JP5707849B2 - 連続鋳造における鋳片の軽圧下制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造鋳片の厚み中心部に生成される中心偏析の低減を目的として、凝固末期の鋳片を凝固収縮量相当の圧下量で圧下する、連続鋳造における鋳片の軽圧下制御方法に関する。

鋼の凝固過程では、炭素、燐、硫黄などの溶質元素は、凝固時の再分配によって未凝固の液相側に濃化される。これがデンドライト樹間に形成されるミクロ偏析である。連続鋳造機により鋳造されつつある鋳片の凝固収縮や、連続鋳造機のロール間で発生する凝固シェルのバルジング（溶鋼静圧によって膨らむ現象）などによって、鋳片の厚み中心部に空隙が形成されたり負圧が生じたりすると、この部分に溶鋼が吸引されるが、凝固末期の未凝固相には十分な量の溶鋼が存在しないので、上記のミクロ偏析によって濃縮された溶鋼が流動し、鋳片中心部に集積して凝固する。このようにして形成された偏析スポットは、溶質元素の濃度が溶鋼の初期濃度に比べて格段に高濃度となっている。これを一般にマクロ偏析と呼び、その存在部位から中心偏析と呼んでいる。

この中心偏析は、鋼製品の品質を不均一化するのみならず劣化させるので、中心偏析を改善する技術として、鋼を連続鋳造する際に、鋳片を支持・案内するための鋳片支持ロールのロール間隔を制御して凝固末期の鋳片に凝固収縮量相当の圧下量を付与し、凝固収縮によって起こる中心偏析を改善する、所謂「軽圧下方法」が行われている。

例えば、特許文献１には、未凝固の鋳片を多数対のロールにより軽圧下しつつ完全凝固させる軽圧下鋳造方法において、鋳造条件から鋳片内部溶湯の流動が最小になるような適正歪み速度を把握する一方、前記多数対のロールが鋳片から受けるロール反力を夫々測定して各ロール反力に対応する鋳片の歪み速度を夫々把握し、これらの歪み速度に応じて夫々のロール圧下量を調節し、鋳片各部の歪み速度を適正歪み速度に合致させる軽圧下鋳造方法が提案されている。

特許文献２には、クレーターエンド近傍のロール軸受毎に位置制御用シリンダーを配設し、ロールを位置制御するための圧下量演算器を設け、前記シリンダーのロッド移動量を各ロール毎に、少なくとも鋳片実圧下量とフレーム変形量とロール変形量との合計にて設定する軽圧下制御方法が提案されている。

特許文献３には、鋳片の凝固末期部近傍に配設した軽圧下ロールの軸受に付設した位置制御用シリンダーにより軽圧下ロールの圧下量を制御する方法において、前記軽圧下ロールを鋳片表面に一旦接触させ、接触した時点のシリンダー位置を基準点として所望圧下量を得るシリンダー目標位置を設定する軽圧下量制御方法が提案されている。

特開昭６３−２４２４５２号公報 特開平５−８００４号公報 特開平８−９０１８６号公報

近年、連続鋳造機は、複数本の鋳片支持ロールが配置されたフレームを相対させて構成するロールセグメント方式の連続鋳造機が主流であり、鋳片に圧下力を付与するための軽圧下ロールもロールセグメント方式が主流となっている。この場合、軽圧下ロールはロールセグメントに固定され、ロールセグメント内では各軽圧下ロールはそれぞれ独立して圧下量を調整することはできない。尚、複数の軽圧下ロールが鋳造方向に連続して設置された範囲を「軽圧下帯」と呼び、また、軽圧下帯において、鋳造方向下流に向かって順次狭くなるように設定されたロール間隔の状態を「圧下勾配」と称している。

鋳片に作用する圧下力は軽圧下帯での圧下勾配によって決まることから、軽圧下帯がロールセグメント方式の場合には、セグメント単位で軽圧下が行われることになる。つまり、ロールセグメントの最上流のロール間隔値と最下流のロール間隔値との差によって、このロールセグメントにおける軽圧下量が決まることになる。

