JP4918500B2 - 熱間圧延機におけるストリップ形状制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は熱間圧延機、特に、双ロール鋳造機での薄鋼ストリップ連続鋳造で用いられる熱間圧延機に関する。

双ロール鋳造機においては、冷却され、相互方向に回転する１対の水平鋳造ロール間に溶融金属が導入されるので、動いているロール面上に金属殻が凝固し、鋳造ロール間のロール間隙にて合わされてロール間隙から下方に送給される凝固ストリップ品を生み出す。本明細書では「ロール間隙」という語を鋳造ロール同士が最接近する領域全般を指すものとして用いる。溶融金属は取鍋から、ロール間隙上方に配置されタンディッシュとコアノズルで構成された金属供給システムを介し注がれ、ロール間隙上方でロール鋳造面に支持されロール間隙長さ方向沿いに延びる溶融金属鋳造溜めを形成できる。この鋳造溜めを通常囲い込むのが、溢流しないよう鋳造溜め両端を堰き止めるためロール端面と摺動係合保持される耐火側部板又は堰である。

双ロール鋳造機で鋼ストリップを鋳造する場合、ストリップは１４００℃台もしくはそれ以上の非常な高温でロール間隙を出る。通常の大気に晒されると、斯かる高温での酸化により非常に急速にスケーリングを被る。従って、シールした封入部を鋳造ロール下方に設けて高温ストリップを受取り、ストリップ鋳造機からのストリップが通る封入部はストリップの酸化を妨げる雰囲気を含んでいる。酸化を妨げる雰囲気は、アルゴン又は窒素等の不活性ガス、又は還元ガスであり得る燃焼排ガス等の非酸化ガスを噴射することで創り出すことができる。若しくは、ストリップ鋳造機の操業中に酸素を含む雰囲気が侵入しないよう封入部シールすることができる。その場合、封入部内の雰囲気の酸素含量は特許文献１及び特許文献２に開示の如く、鋳造初期相でストリップを酸化させることによりシール封入部から酸素を抜き出すことにより減少させられる。薄ストリップは一般にストリップが鋳造機から出てきた後に熱間圧延機で熱間圧延することにより、薄ストリップを成形する。

従来、鋳造機の熱間圧延機並びに熱間圧延機の他の用途においては、受け入れ可能な形状の圧延品を製造するためには、圧延機ロールの間隙プロフィールを入来ストリップの断面プロフィールにできるだけ近くすべきだと理解されてきた。入来品プロフィールとロール間隙プロフィールとの間に顕著な違いがあると、違いのあるストリップ幅方向位置に、出立する圧延ストリップの局所形状欠陥が生じる。ストリップ幅方向の隣接域に比べて当該域のロール間隙厚が入来ストリップ厚よりも小さい場合、その域でのストリップ形状にバックル(buckle)や緩み欠陥(loose defect)が生じ、形状欠陥が生み出される。この形状欠陥は平均張力応力よりも低いことで特徴づけられる。ストリップ幅方向の隣接域に比べて当該域のロール間隙厚が入来ストリップ厚よりも大きい場合、タイトな又は隆線ストリップ形状欠陥(tight or ridge strip shape defect)がストリップのその域で生じる。タイト又は隆線形状は平均張力応力よりも高いことで特徴づけられる。
アメリカ特許第５，７６２，１２６号 アメリカ特許第５，９６０，８５５号 アメリカ特許第５，７９９，５２３号

ロール間隙プロフィールは主に作業ロールの基礎プロフィール(ground profile)によって決まる。しかしながら、運転荷重が掛かっていると、ロール間隙プロフィールは、入来ストリップの材料特性、圧延機ロールの基礎プロフィール、圧延機ロールのスタックたわみ(stack deflection)、圧延機ハウジング強さ、圧延でロール間隙に生じる熱による熱効果によっても決まる。従来は、これらのパラメータの幾分の埋め合わせによりロール間隙プロフィールに動的に影響を与えることのできる圧延機アクチュエータが用いられて、ロール間隙プロフィールを、入来ストリッププロフィールにより良く一致させていた。例えば、作業ロールベンディングジャッキを設け、作業ロール縁部付近のロール間隙プロフィールに対する中央域の左右対称変化に影響を与えていた。ロールベンディングはストリップの中央域及び両縁部に共通な左右対称の形状欠陥を補正できる。又、フォースシリンダ(force cylinder)はロール間隙プロフィールの他側に対する一側の左右非対称な変化に影響を与えることができる。ロールフォースシリンダは、ロール間隙プロフィールを斜行又は傾斜させて、ストリップ両側に非対称に起きるストリップ形状欠陥（一側がストリップ横方向の平均張力応力よりもきつく、他側が緩い）を正すことができる。利用できるもう一つの装置は、ストリップ縁部で噴射ノズルを使うことであり、特に厚めのストリップにおいてストリップ縁部のクラウンドロップ(crown drop)を、圧延時の材料の横流挙動(transverse flow behavior)により生じる縁部ドロップを減少又は最小限にできるよう冷却により調節する。特許文献３参照。

鋳造ストリッププラント等において、熱間圧延機圧延の過程で、ロールベンディング、ロールフォースシリンダ斜行やストリップ縁部噴霧では補正できない局所形状欠陥が依然としてストリップに起こり得る。斯かる形状欠陥の典型的な例は、クォーターバックル、局所ポケットバックル、局所タイト隆線又はエッジ波欠陥である。

本発明は、ロール間隙プロフィールの局所補正を行ない、これらのタイプの形状欠陥を正す方法及び装置を提供する。作業ロール横方向の域で作業ロール作業面を局所冷却制御することにより、顕著な形状欠陥がなく、ストリップに局所バックル、隆線及びエッジ波を起こすことのない薄鋼ストリップを造るよう作業ロールを十分に熱膨張・熱収縮させることによって上下両作業ロールプロフィールを制御できる。作業ロール横方向の域で隣接域に比べストリッププロフィールが高かったり低かったりする範囲外の域を変えることが可能であり、それを薄ストリップの局所バックル、隆線及びエッジ波を引き起こすことなく行なうことができることを我々は見出した。これは、隣接域に比べて形状欠陥が観察される作業ロールの域を局所冷却制御することにより作業ロール作業面プロフィールを変えることで行われる。

