JP5920570B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造方法に関し、具体的には、連続鋳造機を停止させることなく鋳造スラブの厚みを変更してタンデム鋳造する方法に関するものである。

鋼の連続鋳造する方法は、鋳造開始の仕方により、連続鋳造機の内部に、前の鋳造鋳片（先行鋳片）が存在しない状態になってから鋳型上方からダミーバー（Ｄ／Ｂ）を装入して鋳造を開始する「シングル鋳造」と、連続鋳造機の内部に引抜き中の先行鋳片が存在する状態で、次の鋳造を開始する「タンデム鋳造」の２種類の方法とに分けられ、後者の方法には、操業停止時間を削減し、生産性を向上できるというメリットがある。

図１は、シングル鋳造用の垂直曲げ型連続鋳造機の模式図である。この連続鋳造機では、鋳型（モールド）１の上方から装入されたダミーバー８、および、鋳型１で一次冷却されて表層が凝固した鋳片２は、鋳型の下流側の二次冷却帯に配設された複数のピンチロール６と、そのピンチロールに対向配置されている非駆動ロール７とで挟持して押圧され、その押圧力によって発生する摩擦力を利用して連続鋳造機の下流側へと引き抜かれる。

上記二次冷却帯は、垂直曲げ型連続鋳造機の場合、垂直部３、湾曲部４および水平部５の３ブロックから構成され、上記の各ブロックは、さらに、ピンチロール６とこれに対向して配置された非駆動ロール７の対の他に、これらロール対の間に専らストランドを支持するための多数のサポートロール（図示されていない）が配設された複数のセグメント９から構成されている。

上記ピンチロールの押圧力は、通常、油圧によって付与するが、垂直曲げ型連続鋳造機にあっては、二次冷却帯を垂直部３、湾曲部４および水平部５の３つの大きなブロックに分割し、各ブロックに含まれる複数のピンチロールごとに、あるいは、各ブロックを構成するセグメント９ごとに、それぞれ該当する油圧系統を有しており、これらの各系統ごとに、ピンチロール６の押圧力を、あるタイミングで一括してダミーバー押付圧と、鋳片押付圧との間で変更するようになっている。押付圧の大きさは、通常、ダミーバー押付圧＞鋳片押付圧である。

上記のようなシングル鋳造用の連続鋳造機を使ってタンデム鋳造を実施する場合には、一つのブロック内に先行鋳片と後行鋳片先導用のダミーバーを共存させないことが必要である。共存させると、ピンチロール押付圧をダミーバー圧にした場合には、先行鋳片が過大圧力のために潰され、逆に先行鋳片の鋳片圧にした場合には、ダミーバーを挟持する力が不安定になり、ダミーバーに続く後行鋳片が不定期にずり落ちることによって、モールド内の湯面変動が起こる等の問題が発生するからである。

上記問題点を解決する技術として、特許文献１には、同一の押付圧力調整装置により押付圧力が調整されるピンチロール群では、その最終ピンチロールから先行鋳片が外れた後に、先頭ピンチロールに次の鋳込用のダミーバーが入るように、次チヤージ鋳込みの運転開始タイミングおよび各々の引抜速度の少なくとも一つを制御する方法が開示されている。しかし、この技術は、油圧ブロックを１つ追加した上に、更にピンチロールを１台追加する必要があり、設備コストが大きくなるという問題がある。

そこで、上記特許文献１の問題点を解決する技術として、特許文献２には、二次冷却帯の長手方向に沿って配置された複数本のピンチロールがそれぞれ独立して速度制御可能とし、上記複数本のピンチロールが、二次冷却帯の垂直部、湾曲部及び前後方向に少なくとも２つに分割された水平部にそれぞれブロック分けされ、少なくとも２つの水平部に対応するブロックのうち、機端に最も近いブロックは少なくとも２本のピンチロールを有し、上記各ブロック毎にピンチロールがストランドを押し付ける圧力をそれぞれ制御する独立した油圧系統が配置され、上記少なくとも２つの水平部の各ブロックにおいては、各ピンチロールに油圧を供給する配管のそれぞれに減圧弁を配置してタンデム鋳造を可能とした垂直曲げ型連続鋳造機が開示されている。

