JPH03118907A - 熱間スラブの幅サイジング用金型の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プレスにより熱間スラブを全長にわたって幅
サイジングする際に用いる金型の冷却方法に関する。

（従来の技術） 近年、連続鋳造工程と熱間圧延工程との同期化を図るた
め、鋳造工程でスラブ幅をできるだけ統合して鋳造能率
をあげ、そのあとプレスにより輻サイジングする方法が
行われている。その方法には特開昭５５−１５６６５０
号公報や特開昭５９−１０１２０１号公報などの方法が
ある。特開昭５５−１５６６５０号公報の方法は、連続
鋳造ラインに第１図（ａ）　（ｂ）に示すような金型１
を備えたプレス２を設置し、鋳造直後のスラブ３を全長
にわたって幅サイジングするものであり、特開昭５９−
１０１２０１号公報の方法は、第１図（ａ）　（ｂ）に
示すようなプレスを熱間圧延ラインに設置して、所定幅
のスラブにサイジングするものである。

プレスによる幅サイジング方法によれば、１回の圧下量
を大きくできるためにサイジング能率が著しく向上する
。しかしそれに用いる金型は高温のスラブと接触し、か
つ長時間の使用によって温度が著しく上昇するために、
金型表面に変形、摩耗、塑性流動などが発生する。それ
を防止するために種々の方法が試みられている。その一
つの方法として、熱間圧延ロールを冷却するときのよう
にサイジング中の金型表面に多量の冷却水を散布する方
法がある。しかしこの方法では金型開放時の金型表面と
スラブとの間隔が少ないために、スラブが冷却水により
局所的に過冷却され品質が悪化するという問題がある。

他の方法として、サイジング中とサイジングが終了し次
のスラブが来るまでのｉ！搬機中冷却能を変化させ、金
型温度の上昇を抑制する方法がある（特開昭６３−５８
３７号公報）。特開昭６３−５８３７号公報による方法
ではサイジング中の金型表面を熱伝達率２００〜９００
ｋｃａ　ｌ　／ｍ２・ｈ　・’Ｃの冷却能で緩冷却し、
サイジングが終了し次のスラブを待つ間は表面を熱伝達
率１．０ＯＯｋｃａ　ｌ　１ｍ”　−ｔ＋　−ｈ・℃以
上の冷却能で強冷却する。この方法によれば、サイジン
グ中の金型は緩冷却されるために局所的な過冷却が少な
くなり、スラブ品質の悪化は抑制される。

そして待機中の金型は強冷却されるために、金型表面の
熱変形と塑性流動は防止される。しかし金型表面は高温
スラブによる急加熱と散水による強冷却との激しい熱サ
イクルを繰り返しうけるため、長期間使用後には表面に
著しい熱疲労亀裂が生し、金型寿命が短縮されるという
問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 熱間スラブを幅サイジングするとき金型は急激な加熱と
冷却を繰り返し受ける。そのため金型表面に熱疲労亀裂
が発生し、その寿命は著しく短縮される。この発明の目
的は内部に冷却水路を有する金型を適正に冷却し、金型
表面に生しる熱疲労亀裂を低減させ、金型寿命を大幅に
延長させる熱間スラブの幅サイジング用金型の冷却方法
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、熱間スラブの幅サイジング時に発生ずる
金型表面の熱疲労亀裂を低減させるため、その冷却方法
について種々検討した結果、下記の知見を得た。ずなわ
ら、 ａ、金型はサイジング中にスラブにより加熱され、待機
中には冷却水によって冷却される６そのため金型表面に
熱歪みが繰り返し加えられ熱疲労亀裂が発生する。

ｂ、金型表面に生じる熱歪みの変動幅Δεは、加熱時（
サイジング中）と冷却時（待機中）の温度差ΔＴによっ
て決まる。したがって金型表面の熱疲労亀裂の発生を低
減させるためには、待機中の金型を緩冷却してΔＴを小
さくすればよい。

Ｃ８金型内部に冷却水路を設けて強冷却すれば、金型温
度の上昇を抑制できる。そしてその場合は冷却水がスラ
ブに飛散しないので、スラブを局所的に過冷却するよう
なことはない。

本発明は上記知見により得られたもので、その要旨は「
内部に冷却水路を有する熱間スラブの幅サイジング用金
型の冷却方法であって、スラブサイジング中は金型内部
の冷却水路における熱伝達係数が２，５００ｋｃａ　ｌ
　１ｍ”　・ｈ　・’Ｃ以上になるように強冷却し、待
機中は金型の内部及び表面における熱伝達係数がそれぞ
れ５００ｋｃａ　ｌ　７１ｍ”・ｈ・℃以下になるよう
に緩冷却することを特徴とする熱間スラブの幅サイジン
グ用金型の冷却方法」にある。

