JP6555487B2 - 連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備 - Google Patents

Description

この発明は、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブ（熱片）の幅方向エッジ部の加熱方法および加熱設備に関し、特には、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを加熱炉で再加熱せず直接圧延する直送圧延（ＨＤＲ：Ｈｏｔ ｄｉｒｅｃｔ ｒｏｌｌｉｎｇ）に適した連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備に関する。

直送圧延は、連続鋳造設備と熱間圧延設備とを直結し、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブ（以下、単に「スラブ」ともいう。）の顕熱を利用して省エネルギーを図るとともに大幅な工程短縮を可能とする技術である。

連続鋳造の速度は毎分数メートルであってスラブ一枚が鋳造を終えるには数分を要するため、この間にスラブの幅方向エッジ部（以下、単に「エッジ部」ともいう。）の温度が低下し、加熱炉を経由しない直送圧延では何らかの温度補償が必要となる場合がある。

これに関して特許文献１では、連続鋳造機のカッタに近接してその前後にスラブ端面を加熱する加熱装置をそれぞれ設けることが提案されている。

また、特許文献２には、スラブの幅方向エッジ部をバーナで加熱する装置を熱間圧延用のスラブ加熱炉近傍に設置することが提案されている。

非特許文献１には、スラブの幅方向エッジ部を誘導加熱する方法が開示されている。

非特許文献２には、スラブよりも小型のビレットを加熱するため誘導加熱コイル内にビレットを収容した状態で加熱を行う方法が開示されている。

特開昭６０−１８２０１号公報 特開昭５５−４１９０２号公報

製鉄研究第３１３号（１９８４年） Ｐ．６ 新日本製鐵株式会社 日立評論１９６７年６月号 Ｐ．１７

しかしながら、特許文献１の加熱装置では、加熱中のスラブの搬送方向が一方向であり、先に加熱を終えたスラブの先端側のエッジ部は放熱が始まり、尾端部の加熱が終わる頃には先端側のエッジ部の温度は大幅に低下する。特許文献１の第３図に示される、連続鋳造機のカッタ近辺に加熱装置を設置した実施例では、スラブを粗圧延機まで運搬する間に、一旦Al-N再固溶温度を超えたスラブのエッジ部の温度は再び１０００℃程度まで降下しており（同文献第２図参照）、その状態で圧延を行うと、近年の厳しい品質管理の視点では１２００℃程度で圧延される幅方向中央部と比較してエッジ部の品質への影響が懸念される。

また、特許文献１の加熱装置では、加熱時のスラブの搬送速度が連続鋳造機による連続鋳造の速度に依存することから、鋳造速度から独立した速度での加熱を行うことはできない。そのため、加熱時間が１０分程度と長くなり（同文献第２図参照）、エッジ部を加熱する１０分程度の間、スラブの幅方向中心部の温度は低下し続けている。温度降下が大きくなるとAl-N固溶温度や粗圧延に必要な温度を下回るという問題があり、温度降下を考慮した大きな入熱を行うと省エネルギーの観点で問題がある。

特許文献２では、スラブを粗圧延機に送る搬送テーブル上にエッジ部加熱装置を配置して圧延直前にスラブの幅方向エッジ部の温度補償を行っているが、加熱はバーナによって行われており、スラブのように熱容量の大きなものを加熱するには１０分程度の時間を要してしまい、エッジ部を加熱している間に幅方向中央部の温度が低下するという同様の問題を抱えている。

このようにバーナによる加熱では長時間を要するのに対し、非特許文献１に記載されるような誘導加熱による方法では、搬送速度４ｍ／ｍｉｎ程度での加熱が可能であり、例えば１０ｍの長さを持つスラブであれば２．５分程度で加熱が完了し、放熱損失を著しく小さくできるとともに、当該加熱工程が製造の律速段階となることを避けることができる。

ところで、スラブを保持、移送するためには多数の保持・搬送用ローラを設置し、その間にスラブの幅方向エッジ部を加熱する誘導加熱コイルを設置せざるを得ず、誘導加熱コイルは間隔を空けて配置される。スラブ加熱の場合は、保持・搬送用ローラは高剛性であり耐熱機能を付与するために、スラブの搬送方向に沿った誘導加熱コイル間の間隔は、コイルの加熱長と同程度か、より長くなる。このため、スラブを停止させて加熱すると、加熱される部分と加熱されない部分が生じ全長に不均一な加熱となるので、スラブを移動させながら加熱する必要がある。また、スラブの移動距離と比べて誘導加熱コイルの加熱長が短いので、十分に熱を与えるためには、スラブを低速で移動しなければならない。

