JP3305675B2

JP3305675B2 - 薄鋳片連続鋳造の鋳造終了方法

Info

Publication number: JP3305675B2
Application number: JP10299299A
Authority: JP
Inventors: 祐久菊地; 好徳谷澤; 方史花尾; 正彦岡; 正裕池田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: JP2000288696A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型から引き抜か
れ内部に未凝固部分を有する鋳片を厚さ方向に圧下して
薄鋳片を鋳造する連続鋳造の鋳造終了方法に関し、終了
時における鋳片の最も後端部（以下、これを「最トップ
部」という）からの漏鋼を防止し、かつ最トップ部を含
む鋳片の品質を低下させない鋳造終了方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄鋼板の代表的な製造方法は、連続鋳造
によって得られた鋳片（たとえば、厚さ200〜500mm）を
一旦冷却し、再加熱してから圧延する方法である。この
方法では、連続鋳造鋳片の有する熱量を無駄にするとい
う欠点があり、近年、連続鋳造機からの鋳片をそのまま
圧延機に供給する方法、いわゆる熱延直結プロセスの開
発が進められている。特に、圧延の粗圧延工程を省略で
きる薄鋳片（たとえば、厚さ100mm以下）を連続的に鋳
造する方法を開発することに努力が払われている。

【０００３】薄鋳片を鋳造する方法として、これまで下
記に示す方法が提案され、また実施されている。

【０００４】 (1)サイドダムベルト式鋳造法、 (2)異形断面鋳型式鋳造法、 (3)双ロール式鋳造法、 (4)連続鋳造−圧延連続化法、 (5)未凝固圧下鋳造法。

【０００５】未凝固圧下鋳造法は、鋳型から連続的に引
き出され内部に未凝固部分を有する鋳片を複数本の圧下
ロールによって圧下しながら冷却し、鋳型内法の厚さよ
りも薄い鋳片を連続的に鋳造する方法である。これは、
鋳片内部に溶鋼を残したまま圧下するので、鋳造終了時
に鋳片内の溶鋼が押し上げられて鋳片の最トップ部から
漏鋼が発生すること、製品ボトム部の品質が低下するこ
との問題がある。これらを解決するには鋳造終了時に何
らかの対策をとる必要である。

【０００６】本出願人は、鋳片の最トップ部からの漏鋼
を防止する方法として、タンディッシュから鋳型内への
溶鋼の供給を終えた後、まず鋳片の鋳込み速度を下げ、
次いで、鋳型直下またはその下方に設置した圧下セグメ
ントで厚さ方向に鋳片を圧下することにより、鋳片最ト
ップ部から溢れ出る溶鋼を鋳型内壁面に接触させ、シェ
ルを生成させた後、前記圧下した鋳片をバルジングによ
り復帰させる方法（特開平9-122845号公報、参照）を提
示した。

【０００７】通常厚さの鋳片を連続鋳造するときの鋳造
終了方法については、たとえば下記〜に示す提案が
なされている。

【０００８】鋳片の引き抜きを一旦停止して鋳型内に
冷却材などを挿入して、最トップ部の凝固を促して漏鋼
を防止する方法、定常鋳造速度を保持したまま鋳込みを終了し、鋳片を
引き抜くときに予め定めた引き抜き長さに基づいて引き
抜き速度の増速パターンや鋳型直下における二次冷却水
の水量パターンを制御する方法（特開平6-262323号公
報、参照）、タンディッシュから鋳型への溶鋼の供給を完了する際
に、定常鋳造速度を維持したまま、鋳型後段に設けた圧
下ロール装置で鋳片を厚さ方向に圧下することによって
鋳片内の溶鋼を鋳型内に押し上げ、新たな凝固シェルを
生成させた後、圧下を開放することにより鋳型内にある
湯面を低下させて凝固シェルからなる凹形状空間部を形
成させながら、最トップ部を定常鋳造速度に見合う引き
抜き速度で引き抜くことにより漏鋼の発生を減少させ、
高い生産性を達成できる鋳造終了方法（特開平9-314289
号公報、参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記〜に
示す方法を未凝固圧下鋳造法による薄鋳片の鋳造に適用
した場合には、鋳造速度が高いため鋳片最トップ部から
の漏鋼が発生する。

【００１０】前記特開平9-122845号公報に開示の方法で
は、鋳造速度を減速しなければならないので、凝固完了
点が鋳型側に移動する。このため、圧下を開放した時鋳
片のバルジング領域が小さくなり、鋳型内の湯面降下に
よる凝固シェルからなる凹形状空間部を深く形成させる
ことができない。また、鋳造速度を減速させると、タン
ディッシュ内の溶鋼が少なくなっているため温度低下が
大きく、最トップ部での介在物浮上が妨げられ、鋳片の
品質が低下する。更に、溶鋼温度の低下による浸漬ノズ
ル詰まりなどの操業トラブルが発生する。