詳しくは、局所冷却制御は、ストリップ形状バックル又は緩みが観察された域の作業ロール面にノズルを介し噴霧される冷却剤の相対量又は速度を増加させ、又は冷却剤の温度を減少させることにより行うことができ、その域における作業ロールの一方又は両方の径を縮小させ、その域におけるロール間隙プロフィールを増加させ、その域におけるストリップ形状を有効に締めてストリップに局所バックル、隆線及びエッジ波を引き起こすことなく、ストリップの顕著な形状欠陥を軽減させる。逆に、ストリップで形状隆線又はタイト域が観察された域の作業ロール作業面にノズルを介し噴霧される冷却剤の相対量又は速度を減少させ、又は冷却剤温度を増加させることにより、その域での作業ロール径を拡大し、ロール間隙プロフィールを減少させ、その域におけるストリップ形状を有効に緩めてストリップにおける局所バックル、隆線及びエッジ波を引き起こすことなくストリップの顕著な形状欠陥を軽減させる。若しくは又はそれとの組み合わせで、局所冷却制御は、作業面付近の作業ロール内を循環する水の温度又は量を局所制御することにより作業ロール横方向域における作業ロール作業面の冷却を内部制御することで達成できる。

以下の段階で構成される連続鋳造によるストリップ形状制御を備えた薄鋳造ストリップ製造方法が提供される。
ａ．間にロール間隙を有する１対の鋳造ロールを備えた薄ストリップ鋳造機を組み立て、
ｂ．ロール間隙上方の鋳造ロール間に鋳造溜めを形成できる金属供給システムを組み立て、ロール間隙の端に隣接した側部堰で前記鋳造溜めを囲い込み、
ｃ．薄ストリップ鋳造機に隣接して、高温ストリップを圧延する間隙を間に形成した作業面を有する作業ロールを備えた熱間圧延機を組み立て、前記作業ロールの有する作業ロール面がロールにわたる所望ストリッププロフィールに関連し、
ｄ．熱間圧延機の作業ロール沿いに間隔をおいて中央域及び２縁部域の少なくとも３つの横方向域に配置され各域で冷却剤を噴霧できる噴射ノズルを組み立て、各域でノズルにより噴霧される冷却剤流の量が個々に制御でき、
ｅ．各域で各作業ロール作業面に噴霧する噴射ノズルの少なくとも一部からの噴霧冷却剤流を個々に調整できる制御システムを組み立て、
ｆ．対の鋳造ロール間に溶鋼を導入して、鋳造ロール鋳造面上に支持され前記側部堰により囲い込まれる鋳造溜めを形成し、
ｇ．鋳造ロールを相互方向に回転させて鋳造ロール面上に凝固金属殻を形成し、鋳造ロール間のロール間隙を介して前記凝固殻から薄鋼ストリップを鋳造し、
ｈ．熱間圧延機の作業ロール間で薄鋳造ストリップを圧延し、各域のノズルの少なくとも１つへの冷却剤流を変えることによって、少なくとも１つの作業ロールの作業面の局所形状制御を行うことにより、各域の圧延機ロール間隙プロフィールと入来鋳造ストリッププロフィールとの違いから鋳造ストリップのいずれかの域で起きる形状欠陥形成を妨げることができる、
という諸段階で構成される。

ここでも、重要なことに、中央域、２縁部域及び２中間又は四半域の５域を設けることによりクォーターバックルを妨げることができる。他の実施例の熱間圧延機と同様に、設ける域の数は、特定の実施例で作業ロール付近の形状により配置が許される局所冷却装置の数まで増やすことができる。２列以上の局所冷却装置を設けることができ、例えば、２列の又はそれ以上の列のノズルを作業面付近に配置できるので、隣接域が必ずしも同じ列のノズル等の局所冷却装置により扱われなくてもよい。局所冷却装置はオーバーラップして配置できるので、作業ロール面の域がカバーするのは少なくともストリップが作業ロールに係合する部分であり、典型的にはストリップが作業ロールに係合する部分を超えてカバーして、作業面制御の有効な局所冷却制御を提供する。逆に、１つの域は２以上の局所冷却装置で扱うことができ、それら全てが必ずしも個々に制御できる必要はない。しかしながら、有効なストリップ形状制御を提供するためには各域の作業ロール作業面を局所冷却制御する必要がある。言い換えれば、局所冷却制御域は少なくともストリップが作業ロールに当たる部分の作業ロール面をカバーするものであるべきだが、ストリップ形状の有効な制御を提供するためにはストリップ縁部を大幅に超えて延びていてもよく、作業ロール全体を含んでもよい。

他方、ノズルからの噴霧を局所冷却装置として使うなら、ノズルから作業面への噴霧は互いに衝突すべきではない。なぜなら、そうなると、噴霧が互いに干渉しあい、域内の作業ロールの有効な形状制御が損なわれ、ひいてはストリップで観察される形状欠陥の有効な制御が損なわれ得る。ここでも、局所冷却制御を１つ又は複数の噴霧で行うにしろ又は各域内の冷却剤内部循環で行うにしろ、冷却剤は通常は水であるが、他の冷却剤も所望により利用できる。従って、各域での作業ロール作業面の局所冷却制御は各域で作業ロール作業面に衝突する冷却剤の流れの量、速度及び温度を変えることにより達成できる。

