JP2023025988A - 冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法を提供する。【解決手段】回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置における冷却ロールの押圧荷重制御方法であって、一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置における冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法に関するものである。

金属の薄肉鋳片を製造する方法として、例えば特許文献１，２に示すように、内部に水冷構造を有する冷却ロールを備え、回転する一対の冷却ロール間に形成された溶融金属溜まり部に、タンディッシュから浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させ、一対の冷却ロールの外周面にそれぞれ形成された凝固シェル同士をロールキス点で接合し、圧下して所定の厚さの薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置を用いた製造方法が提供されている。このような双ロール式連続鋳造装置を用いた製造方法は、各種金属において適用されている。

上述の双ロール式連続鋳造装置においては、例えば板厚が１～５ｍｍ程度の薄い板材（薄肉鋳片）が製造されるため、通常のインゴット鋳造および熱延ラインのように鋳片から板材になるまでの圧減比を大きく取ることができない。このため、仕上げ板厚の鋳造方向の均一性に課題を有していた。
そこで、例えば、特許文献３－８に記載されているように、薄肉鋳片の板厚を制御する技術が提案されている。

特許文献３においては、板厚を検出してロール反力を調整する技術が提案されている。
特許文献４においては、鋳造初期には圧下力が一定となるように制御し、その後、ロール間隔が一定となるように制御する方法が提案されている。
特許文献５においては、板厚が所定値未満の場合には圧力を一定となるように制御し、板厚が所定値以上の場合にはロール間隔が一定となるように制御する方法が提案されている。
特許文献６，７においては、冷却ロールの回転速度を増減することにより、板厚を調整する技術が提案されている。
特許文献８においては、鋳造初期には所定の圧力で押圧し、その後、ロール反力が一定、かつ、ロールが互いに平行になるように制御する方法が提案されている。

特開平０７－０８８６０２号公報 特開２０１９－０９８３４２号公報 特開平０３－０６６４５７号公報 特開平１０－２１１５５０号公報 特開昭５９－１９３７４０号公報 特開昭６０－１０６６５０号公報 特開平０１－１５４８５０号公報 特開２０１８－１７６２５１号公報

しかしながら、上述した従来の板厚制御方法においては、鋳造方向の板厚制御を安定して行うことができなかった。
例えば、特許文献３，８においては、板厚を検出してロール反力を調整しているが、板厚に直接影響するロール間隔が変動することになり、板厚を均一化することはできない。
一方、特許文献４，５においては、ロール間隔を一定となるように制御しているが、溶融金属プール部における湯面変動により、突発的に反力が急減した場合には、冷却ロールを十分に押圧することができず、凝固不良で鋳片が破断してしまうおそれがある。
また、特許文献６，７においては、冷却ロールの回転速度を増減することにより、板厚を調整しているが、板厚に直接影響するロール間隔が変動することになり、板厚を均一化することはできない。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明に係る冷却ロールの押圧荷重制御方法は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置における冷却ロールの押圧荷重制御方法であって、一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴としている。

この構成の冷却ロールの押圧荷重制御方法によれば、一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定しており、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整する構成としているので、薄肉鋳片の鋳造方向の厚さが均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片を製造することができる。また、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整しているので、湯面変動によって突発的に反力が急減した場合でも、押圧荷重が確保され、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。

ここで、本発明に係る冷却ロールの押圧荷重制御方法においては、前記冷却ロールの回転開始から１回転するまでの第１ステップには、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が１２Ｎ／ｍｍ以上で一定となるように、前記冷却ロールのロール間隔を制御し、前記第１ステップに続く第２ステップにおいて、一対の前記冷却ロールのロール間隔を一定に、かつ、一対の前記冷却ロールのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整する構成としてもよい。

この場合、前記冷却ロールの回転開始から１回転するまでの第１ステップでは、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が１２Ｎ／ｍｍ以上で一定となるように、前記冷却ロールのロール間隔を制御しているので、冷却ロールを十分に押圧して凝固をさらに確実に進行させることができ、鋳造初期における薄肉鋳片の破断を抑制することができる。
そして、前記第１ステップに続く第２ステップにおいて、一対の前記冷却ロールのロール間隔を一定に、かつ、一対の前記冷却ロールのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整しているので、薄肉鋳片の鋳造方向の厚さが均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片を製造することができるとともに、湯面変動によって突発的に反力が急減した場合でも、押圧荷重が確保され、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。

本発明に係る薄肉鋳片の製造方法は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、上述の冷却ロールの押圧荷重制御方法により、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を制御することを特徴としている。