【００１１】本発明の目的は、未凝固圧下鋳造法によっ
て薄鋳片を連続に鋳造する鋳造末期において、鋳片最ト
ップ部からの漏鋼を防止し、製品ボトム部の品質を向上
させることのできる鋳造終了方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく種々検討を重ねた結果、定常鋳造速度
（鋳片引き抜き速度）を維持したまま鋳型への溶鋼の供
給を停止し、ロール間隙を広げて鋳片にバルジングを起
こさせ、鋳型内の溶鋼面（湯面）を低下させた後、鋳造
速度を減速することによって最トップ部からの漏鋼の防
止と製品ボトム部の品質を向上できることを見出し、本
発明を完成した。本発明の要旨は、下記に示す鋳造終了
方法にある。（図１、参照）。

【００１３】無底の連続鋳造鋳型5から引き出され内部
に未凝固部分14を有する鋳片13を厚さ方向に圧下し、鋳
型の厚さよりも薄い鋳片を連続的に鋳造する方法におい
て、タンディシュ1から鋳型5への溶鋼2の供給を停止し
た後、定常鋳造速度（鋳片引き抜き速度）を維持したま
ま圧下ロールセグメント8〜11の鋳片厚さ方向のロール
間隙を広げて鋳片13にバルジングを起こさせ、鋳型内の
溶鋼面（湯面）を低下させた後、鋳造速度を減速する方
法。

【００１４】前記バルジングを起こさせるために鋳片の
厚さ方向に広げる一対の圧下ロールの間隙Ｙは、下記
(1)式を満足するのが望ましい。

【００１５】1.1×Ｙ₁≦Ｙ≦Ｙ₀・・・・・(1) ここで、Ｙ₀は鋳型の厚さ、Ｙ₁は薄鋳片の目標厚さであ
る。「鋳型の厚さ」というのは、鋳型の短辺側の内法寸
法のことであり、その厚さが鋳型を出た直後の鋳片の厚
さになる。

【００１６】この発明の鋳造方法は、定常鋳造速度を維
持したまま鋳造を終了するので、給湯停止時の溶鋼温度
が比較的高く保たれる。これにより、鋳片内の介在物浮
上が促進され、製品ボトム部の品質が向上する。また、
鋳片にバルジングを起こさせた後鋳造速度を下げるの
で、鋳片内の湯面の低下が大きく、しかも凝固シェルの
厚さも大きくなり、最トップ部に形成される凹形状空間
部が深く形成される。その結果、最トップ部からの漏鋼
を防止することができるため、装置の停止時間が少なく
なり、生産性が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明方法を実施する垂
直曲げ型連続鋳造装置の一例を示す概念図である。

【００１８】タンディッシュ1内の溶鋼2は、ロードセル
3によってその重量が測定されている。溶鋼2は、スライ
ディングゲート4および浸漬ノズル4-1を介して鋳型5に
注入される。鋳型から引き出された鋳片13は、フットロ
ール6、ガイドロール7-1からなるベンディングユニット
7および圧下シリンダー12を備える圧下ロールセグメン
ト（8〜ｎ）に挟持されながらピンチロール15によって
引き抜かれる。

【００１９】この連続鋳造装置は、制御装置として次の
装置を備えている。

【００２０】ロードセル3からの出力によって溶鋼の重
量を計測するタンディッシュ重量計16およびスライディ
ングゲート4の開閉量を入力するマスターコントローラ1
7が設けられている。

【００２１】マスターコントローラ17は、残溶鋼の重量
信号によって油圧コントローラ18および速度コントロー
ラ21に制御信号を出力する。油圧コントローラ18は、ス
ライディングゲート4を開閉させる油圧シリンダー4-2お
よび圧下ロールセグメントの圧下シリンダー12を操作す
る油圧手段19を制御する。さらに、油圧コントローラ18
は、圧下量検出手段20からの信号を受け圧下制御（たと
えば、フィードバック制御）を行う。マスターコントロ
ーラ17は、速度コントローラ21に接続されピンチロール
15の回転速度を制御する。

【００２２】圧下ロールセグメント（8〜ｎ）は、内部
に未凝固部分14を有する鋳片13に対して厚さ方向に圧下
を加える。それによって鋳型の厚さよりも薄い鋳片を鋳
造することができる。これらの圧下ロールセグメント
は、単独で鋳片を圧下することも可能であるが、すべて
の圧下セグメント（8〜ｎ）で圧下するのが望ましい。
各圧下セグメントのロール本数は任意である。

