JP5443203B2 - 空冷帯に配置されるロールの冷却方法を用いた連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空冷帯に配置されるロールを水冷により冷却する冷却方法を用いた連続鋳造方法に関する。

従来から、鋳片を支持するロールを水冷により冷却する冷却方法が種々提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１に記載のロールの冷却方法は、ミストノズルまたはスプレーノズル用いてロールに０．３Ｌ／ｍｉｎ以上の水を吹き付けて、ロールの表面温度を適正温度以下にすることで、ロール表面にスケールが付着するのを防止すると共に、ロール表面の劣化を防止している。

また、特許文献２には、２次冷却帯におけるサポートロールへの冷却水の吹き付けを間欠的に行なうことによって、鋳片に過冷却部分を生じさせず且つサポートロールを破損させないサポートロールの冷却方法が開示されている。

特許３５１９６８２号公報 特許３３９７７２０号公報

鋳片を支持するロールには、鋳片の基準面（下面）を支持する基準側ロールと、鋳片の反基準面（上面）を支持する反基準側ロールとがあるが、上記した特許文献１及び特許文献２に開示される冷却方法を用いた場合、基準側ロールと反基準側ロールとを同じように冷却するので、基準側ロールと反基準側ロールとの間で摩耗量に差異が生じてしまう。その結果、ロールの摩耗量の大きい側の摩耗律速で交換周期が発生するため、ロールの高寿命化を期待できない。

そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロールの高寿命化が期待できるロールの冷却方法を用いた連続鋳造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の連続鋳造方法は、鋳片に水を吹き付けて冷却する２次冷却帯の下流側に位置する空冷帯に配置されるロールの冷却方法を用いた連続鋳造方法であって、ロールのロール径が２９０ｍｍ〜４００ｍｍで且つロールのロール幅が４００ｍｍ〜６５０ｍｍであり、鋳造速度Ｖｃが、０．４≦Ｖｃ≦０．６５ｍ／ｍｉｍを満たし、ロールの反基準側に配置される反基準側ロールは、ミストにより冷却されると共に、ロールの基準側に配置される基準側ロールは、スプレーにより冷却され、反基準側ロールに供給される水量は、１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／h、且つ、エア量は、１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上とし、基準側ロールに供給される水量は、１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／hとし、反基準側における水量と基準側における水量との差が、０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下とする。なお、上記した単位：Ｎｍ^３／hは、１時間あたりに供給される標準状態（０℃、１気圧）に換算されたガス量（空気量）を示す（以下、同様）。

この方法を用いることにより、基準側ロールと反基準側ロールとで摩耗量の差異が生じるのを抑制することができるので、ロールの高寿命化が期待できる。

この発明による連続鋳造方法では、ロールの高寿命化が期待できる。

連続鋳造設備の全体概略図 鋳型及び浸漬ノズルの構成を示す図 空冷帯におけるロールスタンドを示した模式図 下部円弧スタンドの冷却設備を示した模式図 ロールの摩耗量の算出方法を説明するための図 鋳片表層の各種欠陥と存在深さを示した図

周知の通り、連続鋳造設備の鋳造経路に着目すると、湾曲型連続鋳造設備と垂直曲げ型連続鋳造設備なるものがある。前者は、鋳型から鋳造経路に沿って、円弧経路部と矯正経路部、水平経路部を有するものであり、後者は、上記円弧経路部の上流に垂直経路部を設け、溶鋼中の介在物浮上を図ったものである。また、連続鋳造設備の鋳造する鋳片の断面形状に着目すると、断面形状のアスペクト比が２以上であるスラブと２以下のブルーム、更に、断面形状が正方形であるビレットなるものがある。本願発明の適用対象は、上記の通りに列記したすべての連続鋳造設備であり、以下、本明細書では、一例として、本願発明をブルーム向けの垂直曲げ型連続鋳造設備に適用した例を説明する。

