JP4745495B2 - 連続鋳造された鋼製品の表面を処理するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造された鋼製品の表面欠陥、表面不純物等を除去するために熱間においてその表面を処理するための方法に関する。
【０００１】
更に本発明は、連続鋳造された鋼製品の表面欠陥、表面不純物等を除去するために熱間においてその表面を処理するための装置に関する。
【０００２】
更に本発明は、３０から２５０ｍｍの厚さのスラブを鋳造するための連続鋳造設備を備えている、金属から成る薄板およびストリップを製造するための設備に関する。
【０００３】
また本発明は、上記の鋼材の表面を機械的に処理方法を耐錆性のかつ耐酸性の鋼材を表面処理するのに使用する方法に関する。
【０００４】
【従来の技術】
鋼から成る薄板およびストリップの圧延し終わった後の冷間での、例えば酸洗いによるの表面処理は知られている。連続鋳造製品、特に耐錆性および耐酸性の鋼合金或いはＲＳＨ−（耐錆性、耐酸性で耐熱性の）品質から成る連続鋳造品が凝固する際、もちろん一方では幾何学的表面欠陥或いは表面疵を備えており、他方では溶離物、酸化物およびモールドパウダーの不純物を含んでいる外皮が生じる。従って、この外皮を圧延行程以前に既に削いでしまい、圧延されたストリップと薄板の表面性質の最高の品質要件を充足することが望ましい。
【０００５】
ヨーロッパ特許第０ ４３５ ８９７号明細書から、ブルーム、ブロック或いは金属から成る類似の工作物を研摩する方法が知られているが、この方法にあっては表面欠陥或いは表面不純物は熱間で除去される。熱間での、即ち鋳造、連続鋳造、圧延或いは他の熱間成形行程に直結した、この優れた研摩処理の利点は、冷却により表面上にスケール−このスケールは冷間では表面欠陥と共に取除かなければならない−が形成される以前に、材料が研摩されることである。この研摩方法の適用には一定の時間間隔が必要であるが、この時間間隔の最低限界値は本質的に未だスケール層が形成されない温度である。この上限界値は研摩ベルトの組成によって左右され、このベルトが熱により悪影響を受けて不利な結果を生じないような最大限の温度によって定まる。この研摩ベルトの耐用年数を周速度を増大させることにより向上させることが提案されている。しかし、研摩ベルトの使用は所定の温度間隔に限られる。このことに加えて、ベルトの周速度の増大にもかかわらず、ベルトが、研摩されるべき製品の温度が高いこと、および摩擦エネルギーが生じることにより融解したり或いは燃焼したりすることを回避することはできない。不利な結果として、金属表面上の潤滑が不良であったり、或いは損傷したベルトから出る残渣が生じる。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許公開第３０ ３７ ５７１号明細書から、同様に熱間での鋼鋳造ストランドの表面の材料を機械的に剥離するための方法が知られているが、この方法にあっては熱いストランドは横断裁される以前にストランド縁部間で往復運動させられる研摩円板により、上表面と下表面とが同時に研摩される。もちろん、この研摩円板の耐用年数は短い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、連続的に鋳造されてくる鋼製品の熱間での表面欠陥の除去のための処理表面処理が、必ずしも高い温度に適合していない表面処理装置を使用した際でも、その長い耐用年数が達せられるような方法と装置とを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
冒頭に記載した様式の方法にあっては本発明の課題は、処理されるべき面を一定の温度に低下させるために、機械的な表面処理の行程に先立って、金属製品の少なくとも一方の表面の少なくとも一部分を冷却すること、および表面冷却および機械的な表面処理の行程に先立って、金属製品の少なくとも一方の表面の少なくとも一部分を表面欠陥或いは表面不純物に関して検査し、この検査の結果に依存して、欠陥であると検出された表面領域のみの表面を選択的に機械的に処理し、この場合検査を、鋳造された鋼材の表面を網目状に或いは区間毎に走査する表面分析装置から成る検査装置を使用して行うことによって解決される。
