JP6148447B2 - 連続鋳造の二次冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造機において鋳片を均一に冷却するための、連続鋳造の二次冷却方法に関するものである。

鉄鋼業において、溶鋼を凝固させて鋳片を製造する際、一般に、連続鋳造設備が用いられる。連続鋳造設備は、図１に示すように、鋳型２で冷却されて表面が凝固した鋳片３を、鋳型２の下方に少しずつ引き出し、ガイドロール４で挟みながら連続して送り出し、これにより鋳片３が連続して生産される。鋳片３がガイドロール４で送り出される間、二次冷却として、鋳片３の表面に冷却水が噴射される。この二次冷却では、鋳片３の幅方向の冷却性能を均一にするために、均一な水量密度分布を有する噴射パターンとなるようにノズルが配置されている。

従来、鋳片３がほぼ鉛直下方に引き出される部分では、鋳片３の表面に噴射された冷却水の一部は、図５に示すように、排水されずにガイドロール４と鋳片３との間に滞留し、溜まり水１３となっていた。

一般に、ガイドロール４に滞留する溜まり水は、幅方向中央部で最も少なく、両側方に向かって増加する分布を示す。このように、鋳片３の幅方向で溜まり水１３の分布が異なると、均一な冷却ができない要因となる。さらに、ガイドロール４で鋳片３を強く押し付ける必要がある場合には、ガイドロール４の剛性を増すために、図２に示すように、ガイドロール４が鋳片３の幅方向に分割される。このような場合、分割された各ガイドロール４の間の軸受け部２１の位置では、冷却水の排水による溜まり水が発生しない。したがって、鋳片３がガイドロール４と接触している位置と軸受け部２１の位置とでは、溜まり水１３の分布が不均一となり、鋳片３の幅方向に冷却むらができる。

このように、ガイドロール４の溜まり水１３が、鋳片３の均一な冷却を阻害する大きな要因となっていることが判明した。冷却が不均一になると、鋳片３の表面性状や内部の品質に欠陥が生じる。したがって、ガイドロール４の溜まり水１３を無くすか、溜まり水１３の影響が幅方向に均一になるように制御して、鋳片３の品質低下を防ぐことが必要である。

このような冷却むらを低減させるために、特許文献１には、連続鋳造装置内に、高圧気体を噴射する噴射ノズルを設けたものが開示されている。また、特許文献２には、連続鋳造装置内に、残留水を吸引する吸引管を設けたものが開示されている。

特開２０１０−２５３５２８号公報 特開２０１０−２５３５２９号公報

しかしながら、上記特許文献１および２はいずれも、噴射ノズルまたは吸引管という新たな装置を取り付けたものであり、設置のためのコストやスペースを要するという問題点がある。

本発明の目的は、装置等を新設することなく低コストで、ガイドロール位置の溜まり水を低減させて鋳片を均一に冷却し、優れた品質の鋳片を製造するための連続鋳造の二次冷却方法を提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明は、連続鋳造装置で鋳造される鋳片を、前記鋳片の幅方向に分割されたガイドロールで連続的に送り出し、前記鋳片に向けて、前記鋳片の幅方向に複数配置された二流体ノズルで空気と水とを混合したエアミストを噴射し、連続鋳造中の鋳片を冷却する二次冷却方法において、前記二流体ノズルは１本当たり５〜２０リットル／分の水量を噴射し、前記エアミストは、水量密度が０．０５〜０．３０ｍ^３／ｍｉｎ・ｍ^２であり、前記エアミストの水に対する空気の重量混合比を０．１０以上にすることを特徴とする、連続鋳造の二次冷却方法を提供する。

本発明によれば、冷却水の噴射時の衝突速度が増し、ガイドロール位置の溜まり水が吹き飛ばされる。つまり、冷却水の噴射とともに溜まり水を排除することができるので、専用の装置等を設けることなく、鋳片の幅方向の冷却むらを低減して均一に冷却し、優れた品質の鋳片を製造することができる。

連続鋳造設備の概要を示す側面図である。 ガイドロールの配置例を示す正面図である。 本発明の冷却水噴射の様子を示す側面図である。 気水比による溜まり水の高さを示すグラフである。 従来の冷却水噴射の様子を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。