以下、図１及び図２に基づいて、連続鋳造設備１００と、その鋳型１及び浸漬ノズル２を概説する。

連続鋳造設備１００は、注湯される溶鋼を冷却して所定形状のシェルを形成するための鋳型１と、タンディッシュ９に保持される溶鋼を鋳型１へ所定流量で滑らかに注湯するための浸漬ノズル２と、鋳型１の直下から鋳造経路Ｌに沿って複数で並設されるロール対３と、を備える。鋳型１及び浸漬ノズル２の構成は図２に基づいて後で詳細に説明する。本実施形態において前記の鋳造経路Ｌは、略鉛直方向に延びる垂直経路部と、この垂直経路部に接続され、円弧状に延びる円弧経路部と、更にその下流側に設けられ、水平方向に延びる水平経路部と、前記の円弧経路部及び水平経路部とを滑らかに接続するための矯正経路部と、から成る。

前記の鋳造経路Ｌの前半には、鋳型１内で形成され、該鋳型１から引き抜かれる凝固シェルに対して所定の流量で冷却水を噴霧する冷却ノズル４が適宜に設けられる。一般に、前記の鋳型１が１次冷却帯と称されるのに対して、この意味で、冷却ノズル４が配される経路部は２次冷却帯と称される。また、当該２次冷却帯の下流側に配置され、鋳片に直接水を噴射しない経路部は空冷帯と称される。本実施形態では、垂直経路部が２次冷却帯となり、円弧経路部、矯正経路部及び水平経路部が空冷帯となる。

以上の構成で、ブルームの連続鋳造を開始するには、鋳型１へ溶鋼を注湯する前に予め図略のダミーバーを前記の鋳造経路Ｌ内に挿入しておき、浸漬ノズル２を介して鋳型１へ溶鋼を注湯し始めると共に上記ダミーバーを下流側へ引き抜く。この鋳型１への溶鋼の注湯量と、ダミーバーの引き抜き速度とは、鋳造速度が所定の鋳造速度に至るまでの間、漸増させる。そして、このダミーバーは、所定のメニスカス距離に到達したときに、適宜の手段により回収する。これで、ブルームが連続的に鋳造されるようになる。

鋳型１から引き抜かれ、鋳造経路Ｌに沿って搬送されるシェルは、自然放熱や、上記冷却ノズル４などにより更に冷却されて収縮する。鋳型１に注湯された溶鋼は、鋳型１と接する部分からシェル（凝固殻）を形成し、内部に未凝固部を有する鋳片となる。そして、鋳片は、冷却ノズル４から噴霧される水により冷却されながら、複数のロール対３により鋳造方向下流へ送られてシェルが成長していき、最終的に、内部まで完全に凝固した鋳片となる。

次に、上記の連続鋳造設備１００の一般的な操業条件を簡単に紹介する。以下は、例示である。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］は、２５０〜６５０とする。
・鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、２５０〜６５０とする。
・鋳型高さＨ［ｍｍ］は、９００〜１２００とする。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、０〜６０とする。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇ．Ｓｔｅｅｌ］は、０．１５〜１とする。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、０〜１０００とする。
・溶鋼成分は、当事者間の協定に基づく。代表的な成分は、ＣやＳｉ、Ｍｎである。これに、ＣｒやＭｏなどが適宜に添加される。その他の不可避の不純物を含む。
なお、本実施形態では、品質厳格材（軸受鋼、スチールコード鋼）を適用対象としているので、偏析安定化のために、通常材（０．６≦鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］≦０．８）に比べて低速鋳造（０．４≦鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］≦０．６５）を行なっている。

ここで、各用語を簡単に説明する。
・鋳型幅Ｗ［ｍｍ］及び鋳型厚みＤ［ｍｍ］は、図２に示されるように、鋳型１の上端で特定される。
・鋳造速度Ｖｃ［ｍ／ｍｉｎ］は、鋳片の引抜速度であって、最上流に配されるピンチロールの周速度で特定される。
・溶鋼過熱度ΔＴ［℃］は、鋳型１内へ注湯される溶鋼の温度の指標である。
・比水量Ｗｔ［Ｌ／ｋｇ．Ｓｔｅｅｌ］は、鋼１ｋｇに対して用いられる冷却水の容積を意味する。
・鋳型内電磁攪拌強度Ｍ−ＥＭＳ［ｇａｕｓｓ］は、鋳型１内の溶鋼を攪拌するために作用される磁場の強度の指標である。