軽圧下ロールは、内部に未凝固相を有する鋳片を圧下することを前提としており、この場合の軽圧下ロールへの圧下抵抗は厚み方向の凝固が完了した鋳片短辺部のみであり、軽圧下ロールへの荷重は少なく、ロールセグメント方式の軽圧下帯であっても凝固収縮量に相当する圧下量をそれぞれの軽圧下ロールで鋳片に付加することができる。一方、凝固完了後の鋳片を圧下する場合には、鋳片の幅全体が圧下抵抗となり、ロールセグメント方式の軽圧下ロールでは圧下力が不足して圧下できず、この場合にはロールセグメントの損傷を防止するために、油圧や皿バネによって軽圧下ロールを保持するフレームが開放するように構成されている。

ところで、このロールセグメント方式の軽圧下帯においては、通常、軽圧下を行うロールセグメント内にも鋳片を引き抜くためのピンチロールが配置されている。ピンチロールは駆動ロールであり、その駆動力を鋳片に伝えるために、鋳片を押し付けるための圧力が同一ロールセグメント内の他の軽圧下ロールとは独立して設定されている。

このピンチロールの圧力設定が適切な値でないときには、このロールセグメントにおける軽圧下量が目標とする値にならず、軽圧下量不足に起因して中心偏析が改善されない、或いは、軽圧下量過多に起因して鋳片に内部割れが発生するなどの問題が発生する。

この問題を解消するという観点から、上記従来技術を検証すると、特許文献１〜３によれば適正な軽圧下量を確保できるが、特許文献１〜３は、ロールセグメント内の各軽圧下ロール毎に、軽圧下の荷重を測定したり、軽圧下量を制御したりしており、セグメント単位でのみ軽圧下条件を設定可能な、一般的なロールセグメント方式の軽圧下帯を有する連続鋳造機には適用できない技術であり、上記問題は解決されない。

更に、特許文献１は、ロール反力と適正歪み速度との関係を別途調査する必要があり、また、特許文献２、３は、中心偏析を解消するには、どのような圧力或いは軽圧下荷重が必要かは開示していない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造鋳片の厚み中心部に生成される中心偏析の低減を目的として、ピンチロールが配置されたロールセグメント方式の軽圧下帯を用いて凝固末期の鋳片を凝固収縮量相当の圧下量で圧下する軽圧下方法において、鋳造中のロールセグメントの負荷荷重に基づいてピンチロールの圧力を適正な値に設定し、これにより、適正な条件で軽圧下を行うことのできる、連続鋳造における鋳片の軽圧下制御方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究・検討を行った。その結果、ロールセグメント方式の軽圧下帯の鋳造方向上流側部位及び鋳造方向下流側部位の少なくとも２箇所の部位で該ロールセグメントに働く軽圧下時の負荷荷重を測定し、この測定した負荷荷重から各軽圧下ロールに負荷させるべき軽圧下荷重を求め、求めた軽圧下荷重とピンチロールによる荷重とが同等になるように、ピンチロールの押し付け圧力を制御することで、上記課題は解消されることを見出した。

本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１） 少なくとも一対のピンチロールと複数対の圧下ロールとが組み込まれたロールセグメントから構成される軽圧下帯を用いて、凝固末期の鋳片を凝固収縮量相当の圧下量で圧下するにあたり、前記ロールセグメントの上流側部位と下流側部位との少なくとも２箇所の部位で、該ロールセグメントに働く負荷荷重を測定し、測定した負荷荷重に基づき該ロールセグメントに配置されたピンチロール及び圧下ロールの各ロールに負荷させるべき軽圧下荷重を求め、求めた軽圧下荷重のうちで前記ピンチロールに負荷させるべき軽圧下荷重と該ピンチロールによる荷重とが同等になるように、該ピンチロールの押し付け圧力を設定することを特徴とする、連続鋳造における鋳片の軽圧下制御方法。
（２） 前記ロールセグメントに働く負荷荷重を、ロールセグメントのタイロッドの位置で測定することを特徴とする、前記（１）に記載の連続鋳造における鋳片の軽圧下制御方法。

