JP4518976B2 - 同期式連続鋳造機 - Google Patents

Description

本発明は同期式連続鋳造機に関し、双ロール式連続鋳造機やベルト式連続鋳造機などの同期式の連続鋳造機においても、厚さの厚い鋳片（スラブ）を鋳造することができるように工夫したものである。

連続鋳造機は、精錬を終了した溶鋼を連続して鋳込み、直接、鋳片（スラブまたはストリップ）を製造するものである。連続鋳造機を用いた連続鋳造方法では、従来の造塊，分塊法に比較して偏析が少なく、表面品質も良好で、鋼板用鋳片を製造するのに適している。

連続鋳造機に用いる鋳型としては、鋳片に対して鋳型が移動しない非同期式の振動鋳型と、鋳型が移動する同期式の双ロール式鋳型，ベルト式鋳型がある。

図６は振動鋳型０１の一例を示すものであり、縦振動（上下方向振動）する鋳型０２の内部空間（湯溜まり部）に、ノズル０３を介して溶鋼０４を供給するようになっている。この例では、鋳型０２は、漏斗形になっており、上面開口は膨らんでおり（長辺が外側に湾曲しており）、上部から下部に向かうに従い長辺が絞られて、下面開口は長方形になっている。
この振動鋳型０１では、湯溜まり部に供給された溶鋼０４が鋳型０２に接触して抜熱されて凝固シェルとなり、鋳型０２の下面から鋳片０５となって引き出される。このとき、鋳型０２の壁面と凝固シェルとの間の均一な潤滑を確保するため、溶融パウダーを供給している。

図７は双ロール式鋳型０１０の一例を示すものである。この双ロール式鋳型０１０では、一対の逆方向に回転するロール０１１，０１２を、同じ高さ位置にて平行にしつつ近接して配置しており、ロール０１１，０１２の軸方向両端は、ロール端面に密着するサイド堰０１３，０１４（なお図ではサイド堰０１４は図示省略している）により仕切っている。ロール０１１，０１２及びサイド堰０１３，０１４により囲まれて形成された内部空間（湯溜まり部）には、ノズル０１５を介して溶鋼０１６が供給される。

ロール０１１，０１２が互いに内側に回転すると（溶鋼０１６を下方に巻き込むように回転すると）、溶鋼０１６はロール０１１，０１２に接触することにより冷却され、その結果、ロール０１１，０１２の表面にそれぞれ凝固シェルが形成される。この双方の凝固シェルはロール回転に伴い成長し、ロール０１１，０１２の最小ギャップ部にて圧接・一体化され、鋳片０１７として取り出される。

特開昭６１−７４７５７号公報

ところで振動型鋳型を用いた非同期式の連続鋳造機では、振動型鋳型と鋳片とが相対移動しつつ鋳片を引き抜いているため、鋳片の引き抜き速度（鋳造速度）に限界がある。仮に鋳造速度を限界速度以上に速くすると、鋳片の破断（ブレークアウト）が発生して操業を中止しなければならない。このように振動型鋳型を用いた連続鋳造機では、鋳造速度に限界があるため、生産量アップに限界がある。
一方、鋳造後の圧延工程を簡略化するためには、鋳片厚みを薄くする必要がある。しかし、平行に配置されたモールドにノズルを挿入する必要があるため、鋳片厚さを５０ｍｍ以下とすることは困難である。