しかしながら、誘導加熱装置を用いスラブを移動させながら加熱する場合、誘導加熱装置の配設区間をスラブの長さと同程度としただけでは、誘導加熱装置を通過し加熱の終わったスラブの先端側のエッジ部は尾端側が加熱を終えるまで長時間放熱され、その影響で均一な加熱ができなくなる。すなわち、スラブを全長に亘って加熱する間に先に加熱を終えた先端側のエッジ部の温度が低下するという点で、特許文献１と同じ問題を抱えている。一方、スラブの先端側の放熱を考慮した温度補償を実施しようとすると、必要以上に高温に加熱される部分を生じ、不経済であるばかりでなく、圧延時の温度も不均一となり、変形抵抗も不均一となって板厚精度に悪影響を及ぼす。

このため、均一な加熱を行うためには、誘導加熱装置をスラブの長さ以上の範囲に配置する必要があり、全長に亘って一様に熱を与えるためには通常、スラブの２倍の長さに相当する範囲に多数の誘導加熱装置を配置しなければならず、不経済である。

これに対して、ビレットのような比較的短い被加熱材を加熱する場合には、非特許文献２に記載されるように、誘導加熱装置のコイル内に被加熱材を収めてその全体を一斉に加熱することは可能である。しかしながら、スラブのように長いものの全長を同時に誘導加熱することは実用的ではない。また、場合によっては３０トンにもなるスラブを保持し、スラブを移動する機構をコイル内部に収めることもできないという問題がある。

この発明は、上記従来技術の問題を解消し、連続鋳造スラブの全長に亘ってその幅方向エッジ部を均一に加熱することができかつ経済的である連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備を提供することを目的とする。

この発明は、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱方法であって、連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に、連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する複数の誘導加熱装置が搬送方向に等間隔に配置されるとともに各誘導加熱装置が誘導加熱装置同士の間隔と略等しい加熱長を有する加熱設備を設け、ここで、加熱長とは、誘導加熱装置のコア材の、コイル導体が巻回された部位の搬送方向に沿った長さであり、加熱設備において連続鋳造スラブを加熱長の奇数倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向へ往復移動させながら複数の誘導加熱装置により該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱するものである。

なお、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、加熱設備において連続鋳造スラブを加熱長の１倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向へ往復移動させながら複数の誘導加熱装置により該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱することが好ましい。

また、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、複数の誘導加熱装置の少なくも一部が稼動する場合の稼動する誘導加熱装置のうち、最上流に位置する誘導加熱装置から最下流に位置する誘導加熱装置までの加熱区間の長さをＬとし、連続鋳造スラブの長さをＬｓとし、誘導加熱装置同士の間隔をＬｄとしたとき、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄ の関係を満たすよう加熱区間の長さＬを決定することが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱方法にあっては、連続鋳造設備から加熱設備までの連続鋳造スラブの搬送速度および加熱設備から熱間圧延設備までの連続鋳造スラブの搬送速度を、加熱設備による連続鋳造スラブの加熱中の往復移動速度よりも大きくすることが好ましい。

また、この発明は、連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に配置され、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱設備であって、連続鋳造スラブの搬送方向に等間隔に配置され、連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する複数の誘導加熱装置と、複数の誘導加熱装置によって加熱される連続鋳造スラブを往復移動させる移動手段と、を備え、各誘導加熱装置は誘導加熱装置同士の間隔と略等しい加熱長を有し、ここで、加熱長とは、誘導加熱装置のコア材の、コイル導体が巻回された部位の搬送方向に沿った長さであり、移動手段は、複数の誘導加熱装置による連続鋳造スラブの加熱中、連続鋳造スラブを誘導加熱装置の加熱長の奇数倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向へ往復移動させるよう構成されているものである。

なお、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、移動手段は、複数の誘導加熱装置による連続鋳造スラブの加熱中、連続鋳造スラブを誘導加熱装置の加熱長の１倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向へ往復移動させるよう構成されていることが好ましい。