【００２３】次に、本発明の鋳造終了方法を図１に示す
連続鋳造装置を用いて説明する。

【００２４】鋳型の厚さ、薄鋳片の目標厚さ、鋳造速度
および冷却条件により、あらかじめ各圧下セグメントの
圧下量、圧下に必要な時間（圧下速度）および圧下開放
に必要な時間(圧下開放速度)を決定し、これらをマスタ
ーコントローラ17にプログラミングする。鋳造終了時期
は、タンディシュ1内の残溶鋼2の重量が3〜5トンになっ
たときとしてマスターコントローラ17に入力する。

【００２５】鋳造末期には、タンディシュ1内の残溶鋼2
の重量をロードセル3で検出し、この検出信号をタンデ
ィシュ重量計16を介してマスターコントローラ17に入力
する。この入力値と前記設定値（３〜５トン）とが一致
すると、マスターコントローラ17は油圧コントローラ18
を介して油圧手段19を駆動し、油圧シリンダー4-2を介
してスライディングゲート4を閉じる。

【００２６】スライディングゲート4が完全に閉じられ
るとフィードバック信号がマスターコントローラ17に入
力（破線で示す）され、油圧コントローラ18を介して油
圧手段19から圧下シリンダー12に指令を与えて圧下セグ
メント（8〜ｎ）を開放する。圧下開放に要する時間
は、短い程鋳型内の凝固シェル凹形状空間部をより深く
形成し、最トップ部からの漏鋼を防止することができ
る。しかし、油圧作動のタイムラグなどにより、３秒程
度が限度である。したがって、圧下開放に要する時間
は、３〜６秒とするのが望ましい。

【００２７】圧下の開放は、一対の圧下ロールの間隙を
広くして行い、最終的にはすべての圧下ロールについて
行う。その間隙Ｙは、下記(1)式を満足するのが望まし
い。

【００２８】1.1×Ｙ₁≦Ｙ≦Ｙ₀・・・・・(1) ここで、Ｙ₀は鋳型厚さ、Ｙ₁は薄鋳片の目標厚さであ
る。

【００２９】間隙Ｙが薄鋳片の目標厚さＹ₁の1.1倍未満
では、わずかながら鋳片最トップからの漏鋼が発生する
ことがある。また、間隙Ｙは、鋳型厚さＹ₀を超えて広
ける必要がないが、Ｙ₀を超えると、ピンチロールの鋳
片厚さ方向の間隙を大きくする必要があり、好ましくな
い。したがって、バルジングさせるための圧下ロールの
間隙は、目標厚さＹ₁の1.1倍から鋳型厚さＹ₀までの範
囲とするのが望ましい。

【００３０】所定の開放完了信号が圧下量検出手段20を
介してマスターコントローラ17に入力されると、引き抜
き速度（または鋳造速度）の減速を実施する。鋳造速度
の減加速度および減速後の鋳造速度は、鋳片の最トップ
部が湾曲部に入るまでに、完全に凝固するように設定す
る。これは、鋳片の凝固シェル厚さの計算式などから求
めることができる。

【００３１】図２は、未凝固圧下鋳造法で薄鋳片を鋳造
している状況を示す概念図であり、(a)はタンディシュ
からの給湯が停止されたときの状況、(b)は圧下ロール
を開放したときの鋳型内の湯面の状況を示す図、(c)は
鋳造速度の減速時の湯面の状況を示す図である。

【００３２】鋳型5内への給湯が停止されると、内部に
未凝固部分14を有する鋳片13を厚さ方向に圧下していた
圧下セグメント8〜11が鋳型厚さと同じ位置（破線で示
す）まで開放され、鋳片はバルジングによって鋳型の厚
さと等しくなる。これにより、鋳型内の湯面は、図2(b)
に示すように鋳片の中心部ほど大きく窪み、凝固シェル
からなる凹形状空間部22が形成される。中心部ほど大き
く窪むのは、鋳片の未凝固部分14は凝固シェル近傍では
固液混合相、中心部では液相となっているからである。
圧下の開放は、前述したように圧下装置駆動部のタイム
ラグなどからある時間を必要とするので、鋳片の最トッ
プ部が鋳型の内部に存在する間に行うのが望ましい。そ
れ以上引き抜いた位置で圧下を開放すると、冷却水が鋳
型と鋳片との間に浸入し、水蒸気となって吹き上げるか
らである。