本発明によれば、少なくとも一対のピンチロールが配置されたロールセグメント方式の軽圧下帯を用いて鋳片を軽圧下する場合に、前記ピンチロールの押し付け圧力を適正に設定することができ、これによりピンチロールによる軽圧下量と、同一ロールセグメント内に配置される他の軽圧下ロールによる軽圧下量とが同等になり、軽圧下量不足に起因して中心偏析が改善されない、或いは、軽圧下量過多に起因して鋳片に内部割れが発生するなどの問題が解消され、中心偏析の軽微な鋳片を安定して製造することが実現される。

軽圧下帯を構成するロールセグメントの例を示す概略断面図である。 ピンチロールの圧力設定が高すぎる場合のロールセグメントの挙動を模式的に示す概略図である。 同一ロールセグメント内の軽圧下ロールで同じ量の軽圧下を行う場合の各軽圧下ロールの荷重を模式的に示す図である。 本発明を実施する際に用いるスラブ連続鋳造機の１例の側面概略図である。

以下、本発明を具体的に説明する。先ず、本発明に至った経緯を説明する。

本発明者らは、少なくとも一対のピンチロールが組み込まれたロールセグメント方式の軽圧下帯を用いて凝固末期の鋳片を凝固収縮量相当の圧下量で軽圧下する場合に、ピンチロールを含めて各軽圧下ロールの適正な軽圧下条件を調査した。図１は、軽圧下帯を構成するロールセグメントの例を示す概略断面図である。尚、図１は、軽圧下ロールとして八対の鋳片支持ロール６が１つのロールセグメント１５に配置された例を示す図であり、鋳片支持ロール６の１つとして、一対のピンチロール２１が鋳造方向の最も上流側（紙面の左側）に配置されている。

図１に示すように、ロールセグメント１５は、八対の鋳片支持ロール６（但し、一対はピンチロール２１）を保持した一対のフレーム１６、フレーム１６′からなり、このロールセグメント１５においては、フレーム１６及びフレーム１６′を貫通させて合計４本（鋳造方向上流側の部位の両サイド及び下流側の部位の両サイド）のタイロッド１７が配置され、このタイロッド１７に設置されているウオームジャッキ１８をモーター（図示せず）にて遠隔駆動させることにより、フレーム１６とフレーム１６′との間隔の調整、つまり、ロールセグメント１５における圧下勾配（鋳造方向下流に向かって順次狭くなるように設定されたロール間隔の状態）の調整が行われるようになっている。鋳造中は、ウオームジャッキ１８はセルフロックされ、未凝固相を有する鋳片１０のバルジング力に対抗しており、鋳片１０が存在しない条件下で、即ち、鋳片支持ロール６に鋳片１０からの負荷が作用しない条件下で、圧下勾配の調整が行われるように構成されている。

ピンチロール２１を除く七対の鋳片支持ロール６は、ロールチョック２０を介してフレーム１６、１６′に固定して配置されている。一方、ピンチロール２１は下面側のフレーム１６ではロールチョック２０を介してフレーム１６に固定されているが、上面側のフレーム１６´では、フレーム１６´に固定して配置される油圧シリンダー２２のシリンダーロッド（図示せず）と連結するロールチョック２３を介して保持されている。つまり、上面側のピンチロール２１は、前述した圧下勾配とは関係なく、油圧シリンダー２２によって、独自の押し付け力及び圧下量で鋳片１０を押し付けるように構成されている。このピンチロール２１は、上面側のピンチロール２１も、また下面側のピンチロール２１も、電動機（図示せず）によって駆動され、鋳片１０を引き抜くように構成されている。

ピンチロール２１は、鋳造開始時には鋳片１０よりも厚みの薄いダミーバー（図示せず）を引き抜く必要があり、このために、上記のように圧下量や押し付け圧力を他の鋳片支持ロール６とは異なるように構成されている。因みに、他の七対の鋳片支持ロール６の上面側の鋳片支持ロール６は、通常、ダミーバーには接触しない。尚、図１は、鋳片支持ロール６の設置数が八対の例であるが、ロールセグメント方式の軽圧下帯では、鋳片支持ロール６の設置数に関係することなく、このようにして圧下勾配の調整が行われる。

