JP3356091B2 - 薄鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

薄鋳片の連続鋳造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳片の圧下を行わ
ずに鋳造を行っている途中で、鋳片の未凝固部を含む位
置を圧下して薄鋳片を得る方法に関し、とくに、圧下後
の薄鋳片の二次冷却方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、鋼の連続鋳造においては、関連す
る設備の建設費および製造工程での要員の削減等の観点
から、厚みや形状が製品に近い鋳片を得る試みが進めら
れている。とくに熱間圧延鋼帯の製造においては、連続
鋳造方法による厚み50mm程度の薄鋳片の製造と、こ
れに続く製造ライン上に配置した簡易な熱間圧延設備に
よる圧延を組み合わせた方法が提案され、実用化されて
いる。
【0003】薄鋳片を得る連続鋳造方法には、鋳型の厚
みを100〜150mm程度とし、鋳片が鋳型から出た
あと、鋳片の中心部に未凝固部が存在する間に、50m
m程度の鋳片厚みまで鋳片を圧下する未凝固圧下方法が
ある。
【0004】特開平8−90182号公報および特開平
8−90187号公報では、鋳型出口での鋳片の厚みを
70〜150mmとし、未凝固部を含む鋳片の位置で圧
下を行うことにより、鋳片の厚みを50〜70mm程度
とし、鋳造速度を3〜6m/分、二次冷却比水量を1.
5〜4.5リットル/kg−鋼の条件で鋳造する薄鋳片の連
続鋳造方法が提案されている。
【0005】これらの方法では、圧下後の薄鋳片の二次
冷却の比水量が多すぎて、薄鋳片が過冷却されるという
問題がある。とくに、薄鋳片の上面側が過冷却されるこ
とが多く、その場合、上面側が縮もうとしてとして薄鋳
片が反るような変形が生じる。このような変形が薄鋳片
に生じると、極端な場合には、薄鋳片の引き抜き作業が
困難になる。また、薄鋳片の引き抜きは可能でも、温度
が低いことから、引き続き圧延する際に、薄鋳片を加熱
するのに必要なエネルギーが増大するという問題があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳片の圧下
を行わずに鋳造を行っている途中で、鋳片の未凝固部を
含む位置を圧下し、鋳片厚みを薄くして薄鋳片を製造す
る際に、薄鋳片の反り変形を防止し、薄鋳片の引き抜き
作業を容易にするとともに、薄鋳片の温度を高く保持し
て、引き続き圧延する際の加熱に要するエネルギーを節
減することができる薄鋳片の連続鋳造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、通常の
鋳造の途中で、少なくとも1対の圧下ロールを用いて鋳
片を圧下してその厚みを減少させる鋼の連続鋳造方法で
あって、この圧下は未凝固部を含む鋳片の位置で行うこ
と、および圧下終了後の鋳片を冷却する二次冷却の比水
量Q(リットル/kg−鋼)を、下記(A)式を満たす量と
する薄鋳片の連続鋳造方法にある。
【0008】 Q≦0.6×(y/y1)×Q1 ・・・(A) ここで、Q1:圧下ロール対より鋳造方向の下流側の未
凝固圧下を行わないときの二次冷却の比水量(リットル/k
g−鋼) y:圧下後の鋳片の目標の厚み(mm) y1:圧下開始前の鋳片の厚み(mm) 本発明が対象とする圧下後の薄鋳片の厚みは30〜70
mm程度で、圧下開始前の鋳片の厚みは90〜150m
m程度である。
【0009】鋳片の未凝固部を含む位置を圧下する際に
は、少なくとも1対の圧下ロールで圧下する。圧下量を
大きくする場合には、鋳片の内部に割れが発生しない程
度に、複数対の圧下ロールで分担して圧下する。
【0010】通常の鋳造の途中、すなわち、鋳片の圧下
を行わずに鋳造を行っている途中で、鋳片の未凝固部を
含む位置を圧下して薄鋳片を得る際には、鋳片の最終凝
固部が最終の圧下ロール対よりも鋳造方向の下流側にし
てから、鋳片の圧下を開始するのがよい。最終凝固部