【０００９】
更に、本発明の課題は、上記の方法を実施するための装置を提供することであり、この課題は、この装置が、冷却装置の手前に、欠陥のある表面領域を検出するための検査装置が設けられており、この場合この検査装置が鋳造された鋼材の表面を網目状に或いは区間毎に走査する表面分析装置から成っていること、および機械的な表面処理のための装置の手前に、金属製品の少なくとも一方の表面の少なくとも一部分を冷却するための装置が設けられていることによって解決される。
【００１０】
部分冷却、即ち表面近傍の冷却を行う本発明による予備的な方法行程により、機械的な表面処理を行うための処理工具は、公知技術による方法における処理工具よりも熱的に負荷をうけることが僅かである。熱に対して敏感ですらある、或いは高い温度に対応するように殊更に構成されていない処理方法が使用される。何故なら、先行して行われる部分的な温度低減により工具、例えば研摩ベルト或いは研摩円板の寿命、即ち耐用年数が向上するからである。金属表面上の残渣による不良潤滑による研摩ベルトの不利な分解或いは研摩円板の割れは生じない。
【００１１】
この場合、合理的な温度低減は金属製品の表面に限られ、有利には工作材料の処理抵抗が不所望に不利な影響をこおむらないように調整される。
【００１２】
本発明による方法により、金属製品、例えば薄スラブ部分のすべての表面、即ち下表面並びに側表面が冷却される。しかし、表面のみを、例えば金属製品の上表面のみを或いは表面の一定部分のみを冷却することも同様に可能である。
【００１３】
提案された方法により、あらゆる様式の、幾何学的形状のかつ厚みある鋳造製品の機械的な表面処理が可能である。この方法は、薄板およびストリップを製造するためのスラブ或いは薄スラブへの適用に限定されない。
【００１４】
本発明による優れた構成により、表面の後に行われる部分的な冷却は、特に連続的に行われ、欠陥ありと検出された領域に限定して行われる冷却も、相応に作業上の多額の経費を費やして、また後で表面内に存在している温度差の考慮の下に行われる。
【００１５】
本発明による他の優れた構成により、機械的な表面処理群に先立って直に、行程序列で、即ち表面処理検査、表面の部分的な冷却並びに機械的な表面処理、即ち洗浄行程、特にデスケーリング行程の序列で行われる。デスケーリング行程により、一方では付加的な冷却作用が行われ、他方では場合によって既に形成されたスケール或いは存在している表面不純物が除去され、表面の検査のための適当な下地が得られる。
【００１６】
総じて、例えば研摩加工或いはフライス加工のような機械的な表面処理のためのすべての方法を適用することが可能である。特に、研摩加工は、研摩ベルト、研摩円板或いは研摩砥石のような公知の工具の使用の下に可能である。
【００１７】
上記の構成にあっては、例えばスラブ或いは薄スラブの様式の鋳造製品の下表面もしくは上表面および／または側表面を同時にかつ相前後して処理することが可能である。同時に処理を行う際、処理時間が短縮され、エネルギーの消費は僅かで済む。何故なら、表面の削ぎ加工が熱間で行われ、この熱間にあっては削ぎ加工を冷間で行うよりも僅かなエネルギー消費で行うことが可能であるからである。
【００１８】
特許請求の範囲の請求項５或いは６により、部分的に冷却された表面における機械的な表面処理は、鋼製品が連続的に鋳造されている場合、特に鋳造行程と−この行程に直に続く−圧延行程間において、提案された予備的な方法行程との連携の下に行われる。この機械的な表面処理はインラインにおいてこの製造ライン（Ｘ）内にまとめられているか、或いはオフラインとして側方ライン（Ｙ）で行われる。
【００１９】
インラインバージョン或いはオフラインのバージョンにおける個々の装置（冷却装置−検査装置−洗浄装置）の異となる組合せにより、並びに直接的な鋳造−圧延方法の際、保持炉、均熱炉或いは加熱炉の異となる序列により行われる機械的な表面処理を行うための装置群のそれぞれの構成に関しては、特許請求の範囲の請求項７から１４の特徴部の参照されたい。
【００２０】