この構成のロールセグメント１５を鋳造方向に複数基並べて軽圧下帯とし、ピンチロール２１の押し付け圧力を種々の値に変更して鋳片１０を軽圧下し、そのときのタイロッド１７に働く軽圧下による負荷荷重を、タイロッド１７の上部に配置したロードセル１９によって測定した。尚、４本のタイロッド１７の全てにロードセル１９を設置し、鋳造方向上流側の部位のタイロッド１７に設置した２つのロードセル１９による測定値の合計を上流側の部位のタイロッド１７における負荷荷重とし、鋳造方向下流側の部位のタイロッド１７に設置した２つのロードセル１９による測定値の合計を下流側の部位のタイロッド１７における負荷荷重とした。フレーム１６は、連続鋳造機の基礎に固定されていて、鋳造中には動かないように構成されている。

その結果、軽圧下時に、ピンチロール２１の押し付け圧力を増加していくと、鋳造方向下流側部位のタイロッド１７に対して鋳造方向上流側部位のタイロッド１７での荷重が相対的に大きくなっていくことが確認された。これは、ピンチロール２１の押し付け圧力が高くなると、ピンチロール２１による鋳片１０の圧下量が大きくなり、その圧下反力が、ピンチロール２１が最も上流側に配置されているというロールセグメント１５の構造上から、上流側部位のタイロッド１７により多く伝わるためである。また、鋳造された鋳片１０の中心偏析を調査した結果、中心偏析はピンチロール２１の押し付け圧力によって変化しており、ピンチロール２１の圧力設定に適正範囲が存在することも確認できた。この現象を詳細に調査した結果、これらは、以下の理由によることが分った。

即ち、ロールセグメント方式による軽圧下装置では、前述したように、負荷荷重がロールセグメント１５の規定荷重以上になった場合には、設備保護のために、タイロッド１７に組み込ませた皿バネ或いは油圧設定によって軽圧下ロールを逃がす構造となっている。

軽圧下帯に配置されるピンチロール２１も軽圧下を行うが、このピンチロール２１の圧力設定が高すぎる場合には、図２に模式的に示すように、上流側部位のタイロッド１７に組み込ませた皿バネ或いは油圧設定によってフレーム１６´の上流側が持ち上がり、ロールセグメント１５の圧下勾配が大きくなり、ピンチロール２１の下流側隣の鋳片支持ロール６及びその下流側の鋳片支持ロール６における圧下力が小さくなったり、場合によっては、軽圧下ができなくなったりする。圧下力が小さくなると、鋳片１０は、溶鋼静圧によってバルジングし、軽圧下帯において、鋳片１０の中心偏析を改善できないばかりか、鋳片１０の中心偏析が悪化することになる。一方、ピンチロール２１の圧力設定が低すぎる場合には、このピンチロール２１では目標とする軽圧下が行えず、これも中心偏析の悪化する原因になる。尚、図２は、ピンチロール２１の圧力設定が高すぎる場合のロールセグメント１５の挙動を模式的に示す概略図である。

このように、軽圧下帯に配置されるピンチロール２１の圧力設定には適正値が存在することが分った。尚、本発明において、圧下量と軽圧下量、並びに、圧下と軽圧下とは同一の意味である。

鋳片１０の中心偏析を軽減する観点から考察すれば、軽圧下帯に配置されるピンチロール２１の最適な圧力設定値は、ピンチロール２１における鋳片１０の圧下量が、同一ロールセグメントに組み込まれた他の鋳片支持ロール６（軽圧下ロール）における圧下量と同一となる圧力値である。

このピンチロール２１の最適な圧力設定値は、ピンチロール２１の配置されるロールセグメント１５の上流側部位及び下流側部位の２箇所に設置されたタイロッド１７に働く負荷荷重から設定できるとの知見を、本発明者らは得た。