また、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、複数の誘導加熱装置の少なくも一部が稼動する場合の稼動する誘導加熱装置のうち、最上流に位置する誘導加熱装置から最下流に位置する誘導加熱装置までの加熱区間の長さをＬとし、連続鋳造スラブの長さをＬｓとし、誘導加熱装置同士の距離をＬｄとしたとき、加熱区間の長さＬは、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄ の関係を満たすことが好ましい。

さらに、この発明の連続鋳造スラブの加熱設備にあっては、移動手段は、連続鋳造スラブの先端および尾端を直接押圧して往復移動させるプッシャーを有することが好ましい。

この発明によれば、複数の誘導加熱装置を搬送方向に間隔を空けて配置し、誘導加熱装置が配置された区間においてスラブを往復移動させながらエッジ部の加熱を行う構成としたので、スラブの尾端部の加熱が終わるまでの間に先端部が放冷されるのを防止することができるとともに、必要な誘導加熱装置の設置台数を大幅に削減することができる。また、バーナで加熱する場合と比べて短時間で加熱をすることが可能であるので、エッジ部を加熱している間のスラブの幅方向中央部の温度降下を抑制することができる。さらに、誘導加熱装置を等間隔で配置するとともに、各誘導加熱装置の加熱長を誘導加熱装置の間隔と略等しくし、かつ、加熱設備においてスラブを加熱長の奇数倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向へ往復移動させながら複数の誘導加熱装置によりスラブのエッジ部を加熱する構成としたことから、スラブの方向転換による発熱量のばらつきを相殺して、スラブの蓄積熱量を全長に亘ってほぼ均一化することができる。

図１は、この発明の一実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を備えた熱延鋼板の製造設備を概略して示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。 図２は、この実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図である。 図３（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、スラブを搬送しながらそのスラブのエッジ部を加熱する際の各加熱段階におけるスラブと誘導加熱装置との搬送方向での位置関係を示した説明図である。 図４は、この発明の他の実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を示す側面図である。 図５（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、比較例１のスラブの加熱設備および加熱方法においてスラブを誘導加熱装置の加熱長の２倍に相当する距離だけ往復移動させて加熱を行う際の各加熱段階のスラブと誘導加熱装置との搬送方向での位置関係を示した説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を備えた熱延鋼板の製造設備を概略的に示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図であり、図２は、この実施形態の連続鋳造スラブの加熱設備を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図である。

図１に示す例の熱延鋼板の製造設備１０は、連続鋳造設備１２で鋳造された連続鋳造スラブ（以下、単に「スラブ」ともいう。）Ｓを、加熱炉内で加熱することなく熱間圧延設備１４に直送し、所定の厚みまで減厚してコイル状に巻き取る直送圧延（ＨＤＲ）設備である。

連続鋳造設備１２では、タンディッシュ１２ａから鋳型１２ｂに注入された溶鋼は、鋳型１２ｂで冷却されて鋳片となり、鋳型１２ｂの下方に設けた図示しない複数のロールに沿って鋳型１２ｂの下方から連続的に引抜かれる。鋳片は、ロールを通過する間冷却水で冷却され、やがて内部までの凝固を完了する。凝固完了した鋳片は、ガス切断機等のカッタ１２ｃによって所定の長さに切断されてスラブＳとなる。

連続鋳造設備１２で製造されたスラブＳは搬送ローラ１６によって熱間圧延設備１４へ搬送される。熱間圧延設備１４へ送られたスラブは、粗圧延機１４ａおよび仕上圧延機１４ｂによって所定の厚みまで圧延され、圧延された鋼板は水冷設備１８によって所定の材質とされた後、コイル状に巻き取られて熱間圧延コイル製品となる。

連続鋳造設備１２で製造されたスラブＳは、熱間圧延設備１４へ搬送されるまでの間にその幅方向エッジ部（以下、単に「エッジ部」といもいう。）の温度が降下すると品質への影響が懸念される。そこで、この熱延鋼板の製造設備１０ではカッタ１２ｃの出側から熱間圧延設備１４の入側までのスラブＳの搬送経路内に加熱設備２０を設けてスラブＳのエッジ部の温度補償を実施する構成としている。