が、最終の圧下ロール対よりも鋳造方向の上流側にある
状態で圧下を開始すると、最終凝固部より下流側にある
圧下ロール対では、完全凝固後の鋳片を圧下することに
なり、圧下設備の制約から、目標の薄鋳片の厚みに圧下
できない場合がある。
【0011】鋳片の圧下を開始して、圧下後の鋳片の厚
みが目標の厚みになった時点以降に、最終の圧下ロール
対による圧下後の薄鋳片の二次冷却の比水量を上記
(A)式で表される条件となる範囲に減らすことによ
り、目標の厚みに圧下された薄鋳片が過冷却されること
を防止できる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の方法を実施する
ための連続鋳造装置の構成の例を模式的に示す図であ
る。図1(a)は、鋳片の圧下を行わずに鋳造を行って
いる際の状態を模式的に示す図である。図1(b)は、
鋳片の圧下を開始し、圧下後の鋳片の厚みが目標の厚み
になった状態を模式的に示す図である。
【0013】鋳型1内に注入された溶鋼8は凝固して、
凝固殻9を形成する。未凝固部を含む鋳片10は、圧下
用シリンダ5を有する対の圧下ロール4で、目標の鋳片
の厚みに圧下され、圧下後の薄鋳片は、ピンチロール3
で鋳造方向の下流側に引き抜かれる。図1には、圧下ロ
ールセグメント6が3基配置され、各圧下ロールセグメ
ントには、圧下ロール4が各2対配置された例を示す。
【0014】鋳型出口から最終の圧下ロール対までの間
には、鋳片を冷却する二次冷却装置(図示していない)
があり、また、最終の圧下ロール対より鋳造方向の下流
側には、同じく鋳片を冷却する二次冷却装置11が配置
されている。
【0015】本発明で対象とする好ましい鋳片のサイズ
は、鋳型出口で厚み90〜150mm、幅1000〜1
800mm、圧下後の厚み30〜70mmである。鋳造
速度は、とくに限定しないが、鋳型出口の鋳片の厚みが
この程度のサイズでは、3〜8m/分の速度で鋳造でき
る。
【0016】本発明の方法では、圧下後の鋳片の厚みが
目標の厚みになった時点以降での、最終の圧下ロール対
による圧下後の薄鋳片の二次冷却の比水量Qを、前述し
た(A)式で表される条件を満足する比水量とする。
【0017】まず、(A)式の右辺のQ1、すなわち、
圧下を行わないときの最終の圧下ロール対より鋳造方向
の下流側にある鋳片の二次冷却の比水量(リットル/kg−
鋼)の求め方について以下に説明する。
【0018】まず、圧下を行わずに、鋳型出口で厚み9
0〜150mmの鋳片を速度3〜8m/分で鋳造すると
き、鋳型出口から最終の圧下ロール対までの間の鋳片の
二次冷却の比水量をQ2(リットル/kg−鋼)とする。こ
の比水量Q2の値は、後述するように、鋳型出口での鋳
片の厚みおよび圧下後の目標の薄鋳片の厚みが決まれ
ば、鋳造速度に対応して決まる値である。
【0019】一定の比水量Q2の値で鋳型出口から最終
の圧下ロール対までの間の鋳片を冷却する条件下で、Q
1は、次のようにして決定される。すなわち、鋳型出口
の厚み90〜150mmの鋳片を、圧下を行わずに鋳造
する条件で、鋳造速度に対応して、鋳片の最終凝固部
が、最終のピンチロールよりも鋳造方向の上流側になる
ような最小のQ1の値を決めればよい。最小のQ1の値
とするのは、大きなQ1の場合には、鋳片が過冷却され
るだけで、上述したように、引き続き圧延する際に要す
る加熱エネルギーが増大するだけである。このようにし
て、鋳造速度に対応して、圧下を行わないときの最終の
対の圧下ロールよりも鋳造方向の下流側にある鋳片の二
次冷却の比水量Q1が求まる。
【0020】ここで、圧下を行わないときの、鋳型出口
から最終の対の圧下ロールまでの間の鋳片の二次冷却の
比水量Q2は、次のようにして求められる。この比水量
Q2は、圧下を行うときにも適用される。すなわち、鋳
型出口から最終の圧下ロール対までの鋳片を二次冷却す
る冷却水量のうち、最初の圧下ロール対から最終の圧下
ロール対までの間で鋳片を二次冷却する冷却水量の占め
る割合が小さいために、圧下を行なうときにも、比水量
Q2を適用しても構わない。