即ち、ピンチロール２１の配置されたロールセグメント１５の上流側部位及び下流側部位の２箇所に設置されるタイロッド１７に働く荷重を測定し、測定した荷重に基づいて各鋳片支持ロール６（軽圧下ロール）に負荷させるべき軽圧下荷重を求め、求めた軽圧下荷重のうちでピンチロールに負荷させるべき軽圧下荷重とピンチロール２１での荷重とが一致するように、ピンチロール２１の押し付け圧力、つまり油圧シリンダー２２の油圧を設定すればよいとの知見を得た。

ピンチロール２１の具体的な圧力設定方法を以下に示す。例えば、上流側部位のタイロッド１７における実測荷重をＰ_t、下流側部位のタイロッド１７における実測荷重をＰ_bとし、ロールセグメント１５の八対の各鋳片支持ロール６に負荷される荷重をＰ₁〜Ｐ₈とすると、力の釣り合いから下記の（１）式が成立する。ここで、ロールセグメント１５の八対の鋳片支持ロール６に上流側から１〜８の通し番号を付け、Ｐ_iは上流側からｉ番目の鋳片支持ロール６における荷重という意味である。

また、ロールセグメント１５に作用するモーメントの釣り合いから、下記の（２）式も成立する。但し、（２）式において、Ｌ₁〜Ｌ₈及びＬ_t、Ｌ_bは、ロールセグメント１５の中心位置から各鋳片支持ロール６及び各タイロッド１７までの距離であり、図１に例示する。

（１）式及び（２）式の２つの関係式だけでは、荷重Ｐ₁〜Ｐ₈を求めることはできないが、同一ロールセグメント内の各軽圧下ロールで同じ量の軽圧下を行う場合には、図３に示すように、上流側から下流側に移行するに伴い、荷重が徐々に増加する。図３は、同一ロールセグメント内の軽圧下ロールで同じ量の軽圧下を行う場合の各軽圧下ロールの荷重を模式的に示す図である。

そこで、荷重Ｐ₁〜Ｐ₈を下記の（３）式に示すように、基準荷重Ｐ₀とロール毎の荷重増分ΔＰとの和で表すことで、各鋳片支持ロール６の軽圧下荷重を求めることができる。

つまり、（１）式、（２）式及び（３）式を用いて各鋳片支持ロール６に負荷させるべき軽圧下荷重を求め、求めた軽圧下荷重のうちでピンチロール２１に負荷させるべき軽圧下荷重とピンチロール２１の荷重とが同等となるように、ピンチロール２１の押し付け圧力を設定することで、ピンチロール２１の圧下量とその他の鋳片支持ロール６（軽圧下ロール）の圧下量とが同等になり、適正な条件で軽圧下を行うことができ、鋳片１０の中心偏析を改善できるとの知見を得た。

本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、少なくとも一対のピンチロールと複数対の圧下ロールとが組み込まれたロールセグメントから構成される軽圧下帯を用いて、凝固末期の鋳片を凝固収縮量相当の圧下量で圧下するにあたり、前記ロールセグメントの上流側部位と下流側部位との少なくとも２箇所の部位で、該ロールセグメントに働く負荷荷重を測定し、測定した負荷荷重に基づき該ロールセグメントに配置されたピンチロール及び圧下ロールの各ロールに負荷させるべき軽圧下荷重を求め、求めた軽圧下荷重のうちで前記ピンチロールに負荷させるべき軽圧下荷重と該ピンチロールによる荷重とが同等になるように、該ピンチロールの押し付け圧力を設定する。