（作用） 熱間スラブの幅サイジングは第１図（ａ）及び第１図（
ｂ）に示すような操作により行われる。すなわち第１図
（ａ）に示すように、スラブ３が白抜き矢印方向から搬
送されてくるとプレス２が金型１を押し出してスラブ３
を圧下する。圧下が終わって金型ｌが後退するとスラブ
３は一定距離だけ前進する。

この動作を繰り返して行えば第１図（ｂｌに示すように
所定幅のスラブ３ａが製造される。

熱間スラブの幅サイジングは上述のようにして行われる
が、それに用いられる金型は加熱と冷却の激しい熱サイ
クルを受ける。第２図は金型表面の温度変化を示したも
のであり、これから明らかなように金型表面温度はサイ
ジング中にはスラブとの接触により加熱されて上昇し、
サイジング終了時には最高温度Ｔ　ａ　ｍ　ｘに達する
。そして次のサイジングを開始するまでの待機中には散
水による冷却が行われるために、金型表面温度は次第に
イ１（下して最低温度Ｔ□。になる。このような加熱と
冷却の熱サイクルにより金型の表面には熱歪みが繰り返
し負荷されるために熱疲労亀裂が発生する。

スラブを幅サイジングするごとに繰り返される熱歪みの
変動幅Δεは、上記最高温度Ｔ、□と最低温度Ｔ１．７
との差であるΔＴ　（Ｔ、、、−Ｔ、、、）と下記式で
示す関係がある。

Δεにα・ΔＴ　　（α：平均熱膨張係数）これからΔ
Ｔが大きいほどΔεが太き（なり熱亀裂が発生しやすく
なることが分かる。

第３図はスラブ待機中の金型表面の熱伝達係数り、（冷
却能と同じことを意味する）と金型表面温度差ΔＴとの
関係を示したものである。この図から分かるように、熱
伝達係数り、が大きいほどΔＴが大きくなる。したがっ
て金型表面の熱疲労亀裂を低減させるためには、待機中
の金型を緩冷却して八Ｔを小さくする必要がある。前掲
の特開昭６３−５８３７号公報の方法のように、待機中
の金型を１．０ＯＯｋｃａ　ｌｌｌｓ”　・ｈ　・’Ｃ
以上の冷却能で強冷却するとΔＴが大きくなり、熱疲労
亀裂を低減ざＵ。

ることはできない。

ところが待機中の金型を緩冷却すると、サイジング本数
が増加するに伴い金型温度が上昇するという問題が生じ
る。これを解消するためサイジング中の金型表面に多量
の冷却水を散水すると、そ、れが飛散してスラブが局所
的に過冷却され、品質が悪化するおそれがある。そこで
本発明の冷却方法では、第４図に示すような内部に冷却
水路４を有する金型１を用いる。そしてサイジング中は
冷却水路４に多量の冷却水を流して金型１を強冷却して
温度の上昇を抑制する。この金型によれば冷却水がスラ
ブに飛散するようなことはないので、スラブの品質を悪
化させることなく金型を強冷却することができる。なお
第４図において５８は給水管、５ｂは排水管である。

第５図は、第４図に示すような金型で、その表面から５
０＋ｍｗ内側の位置に直径２５１の冷却水路を１００Ｉ
ＩＩ１１ピツチで配列した金型を用い、スラブ本数が増
加した時の金型表面最高温度Ｔ１８、に及ぼすサイジン
グ中の金型内部冷却の熱伝達係数り、と待機中の金型表
面冷却の熱伝達係数ｈ８の関係を調べた結果を示す、こ
の図から待機中の金型表面を緩冷却すればＴ。ｌｌは上
昇するが、サイジング中の金型内部を強冷却することに
よってＴ、□を低下できることが分かる。

次に本発明の金型冷却方法において、サイジング中およ
び待機中の熱伝達係数を前記のように限定する理由を述
べる。

本発明においては、サイジング中の金型内部冷却の熱伝
達係数り、を２．５００ｋｃａ　Ｉｌ／ａ”　・ｈ　・
’Ｃ以上とする。それより小さくすると金型表面最高温
度Ｔ、□が上昇しく第５図参照）、後述する実施例で示
すように金型の表面に変形やり性流動が発生するからで
ある。一方、スラブ待機中には、金型の内部および表面
冷却時の熱伝達係数ｈユを５００ｋｃａ　ｌ　／ｗ”・
ｈ・℃以下とする。それを超えると金型表面温度差ΔＴ
が大きくなり（第３図参照）、後の実施例で述べるよう
に金型表面に熱疲労亀裂が生じるからである。なお熱伝
達係数は冷却水の温度と水量を適宜制御することにより
、きわめて容易に調整することができる。

