方法として、インラインミルに装備されている油圧圧下装置を用いて結合部の圧延量を少なくしてインパクトドロップ量を低減させることも考えられるが、瞬間的な張力変化には油圧圧下装置の応答性が間に合わず対応できない。

さらに、板破断を抑制する方法としてインラインミルのミル剛性を小さくすることも考えられる。ミル剛性を小さくするには、圧延機を再設計して、結合部を圧延しても鋳片に不具合が生じないようにミル剛性を小さくする方法があるが、インラインミルにて板厚を制御する際に、圧下制御の精度が著しく低下するので実用的でなかった。

また、インパクトドロップ量の低減方法として、例えば特許文献２に開示されている熱間圧延機で用いられるルーパーを適用する技術も考えられる。しかしながら、インパクトドロップのようなステップ応答的な瞬間的な張力変化に対応するには十分でない。

以上のように、従来の技術では、フライングタッチによる圧延をダミーシートから行う際に、結合部の圧延により生じるインパクトドロップによる急激な張力変化による板破断のため、フライングタッチをダミーシートから実施することはできなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、双ドラム式連続鋳造設備により製造される鋳片をインラインミルで圧延する際に、ダミーシートから軽圧下圧延を実施することを可能とし、鋳片の破断を抑制し、歩留り向上による製造コスト低減が可能な、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、鋳造された鋳片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、圧延された鋳片を水平方向へ送り出すピンチロールと、前記ピンチロールの鋳片送出方向下流側に配置され、送出された鋳片をコイル状に巻取る巻取り装置と、を有する連続鋳造設備において、前記圧延装置と、前記ピンチロールとの間にダンパーを配備し、前記ダンパーは、前記鋳片の張力変動に応じて変化する前記鋳片からの負荷を受けて減衰力を発生するダンパー機能を有する、連続鋳造設備が提供される。

前記圧延装置と前記ダンパーとの間、または前記ダンパーと前記ピンチロールとの間に、前記鋳片の張力変動に応じて変化する前記鋳片からの負荷を受けて変位するルーパーを配備してもよい。

前記ダンパーの代わりに、前記ダンパー機能を備えたルーパーを配備してもよい。

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、前記連続鋳造設備を用いて鋳片を圧延する圧延方法であって、前記鋳片の先端は、前記鋳片を誘導するためのダミーシートと結合され、前記鋳片の先端とダミーシートとの結合部よりも上流のダミーシートから前記圧延装置による圧延を開始する、鋳片の圧延方法が提供される。

前記圧延装置は、前記ダミーシートから前記結合部が通過するまでは荷重制御を行い、少なくとも前記結合部が前記圧延装置を通過した後に圧下位置制御を行ってもよい。

上記構成により、ダンパーの減衰力により、鋳片に発生する急激な張力変化をより緩やかな張力変化にした上で、急激な張力変化を抑制することができる。

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片をインラインミルで圧延する際に、ダミーシートから軽圧下圧延を実施することを可能とし、鋳片の破断を抑制し、歩留り向上による製造コスト低減をさせることができる。

本発明の実施形態に係る鋳片の製造工程の概略構成を示す説明図である。 同実施形態に係る圧延開始時における鋳片の先端とダミーシートとの接続部を示す説明図である。 同実施形態に係る圧延開始時における鋳片の先端とダミーシートとの接続部の厚みを示す説明図である。 同実施形態に係るダンパー機能を有するルーパーの構造の一例を示す詳細図である。 同実施形態に係るダンパー機能を有するルーパーの構造の一例の変形例である。 同実施形態に係るダンパーの配置の一例を示す図である。 同実施形態に係るダンパー及びルーパーの配置の一例を示す図である。 同実施形態に係るダンパー及びルーパーの配置の一例を示す図である。 本発明の比較例にかかる連続鋳造設備の配置の一例を示す図である。 本発明の比較例にかかる連続鋳造設備の配置の一例を示す図である。

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．鋳片製造工程）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る鋳片を製造する製造工程の概要を説明する。図１は、本実施形態に係る鋳片（薄肉鋳片）の製造工程の概略構成を示す説明図である。図２は、鋳片Ｓの先端とダミーシート１１との接続部を示す説明図である。

