JP5608224B2 - 円形型材用連続鋳造設備内における鋼片の加熱方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼または同様の材料からなる大きなサイズの円形型材用連続鋳造設備内で鋼片を案内して方向付けるための方法および装置に関する。

円形型材は、連続的に湾曲された外面を有するほぼ円形または楕円形の断面を有する製造物であり、したがって、多角形断面を有する型材とは異なり縁部がない。そのため、前記円形型材に関しては、多角形鋼片断面を有する型材に関するものとは異なる要件がある。多角形鋼片断面を有する型材では、鋳造鋼片が凝固プロセス中に、幅広の面よりも縁部で急速に冷却することによって縁部領域での割れ発生の危険につながる。この危険は、型材の型サイズとはほぼ関係がなく、特に鋼片の半径部分から伸張部分への移行点で生じる。割れの発生を回避するために、案内トラック全体に沿って熱エネルギーを的確に投入することによって型材の縁部領域を加熱する必要がある。このタイプの方法は、特許文献１に開示されている。

縁部のない型材ではこのような問題は生じない。なぜなら、そのような型材の鋼塊は、円周にわたって一様に分散され、２面から冷却される縁部が存在しないからである。この点で、円形または楕円形の型材の連続鋳造は、基本的には問題のないものである。ただし、大きなサイズの円形型材の場合、鋼片ガイドにおいて、前記型材では、溶解された鋼塊の冷却および凝固が鋼片の芯部よりも鋼片の外面で急速に生じるという問題が生じる。具体的には、鋼片は、一方では、鋼片の芯部も十分に冷却および凝固されるように非常に急速に冷却しなければならない。しかし、このようにすると、鋼片の外面層はより一層強く冷却される。

鋳型から出て進む鋼片は、鋳型出口での垂直方向から、１つまたは複数の方向付け点を介して水平方向になるように湾曲される。空間要件および設備費を小さく保つために、最小の曲率半径が追求される。方向付けプロセス中、これにより、鋳造鋼片の下側での高い圧縮応力と、それに対応する上側での引張り応力が生じる。特に、大きなサイズの型材では、上述したように鋼片断面内での温度比により、鋼片表面の上側で、これらの領域自体が鋼片表面の残りの部分と同じ一様な冷却を受けているにも関わらず、引張り応力によって割れが発生する危険がある。さらに、非常に大きな円形型材では、鋳造速度が非常に低い。この場合、遅い鋳造によって鋼片の表面温度がより低くなるので、割れ発生の危険が高まる。

国際公開第２００７／１３１５８４Ａ１号

本発明の主たる目的は、これらの欠点を回避すること、および大きなサイズの円形型材であっても割れを生じずに方向付けトラックに沿って鋳造鋼片が湾曲することを保証する方法および装置を提供することである。

この目的は、本発明によれば、方向付けトラック内部で鋼片表面が少なくとも上側を加熱されることによって実現される。

このようにすると、特に、ここで生じる引張り応力を、鋼片を方向付けながら割れの発生なく鋼片が耐えられる程度まで低下させることができ、その一方で、鋼片の芯部は、各場合に実現される凝固の度合いがほぼ変わらない。鋼片表面は、側部ではほぼ応力を受けない。それにも関わらず、単純な動作形態のために、本発明は、鋼片表面全体を加熱することを企図する。

本発明によれば、加熱力は、鋼片表面で方向付けトラックに沿って局所的に生じる応力に適合させることができる。このようにすると、工程の面で設備の動作形態を最適化することができる。

また、本発明によれば、方向付けトラックの好ましくは均等に配置された複数の部分区域で鋼片表面を加熱することが企図される。このようにすると、加熱力を、個々の方向付けトラック区域での様々な要件に適合させることができる。

鋼片を方向付ける際に生じる応力は、本来的に、鋼片ガイドの伸張部分の領域で特に大きい。このため、本発明は、好ましくは方向付けトラック区域全体で鋼片表面を加熱すると良い。

鋼片表面を傷付けず、一様であり精細に制御可能な加熱のために、本発明は多孔質構造内で空気／ガス混合物を燃焼し、生成された高温排気ガスを鋼片表面上に吹き付けることによって鋼片表面を加熱することを行なう。これにより、制御容易かつ安定なエネルギーキャリアの燃焼、放射エネルギーへの高いエネルギー変換率、投入される熱エネルギーの大きな制御範囲、および大きな面積にわたって流出する排気ガスを備える無炎容積燃焼が得られる。