そこで、連続鋳造によるストリップ形状制御を備えた薄鋳造ストリップ製造方法は、以下の追加の段階で構成することができる。
ｉ．熱間圧延機下流側で各域のストリップ形状を検出し、
ｊ．熱間圧延機下流側の各域のストリップで検出されたストリップ形状により制御される制御システムを介し各域のノズルの少なくとも１つへの冷却剤流を自動的に変えることにより、少なくとも１つの作業ロールの作業面の局所形状制御を行い、圧延機ロール間隙プロフィールと入来鋳造ストリッププロフィールとの違いから形状欠陥が形成されるのを妨げることができる。

薄鋳造ストリッププラントも、連続鋳造によりストリップ形状を制御してストリップを製造するために設けることができ、以下から構成される。
ａ．間にロール間隙を有する１対の鋳造ロールを備えた薄ストリップ鋳造機と、
ｂ．ロール間隙上方で鋳造ロール間に鋳造溜めを形成し、ロール間隙の端に隣接した側部堰で前記鋳造溜めを囲い込むことのできる、金属供給システムと、
ｃ．薄ストリップ鋳造機に隣接し、高温ストリップを圧延できる間隙を間に形成した作業面を有する作業ロールを備えた熱間圧延機であって、前記作業ロールの作業ロール面が圧延すべき所望ストリッププロフィールに関連する、熱間圧延機と、
ｄ．熱間圧延機の作業ロール沿いに間隔をおいて配置され、中央域及び２縁部域の少なくとも３つの横方向域で作業ロールの少なくとも１つの作業面の局所冷却制御ができ、各域内の作業面の冷却が個々に制御できる、複数の局所冷却装置と、
ｅ．鋳造ロールを相互方向に回転させて鋳造ロール面に凝固金属殻を形成し、鋳造ロール間のロール間隙を介して前記凝固殻から薄鋼ストリップを鋳造できる駆動装置と、
ｆ．作業面の形状を制御して各域での薄鋳造ストリップの形状欠陥形成を妨げるよう、作業ロール各域で冷却装置による作業面の局所冷却制御を個々に調整することができる制御システム。

特に、中央域、２縁部域及び２中間又は四半域の５域を設けて、ストリップにおけるクォーターバックルを制御できる。ここでも、熱間圧延機に設けることのできる域の数は特定の実施例の形状で設け得る局所冷却装置の数まで拡張できる。局所冷却装置は２列以上でもよく、例えば、２列又はそれ以上の列のノズルを作業面付近に配置できるので隣接する域を必ずしも同じ列の局所冷却装置で扱う必要はない。従って、局所冷却装置はオーバーラップするよう容易に配置できるので作業ロール面の域がカバーするのは少なくともストリップが作業ロールと係合する部分であり、典型的にはストリップが作業ロールと係合する部分を超えてカバーし、作業面冷却制御の有効な局所冷却制御を提供する。逆に、１つの域は２以上の局所冷却装置によって扱うことができ、それらの全てが必ずしも個々に制御可能である必要はない。いずれにしろ、各域における局所冷却装置による局所冷却は作業ロール作業面の域間でオーバーラップし得て作業ロール面及びストリップ形状の有効な形状制御を提供する。言い換えれば、局所冷却制御の域がカバーするは少なくともストリップが作業ロールに当たる部分であるべきだが、有効なストリップ形状制御を提供するにはストリップ縁部を大幅に超えて延びてよく、作業ロール全体を含んでもよい。他方、ノズルからの噴霧を局所冷却装置として使う場合、域内で作業ロール面の有効な形状制御を提供し、ひいては各域でのストリップで観察される欠陥の有効な形状制御を提供するため、ノズルから作業ロール面への噴霧は互いにぶつかり合うべきではない。局所冷却制御を噴霧により達成するにしろ、熱間圧延機の作業ロール内の冷却剤内部循環で達成するにしろ、冷却剤は通常は水であるが、所望により他の冷却剤が利用される。従って、各域の作業ロール作業面の局所冷却制御は、各域の作業ロール作業面に衝突する冷却剤の量、速度及び温度を変えることにより達成できる。

方法、圧延機及びプラントの各実施例において、作業ロール作業面の局所冷却制御は、作業ロール径を局所的に拡縮してロール間隙を大幅に変える熱効果を持つ必要があり、各域における所望の局所ロール形状制御に影響を与える。この作業ロール作業面の局所冷却制御は、作業ロールに噴霧されると共に作業ロールを冷却し得る冷却剤に加えるものである。いずれにしろ、ストリップ形状制御の有効性は、作業ロール面と冷却剤との温度差、並びに作業ロール作業面に噴霧された又はその特定の域内を循環する冷却剤の量及び速度によって決まる。冷却剤の実施を改変することで、固定冷却剤量を最小限としつつ、作業ロール面温度を許容可能な範囲、例えば１２０℃（２５０°F）以下に保持でき、他方、ストリップは通常は約１２００℃である。形状制御に用いる局所冷却制御装置は鋳造操業の開始時には完全にオフにでき又は或る中間レベルに設定できるので、局所冷却装置を調整することで域における作業ロール径を拡縮できる。緩み形状の局所域が観察される場合、局所冷却装置を調整して、形状欠陥が観察される部分に対応する域付近の上下作業ロールの作業ロール径を拡縮し、相対ロール間隙を増減し、熱間圧延機から出てきたストリップ形状をタイトにする又は緩める。

噴射ノズルを局所冷却装置として用いる場合、制御可能なノズルをストリップ幅方向に約２インチおきに設け、形状欠陥補正のための冷却剤の量と制御されない作業ロール冷却のための噴霧量との比は約１：１から３：１までの範囲である。言い換えれば、各域における局所冷却を行うための制御可能なノズルからの冷却剤の量は作業ロールを冷却するために作業面に一定して噴霧されるノズルからの量の約１００％〜３００％である。流れの毎分当たりの実際の全ガロン量は、造られるストリップの厚、両上下ワークが局所的に冷却されるかどうか、主な上及び／又は下作業ロール冷却剤供給弁の設定、冷却剤の温度、及び個々の噴射ノズルのサイズ（一般に作業ロールを冷却するのに使われる噴射ノズルと同じでも異なっていてもよい）によって決まる。