以下に添付した図面に図示した発明の実施の態様に付き本発明を詳細に説明する。
【００２１】
【発明の実施の態様】
図１に示すように、特に耐錆性でかつ耐酸性の鋼材から鋼薄板および鋼ストランドを製造するための設備は本質的に、３０から２５０ｍｍの厚みの−この場合この厚みの記載は本発明の権利範囲を制限するものではない−ストランドのための連続鋳造設備１（ここでは概略的に一つの鋳型のみを示した）、横断裁装置３、加熱および温度を均衡するための加熱兼均熱炉４、例えばウォーキングビーム式加熱炉或いはローラ式焼鈍炉、並びに圧延ライン５（ここでは概略的に二つのロールスタンド５ａ，５ｂを備えている圧延ラインとして示した）から成る。圧延ラインの詳細（粗ロールスタンド、コイルボックス等）およびこの圧延ライン５に後続されている冷却装置並びにコイラ設備は図示していない。実施の態様に応じて断裁装置は示さなかった。
【００２２】
鋳造されたスラブストランド２は、水平面に転向された後、特に横断裁シャーの様式の横断裁装置３を経てスラブ片に分断され、加熱兼均熱炉４を経て移送される。引続き、加熱兼均熱炉４内で均質な圧延温度に加熱されたか、或いは熱的に均質にされたスラブ片は、図示した実施態様の場合、圧延ライン５において圧延されてストリップに成形される。この行程経過は以下において製造ラインＸと称する。
【００２３】
横断裁装置３と炉４の間には、その都度のスラブ片を熱間で処理するための装置６が設けられている。機械的な表面処理の様式は、ここでは詳細に記載いない。この処理は、例えば研摩円板、研摩ベルトもしくは研摩砥石による研摩処理或いはフライス加工のような公知の方法である。この実施態様にあっては、機械的な表面処理の際のスラブ移送速度はほぼ鋳造速度に相当している。機械的な表面処理のための装置６の、移送方向で見て、手前には部分冷却のための装置７が設けられている。図示した実施態様の場合、その都度のスラブ片の下側面も、上側面も同時に一定の部分区域において、二分割された冷却装置（部分７ａ，７ｂ）により、例えば冷却媒体がノズルによりスラブの表面上に噴射されることにより冷却される。
【００２４】
冷却された表面領域内において迅速な温度効果が行われている間、鋳造熱で到来するスラブの心温度は部分的な冷却によって実質的に影響されずにとどまる。熱的な全体条件、即ち鋳造行程後の冷却による緩慢な恒常的な温度降下のみが確認された。冷却の強度に応じて、スラブの表面温度は９００℃以下に、特に５００℃から９００℃の温度インターバルに降下する。このことは、切削による機械的な表面処理のために使用される工具の寿命に有利な結果を及ぼす。機械的な表面処理が終わった後、スラブ断面全体にわたる温度もしくは組織領域における均質化が加熱兼均熱炉４内において保証される。冷却の際に変態しない耐錆性で耐酸性のオーステナイトにあっては表面のもしくは表面の部分の低温度への部分的な冷却は問題ない。
【００２５】
他の図面に図示された設備にあっては、図１に相当する構造部分には同じ参照符号を付した。図１による設備に対する相違として、図２による設備にあっては、機械的な表面処理を行うための装置６の手前に表面を冷却するための装置７に付加的して、表面を検査するための装置８が設けられている。この装置も同様に二つの機素８ａ，８ｂとから構成されており、これによりスラブ２の通過の際このスラブの上側面と下側面とが一定の区間にわたって連続的に記録される、表面欠陥がある場合、この表面欠陥が検出される。検査結果に依存して、即ち表面欠陥の量および位置に関する記憶されているデータ等に依存して、後続している機械的な表面処理を行うための装置６内で自動的に、例えば研摩手段がスラブの表面処理に局所的にのみ作用するようにして、選択的な機械的な表面処理が行われる。このような検査は公知の様式の、表面を網目状に或いは区間毎に走査する表面分析装置を使用して行われる。
【００２６】
検査装置８と表面分析手段とをまとめて設けて使用する方法バリエーションにあって、検査を行う以前にスラブの表面を洗浄し、表面欠陥が良く見られるようにするのが有利である。
【００２７】