この構成の薄肉鋳片の製造方法によれば、薄肉鋳片の鋳造方向の厚さが均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片を製造することができるとともに、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。
よって、厚さ変動の少ない高品質な薄肉鋳片を安定して製造することが可能となる。

上述のように、本発明によれば、双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法および薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ロール式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。 図１に示す双ロール式連続鋳造装置の冷却ロール周辺の上面拡大説明図である。 本発明の一実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法を示す説明図である。

以下に、本発明の実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
ここで、本実施形態では、溶融金属として溶鋼を用いており、鋼材からなる薄肉鋳片１を製造するものとされている。また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片１の幅が２００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下の範囲内、厚さが１．０ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の範囲内とされている。

まず、本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ロール式連続鋳造装置１０について説明する。
図１に示す双ロール式連続鋳造装置１０は、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂと、薄肉鋳片１を支持するピンチロール１２、１３と、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの幅方向端部に配設されたサイド堰１５と、これら一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂとサイド堰１５とによって画成された溶鋼プール部１６に供給される溶鋼３を保持するタンディッシュ１９と、このタンディッシュ１９から溶鋼プール部１６へと溶鋼３を供給する浸漬ノズル１８と、を備えている。

ここで、本実施形態の双ロール式連続鋳造装置１０における一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの周辺構造を、図２に示す。
本実施形態である双ロール式連続鋳造装置１０においては、図２に示すように、移動側の冷却ロール１１Ａのロール軸に油圧シリンダ２１Ｒ，２１Ｌが配設されており、固定側の冷却ロール１１Ｂのロール軸にロードセル２２Ｒ，２２Ｌが配設されている。

油圧シリンダ２１Ｒ，２１Ｌによって移動側の冷却ロール１１Ａを固定側の冷却ロール１１Ｂへの近接離反させるように構成されている。また、ロードセル２２Ｒ，２２Ｌによって、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの間の押圧荷重が測定される。
さらに、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの回転駆動させる回転駆動手段２３Ａ，２３Ｂが設けられている。

次に、上述の双ロール式連続鋳造装置１０を用いた本実施形態の薄肉鋳片１の製造方法について説明する。
一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂとサイド堰１５，１５によって形成された溶鋼プール部１６に、タンディッシュ１９から浸漬ノズル１８を介して溶鋼３を供給するとともに、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂを回転方向Ｒに向けて、すなわち、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂ同士が近接する領域が薄肉鋳片１の引抜方向（図１においては下方向）に向かうように、それぞれの冷却ロール１１Ａ，１１Ｂを回転させる。

すると、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの周面には、凝固シェル５が形成される。そして、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの周面上で凝固シェル５が成長し、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ形成された凝固シェル５，５同士がロールキス点で圧着されることにより、所定厚みの薄肉鋳片１が鋳造される。

なお、鋳造開始時には、一対の冷却ロール１１Ａ、１１Ｂの間にダミーシート（図示なし）が配置される。ダミーシートを配設した状態で、タンディッシュ１９から浸漬ノズル１８を介して溶鋼プール部１６に向けて溶鋼３が注入される。溶鋼プール部１６中の溶鋼３の湯面が所定位置になった時点で、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの回転を開始する。すると、溶鋼３が冷却ロール１１Ａ，１１Ｂ間に移動し、溶鋼３の凝固が進行してダミーシートと薄肉鋳片１とが接合され、ダミーシートに続いて薄肉鋳片１が引き出される。

ここで、本実施形態の冷却ロールの押圧荷重制御方法においては、図３に示すように、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの単位幅長さ当たりの押圧荷重（以下、単に押圧荷重と称す）を制御する。
図３に示すように、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの回転開始から１回転するまでの第１ステップにおいては、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの押圧荷重が一定となるように、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂのロール間隔を制御する。すなわち、ロードセル２２Ｒ，２２Ｌで測定される押圧荷重が一定となるように、油圧シリンダ２１Ｒ，２１Ｌを作動させて冷却ロール１１Ａ，１１Ｂのロール間隔を制御する。
鋳造初期においては、上述のように、ダミーシートと薄肉鋳片１とを強固に接合するために、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの押圧荷重を確保して凝固を進行させる。

