JP5560992B2 - 鋼片の切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼片の切断方法に係り、特に連続鋳造時に鋳型から引抜かれるストランドを、後続のプロセスから請求（要求）されている所要の請求重量に見合う適切な鋼片長さに切断する際に適用して好適な、鋼片の切断方法に関する。

便宜上、後述する図１を参照して説明すると、一般に連続鋳造設備では、溶鋼鍋１０で搬送される溶鋼はタンディッシュ１２に供給されると、その底部にあるイマージョンノズルを介して鋳型１４内に注入される。この鋳型１４の底部より下方には、水冷スプレー（図示せず）と共に多数のガイドロールが対向配置されている垂直部と湾曲部とからなるローラエプロン１６が形成され、該湾曲部下端に続く水平部の後端近傍には例えば３つのピンチロール１８が連設されている。

これらピンチロール１８の下流には連続鋳造されるストランドＳを所定長さの鋼片（スラブ）に切断するためのトーチカッタ２０が配設され、ここで切断された鋼片（鋳片）Ｐは更に下流側に配置された重量測定器（図示せず）へ搬送され、その重量が測定されるようになっている。

このような鋳造設備においては、タンディッシュ１２から鋳型１４に注入された溶鋼は、該鋳型１４内で周囲から冷却され凝固してシェルが形成されると、その下端から引抜かれ、スプレー体からの冷却水に冷却されながら直線部から湾曲部を経て水平部に案内され、平坦状のストランドＳとなる。このストランドＳは、更に下流側のピンチロール１８によりトーチカッタ２０へ送られ、ここで所定長さの鋳片Ｐに切断される。

このような製造過程において切断すべき鋳片長（スラブ切断長）は、後続プロセスにおいて要求されている請求重量に応じて公称単位重量と、これを補正する補正係数とから求められている。ここで公称単位重量とは、鋳型の断面積と溶鋼の成分により定まる比重とを用いて求められるストランドの単位長さあたりの重量を意味するが、ストランドの断面積は、例えば鋳型から引抜かれた直後と冷却された後では変化するため、補正係数を用いて切断直前のストランドの単位重量に補正して請求重量に見合ったスラブ切断長を求め、切断することが行われている。

又、従来用いられていた補正係数は、比水量（単位時間当たりの鋳込み量に対する冷却水量）や、鋳込み時間（鋳型より引抜かれてからトーチカッタに到達するまでの時間）等の鋳込み条件を測定した値に基づいて算出されている。ところが、従来はその計算に連続鋳造中の鋳込み条件が変化した場合でもその変化を考慮していなかったことから、例えば特許文献１にはその点を更に改善して請求重量に見合った鋳片長に精度良く切断することができるようにした技術が開示されている。

特開平６−１１４５１９号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示されている鋳片切断方法では、連続鋳造中の鋳込み条件の変化に対応するようにした補正係数を使用しているため、スラブの切断長の精度は改善されるようにはなってはいるが、必ずしも正確ではないという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、比較的単純なシステム構成で、一段と請求重量に見合った鋼片長さに精度よく切断できるようにすることを課題とする。

本発明は、連続鋳造時に、鋳型からピンチロールにより引抜かれたストランドを、鋳込条件情報に基づいて算出される補正係数により公称単位重量を補正して得られる、所要の請求重量を有する請求長さの鋼片に切断する鋼片の切断方法において、前記ストランドの凝固が完了している連続鋳造機の下流位置に、固定ポイントを設定すると共に、前記鋼片の切断指示長の計算に、切断対象の鋼片に対応する位置のストランドが、前記鋳型から前記固定ポイントを通過する迄の機内滞留時間を、次式
β＝ａ・α ² ＋ｂ・α＋ｃ
α：機内滞留時間（ｓｅｃ．）
ａ、ｂ、ｃ：係数（但し、ａ＝０）
で得られる、前記機内滞留時間のみの関数であるパラメータ：βと、前記連続鋳造のモールドサイズ及び前記鋼片の鋼種により決まる熱間補正係数とを乗じた次式
切断指示長（熱間値）＝
請求スラブ長（冷間値）×熱間補正係数×β
により反映させることにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記切断対象のスラブに対応する位置のストランドを、所定長さのブロックに細分割すると共に、各ブロックを単位に、ブロックの先端が鋳型内のメニスカスを通過してから、その後端が前記固定ポイントを通過するまでの通過時間を測定し、全ブロックについて測定された通過時間の平均値を、前記スラブの機内滞留時間とするようにしてもよい。