本実施形態に係る鋳片製造工程１は、図１に示すように、例えば、タンディッシュ（貯蔵装置）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、ダンパー機能を有するルーパー１００と、第２のピンチロール装置６０と、巻取装置７０、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１に示すように、例えば、一対の冷却ドラム１０ａ、１０ｂと、一対の冷却ドラム１０ａ、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、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、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、製造する鋳片Ｓの板厚あるいは内部品質に応じて、第１冷却ドラム１０ａ、第２冷却ドラム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。第１冷却ドラム１０ａ、第２冷却ドラム１０ｂの内部に冷却媒体を流通させることによって、第１冷却ドラム１０ａ、第２冷却ドラム１０ｂを冷却することができる。また、第１冷却ドラム１０ａ、第２冷却ドラム１０ｂの表面にはディンプル加工が施されている。

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、定常時における鋳片Ｓ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、ディンプル形状はこれに限定されないことはいうまでもない。

（酸化防止装置）
酸化防止装置２０は、鋳造直後の鋳片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、鋳造する鋳片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片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片Ｓの表面（上面及び下面）に対して冷却水を噴出し、鋳片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。）によって鋳片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との間における鋳片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片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。）との間の鋳片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との間の鋳片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とにおける鋳片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片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、鋳片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、鋳片Ｓを圧延して、鋳片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４重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バックアップロール５２ａ、５２ｂと、を備える。

また、ワークロール５１ａ、５１ｂには、冷却水供給ノズル（図示せず。）が圧延機前後に設けられ、冷却水供給ノズルから供給される冷却水によって、ワークロール５１ａ、５１ｂは、冷却される。さらに、これらの冷却水が鋳片にかからないように、ワークロール５１ａ、５１ｂには、水切り板（図示せず。）が設けられている。

圧延荷重は上バックアップロールチョックに配備されたロードセル（図示せず。）にて検出され、圧下位置は下バックアップロール下部に配備された油圧圧下装置（図示せず。）にて検出される。

本実施形態では、例えば、インラインミルでは、ロール径４００ｍｍのワークロール５１ａ、５１ｂ、ロール径１２００ｍｍのバックアップロール５２ａ、５２ｂ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、例えば鋳片Ｓの鋼種は炭素鋼、板幅は１２００ｍｍ、板厚２ｍｍとしてもよい。なお、鋳片Ｓの鋼種等は、かかる例に限定されない。

（ダンパー機能付きルーパー）
ダンパー機能付きルーパー１００は、インラインミル５０に対して少なくとも圧延方向下流側に設けられる。図１の例では、ダンパー機能付きルーパー１００は、圧延方向において、インラインミル５０と第２のピンチロール装置６０との間に配備されている。このダンパー機能付きルーパー１００により、鋳片にかかる急激な張力変化を抑制し、鋳片の板破断を防止する。ダンパー機能付きルーパー１００は、圧下方向におけるダンパー部の上下の移動量を確保し、ダンパー機能付きルーパー１００とインラインミル５０との間で鋳片に張力を生じさせるために、インラインミル５０のパスラインよりも上方に位置するように配備されている。デフレクターロール９０は、ダンパー機能付きルーパー１００の位置が変化しても、テンションロール８８ｂのパスラインが変化しないように配備されている。ダンパー機能付きルーパー１００の詳細に関しては後述する。

（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の圧延方向下流側に配置されている。第２のピンチロール装置６０は、圧延装置にて圧延された鋳片を水平方向へ送り出して、鋳片の送出方向下流の巻取装置へ鋳片を送出する。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、鋳片Ｓをコイル状に巻き取る装置である。第２のピンチロール装置６０と巻取装置７０との間には、デフレクターロール８９が配置されている。以上、本実施形態に係る鋳片（薄肉鋳片）の製造工程の概略構成を説明した。

このような鋳片製造工程の各装置を通して鋳片の製造を行う上で、連続鋳造設備において、圧延装置に対して少なくとも圧延方向下流側であり、圧延装置とピンチロールとの間に、鋳片の張力変動に応じて変化する鋳片からの負荷を受けて変位し、減衰力を発生するダンパーを配備する。これにより、連続鋳造設備により製造される鋳片を圧延する際に、ダミーシートから軽圧下圧延を実施でき、鋳片の破断、ワークロールの損傷を防止することができる。以下では、ダンパーの詳細に関して説明を行う。