熱間圧延機はストリップ形状を自動的に制御できるが、それは圧延機下流側に配置されたセンサロールにセンサを設けてストリップ幅方向に沿ったストリップ局所形状を検出し、制御システムが、制御可能な局所冷却装置を介して個々の域の作業ロールに噴霧される冷却剤の流れを制御できるからである。この設備により、熱間圧延機は、作業ロール作業面に沿う個々の域での各域作業ロールの局所冷却を調整することで、ストリップ内に検出された形状欠陥を自動調整でき、ひいては圧延機の作業ロール面の形状及び薄鋼ストリップの形状を制御できる。

本発明で例示の双ロール鋳造プラントの作動を添付図面に関して記述する。

例示の鋳造及び圧延設備を構成するのは全体に参照番号１１を付した双ロール鋳造機であり、そこで製造された薄鋳造鋼ストリップ１２が移行路１０内を通り、ガイドテーブル１３を渡ってピンチロールスタンド１４に至る。ピンチロールスタンド１４を出た後 、薄鋳造ストリップ１２はバックアップロール１６及び上下作業ロール１６Ａ，１６Ｂで構成された熱間圧延機１５に入り、ストリップ厚が減らされる。圧延機１６を出たストリップ１２は、ランアウトテーブル１７上を通って水噴流１８により強制冷却されることができ、次いで、１対のピンチロール２０Ａで構成されたピンチロールスタンド２０を通って巻取器１９に至る。

双ロール鋳造機１１を構成する主機械フレーム２１が支持する１対の横方向に配置された鋳造ロール２２は間にロール間隙２７を形成する鋳造面２２Ａを有する。鋳造操業中に溶融金属は取鍋（図示せず）からタンディッシュ２３へと供給され、耐火シュラウド２４を経て取外し可能なタンディッシュ２５（分配容器又は遷移ピースとも呼ばれる）へと、更には、ロール間隙２７上方の鋳造ロール２２間の金属送給ノズル２６（コアノズルとも呼ばれる）へと至る。取外し可能なタンディッシュ２５は蓋２８を備えている。溶鋼はタンディッシュ２３からシュラウド２４出口を経て取外し可能なタンディッシュ２５に導入される。タンディッシュ２３はストッパロッドとスライドゲート弁（図示せず）とを備えていてシュラウド２４出口を選択的に開閉し、タンディッシュ２３から鋳造機への溶融金属流を有効に制御する。溶融金属は取外し可能なタンディッシュ２５から出口に流れ、オプションで、送給ノズル２６へと流れる。

従って、鋳造ロール２２に送給される溶融金属が、ロール間隙２７上方で鋳造ロール面２２Ａにより支持される鋳造溜め３０を形成する。この鋳造溜めをロール端で囲い込む１対の側部堰又は側部板２８は、側部堰に接続された流体圧シリンダユニットで構成される１対のスラスタ（図示せず）によりロール端に当てられる。鋳造溜め３０の上面（一般に「メニスカス」レベルと呼ばれる）は送給ノズル２６の下端より上に来ることで、送給ノズル２６下端が鋳造溜め内に浸漬してもよい。

鋳造ロール２２は冷却剤供給源（図示せず）により内部的に水冷され、駆動装置（図示せず）により相互方向に回転駆動されるので、動いている鋳造ロール面上に殻が凝固してロール間隙２７にて互いに合わされて薄鋳造ストリップ１２を造り、それが鋳造ロール間のロール間隙から下方に送給される。

双ロール鋳造機１１下方では、鋳造鋼ストリップ１２がシールされた封入部１０内を通ってガイドテーブル１３に至り、ガイドテーブルによりストリップはピンチロールスタンド１４へとガイドされてから、シールされた封入部１０の外に出る。封入部１０のシールは完全でなくて良いが、以下で述べるように封入部内の雰囲気の制御と封入部内での鋳造ストリップに対する酸素のアクセスを可能にするのに適切なものとする。シールされた封入部１０を出た後、ストリップはピンチロールスタンド１４の後で更なるシールされた封入部（図示せず）を通ることができる。

封入部１０は、複数の別々の壁部を種々のシール接続部でつなぎ合わせて連続する封入部壁を形成することにより形成される。これら壁部を構成するのは、双ロール鋳造機の部分で鋳造ロール２２を囲む第１壁部４１と、第１壁部４１の下方に延びて開口を形成し、スクラップボックス容器４０の上縁部とシール係合する封入部壁部４２である。スクラップボックス容器４０と封入部壁部４２とのシール４３は封入部壁部４２の開口の周りでナイフ・砂シールにより形成でき、シールは封入部壁部４２に対するスクラップボックス容器４０の上下動により確立・解除できる。より明細には、スクラップボックス容器４０の上縁部には砂を満たした上向き溝を形成でき、該溝は封入部壁部４２の開口の周りから垂下したナイフフランジを受ける。シール４３は、スクラップボックス容器４０を上昇させてナイフフランジを溝の砂に進入させることによってシールを確立することで形成される。このシール４３はスクラップボックス容器４０を鋳造機から離れたスクラップ排出位置（図示せず）へと動かそうとして作動位置から降下させることにより解除できる。

スクラップボックス容器４０は車輪４６付きの台車４５に取付けられてレール４７上を走行するので、スクラップボックス容器はスクラップ排出位置へと移動できる。台車４５に備えた一組の動力付きねじジャッキ４８はスクラップボックス容器４０を、封入部壁部４２から離間した降下位置からナイフフランジが砂に進入して両者間にシール４３を形成する上昇位置へと持ち上げるよう作動可能である。

シールされた封入部１０は更に、ガイドテーブルの周りに配し、１対のピンチロール５０を含むピンチロールスタンド１４のフレームに接続される第３壁部６１で構成することができる。封入部１０に配した第３壁部６１は摺動シール６３によりシールされる。