＜鋳型１＞
次に、図２を参照しつつ鋳型１の構造を説明する。図２（ａ）に示されるように本実施形態に係る鋳型１は、鋳造される鋳片が断面矩形であってアスペクト比が２以下となる所謂ブルーム向けに構成される。この鋳型１は、一対で対向し、鋳型広面１ａを構成する広面鋳型５と、広面鋳型５の間に配され、一対で対向し、鋳型狭面１ｂを構成する狭面鋳型６と、これら広面鋳型５及び狭面鋳型６を支持する図示しない鋳型フレームと、を主たる構成として備える。

＜浸漬ノズル２＞
また、本実施形態において用いられる浸漬ノズル２は、有底円筒形状であって、一対の対向する溶鋼吐出孔７が内底よりも若干上方に形成される２孔式とされる。上記の浸漬ノズル２は、図２（ｂ）に示されるように、一対の溶鋼吐出孔７が鋳型狭面１ｂに対して夫々対向するように鋳型１内に垂直にセットされる。換言すれば、浸漬ノズル２は、一対の溶鋼吐出孔７から吐出された溶鋼の流れが鋳型狭面１ｂに対して平面視で垂直に向かうように鋳型１内に垂直にセットされる。この状態で、浸漬ノズル２から鋳型１内へ溶鋼を注湯すると、浸漬ノズル２からの溶鋼流は先ず斜め下向きとなり、やがて鋳型狭面１ｂに衝突すると、上下方向に分岐し、もって、溶鋼の上昇流Ｑと下降流Ｒが形成される。このうち上昇流Ｑは、メニスカス近傍の溶鋼に対して熱を供給し、表面が凝固してしまう所謂皮張りを防ぐ役割を担っている。

＜ロール対３＞
ロール対３の夫々は、鋳造対象としての鋳片を、両広面でもって挟持する一対のロール３ａ・３ｂから構成される。以下、水平経路部において鋳片の下面となる面を支持するロールを基準側ロール３ａとし、水平経路部において鋳片の上面となる面を支持するロールを反基準側ロール３ｂとする。この一対のロール３ａ・３ｂのロール面間の最短距離としてのロールギャップ［ｍｍ］は適宜の手段により調節可能に構成される。これらの複数のロール対３は、鋳片に中心偏析が生じるのを抑制するために、溶鋼の凝固末期に、鋳片内部の未凝固部分の凝固収縮分を補う程度に鋳片を圧下（軽圧下）することができるようになっている。そして、複数のロール対３は、鋳造方向下流側に向かうほどロールギャップが狭まるように配置されており、これらのロール対３の間を鋳片が鋳造方向下流側へ送られるにつれて、各ロール対３の基準側ロール３ａ及び反基準側ロール３ｂにより、鋳片が厚み方向両側から圧下されるようになっている。

次に、本実施形態に係る連続鋳造設備１００の更に詳細な構成を説明する。即ち、本実施形態では、空冷帯におけるロール（ロール径：２９０ｍｍ〜４００ｍｍ，ロール幅：４００ｍｍ〜６５０ｍｍ）を冷却すべく、空冷帯に配置されるロールの各々には、冷却設備が設けられている。本実施形態では、空冷帯に配置されるロールの各々を水冷することによって、ロールが熱で軟化するのを抑制することで、ロールが摩耗するのを抑制している。本実施形態では、図３に示すように、メニスカスからの距離が１５ｍ〜１９．５ｍの範囲（上記した円弧経路部）に配置される下部円弧スタンド１０、メニスカスからの距離が１９．５ｍ〜２１ｍの範囲（上記した矯正経路部）に配置される矯正スタンド２０、及び、メニスカスからの距離が２１ｍ〜２３ｍの範囲（上記した水平経路部）に配置されるピンチロールスタンド３０が設けられており、これらの空冷帯に配置される下部円弧スタンド１０、矯正スタンド２０、及び、ピンチロールスタンド３０の各々に、冷却設備５０（図４参照）が設けられている。