（２．ダンパー）
（２−１．ダンパー機能に関して）
図３及び図４Ａを参照して、ダンパー機能が作用する説明を行う。図３を参照すると、鋳片Ｓの先端は、鋳片Ｓを圧延方向下流に誘導するダミーシート１１と結合され、結合部は突起状の結合部１２となっている。結合部１２の厚みｔ２が最も厚く、その次に鋳片Ｓの厚みｔ３が厚く、ダミーシート１１の厚みｔ１が最も薄い。具体的には、例えば、ダミーシート１１の板厚ｔ１は１ｍｍ程度、鋳片の板厚ｔ３は２ｍｍ程度、結合部の板厚ｔ２は３から５ｍｍ程度である。なお、結合部の長手方向の長さは５０ｍｍから１００ｍｍである。

最も厚みが薄いダミーシート１１から軽圧下を開始すると、結合部１２がインラインミル５０を通過する際に圧延トルクが急激に増大し、ワークロール５１ａ、５１ｂの周速が一瞬低下するインパクトドロップが生じる。このとき、結合部１２はある程度圧延されても割れ及び破断が生じることはない。しかし、インパクトドロップが生じると、インラインミル入側の鋳片Ｓの張力は一瞬低下し、インラインミル出側の鋳片Ｓの張力は一瞬増大する。この結果、インラインミル出側にて、鋳片Ｓに過張力がかかり、鋳片は引きちぎられて破断してしまう。

そこで、インラインミル５０に対して圧延方向下流側に、図４Ａに示すようなダンパー機能を有したルーパー１００を配置する。このダンパー機能を有したルーパー１００により、インパクトドロップによる急激な張力変化を緩やかに抑制することで板破断を防止できる。ダンパー機能を有したルーパー１００は、ダンパー部１１０とルーパー部１２０により構成されている。

ダンパー部１１０は、鋳片Ｓの張力変動に応じて変化する鋳片からの負荷を受けて、減衰力を発生させるダンパー機能を有する。ダンパー部１１０は、鋳片Ｓと接触する接触部１１０ａと、接触部１１０ａを支持する支持柱１１０ｂと外筒１１０ｃとを含む。ダンパー部１１０では、鋳片Ｓにかかる張力に応じて、接触部１１０ａと支持柱１１０ｂとが上下に変位することで、鋳片Ｓの張力変動が緩衝される。ダンパー部１１０は、ショックアブソーバーとも称し、瞬間的な張力変動を防止する。

ダンパー部１１０の外筒１１０ｃには、例えば固体、液体などが保持されている。ダンパー部１１０の支持柱１１０ｂには、該液体等の通り穴が形成されており、鋳片Ｓの張力の発生により、ダンパー部１１０の接触部１１０ａおよび支持柱１１０ｂは、これらの固体、液体などを押しこみながら圧下方向の下方に変位する。固体または液体を押し込む際には、固体同士の摩擦抵抗、液体の流体抵抗が発生するため、これらの抵抗を減衰力とした上でダンパー部１１０が圧下方向の下方に変位して、鋳片Ｓに瞬時に生じる張力変化を低減する。外筒１１０ｃに保持される内容物としては、例えば、液体として、オイル等の流体が使用され得る。減衰力は、内容物の種類、穴の大きさ等を変化させることにより適宜設定される。

ダンパー部１１０と鋳片Ｓとが接触する接触点Ｘは、通常、圧下方向において、インラインミル５０を通過する時点での鋳片Ｓの圧下方向の位置、つまりパスライン高さよりも上方に位置する。これにより、接触部１１０ａは定常状態で鋳片Ｓと接触した状態となり、鋳片Ｓの張力変動に応じて変化する鋳片Ｓからの負荷を受けて、ダンパー部１１０は機能することができる。鋳片Ｓに急激な張力変化が生じると、ダンパー部１１０は、その張力変動によって鋳片Ｓから大きな負荷を受ける。ダンパー部１１０は、かかる負荷によって変位するダンパー部１１０の変位速度に応じた減衰力を発生し、鋳片Ｓに生じた急激な張力変動を抑制することができる。