以下、本発明の具体的な実施方法を、図面を参照して説明する。図４は、本発明を実施する際に用いるスラブ連続鋳造機の１例の側面概略図である。

図４に示すように、スラブ連続鋳造機１には、溶鋼９を注入して凝固させ、鋳片１０の外殻形状を形成するための鋳型５が設置され、この鋳型５の上方所定位置には、取鍋（図示せず）から供給される溶鋼９を鋳型５に中継供給するためのタンディッシュ２が設置されている。タンディッシュ２の底部には、溶鋼９の流量を調整するためのスライディングノズル３が設置され、このスライディングノズル３の下面には、浸漬ノズル４が設置されている。一方、鋳型５の下方には、サポートロール、ガイドロール及びピンチロールからなる複数対の鋳片支持ロール６が配置されている。鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロール６の間隙には、水スプレーノズル或いはエアーミストスプレーノズルなどのスプレーノズル（図示せず）が配置された二次冷却帯が構成され、二次冷却帯のスプレーノズルから噴霧される冷却水（「二次冷却水」ともいう）によって鋳片１０は引き抜かれながら冷却されるようになっている。また、鋳造方向最終の鋳片支持ロール６の下流側には、鋳造された鋳片１０を搬送するための複数の搬送ロール７が設置されており、この搬送ロール７の上方には、鋳造される鋳片１０から所定の長さの鋳片１０ａを切断するための鋳片切断機８が配置されている。

鋳片１０の凝固完了位置１３よりも上流側には、鋳片１０を挟んで対向する鋳片支持ロール間の間隔（この間隔を「ロール間隔」と呼ぶ）を鋳造方向下流側に向かって順次狭くなるように設定された、つまり圧下勾配が設定された、複数対の鋳片支持ロール群から構成される軽圧下帯１４が設置されている。軽圧下帯１４では、その全域または一部選択した領域で、鋳片１０に軽圧下を行うことが可能である。軽圧下帯１４の各鋳片支持ロール間にも鋳片１０を冷却するためのスプレーノズルが配置されている。

尚、通常、圧下勾配は、鋳造方向１ｍあたりのロール間隔絞り込み量、つまり「ｍｍ／ｍ」で表示されており、従って、軽圧下帯１４における、鋳片１０の圧下速度（ｍｍ／分）は、この圧下勾配（ｍｍ／ｍ）に鋳造速度（ｍ／分）を乗算することで得られる。また、軽圧下帯１４の鋳片支持ロール６を、軽圧下を施すためのロールであることから「軽圧下ロール」或いは「圧下ロール」とも称している。

このスラブ連続鋳造機１においては、軽圧下帯１４は、三対の軽圧下ロールを１組とするロールセグメントが鋳造方向に２基つながって構成されている。ここで、図４に示すロールセグメントの構造は、鋳片支持ロール６が三対であること以外は、図１に示すロールセグメント１５と同一構造である。つまり、三対の鋳片支持ロール６のうちで最も上流側の一対の鋳片支持ロール６がピンチロールであり、そして、下フレーム（フレーム１６に相当）及び上フレーム（フレーム１６′に相当）を貫通するタイロッドに設置されたロードセルにより、ロールセグメントの上流側部位と下流側部位との２箇所の部位で、ロールセグメントに働く荷重が測定できるようになっている。また、図示はしないが、軽圧下帯以外の鋳片支持ロール６もロールセグメント構造となっている。

軽圧下帯１４は、このようなロールセグメント方式であるので、ピンチロール以外の他の二対の軽圧下ロールのロール間隔が一括して調整される。この場合、遠隔操作による上フレーム（フレーム１６′に相当）の移動量は、ウオームジャッキの回転数により測定・制御されており、それぞれのロールセグメントの圧下勾配が分るようになっている。尚、図４では、軽圧下帯１４が２基のロールセグメントで構成されているが、１基であっても構わず、３基以上であっても構わない。また、１基のロールセグメントに配置する鋳片支持ロール６は三対であるが三対とする必要はなく、二対以上であれば幾つであっても構わない。

本発明において、軽圧下帯１４における、凝固末期の鋳片１０に対する圧下速度は、０．６〜１．５ｍｍ／分の範囲内とすることが好ましく、従って、予定する鋳造速度に応じて軽圧下帯１４の圧下勾配を予め設定する。圧下速度が０．６ｍｍ／分未満では、中心偏析を軽減する効果が少なく、一方、圧下速度が１．５ｍｍ／分を超えると、濃化溶鋼が鋳造方向とは逆方向に絞り出され、鋳片中心部には負偏析が生成される虞があるからである。また、総圧下量は２〜６ｍｍ程度とすれば十分である。