封入部壁部４１，４２，６１の大半は耐火煉瓦でライニングされていてよい。又、スクラップボックス容器４０は耐火煉瓦又は不定形耐火ライニングでライニングされていてよい。

このようにして、封入部１０全体が鋳造作業前にシールされ、それによりストリップが鋳造ロール２２からピンチロールスタンド１４に至るにつれての薄鋳造ストリップ１２への酸素アクセスを制限する。初期に、ストリップはストリップ初期部に重厚なスケールを形成することで封入部１０から全酸素を抜取ることができる。しかしながら、シールされた封入部１０は周囲の雰囲気から封入部への酸素進入を制限してストリップが取込み得る酸素量を減らす。従って、初期立ち上げ期以後、封入部１０の酸素含量は使い尽くされたままであるので、ストリップ１２酸化のために使える酸素が制限される。このようにして、連続的に還元又は非酸化ガスを封入部に送給する必要なしにスケール形成が制御される。

勿論、還元又は非酸化ガスを封入部壁部を介して供給してもよい。しかしながら、立ち上げ期の重厚なスケーリングを避けるためには、鋳造開始直前に封入部１０を浄化して封入部１０内の初期酸素レベルを下げることができ、それにより封入部を通過するストリップを酸化させる酸素との相互作用の結果として封入部内で酸素レベルが安定するまでの時間が減らされる。例えば、一例として、封入部１０は窒素ガス等で好都合に浄化できる。初期酸素含量を５〜１０％のレベルに減少させることにより、初期立ち上げ相でさえも封入部１０からの出口でのストリップのスケーリングが約１０〜１７ミクロンに制限されることが判明している。

鋳造操業の始めに、鋳造状態が安定化するまで短い長さの不完全ストリップが造られる。連続鋳造が確立すると、鋳造ロール２２はわずかに離間されてから再び合わせられて、このストリップ先端をオーストラリア特許６４６，９８１やアメリカ特許第５，２８７，９１２号に記述されているように、切り離して後続の薄鋳造ストリップ１２のきれいな頭端を形成する。不完全な材料は鋳造機１１の下方に位置したスクラップボックス容器４０に落下し、この時、図２に示すように通常はピボット３５から鋳造機の下方片側に垂下している旋回エプロン３８が鋳造機出口を横切って旋回して薄鋳造ストリップ１２のきれいな頭端をガイドテーブル１３へとガイドし、ストリップがピンチロールスタンド１４に供給される。次いで、エプロン３８が図２に示すような垂下位置へと戻されることにより、ストリップ１２は図１及び図２に示すようにループ３６状に垂下できてからその後ストリップはガイドテーブル１３へと通る。ガイドテーブル１３を構成する一連のストリップ支持ロール３７はピンチロールスタンド１４に至るまでストリップを支持する。ロール３７は一列に配されてピンチロールスタンド１４から後方に鋳造機下側へと下方に湾曲して延び、ループ３６からのストリップを滑らかに受けてガイドする。

双ロール鋳造機は、アメリカ特許第５，１８４，６６８号及び第５，２７７，２４３号、又はアメリカ特許第５，４８８，９８８号に示され詳細に記述された種類のものであってよい。本発明の一部を構成しない構造的詳細についてはこれらの特許を参照することができる。

ピンチロールスタンド１４を構成する１対のピンチロール５０は熱間圧延機１５により加えられる張力に応答できる。従って、ストリップは、鋳造ロール２２からガイドテーブル１３を経てピンチロールスタンド１４に至るまでループ３６状に垂下でき、ピンチロール５０は自由垂下するループと処理ライン下流部でストリップに加えられる張力との間の張力バリヤを提供する。ピンチロール５０はフィードテーブル３８上のストリップの位置を安定させることもして、ストリップを熱間圧延機１５に送給する。しかしながら、実際にはストリップはループ３６の形状にゆがみが生じる位にガイドテーブル１３上で横方向に強く蛇行する傾向のあることが判明している。結果としてストリップの縁部には波打ちや割れが生じ、極端な場合には大量の横方向割れによりストリップの完全な破断ともなる。

ストリップの蛇行を制御するため、ピンチロール５０は形状が凸で幅方向においてできるだけ多くストリップを把持し、１対の空気圧又は流体圧シリンダユニット（図示せず）が、ピンチロール５０各端に１つずつ配置されている。シリンダユニット３２は個々に作動可能で２つの把持位置に加えられる圧力を変えることができ、それによりこれらの位置でストリップ１２に課される速度差を引き起こし、従ってストリップを操舵する。このようにして、ピンチロール５０を操作してストリップ横方向に離間した把持位置でのストリップ把持強度の差によりストリップを操舵することができる。