具体的には、この実施形態の加熱設備２０はスラブＳの左右両エッジ部を加熱するものであり、図２（ａ）に示すように搬送方向に互いに等しい間隔Ｌｄを空けて配置された複数の誘導加熱装置２２を備えている。各誘導加熱装置２２は図２（ｂ）に示すように搬送方向に沿って見て略Ｃ字状をなす、鉄やフェライト等からなる左右一対のコア材２４ａ，２４ｂと、該コア材２４ａ，２４ｂの外周に巻装されたコイル導体２６とを有するものであり、その開口部内にスラブＳのエッジ部が位置するようにコア材２４ａ,２４ｂを対向配置し、該コイル導体２６に高周波電流を通電してコア材２４ａ,２４ｂの内部に高周波磁束を発生させ、該磁束により発生する渦電流によりスラブＳのエッジ部を加熱するものである。各誘導加熱装置２２は、誘導加熱装置２２同士の間隔Ｌｄと略等しい加熱長Ｌｃを有している。加熱長Ｌｃは、コア材２４ａ，２４ｂの、コイル導体２６が巻回された部位の、搬送方向に沿った長さを指す。ここで、「略等しい」とは、後述するように加熱設備２０においてスラブＳを誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃの奇数倍に相当する距離だけ往復移動する場合に均一な加熱が行うことができる程度に等しいことを意味し、したがって、現実的には、加熱長Ｌｃは誘導加熱装置２２の間隔Ｌｄに対して±２０％の範囲内にあればよく、±１０％の範囲内にあるのがより好ましい。

誘導加熱装置２２は、隣接する搬送ローラ１６の間に配置されており、誘導加熱装置２２のピッチは搬送ローラ１６のピッチと同じとするのが好ましい。また、誘導加熱装置２２のピッチが誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃの略２倍となるので、スラブＳを支持する搬送ローラ１６を誘導加熱装置２２から十分に離間させて熱影響から保護することができる。

搬送ローラ１６は自由継手３０を介して駆動モータ３２に接続され正逆回転可能に構成されている。これにより、複数の誘導加熱装置２２が配置された区間において、スラブＳを連続鋳造設備１２から熱間圧延設備１４に向かう順方向およびその逆方向へ往復移動させながら、複数の誘導加熱装置２２によってスラブＳのエッジ部を加熱することができる。このように、搬送ローラ１６は誘導加熱装置２２による加熱中、スラブＳを往復移動させる移動手段を構成するものである。

移動手段としての搬送ローラ１６は、加熱設備２０においてスラブＳを加熱長Ｌｃの奇数倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向で往復移動させるよう構成されている。これにより、スラブＳの方向転換に伴うスラブＳの実質的な停止時に誘導加熱装置２２によりスラブＳの異なる部分が加熱されるので、スラブＳを全長にわたって均一に加熱することができる。より好適な形態では、搬送ローラ１６は、加熱設備２０においてスラブＳを加熱長Ｌｃの１倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向で往復移動させるよう構成されており、これによれば、スラブＳの往復移動距離が少なくて済み、スラブＳのエッジ部の加熱に要する時間を短くすることができる。

また、この実施形態の加熱設備２０では、図２に示すように、複数の誘導加熱装置２２の少なくとも一部を稼動させる場合の稼動する誘導加熱装置のうち、搬送方向最上流に位置する誘導加熱装置から最下流に位置する誘導加熱装置までの加熱区画の長さをＬとし、スラブＳの長さをＬｓとし、誘導加熱装置同士の間隔をＬｄとしたとき、加熱区間の長さＬは、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄ の範囲とすることが好ましい。加熱設備２０においてエッジ加熱を行うスラブＳが一種類の場合には、そのスラブＳの長さＬｓを基準にしてＬｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄを満たすように誘導加熱装置２２の設置台数を決定することで、スラブＳのエッジ部の全長に亘る均一な加熱を達成しつつ、誘導加熱装置２２の設置台数を最小化することができる。あるいは、加熱設備２０において長さの異なる複数種類のスラブＳのエッジ加熱を行う場合には、最長のスラブＳの長さＬｓを基準にして、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄを満たすように誘導加熱装置２２の設置台数を求め、最長のスラブＳよりも短いスラブＳを加熱する場合には、そのスラブＳの長さＬｓを基準にしてＬｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄを満たすように誘導加熱装置２２の使用台数（稼動台数）を決定することで、スラブＳのエッジ部の全長に亘る均一な加熱を達成しつつ、使用する電力を最小化することができる。