この方法を実施するための本発明によるデバイスは、セラミック発泡体または同様の構造を充填された反応器を備える少なくとも１つの多孔質バーナを有し、多孔質バーナの高温排気ガスが、鋼片表面全体の周囲を流れるものである。経験から分かるように、鋼片表面の上側での割れの危険がより高いので、割れの危険が最大である鋼片の領域を高温排気ガスで初めに加熱することができるように、反応器の出口開口を的確に方向付けることが重要である。

割れの危険は、出口側での鋼片ガイド領域で、特に方向付けドライバデバイス内部で最大であるので、本発明は、方向付けドライバデバイスの真直化ロール対の間の空間内に配置された、好ましくは均等に分散された複数の多孔質バーナをデバイスに装備することを企図する。このタイプのデバイスは、その設置に場所を取らず、また、鋳造鋼片の最終的に調整される加熱を可能にする。

特に大きなサイズの場合、さらに方向付けドライバデバイスの前に配設された少なくとも１つの多孔質バーナをデバイスに設けると良い。それにより、割れ発生の危険は、より長い鋼片ガイド区域にわたって防止される。

以下、本発明を、図面を参照して例示的実施形態を用いてより詳細に説明する。

本発明による案内および方向付けデバイスの概略的な側面図である。 図１のデバイスのための多孔質バーナの同様に概略的な側面拡大図である。

図１に示される案内および方向付けデバイス１は、鋼または同様の材料からなる大きなサイズの円形型材を製造するための連続鋳造設備の一部である。溶鋼が鋳型２に流し入れられ、鋳型２の鋳型出口３には鋼片ガイド４が接続されている。鋳型２から出て進む鋳造鋼片５は、案内トラックの上側区域で細長いトンネル要素６ａ〜６ｄを通して案内され、トンネル要素６ａ〜６ｄ内で、鋳造鋼片５は、場合に応じて断熱または加熱される。これらのトンネル要素６ａ〜６ｄは、全周を閉じることができ、または有利には底面で開いているように設計することができる。最初の３つのトンネル要素６ａ〜６ｃは、例えば、それらを通って進む鋼片の冷却が行われるように形成することができ、しかし後続のトンネル要素６ｄでは断熱にされており、鋼片の冷却あるいは加熱は行われない。

案内トラックの隣接区域に、真直化ロール対７ａ〜７ｈを備える方向付けドライバデバイス７が配設される。さらなる細いトンネル要素８ａ〜８ｇが、真直化ロール対７ａ〜７ｈの間に取り付けられる。ここで、そこまでに外面を硬化された鋳造鋼片５が、真直化ロール対７ａ〜７ｈによって方向付けられ、隣接する絞りローラプラント９に導き入れられる。

トンネル要素８ｂ、８ｄ、および８ｆには多孔質バーナ１０が装備される。これらのバーナの１つが、図２に図式的に示されている。トンネル要素８ｂ、８ｄ、および８ｆは、上側上壁１１を有し、そこにそれぞれの多孔質バーナ１０が配置される。これらのトンネル要素８ｂ、８ｄ、および８ｆがより良好に断熱するように、これらのトンネル要素８ｂ、８ｄ、および８ｆの下側にも、有利には開口などを設けられた壁（詳述せず）がそれぞれ設けられることが好ましい。

この多孔質バーナ１０は、実質的には、可燃性ガスおよび空気供給接続部１２と、それに接続され、多孔質セラミック発泡体からなるフィラー１４を充填された反応器セル１３とからなる。ここで、予備混合された可燃性ガス／空気混合物の燃焼反応が進行し、無炎容積燃焼が生じる。反応器セル１３から流出する排気ガスは鋳造鋼片５全体の周囲を流れ、有利には下側よりも上側領域で強く鋼片表面１５を加熱し、同時に鋼片の芯部１６をかなり加熱することはない。

多孔質バーナ１０は、エネルギーキャリアの非常に制御容易かつ安定な燃焼、放射エネルギーへの非常に高いエネルギー変換率、一様に大きな面積にわたって流出する排気ガス、および個々のバーナの加熱力を局所要件に容易に適合させることができるように投入される熱エネルギーの非常に高い調節範囲を実現する。