＜下部円弧スタンド１０＞
下部円弧スタンド１０は、垂直経路部の下流側において、鋳片を一定の曲率で円弧状に曲げるために設けられている。この下部円弧スタンド１０は、６つのロール対１１と、そのロール対１１を支持するスタンド１２とから構成されている。６つのロール対１１は、６つの基準側ロール１１ａ、及び、それらの基準側ロール１１ａの各々に対向する６つの反基準側ロール１１ｂで構成される。また、スタンド１２は、６つの基準側ロール１１ａを支持する基準側スタンド１２ａ、及び、６つの反基準側ロール１１ｂを支持する反基準側スタンド１２ｂで構成される。これらのロール対１１のロールギャップは、基準側スタンド１２ａ及び反基準側スタンド１２ｂの傾きによって調節される。本実施形態において、ロール１１ａ，１１ｂのロール径（直径）は、２９０ｍｍであり、ロール幅は、４００ｍｍ〜６５０ｍｍであって、その材料は、１３Ｃｒ系の肉盛材である。

＜矯正スタンド２０＞
矯正スタンド２０は、前述した下部円弧スタンド１０の下流側において、鋳片を直線状に矯正するために設けられている。この矯正スタンド２０は、２つのロール対２１と、そのロール対２１を支持するスタンド（図示省略）とから構成されている。２つのロール対２１は、２つの基準側ロール２１ａ、及び、それらの基準側ロール２１ａの各々に対向する２つの反基準側ロール２１ｂで構成されている。本実施形態において、ロール２１ａ，２１ｂのロール径（直径）は、４００ｍｍであり、ロール幅は、４００ｍｍ〜６５０ｍｍであって、その材料は、１３Ｃｒ系の肉盛材である。

＜ピンチロールスタンド３０＞
ピンチロールスタンド３０は、前述した矯正スタンド２０の下流側において、鋳片を引き抜くために設けられている。このピンチロールスタンド３０は、鋳片を引き抜くための引き抜き力を付与する２つのピンチロール対３１と、当該２つのピンチロール対３１の間に設けられる１つのサポートロール対３２と、それらのロール対３１，３２を支持するスタンド（図示省略）とから構成されている。２つのピンチロール対３１は、２つの基準側ピンチロール３１ａ、及び、それらの基準側ロール３１ａの各々に対向する２つの反基準側ピンチロール３１ｂで構成される。また、１つのサポートロール対３２は、１つの基準側サポートロール３２ａ、及び、その基準側サポートロール３２ａに対向する１つの反基準側サポートロール３２ｂで構成される。本実施形態において、ピンチロール３１ａ，３１ｂのロール径（直径）は、４００ｍｍであり、サポートロール３２ａ，３２ｂのロール径（直径）は、３７０ｍｍであり、それらのロール幅は、４００ｍｍ〜６５０ｍｍであって、それらの材料は、１３Ｃｒ系の肉盛材である。

＜冷却設備５０＞
ここで、空冷帯に配置されるロール３ａ（１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ）を冷却するための冷却設備５０について詳細に説明する。本実施形態では、上記した下部円弧スタンド１０、矯正スタンド２０、及び、ピンチロールスタンド３０の各々に冷却設備５０が設けられているが、その構成は略同一であるので、ここでは、図４を参照して、下部円弧スタンド１０に設けられる冷却設備５０について説明する。この冷却設備５０は、基準側ロール１１ａに対して噴水するスプレーノズル５１と、反基準側ロール１１ｂに対して噴霧するミストノズル５２とを備えている。本実施形態のスプレーノズル５１は、圧力を加えた水を噴出することにより、水の微粒子を飛散させるものであり、ミストノズル５２は、水と空気とを混合させたものを噴出することにより、水及び空気の混合流体を飛散させるものである。上記構成により、基準側ロール１１ａはスプレーにより冷却されると共に、反基準側ロール１１ｂはミストにより冷却される。反基準側の水量が多い場合は、水が鋳片に掛かってしまい、過冷組織による割れ（品質異常）が生じるため、反基準側には、ミストノズル５２が設けられる。また、基準側は、その構造上、水が鋳片に掛かることが少ないので、ノズル詰まりの観点から、口径が大きいスプレーノズル５１が設けられている。

