JP5119483B2 - 連続鋳造鋳片のガス切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造設備にて鋳造した鋳片を、ガス切断機で切断する際、鋳造速度、鋳片幅、鋳片の冷却パターン等に関係なく、鋳片表面の温度分布及び／又は表面温度に基づいて切断速度を制御する切断方法に関する。

連続鋳造機設備において、鋳型から連続的に引き抜かれたスラブやブルーム等の鋳片は、ガス切断機で、所定の長さに切断され、次の工程へ搬送される。ガス切断機は、鋳片の移動速度と同期して移動し、その間、ガスを噴き出す吹管が、鋳片の両端側から、切断線に沿って中央に移動して、ガスフレームの熱で鋳片を切断する（例えば、特許文献１及び２、参照）。

通常、鋳片を所定長さに切断する切断速度は、機端表面温度や、鋼種を含む操業条件に基づいて予め設定するが、鋳片表面の冷却状態の変化に起因し、ガス吹管の移動中、ガスフレームが、鋳片下面に到達せず、切断失敗となる場合がある。

特許文献１には、鋳片の幅方向の表面温度分布に対応する切断トーチの速度分布を設定し、この速度分布に基づいて切断速度を制御する切断方法が開示されている。

この方法によれば、切断時間を短縮することができるが、一方で、鋳片底部を切り残す可能性が大きくなる。鋳片底部を切り残した場合、再度、切断をやり直すことになるが、その作業は、オペレーターが、監視カメラで監視しつつ行うこととなるので、切断作業効率は低下する。

特許文献２には、監視カメラで鋳片の下面側を撮影して、ガス吹管から吹き出すフレームの状態を監視し、フレームの状態が正常になるように、ガス吹管の位置を調整する切断制御方法が開示されている。

この方法によれば、鋳片底部における切り残しはなくなるが、ガスを必要量以上に消費することになる。また、撮影機器を含む制御機器が大掛かりなものとなり、特許文献２に開示の切断制御方法は、コスト的に不利なものである。

特開昭６２−００９７６０号公報 特開平０９−１５０２６２号公報

鋳片が切断されなかった場合、切り残しや噴き上げが発生する。切り残しは、切断処理が完了したにもかかわらず、鋳片底部が切断されていない現象である。噴き上げは、切断中に、鋳片底部の切り残し部に溶けた鉄が溜まり、その溜まった鉄が噴き上げる現象である。

切り残しが発生すれば、(a)自動制御シーケンスにより、再切断処理に移行する、又は、(b)オペレーターが、手動で、再度、切断作業を行わざるを得ず、切断作業効率が低下する。噴き上げは、設備の損傷の原因となる。さらに、切断に失敗した鋳片の断面においては、表面性状が劣化していて、後工程で、切断面の形状を精整する作業が必要になる。

そこで、本発明は、連続鋳造鋳片のガス切断において、切断速度（ガス吹管の移動速度）を適切に制御して、切断失敗を回避することを課題とし、該課題を解決する連続鋳造鋳片のガス切断方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、切断失敗を起こさない連続鋳造鋳片のガス切断方法について鋭意検討した。その結果、鋳片の短辺側の表面も含めて、鋳片表面の温度分布を測定し、該温度分布に基づいて、ガス吹管の移動速度（切断速度）を、連続的に制御すれば、切断失敗を、完全に回避できることを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１） 鋳造後の連続鋳造鋳片を所定の長さにガス切断する方法において、
（ｉ）上記鋳片の切断位置の両側にて、該鋳片の短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布を測定し、
（ii）上記温度分布に基づいて、上記鋳片の短辺側から中央部へ移動するガス吹管の速度を、それぞれ、連続的に制御する
ことを特徴とする連続鋳造鋳片のガス切断方法。