図３を参照し、この実施形態の加熱設備２０を用いた、この発明に従う一実施形態の連続鋳造スラブの加熱方法について説明する。図３（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、スラブＳを搬送しながらそのスラブＳのエッジ部を加熱する際の各加熱段階におけるスラブと誘導加熱装置との搬送方向での位置関係を示した説明図である。

この実施形態のスラブの加熱方法は、図１および図２を参照して説明したように、連続鋳造設備１２と熱間圧延設備１４との間に複数の誘導加熱装置２２を搬送方向に等しい間隔Ｌｄを空けて配置し、誘導加熱装置２２が配置された加熱設備２０の区間においてスラブＳを往復移動させてスラブＳのエッジ部を加熱するものであり、スラブＳの往復移動は、搬送方向に隣接する誘導加熱装置２２間に配置された正逆回転駆動可能な搬送ローラ１６により行う。

連続鋳造設備１２から加熱設備２０までのスラブＳの搬送および加熱設備２０から熱間圧延設備１４までのスラブの搬送は、加熱設備２０による加熱中のスラブＳの往復移動よりも速い速度で行うのが好ましく、これによれば連続鋳造設備１２から加熱設備２０までおよび加熱設備２０から熱間圧延設備１４までの搬送中のスラブの温度降下を抑制することができる。

この実施形態のスラブの加熱方法ではまず、図３（ａ）に示すように連続鋳造設備１２で鋳造されたスラブＳを加熱設備２０へ進入させる。連続鋳造設備１２から加熱設備２０までのスラブＳの搬送は比較的高速（例えば１２０ｍｐｍ）で行い、スラブＳが所定の加熱開始位置に到達するまでに加熱時のスラブＳの搬送速度（例えば３ｍｐｍ）まで減速する。この減速に要する時間は短い程よく、このようにすれば、搬送中の温度降下を抑制することができる。減速に要する時間は、例えば１０秒以内とすることが好ましい。図示例では、加熱開始位置は、スラブＳの先端が搬送方向最下流に位置する誘導加熱装置２２の上流側端と一致する位置とし、スラブＳの先端がこの上流側端位置に到達した時またはその直前に誘導加熱装置２２に通電し、スラブＳを順方向に低速（例えば３ｍｐｍ）で移動しながらエッジ部の加熱を行う。

図３（ｂ）は、スラブＳを図３（ａ）の加熱開始位置から順方向（下流側）へ誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃの１倍に相当する距離だけ移動させた状態を示している。その後、スラブＳは逆方向（上流側）へ方向転換される。この方向転換に伴いスラブＳは一時的に停止し、このときスラブＳのエッジ部のうち誘導加熱装置２２と対峙する部分の発熱量は他の部分よりも大きくなる。

図３（ｃ）は、スラブＳを図３（ｂ）の位置から上流側へ誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃの１倍に相当する距離だけ、つまり元の加熱開始位置まで移動させた状態を示す。その後、スラブＳは下流側へ方向転換される。この方向転換に伴ってスラブＳは一時的に停止し、このときスラブＳのエッジ部のうち誘導加熱装置２２と対峙する部分の発熱量は他の部分よりも大きくなるが、この部分は前回の方向転換に伴うスラブＳの実質的な停止時に加熱されなかった部分であるので、方向転換によるスラブＳの発熱量のばらつきは相殺されて、スラブＳの蓄積熱量は全長に亘ってほぼ均一となる。

続いて、図３（ｄ）および図３（ｅ）に示すように、図３（ｂ）および図３（ｃ）と同様にしてスラブＳを誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃの１倍に相当する距離だけ往復移動させて誘導加熱を行う。加熱設備２０による加熱中のスラブＳの往復移動速度（低速搬送速度）Ｖと往復回数ｍは、実測等によりあらかじめ求めた、スラブＳのエッジ部を所定の温度まで加熱するのに必要な加熱時間ｔとの関係で、ｍ×２×Ｌｃ÷Ｖ＝ｔを満たすように決定することができる。図３（ｅ）は、加熱設備２０においてスラブＳのエッジ部の誘導加熱が完了した状態を示しており、この時点で、スラブＳの全長に亘ってほぼ同時に加熱が完了するので誘導加熱装置２２の出力はゼロにし、スラブＳを加熱設備２０から退出させ次工程の熱間圧延設備１４に搬送する。この際、熱間圧延設備１４へ向けたスラブＳの搬送速度は加熱中のスラブＳの往復移動速度よりも大きくすることが好ましく、例えば１２０ｍｐｍとすることができる。