本発明は、更に、前記固定ポイントが、前記ピンチロール又はその直前の機端位置であるようにしてもよい。

本発明によれば、補正係数を、モールドサイズと鋼種の関数である「熱間補正係数」と、機内滞留時間のみの関数であるパラメータ「β」とに分離することにより、鋳型から引抜かれたストランドの外形（厚さ）に影響する機内滞留時間を考慮して切断時の切断指示長を計算するようにしたので、比較的単純なシステム構成で、メニスカス部の鋳造速度のみならず、機内の速度履歴を反映させることができ、凝固完了ポイントの変化や鋳片温度差による重量偏差を低減させて、一段と請求重量に見合った鋼片長さに精度良く切断することができるようになった。

本発明に係る一実施形態が適用される連続鋳造設備の概要を示す模式図 前記実施形態に適用される連続鋳造設備の制御系の要部を示すブロック図 スラブの機内滞留時間の測定原理を示す説明図 スラブの機内滞留時間と重量の関係を示す線図 スラブの機内滞留時間の算出方法を具体的に示す説明図 実施例の結果を従来法の結果と対比して示すグラフ 実施例の効果を示すグラフ

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１には、本発明に係る一実施形態の連続鋳造における鋼片の切断方法が適用される垂直−湾曲型（垂直曲げ型）連続鋳造設備を概念的に示す。

溶鋼鍋１０からロングノズルを介してタンディッシュ１２に供給された溶鋼は、イマージョンノズルを介してモールド（鋳型）１４に注入されると、周囲から冷却され凝固してシェルが形成された後、連続鋼片（ストランド）Ｓとなって多数のガイドロールが対向配置されている垂直部と湾曲部とからなるローラエプロン１６を経て円弧状に引抜かれると共に、該ローラエプロン１６に沿って配設されている水冷スプレー（図示せず）により冷却されながら下流側に案内される。

水平部に到達したストランドＳは、最終ガイドロール位置に当たる機端Ｅより更に下流側に配設されている３つのピンチロール１８によりトーチカッタ２０へ搬送され、トーチにより所定重量のスラブ（鋳片）に溶融切断される。切断されたスラブＰは重量測定器に搬送され、実重量が測定される。

本実施形態の連続鋳造設備は、図２に模式的に示す制御系を構成する連続鋳造用のプロセスコンピュータ（連鋳プロコンとも称する）３０により制御されると共に、このプロセスコンピュータ３０にはホストのビジネスコンピュータ（ビジコンとも称する）３２から指示情報として請求スラブ長（冷間値）と熱間補正係数が送信され、設定されるようになっている。

又、このプロセスコンピュータ３０には、タンディッシュ１２に付設された流量計（図示せず）による実測流量から算出される、メニスカス部における溶鋼の鋳込み速度や、トーチカッタ２０の入側に配設されたメジャーロール２２による測定結果から求まる連鋳機出側の鋳込み速度がそれぞれ入力されると共に、他の必要な鋳込み条件や測定結果が入力されるようになっている。

本実施形態では、図２のプロセスコンピュータ３０において、ビジネスコンピュータ３２から入力される該当するモールドサイズ及び鋼種に対応して請求スラブ長（冷間値）と熱間補正係数とから、３０Ａのブロックで示す従来と同様の切断指示の算出式から得られる切断長に対し、ブロック３０Ｂで示す切断対象のスラブ毎に求めた機内滞留時間で補正する演算を行なう。