【００３３】このように本発明の方法は、鋳片最トップ
部の湯面を放物線状に低下させることにより凹形状空間
部を形成させ、さらに鋳造速度を減速することによって
最トップ部が装置の湾曲部に到達するまでに最トップ部
を凝固させる方法である。これにより、鋳片最トップ部
からの漏鋼の発生を完全に防止することができる。

【００３４】

【実施例】（実施例１）図２に示すような内部に未凝固
部分を有する鋳片を厚さ方向に圧下して薄鋳片を鋳造で
きる垂直部と湾曲部とを有する連続鋳造装置を用い、Ｃ
＝0.05重量％の低炭素アルミキルド鋼を鋳造した。

【００３５】連続鋳造装置は、厚さ100mm、幅1500mm、
長さ700mmの鋳型5と、鋳型下部からの長さが約３ｍのロ
ールセグメント7および長さ約１ｍの圧下セグメント４
基（8〜11）とが設置されている。

【００３６】鋳造条件は、定常鋳込み速度を5.0ｍ／mi
n、圧下量を30mmとして厚さ70mm、幅1500mmの薄鋳片を
得た。圧下パターンは、最初の圧下セグメント（図２で
は符号8）においてロール間隙を100mm（圧下量で0mm）
から70mm（圧下量で30mm）まで階段的に圧下し、圧下セ
グメント（9〜11）ではロール間隙を70mm（圧下量で30m
m）とした。ロールセグメントおよび圧下セグメントに
おける冷却水量は、7000リットル／分とした。

【００３７】鋳造終了は、タンディシュ内の溶鋼重量が
４トンになったとき鋳型内への給湯を停止し、同時に圧
下していた圧下セグメント8〜11を鋳片の厚さ70mmの位
置から開放を開始し、いずれも３秒間で所定の位置（75
mm、80mmおよび100mmの位置）まで開放した。その後、
最トップ部が鋳型内下端から上方へ200mmの位置にある
とき、鋳造速度の減速度を12ｍ／min²として鋳造速度を
3.0〜0.5ｍ／minまで低下させ、それぞれの鋳造速度で
１〜３分間保持した後、加速度12ｍ／min²で鋳造速度を
５ｍ／minに増速し、最トップ部を引き抜いた。そのと
きの最トップ部からの漏鋼量を測定し、表１に示した。
漏鋼量が10kg以下の場合を実操業上問題がないものとし
た。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から明らかなように発明例の試験番号
1〜36は、圧下開放を行い、鋳片をバルジングさせた
後、鋳造速度を３ｍ／min以下に減速し、減速後その速
度で１分間以上保持したので、最トップ部からの漏鋼量
が10kg以下と良好である。しかし、試験番号25〜36は、
圧下開放後の圧下ロール間隙が75mmであり、バルジング
量が小さいため、減速後の保持時間が短くなると漏鋼量
が増加する傾向にある。

【００４０】（実施例２）実施例１の試験番号8、下記
に示す比較例の試験番号37、38および39の鋳造条件で、
それぞれ５チャージの鋳造試験を行い、漏鋼発生率、生
産性率および製品の品質不良率を調査した。

【００４１】比較例の試験番号37は、定常状態の鋳造条
件を発明例と等しくし、鋳込み終了時の鋳造速度を定常
速度の５ｍ／minのままとし、引き抜き長さ６ｍの時点
で引き抜き加速度を0.5ｍ／min²として６ｍ／minまで増
速し、引き抜いた。また、鋳片の冷却は、鋳型直下の二
次冷却水の水量（垂直部の全水量を1.2リットル／kg鋼から
0.96リットル／kg鋼に減少させ、垂直部を通過後に1.2リットル
／kg鋼に戻す）制御により鋳片の冷却凝固をコントロー
ルする方法を実施した。これは、鋳込み終了時に圧下開
放および鋳造速度の減速を行わないので、最トップ部か
ら200kgの漏鋼があった。

【００４２】同様に、試験番号38は、タンディシュから
鋳型内への溶鋼の給湯を停止する際に、鋳込み速度を減
速度12ｍ／min²で５ｍ／minから1.5ｍ／minまで低下さ
せ、（給湯を停止した後、鋳片垂直部を30mm圧下して鋳
型内に新たな凝固シェルを生成させた後、）鋳片の厚さ
が100mmになるまで圧下を開放した。これは、鋳造速度
を減速した後、給湯の停止、鋳片垂直部の圧下および圧
下の開放を行い、引き抜き速度1.5ｍ／minで引き抜い
た。これは、湾曲部での圧下を開放しないため、鋳片は
再び30mm圧下されることになり、最トップ部から35kgの
漏鋼があった。

