JP4580280B2 - 双ロール式連続鋳造機及び双ロール式連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は双ロール式連続鋳造機及び双ロール式連続鋳造方法に関するものである。
更に詳述すると、溶鋼が冷却して形成された凝固シェルを、ロール間の隙間が最小となっている最小ギャップ部にて圧接して、表面は凝固しているが中心部に未凝固の溶鋼が残っている鋳片を、ロール間の隙間から引き出すタイプの双ロール式連続鋳造機において、ロール隙間から引き出した鋳片の効率的な冷却により、鋳片のバルジング変形（樽状に膨らんで変形すること）や鋳片割れ（ブレークアウト）を防止す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。

連続鋳造機としては、鋳片とともに鋳型が移動する同期式双ロール式鋳型（移動鋳型）を用いた双ロール式連続鋳造機がある。

図６は双ロール式連続鋳造機０１０の一般的な例を示すものである。この双ロール式連続鋳造機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、ロール端面に圧着するサイド堰０１３，０１４により仕切っている。ロール０１１，０１２及びサイド堰０１３，０１４でなる移動鋳型の内部空間（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が互いに逆方向に回転すると（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の周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。

次に、鋳造する鋳片の厚さを厚くするようにロール形状を工夫した双ロール式連続鋳造機の一例（特開昭５９−１１８２４９号等）を、図７及び、図７のＡ−Ａ矢視図である図８を参照して説明する。

図７及び図８に示すように、一対のロール１０，１１と、ロール１０，１１の端面に圧着されてロール端面側を仕切るサイド堰１２，１３と、ロール１０，１１に接設したダム１４，１５とによりなる移動鋳型の内部空間が、湯溜まり部となる。この湯溜まり部には溶鋼１６が供給される。
ロール１０の両端部にはフランジ状に段部１０ａ，１０ｂが形成されている。同様に、ロール１１の両端部にはフランジ状に段部１１ａ，１１ｂが形成されている。

ロール１０，１１が回転すると、溶鋼１６はロール１０，１１の周面（この周面には段部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの周面も含む）に接触することにより冷却されて、凝固シェル１７，１８が形成される。凝固シェル１７，１８はロール回転に伴い成長していく。そして、段部１０ａと段部１１ａとの隙間、並びに、段部１０ｂと段部１１ｂとの隙間が最も小さくなる最小ギャップ部において、凝固シェル１７のうち段部１０ａ，１０ｂの外周に形成された部分と、凝固シェル１８のうち段部１１ａ，１１ｂの外周に形成された部分とが、段部１０ａ，１０ｂと段部１１ａ，１１ｂによる狭圧力により圧接・一体化される。この結果、凝固シェル１７と凝固シェル１８の両端部が圧接・一体化され、両凝固シェル１７，１８は中心部分に溶鋼１６を残したままで、図８に示すように、袋綴じ状に接合されて鋳片１９となる。

最小ギャップ部にて凝固シェル１７，１８が袋綴じ状に圧接されて中心部に溶鋼１６を残した状態の鋳片１９は、ロール１０，１１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１６も凝固していく。

図７及び図８に示す例では、隙間が狭くなっている段部１０ａ，１０ｂと段部１１ａ，１１ｂにて凝固シェル１７，１８の端部で圧接ができるため、ロール１０，１１間の隙間を広くしても、凝固シェル１７，１８を袋綴じ状に圧接でき、ロール１０，１１から引き出されていく鋳片１９は、中心部は溶融状態のままであるが表面は凝固した状態となる。このようにロール１０，１１間の隙間を広くすることができるため、製造される鋳片１９の厚さを厚くすることができる。このように鋳片１９の厚さを厚くすることができるので、鋳片製造量を増大することができると共に、各種の厚さの鋼板の製造にも対処することができる。

ロール１０，１１の間から引き出された鋳片１９（凝固シェル１７，１８を袋綴じ状に圧接したもの）は、その表面は凝固しているが中心部分に未凝固の溶鋼１６を残したままである。このため、中心部分に未凝固の溶鋼１６を残した鋳片１９は、図７のＢ−Ｂ断面である図９に示す矢印Ｘ方向に膨らむ変形（バルジング変形）が生ずる。このバルジング変形が大きくなると、鋳片割れ（ブレークアウト）が発生する恐れがある。

このため、一般的には、図７に示すように、最小ギャップ部から引き出された鋳片１９を、その両面から抑える（膨らみを防止する）サポートロール２０を、ロール１０，１１の下部に備えている。