一方、双ロール式鋳型を用いた双ロール式連続鋳造機では、厚さ数ｍｍの薄肉鋳片を直接鋳造でき、圧延工程を大幅に簡略化でき、ロールと鋳片とが同期移動するため鋳片の引き抜き速度（鋳造速度）は速い。しかし、鋳片の厚さが薄いため、生産量アップに限界があった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、双ロール式連続鋳造機のような同期式連続鋳造機において、高速な鋳造速度を保持しつつ、ブレークアウト発生の心配なく鋳片厚さを厚くして生産量増大を図ることのできる同期式連続鋳造機を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
間隔をあけて配置された一対の同期回転する回転部材の間に溶鋼を供給し、各回転部材の表面で凝固した凝固シェルを圧接してなる鋳片を前記回転部材の隙間から引き出す同期式連続鋳造機において、
前記回転部材の間に供給された溶鋼の湯面において、前記回転部材の回転軸心に沿う方向に関して両端側で、且つ、両回転部材の間となる２つの位置に、鉄系材料からなる長尺の冷材を、前記鋳片の引き出し速度に同期して、前記回転部材との間で間隔をあけつつ、前記湯面の上方から下方に向けて連続的に供給する冷材供給装置を備えていることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記冷材供給装置は、前記２つの位置に対してそれぞれ、複数枚の前記冷材を束ねて供給することを特徴とする。

また本発明の構成は、
一方の回転部材から他方の回転部材に向かう方向に関して、前記２つの位置に供給される冷材の厚さは、一対の前記回転部材の間の間隔が最も小さくなる最小キャップ部において、前記各回転部材の表面で凝固・成長した凝固シェルと、前記冷材の表面で凝固・成長した凝固シェルとの接合を可能とする厚さとなっていることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記冷材供給装置は、前記冷材を繰り出すペイオフリールと、繰り出された冷材を前記２つの位置に向けて供給するようにガイドするガイド手段とを有することを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記回転部材は、ロールまたは循環回転するベルトであることを特徴とする。

本発明では、回転部材の間に供給された溶鋼の両端部分に冷材を供給するようにしたので、回転部材の相互間隔を広くしても、双方の回転部材の表面に形成された双方の凝固シェルは、冷材の表面に形成された凝固シェルを介して接続されるため、連続鋳造機から引き出される鋳片は、中央部は未凝固であるが周囲は袋綴じ状に凝固した凝固シェルとなり、ブレークアウトすることはない。この結果、同期式連続鋳造機においてロール間隔を広くして厚い鋳片を製造することができ、従来に比べて圧延工程を簡略化し且つ生産量の増大を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を、各実施例に基づき詳細に説明する。

本発明の実施例１に係る双ロール式連続鋳造機を、図１及び、一対のロールの最小ギャップ部での状態を平面的に示す図２を参照しつつ説明する。

実施例１に係る双ロール式連続鋳造機１００では、一対の逆方向に回転するロール１０１，１０２を、同じ高さ位置にて平行にしつつ近接して配置しており、ロール１０１，１０２の軸方向両端は、ロール端面に密着するサイド堰１０３，１０４により仕切っている。ロール１０１，１０２及びサイド堰１０３，１０４により囲まれて形成された内部空間（湯溜まり部）には、ノズル１０５を介して溶鋼１０６が供給される。

なお、間隔をあけて配置したロール１０１とロール１０２の最小ギャップ部での間隔（図２ではβ方向の距離）は、従来の双ロール式連続鋳造機における間隔（距離）よりも長くしており、例えば２０ｍｍにしている。

詳細は後述するが、この双ロール式連続鋳造機１００では、両サイドに冷材Ｒ１，Ｒ２が鋳込まれた状態で厚板の鋳片（スラブ）１０７がロール１０１，１０２間から引き出されて製造される。

この双ロール式連続鋳造機１００には、冷材Ｒ１，Ｒ２を供給する冷材供給装置２００が配置されている。この冷材Ｒ１，Ｒ２は鉄系材料からなる長尺の帯状材であり、溶鋼１０６と同一材料またはこれに近似した材料により構成したものが好適である。