【００４３】さらに、試験番号39は、給湯を停止した
後、鋳型直下の圧下ロールを30mm圧下して鋳型内に新た
な凝固シェルを形成させた後、前記の圧下を開放した
後、定常鋳込み速度（鋳造速度5.0ｍ／min）にて引き抜
いた。これは、鋳造速度を減速しないので、最トップ部
が完全に凝固しない間に湾曲部にはいるため、最トップ
部から50kgの漏鋼があった。

【００４４】上記の鋳造試験から漏鋼発生率、生産性率
および品質不良率を求めた。

【００４５】漏鋼発生率とは、漏鋼発生チャージ数（ch
s）を鋳込みチャージ数（ch）で除した百分率値（chs／
ch）×100（％）である。

【００４６】生産性率とは、漏鋼発生による装置の停止
時間Tsを鋳込み時間Ｔとした場合の百分率値（(Ｔ−Ts)
／Ｔ)×100（％）である。

【００４７】品質不良率とは、コイル終端部の不良部を
切り捨てた量(Ws)をコイル重量(W)で除した百分率値（W
s／Ｗ）×100（％）である。

【００４８】図３は、それぞれの漏鋼発生率を示す図で
ある。図４は、それぞれの生産性率（％）を示す図であ
る。図５はそれぞれの品質不良率を示す図である。

【００４９】これらの図から明らかなように、本発明方
法を実施すれば、漏鋼の発生率が小さく、生産性および
製品品質が向上する。

【００５０】

【発明の効果】本発明方法によれば、製品ボトム部の品
質を低下させずに鋳片最トップ部からの漏鋼発生率を減
少させることができる。したがって、漏鋼トラブルによ
る生産性の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施する垂直曲げ型連続鋳造装置
の一例を示す概略図である。

【図２】未凝固圧下鋳造法で薄鋳片を鋳造している状況
を示する概念図であり、(a)はタンディシュからの給湯
が停止されたときの状況、(b)は圧下ロールを開放した
ときの鋳型内の湯面の状況を示す図、(c)は鋳造速度の
減速時の湯面の状況を示す図である。

【図３】実施例における漏鋼発生率を比較した図であ
る。

【図４】実施例における生産性率を比較した図である。

【図５】実施例における鋳片最トップ部近傍鋳片長10ｍ
の品質不良率を比較した図である。

【符号の説明】

１．タンディシュ２．溶鋼３．ロードセル４．スライディングゲート 4-1．浸漬ノズル 4-2．油圧シリンダ５．鋳型６．フットロール７〜ｎ．圧下ロールセグメント８．バルジングロール 12．油圧シリンダ 13．鋳片 14．未凝固溶鋼 15．ピンチロール 16．タンディシュ重量計 17．マスターコントローラ 18．油圧コントローラ 19．油圧手段 20．圧下量検出手段 21．速度コントローラ 22．凹形状空間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花尾方史大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者岡正彦大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者池田正裕愛媛県新居浜市惣開町５番２号住友重機械工業株式会社新居浜製造所内 (56)参考文献特開平10−244347（ＪＰ，Ａ) 特開平９−314289（ＪＰ，Ａ) 特開平９−122845（ＪＰ，Ａ) 特開平６−262323（ＪＰ，Ａ) 特開平11−156509（ＪＰ，Ａ) 特開平11−156508（ＪＰ，Ａ) 特開平７−112255（ＪＰ，Ａ) 特開平６−226414（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/10 B22D 11/128 350 B22D 11/16 B22D 11/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無底の鋳型から引き出され内部に未凝固部
分を有する鋳片を厚さ方向に圧下し、鋳型の厚さよりも
薄い鋳片を連続的に鋳造する方法において、タンディシ
ュから鋳型への溶鋼の供給を停止した後、定常鋳造速度
を維持したまま圧下ロールセグメントの鋳片厚さ方向の
ロール間隙を広げて鋳片にバルジングを起こさせ、鋳型
内の溶鋼面を低下させた後、鋳造速度を減速することを
特徴とする薄鋳片連続鋳造の鋳造終了方法。
【請求項２】前記バルジングを起こさせるために鋳片の
厚さ方向に広げる一対の圧下ロールの間隙Ｙは、下記式
を満足することを特徴とする請求項１に記載の薄鋳片連
続鋳造の鋳造終了方法。 1.1×Ｙ₁≦Ｙ≦Ｙ₀・・・・・(1) ここで、Ｙ₀は鋳型の厚さ、Ｙ₁は薄鋳片の目標厚さであ
る。