JP4635902B2 - 連鋳片冷却方法および連鋳片冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直曲げ型連続鋳造における、垂直引き抜き部での連鋳片の冷却方法及び冷却装置に関する。

垂直曲げ型連続鋳造では、例えば特許文献１に記載のように、モールドから下方に向けて所定長さだけ、例えば２０ｍ程度、連鋳片を垂直に引き抜き、続いてその下流で連鋳片を湾曲状に曲げて引き抜き方向を水平に変更し、当該連鋳片を水平方向に移動させる。
また、連鋳片を垂直に引き抜く際に、冷却スプレーからの冷却水によって連鋳片表面の２次冷却を行っている。

この垂直曲げ型連続鋳造は、垂直に引き抜く際に介在物が浮上し、凝固した連鋳片に混入する介在物を少なくできるという利点を有する。
通常、垂直引き抜き部における連鋳片の２次冷却は、冷却スプレーから冷却水を吹き付けることで連鋳片表面全面への冷却が施され、上流から下流に向かうにつれて連鋳片の表面温度が徐々に降下するような冷却パターンに冷却が制御されている。
特開昭５４-９６４３０号公報

上記特許文献１の場合は長い垂直部を有する垂直曲げ型連続鋳造機であるが、垂直部を２〜５ｍ有する通常の垂直曲げ型連続鋳造機でも同様であり、上記引き抜かれる連鋳片が、垂直部から湾曲部に移行する際に、連鋳片に曲げ力が入力され、湾曲の外側に引っ張り応力が作用する。
このため、湾曲部のアールが小さくなったり連鋳片の厚さが厚くなったりすると、上記引っ張り応力によって、連鋳片における、湾曲部の外周側角部の表面にかぎ割れなどの表面割れを生じるおそれがある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、垂直曲げ型連鋳における連鋳片の表面割れを防止可能な連鋳片の冷却方法、及び冷却装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、連鋳片を冷却しながら垂直に引き抜き、続いて連鋳片を湾曲させながら移動させる垂直曲げ型連続鋳造における上記垂直引き抜き時の連鋳片冷却方法であって、
上記垂直引き抜き時の連鋳片の角部における、上記湾曲の外側に位置する角部について、垂直引き抜き部での冷却において、上流にて、連鋳片角部を他の部位よりも過冷却するようにしてα領域まで過冷却し、その過冷却位置の下流位置にて、冷却位置の幅切りを行うことで上記角部への２次冷却を中止して当該角部をγ領域まで復熱させることを特徴とするものである。

次に、請求項２に記載した発明は、連鋳片を冷却しながら垂直に引き抜く垂直引き抜き部と、その垂直引き抜き部に続いて連鋳片を湾曲させながら移動させる湾曲部とを備える垂直曲げ型連続鋳造機での上記垂直引き抜き部の連鋳片冷却装置であって、上記垂直引き抜き部を、上流から下流に向けて複数の冷却ゾーンに区画し、冷却ゾーン毎に、それぞれ連鋳片表面に対向配置した冷却スプレーから冷却水を吹き付けて連鋳片の２次冷却を行う連鋳片冷却装置において、
上流側の冷却ゾーンの一つに対し、連鋳片の角部に向けて冷却水を吹き付けて当該角部をα領域まで強制冷却する冷却スプレーを別途、配置し、
さらに、その強制冷却する冷却ゾーンよりも下流側の１又は２以上の冷却ゾーンに対し、冷却スプレーからの冷却水の吹き付け位置の幅切りを行って、連鋳片角部への冷却水の吹き付けを抑える幅切り装置を備え、その幅切り装置によって幅切りを行うことで当該連鋳片角部をγ領域まで復熱させることを特徴とするものである。

本発明によれば、曲げによって表面割れを起こしやすい連鋳片の湾曲部の外周側の角部の組織について、曲げ前に組織の微細化を図り、曲げ時の表面割れを防止する。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る垂直曲げ型連鋳機の概要構成図である。
すなわち、モールド１の下方に、一対のロールを組としたサポートロール２が上下方向に複数配置されて、連鋳片６を垂直下方に案内可能となっている。そのサポートロール２の下方にピンチロール３が３組配置され、その最下流のピンチロール３ａによって連鋳片６に曲げが加えられ、さらにベンディングロール４に案内されながら、連鋳片６は、所定の曲率で湾曲しつつ移動方向が水平方向に変更される。さらにストレーナを構成するロール５に案内されて水平方向に移動する。