ルーパー部１２０は、ルーパー軸１２０ｂと、ばね部１２０ｄと、基部１２０ｅを有する。ルーパー部１２０は、ルーパー軸１２０ｂを介してダンパー部１１０と連結される。ルーパー軸１２０ｂは、基部１２０ｅを介して設置面に接続されており、ばね部１２０ｄによって揺動可能に設けられている。このように、ばねの力を利用して変位することで、ルーパー部１２０では、鋳片Ｓにかかる急激な張力変化をさらに抑制することができる。また、ダンパー機能付きルーパー１００には、ルーパー部１２０の位置を制御するルーパー位置制御装置が配備されている。ルーパー位置はテンションロール８８ｂにて検出される張力をもとに、設定値になるように制御される。ルーパー位置制御装置により、ルーパー部１２０は、急激な張力変化のみならず、緩やかな張力変化に対しても、鋳片Ｓを板破断させることなく対応することができる。

ダンパー部１１０は、主に、インパクトドロップのような高周期とされる瞬間的な張力変化に対応する機能を有し、ルーパー部１２０は、低周期とされる鋳片の圧延方向に継続する張力変化に対応する機能を有する。特に、ダンパー部１１０は速度に応じて減衰力を発生させ、速度が大きいと減衰力が大きくなる。つまり、ダンパー部１１０は、張力変化が急激になるほど、張力変化に対応して大きな減衰力を生じさせ、急激な張力変化を緩やかに抑制することができる。

以上のように、ルーパー部１２０に加えて、ダンパー部１１０を配置させることにより、鋳片Ｓの破断、ワークロール５１ａ、５１ｂの損傷を防止するとともに、ダミーシートから軽圧下圧延を実施することをより確実に可能とし、次工程での圧延で顕在化する表面欠陥を防止し、歩留り向上による製造コストの低減をさせることができる。

（２−２．ダンパー変形例）
上記では、ダンパー部１１０とルーパー部１２０とから構成されるダンパー機能付きルーパーの構成例を示したが、本発明は、係る例に限定されない。例えば、タンパー機能付きルーパー２００は、図４Ｂに示すようなダンパー部２１０とルーパー部２２０との構成であってもよい。

図４Ｂは、図４Ａで示したダンパー機能付きルーパーの構成の変形例である。ダンパー機能付きルーパー２００のダンパー部２１０は、鋳片Ｓと接触する接触部２１０ａと、接触部２１０ａを支持する支持柱２１０ｂと外筒２１０ｃとを含む。ダンパー部２１０では、鋳片Ｓにかかる張力に応じて、接触部２１０ａと支持柱２１０ｂとが上下に変位することで、鋳片Ｓの急激な張力変化が抑制される。

ダンパー部２１０と鋳片Ｓとが接触する接触点Ｘは、ダンパー部１１０と同様に、通常、圧下方向において、インラインミル５０を通過する時点での鋳片Ｓの圧下方向の位置、つまりパスライン高さよりも上方に位置する。これにより、接触部２１０ａは定常状態で鋳片Ｓと接触した状態となり、鋳片Ｓの張力変動に応じて変化する鋳片Ｓからの負荷を受けて、ダンパー部２１０は機能することができる。鋳片Ｓに急激な張力変化が生じると、ダンパー部２１０は、その張力変動によって鋳片Ｓから大きな負荷を受ける。ダンパー部２１０は、かかる負荷によって変位するダンパー部２１０の変位速度に応じた減衰力を発生し、鋳片Ｓに生じた急激な張力変動を抑制することができる。

ルーパー部２２０は、ルーパー軸２２０ｂと、ばね部２２０ｄとを有する。ルーパー部２２０は、ルーパー軸２２０ｂを介してダンパー部２１０と連結される。ルーパー軸２２０ｂは、設置面に接続されており、ばね部１２０ｄによって揺動可能に設けられている。このように、ばねの力を利用して変位することで、ルーパー部２２０では、鋳片Ｓにかかる急激な張力変化をさらに抑制することができる。