（２） 鋳造後の連続鋳造鋳片を所定の長さにガス切断する方法において、
（ｉ）上記鋳片の切断位置の両側にて、該鋳片の短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布、及び、切断位置での長辺中央部の表面温度を測定し、
（ii）上記温度分布、及び、長辺中央部の表面温度に基づいて、上記鋳片の短辺側から中央部へ移動するガス吹管の速度を、それぞれ、連続的に制御する
ことを特徴とする連続鋳造鋳片のガス切断方法。

（３） 前記長辺中央部の表面温度に代えて、連続鋳造機の機端表面温度計で測定した機端表面温度に基づいて推定した切断位置での長辺中央部の表面温度を用いることを特徴とする前記（２）に記載の連続鋳造鋳片のガス切断方法。

（４） 前記温度分布、又は、前記温度分布及び表面温度に基づいて、連続鋳造鋳片の短辺側から中央部へ移動するガス吹管の速度を制御する制御領域を設定するとともに、それぞれの領域において、上記速度を連続的に制御することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の連続鋳造鋳片のガス切断方法。

本発明によれば、鋳片幅や鋳造速度、冷却パターンにより変化する鋳片の冷却状態（表面温度）に応じて、適切な切断速度を設定し、連続鋳造鋳片を、切断失敗することなく、切断することができるので、切断失敗時のオペレーターの介入（手動切断）を不要とし、安定した切断作業を継続することができる。

連続鋳造鋳片を切断する態様を模式的に示す図である。 切断に失敗した連続鋳造鋳片の断面を模式的に示す図である。 本発明による連鋳片切断の態様を示す図である。 連続鋳造鋳片の短辺側表面の温度分布を示す図である。 連続鋳造鋳片の長辺側表面の温度分布を示す図である。 連鋳片の長辺の上面及び下面における温度分布を示す図である。 連鋳片の長辺の上面及び下面における温度分布の差を示す図である。 厚さ２４０ｍｍ、幅２２００ｍｍの連鋳片における短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部近傍までの温度分布、及び、長辺中央部の表面温度を示す図である。 厚さ２４０ｍｍ、幅１２００ｍｍの連鋳片における短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部近傍までの温度分布、及び、長辺中央部の表面温度を示す図である。 切断不良の発生を抑制して、切断面の性状を劣化させることなく、確実に鋳片を切断し得る切断速度を示す図である。

図面に基づいて、本発明を説明する。

図１に、連続鋳造鋳片を切断する態様を模式的に示す。鋳型１から引き抜かれた連続鋳造鋳片（以下「連鋳片」ということがある）は、搬送ロール６で搬送される間に、ガス吹管５を備えるガス切断機４によって、所定の長さの連続鋳造鋳片２’に切断される。

切断機４の上流側には、連鋳片の長辺上面中央部の表面温度を測定する機端表面温度計３が配置されている。機端表面温度は、切断位置や切断速度（ガス吹管の移動速度）を設定する際の根拠情報となる。

前述したように、切断失敗となれば、切り残しや噴き上げが発生する。切り残しが生じた場合、自動、又は、手動による、再切断を行うことになり、切断作業効率が低下する。噴き上げは、設備の損傷の原因となる。さらに、切断が失敗した鋳片断面には、図２に示すように、末広がりの切断条痕７が残ることになる。このように表面性状が劣化した連鋳片においては、後工程で、切断面の形状を精整する作業が必要になる。

ここで、図３に、本発明による連鋳片の切断態様を示す。連続鋳造鋳片２の短辺２z側に、温度計８l、８rを配置し、切断位置において、短辺２zの下端部から上端部を含む長辺２xの中央部までの温度分布を測定する。連続鋳造鋳片２の長辺２x側にも温度計（図示なし）を配置し、切断位置における鋳片長辺側の温度、又は、温度分布を測定する。

連続鋳造鋳片２の切断位置において測定した表面温度分布を制御装置９に入力し、連続鋳造鋳片２の切断速度（ガス吹管５l、５rの移動速度）を演算する。算出した切断速度に基づいて、ガス吹管５l、５rの移動速度を制御し、連続鋳造鋳片２を、切断位置にて切断する。