上記サポートロール２及びピンチロール３で案内される部分で、垂直引き抜き部Ａが形成され、それに続くピンロール３ａの下流に湾曲部を形成する曲げ部Ｂが配置されている。
上記サポートロール２による垂直案内路は、上流側から下流に向けて複数の冷却ゾーンに区画されて、垂直下方に引き抜かれる連鋳片６を２次冷却する。図１では、９個の冷却ゾーンＮＯ．１〜ＮＯ．９に区画されている場合を例示している。

図２に示すように、各冷却ゾーンには、上下で隣り合うサポートロール２間に、それぞれ連鋳片６の長辺方向に沿って複数の冷却スプレー１０が配置され、各冷却スプレー１０のノズルから連鋳片６に向けて冷却水を吹き付けることで、２次冷却が行われる。
図２中、連鋳片６の下面側が湾曲部の外周側を示しており、本実施形態では、連鋳片６の上面側（湾曲部の内周側である）に配置されている各冷却スプレー１０及び連鋳片６の下面側に配置されている各冷却スプレー１０と、冷却スプレー１０とは異なる強冷却可能な冷却スプレー１１とで連鋳片６の冷却を行うようにされており、冷却スプレー１１は、連鋳片６の角部を冷却可能とされている。強冷却可能な冷却スプレー１１とは、冷却スプレー１０より高圧の冷却水を噴射可能な冷却スプレーあるいは冷却スプレー１０より多量の冷却水を噴射可能な冷却スプレーを指し、対向する連鋳片６の角部６ａを他の部位より過冷却するように設定されている。

この連鋳片６の角部を強冷却可能に配置されている冷却スプレー１１により、連鋳片６の外周面外側Ｌの領域を冷却し、湾曲部の外周側面の外側に位置する角部６ａをα域まで急冷させるのである。さらに本発明においては、α域まで冷却した後γ領域まで復熱させる冷却パターンを取るが、その復熱パターンを実現する例を、図３に示す。
図３は、図２で示す、連鋳片６の冷却により、α域まで冷却した後、湾曲部の外周側面の外側に位置することになる角部６ａをγ域まで復熱させる操作を示すもので、冷却スプレー１１のノズルから連鋳片６の外周面外側Ｌの領域に吹き付けている冷却水を停止させ、角部６ａ冷却を停止する。さらに連鋳片６の湾曲部の内周側を冷却している冷却スプレー１０の冷却も停止させる。

両スプレーの冷却停止により、冷却が停止された連鋳片６の角部６ａはすみやかに復熱を開始してγ域まで復熱により温度が回復する。この操作を曲げ部Ｂに突入するまで少なくとも１回施すのである。図１中、上流側であるＮＯ２の連鋳引き抜き初期の冷却ゾーンにおいて上記図２による強冷却を施し、連鋳片６の角部６ａ表層をα域まで冷却した後、その下流側ゾーンで復熱操作を加えるようにすれば短時間で復熱が可能となり、一回のみならず複数回のα域までの冷却、γ領域まで復熱操作が出来ることになる。

また、本実施形態では、図１中、上流側であるＮＯ．２の冷却ゾーンにおいては、図４のように曲げられるときに外周側となる外面側の２つの角部６ａに対向させて、別途、スポット的に高圧の冷却水を噴射可能な冷却スプレー１１を配置して、当該角部６ａを過冷却するように設定する。上記過冷却用の冷却スプレー１１はＮＯ．２の冷却ゾーンにのみ配置されている。

また、その下流側のＮＯ．３〜９の冷却ゾーンにおいては、図５のように上記過冷却した角部６ａを覆う邪魔板１２(幅切り装置)を設け、冷却スプレー１０からの冷却水が上記角部６ａに吹き付けられないようにして冷却水の幅切りを行う。幅切りによる冷却水遮断距離Ｌは、例えば長手幅２４００ｍｍの連鋳片６に対し左右両端部それぞれで２５０ｍｍに設定して上記幅切りを行う。この幅切り装置による冷却水遮断操作で復熱を図るのである。

なお、上記各冷却ゾーンでの冷却は、引き抜き速度を考慮しつつ、例えば曲げ部Ｂに突入するときの表面温度が角部６ａで６３０℃〜７８０℃となるように徐々に温度降下をさせる。なお、サポートロール２にも、別途冷却水を噴霧したり、ロール内部に冷却水を循環させたりして、冷却が行われている。
図６は、従来法による連鋳片６の冷却時の温度履歴と本発明法による温度履歴を示したもので、従来法では連鋳片６は徐々に冷却されるパターンをとる。本発明においても、上記過冷却する角部６ａを除いて、連鋳片６の表面温度は、図４中、従来法で示す温度履歴と同じように、引き抜かれて下方に向かうにつれて徐々に冷却される。