一方、近年の鋳型交換技術の進歩によって（例えば、特許文献３参照）、先行鋳片が連続鋳造機を抜ける前に鋳型交換が完了するようになってきており、先行鋳片を引き抜きながら、厚みの異なる次の鋳片（後行鋳片）の鋳造を開始したいというニーズが高まっている。

特許第２６２１９９５号公報 特開２００３−２２５７４７号公報 ＷＯ２００３／０５３６１１号公報

しかしながら、上記特許文献１および２の技術は、いずれも鋳造する鋳片の厚みが同一である場合のタンデム鋳造に関する技術であり、鋳造鋳片の厚みを変更するときには、鋳型の厚替作業は、先行鋳片が鋳型から抜けると同時に開始するものの、二次冷却帯における厚み変更は従来と同様、先行鋳片がすべて排出された後で行っていた。そのため、先行鋳片を引き抜きながら、厚みの異なる次の鋳片（後行鋳片）の鋳造を開始したいというニーズには応えることができていない。

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋳造鋳片の厚み変更を伴う場合でも、連続鋳造機を停止することなく、タンデム鋳造を可能とする連続鋳造方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討を重ねた結果、先行鋳片が引抜きを完了したセグメントから順次、厚みの変更を行うことで、次の鋳造のためのダミーバーの挿入と厚みの異なる鋳片の鋳造が可能となることに想到し、本発明を開発した。

上記知見に基く本発明は、連続鋳造機の内部に引抜き中の先行鋳片が存在する状態で次の鋳造を開始する連続鋳造方法において、前記連続鋳造機の主幹制御装置で先行鋳片の尾端位置をトラッキングして、先行鋳片の尾端が鋳型を抜けたら鋳型の厚替作業を開始し、先行鋳片の尾端が二次冷却帯を構成する各セグメントを抜けるごとに各セグメントの厚替作業を開始し、鋳型および上流側の１以上のセグメントの厚替が完了したら、鋳型上方からダミーバーを装入して、次の鋳造を開始すると同時に、前記主幹制御装置でダミーバーの先端位置をトラッキングして、ダミーバー先端が、厚替が完了していないセグメント内に進入しないよう、かつ、ダミーバー先端と厚替が完了していないセグメントとの間の距離を１セグメント長以上となるよう鋳込速度を制御することを特徴とする連続鋳造方法を提案する。

本発明によれば、鋳型の厚み変更が完了した段階で、先行鋳片が引抜き中でも、次の厚みの異なる鋳片の鋳造を開始することが可能となるので、厚み変更を伴うタンデム鋳造における鋳造停止時間を大幅に短縮し、生産性を向上することができる。

シングル鋳造用の垂直曲げ型連続鋳造機の模式図である。 本発明の連続鋳造方法を説明する模式図である。 本発明の連続鋳造方法の制御システムを説明する図である。

図２は、垂直曲げ型連続鋳造機に本発明の連続鋳造方法を適用して、鋳片の厚み変更（厚替）を行いつつタンデム鋳造を行う例を模式的に説明する図であり、また、図３は、上記連続鋳造機の制御システムを説明する図である。なお、上記図２および図３には、説明を簡略化するために、垂直部が１セグメント（セグメント１）、湾曲部が６セグメント（セグメント２〜７）、水平部が１セグメント（セグメント８）から構成された連続鋳造機を例示した。また、ピンチロール６および非駆動ロール７の記載は省略した。
以下、本発明の実施の形態について、図２および図３を用いて具体的に説明する。

図２（ａ）は、前の鋳造が終了し、先行鋳片の尾端が、鋳型１および垂直部のセグメント１を抜けて、湾曲部のセグメント２にある状態を示したものである。このとき、先行鋳片は、まだ連続鋳造機の内部に存在し、引抜き中であるが、この連続鋳造機では、図３に示した主幹制御装置で、先行鋳片の尾端位置をトラッキングしており、先行鋳片の尾端が鋳型を抜けたことが確認されたら、鋳型の厚替作業を開始し、また、先行鋳片尾端が二次冷却帯を構成する各セグメントを抜けるごとに各セグメントに厚替指令を出して、厚替作業を自動的に実行するようになっている。したがって、図２（ａ）の状態は、鋳型１およびセグメント１の厚替え作業中の状態を示している。