本実施形態では、反基準側ロール１１ｂに設けられるミストノズル５２は、水と空気とを混合するために水供給路５２ａ及び空気供給路５２ｂ（図４（ｂ）参照）を有しており、１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／hの水量を供給する共に、１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上のエア量を供給する。下限設定水量が０．０５ｍ^３／h未満であると、ロール冷却効果がない。一方、上限設定水量が０．２ｍ^３／hを超えると、鋳片上に水が滞留し、スケールオフ長さ以上の割れが発生する。以上のことから、反基準側ロールの水量を１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／hとする。
また、反基準側ロール１１ｂの幅方向に一様に噴霧できるようにエア量を規定する必要がある。２０Ｎｍ^３／h未満では、ミストを一様に噴霧できない。また、気水比が高くなってしまうと、反基準側ロール１１ｂに到達する前に蒸気になってしまう。そこで、反基準側ロール１１ｂに噴霧するミストノズル５２のエア量は、１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上とする。常用的には、２０Ｎｍ^３／h〜３０Ｎｍ^３／hが好ましい。

また、本実施形態では、基準側ロール１１ａに設けられるスプレーノズル５１は、１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／hの水量を供給する。十分冷却することができる水量を確保するために、基準側ロール１１ａには、上記ミストノズル５２と異なりスプレーノズル５１を用いている。水量が０．５ｍ^３／h以下では、冷却効果が望めず、１．０ｍ^３／hを超えると、鋳片に水が掛かり規定範囲外の割れが発生する。以上のことから、基準側ロール１１ａに噴水するスプレーノズル５１の水量は、１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／hとする。

なお、上記した水量は、スタンド１２ａ，１２ｂに流入する直前の流量をフロート式の流量計にて計測している。また、上記したエア量は、スタンド１２ｂに流入する直前の流量をフロート式の流量計にて計測している。

さらに、本実施形態では、反基準側における水量と基準側における水量との差を、０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下にしている。反基準側ロール１１ｂにおける水量と、基準側ロール１１ａにおける水量との差を規定することで、反基準側ロール１１ｂと基準側ロール１１ａとの摩耗速度を略同一にすることが可能となる。当該水量差が、０．７０ｍ^３／hを超える場合、又は、０．３５ｍ^３／h未満になる場合、反基準側ロール１１ｂと基準側ロール１１ａとの摩耗速度に差が生じる。その影響により、鋳片を引き抜く力のバランスが変化し、せん断応力が生じ、鋳片の表面割れが生じることになるので、当該水量差を０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下としている。

なお、ここでは、下部円弧スタンド１０の基準側ロール１１ａ及び反基準側ロール１１ｂの冷却について説明したが、矯正スタンド２０及びピンチロールスタンド３０のロールの冷却についても同様である。
具体的には、矯正スタンド２０において、反基準側ロール２１ｂは、ミストにより冷却されると共に、基準側ロール２１ａは、スプレーにより冷却され、反基準側ロール２１ｂに供給される水量は、１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／h、且つ、エア量は、１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上とし、基準側ロール２１ａに供給される水量は、１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／hとし、反基準側における水量と基準側における水量との差が、０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下とする。
また、ピンチロールスタンド３０において、反基準側ロール３１ｂ，３２ｂは、ミストにより冷却されると共に、基準側ロール３１ａ，３２ａは、スプレーにより冷却され、反基準側ロール３１ｂ，３２ｂに供給される水量は、１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／h、且つ、エア量は、１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上とし、基準側ロール３１ａ，３２ａに供給される水量は、１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／hとし、反基準側における水量と基準側における水量との差が、０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下とする。

本実施形態では、上記したように、空冷帯における反基準側ロール１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，３２ｂは、ミストノズル５２からの噴霧（水量：１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／h、エア量：１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上）により冷却されると共に、基準側ロール１１ａ，２１ａ，３１ａ，３２ａはスプレーノズル５１からの噴水（水量：１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／h）により冷却される。これにより、各ロール１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの表面を一定温度以下に抑えることができ、各ロールの摩耗の進行を抑制することができる。その結果、各ロールの寿命を著しく延ばすことができる。さらに、ロールの寿命を延ばすことによって、頻繁なロールの取替えや補修の手間を省いて連続鋳造機における生産性を向上させることができると共に、ロール整備等にかかる費用を抑えることができる。