上記のように、ダンパー部２１０が高周期の張力変化を抑制する一方で、ルーパー部２２０がばねの力を利用して変位することで、鋳片Ｓの低周期の張力変化を抑制することができる。この構成では、ダンパー部２１０及びルーパー部２２０は直列配置されている。この配置により、ダンパー機能付きルーパー２００は、図４Ａに示した構成例よりも、省スペースにて設置される。

以上では、ダンパー部を有したルーパーの構成に関して説明を行ったが、ルーパー部がダンパー部と同一の構成でなくとも、本発明では少なくともダンパーのみを備えていれば、急激な張力変動による鋳片の板破断を防止できる。以下では、ダンパーの配置例に関して、図５〜図６Ｂを参照して説明を行う。

図５は、インラインミル５０と、インラインミル５０の圧延方向下流側に配置される第２のピンチロール６０との間にダンパー３１０のみを配置した配置例である。ダンパー３１０の圧延方向下流にはさらにデフレクターロール９０、テンションロール８８ｂ、及び第２のピンチロール６０が順に配置されている。この配置例では、ダンパー３１０により、板破断を引き起こすような鋳片Ｓにかかる急激な張力変動を抑制することができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、ダンパー３１０とルーパー３２０とをそれぞれ配置した配置例である。図６Ａでは、インラインミル５０の出側から順に、ルーパー３２０、ダンパー３１０の順に配置され、図６Ｂではインラインミル５０の出側から順に、ダンパー３１０、ルーパー３２０の順に配置されている。ルーパー３２０及びダンパー３１０の圧延方向下流には、それぞれデフレクターロール９０、テンションロール８８ｂ、及び第２のピンチロール６０が順に配置されている。つまり、図６Ａでは、インラインミル５０とダンパー３１０との間にルーパー３２０が配置され、図６Ｂでは、ダンパー３１０と第２のピンチロール６０との間にルーパー３２０が配置されている。図６Ｂに示すようなダンパー３１０をルーパー３２０よりも圧延方向上流に配置した方が、図６Ａに示すダンパー３１０及びルーパー３２０の配置と比較して、鋳片Ｓに生じる急激な張力変化に対して、ダンパー部１１０がより早く応答することができ、急激な張力変動をより効果的に抑制することができる。

（３．圧延開始時の圧延の安定性について）
本実施形態に係る連続鋳造設備は、インラインミル５０の圧延方向下流側、インラインミル５０と第２のピンチロール６０との間にダンパー部１１０を備えることにより、鋳片Ｓに急激な張力変動が生じても鋳片Ｓが破断することを抑制する。これにより、インラインミル５０によりダミーシートから軽圧下を開始した場合に、結合部１２がインラインミル５０に噛み込まれる際にインパクトドロップが生じても、鋳片Ｓが破断することなく、ダミーシートから圧延を行うことができる。

ここで、図３に示すように、鋳片Ｓの先端は、鋳片Ｓと反対側の端部にダミーバー１３が接続されたダミーシート１１と、結合部１２により接続されていている。本実施形態に係る連続鋳造設備１では、インラインミル５０は、少なくともダミーバー１３の通過後、ダミーシート１１の通過時から圧延を開始できる。しかし、ダミーシート１１を圧延する圧延初期では、板厚の変動はないが、鋳片Ｓは鋳造開始から数メートルは、冷却ドラム１０ａ、１０ｂの熱膨張の影響により鋳片Ｓの板断面形状が変化し、板厚は安定しない。冷却ドラム１０ａ、１０ｂの熱膨張による変形（すなわち、サーマルクラウン）が安定し、鋳片Ｓの板厚が安定するまでの間に、冷却ドラム１０ａ、１０ｂは３〜４回転、距離にして８ｍ〜１０ｍ程度回転する。時間にすると、２ｓｅｃ程度である。このとき、鋳片Ｓの板厚は、冷却ドラム１０ａ、１０ｂの回転速度が１５０ｍ／ｍｉｎとなるまで変化し、徐々に薄くなる。よって、鋳片Ｓの板厚は安定していない。