この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、複数の誘導加熱装置２２を搬送方向に間隔を空けて配置し、誘導加熱装置２２が配置された区間においてスラブＳを往復移動させながらエッジ部の加熱を行う構成としたので、スラブＳの尾端部の加熱が終わるまでの間に先端部が放冷されるのを防止することができるとともに、必要な誘導加熱装置２２の設置台数を少なくすることができ、経済的である。また、誘導加熱装置２２を用いることで、バーナで加熱する場合と比べて短時間での加熱が可能であり、エッジ部を加熱している間にスラブＳの幅方向中央部の温度が降下するのを抑制することができる。さらに、誘導加熱装置２２を等間隔Ｌｄで配置するとともに、各誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃを誘導加熱装置２２の間隔Ｌｄと略等しくし、かつ、加熱設備２０においてスラブＳを加熱長Ｌｃの奇数倍に相当する距離だけ順方向およびその逆方向へ往復移動させながら複数の誘導加熱装置２２によりスラブＳのエッジ部を加熱する構成としたことから、スラブＳの方向転換による発熱量のばらつきを相殺して、スラブＳの蓄積熱量を全長に亘ってほぼ等しくすることができる。

また、この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、複数の誘導加熱装置２２の少なくも一部が稼動する場合の稼動する誘導加熱装置２２のうち、最上流に位置する誘導加熱装置２２から最下流に位置する誘導加熱装置２２までの加熱区間の長さをＬとし、スラブＳの長さをＬｓとし、誘導加熱装置２２同士の距離をＬｄとしたとき、加熱区間の長さＬを、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄの関係を満たす構成としたことから、スラブＳのエッジ部の全長に亘る加熱を実現しつつ、誘導加熱装置２２の設置台数または使用台数を最小限とすることができる。

さらに、この実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法によれば、連続鋳造設備１２から加熱設備２０までのスラブＳの搬送速度および加熱設備から熱間圧延設備１４までのスラブＳの搬送速度を、加熱設備２０によるスラブＳの加熱中の往復移動速度よりも大きくする構成としたことから、スラブＳの加熱時以外の搬送中のスラブＳの温度降下を抑制しスラブＳを高温のまま熱間圧延設備１４で圧延することができるようになり、高品質の鋼板を製造することができる。

図４は、この発明に従う他の実施形態のスラブの加熱設備２０および加熱方法を示すものであり、この実施形態のスラブの加熱設備２０は移動手段が加熱設備２０においてスラブＳを往復移動させるプッシャー３４を有するものである。プッシャー３４は、加熱設備２０を前後に挟み込むように一対配置されるとともに昇降機構を介して上下に進退可能に構成され、加熱設備２０にスラブＳが進入する際には上方へ退避し、その後に降下してスラブＳの先端部および尾端部をそれぞれ直接押圧してスラブＳを誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃの奇数倍に相当する距離だけ前後に反復移動させ、加熱終了後には上方へ退避してスラブＳの搬出を可能とするものである。プッシャー３４は例えば油圧シリンダにより駆動することができるが、駆動形式はこれに限定されない。このようなプッシャー３４を用いることにより、スラブＳの方向転換を正確な位置で行うことができるので、スラブＳのエッジ部を全長に亘ってより均一に加熱することができる。また、移動方向切替えに際してのスラブＳの停止時間を短くすることができ、加熱開始から終了までに必要な時間を短くすることができる。なお、プッシャー３４の稼働中、駆動モータ３２に接続された正逆回転可能な搬送ローラ１６を併用しスラブＳを往復移動させるようにしてもよい。この場合、プッシャー３４と正逆回転可能な搬送ローラ１６は協働してこの発明の移動手段を構成する。

次に、この発明の実施例について説明する。

実施例１は、図２に示した加熱設備２０を用いスラブＳを往復移動させながら複数の誘導加熱装置２２によりスラブＳの幅方向エッジ部の加熱を行ったものである。

実施例１ではスラブＳは厚さ２８０ｍｍ、幅１５００ｍｍ、長さ８０００ｍｍであり、加熱設備２０に進入する直前では、スラブＳの幅方向中央部の表面温度は１１００℃であり、幅方向エッジ部の表面温度は９５０℃であった。表面温度の測定はいずれも放射温度計により行った。