薄鋳造ストリップ１２がピンチロールスタンド１４から、上下作業ロール１６Ａ，１６Ｂで構成される熱間圧延機１５に送給される。上作業ロール１６Ａに隣接しているのはヘッダ７０Ａであり、冷却剤を３列のノズル７１Ａ，７２Ａに供給する。ストリップに一番近い列のノズル７１Ａは、例えばヘッダ７０Ａから１００ポンド・平方インチで毎分４７０ガロンの冷却剤を供給できる２４ノズルを含む。ノズル７１Ａは鋳造操業中に調整されず、鋳造操業中絶えず上作業ロール１６Ａを冷却する。残りの２列のノズル７２Ａは、例えば１００ポンド・平方インチで毎分２３５ガロンの冷却剤を供給できる一列の１２ノズルと、その列と交互配置の、例えばヘッダ７０Ａから１００ポンド・平方インチで毎分４００ガロンの冷却剤を供給できるもう一列の１３ノズルとを有する。２列のノズル７２Ａはノズルからの噴霧が互いに干渉しあって噴霧の冷却効率を減じることのないよう離間されている。ノズル７１Ａからの冷却剤噴霧７５及びノズル７２Ａからの冷却剤噴霧７６の制御は、上ヘッダ弁７３Ａにより、又はオペレータによって所望流量にプリセットされた流量計７３Ａにより手動制御できる。加えて、ノズル７２Ａからの噴霧７６の少なくとも一部が、そして通常は全部ではなくとも大半が、上作業ロール１６Ａ作業面７７Ａの２縁部域７８Ａ及び中央域７９Ａの少なくとも３つの横方向域各々に配した個々の制御弁７４Ａにより個別に制御される。又、中間又は四半域８０Ａを設けて特にクォーターバックルのための制御をすることもできる。又、設ける域の数はいくらでもよく、その数は、実施例の形状及び個々の制御弁７４Ａによって調整されるノズル７２Ａの数によってのみ制限される。個々の制御弁７４Ａは熱間圧延機の特定の実施例に応じた所与の域において２以上のノズル７２Ａを制御することができると理解される。しかしながら、通常は個々の制御弁７４Ａを各ノズル７２Ａのために設けることが、熱間圧延機の操作に更に柔軟性と有効性を与え、作業ロール１６Ａを形状制御し、ひいては鋳造ストリップを形状制御する。ノズル７２Ａは典型的には約２インチおきに配置できる。いずれにしろ、ノズル７２Ａからの噴霧は、散布される噴霧が作業ロール１６Ａ作業面７７Ａ横方向の域間で大幅にオーバーラップするよう設定される。このようにして、制御可能なノズル７２Ａはストリップ１２全体のどこの形状欠陥にも応答して有効に制御できる。スワイパーバー(swiper bar)８１も設けられて、冷却剤が作業面７７Ａに衝突した後にノズル７１Ａ，７２Ａの噴霧７５，７６から噴霧した冷却剤を排除するので、冷却剤がストリップ１２に接触することによる局所冷却で欠陥が生ずるを妨げることができる。

同様に、下作業ロール１６Ｂに隣接するヘッダ７０Ｂが３列のノズル７１Ｂ，７２Ｂに冷却剤を供給する。ストリップに一番近い列のノズル７１Ｂは、例えばヘッダ７０Ｂから１００ポンド・平方インチで毎分４７０ガロンの冷却剤を供給できる２４ノズルを含む。ノズル７１Ｂは鋳造操業中に調整されず、鋳造操業中絶えず下作業ロール１６Ｂを冷却する。残りの２列のノズル７２Ｂは、例えば１００ポンド・平方インチで毎分２３５ガロンの冷却剤を供給できる一列の１２ノズルと、その列と交互配置の、例えばヘッダ７０Ｂから１００ポンド・平方インチで毎分４００ガロンの冷却剤を供給できるもう一列の１３ノズルとを有する。ここでも、２列のノズル７２Ｂはノズルからの噴霧が互いに干渉しあって噴霧の冷却効率を減じることのないよう離間されている。ノズル７１Ｂからの冷却剤噴霧７５及びノズル７２Ｂからの冷却剤噴霧７６の手動制御が下ヘッダ弁７３Ｂにより手動制御される。加えて、ノズル７２Ｂからの噴霧７６の少なくとも一部が、そして通常はその全部ではなくとも大半が、上作業ロール１６Ｂ作業面７７Ｂの２縁部域７８Ｂ及び中央域７９Ｂの少なくとも３つの横方向域各々に配した個々の制御弁７４Ｂにより個別に制御される。更に又、中間又は四半域８０Ｂを設けることができ、又、設ける域の数はいくらでもよく、その数は個々の制御弁７４Ｂによって調整されるノズル７２Ｂの数によってのみ制限される。個々の制御弁７４Ｂは熱間圧延機の特定の実施例に応じた所与の域において２以上のノズル７２Ｂを制御することができると理解される。しかしながら、通常は、個々の制御弁７４Ｂを各ノズル７２Ｂのために設けることが熱間圧延機の操作に更に柔軟性と有効性を与えて、ストリップ形状を制御する。ノズル７２Ｂは典型的にはは約２インチおきに配置できる。いずれにしろ、ノズル７２Ｂはノズルから散布される噴霧が作業ロール１６Ｂ作業面７７Ｂの域間で大幅にオーバーラップするように設定される。このようにして、制御可能なノズル７２Ｂは下作業ロール１６Ｂのどの作業面の形状にも、ひいてはストリップ１２のどこの形状欠陥にも応答して制御できる。

鋳造操業中、作業ロール１６Ａ，１６Ｂは冷却剤噴霧７５，７６により、許容可能な範囲（例えば、２５０℃以下）の温度に維持され、他方、熱間圧延機を通るストリップ１２は通常約１２００℃である。作業ロールの冷却の大半はストリップに一番近いノズル７１Ａ，７１Ｂからの噴霧７５により提供されるので、ノズル７２Ａ，７２Ｂからの冷却剤は主にストリップ形状制御に利用できる。制御可能なノズル７２Ａ，７２Ｂのための通常の制御アクションは、ストリップが緩んだ又はタイトな形状を呈している域の作業ロール１６Ａ，１６Ｂ作業面７７Ａ，７７Ｂに対する冷却剤噴霧流（量及び／又は速度）を増加又は減少させることである。外側２列のノズル７２Ａ，７２Ｂの一部は自動流れ制御を用いた場合に流れ制御ができるよう特に近い位置にプリセットできるので、通常の作動モードは上部ヘッダ７０Ａのノズル７２Ａの個々の制御弁７４Ａ全てを約４０〜６０％開位置付近にすることができる。若しくは、手動制御を用いる場合には、通常の作動モードは上ヘッダ７０Ａのノズル７２Ａの個々の制御弁７４Ａ全てを閉じ位置付近にして開始できる。いずれにしろ、下作業ロール１６Ｂに対するヘッダ７０Ｂ、制御弁７４Ｂにより制御される個々の供給はノズル７２Ｂの中央及び下側列（ストリップ１２から最も遠い）の２５ノズル７２Ｂ各々で行われる。