図１は、本発明にかかる連続鋳造設備１の概要を示す。鋳型２の上側から、タンディッシュ（図示せず）内の溶鋼が注入され、鋳型２で一次冷却されて表面が凝固した状態の鋳片３が、鋳型２の下方から少しずつ引き出される。鋳型２の下方において、鋳片３は、それぞれ対向して設置された複数対のガイドロール４で挟み込まれながら連続的に送り出され、これにより、連続した鋳片３が生産される。図１は連続鋳造設備１の一例であり、鋳片３の両側のガイドロール４により、鋳片３が鋳型２のほぼ鉛直下方へ引き抜かれた後、徐々に９０度程度曲げられて、水平方向へ移動していく彎曲型である。本発明は、彎曲型の連続鋳造設備に限らず、垂直型などでも同様に適用できる。

ガイドロール４は、鋳片３の幅方向全体を押さえ付ける幅を有するものでもよいが、鋳片３を強く拘束するために剛性が必要な場合には、図２に示すように、幅方向に分割され、軸受け部２１で各ガイドロール４が連結される。

鋳片３は、冷却水を噴射する二次冷却手段によって冷却されながら、ガイドロール４で連続的に送り出される。二次冷却手段は、図３に示すように、各ガイドロール４同士の隙間から鋳片３に向けてエアミスト１２を噴射する二流体ノズル１１からなり、二流体ノズル１１内で空気と水が混合されて、エアミスト１２が噴射される。二流体ノズル１１は、鋳片３の幅方向に均一な水量密度分布を有する噴射パターンとなるように、鋳片３の幅方向に適宜間隔で複数、例えば２２００ｍｍ程度の幅の鋳片３に対して幅方向に７〜８本配置される。そして、通常、１本の二流体ノズル当たり５〜２０リットル／分程度の水量が噴射される。

このとき、エアミストの圧力が弱いと、図５に示すように、鋳片３に接触しているガイドロール４の上部に、エアミスト１２の排水が滞留して溜まり水１３ができる。ガイドロール４が、図２に示すように鋳片３の幅方向に分割されている場合には、ガイドロール４と鋳片３とが接触する部分のみに溜まり水１３ができるが、軸受け部２１には溜まり水ができない。その結果、鋳片３の幅方向に温度むらが生じ、均一な冷却ができなくなる。

そこで、本発明では、二流体ノズル内で生成されるエアミストの、水に対する空気の比率である気水比（重量混合比）Ａ／Ｗを高くすることで、エアミストの圧力を高くし、溜まり水１３を吹き飛ばすこととした。具体的には、従来はＡ／Ｗが０．００５〜０．０１５程度であったが、本発明では０．１０以上とした。図４は、気水比毎の、ガイドロール４の溜まり水１３の高さを調べた結果を示すグラフである。図４に示すように、水量密度が０．０５〜０．３０ｍ^３／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲において、気水比０．０２前後を境界とし、空気量を多くすると、溜まり水１３の高さが急激に少なくなった。すなわち、空気量を増加し、エアミスト１２を高圧噴射すると、エアミスト１２の噴射面が図３に示すように広がるため、エアミスト１２を噴射させることで溜まり水１３を吹き飛ばすことができた。気水比Ａ／Ｗの上限は特に定めないが、図４に示すように、０．２０を超えても溜まり水の高さは大きく変化せず、また、従来の０．００５〜０．０１５の範囲と比較すれば、０．２０または０．１０程度で十分な効果が期待できるため、０．１０〜０．２０以下でよい。

以上のように、本発明によれば、気水比を従来よりも大きくすることにより、従来と同じ水量を噴射すれば、エアミストの圧力を高くすることができ、溜まり水の排出が促進される。したがって、溜まり水が要因となる二次冷却むらが低減し、優れた品質の鋳片を製造することができる。また、鋳片の進行方向に配置された各ガイドロール間の隙間の限られたスペースに、新たな装置を設けることなく、二次冷却手段としての二流体ノズルを利用して、二次冷却と同時に、溜まり水の排出を行うことができる。

本発明は、二流体ノズルにより冷却水を噴射する冷却方法に適用できる。

１ 連続鋳造装置
２ 鋳型
３ 鋳片
４ ガイドロール
１１ 二流体ノズル
１２ エアミスト
１３ 溜まり水
２１ 軸受け部

Claims (1)

1. 連続鋳造装置で鋳造される鋳片を、前記鋳片の幅方向に分割されたガイドロールで連続的に送り出し、前記鋳片に向けて、前記鋳片の幅方向に複数配置された二流体ノズルで空気と水とを混合したエアミストを噴射し、連続鋳造中の鋳片を冷却する二次冷却方法において、
   前記二流体ノズルは１本当たり５〜２０リットル／分の水量を噴射し、
   前記エアミストは、水量密度が０．０５〜０．３０ｍ^３／ｍｉｎ・ｍ^２であり、前記エアミストの水に対する空気の重量混合比を０．１０以上にすることを特徴とする、連続鋳造の二次冷却方法。

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