JP5222738B2 - 鋼ストリップ連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、双ロール鋳造機で薄鋼ストリップの連続鋳造に関する。更に具体的にいうと、本発明は側部堰の摩耗操作と摩耗低減に関するものである。

双ロール鋳造機で、 内部冷却されて相互方向に回転する一対の水平鋳造ロールの間に溶融金属を導入し、動いているロール表面上で金属殻を凝固させ、ロール間隙にてそれら金属殻を合体させ、ロール隙間から下方に供給される薄鋳造ストリップ品を生み出す。本明細書では「ロール隙間」という言葉は、互いに最近接した鋳造ロールの領域全般を指すものとする。溶融金属は取鍋から注がれ、ロール隙間直上に位置するタンディッシュとコアノズルで構成される溶融金属供給システムを通して、ロール隙間直上のロール鋳造表面に支持されロール隙間の長さに沿って延びる溶融金属の鋳造溜めを形成することができる。この鋳造溜めを、鋳造ロール端面と摺動係合して保持された耐火側板又は堰で閉じ込めることにより、鋳造溜めの両端から溶融金属の流出をせき止めることができる。

双ロール鋳造機で鋼ストリップを鋳造する時、薄鋳造ストリップは１４００℃程度の非常に高温でロール隙間から離れる。もし鋳造ストリップを通常の雰囲気に晒すならば、鋳造ストリップはそのような高温での酸化のために非常に急速なうろこ模様（スケーリング）の発生を被る。それゆえ鋳造ロール直下に密閉筺体を備えて高温の鋳造ストリップを受け、ストリップは筺体の中を通ってストリップ鋳造機から離れていき、密閉筐体はストリップの酸化を妨げる雰囲気を包含する。酸化を妨げる雰囲気は、非酸化ガス、例えばアルゴン、窒素等の不活性ガス、または燃焼排気還元ガスを注入して作成し得る。あるいは、特許文献１及び特許文献２に開示されたように、ストリップ鋳造機操作時に酸素含有雰囲気が入らないよう筺体を密閉し、そして鋳造の初期段階で、鋳造ストリップの酸化を許容して密閉筐体から酸素を抜き出し、筺体内の雰囲気中の酸素含有量を減らすことができる。

従来、一般に鋳造操業期間は、コアノズル、タンディッシュ、側部堰の摩耗サイクルによって決定されている。多段の取鍋手順ならば、高温金属の供給元が溶融金属の取鍋を複数供給し、タレットの使用によって操作位置に出入させることが可能なので、非常に長く続けることができる。それゆえ鋳造操業を延長する注目の焦点は、コアノズル、タンディッシュ、側部堰の寿命サイクルに及んでいる。ノズル、タンディッシュまたは側部堰が交換しなければならないほど摩耗したときには、鋳造操業を停止し、そして摩耗した部材を交換しなければならない。一般に交換の際には摩耗していない部材を取り除くことも必要となり、そうしなければ次の操業期間は、摩耗しているが交換しなかった耐火部材の残りの寿命によって制限されるからであり、これに付随して耐火部材の寿命の無駄になると共に鋼鋳造のコストを増加させることになる。更にまた、全ての耐火部材を次の操業を開始する前に予熱しなければならない。黒鉛化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ホウ素ジルコニウム合成物は、金属供給構成要素として適切な耐火素材の例である。コアノズル、タンディッシュ、側部堰の全てを、溶融金属温度に近い非常に高温に予熱しなければならないので、鋳造操業と鋳造操業の間に鋳造時間の相当な無駄が存在する。特許文献３及び特許文献４を参照のこと。
米国特許第５，７６２，１２６号 米国特許第５，９６０，８５５号 米国特許第５，１８４，６６８号 米国特許第５，２７７，２４３号