更に、ロール１０，１１の間から引き出された鋳片１９（凝固シェル１７，１８を袋綴じ状に圧接したもの）を効果的に冷却するため、引き出された直後から、鋳片１９に対して冷却媒体を吹き付ける必要がある。

特開昭５９−１１８２４９号公報 特開平１０−２９０４６号公報 特開２００４−２８３８６９号公報

ところで、図７や図８に示すように、表面は凝固しているが中心部分に未凝固の溶鋼１６を残したままの鋳片１９を、ロール１０，１１の間から引き出すタイプの従来の双ロール式連続鋳造機では、冷却用の冷却媒体が液体（例えば水）の場合、最小ギャップ部からロール１０，１１と鋳片１９の間を通り湯溜り部に液体が浸入して水蒸気爆発を起こす危険性があるため、冷却媒体としてはガス（例えばヘリウム、アルゴン）が使用されているが、十分な冷却性能が得られていないと共に、コストがかかるという問題があった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、中央部分に未凝固部分を含む鋳片に対して、ロールの間から引き出された直後から直ちに、冷却を効果的に行うことができる、双ロール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、互いに逆方向に回転すると共に少なくとも一つのロールはロール軸方向に沿う両端の径がロール中央部分の径よりも大きくなっている一対のロールの間に溶鋼を供給し、各ロールの周面で凝固した凝固シェルを、両ロール間の隙間が最小となっている最小ギャップ部にて圧接することにより、表面は凝固しているが中心部に未凝固の溶鋼が残っている鋳片をロール間の隙間から引き出す双ロール式連続鋳造機において、
前記ロールの周面と前記鋳片との間の楔状の空間に配置されており、前記最小ギャップ部から出てくる鋳片に水を吹き付ける冷却装置と、
前記ロールの周面と前記鋳片との間の楔状の空間に配置されており、前記冷却装置により鋳片に吹き付けた水及びこの水が気化した水蒸気を吸引する吸引装置を備えていることを特徴とする。
また、前記冷却装置は、水を噴出する噴出口が前記楔状の空間の奥深くに向けて配置されている冷却水スプレーを有し、
前記吸引装置は、前記水及び前記水蒸気を吸引する先端が前記楔状の空間の奥深くに向けて配置されている吸引ガイドを有することを特徴とする。

また本発明の構成は、互いに逆方向に回転すると共に少なくとも一つのロールはロール軸方向に沿う両端の径がロール中央部分の径よりも大きくなっている一対のロールの間に溶鋼を供給し、各ロールの周面で凝固した凝固シェルを、両ロール間の隙間が最小となっている最小ギャップ部にて圧接することにより、表面は凝固しているが中心部に未凝固の溶鋼が残っている鋳片をロール間の隙間から引き出す双ロール式連続鋳造方法において、
前記最小ギャップ部から出てくる鋳片に対して、前記最小ギャップから引き出されてきた直後から冷却装置により水を吹き付け、
前記冷却装置により鋳片に吹き付けた水及びこの水が気化した水蒸気を、前記ロールの周面と前記鋳片との間の楔状の空間にて吸引装置により吸引することを特徴とする。

本発明では、中心部に未凝固の溶鋼が残っている鋳片に対して、最小ギャップ部から出てきた直後から、冷却装置が水を吹き付けることにより直ちに冷却をすることができる。
このとき、鋳片に吹き付けられて反射した水、停滞した水、あるいは気化した水蒸気を、吸引装置にて吸引することにより、冷却装置から吹き出した水が確実に鋳片の表面に吹き付けることができ、冷却効率が向上する。また、水やその蒸気の湯溜り部への浸入による蒸気爆発等の危険性も防止できる。

また冷却を水により行うことで、簡便な装置にて安価に鋳片の冷却を実現することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
ここで、本発明の実施例において用いる「凹型ロール」について先に説明をしておく。「凹型ロール」とは、「ロールの軸方向に沿う両端の径が、ロールの中央部分の径よりも大きくなっているロール」をいう。

例えば「凹型ロール」としては、図１（ａ）に示すように、ロールＲの両端に段部Ｄを有するものや、図１（ｂ）に示すように、ロールＲの両端がテーパー状に広がってから段部Ｄを有するものや、図１（ｃ）に示すように、両端に段部Ｄを有するとともに、ロールＲは軸方向の中央に向かうに従い径が漸減する鼓状になっているものなど、各種の形状のロールがある。
このような凹型ロールを少なくとも一方のロールに用いれば、凝固シェルを袋綴じ状に圧接することができ、鋳造する鋳片を厚くすることができる。

本発明の実施例に係る双ロール式連続鋳造機を、図２及び、図２のＣ−Ｃ矢視図である図３を参照しつつ説明する。

実施例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凹型ロール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、凹型ロール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。凹型ロール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。