具体的には、図示されているように、ブロック３０Ａの結果に対して、次式（１）で求められる切断補正係数（パラメータ）：βを乗じた（２）式による補正長さがトーチカッタ２０への切断指示として出力され、該カッタ２０によりメジャーロール２２による実測長がこの補正長さに一致した長さ位置でストランドを切断する制御が行われる。

β＝ａ・α²＋ｂ・α＋ｃ …（１）
α：機内滞留時間（ｓｅｃ．）
ａ、ｂ、ｃ：係数（但し、ａ＝０）
切断指示長（熱間値）＝
請求スラブ長（冷間値）×熱間補正係数×β …（２）

ここで、請求スラブ長は、圧延工程などの次工程以降の歩留を考慮して設計された請求スラブ重量を、スラブ幅、スラブ厚み、比重で除して得られたものである。

次に、（１）式に適用される切断対象のスラブに対応するストランドの機内滞留時間の求め方を、図３に示すイメージ図を参照して説明する。

ストランドの鋳込み速度は、ストランド内部の溶融部分が機端Ｅより上流の機内位置で完全に凝固するように調整される。その際、連続鋳造時の操業状況に応じて鋳込み速度を変動させる必要があるため、連続鋳造されるストランドでは長さ方向の位置によって機内滞留時間が異なることが起こる。

通常、連続鋳造機では鋳型１４に続くローラエプロン１６を構成するガイドローラは、対向間隔が下流ほど狭く設計されている。

その結果、連続鋳造されるストランドは、鋳込み速度が遅い程上流側で固まるため厚く、逆に速い程下流側で固まるため薄くなるため、長さ方向の厚さ、即ち単位長さ当たりの重量にも変動が生じることになる。図４には、実際に測定した結果の一例を、切断後のスラブ重量と請求重量との差の割合を縦軸にして示す。

そこで、前記図３に示すように、切断対象のスラブに対応する位置のストランドの機内滞留時間について、全長を所定長さのブロックＢに細分割し、各ブロックＢ毎にその先端が鋳型内のメニスカス表面を通過する時間ｔ1から、その後端が固定ポイントを通過する時間ｔnまでを測定し、機内通過に要した時間ｔn−ｔ1を通過時間として求める。そして、スラブに対応する全ブロックについてそれぞれ通過時間を求め、その平均値を対象スラブの機内滞留時間：αとする。

例えば、スラブ請求長さが５ｍであったとする場合、一つのブロックの長さを１０ｃｍとすると、細分割した５０個のブロックについてそれぞれ機内滞留時間を求める。このようにすることにより、１０ｃｍの誤差範囲でスラブ対応長さについて測定することが可能となる。

固定ポイントとしては、ストランド内部が完全に凝固し、外形が確定している位置である機端Ｅや最終ピンチロール１８Ｃ等の位置を設定する。このようにして求めたスラブの機内滞留時間：αを前記（１）式に適用する。

なお、メニスカス表面を先端が通過した１つのブロックについて、その後端が固定ポイントを通過する時間を測定するに際しては、ピンチロール１８の回転数を基に計算より鋳造長を求め、該鋳造長におけるメニスカス部のポイントが特定され、その情報が連鋳プロコン３０に入力される。そして、メニスカス部が鋳造長の特定ポイントに到達した時の時刻データとメニスカス部が固定ポイントに到達した時の時刻データとがブロック単位で連鋳プロコンに伝達され、各々の時刻データの差により機内滞留時間（α）を求めることができる。