このように冷却ドラム１０ａ、１０ｂのサーマルクラウンが安定する前に、インラインミル５０により鋳片Ｓを圧延すると、鋳片Ｓの形状が大きく乱れ、蛇行を誘発する場合がある。この場合、インラインミル５０のワークロール５１ａ、５１ｂの位置をベンダー等で調整することで、鋳片Ｓの形状を整えることも可能であるが、例えば、インラインミル５０において、ダミーシート１１から結合部１２が通過するまでは荷重制御を行い、少なくとも結合部１２が通過した後に、ロールギャップを徐々に調整して、圧下位置制御を行うようにしてもよい。

具体的には、例えば、結合部１２がインラインミル５０を通過した後、鋳片Ｓに対しても荷重制御を行った場合、図３に示すように、ダミーシート１１の板厚ｔ１よりも鋳片Ｓの板厚ｔ３は厚いため、板厚が厚い分、鋳片Ｓにかかる荷重が大きくなる。また、冷却ドラム１０ａ、１０ｂの熱膨張による形状変化が安定するまでは鋳片Ｓの板厚も変化し続ける。このように鋳片Ｓの板厚が変化する状況で、結合部１２がインラインミル５０を通過した直後から即座に圧下位置制御に切り替え、目標板厚とするための鋳片Ｓの圧下率（例えば圧下率３０％）で鋳片Ｓを圧延すると、鋳片Ｓの形状は大きく乱れ、蛇行を誘発する。

そこで、ダミーシート１１及び結合部１２がインラインミル５０を通過するまでは荷重制御を行い、その後、結合部１２がインラインミル５０を少なくとも通過した後に、徐々にロールギャップを調整し、鋳片Ｓの板厚変動が収束して定常状態となった後は圧下位置制御により鋳片Ｓを圧延する。これにより、鋳片Ｓの形状に大きな乱れを生じさせること無く、安定した圧延を行うことができる。したがって、鋳片Ｓの板破断やロール損傷を防止できる上、鋳片規格外の板厚部分である鋳片Ｓのオフゲージ部分を減少させ、製造コスト低減ができる。なお、圧下位置制御が開始するタイミングは、鋳片Ｓの板厚変動が収束して定常状態となるタイミングに近いほど、鋳片規格外の板厚部分が減少して、製造コストの低減が可能である。

以上説明した本実施形態に係るダンパー部及びルーパー部の配置による効果、圧延方法を変化させた鋳片に対する評価を行った。比較例として２条件、実施例として５条件の試験を行った。各条件と結果を下記表１にまとめた。なお、表１では、ルーパー及びダンパーについて、連続鋳造設備に配置した場合を○、配置しない場合を×で示している。

実施例及び比較例では、図２に示したように鋳片の先端にダミーバー及びダミーシートを設け、連続鋳造設備により鋳造を行った。実施例及び比較例では、板厚２ｍｍ、板幅１２００ｍｍの炭素鋼を鋳造した。鋳造開始からの冷却ドラムの加速レートは１５０ｍ／ｍｉｎ／３０ｓｅｃ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片の板クラウンが４３μｍになるように加工した。

鋳片Ｓは、板厚５ｍｍの結合部により、板厚０．８ｍｍのダミーシートと結合され、比較例及び実施例では、ダミーシートから鋳片Ｓの圧延を開始した。圧延開始時から結合部が通過するまで、圧下率は１％（圧延荷重２０トン）で圧延した。インラインミルでは、定常状態では、圧下率３０％の圧延（板温度１０００℃）が行われ、インラインミル出側の鋳片の板厚は１．４ｍｍとして圧延を行った。比較例及び実施例について、それぞれ１００コイルほど圧延し、その際の鋳片の破断率を調査した。また、比較例及び実施例の詳細条件は、以下の通りとした。

比較例１では、ルーパー及びダンパーのいずれも備えない連続鋳造設備において鋳片の圧延を行った。図７には、比較例１の各構成の配置例を示している。インラインミル５０の圧延方向下流側にはデフレクターロール９０、テンションロール８８ｂ、および第２のピンチロール６０が備えられている。