特に、２次冷却帯の下流側に位置する空冷帯に配置されるロールは、鋳片の曲げ戻しの役割を担うロールであるために、ロールの摩耗が激しい。この点でも、本実施形態のように、空冷帯における各ロールを水冷することにより、その摩耗の進行を抑制することは有効である。

また、本実施形態では、基準側ロール１１ａ，２１ａ，３１ａ，３２ａと反基準側ロール１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，３２ｂとで供給する水量差を０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下と調整することによって、各ロール間に摩耗差が生じるのを抑制することができる。これにより、反基準側ロール１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，３２ｂと基準側ロール１１ａ，２１ａ，３１ａ，３２ａとで摩耗差が生じることに起因するせん断応力による割れが発生するのを抑制することができる。従って、この方法を用いれば、軸受鋼やスチールコード鋼などの品質厳格材を割れなく製造することができる。

スタンド１２に配置されるロール（基準側ロール１１ａ，反基準側ロール１１ｂ）は、一対であるから、基準側ロール１１ａと反基準側ロール１１ｂとで摩耗速度が異なれば、当然摩耗速度が速い側での律速により交換の必要性が生じる。従って、反基準側ロール１１ｂと基準側ロール１１ａとのいずれかが従来の摩耗速度と同じでは、交換周期は従来のままとなってしまう。そこで、本実施形態では、上記したように、各ロール間に摩耗差が生じるのを抑制することができるので、ロール１１ａ，１１ｂ及びスタンド１２の長寿命化が期待できる。

また、本実施形態では、ミストノズル５２を用いて、水量を１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／hにし、且つ、エア量を１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上にすることによって、ロール径が２９０ｍｍ〜４００ｍｍで且つロール幅が４００ｍｍ〜６５０ｍｍの反基準側ロール１１ｂを均一に冷却することができる。

次に、上記した実施形態に係るロールの冷却方法を用いた連続鋳造方法の技術的効果を確認するために行った実施例について説明する。下記の試験では、ロールの冷却条件（ロールを水冷するノズルの種類、基準側ロール及び反基準側ロールにおける水量、反基準側ロールにおけるエア量、等の条件）が異なる実施例１〜５及び比較例１〜７について、『鋳片割れ』、『ロール摩耗量』、『摩耗差』を測定した。
『鋳片割れ』は、鉄と鋼 第６０年（１９７４年）第７号Ｐ７８４を参考にして、割れは、塩酸１２％、約９０℃の温浴に５分程度浸漬し表面のスケールを除去し、断面を目視観察した。その後、割れ部の縦断面を目視観察し、割れ長さを測定した。図６に示す通り、スケールオフする長さが１ｍｍ程度であるため、鋳片段階で１ｍｍ以下の欠陥（割れ）であれば、製品での危害がない。そこで、『鋳片割れ』の有無は、鋳片表面の割れが１ｍｍ以上ある場合を『鋳片割れ』が有りとし、１ｍｍ未満の場合を『鋳片割れ』が無しとした。
『ロール摩耗量』は、図５に示すように、使用前のロールの周長（Ｘ）と、３５００００トンの鋼が通過した後のロール（以下、使用後のロールとする）の周長（Ｙ）とを測定しておき、使用前のロール中央の周長（Ｘ）から算出される半径（ｒ＝Ｘ／２π）と、使用後のロール中央の周長（Ｙ）から算出される半径（ｒ´＝Ｙ／２π）との差で定義した。
『摩耗差』は、基準側ロールの『ロール摩耗量』と反基準側ロールの『ロール摩耗量』との差により定義した。
また、総合判定として、『鋳片割れ』が無く、且つ、『ロール摩耗量』が従来値（３．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ））より小さく、且つ、『摩耗差』がほぼ発生していない場合を、「○」とし、それ以外を「×」とした。