図３には、スラブ２の上側面と下側面を同時に処理するための二つの機素９ａ，９ｂから成るデスケーリング装置９を有する実施態様が示されている。上側面と下側面或いは両側面とを適当に位置ずれして設けられた装置により相前後して処理することも可能である。デスケーリング装置は、移送方向で見て、検査装置８の手前に、この検査装置は部分的な冷却のための装置７の手前に設けられている。
【００２８】
図１から図３に図示したインラインバージョン以外に、即ち機械的な表面処理を行うための装置６が製造ラインＸ内に存在している実施態様以外に、図４から７にいわゆるオフラインバージョンに関する実施態様を示した。
【００２９】
図４による設備にあっては、設備の製造ラインＸはスラブ鋳造設備１、横断裁装置３、横方向移動可能な第一の移動機構１１０、炉１０４ａの第一の部分、横方向移動可能な第二の移動機構１１１、選択的に第二の炉部分１０４ｂ、並びに圧延ライン５とから構成されている。側方ラインＹに存在しているスラブ移動機構はそれぞれ鎖線で示した。このスラブ移動機構の横方向運動は矢印で示した。
【００３０】
不十分な表面処理品質が確認された場合、その都度の薄スラブ部分は第一のスラブ移動機構１１０内で製造ラインＸから横方向に移動されることにより側方ラインＹ内に送られる。この側方ラインＹ内において、第一の移動機構１１０の出口１１６はデスケーリング装置１０９、検査装置１０８、部分的に冷却を行うための装置１０７並びに例えば研摩装置１０６とから構成されている機械的な表面処理を行うための装置群並びに薄スラブ部分を長手方向で移送するためのローラテーブルと、製造ラインＸに対して先端が同列に位置している。機械的な表面処理が終了した後、それぞれの薄スラブ部分は第二の移動機構１１１により製造ラインＸに戻される。引続き、圧延工程の準備のためのスラブ断面全体にわたる温度の均質化がローラ炉の第二の部分１０４ｂ内で行われる。
【００３１】
連続鋳造設備から走出した後、表面欠陥が確認できないか或いは是認できる程度の表面欠陥が確認できた場合、その都度のスラブ部分は、側方ライン内にこのラインＸから離脱されて移動されることなく、これまでの序列である炉および圧延機を通過し、その際両横方向移動は炉の部分となる。その際、その都度のスラブの移動離脱によって生じる間隙は、方法を継続するために、相対している側方位置Ｚ（図示していない）において待機している炉部分によって閉じられる。
【００３２】
オフラインバージョンを更に発展させた際、炉の第二の部分は製造ラインＸから側方ラインＹ内に移動される（図５参照）。その際、製造ラインＸは横断裁装置３、第一の横方向移動機構１１０、炉１１２、第二の横方向移動機構１１１および圧延ライン５から構成されており、他方側方ラインＹは移動可能な第一の移動機構（鎖線で示した）、機械的な表面処理を行うための装置群１０６から１０９、後続している炉１１３並びに第二の移動可能な横方向スラブ移動機構を備えている。
【００３３】
図４による設備の他の実施態様は図６に示されている。この場合、機械的な表面処理行うための装置群１０６〜１０９の手前には保持炉１１４が設けられており、この保持炉は機械的な表面処理が行われるべきスラブを収容し、これらが著しく冷却することがないようにする。
【００３４】
図７に図示したような設備は、設備部分である保持炉１１４と温度均衡以外にスラブ部分の再加熱を可能にする加熱炉１１５の組合せである。これにより、予備的に表面近傍が冷却された、処理されるスラブを再び圧延に必要な温度にもたらすか、或いはスラブ部分の温度が均衡され、そしてスラブ部分の堰止め後製造ラインＸへと、その圧延行程に戻すことが可能となる。
【００３５】
最後に、図８は、機械的な表面処理−この場合この機械的な表面処理を行うための装置は加熱装置の後方に設けられている−に先立って製造ラインＸ内での部分的な冷却行程が行われる、ストリップおよび薄板を製造するための設備の実施の態様を示している。製造ラインＸは、この実施の態様の場合、鋳造機１の後方で、かつ選択的に設けられる断裁装置３の後方で、特にローラ式炉から成る加熱装置２０４と機械的な表面処理を行うための装置２０６−この手前には冷却装置２０７がそして後方には圧延ライン５が設けられている−とから構成されている。この場合、スラブ移送速度は既に必要なローラ移送速度に適合されている。