追加の多孔質バーナ１７が、方向付けドライバデバイス７の前で鋼片ガイドの細長いトンネル要素６ｄに配設される。この多孔質バーナ１７は、方向付けドライバデバイス７の多孔質バーナ１０と全く同様に形成され、また、多孔質バーナ１０と同様に、ここでも割れ発生の危険を回避するために鋼片表面１５を加熱する働きをする。この危険は凝固プロセスが進むにつれて高まるので、いずれにしても、鋼片表面が既にかなり硬化されている鋼片ガイドの出口側領域に多孔質バーナ１０および１７を配置することが有利である。この文脈で、言うまでもなく、方向付けドライバデバイスの内外で、それぞれの条件にそれぞれ適合させて他のバーナ構成も想定可能である。

また、本発明の枠内で、鋼片表面の上側および下側の全体を一様に加熱するのに適している限り、説明した実施形態とは異なる形でバーナを設計することもできる。これに関して、説明した実施形態は、反応器１３から流出する高温排気ガスが、割れの危険が最も高い鋼片の上側を加熱し、一方、割れの危険がより低い下側は、後になってから、それほど高温ではない排気ガスによって加熱されるという利点を有する。

個々のバーナにおいて、バーナ出力は、方向付けトラックでのそれらの位置に応じて制御される。このために、鋼片ガイドに沿って温度センサ１８が提供される。

説明した設備は、鋳型出口３から、方向付けドライバデバイス７からの出口まで、連続的に湾曲された鋼片ガイドを装備される。

しかし、本発明は、言うまでもなく、鋼片ガイドが鋳型出口の後でまずは垂直方向に延び、その後に初めて湾曲案内トラックに移行する設備にも適用することができる。

理論上は、鋼片表面の加熱をその上側でのみ行って、鋼片を伸長するときに生じる引張り応力を減少させることもできる。

Claims (10)

1. 円形型材用連続鋳造設備において鋼片を案内して方向付けるための方法であって、鋼片表面（１５）が方向付けトラックの一部で加熱される方法において、
   前記鋼片表面（１５）が、多孔質構造（１４）内で空気／ガス混合物を燃焼し、高温排気ガスを前記鋼片表面（１５）上に吹き付けることによって加熱されることを特徴とする方法。
2. 前記鋼片表面（１５）全体が加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 加熱力が、前記鋼片表面（１５）で前記方向付けトラックに沿って局所的に生じる膨張に適合されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記鋼片表面（１５）が、前記方向付けトラックに均等な間隔をおいて配置された複数の部分区域（８ｂ、８ｄ、８ｆ）内で加熱されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. セラミック発泡体または同様の物質を充填した反応器セル（１３）を備える少なくとも１つの多孔質バーナ（１０、１７）を有し、前記多孔質バーナ（１０、１７）の高温排気ガスが、前記鋼片表面（１５）に対して、前記鋼片表面（１５）の少なくとも上側で作用することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
6. 前記反応器セル（１３）の出口開口が前記鋼片表面（１５）の上側に向けられ、それにより、前記鋼片表面（１５）の下側よりも前記鋼片表面（１５）の上側で大きな加熱が行われることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 複数の多孔質バーナ（１０）を有するとともに、出口側鋼片ガイド領域に位置された方向付けドライバデバイス（７）を有し、前記多孔質バーナ（１０）が、ほぼ均等に分離配置され、前記方向付けドライバデバイス（７）の真直化ロール対（７ａ〜７ｈ）の間の空間内に取り付けられることを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. さらに前記方向付けドライバデバイス（７）の前に配設された少なくとも１つの多孔質バーナ（１７）を設けられることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記鋼片表面（１５）を少なくとも部分的に取り囲むトンネル要素（８ｂ、８ｄ、および８ｆ）が前記少なくとも１つの多孔質バーナ（１０、１７）にそれぞれ割り当てられ、前記トンネル要素（８ｂ、８ｄ、および８ｆ）を通して、これらの排気ガスが、前記鋼片表面の周囲に向けられることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記鋳型（２）から出て進む前記鋳造鋼片（５）が、前記案内トラックの上側区域で複数の細長いトンネル要素（６ａ〜６ｄ）を通して案内され、前記トンネル要素（６ａ〜６ｄ）内で、前記鋳造鋼片（５）が、断熱または加熱されることを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の装置。

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