ここで、本試験の実施条件を紹介しておく。
連続鋳造機：ブルーム連続鋳造機（ＢＣＣ：Bloom Continuous Casting）
鋳片サイズ：厚み３８０ｍｍ、幅６００ｍｍ
冷却設備設置箇所：下部円弧スタンド（メニスカスから１５ｍ〜１９．５ｍ）
矯正スタンド（メニスカスから１９．５ｍ〜２１ｍ）
ピンチロールスタンド（２１ｍ〜２３ｍ）
鋼種：ＪＩＳ規格鋼（ＳＵＳ，ＳＵＰ、ＳＵＷＰＳ）
ロール材質：１３Ｃｒ系肉盛材
ロール径：４００ｍｍ
ロール幅：６１６ｍｍ
鋳造速度：０．４０〜０．６５［ｍ／ｍｉｎ］

実施例１〜５及び比較例１〜７におけるロールの冷却条件及びその結果は、表１に示す通りである。

（実施例１〜５）
表１に示すように、
・反基準側のノズルがミストノズル且つ基準側のノズルがスプレーノズル、
・反基準側の水量が１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／h、
・反基準側のエア量が１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上、
・基準側の水量が１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／h、
・反基準側における水量と基準側における水量との差が０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下、
の各条件を満たす本願発明に係る実施例１〜５では、『鋳片割れ』が無く、両ロールとも『ロール摩耗量』が１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であって、『摩耗差』が０であった。それらの結果、実施例１〜５の総合判定は、いずれも「○」となった。このように、この実施例１〜５では、ロールの寿命を著しく延ばすことができた。

（比較例１）
上記した実施例１〜５との比較において、反基準側ロールに設けられるノズルをスプレーノズルに変更した比較例１では、両ロールとも『ロール摩耗量』が１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であったので、『摩耗差』が０であったが、反基準側に『鋳片割れ』が発生していた。その結果、比較例１の総合判定は、「×」となった。当該『鋳片割れ』は、６００℃〜９００℃での３領域での脆化割れであった（鉄と鋼 第６７年（１９８１年）第８号Ｐ１１８０）。

（比較例２）
上記した実施例１〜５との比較において、反基準側の水量を１ロール当たり０．０３ｍ^３／hと少なくした比較例２では、反基準側に『鋳片割れ』が発生した。また、『ロール摩耗量』が反基準ロールで２．８×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であるのに対し、基準側ロールで１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）と異なっていたので、『摩耗差』が１．８×１０^−５となった。その結果、比較例２の総合判定は、「×」となった。当該『鋳片割れ』は、せん断応力発生による鋳片表面割れであった。

（比較例３）
上記した実施例１〜５との比較において、反基準側の水量を１ロール当たり０．２５ｍ^３／hと多くした比較例３では、両ロールとも『ロール摩耗量』が１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であったので、『摩耗差』が０であったが、反基準側に『鋳片割れ』が発生していた。その結果、比較例３の総合判定は、「×」となった。当該『鋳片割れ』は、６００℃〜９００℃での３領域での脆化割れであった。

（比較例４）
上記した実施例１〜５との比較において、反基準側のエア量を１ロール当たり１５Ｎｍ^３／hと少なくした比較例４では、両ロールとも『ロール摩耗量』が１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であったので、『摩耗差』が０であったが、反基準側に『鋳片割れ』が発生していた。その結果、比較例４の総合判定は、「×」となった。当該『鋳片割れ』は、６００℃〜９００℃での３領域での脆化割れであった。

（比較例５）
上記した実施例１〜５との比較において、基準側の水量を１ロール当たり０．４５ｍ^３／hと少なくした比較例５では、基準側に『鋳片割れ』が発生した。また、『ロール摩耗量』が反基準ロールで１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であるのに対し、基準側ロールで３．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）と異なっていたので、『摩耗差』が２．０×１０^−５となった。その結果、比較例５の総合判定は、「×」となった。当該『鋳片割れ』は、せん断応力発生による鋳片表面割れであった。