このように構成されるスラブ連続鋳造機１を用い、取鍋からタンディッシュ２に溶鋼９を注入してタンディッシュ２に所定量の溶鋼９を滞留させ、次いで、タンディッシュ２に滞留した溶鋼９を、浸漬ノズル４を介して鋳型５に注入する。鋳型５に注入された溶鋼９は、鋳型５で冷却されて凝固シェル１１を形成し、外殻を凝固シェル１１とし、内部に未凝固相１２を有する鋳片１０として、鋳片支持ロール６に支持されながらピンチロールによって鋳型５の下方に連続的に引き抜かれる。鋳片１０は、鋳片支持ロール６を通過する間、二次冷却帯の二次冷却水で冷却され、凝固シェル１１の厚みを増大し、軽圧下帯１４で軽圧下されながら凝固完了位置１３で内部までの凝固を完了する。その後、凝固完了した鋳片１０は、鋳片切断機８によって切断されて鋳片１０ａとなる。

この場合、定常鋳造域においては、軽圧下帯１４に配置される鋳造方向最下流の軽圧下ロール位置での鋳片中心部固相率が０．７以上となるように、鋳造速度及び二次冷却水量を調整する。これは、予め伝熱凝固計算などの手法を用いて上記条件を満足する鋳造速度及び二次冷却水量を求めておくことで、実現することができる。尚、鋳造方向最下流の軽圧下ロール位置での鋳片中心部固相率を０．７以上とする理由は、鋳片中心部固相率を０．７未満とする鋳片１０が軽圧下帯１４を通り抜けると、鋳片中心部固相率が０．７未満の範囲では未凝固相１２は容易に移動し、中心偏析が発生する虞があるからである。鋳片厚み中心部の固相率は、伝熱凝固計算によって求めることができ、鋳片厚み中心部の固相率が１．０となる位置（鋳片厚み中心部の温度が固相線温度となる位置）が凝固完了位置１３である。図４では、凝固完了位置１３が軽圧下帯１４の下流側であるが、凝固完了位置１３を軽圧下帯１４の範囲内としても構わない。

また、鋳片１０の中心偏析を軽減するには、鋳片中心部固相率が０．３となる時点には鋳片１０を軽圧下帯１４で圧下することが望ましく、従って、これを満足するように、軽圧下帯１４の鋳造方向長さを設定することが望ましい。これは、鋳片中心部の固相率が０．３未満の範囲は未凝固相１２が多く溶鋼流動が発生しても中心偏析には至らないが、０．３以上では溶鋼流動が発生すると中心偏析が悪化するからである。この軽圧下帯１４の必要長さも、伝熱凝固計算によって求めることができる。

このようにして鋳片１０を軽圧下しながら鋳造する際に、軽圧下帯１４を構成するロールセグメントのタイロッドに設置されたロードセルにより、このロールセグメントに働く荷重を測定する。ロードセルによる荷重の測定の都度、測定した荷重に基づき、（１）式、（２）式及び（３）式を用いて、軽圧下帯１４に配置される、ピンチロールを含めて各軽圧下ロールに負荷させるべき軽圧下荷重を求め、求めた軽圧下荷重のうちでピンチロールに負荷させるべき軽圧下荷重とピンチロールによる荷重とが同等になるように、ピンチロールの押し付け圧力を設定する。

鋳造中の鋳造速度の変化やこれに伴う二次冷却条件の変更により目標とする軽圧下量に必要な荷重は変化するので、ロールセグメントに働く荷重を常時測定し、その都度、ピンチロールの押し付け圧力を設定し直すことが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、少なくとも一対のピンチロールが配置されたロールセグメント方式の軽圧下帯１４を用いて鋳片１０を軽圧下する場合に、前記ピンチロールの押し付け圧力を適正に設定することができ、これによりピンチロールによる圧下量と、同一ロールセグメント内に配置される他の軽圧下ロールによる圧下量とが同等になり、常に適正な条件で軽圧下を行うことが可能となり、中心偏析の軽微な鋳片１０ａを安定して製造することが実現される。