凹型ロール１０１は、ロールの両端がテーパー状に広がってから段部１０１ａ，１０１ｂを有している。
凹型ロール１０２は、ロールの両端がテーパー状に広がってから段部１０２ａ，１０２ｂを有している。

凹型ロール１０１，１０２が互いに逆方向に回転すると、溶鋼１０６は凹型ロール１０１，１０２の表面（この表面には段部１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂの表面も含む）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。そして、段部１０１ａと段部１０２ａとの隙間、並びに、段部１０１ｂと段部１０２ｂとの隙間が最も小さくなる最小ギャップ部において、凝固シェル１１１のうち段部１０１ａ，１０１ｂの外周に形成された部分と、凝固シェル１１２のうち段部１０２ａ，１０２ｂの外周に形成された部分とが、段部１０１ａ，１０１ｂと段部１０２ａ，１０２ｂによる狭圧力により圧接・一体化される。この結果、凝固シェル１１１と凝固シェル１１２の両端部が圧接・一体化され、両凝固シェル１１１，１１２は中心部分に溶鋼１０６を残したままで、図３に示すように、袋綴じ状に接合されて鋳片１１３となる。

最小ギャップ部にて凝固シェル１１１，１１２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１１３は、凹型ロール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。

図２に示すように、本実施例では、凹型ロール１０１，１０２の直下の位置で、且つ、凹型ロール１０１の周面のうち最小ギャップ部より下側の周面と鋳片１１３との間の楔状の空間ならびに、凹型ロール１０２の周面のうち最小ギャップ部より下側の周面と鋳片１１３との間の楔状の空間に、それぞれ冷却・吸引機構２００を備えている。この冷却・吸引機構２００は、後述するように、冷却装置２１０と、吸引装置２２０を一体化して構成されている。

図２において右側と左側の冷却・吸引機構２００は、各部分の配置状態が左右対称になっているが、その構成要素は同じである。そこで、両者を代表して、右側の冷却・吸引機構２００を、側面図である図４、及び、一部を破断して示す斜視図である図５を参照しつつ説明する。

図４及び図５に示すように、冷却・吸引機構２００は、冷却装置２１０と、吸引装置２２０を一体化して構成されている。また冷却・吸引機構２００は、サポートロール２４０を備えている。

冷却装置２１０は、冷却水スプレー２１１と、冷却水ヘッダ２１２と、冷却水パイプ２１３を有している。複数本の冷却水スプレー２１１は、ロール軸方向に沿い分散して配置されている。しかも、各冷却水スプレー２１１の先端（噴出口）は、最小ギャップ部から引き出されてきた鋳片１１３の表面や、凹型ロール１０１の周面と鋳片１１３との間の楔状の空間の奥深くに向けて配置されている。

加圧された水Ｗは、冷却水パイプ２１３を介して、冷却水ヘッダ２１２から各冷却水スプレー２１１に供給され、各冷却水スプレー２１１から噴出される。

各冷却水スプレー２１１の先端（噴出口）は、最小ギャップ部から引き出されてきた鋳片１１３の表面や、凹型ロール１０１の周面と鋳片１１３との間の楔状の空間の奥深くに向けて配置されている。このため、鋳片１１３は、最小ギャップ部から引き出されてきた直後から、水が吹き付けられるため、効果的に冷却される。

しかも、冷却水スプレー２１１が、ロール軸方向に沿い分散して配置されているため、鋳片１１３を幅方向にわたり均一かつ効果的に冷却することができる。

吸引装置２２０は、吸引ガイド２２１と、吸引ヘッダ２２２と、吸引パイプ２２３を有している。吸引ガイド２２１は、ロール軸方向に沿い配置されている。しかも、吸引ガイド２２１の先端は、最小ギャップ部から引き出されてきた鋳片１１３の表面近くの凹型ロール１０１の周面と鋳片１１３との間の楔状の空間の奥深くに向けて配置されている。

吸引パイプ２２３を介して吸引ヘッダ２２２内を吸引すると、吸引ガイド２２１の先端から、冷却水スプレー２１１から噴出されて鋳片１１３の表面で反射した水や、この水が蒸発した水蒸気（気体状の水蒸気や膜となった水蒸気膜）を、エアーと共に吸引する。吸引した水等は、吸引ヘッダ２２２や吸引パイプ２２３を介して排出される。このため、凹型ロール１０１の周面と鋳片１１３との間の楔状の空間に漂っている、水（鋳片で反射した水）や水蒸気が効率的に排除される。