（比較例６）
上記した実施例１〜５との比較において、基準側の水量を１ロール当たり１．１０ｍ^３／hと多くし、且つ、基準側と反基準側との水量差を０．９０ｍ^３／hと多くした比較例６では、反基準側に『鋳片割れ』が発生した。また、『ロール摩耗量』が反基準ロールで１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であるのに対し、基準側ロールで０．８×１０^−５（ｍｍ／ｔ）と異なっていたので、『摩耗差』が０．２×１０^−５となった。その結果、比較例６の総合判定は、「×」となった。当該『鋳片割れ』は、せん断応力発生による鋳片表面割れであった。

（比較例７）
上記した実施例１〜５との比較において、基準側と反基準側との水量差を少なくした比較例７では、基準側に『鋳片割れ』が発生し、『ロール摩耗量』が反基準ロールで１．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）であるのに対し、基準側ロールで２．０×１０^−５（ｍｍ／ｔ）と異なっていたので、『摩耗差』が１．０×１０^−５となった。その結果、比較例７の総合判定は、「×」となった。当該『鋳片割れ』は、せん断応力発生による鋳片表面割れであった。

比較例１、３及び４では、反基準側おいて、脆化割れが発生したが、その理由は、（比較例１）反基準側をスプレーノズルにしたこと、（比較例３）反基準側の水量を多くしたこと、（比較例４）反基準側のエア量を多くしたことにより、半基準側ロールに正確に噴霧できずに、鋳片に直接水が掛かってしまったことだと考えられる。

また、比較例２では、反基準側において、せん断応力発生による鋳片の表面割れが発生したが、その理由は、反基準側の水量を少なくし過ぎたことにより、反基準側のロールの冷却が適切でなく当該反基準側のロールの摩耗量が大きくなってしまい、反基準側ロールと基準側ロールとで摩耗差が生じてしまったことだと考えられる。

これに対して、比較例５では、基準側において、せん断応力発生による鋳片の表面割れが発生したが、その理由は、基準側の水量を少なくし過ぎたことにより、基準側のロールの冷却が適切でなく当該基準側のロールの摩耗量が大きくなってしまい、反基準側ロールと基準側ロールとで摩耗差が生じてしまったことだと考えられる。

また、比較例６及び７についても、せん断応力発生による鋳片の表面割れが発生したが、その理由は、反基準側の水量と基準側の水量とに差があったことにより、反基準側ロールと基準側ロールとで摩耗差が生じてしまったことだと考えられる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態および実施例に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明を利用すれば、ロールの高寿命化を図ることが可能なロールの冷却方法を用いた連続鋳造方法を提供することができる。

１ 鋳型
２ 浸漬ノズル
３ ロール対
３ａ，１１ａ，２１ａ，３１ａ，３２ａ 基準側ロール
３ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，３２ｂ 反基準側ロール
４ 冷却ノズル
５ 広面鋳型
６ 狭面鋳型
７ 溶鋼吐出孔
９ タンディッシュ
１０ 下部円弧スタンド
２０ 矯正スタンド
３０ ピンチロールスタンド
５０ 冷却設備
５１ スプレーノズル
５２ ミストノズル
１００ 連続鋳造設備

Claims (1)

1. 鋳片に水を吹き付けて冷却する２次冷却帯の下流側に位置する空冷帯に配置されるロールの冷却方法を用いた連続鋳造方法であって、
   前記ロールのロール径が２９０ｍｍ〜４００ｍｍで且つ前記ロールのロール幅が４００ｍｍ〜６５０ｍｍであり、
   鋳造速度Ｖｃが、０．４≦Ｖｃ≦０．６５ｍ／ｍｉｍを満たし、
   反基準側に配置される反基準側ロールは、ミストにより冷却されると共に、基準側に配置される基準側ロールは、スプレーにより冷却され、
   前記反基準側ロールに供給される水量は、１ロール当たり０．０５ｍ^３／h〜０．２ｍ^３／h、且つ、エア量は、１ロール当たり２０Ｎｍ^３／h以上とし、
   前記基準側ロールに供給される水量は、１ロール当たり０．５ｍ^３／h〜１．０ｍ^３／hとし、
   前記反基準側における水量と前記基準側における水量との差が、０．３５ｍ^３／h以上０．７０ｍ^３／h以下とすることを特徴とする空冷帯に配置されるロールの冷却方法を用いた連続鋳造方法。

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