図６に示すように、１鋳造シーケンスでの圧延中の観察で、薄鋳造ストリップ１２の圧延による取除がほとんど又は全く不可能な連続クォーターバックルが示された。稼働完了後、両上下作業ロール１６Ａ，１６Ｂ（それぞれ"ＴＷＲ"，"ＢＷＲ"で示す）についてロール温度計測が行われた。図６は作業ロール１６Ａ，１６Ｂでの圧延完了直後と約４５分後の温度計測を示す。図６ではストリップ縁部も概略的に垂直線で示されている。図は下作業ロール１６Ｂ（ＢＷＲ）の比較的正常な温度プロフィールを示している。しかしながら、大幅な温度上昇が上作業ロール１６Ａ（ＴＷＲ）の駆動側に観察された。これは２組の計測で確認された。後続の鋳造シーケンスでクォーターバックルを避けようとして、別の一組の作業ロール１６Ａ，１６Ｂが熱間圧延機１５に据付けられた。しかしながら、厳しい駆動側クォーターバックルが、図６に示した温度プロフィールと同様に非対称にストリップ駆動側に観察された。

鋳造シーケンスが、新たな基礎作業プロフィールの作業ロール１６Ａ，１６Ｂにより圧延機１５で熱間圧延された。圧延初期に、小さなオペレータ側クォーターバックルと駆動側エッジ波が観察された。その結果、この域で両上下作業ロール付近の制御可能なノズル７２Ａ，７２Ｂが観察された欠陥を除去しようとして半開増分で開かれた。図８は、下作業ロール１６Ｂに隣接した２５制御弁７２Ｂ各々の位置(ひいては開度)を示し、図９は、圧力の関数として両ノズル７１Ａ，７１Ｂ及び７２Ａ，７２Ｂを通る冷却剤流を示す。点線は内側列及び中央列のノズルであるノズル７１Ａ，７１Ｂ及び７２Ａ，７２Ｂで、実線は外側列のノズルのノズル７２Ａ,Ｂである。オペレータ駆動側クォーターバックル及び駆動側エッジ波は、冷却剤流の調節の結果、除去された。上下作業ロール温度は圧延の終わりに再び計測され、結果を図７に示す。

図７の結果の温度プロフィールは図６で報告されたものと大幅に異なる。第１に、上作業ロール（ＴＷＲ）温度は図６で観察された駆動側頂点をもはや持たず、ロール温度プロフィールは図６の下作業ロール（ＢＷＲ）温度で得られたものと類似していた。今回の下作業ロール温度はストリップ幅方向に平らではなくはっきりと放物線状であった。薄鋳造ストリップ１２の縁部はほぼ第２噴射ノズルと第２４噴射ノズル位置に位置していた。図６と図７でのこの制御弁パターン及びストリップ温度の差異が、本発明によって行なうことのできる下作業ロール１６のキャンバーの制御ひいてはストリップ形状の制御を示している。

鋳造ストリップの形状欠陥を自動的に制御するため、ストリップ形状の変化は熱間圧延機下流側に配置されたセンサ装置によって検出でき、ストリップ横方向の個々の域のストリップ形状を検出し、個々の域での配置でのストリップ形状を示す電気信号をコンピュータ（図示せず）等の制御システムの論理回路に送るよう構成される。センサ装置は、例えば、ストリップ幅方向の局所張力を検出する、ヴァイ・クレシム(VAI CLECIM)社製の２５０−４００ｍｍ径プラニシム(Planicim:登録商標)リフレクタロール等のセンサロール２９でよい。若しくは、センサ装置はラスコン(LASCON)社製等の距離計測レーザーその他の光学装置であってよい。制御システムは、センサ装置からの電気信号に応えて作業ロール１６Ａ，１６Ｂ幅方向沿いの個々の制御可能なノズル７２Ａ，７２Ｂを流れる冷却剤流を制御する。作業ロール１６Ａ，１６Ｂ横方向に配置される制御可能なノズル７２各々に対応する制御装置があってよいが、必ずしもそのように設ける必要があるわけでもない。いずれにしろ、制御装置は作業ロール１６Ａ，１６Ｂ作業面の形状を制御し、ひいては薄鋳造ストリップの形状を制御するよう、独立して各域のノズル噴霧を介し冷却剤流を制御できる。

鋳造ストリップの形状制御をする熱間圧延機を備えた薄ストリップ鋳造プラントの概略図である。 図１の薄ストリップ鋳造プラントの鋳造機の拡大切欠き側面図である。 局所冷却装置の配置を示す図１の薄ストリップ鋳造プラントの熱間圧延機の部分側面図である。 図１の薄ストリップ鋳造プラントの熱間圧延機の局所冷却装置からの冷却パターンを示す部分図である。 図１の薄ストリップ鋳造プラントの熱間圧延機の局所冷却装置からの冷却パターンを示す部分図である。 本発明によるストリップ形状制御のない薄ストリップ鋳造プラントにおける熱間圧延機の上下作業ロール横方向の距離の関数として温度を示すグラフである。 本発明によるストリップ形状制御を備えた薄ストリップ鋳造プラントにおける熱間圧延機の上下作業ロール横方向の距離の関数として温度を示すグラフである。 図６に示した高温ストリップ横方向の熱間ストリップ圧延機の弁の開度を示す。 図６に示した高温ストリップ横方向の熱間ストリップ圧延機圧力の関数として噴射ノズル流特性を示すグラフである。

Claims (11)