本発明は、前述したように、連鋳片の切断位置において、短辺下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布を測定し、該温度分布を、切断速度（ガス吹管の移動速度）を算出する根拠とする。この点が、本発明の特徴である。

切断に失敗しない切断速度を算出するために、連鋳片の短辺側における温度分布が必要となる理由は、次の通りである。

ガス切断は、ガス吹管の先端の切断火口から噴出する予熱炎で、鋳片表面を、約９００℃に加熱（予熱）し、その部分に、高圧酸素を吹き付けて燃焼させ、連鋳片を溶融させると同時に、溶融物を吹き飛ばして行うが、冷却された連鋳片の短辺側表面と長辺側表面において、温度分布は異なるので、当然に、連鋳片の溶融態様も相違する。

図４に、幅２２００ｍｍ（図中２２００Ｗ）と幅１２００ｍｍ（１２００Ｗ）の連鋳片の短辺側表面の温度分布を示す。図５に、幅２２００ｍｍ（図中２２００Ｗ）と幅１２００ｍｍ（１２００Ｗ）の連鋳片の長辺側表面の温度分布を示す。

図４及び図５から解るように、鋳片短辺側の下端部の表面温度は、鋳片長辺側の両端や、鋳片短辺側の上端部の表面温度より低い。それ故、鋳片長辺側の両端部の表面温度や、鋳片短辺側の上端部の表面温度から演算した切断速度を用いると、鋳片短辺側の下端部に対する加熱が不足し、切断に必要な反応エネルギーを与えることができず、鋳片底部に切断不良が発生する原因となる。

したがって、連鋳片の切断においては、温度が低い鋳片短辺側の下端部を含めて、適切に加熱する必要があり、そのために、鋳片短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布に基づいて、切断速度（ガス吹管の移動速度）を演算する必要がある。

鋳片短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布は、温度が連続的に変化しているので、この連続的変化に従って、切断速度（ガス吹管の移動速度）も連続的に変化させて、連鋳片の切断を制御する。

また、鋳片短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布は、左右対称でないので（図５、参照）、左右のガス吹管の移動速度は、それぞれ独立して演算して制御する。

即ち、本発明において、短辺側から中央部へ移動する左右のガス吹管の移動速度は、それぞれ独立して、かつ、連続的に制御する。この点も、本発明の特徴である。

切断速度（ガス吹管の移動速度）を演算する際、鋳片短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布に加え、長辺中央部の表面温度を考慮すると、より適切な切断速度を演算することができる。

図６に、連鋳片の長辺の上面及び下面における温度分布を示す。図７に、連鋳片の長辺の上面及び下面における温度分布の差を示す。なお、両図において、１２００Ｗは、連鋳片の幅が１２００ｍｍであることを意味し、２２００Ｗは、連鋳片の幅が２２００ｍｍであることを意味する。

図６及び図７に示すように、連鋳片の長辺の上面中央部における表面温度は、下面中央部の表面温度より低く、鋳片幅が狭いと、その低下は顕著である。なお、連鋳片の長辺の上面中央部における表面温度が、下面中央部の表面温度より低くなる理由は、鋳片の上面には、冷却水が溜まるからである。

連鋳片の上面に水が溜り、上面中央部の温度が低下する現象は避けられないので、左右のガス吹管の移動速度を、連鋳片の幅全域にわたり適切な移動速度とするためには、連鋳片の長辺中央部の表面温度を測定し、上記移動速度の演算に使用する必要がある。

この場合も、連鋳造片の短辺側から中央部へ移動する左右のガス吹管の移動速度は、それぞれ独立して、かつ、連続的に制御するが、切断効率をより高めるため、連鋳片の長辺上面において表面温度の変化が小さい領域では、ガス吹管の移動速度を制御せず一定としてもよい。