本発明は、摩耗した耐火部材を交換する時間を制限し、耐火部材の寿命の無駄を低減し、鋳造に必要なエネルギーを低減し、鋳造機の鋳造能力を増加させる。耐火材の寿命を増加をさせ得ると共に、交換していない耐火部材の再加熱を回避もしくは最小限にし得る。コアノズルはタンディッシュよりも先に据え付けねばならず、逆に言えば、コアノズルを交換し得るようにするには、その前にタンディッシュを取り除かなればならず、またこれらの耐火部材は互いに独立して摩耗する。同様に側部堰はコアノズル、タンディッシュとは独立して摩耗し、そして側部堰同士も互いに独立して摩耗する。なぜならば最初に側部堰を、力を加えることによって鋳造ロール端に押し付け、そして、鋳造溜めからの溶融金属の流出に対して適切な密閉を確保するために、摩耗によって「埋め込む（bedded in）」必要があるからである。側部堰へ加える力は、最初の埋め込み期間の後に減少し得るが、鋳造操作の間中、常に側部堰に大きな摩耗を生じる程のものである。このため、金属供給システムでコアノズル、タンディッシュは、側部堰よりも長い寿命を持ち、そして通常、操業中に供給される溶融金属の複数の取鍋を通して操作され続けることができる。そのため鋳造操業の持続時間は、通常、側部堰の摩耗速度（the rate of wear）によって決定される。しかし、側部堰を交換して鋳造機の鋳造能力を増加させる時、まだ寿命を持つタンディッシュとコアノズルが交換されることが多い。どの耐火部材が最初に摩耗しても、摩耗をした部材を交換するために鋳造運転を終わらせることが必要になる。薄鋳造ストリップ品のコストは鋳造時間の長さに直接的に関係するので、予防措置として、一般に、金属供給システムの摩耗していない部材は、次の鋳造操業のさらなる混乱を避けるために寿命の終了前に交換され、その結果、耐火部材の寿命の無駄になる。

本発明によれば、側部堰の摩耗を最小限にし、そのため耐火部材、操作コストの無駄を低減し、鋳造時間を増加させることによって鋳造操業期間を拡張することができる。

以下の段階からなる薄ストリップ連続鋳造方法が開示される。
（ａ）横方向に配置された一対の鋳造ロールを組み立てることにより、鋳造ロール両端面に近接する側部堰によって囲い込まれ且つ鋳造ロール鋳造金属表面に支持された鋳造溜めを形成し、そして鋳造ストリップが下方へ排出し得る鋳造ロール間のロール隙間を形成し、
（ｂ）鋳造操業の開始時に、スネークエッグによって発生する力の増加を考慮し、側部堰が鋳造ロール端面に対して３.０ｋｇ／ｃｍ^２より小さく、１.２５ｋｇ／ｃｍ^２より大きい圧力を加えるように、鋳造ロール端面に対して
側部堰を押圧し、
（ｃ）鋳造溜めの目標高さ到達後に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力を１.２５ｋｇ／ｃｍ^２未満に低減し、鋳造溜めからの溶鋼静圧に抗しつつ、鋳造ロールの端面に対する側部堰の摩耗を低減する。

鋳造操業の開始時に、押す力は、１.５ｋｇ／ｃｍ^２より大きく、 もしくは１.９ｋｇ／ｃｍ^２より大きくし得る。

鋳造溜め目標高さ到達後に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力を、０.５ｋｇ／ｃｍ^２未満にし、もしくは０.２５ｋｇ／ｃｍ^２未満にし得る。

鋳造溜め目標高さ到達後に、鋳造中の側部堰の摩耗速度を、０.０００１ｍｍ／秒 〜０.００５ｍｍ／秒にすることができ、もしくは０.０００８ｍｍ／秒〜０.００３２ｍｍ／秒にし得る。