1. ａ．間にロール間隙（２７）を有する１対の鋳造ロール（２２）を備えた薄ストリップ鋳造機（１１）を組み立て、
   ｂ．ロール間隙上方の鋳造ロール間に鋳造溜めを形成できる金属供給システム（２３〜２６）を組み立て、ロール間隙の端に隣接した側部堰（２８）で前記鋳造溜めを囲い込み、
   ｃ．薄ストリップ鋳造機に隣接して、高温ストリップ（１２）を圧延する間隙を間に形成した作業面（７７Ａ，７７Ｂ）を有する作業ロール（１６Ａ，１６Ｂ）を備えた熱間圧延機（１５）を組み立て、前記作業ロールの有する作業ロール面がロールにわたる所望ストリッププロフィールに関連し、
   ｄ．熱間圧延機の作業ロール沿いに間隔をおいて中央域及び２縁部域の少なくとも３つの横方向域（７８，７９，８０）に配置され各域で冷却剤を噴霧できる噴射ノズル（７１，７２）を組み立て、各域でノズルにより噴霧される冷却剤流の量が個々に制御でき、
   ｅ．各域で各作業ロール作業面に噴霧する噴射ノズル（７１，７２）の少なくとも一部からの噴霧冷却剤流を個々に調整できる制御システムを組み立て、
   ｆ．対の鋳造ロール間に溶鋼を導入して、鋳造ロール鋳造面上に支持され前記側部堰により囲い込まれる鋳造溜めを形成し、
   ｇ．鋳造ロールを相互方向に回転させて鋳造ロール面上に凝固金属殻を形成し、鋳造ロール間のロール間隙を介して前記凝固殻から薄鋼ストリップを鋳造し、
   ｈ．熱間圧延機（１５）の作業ロール（１６Ａ，１６Ｂ）間で薄鋳造ストリップ（１２）を圧延し、各域（７８，７９，８０）のノズル（７１，７２）の少なくとも１つへの冷却剤流を変えることによって、少なくとも１つの作業ロールの作業面の局所形状制御を行うことにより、各域の圧延機ロール間隙プロフィールと入来鋳造ストリッププロフィールとの違いから鋳造ストリップのいずれかの域で起きる形状欠陥形成を妨げることができる、
   という諸段階で構成される、連続鋳造によるストリップの形状制御を備えた薄鋳造ストリップ製造方法。
2. 中央域（７９）、２中間域及（８０）び２縁部域（７８）の少なくとも５横方向域（７８，７９，８０）が設けられる、請求項１に記載の方法。
3. 噴霧ノズルと同数の域がある、請求項１又は２に記載の方法。
4. 各ノズル（７１，７２）からの冷却剤流が個別に制御される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. ｉ．熱間圧延機下流側で各域のストリップ形状を検出し、
   ｊ．熱間圧延機（１５）下流側の各域のストリップで検出されたストリップ形状により制御される制御システムを介し各域のノズル（７１，７２）の少なくとも１つへの冷却剤流を自動的に変えることにより、少なくとも１つの作業ロールの作業面の局所形状制御を行い、圧延機ロール間隙プロフィールと入来鋳造ストリッププロフィールとの違いから形状欠陥が形成されるのを妨げることができる、
   という追加の段階で構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. ａ．間にロール間隙（２７）を有する１対の鋳造ロール（２２）を備えた薄ストリップ鋳造機（１１）と、
   ｂ．ロール間隙上方の鋳造ロール間に鋳造溜めを形成でき、ロール間隙の端に隣接した側部堰（２８）で前記鋳造溜めが囲い込まれる、金属供給システム（２３〜２６）と、
   ｃ．薄ストリップ鋳造機に隣接し、高温ストリップ（１２）を圧延する間隙を間に形成する作業面を有する作業ロール（１６Ａ，１６Ｂ）を備え、該作業ロールの作業ロール面が圧延すべき所望ストリッププロフィールに関連する、熱間圧延機（１５）と、
   ｄ．熱間圧延機の作業ロールのうちの少なくとも１つの作業面（７７）に沿って間隔をおいて中央域及び２縁部域の少なくとも３つの横方向域（７８，７９，８０）に配置され、作業ロールのうちの少なくとも１つの作業面を局所冷却制御でき、各域の冷却が個々に制御できる、複数の局所冷却装置（７１，７２）と、
   ｅ．鋳造ロールを相互方向に回転させて鋳造ロール面上に凝固金属殻を形成し、鋳造ロール間のロール間隙を介し前記凝固殻から薄鋼ストリップを鋳造できる、駆動装置と、
   ｆ．冷却される熱間圧延機の少なくとも１つの作業ロールの作業面の局所冷却制御を個々に調整して作業ロール作業面の局所制御を行い、それにより各域の圧延機ロール間隙プロフィールと入来鋳造ストリッププロフィールとの違いからいずれかの域にストリップの形状欠陥が形成されるのを妨げることができる制御システムと
   で構成される、連続鋳造によるストリップの形状制御を備えた薄鋳造ストリッププラント。
7. 中央域（７９）、２中間域（８０）及び２縁部域（７８）の少なくとも５横方向域（７８，７９，８０）が設けられる、請求項６に記載の薄鋳造ストリッププラント。
8. 局所冷却装置（７１，７２）と同数の域がある、請求項６又は７に記載の薄鋳造ストリッププラント。
9. 各局所冷却装置（７１，７２）が個別に制御される、請求項６〜８のいずれかに記載の薄鋳造ストリッププラント。
10. ｇ．熱間圧延機（１５）下流側に配置され、ストリップ横方向各域のストリップ形状を検出できるセンサ（２９）と、
    ｈ．熱間圧延機下流側の各域のストリップにおいて検出されるストリップ形状に応じて各域でのノズルの少なくとも１つへの冷却剤流を自動的に変えて、少なくとも１つの作業ロールの作業面の形状局所制御を行い、圧延機ロール間隙プロフィールと入来鋳造ストリッププロフィールとの違いから形状欠陥が形成されるのを妨げることができる制御システムと
    から更に構成される、請求項６〜９のいずれかに記載の薄鋳造ストリッププラント。
11. 局所冷却装置（７１，７２）が作業面に沿いストリップ（２）の縁部を超えて組み立てられる、請求項６〜１０のいずれか１つに記載の薄鋳造ストリッププラント。