尚、上記説明では、タイロッドに働く荷重から各軽圧下ロールに負荷させるべき軽圧下荷重を算出しているが、ロールセグメントに働く荷重を測定する箇所はタイロッドの位置に限るものではなく、鋳造方向の２箇所以上で荷重を測定すれば、上記と同様の方法で各軽圧下ロールの軽圧下荷重を求めることができる。また、上記説明では、ピンチロールがロールセグメントの最も上流側に配置された例で説明したが、ピンチロールの配置位置はどこであっても、上記に沿って本発明を適用することができる。

図１に示す３基のロールセグメントが軽圧下帯として、鋳型内溶鋼湯面から２０．０〜２６．０ｍの距離の範囲に並べて設置されたスラブ連続鋳造機を用いて、炭素濃度が０．０５質量％、マンガン濃度が１．３質量％の炭素鋼を、厚み２５０ｍｍ、幅２１００ｍｍのスラブ鋳片に鋳造する際に、本発明を適用した。

使用したロールセグメントは、１つのロールセグメントに八対の軽圧下ロール（但し、最上流側の一対はピンチロール）がロールピッチ２５０ｍｍで配置されており、距離Ｌ_t＝距離Ｌ_b＝５００ｍｍ、ロールセグメントの鋳造方向長さは２．０ｍであり、圧下速度の目標を１．２ｍｍ／分として、圧下勾配を１．０ｍｍ／ｍとした。ピンチロールの設定圧力は、初期状態では３基のロールセグメントともに、押し付け圧力が５００ｋＮとなるように設定した。

本発明例では、各ロールセグメントの上流側部位及び下流側部位のタイロッドに配置したロードセルによってロールセグメントに働く荷重を測定し、荷重の測定の都度、（１）式〜（３）式を用いてピンチロールの設定圧力を修正した。尚、鋳造中、実測荷重Ｐ_t、Ｐ_bは、ロールセグメントにもよるが、それぞれ１５００〜３０００ｋＮの範囲で変動した。これに対して比較例では、ピンチロールの圧力設定は、初期の状態を維持した。

この結果、本発明例では鋳造の全域で、中心偏析の極めて軽微な、内部品質に優れた鋳片が得られた。これに対して、比較例では、軽圧下量の不足による中心偏析の悪化部が認められ、また、圧下量過多による内部割れも生じており、本発明例に比較して内部品質に劣る鋳片が得られた。

１ スラブ連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ スライディングノズル
４ 浸漬ノズル
５ 鋳型
６ 鋳片支持ロール
７ 搬送ロール
８ 鋳片切断機
９ 溶鋼
１０ 鋳片
１１ 凝固シェル
１２ 未凝固相
１３ 凝固完了位置
１４ 軽圧下帯
１５ ロールセグメント
１６ フレーム
１７ タイロッド
１８ ウオームジャッキ
１９ ロードセル
２０ ロールチョック
２１ ピンチロール
２２ 油圧シリンダー
２３ ロールチョック

Claims (2)

1. 少なくとも一対のピンチロールと複数対の圧下ロールとが組み込まれたロールセグメントから構成される軽圧下帯を用いて、凝固末期の鋳片を凝固収縮量相当の圧下量で圧下するにあたり、前記ロールセグメントの上流側部位と下流側部位との少なくとも２箇所の部位で、該ロールセグメントに働く負荷荷重を鋳造中に測定し、測定した負荷荷重に基づき、該ロールセグメントに配置されたピンチロールの圧下量が同一ロールセグメントに組み込まれた他の圧下ロールと同等となるように、前記ピンチロール及び圧下ロールの各ロールに負荷させるべき軽圧下荷重を求め、求めた軽圧下荷重のうちで前記ピンチロールに負荷させるべき軽圧下荷重と該ピンチロールの油圧シリンダーによる荷重とが同等になるように、該ピンチロールの押し付け圧力を設定することを特徴とする、連続鋳造における鋳片の軽圧下制御方法。
2. 前記ロールセグメントに働く負荷荷重を、ロールセグメントのタイロッドの位置で測定することを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造における鋳片の軽圧下制御方法。

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