【0021】ところで、鋳型出口での鋳片の厚み90〜
150mmの鋳片を、圧下により厚み30〜70mmの
薄鋳片にした場合に、薄鋳片の最終凝固部のメニスカス
からの位置が、最終の圧下ロール対の位置よりも鋳造方
向の上流側にすることが望ましい。なぜなら、最終の圧
下ロール対よりも鋳造方向の下流側にあるピンチロール
の位置に、薄鋳片の未凝固部が存在するとバルジングを
起こす可能性があるからである。
【0022】このようにして、比水量Q2は、鋳片を3
0〜70mmに圧下後、鋳造速度に対応して、最終の圧
下ロール対までに鋳片の中心部が完全凝固するように決
めればよい。
【0023】次に、Q≦0.6×(y/y1)×Q1と
する理由について説明する。すなわち、鋳型出口の鋳片
の厚みが、90〜150mmであった鋳片を、30〜7
0mm程度の薄鋳片に圧下する場合には、とくに、鋳片
の厚みの減少に比例する以上に、二次冷却の比水量を低
下させる必要がある。鋳片を圧下ロールで圧下すること
により、鋳片の冷却が加速される。そこで、圧下後の薄
鋳片の二次冷却においては、鋳片の厚みの減少に比例す
る以上に、二次冷却の比水量を低下させることが必要で
ある。
【0024】圧下後の薄鋳片を、比水量0.6×(y/
y1)×Q1を超えて冷却すると、薄鋳片が過冷却さ
れ、上述したように、薄鋳片の温度が著しく低下した
り、薄鋳片が反り変形したりする。極端な場合には、薄
鋳片の引き抜きが困難となる。また、引き抜きは可能で
あっても、薄鋳片の温度が、著しく低下することによる
エネルギーロスが大きくなる。
【0025】最終の圧下ロール対より鋳造方向の下流側
の位置での、圧下後の薄鋳片の二次冷却の比水量の下限
は、とくに限定しないが、ピンチロールを薄鋳片の熱か
ら保護するに必要な程度の下限の比水量が望ましい。こ
の下限の比水量は、連続鋳造機によって変わるので、そ
の連続鋳造機に適した値を求めればよい。ただし、鋳片
のサイズが、鋳型出口で厚み90〜150mm、幅10
00〜1800mm、圧下後の厚み30〜70mmで、
鋳造速度が3〜8m/分程度の場合には、通常、下限の
比水量としては0.03リットル/kg−鋼程度である。
【0026】なお、連続鋳造機としては、湾曲型、垂直
曲げ型などを対象とする。
【0027】
【実施例】図1に示す装置構成の垂直曲げ型連続鋳造機
を用いて、C含有率が0.05重量%の低炭素アルミキ
ルド鋼を、速度5.0m/分で鋳造した。垂直部長さは
1.5mで、未凝固部を含む鋳片の位置の圧下は、垂直
部以降でメニスカス1.5〜6mまでの範囲で行い、そ
の間を5基のロールセグメントで均等に圧下した。各ロ
ールセグメントにはそれぞれ2対の圧下ロールを配置し
ている。鋳片幅は1500mm、鋳型出口の鋳片の厚み
は100mm、圧下後の目標の薄鋳片の厚みは70、6
0、50mmの3種類とした。
【0028】試験に用いた連続鋳造機は2ストランドで
あるので、一方のストランドでは、最終の対の圧下ロー
ルより下流側の鋳片の二次冷却の比水量を、本発明で規
定する条件の範囲で鋳造し、他方のストランドでは、同
じ領域の鋳片の二次冷却の比水量を、本発明で規定する
範囲外の大きな値で試験した。
【0029】なお、圧下を行わないときの最終の圧下ロ
ール対よりも鋳造方向の下流側にある鋳片の二次冷却の
比水量Q1を0.34(リットル/kg−鋼)とした。
【0030】得られた薄鋳片を、鋳造方向に長さ10m
に切断して水平な台の上に置き、薄鋳片の片方の端と他
方の端を糸で結び、薄鋳片長さの中央位置での糸と薄鋳
片の間の距離を測定し、その値、すなわち、長さ10m
当たりの反り量を薄鋳片の変形度(mm)とした。
【0031】また、鋳造中に最初のピンチロールの入側
および出側での薄鋳片の表面温度を測定した。温度測定
には、光学式温度計を用いた。
【0032】試験条件および試験結果を表1〜表3に示
す。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】なお、表1は実施例1であり、鋳型出口の
鋳片の厚み100mmを、未凝固部を含む鋳片の位置を