【００３６】
図２から図７に関連して記載したすべての他の実施の態様は同様な様式でこの設備に転用することが可能である。
【００３７】
シャーの優れた実施の態様としての選択的に設けられる横断裁装置は、機械的な表面処理を行うための装置の手前或いは後方に設けられる。
【００３８】
図９は相前後して設けられている機素、連続鋳造機１、部分的な冷却のための装置３０７、機械的な表面処理行うための装置３０６、横方向移動装置３０３、加熱装置３０４並びに圧延ライン５から成る設備を示している。この実施の態様は、機械的な表面処理を行うための装置の手前に横断裁装置を備えている設備に比して、機械的な表面処理が既に切断されているスラブ部分において行われるのではなく、この機械的な表面処理が連続的なプロセス内にまとめられており、従って中断することなくかつその都度のスラブ部分への適合に左右されることなく連続的に作業が行われると云う利点を有している。
【００３９】
【発明の効果】
連続的に鋳造されてくる鋼製品の熱間での表面欠陥もしくは表面不純物の除去のための機械的な処理表面処理が、必ずしも高い温度に適合していない機械的な表面処理を行うための装置を使用して行われるにもかかわらずこの装置の長い耐用年数が達せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 製造ラインＸ内での部分的な冷却が機械的な表面処理に先立って行われる作業行程による、ストリップおよび薄板を製造するための設備の側面図である。
【図２】 製造ラインＸ内での表面検査が機械的な表面処理に先立って行われる作業行程による、図１の設備の第一の実施の態様の図である。
【図３】 図２による設備の第二の実施の態様の図である。
【図４】 側方ラインＹにおける機械的な表面処理作業が行われる、ストリップおよび薄板を製造するための設備の側面図である。
【図５】 図４による設備の第一の実施の態様の図である。
【図６】 図４による設備の第二の実施の態様の図である。
【図７】 図４による設備の第三の実施の態様の図である。
【図８】 製造ラインＸ内で機械的な表面処理作業に先立って行われる部分的な冷却による行程を有しているストリップおよび薄板を製造するための設備であるが、この場合機械的な表面処理を行うための装置が加熱装置の後方に設けられている実施の態様の側面図である。
【図９】 製造ラインＸ内で機械的な表面処理作業に先立って部分的な冷却が行われる行程を有しているストリップおよび薄板を製造するための設備であるが、この場合横断裁装置が機械的な表面処理をおこなうための装置の後方に設けられている実施の態様の側面図である。
【符号の説明】
１ 連続鋳造設備
２ ストランド（スラブ）
３ 横断裁装置
４、１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１１２、２０４、３０４ 加熱兼均熱炉
５ 圧延ライン
６、１０６、２０６、３０６ 機械的な表面処理を行うための装置
７、１０７、２０７、３０７ 部分冷却のための装置
７ａ，７ｂ 冷却装置７の部分
８ 表面検査装置
８ａ，８ｂ 表面検査装置の部分
９ デスケーリング装置
９ａ，９ｂ デスケーリング装置の部分
１０４ａ 炉の第一の部分
１０４ｂ 炉の第二の部分
１０８ 検査装置
１０９ デスケーリング装置
１１０ 第一の横方向移動機構
１１１ 第二一の横方向移動機構
１１３ 後置された炉
１１６ 第一の横方向移動機構の出口
Ｘ 製造ライン
Ｙ 側方ライン

Claims (14)

1. 連続鋳造された鋼製品の表面欠陥、表面不純物等を除去するために熱間においてその表面を機械的に処理するための方法において、
   処理されるべき面を一定の温度に低下させるために、機械的な表面処理の行程に先立って、金属製品の少なくとも一方の表面の少なくとも一部分を冷却すること、
   および
   表面冷却および機械的な表面処理の行程に先立って、金属製品の少なくとも一方の表面の少なくとも一部分を表面欠陥或いは表面不純物に関して検査し、この検査の結果に依存して、欠陥であると検出された表面領域のみの表面を選択的に機械的に処理し、この場合検査を、鋳造された鋼材の表面を網目状に或いは区間毎に走査する表面分析装置から成る検査装置を使用して行うことを特徴とする方法。