ただし、上記角部６ａにおいては、ＮＯ．２の冷却ゾーンにて局所的に高圧量冷却スプレー１１で過冷却されてＡｒ１点以下のα領域まで過冷却される。続いてＮＯ．３〜５において、冷却位置の幅切りが行われて上記過冷却された角部６ａの冷却が行われないことで、角部６においては、連鋳片６の内部の熱によって復熱しＡｒ３点以上のγ領域まで表面温度が戻る。これによって、上記角部６ａについて、γ―α変態が繰り返し発生することで組織の微細化が図られる。
これによって、連鋳片６が曲げ部に突入しても表面割れの発生しやすい外側角部６ａでの表面割れが防止される。

図６では、上記実施形態においては、上記湾曲の外側に位置する角部６ａについて、α領域まで急冷したのちγ領域まで復熱させる冷却パターンを１回だけ実施した例を示しているが、垂直引き抜き部Ａの長さ及び引き抜き速度に応じて、上記γ領域までの復熱が可能であれば２回以上のサイクルで実施するように設定しても良い。
表１に幅２４００ｍｍ、厚み２５０ｍｍの連鋳片に施した、冷却例を示す。
連続鋳造機の引き抜き速度は０．９ｍ／ｍｉｎであった。

急冷操作は、連続鋳造機冷却ゾーン２ｍ範囲を急冷位置とし、連鋳片角部をα域まで冷却した。このときの冷却水量は３０リットル／ｍｉｎであり、復熱は連続片湾曲部外側の冷却水を停止させることで実施した。
図７に示すように、本発明によれば、連鋳片の角部に生じる割れを、従来成績を１００としたとき１５程度に収めることが出来、本発明法が非常に有効であった。

本発明に基づく実施形態に係る垂直曲げ型連鋳機の構成を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る過冷却位置での冷却装置例を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る復熱位置での装置例を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る過冷却位置での冷却装置例を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る復熱位置での装置例を示す図である。 冷却パターンを示す図である。 効果を示す図である。

符号の説明

Ａ 垂直引き抜き部
Ｂ 曲げ部
１ モールド
２ サポートロール
３ ピンチロール
６ 連鋳片
１０ 冷却スプレー
１１ 過冷却用の冷却スプレー
１２ 邪魔板(幅切り装置)

Claims (2)

1. 連鋳片を冷却しながら垂直に引き抜き、続いて連鋳片を湾曲させながら移動させる垂直曲げ型連続鋳造における上記垂直引き抜き時の連鋳片冷却方法であって、
   上記垂直引き抜き時の連鋳片の角部における、上記湾曲の外側に位置する角部について、
   垂直引き抜き部での冷却において、上流にて、連鋳片角部を他の部位よりも過冷却するようにしてα領域まで過冷却し、その過冷却位置の下流位置にて、冷却位置の幅切りを行うことで上記角部への２次冷却を中止して当該角部をγ領域まで復熱させることを特徴とする連鋳片冷却方法。
2. 連鋳片を冷却しながら垂直に引き抜く垂直引き抜き部と、その垂直引き抜き部に続いて連鋳片を湾曲させながら移動させる湾曲部とを備える垂直曲げ型連続鋳造機での上記垂直引き抜き部の連鋳片冷却装置であって、上記垂直引き抜き部を、上流から下流に向けて複数の冷却ゾーンに区画し、冷却ゾーン毎に、それぞれ連鋳片表面に対向配置した冷却スプレーから冷却水を吹き付けて連鋳片の２次冷却を行う連鋳片冷却装置において、
   上流側の冷却ゾーンの一つに対し、連鋳片の角部に向けて冷却水を吹き付けて当該角部をα領域まで強制冷却する冷却スプレーを別途、配置し、
   さらに、その強制冷却する冷却ゾーンよりも下流側の１又は２以上の冷却ゾーンに対し、冷却スプレーからの冷却水の吹き付け位置の幅切りを行って、連鋳片角部への冷却水の吹き付けを抑える幅切り装置を備え、その幅切り装置によって幅切りを行うことで当該連鋳片角部をγ領域まで復熱させることを特徴とする連鋳片冷却装置。

Images