冷材供給装置２００は、ペイオフリール２０１，２０２と、搬送ロール２０３，２０４と、ガイドロール２０５，２０６を有している。

ペイオフリール２０１は、冷材Ｒ１を、鋳片１０７の引き出し速度（ロール１０１，１０２の回転速度）に同期して連続的に繰り出し、繰り出された冷材Ｒ１は、搬送ロール２０３により搬送され、ガイドロール２０５によりガイドされて、溶鋼１０６の湯面の上方から下方に向かって連続的に供給される。同様に、ペイオフリール２０２は、冷材Ｒ２を、鋳片１０７の引き出し速度（ロール１０１，１０２の回転速度）に同期して連続的に繰り出し、繰り出された冷材Ｒ２は、搬送ロール２０４により搬送され、ガイドロール２０６によりガイドされて、溶鋼１０６の湯面の上方から下方に向かって連続的に供給される。

しかも、冷材Ｒ１，Ｒ２が溶鋼１０６の湯面に供給される位置は、ガイドロール２０５，２０６によりガイドされて、下記の所定位置となる。
上記「所定位置」とは、図２に示すように、ロール（回転部材）１０１，１０２の間に供給された溶鋼１０６の湯面において、ロール（回転部材）１０１，１０２の回転軸心に沿う方向（図２ではα方向）に関して両端側で、且つ、両ロール（両回転部材）１０１，１０２の間（図２ではβ方向に関してロール１０１とロール１０２の間）となる２つの位置である。

なお、冷材Ｒ１，Ｒ２を上記「所定位置」に供給することができるものであれば、ガイドロール２０５，２０６の代わりに、ガイド板を使用することもできる。

ロール１０１，１０２が回転すると、溶鋼１０６はロール１０１，１０２の表面に接触することにより冷却されて、凝固シェル１１１，１１２が形成される。凝固シェル１１１，１１２はロール回転に伴い成長していく。

このとき、ロール回転に同期して溶鋼１０６中に連続的に供給される冷材Ｒ１及び冷材Ｒ２の表面にも、溶鋼１０６が接触して冷却されることにより、凝固シェル１１３，１１４が形成され、この凝固シェル１１３，１１４は冷材Ｒ１，Ｒ２が溶鋼１０６中を進行していくのに伴い成長していく。

そして、ロール１０１とロール１０２との隙間が最も小さくなる最小ギャップ部において、冷材Ｒ１の表面を囲むように形成された凝固シェル１１３と、ロール１０１，１０２の表面（図２ではα方向に関して左側部分の表面）に形成された凝固シェル１１１，１１２が、ロール１０１，１０２の狭圧力により圧接・一体化する。同様に、冷材Ｒ２の表面を囲むように形成された凝固シェル１１４と、ロール１０１，１０２の表面（図２ではα方向に関して右側部分の表面）に形成された凝固シェル１１１，１１２が、ロール１０１，１０２の狭圧力により圧接・一体化する。

このとき、冷材Ｒ１，Ｒ２のβ方向に沿う厚さを、最小ギャップ部にて凝固シェル１１１，１１２と凝固シェル１１３，１１４との接合を可能とする厚さにしている。つまり、ロール１０１，１０２間の間隔（距離）に合わせて、最小ギャップ部にて凝固シェル１１１，１１２と凝固シェル１１３，１１４とが接合されるように、冷材Ｒ１，Ｒ２の厚さを規定している。

この結果、凝固シェル１１１と凝固シェル１１２の両端部が、凝固シェル１１３，１１４を介して圧接・一体化され、これら凝固シェル１１１，１１２，１１３，１１４は、中心部分に溶鋼１０６を残したままで、図２に示すように、袋綴じ状に接合されて鋳片１０７となる。

最小ギャップ部にて凝固シェル１１１，１１２，１１３，１１４が袋綴じ状に圧接されて中心部に溶鋼１０６を残した状態の鋳片１０７は、ロール１０１，１０２から引き出されて搬送され、搬送途中で冷却されることにより、中心部分の溶鋼１０６も凝固していく。