次に、第１ステップに続く第２ステップにおいては、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂのロール間隔を一定に、かつ、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂのロール軸が平行となるように固定し、冷却ロール１１Ａ、１１Ｂの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上に設定するとともに、冷却ロール１１Ａ、１１Ｂの押圧荷重が設定値となるように、冷却ロール１１Ａ、１１Ｂの回転速度を調整する。
すなわち、本実施形態においては、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂのロール間隔を固定しておき、ロードセル２２Ｒ，２２Ｌで測定される押圧荷重が設定値となるように、回転駆動手段２３Ａ、２３Ｂによって冷却ロール１１Ａ、１１Ｂの回転速度を制御する。
定常鋳造時においては、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂのロール間隔を固定することで、薄肉鋳片１の厚さ変動を抑制するとともに、押圧荷重が１２Ｎ／ｍｍ以上の設定値となるように冷却ロール１１Ａ、１１Ｂの回転速度を調整することで、凝固を十分に進行させる。

以上のような構成とされた本実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法および薄肉鋳片の製造方法によれば、一対の冷却ロール１１Ａ，１１Ｂを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定しており、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの押圧荷重が設定値となるように、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの回転速度を調整する構成としているので、薄肉鋳片１の鋳造方向の厚さを均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片１を製造することができる。
また、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの押圧荷重が設定値となるように、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの回転速度を調整しているので、湯面変動によって突発的に反力が急減した場合でも、押圧荷重が確保され、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片１の破断を抑制することができる。

さらに、本実施形態においては、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの回転開始から１回転するまでの第１ステップＳ１においては、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂの押圧荷重が一定となるように、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂのロール間隔を制御しているので、冷却ロール１１Ａ，１１Ｂを十分に押圧して凝固をさらに確実に進行させることができ、鋳造初期における薄肉鋳片１の破断を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態では、図１及び図２に示す双ロール式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。

以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
図１に示す双ロール式連続鋳造装置を用いて、Ｃ：０．０２ｍａｓｓ％，Ｓｉ：３．５ｍａｓｓ％，Ａｌ：０．６ｍａｓｓ％，Ｍｎ：０．２ｍａｓｓ％を含有する溶鋼により、薄肉鋳片を製造した。
ここで、冷却ロールの直径を６００ｍｍ（０．６ｍ）、冷却ドラム幅を４００ｍｍ（０．４ｍ）とした。また、薄肉鋳片の目標厚さを１．４ｍｍとした。

そして、表に記載の条件で薄肉鋳片の鋳造を実施した。５００ｋｇの溶鋼を用いて連続鋳造した際の板破断の有無、および、薄肉鋳片の鋳造方向における厚みの偏差を評価した。
なお、薄肉鋳片の鋳造方向における厚みの偏差は、冷却ロールの１回転相当（１８８５ｍｍ）の長さの範囲において４７０ｍｍ間隔で４点をサンプリングし、その幅中央部の厚みを測定し、目標厚みに対する最大差を評価した。

比較例１においては、冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が一定となるように制御したが、鋳片厚みの偏差が１５％と大きくなった。
比較例２においては、冷却ロールのロール間隔が一定となるように制御したが、冷却ロールの回転開始から１回転するまでの第１ステップの間に薄肉鋳片が破断した。
比較例３においては、厚み測定して荷重をフィードバック制御したが、鋳片厚みの偏差が１０％と大きくなった。
比較例４においては、冷却ロールの回転開始から１回転するまでの第１ステップで冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が一定となるように制御し、第２ステップで冷却ロールのロール間隔が一定となるように制御したが、鋳造途中で薄肉鋳片が破断した。

これに対して、本発明で規定した条件を満足する本発明例１～３においては、鋳造中の鋳片破断は発生せず、安定して鋳造することができた。また、鋳片厚みの偏差が３．０％未満となり、鋳造方向で均一な厚みの薄肉鋳片を製造することができた。

以上の結果から、本発明例によれば、双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法を提供可能であることが確認された。

１ 薄肉鋳片
３ 溶鋼（溶融金属）
５ 凝固シェル
１０ 双ロール式連続鋳造装置
１１Ａ，１１Ｂ 冷却ロール
１５ サイド堰
１６ 溶鋼プール部（溶融金属プール部）
１８ 浸漬ノズル
１９ タンディッシュ

Claims (3)

1. 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置における冷却ロールの押圧荷重制御方法であって、
   一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定し、
   前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴とする冷却ロールの押圧荷重制御方法。
2. 前記冷却ロールの回転開始から１回転するまでの第１ステップには、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が１２Ｎ／ｍｍ以上で一定となるように、前記冷却ロールのロール間隔を制御し、
   前記第１ステップ後に、一対の前記冷却ロールのロール間隔を一定に、かつ、一対の前記冷却ロールのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を１２Ｎ／ｍｍ以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴とする請求項１に記載の冷却ロールの押圧荷重制御方法。
3. 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、
   請求項１または請求項２に記載の冷却ロールの押圧荷重制御方法により、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を制御することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。

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