比較例２では、ルーパーのみを備える連続鋳造設備において圧延を行った。図８に比較例２の各構成の配置例を示している。比較例１と同様に、インラインミル５０の圧延方向下流側にはデフレクターロール９０、テンションロール８８ｂ、および第２のピンチロール６０が備えられている。インラインミル５０とデフレクターロール９０の間には、ルーパー３２０のみが備えられている。

実施例１では、ダンパーのみを備える連続鋳造設備において圧延を行った。図５に実施例１の各構成の配置例を示している。インラインミル５０の圧延方向下流側にはデフレクターロール９０、テンションロール８８ｂ、および第２のピンチロール６０が備えられている。インラインミル５０とデフレクターロール９０の間には、ダンパー３１０が備えられている。

実施例２では、ダンパー及びルーパーを備える連続鋳造設備において圧延を行った。図６Ａに実施例２の各構成の配置例を示している。インラインミル５０の圧延方向下流側にはデフレクターロール９０、テンションロール８８ｂ、および第２のピンチロール６０が備えられている。インラインミル５０とデフレクターロール９０の間には、インラインミル５０の出側からルーパー３２０、ダンパー３１０の順に、ダンパー及びルーパーが備えられている。

実施例３では、実施例２と同様にダンパー及びルーパーを備える連続鋳造設備において圧延を行った。図６Ｂに実施例３の各構成の配置例を示している。インラインミル５０の圧延方向下流側にはデフレクターロール９０、テンションロール８８ｂ、および第２のピンチロール６０が備えられている。インラインミル５０とデフレクターロール９０の間には、インラインミル５０の出側からダンパー３１０、ルーパー３２０の順に、ダンパー及びルーパーが備えられている。

実施例４では、ダンパー機能を有するルーパーを備える連続鋳造設備において圧延を行った。図１に示すような各構成の配置にて、実施例４の圧延を行った。実施例４では、インラインミル５０の圧延方向下流側にはデフレクターロール９０、テンションロール８８ａ、および第２のピンチロール６０が備えられている。インラインミル５０とデフレクターロール９０の間には、ダンパー機能を有するルーパー１００が備えられている。

実施例５では、実施例４と同様の構成配置の連続鋳造設備を用いて、圧延方法を変化させて圧延を行った。

実施例５では、インラインミルでの圧延はダミーシートから開始された。但し、ダミーシートおよび結合部が通過した後、鋳片が結合部から圧延方向下流に８ｍ移動するまでは、圧延荷重２０トンの荷重制御を行い、それ以降は徐々にロールギャップを調整して圧下率３０％で圧下位置制御を行った。

上記の比較例及び実施例における板破断率は以下の通りであった。

比較例１に示した、連続鋳造設備にルーパー及びダンパーのいずれも備えない場合の板破断率は９６％であった。また、連続鋳造設備に比較例２のルーパーのみ設置した場合は、破断率が８５％であった。比較例２のルーパーのみ連続鋳造設備に設置した場合は、比較例１のルーパー及びダンパーのいずれも備えない場合よりは、破断率が低減したものの、比較例１と大きな差が生じることはなかった。

次に、実施例１〜４についてみると、実施例１の連続鋳造設備にダンパーのみ設置した場合、破断率は１８％であり、破断率は大きく低減した。この結果より、連続鋳造設備にダンパーのみを備えるだけで、板の破断に対して優れた効果を示すことが分かった。実施例１は、板破断率が大きく低減した実施例の中で、板破断率は相対的に大きな値を示した。これは、ルーパーを備えないことにより、ルーパーにて鋳片にかかる急激な張力変化が抑制される割合が減少したことによると考えられる。

連続鋳造設備にルーパー、ダンパーを順に設置した実施例２の場合は、破断率は１５％であった。実施例２では、実施例１と同様に破断率は大きく低減した。

連続鋳造設備にダンパー、ルーパーを順に設置した実施例３の場合は、破断率は１１％であった。実施例３では、実施例１および実施例２と同様に破断率は大きく低減した。実施例２及び実施例３の間での板破断率の違いは、ダンパーがインラインミル５０により近い位置に配置されることで、鋳片Ｓにかかる張力変化への応答性が高まることによると考えられる。