本実施例では、ロール両端側に冷材Ｒ１，Ｒ２を供給しているので、ロール１０１とロール１０２の間隔を広くしていても、凝固シェル１１１，１１２の両端部が、凝固シェル１１３，１１４を介して圧接・一体化されるので、ブレークアウトなく鋳造ができ、厚い鋳片１０７を製造することができる。
なお、図３に示すような断面円形の冷材Ｒを使用することもできる。

このようにして厚さの厚い鋳片１０７の製造ができるので、生産量の増大を図ることができる。

本発明の実施例２に係る双ロール式連続鋳造機を、図４及び、一対のロールの最小ギャップ部での状態を平面的に示す図５を参照しつつ説明する。

実施例２に係る双ロール式連続鋳造機１００Ａは、ロール１０１とロール１０２の最小ギャップ部での間隔（図５ではβ方向の距離）は、実施例１の双ロール式連続鋳造機１００における間隔（距離）よりも長くしており、例えば３０ｍｍにしている。更に、冷材供給装置２００Ａは、冷材Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃを供給する。他の部分は実施例１と同様であるので、同一部分には同一符号を付し重複する説明は省略し、異なる部分を中心に説明をする。

冷材供給装置２００Ａは、ペイオフリール２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃと、搬送ロール２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃと、ガイドロール２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを有している。

ペイオフリール２０１ａ〜２０１ｃは、冷材Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃを、鋳片１０７の引き出し速度（ロール１０１，１０２の回転速度）に同期して連続的に繰り出し、繰り出された冷材Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃは、搬送ロール２０３ａ〜２０３ｃにより搬送され、ガイドロール２０５により、３枚の冷材Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃは緊密に締め込まれると共にガイドされて、溶鋼１０６の湯面の上方から下方に向かって連続的に供給される。
同様に、ペイオフリール２０２ａ〜２０２ｃは、冷材Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃを、鋳片１０７の引き出し速度（ロール１０１，１０２の回転速度）に同期して連続的に繰り出し、繰り出された冷材Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃは、搬送ロール２０４ａ〜２０４ｃにより搬送され、ガイドロール２０６により、３枚の冷材Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃは緊密に締め込まれると共にガイドされて、溶鋼１０６の湯面の上方から下方に向かって連続的に供給される。

冷材Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃ，Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃが溶鋼１０６の湯面に供給される位置は、図５に示すように、ロール（回転部材）１０１，１０２の間に供給された溶鋼１０６の湯面において、ロール（回転部材）１０１，１０２の回転軸心に沿う方向（図５ではα方向）に関して両端側で、且つ、両ロール（両回転部材）１０１，１０２の間（図５ではβ方向に関してロール１０１とロール１０２の間）となる２つの位置である。

本実施例２も、実施例１と同様に、ロール１０１とロール１０２との隙間が最も小さくなる最小ギャップ部において、緊密に密着した３枚の冷材Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃの表面を囲むように形成された凝固シェル１１３と、ロール１０１，１０２の表面（図５ではα方向に関して左側部分の表面）に形成された凝固シェル１１１，１１２が、ロール１０１，１０２の狭圧力により圧接・一体化する。同様に、緊密に密着した３枚の冷材Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃの表面を囲むように形成された凝固シェル１１４と、ロール１０１，１０２の表面（図５ではα方向に関して右側部分の表面）に形成された凝固シェル１１１，１１２が、ロール１０１，１０２の狭圧力により圧接・一体化する。

この結果、凝固シェル１１１と凝固シェル１１２の両端部が、凝固シェル１１３，１１４を介して圧接・一体化され、これら凝固シェル１１１，１１２，１１３，１１４は、中心部分に溶鋼１０６を残したままで、図５に示すように、袋綴じ状に接合されて鋳片１０７となる。

最小ギャップ部にて凝固シェル１１１，１１２，１１３，１１４が袋綴じ状に圧接されて中心部に溶鋼１０６を残した状態の鋳片１０７は、ロール１０１，１０２から引き出されて搬送され、搬送途中で冷却されることにより、中心部分の溶鋼１０６も凝固していく。