加熱設備２０は、９台の誘導加熱装置２２を搬送方向に等間隔に並べたもので構成した。誘導加熱装置２２のピッチは、搬送ローラ１６のピッチと同じであり１０００ｍｍとした。また、誘導加熱装置２２の間隔Ｌｄは５００ｍｍとした。誘導加熱装置２２は、搬送方向に長さＬｃの有効加熱長を持っており、この実施例では誘導加熱装置２２の間隔Ｌｄと等しい５００ｍｍとした。したがって、搬送方向最上流に位置する誘導加熱装置２２から最下流に位置する誘導加熱装置２２までの距離である加熱区間の長さＬは８５００ｍｍであり、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄを満たしている。

各誘導加熱装置２２は、スラブＳのエッジ部に対向する部分同士が３５０ｍｍ程度離間したＣ型鉄心２４ａ,２４ｂの当該部分にコイル導体２６を巻回したものであり、駆動周波数は３００Ｈｚ、スラブＳの幅方向エッジ部を加熱する２つのコイル導体２６のペアを１台として、各々の出力は１ＭＷ、ペア合計で２ＭＷとした。

実施例１では、スラブＳを連続鋳造設備１２から加熱設備２０に向けて１２０ｍｐｍで高速搬送し、加熱設備２０内ではスラブＳの先端が加熱開始位置（搬送方向最下流の誘導加熱装置２２の上流側端）の手前側３００ｍｍ〜０ｍｍに至るまでに速度３ｍｐｍまで減速し、この減速に要する時間は１０秒以内であった。

スラブＳが加熱開始位置に到達した時点で各誘導加熱装置２２の各コイル導体２６に通電し、スラブＳを誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃの１倍に相当する５００ｍｍだけ順方向およびその逆方向へそれぞれ往復させながらスラブＳの幅方向エッジ部を加熱した。実施例１では順方向への送り（順送）２回、逆方向への送り（逆送）２回で加熱完了とした。加熱中の搬送速度Ｖ（最大値）は３ｍｐｍとした。

順送２回、逆送２回のスラブＳのエッジ部の加熱が完了した後、誘導加熱装置２２を停止し、速度を１２０ｍｐｍに増速してスラブＳを次工程の熱間圧延設備１４に送った。加熱完了直後のスラブＳの幅方向エッジ部の表面温度を測定したところ１１００℃であった。

そして、スラブＳをその後の熱間圧延設備１４で板厚３ｍｍまで熱間圧延を実施し、熱間圧延コイルを製造したところ、スラブＳの幅方向エッジ部の温度を高く保てたため熱間圧延コイルのエッジ部に材質異常は全く発生せず、熱間圧延前にスラブ再加熱炉で加熱したスラブを圧延して製造した従来の熱間圧延コイルと比べて品質に差はなかった。

実施例２は、図４に示す加熱設備２０を用い、スラブＳの加熱に際して、搬送ローラ１６によらず油圧シリンダ駆動のプッシャー３４によりスラブＳの往復移動を行った点のみで実施例１と異なる。

実施例２の加熱設備２０を用いることにより、スラブＳの方向転換時の位置決め精度が±１０ｍｍとなり、加熱設備２０による加熱後のスラブＳのエッジ部の長さ方向の温度分布は実施例１よりも均一となり、製造された熱間圧延コイルの板厚変動は、熱間圧延前にスラブ再加熱炉で加熱したスラブを圧延して製造した従来の熱間圧延コイルの３分の２に減少した。

図５に比較例１を示す。比較例１は、実施例１と同様の設備を用いて圧延コイルを製造したが、加熱設備２０における加熱時のスラブＳの往復移動距離を誘導加熱装置２２の加熱長Ｌｃ（５００ｍｍ）の２倍（１０００ｍｍ）としたものである。比較例１では、スラブＳの方向転換に伴う実質的な停止時に同じ部分が加熱されたことにより、当該部分が他の部分に比べて高温となり、製造された圧延コイルのエッジ部にスケール欠陥が生じた。