2. 表面の検査に先立って、金属製品の少なくとも一方の面の機械的な洗浄行程を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 機械的な洗浄行程がデスケーリング行程であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 機械的な表面処理を研摩処理或いはフライス処理で行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 連続鋳造された製品の機械的な表面処理を鋳造行程と圧延行程間の製造ライン（Ｘ）内で行うことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
6. 鋳造製品を鋳造行程の後、部片に横断裁し、これらの断裁部片を機械的な表面処理のため製造ライン（Ｘ）から横方向で側方ライン（Ｙ）に移動させ、長手方向に運動させながら機械的な表面処理行程を行い、次いで横方向運動させることにより再び製造ライン（Ｘ）に組入れることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
7. 連続鋳造された鋼製品の表面欠陥、表面不純物等を除去するために熱間においてその表面を機械的に処理するための装置において、
   冷却装置（７，１０７）の手前に、欠陥のある表面領域を検出するための検査装置（８．１０８）が設けられており、この場合この検査装置が鋳造された鋼材の表面を網目状に或いは区間毎に走査する表面分析装置から成っていること、
   および
   機械的な表面処理を行うための装置（６，１０６，２０６，３０６）の手前に、金属製品の少なくとも一方の表面の少なくとも一部分を冷却するための装置（７，１０７，２０７，３０７）が設けられていることを特徴とする装置。
8. 検査装置（８．１０８）の手前にデスケーリング装置（９．１０９）が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 金属から成る薄板およびストリップを製造するための設備において、３０から２５０ｍｍの厚さのスラブを鋳造ための連続鋳造設備（１）、横断裁装置（３，３０３）、加熱兼均熱炉（４，１０４，１０４ａ、１０４ｂ，１１２，２０４，３０４）、熱間圧延ライン（５）並びに請求項７および８に記載の装置を備えていることを特徴とする設備。
10. 機械的な表面処理を行うための装置（６，２０６）が、製造ライン（Ｘ）内において、加熱兼均熱炉（４，２０４）の手前或いは後方に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の設備。
11. 機械的な表面処理を行うための装置（１０６）が、側方ライン（Ｙ）内において、加熱兼均熱炉（１１２，２０４）或いは加熱兼均熱炉の部分（１０４ａ，１０４ｂ）に対して平行に設けられており、かつスラブ部分を側方ライン（Ｙ）内に移送し、再び戻すためのスラブ移動機構（１１０，１１１）が、加熱兼均熱炉或いはこの加熱兼均熱炉の部分の手前および後方に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の設備。
12. 機械的な表面処理を行うための装置（１０６）に後続して、側方ライン（Ｙ）内において温度均質炉（１１３）或いは加熱炉（１１５）が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の設備。
13. 機械的な表面処理を行うための装置（１０６）の手前に保持炉（１１４）が設けられていることを特徴とする請求項１１或いは１２に記載の設備。
14. 耐錆性のかつ耐酸性の鋼材を機械的に表面処理するために請求項１から６のいずれか一つに記載の方法を使用することを特徴とする使用法。

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