図２（ｂ）は、図２（ａ）より鋳造が進行し、先行鋳片尾端がセグメント４まで達した状態にあり、鋳型１およびセグメント１，２の厚替作業が完了し、セグメント３が厚替作業中の状態を示している。この連続鋳造機では、厚替が完了したセグメントからは、厚替完了信号を前記主幹制御装置に伝達するようしており、鋳型１およびセグメント１等の厚替完了信号に基き、次のアクション、すなわち、ダミーバーの装入作業を開始する。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）より鋳造が進行し、先行鋳片尾端がセグメント６まで達し、セグメント５が厚替作業中で、セグメント１〜４までの厚替作業が完了した状態を示している。さらに、この状態では、鋳型上方からセグメント４までダミーバーが装入され、次の鋳造を開始する準備が完了している。

図２（ｄ）は、図２（ｃ）より鋳造がさらに進行し、先行鋳片尾端が、湾曲部のセグメント７まで達し、セグメント６が厚替作業中で、さらに、次の鋳造が開始され、ダミーバーの先端が厚替作業が完了したセグメント５まで到達した状態を示している。

ここで、重要なことは、図３に示した主幹制御装置で、次の鋳造のダミーバーの先端位置をトラッキングしてダミーバー先端と厚替が完了していないセグメントとの間の距離を常時監視し、厚替が完了していないセグメント内にダミーバー先端が進入しないように次の鋳造の鋳込速度を制御することが必要である。その方法としては、例えば、ダミーバー先端と厚替が完了していないセグメントとの間の距離に応じて、鋳造速度に上限値を設けたり、所定の距離を下回った場合には、鋳造速度を下げたりする等の対応方法がある。

また、本発明の連続鋳造方法では、上記の次の鋳造の鋳込速度を、ダミーバー先端と厚替が完了していないセグメントとの間の距離が常時、所定値以上となるよう制御することが好ましい。その所定値としては、タンデム鋳造で厚替を行うときには、少なくとも１セグメントが厚替作業中であることから、１セグメント長以上とすることが好ましい。

タンデム鋳造を実施している実機の垂直曲げ型連続鋳造機において、鋳片の厚み変更を、連鋳機の内部から先行鋳片が完全に抜けてから各セグメントの厚替作業を開始して、次の鋳造を開始する従来技術の方法と、先行鋳片尾端がセグメントを抜けるごとに各セグメントの厚替作業を開始して、連鋳機の内部に先行鋳片が存在する状態で次の鋳造を開始する本発明の方法の２つの方法で行い、それぞれの方法における鋳造停止時間を比較し、その結果を表１に示した。この結果から、本発明の方法を採用することにより、従来技術の方法と比較して鋳造停止時間が大幅に短縮され、通常のタンデム鋳造における鋳造停止時間に近い値となっていることがわかる。

１：鋳型（モールド）
２：鋳片
３：二次冷却帯の垂直部
４：二次冷却帯の湾曲部
５：二次冷却帯の水平部
６：ピンチロール
７：非駆動ロール
８：バミーバー

Claims (1)

1. 連続鋳造機の内部に引抜き中の先行鋳片が存在する状態で次の鋳造を開始する連続鋳造方法において、
   前記連続鋳造機の主幹制御装置で先行鋳片の尾端位置をトラッキングして、
   先行鋳片の尾端が鋳型を抜けたら鋳型の厚替作業を開始し、
   先行鋳片の尾端が二次冷却帯を構成する各セグメントを抜けるごとに各セグメントの厚替作業を開始し、
   鋳型および上流側の１以上のセグメントの厚替が完了したら、
   鋳型上方からダミーバーを装入して、次の鋳造を開始すると同時に、
   前記主幹制御装置でダミーバーの先端位置をトラッキングして、ダミーバー先端が、厚替が完了していないセグメント内に進入しないよう、かつ、ダミーバー先端と厚替が完了していないセグメントとの間の距離を１セグメント長以上となるよう鋳込速度を制御することを特徴とする連続鋳造方法。

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