圧下して厚み50mmの薄鋳片にした。表2は実施例2
であり、鋳型出口の鋳片の厚み100mmを、未凝固部
を含む鋳片の位置を圧下して厚み60mmの薄鋳片にし
た。また、表3は実施例3であり、鋳型出口の鋳片の厚
み100mmを、未凝固部を含む鋳片の位置を圧下して
厚み70mmの薄鋳片にした。
【0037】実施例1〜実施例3における本発明例の試
験No.1〜5、No.11〜14およびNo.19〜
22では、圧下後の薄鋳片の厚みが50、60、70m
mのいずれの場合でも、最初のピンチロール出側の薄鋳
片の表面温度は880℃〜960℃と高く、良好であっ
た。また、薄鋳片の変形度は0〜2mmと小さく良好で
あった。
【0038】実施例1〜実施例3における比較例の試験
No.6〜10、No.15〜18およびNo.23〜
26では、試験No.10を除いて、最終の対の圧下ロ
ールよりも鋳造方向に下流側の薄鋳片の二次冷却の比水
量を、本発明で規定する範囲よりも大きい値で試験した
が、いずれも、最初のピンチロール出側の薄鋳片の温度
が670℃〜750℃と低く、また、薄鋳片の変形度は
15〜30mmと大きく悪かった。とくに、薄鋳片の変
形度が25mm以上の試験では、薄鋳片の引き抜きが困
難になった。
【0039】試験No.10では、最終の対の圧下ロー
ルよりも鋳造方向に下流側の薄鋳片の二次冷却の比水量
を、ピンチロールを薄鋳片の熱から保護するための値を
下回る程度に低下させて試験した。薄鋳片にバルジング
が起きなかったものの、薄鋳片の温度が高すぎたため、
薄鋳片の表面にスケールが多く発生し、ピンチロールが
スリップして鋳片の引き抜きが困難となった。
【0040】
【発明の効果】本発明の方法の適用により、圧下後の鋳
片の厚みが目標の厚みになった時点以降での、最終の上
下対の圧下ロールによる圧下後の薄鋳片の二次冷却条件
を適正にすることにより、過冷却による薄鋳片の反り変
形を防止し、薄鋳片の引き抜き作業を容易にするととも
に、薄鋳片の温度を高く保持して、引き続き圧延する際
の加熱に要するエネルギーの増大を防止することが可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための連続鋳造装置の
構成の例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1:鋳型 2:ガイドロール 3:ピンチロール 4:圧下ロール 5:圧下用シリンダ 6:圧下ロールセグメント 7:未凝固部 8:溶鋼 9:凝固殻 10:鋳片 11:最終の対の圧下ロールより鋳造方向に下流側の薄
鋳片の二次冷却装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平10−272545(JP,A) 特開 平8−90182(JP,A) 特開 平8−90187(JP,A) 特開 昭57−121866(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/128 350 B22D 11/124 B22D 11/20 B22D 11/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通常の鋳造の途中で、少なくとも1対の圧
    下ロールを用いて鋳片を圧下してその厚みを減少させる
    鋼の連続鋳造方法であって、上記の圧下は未凝固部を含
    む鋳片の位置で行うこと、および圧下終了後の鋳片を冷
    却する二次冷却の比水量Q(リットル/kg−鋼)を、下記
    (A)式を満たす量とすることを特徴とする薄鋳片の連
    続鋳造方法。 Q≦0.6×(y/y1)×Q1 ・・・(A) ここで、Q1:圧下ロール対より鋳造方向の下流側の未
    凝固圧下を行わないときの二次冷却の比水量(リットル/k
    g−鋼) y:圧下後の鋳片の目標の厚み(mm) y1:圧下開始前の鋳片の厚み(mm)
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