この発明により、連続鋳造スラブの全長に亘ってその幅方向エッジ部を均一に加熱することができかつ経済的である連続鋳造スラブの加熱方法および加熱設備を提供することが可能となった。

１０ 熱延鋼板の製造設備
１２ 連続鋳造設備
１４ 熱間圧延設備
１６ 搬送ローラ
１８ 水冷設備
２０ 加熱設備
２２ 誘導加熱装置
２４ａ,２４ｂ コア材
２６ コイル導体
２８ 出力調整手段
３０ 自由継手
３２ 駆動モータ
３４ プッシャー

Claims (8)

1. 連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱方法であって、
   連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に、連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する複数の誘導加熱装置が搬送方向に等間隔に配置されるとともに各誘導加熱装置が誘導加熱装置同士の間隔と略等しい加熱長を有する加熱設備を設け、
   ここで、加熱長とは、前記誘導加熱装置のコア材の、コイル導体が巻回された部位の搬送方向に沿った長さであり、
   前記加熱設備において連続鋳造スラブを前記加熱長の奇数倍に相当する距離だけ前記順方向およびその逆方向へ往復移動させながら前記複数の誘導加熱装置により該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱することを特徴とする連続鋳造スラブの加熱方法。
2. 前記加熱設備において連続鋳造スラブを前記加熱長の１倍に相当する距離だけ前記順方向およびその逆方向へ往復移動させながら前記複数の誘導加熱装置により該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
3. 前記複数の誘導加熱装置の少なくも一部が稼動する場合の稼動する誘導加熱装置のうち、最上流に位置する誘導加熱装置から最下流に位置する誘導加熱装置までの加熱区間の長さをＬとし、連続鋳造スラブの長さをＬｓとし、誘導加熱装置同士の間隔をＬｄとしたとき、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄの関係を満たすよう加熱区間の長さＬを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
4. 連続鋳造設備から加熱設備までの連続鋳造スラブの搬送速度および加熱設備から熱間圧延設備までの連続鋳造スラブの搬送速度を、加熱設備による連続鋳造スラブの加熱中の往復移動速度よりも大きくすることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱方法。
5. 連続鋳造設備の出側から熱間圧延設備の入側までの連続鋳造スラブの搬送経路内に配置され、連続鋳造設備で鋳造された連続鋳造スラブを熱間圧延設備で直送圧延する際、その連続鋳造スラブを熱間圧延する前に該連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する連続鋳造スラブの加熱設備であって、
   連続鋳造スラブの搬送方向に等間隔に配置され、連続鋳造スラブの幅方向エッジ部を加熱する複数の誘導加熱装置と、
   前記複数の誘導加熱装置によって加熱される連続鋳造スラブを往復移動させる移動手段と、を備え、
   各誘導加熱装置は誘導加熱装置同士の間隔と略等しい加熱長を有し、
   ここで、加熱長とは、前記誘導加熱装置のコア材の、コイル導体が巻回された部位の搬送方向に沿った長さであり、
   前記移動手段は、前記複数の誘導加熱装置による連続鋳造スラブの加熱中、連続鋳造スラブを誘導加熱装置の前記加熱長の奇数倍に相当する距離だけ前記順方向およびその逆方向へ往復移動させるよう構成されていることを特徴とする連続鋳造スラブの加熱設備。
6. 前記移動手段は、前記複数の誘導加熱装置による連続鋳造スラブの加熱中、連続鋳造スラブを誘導加熱装置の前記加熱長の１倍に相当する距離だけ前記順方向およびその逆方向へ往復移動させるよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。
7. 前記複数の誘導加熱装置の少なくも一部が稼動する場合の稼動する誘導加熱装置のうち、最上流に位置する誘導加熱装置から最下流に位置する誘導加熱装置までの加熱区間の長さをＬとし、連続鋳造スラブの長さをＬｓとし、誘導加熱装置同士の距離をＬｄとしたとき、加熱区間の長さＬは、Ｌｓ≦Ｌ≦Ｌｓ＋Ｌｄ の関係を満たすことを特徴とする請求項５または６に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。
8. 前記移動手段は、連続鋳造スラブの先端および尾端を直接押圧して往復移動させるプッシャーを有することを特徴とする請求項５から７までのいずれか一項に記載の連続鋳造スラブの加熱設備。

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