以下、本発明による図示された双ロール設備の操業を添付図面を参照しつつ説明する。

図１から図３を参照すると、図示された双ロール鋳造機１１は、全般に、一対の横方向に配置された鋳造ロール２２から構成され、一対の鋳造ロールの間にロール隙間１６を形成する。取鍋２３からの溶融金属は、金属供給システム２４によってロール隙間直上の鋳造溜めへ送給される。一般に供給システム２４はロール隙間１６直上にあると共に、タンシッシュ２５、取外可能なタンディッシュ２６、そして少なくとも１つのコア送給ノズル２７からなり得る。鋳造溜めに供給された溶融金属は、鋳造ロール２２の鋳造表面によって支持され、ロール２２端にて一対の対向する側部堰３５によって制約される。壁部４１を通して側部堰３５は、側部堰保持部３７へ接続されたスラストロッド５０を介して一対の液圧シリンダ３６によりロール２２段差端に当てがわれる。双ロール鋳造機１１は、米国特許第５，１８４，６６８号、第 ５，２７７，２４３号に図示される種類のものであってよく、本発明の一部を構成しない適宜の構造的詳細については、これらを参照することができる。

側部堰３５はロール２２に接して設置されることから、側部堰３５は、大きな摩耗を受けやすく、定期的に交換を必要とする。交換は、開口６９を介して側部堰３５へアクセスを可能とするために、鋳造ロール１１の稼働の仮停止、鋳造溜めの湯抜き、シリンダ３６の待避を必要とする。交換用側部堰を予熱して復帰時間を改善すると共に、耐火材への熱衝撃を防ぐこともできる。側部堰３５の交換は大きなコストを生じ、交換用堰、予熱、溜めの金属の消失、労働力、（鋳造ロールの停止時間による）鋳造ストリップ製品の消失に関するコストを含む。堰３５が特定の限界まで摩耗した時に、または所望の保守サイクルに基づき、堰３５は交換できる。堰３５は、シリンダ３６に取り付けられた送受波器によって監視され得る。

側部堰３５は、最初の埋込期間の間に高い割合で摩耗する。鋳造溜めは鋳造開始時に満たされるので、スネークエッグ（固化金属の部分；snake eggs）が生じ、スネークエッグは、鋳造溜め自身によって発生した力に加えて、側部堰に対し抵抗力に加えることが判明している。スネークエッグが（三重点として知られる）側部堰／鋳造ロールの界面と鋳造溜めに沿って生じるのは、三重点領域ゆえの高い熱損失率のためである。スネークエッグによって発生した力の増加に抵抗するため、側部堰がロールに対して力を３.０ｋｇ／ｃｍ^２より小さく、１.２５kg/ ｃｍ^２より大きくして加えるように、シリンダ３６は大きな力を用いてロール２２に当てて側部堰３５を支持しなければならない。ロール２２に対して側部堰によって加えられる力は、１.５ｋｇ／ｃｍ^２より大きくし、更に好ましくは１.９ｋｇ／ｃｍ^２より大きくすることができる。その力は、例えば１.９７ｋｇ／ｃｍ^２にすることができる。しかし、これらの増加した力は付加的な摩耗を引き起こす。それゆえ、溜めの目標高さ到達後に、または鋳造が安定化した後、（シリンダーを介して加えられる）ロール２２に対し、側部堰に加える力を、１.２５ｋｇ／ｃｍ^２未満に低減し、鋳造溜めからの溶鋼静圧に抗しつつ、鋳造ロールの端面に対する側部堰の摩耗を低減する。溜めの目標高さ到達後に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力は、０.５ｋｇ／ｃｍ^２未満であり、または０.２５ｋｇ／ｃｍ^２未満である。