本実施例では、ロール両端側に冷材Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃ，Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃを供給しているので、ロール１０１とロール１０２の間隔を実施例１に比べて更に広くしていても、凝固シェル１１１，１１２の両端部が、凝固シェル１１３，１１４を介して圧接・一体化されるので、ブレークアウトなく鋳造ができ、厚い（例えば３０ｍｍの）鋳片１０７を製造することができる。

このようにして厚さの厚い鋳片１０７の製造ができるので、生産量の増大を図ることができる。

なお冷材の挿入枚数を更に増加すれば、ロール間隔を更に広くすることができ、より更に厚い鋳片の製造が可能となる。

なお上述した実施例１，２では双ロール式連続鋳造機に本発明を適用しているが、ベルト式連続鋳造機、即ち循環回転する一対のベルトの間に溶鋼を供給して鋳片を製造するタイプの連続鋳造機にも本発明を適用することができる。
即ち、本発明は、間隔をあけて配置された一対の同期回転する回転部材の間に溶鋼を供給し、各回転部材の表面で凝固した凝固シェルを圧接してなる鋳片を回転部材の隙間から引き出す同期式連続鋳造機に適用することができる。

本発明の実施例１に係る双ロール式連続鋳造機を示す斜視図。 本発明の実施例１に係る双ロール式連続鋳造機を平面的に示す構成図。 冷材の他の例を示す構成図。 本発明の実施例２に係る双ロール式連続鋳造機を示す斜視図。 本発明の実施例２に係る双ロール式連続鋳造機を平面的に示す構成図。 従来の振動鋳型を示す構成図。 従来の双ロール式鋳型を示す構成図。

符号の説明

１００，１００Ａ 双ロール式連続鋳造機
１０１，１０２ ロール
１０３，１０４ サイド堰
１０５ ノズル
１０６ 溶鋼
１０７ 鋳片
１１１，１１２，１１３，１１４ 凝固シェル
２００，２００Ａ 冷材供給装置
２０１，２０１ａ〜２０１ｃ，２０２ａ〜２０２ｃ ペイオフリール
２０３，２０３ａ〜２０３ｃ，２０４ａ〜２０４ｃ 搬送ロール
２０５，２０６ ガイドロール
Ｒ，Ｒ１，Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃ，Ｒ２，Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃ 冷材

Claims (5)

1. 間隔をあけて配置された一対の同期回転する回転部材の間に溶鋼を供給し、各回転部材の表面で凝固した凝固シェルを圧接してなる鋳片を前記回転部材の隙間から引き出す同期式連続鋳造機において、
   前記回転部材の間に供給された溶鋼の湯面において、前記回転部材の回転軸心に沿う方向に関して両端側で、且つ、両回転部材の間となる２つの位置に、鉄系材料からなる長尺の冷材を、前記鋳片の引き出し速度に同期して、前記回転部材との間で間隔をあけつつ、前記湯面の上方から下方に向けて連続的に供給する冷材供給装置を備えていることを特徴とする同期式連続鋳造機。
2. 請求項１において、
   前記冷材供給装置は、前記２つの位置に対してそれぞれ、複数枚の前記冷材を束ねて供給することを特徴とする同期式連続鋳造機。
3. 請求項１または請求項２において、
   一方の回転部材から他方の回転部材に向かう方向に関して、前記２つの位置に供給される冷材の厚さは、一対の前記回転部材の間の間隔が最も小さくなる最小キャップ部において、前記各回転部材の表面で凝固・成長した凝固シェルと、前記冷材の表面で凝固・成長した凝固シェルとの接合を可能とする厚さとなっていることを特徴とする同期式連続鋳造機。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
   前記冷材供給装置は、前記冷材を繰り出すペイオフリールと、繰り出された冷材を前記２つの位置に向けて供給するようにガイドするガイド手段とを有することを特徴とする同期式連続鋳造機。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
   前記回転部材は、ロールまたは循環回転するベルトであることを特徴とする同期式連続鋳造機。

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