図５を用いて、機内滞留時間について更に具体的に説明する。同図（Ａ）には、具体例についてブロック毎に測定して管理されている通過時間のイメージを示す。

通常、連続鋳造機内のスラブ切断予定は、調整計算により頻繁に変更がある。そのため、スラブ先端位置、後端位置を固定的に決定することができない。ここでは、前述した如く、一定間隔（１０ｃｍ）毎のブロックＢを単位に連続鋳造機内の通過時間を管理し、対象スラブに切断プリセット時にスラブ毎の鋳造時間（機内滞留時間）を算出する。

１）メニスカスに一定間隔位置（ブロック先端）が到達したとき、通過開始時刻を格納する。
２）固定ポイントに一定間隔位置（ブロック後端）が到達したとき、通過終了時刻を格納し、ブロック毎の経過時間を算出する。
３）スラブ切断予定の切断位置と一定間隔位置により各ブロックの通過時間を算出する。

又、図５（Ｂ）には、スラブの機内滞留時間の考え方のイメージを示す。

スラブ内の各ブロックについて測定された通過時間の平均値を、対象スラブの機内滞留時間：αとする。即ち、
α＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４
＝（１４＋１４＋１５＋１５）÷４
＝１４．５（分）
とする。

以上説明した本実施形態の鋼片の切断方法を、下記表１に成分を示す鋼種の溶鋼を、表２に特徴を示す連続鋳造機により鋳造したストランドについて適用した。その際、前記パラメータ：βを算出する（１）式は、ａ＝０で、ｂ、ｃは回帰計算により決定した定数を用いた。

本実施形態を適用した場合と、従来条件を適用した場合とを対比した、目標とする請求重量との重量差のばらつきの結果を図６に示す。同様に、鋳片（鋼片）の目標からの重量偏差指数を図７に示す。

これらの結果より、従来は、メニスカスから機端Ｅまでに引抜く速度を上げたものは軽く、下げたものは重くなっていたが、本発明法では、この欠点を解消することができた。

なお、前記実施形態では、タンディッシュ１２から引き抜かれるストランドが１本の単ストランドの例を示したが、本発明は複数ストランドであってもよい。

１０…溶鋼鍋
１２…タンディッシュ
１４…鋳型（モールド）
１６…ローラエプロン（ガイドロール）
１８…ピンチロール
２０…トーチカッタ
２２…メジャーロール
３０…プロセスコンピュータ

Claims (3)

1. 連続鋳造時に、鋳型からピンチロールにより引抜かれたストランドを、鋳込条件情報に基づいて算出される補正係数により公称単位重量を補正して得られる、所要の請求重量を有する請求長さの鋼片に切断する鋼片の切断方法において、
   前記ストランドの凝固が完了している連続鋳造機の下流位置に、固定ポイントを設定すると共に、
   前記鋼片の切断指示長の計算に、切断対象の鋼片に対応する位置のストランドが、前記鋳型から前記固定ポイントを通過する迄の機内滞留時間を、次式
   β＝ａ・α ² ＋ｂ・α＋ｃ
   α：機内滞留時間（ｓｅｃ．）
   ａ、ｂ、ｃ：係数（但し、ａ＝０）
   で得られる、前記機内滞留時間のみの関数であるパラメータ：βと、前記連続鋳造のモールドサイズ及び前記鋼片の鋼種により決まる熱間補正係数とを乗じた次式
   切断指示長（熱間値）＝
   請求スラブ長（冷間値）×熱間補正係数×β
   により反映させることを特徴とする鋼片の切断方法。
2. 前記切断対象のスラブに対応する位置のストランドを、所定長さのブロックに細分割すると共に、各ブロックを単位に、ブロックの先端が鋳型内のメニスカスを通過してから、その後端が前記固定ポイントを通過するまでの通過時間を測定し、全ブロックについて測定された通過時間の平均値を、前記スラブの機内滞留時間とすることを特徴とする請求項１に記載の鋼片の切断方法。
3. 前記固定ポイントが、前記ピンチロール又はその直前の機端位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼片の切断方法。

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