図４は、鋳造の始動を開始した時から経時的に測定された、側部堰の位置、側部堰の摩耗、側部堰の力（鋳造ロールに対して側部堰により加えられる力の量）を示すグラフを説明する。XFは、各側部堰２２の側部堰の力を測定した一対の線を示す。XSは、各側部堰の摩耗量を測定した一対の線を示す。グラフ下のチャートは、時間Ｘ１（おおよその鋳造開始時）と時間Ｘ２（おおよその所望の溜め高さに到達した時または、鋳造が安定した時）の具体的な測定値を載せている。本発明の実施例によれば、ローラー２２に対して側部堰３５によって加えられる力は、 起動時に１４００〜１４５０ニートン（Ｎ）（２〜２.１ｋｇ／ｃｍ^２）である。所望の溜め高さ（１７５ｍｍ）に到達した際、または鋳造が安定した際には、側部堰の力は ５００〜５５０Ｎ（シリンダー内で０.７ 〜 ０.８ｋｇ／ｃｍ^２）に低減される。一般に、初期の力は２１００Ｎ（３.０ｋｇ／ｃｍ^２）もの強さにすることができ、一方で最小に低減した力は１００Ｎ（０.１５ｋｇ／ｃｍ^２）もの弱さにすることができる。しかし、これらの限度は、実際の側部堰の設計及び／又はそれに使用される金属、鋳造溜めの深さ及び／又は容積、更には（現存のスネークエッグは、他の手段や状態により制御でき、または増減することができるので）鋳造溜めのスネークエッグの量及び／又は大きさによって増減できる。図４に示す実施例では、最大力と最小力の限度は、夫々約１７５０Ｎ（２.５kgf/ｃｍ^２）と１３０Ｎ（０.１９kgf/ｃｍ^２）である。一般に高低の力のレベルで、摩耗速度は０.００１６〜０.０００２６ｍｍ／秒で変化する。

本発明は図面と前述の説明で図示され記載されているが、それらは例示的なものであって、限定的性格のものでないとして考慮すべきである。好ましい実施例を示し記載しただけであって、本発明の要旨の範囲内の変更と修正の保護が要求されていると理解される。

説明に図示された双ロール鋳造機の側面図である。 図１に示された鋳造機の側部堰部分の側面図である。 図２に示された側部堰の部分の端面図である。 本発明に従うロール鋳造機の操作中、側部堰の力を測定したチャートである。

Claims (8)

1. （ａ）横方向に配置された一対の鋳造ロールを組み立てることにより、鋳造ロール両端面に近接する側部堰によって囲い込まれ且つ鋳造ロール鋳造表面に支持された鋳造溜めを形成し、そして鋳造ストリップが下方へ排出し得る鋳造ロール間のロール隙間を形成し、
   （ｂ）鋳造操業の開始時に、スネークエッグによって発生する力の増加を考慮し、側部堰が鋳造ロール端面に対して３.０ｋｇ／ｃｍ^２より小さく、１.２５ｋｇ／ｃｍ^２より大きい圧力を加えるように、鋳造ロール端面に対して側部堰を押圧し、
   （ｃ）鋳造溜めの目標高さ到達後に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力を１.２５ｋｇ／ｃｍ^２未満に低減し、鋳造溜めからの溶鋼静圧に抗しつつ、鋳
   造ロールの端面に対して側部堰の摩耗を低減する、
   という段階からなる薄ストリップ連続鋳造方法。
2. 鋳造溜めの目標高さ到達後に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力を、０.５ｋｇ／ｃｍ^２未満にして低減する請求項１に記載の薄ストリップ連続鋳造方法。
3. 鋳造溜めの目標高さ到達後に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力を、０.２５ｋｇ／ｃｍ^２未満にして低減する請求項２に記載の薄ストリップ連続鋳造方法。
4. 鋳造操業の開始時に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力を、１.５ｋｇ／ｃｍ^２より大きくする請求項１〜３のいずれかに１つに記載の薄ストリップ連続鋳造方法。
5. 鋳造操業の開始時に、鋳造ロールの端面に対して側部堰によって加えられる圧力を、１.９ｋｇ／ｃｍ^２より大きくする請求項４に記載の薄ストリップ連続鋳造方法。
6. 鋳造溜めの目標高さ到達後に、鋳造中の側部堰の摩耗速度を、０.０００１ｍｍ／秒〜
   ０.００５ｍｍ／秒にする請求項１〜５のいずれかに１つに記載の薄ストリップ連続鋳造方法。
7. 鋳造溜めの目標高さ到達後に、鋳造中の側部堰の摩耗速度を、０.０００８ｍｍ／秒〜０.００３２ｍｍ／秒にする請求項６に記載の薄ストリップ連続鋳造方法。
8. 鋳造溜めの目標高さ到達後に、鋳造中の側部堰の摩耗速度を、０.００１ｍｍ／秒〜０.００５ｍｍ／秒にする請求項１に記載の薄ストリップ連続鋳造方法。