このように楔状の空間に漂っていた水等を効率的に排除することができるので、冷却水スプレー２１１から噴出された水は、楔状空間に漂っている水に妨害されることなく、鋳片１１３の表面に向けて効果的に噴射される。この結果、効率的な冷却が可能になった。

更に吸引装置２２０により吸引をしているため、冷却水スプレー２１１から噴出した水や発生した蒸気が、凹型ロール１０２（１０１）と鋳片１１３の間を通り抜けて湯溜まり部に浸入していくことはなく、湯溜まり部の水浸入による水蒸気爆発等の危険を確実に防止することができる。

このように本実施例では、ロールの間から引き出された直後から直ちに、鋳片１１３の冷却を効果的に行うことができる。

なお本実施例では、冷却媒体を水としたが、冷却媒体として他の液体や気体を用いてもよい。
また、冷却・吸引機構２００を、冷却装置２１０と吸引装置２２０が一体化して構成されたものとして説明してきたが、冷却装置２１０と吸引装置２２０とを分割した構成や、冷却装置２１０と吸引装置２２０とが一部分のみが一体化した構成であってもよい。更には、左右対称の構造に限定するものでもない。
なお、凹型ロール１０１，１０２の代わりに、他のタイプの凹型ロール（図１参照）を使用することもできる。
またロールは、両方とも凹型ロールでなくても、少なくとも一方が凹型ロールであればよい。

凹型ロールの各種例を示す説明図。 本発明の実施例に係る双ロール式連続鋳造機を示す正面図。 図２のＣ−Ｃ矢視図。 実施例で用いる冷却・吸引機構を示す側面図。 実施例で用いる冷却・吸引機構を示す斜視図。 従来の双ロール式連続鋳造機を示す構成図。 従来の双ロール式連続鋳造機を示す構成図。 図７のＡ−Ａ矢視図。 図７のＢ−Ｂ矢視図。

符号の説明

１００ 双ロール式連続鋳造機
１０１，１０２ 凹型ロール
１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ 段部
１０３，１０４ サイド堰
１０５ ノズル
１０６ 溶鋼
１１１，１１２ 凝固シェル
１１３ 鋳片
２００ 冷却・吸引機構
２１０ 冷却装置
２１１ 冷却水スプレー
２１２ 冷却水ヘッダ
２１３ 冷却水パイプ
２２０ 吸引装置
２２１ 吸引ガイド
２２２ 吸引ヘッダ
２２３ 吸引パイプ
２４０ サポートロール

Claims (3)

1. 互いに逆方向に回転すると共に少なくとも一つのロールはロール軸方向に沿う両端の径がロール中央部分の径よりも大きくなっている一対のロールの間に溶鋼を供給し、各ロールの周面で凝固した凝固シェルを、両ロール間の隙間が最小となっている最小ギャップ部にて圧接することにより、表面は凝固しているが中心部に未凝固の溶鋼が残っている鋳片をロール間の隙間から引き出す双ロール式連続鋳造機において、
   前記ロールの周面と前記鋳片との間の楔状の空間に配置されており、前記最小ギャップ部から出てくる鋳片に水を吹き付ける冷却装置と、
   前記ロールの周面と前記鋳片との間の楔状の空間に配置されており、前記冷却装置により鋳片に吹き付けた水及びこの水が気化した水蒸気を吸引する吸引装置を備えていることを特徴とする双ロール式連続鋳造機。
2. 請求項１において、
   前記冷却装置は、水を噴出する噴出口が前記楔状の空間の奥深くに向けて配置されている冷却水スプレーを有し、
   前記吸引装置は、前記水及び前記水蒸気を吸引する先端が前記楔状の空間の奥深くに向けて配置されている吸引ガイドを有することを特徴とする双ロール式連続鋳造機。
3. 互いに逆方向に回転すると共に少なくとも一つのロールはロール軸方向に沿う両端の径がロール中央部分の径よりも大きくなっている一対のロールの間に溶鋼を供給し、各ロールの周面で凝固した凝固シェルを、両ロール間の隙間が最小となっている最小ギャップ部にて圧接することにより、表面は凝固しているが中心部に未凝固の溶鋼が残っている鋳片をロール間の隙間から引き出す双ロール式連続鋳造方法において、
   前記最小ギャップ部から出てくる鋳片に対して、前記最小ギャップから引き出されてきた直後から冷却装置により水を吹き付け、
   前記冷却装置により鋳片に吹き付けた水及びこの水が気化した水蒸気を、前記ロールの周面と前記鋳片との間の楔状の空間にて吸引装置により吸引することを特徴とする双ロール式連続鋳造方法。

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