即ち、連鋳片の短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布、又は、該温度分布と長辺中央部の表面温度に基づいて、ガス吹管の移動速度を演算する際、ガス吹管の移動速度を制御する領域を設定し、該領域においてのみ、連続的に制御するようにしてもよい。

なお、連鋳片の長辺中央部の温度を、何らかの制約で測定することができない場合は、機端表面温度計（図１、参照）で測定した機端表面温度を用いて、連鋳片の長辺中央部の表面温度を推定し、該推定温度を実測表面温度に代えて用いてもよい。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
厚さ２４０ｍｍ、幅２２００ｍｍの連鋳片につき、連鋳片の短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布、及び、長辺中央部の表面温度を測定した。測定結果を、図８に示す。

（実施例１）
厚さ２４０ｍｍ、幅１２００ｍｍの連鋳片につき、連鋳片の短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布、及び、長辺中央部の表面温度を測定した。測定結果を、図９に示す。

長辺上面の両端の温度の平均は、短辺厚み方向の温度分布における平均温度より１０〜２０℃高く、また、短辺下端側は温度が低いので、長辺上面の温度から、短辺厚み方向の温度を推定することは難しい。それ故、長辺上面の温度分布のみで、切断速度を制御した場合には、幅方向の両端側で切断不良が発生したり、また、切断面の表面性状が劣化したりする（図２、参照）。

そこで、長辺上面の温度分布に加えて、短辺厚み方向の温度分布を用いて、長辺端部から中央部に移動するガス吹管の移動速度（切断速度）を演算して制御した。切断不良の発生を抑制して、切断面の性状を劣化させることなく、確実に鋳片を切断し得る切断速度を図１０に示す。

表１に、切断失敗頻度の改善結果を示す。本発明を実施した発明例では、切断失敗頻度が０である。

前述したように、本発明によれば、鋳片幅や鋳造速度、冷却パターンにより変化する鋳片の冷却状態（表面温度）に応じて、適切な切断速度を設定し、連続鋳造鋳片を、切断失敗することなく、切断することができるので、切断失敗時のオペレーターの介入（手動切断）をなくし、安定した切断作業を実現することができる。したがって、本発明は、鉄鋼製造産業において利用可能性が大きいものである。

１ 鋳型
２、２’ 連続鋳造鋳片
２x 長辺
２z 短辺
３ 機端表面温度計
４ ガス切断機
５、５l、５r ガス吹管
６ 搬送ロール
７ 切断条痕
８l、８r 温度計
９ 制御装置

Claims (4)

1. 鋳造後の連続鋳造鋳片を所定の長さにガス切断する方法において、
   （ｉ）上記鋳片の切断位置の両側にて、該鋳片の短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布を測定し、
   （ii）上記温度分布に基づいて、上記鋳片の短辺側から中央部へ移動するガス吹管の速度を、それぞれ、連続的に制御する
   ことを特徴とする連続鋳造鋳片のガス切断方法。
2. 鋳造後の連続鋳造鋳片を所定の長さにガス切断する方法において、
   （ｉ）上記鋳片の切断位置の両側にて、該鋳片の短辺側の下端部から上端部を含む長辺中央部までの温度分布、及び、切断位置での長辺中央部の表面温度を測定し、
   （ii）上記温度分布、及び、長辺中央部の表面温度に基づいて、上記鋳片の短辺側から中央部へ移動するガス吹管の速度を、それぞれ、連続的に制御する
   ことを特徴とする連続鋳造鋳片のガス切断方法。
3. 前記長辺中央部の表面温度に代えて、連続鋳造機の機端表面温度計で測定した機端表面温度に基づいて推定した切断位置での長辺中央部の表面温度を用いることを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造鋳片のガス切断方法。
4. 前記温度分布、又は、前記温度分布及び表面温度に基づいて、連続鋳造鋳片の短辺側から中央部へ移動するガス吹管の速度を制御する制御領域を設定するとともに、それぞれの領域において、上記速度を連続的に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造鋳片のガス切断方法。

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