連続鋳造設備にダンパー機能を有するルーパーを設置した実施例４の場合は、破断率は０％であった。実施例４では、板破断が生じることが無かった。これにより、ダンパー機能を有するルーパーを連続鋳造設備に配置することにより、板破断を生じさせることなく鋳片を圧延できることが確認できた。実施例４におけるダンパー機能を有するルーパーでは、ダンパーの構成による鋳片の張力抑制に加えて、ルーパーの構成による張力抑制が生じるため、鋳片にかかる急激な張力変化を抑制する力が大きいと考えられる。

また、ロールの観点から本試験をみると、比較例及び実施例１から実施例４を通して、板が破断した試験例のロールのほとんどには、ロールの損傷による表面傷が認められ、ロール交換が行われた。

以上、比較例及び実施例１から実施例４の結果から、ダンパーを設置、さらにルーパーと組み合わせることにより板破断を格段に低減できることが確認された。さらに、実施例４のように、ダンパー機能を有するルーパーを設置して、板破断を防止することでロールの損傷を防ぐことができ、ロールの交換をする必要なく、製造コストの低減ができることが確認できた。

次に、板形状の結果に関して説明を行う。比較例１及び比較例２、並びに実施例１から実施例４では、鋳片の板形状に乱れが生じた。形状の乱れとしては、ロール軸方向の鋳片端部における、大きな端のびが確認された。インラインミル５０のワークロール５１ａ、５１ｂの位置をベンダー等で調整することで、鋳片の板形状の乱れを抑制することもできるが、圧延制御方法にて抑制可能である。実施例５では、圧延制御方法の適正化による板形状の乱れの抑制を確認した。

実施例５の圧延条件では、板形状が乱れることは無かった。圧延条件は、ダミーシートおよび結合部から８ｍまでにおいては、圧延荷重２０トンの荷重制御を行い、結合部が通過した後は、徐々にロールギャップを調整し、圧下率３０％の圧下位置制御を行う圧延条件である。結合部が通過した後に徐々にロールギャップを締めこんで調整し、圧下率３０％の圧下位置制御へ移行することで、ダミーシートよりも板厚が厚いことにより荷重が大きくなることを抑制する圧下ができ、形状の乱れが生じなかったと考えられる。実施例５では、ダンパー機能付きルーパーを使用し、さらに上記の圧延条件にて鋳片を圧延することで、板破断やロール損傷を防止するとともにオフゲージを減少させ、製造コスト低減ができ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。

１００ ダンパー機能付きルーパー
１１０ ダンパー部
１１０ａ 接触部
１１０ｂ 支持柱
１１０ｃ 外筒
１２０ ルーパー部
１２０ｂ ルーパー軸
１２０ｄ ばね部
１２０ｅ 基部
３１０ ダンパー
３２０ ルーパー

Claims (5)

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、鋳造された鋳片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、圧延された鋳片を水平方向へ送り出すピンチロールと、
   前記ピンチロールの鋳片送出方向下流側に配置され、送出された鋳片をコイル状に巻取る巻取り装置と、を有する連続鋳造設備において、
   前記圧延装置と、前記ピンチロールとの間にダンパーを配備し、
   前記ダンパーは、前記鋳片の張力変動に応じて変化する前記鋳片からの負荷を受けて減衰力を発生するダンパー機能を有する、連続鋳造設備。
2. 前記圧延装置と前記ダンパーとの間、または前記ダンパーと前記ピンチロールとの間に、
   前記鋳片の張力変動に応じて変化する前記鋳片からの負荷を受けて変位するルーパーを配備する、請求項１に記載の連続鋳造設備。
3. 前記ダンパーの代わりに、前記ダンパー機能を備えたルーパーを配備する、請求項１に記載の連続鋳造設備。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続鋳造設備を用いて鋳片を圧延する圧延方法であって、
   前記鋳片の先端は、前記鋳片を誘導するためのダミーシートと結合され、
   前記鋳片の先端とダミーシートとの結合部よりも上流のダミーシートから前記圧延装置による圧延を開始する、鋳片の圧延方法。
5. 前記圧延装置は、前記ダミーシートから前記結合部が通過するまでは荷重制御を行い、少なくとも前記結合部が前記圧延装置を通過した後に圧下位置制御を行う、請求項４に記載の鋳片の圧延方法。
   

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