また本発明の金型冷却方法では、第４図に示すような内
部に冷却水路４を有する金型１を用いるが、その冷却水
路４の位置は金型表面から３０〜１００ａ＋ｍの内側に
設けるのが好ましい。それが表面・から３０＋ｗｍ未満
の位置にあると、スラブ圧下時の加圧力により水路や金
型表面が変形することがある。

一方、それが表面から１０（１ｍｍより離れた位置にあ
ると冷却効果が低下する。そして冷却水路で構成される
冷却面積は金型とスラブとの接触面積の５０％以上にな
るようにするのが望ましい。

（実施例） 以下、実施例により更に説明をする。厚さ１９０〜２７
０ｍｍ、幅１，０００〜１，６００ｍｍ、長さ９〜ｌｌ
１１．温度１　、０５０〜１，２００℃のスラブを第１
表に示す冷却条件のもとで幅サイジング（いずれの例も
幅圧上世５０〜３００ｍ１１で、約１，０００本）し、
金型表面の）員（８状態を調べた。なお第１表において
、本発明例とは第４図に示すような内部に冷却水路を有
する金型（金型表面から５０ｍｍ内側の位置に直径２５
ｆｆＩｆｆ＋の冷却水路を１００ｍｍピッチで１１個設
けたもの）を用いた場合、比較例とは本発明例で使用し
たものと同じ金型を用いるが冷却条件が本発明で定める
範囲より外れた場合、従来例とは金型内部に冷却水路を
もたない第１図（ａ）　（ｂ）に示すような金型を用い
た場合である。また表中の表面冷却とは第６図に示すよ
うなノズル６により金型表面に散水して冷却した場合で
ある。

その結果を第１表の調査結果の欄に示す、こ札から明ら
かなように、サイジング中に表面冷却を行い、待機中に
１，０ＯＯｋｃａ　１７ｍ”　・ｈ　・’Ｃの冷却能で
表面冷却した従来例の場合には金型表面に熱亀裂が発生
した。待機中に７００ｋｃａ　ｌ　７ｍ”　・ｈ　・’
Ｃの冷却能で表面冷却を行った比較例１と同し冷却能で
内部冷却をした比較例２の場合にも熱亀裂が発生した。

サイジング中に２，０００ｋｃａ　ｅ　／ｍ２・ｈ　・
’Ｃの冷却能で内部冷却した比較例３の場合には金型表
面に塑性流動が発生した。またサイジング中に２．００
０ｋｃａ　Ｉ！、／ａ１１”　・ｈ　・’Ｃ冷却能で冷
却を行い、待機中に７００ｋｃａ　ｌ　７ｍ”・ｈ・℃
の冷却能で表面冷却および内部冷却をした比較例４の場
合には、熱亀裂と塑性流動が生じた。これに対しサイジ
ング中の冷却能を２．５００ｋｃａ　ｊ！　７１ｍ”　
・ｈ　・’Ｃ以上とし、待機中の表面冷却および内部冷
却の冷却能をそれぞれ５００ｋｃａ　ｊ！　／＋”　・
ｈ　・’Ｃ以下にした本発明例１〜４の場合には、いず
れも熱亀裂や塑性流動は全く発生しなかった。

（以下、余白） （発明の効果） 以上説明したように本発明の金型冷却方法によれば、幅
サイジング本数が増加した場合でも金型の温度上昇を抑
制できるので、金型表面に発生する熱亀裂や塑性流動を
低減することが可能となり、金型寿命を大幅に延長させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ及び第１図（ｂ）は、プレスによりスラブ
を圧下する工程を示す図、 第２図は、サイジング中とスラブ待機中の金型表面温度
の変化を示す図、 第３図は、スラブ待機中の金型表面冷却の熱伝達係数と
金型表面温度差との関係を示す図、第４図は、内部に冷
却水路を有する幅サイジング用金型の１例を示す図、 第５図は、金型表面最高温度とサイジング中の金型内部
冷却の熱伝達係数および待機中の金型表面冷却の熱伝達
係数との関係を示す図、第６図は、金型の表面冷却をす
る装置の１例を示す図、 である。 １は金型、２はプレス、３はスラブ、４は冷却水路、５
ａは給水管、５ｂは排水管、６はノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に冷却水路を有する熱間スラブの幅サイジング用金
   型の冷却方法であって、スラブのサイジング中は金型内
   部の冷却水路における熱伝達係数が２，５００ｋｃａｌ
   ／ｍ＾２・ｈ・℃以上になるように強冷却し、スラブ待
   機中は金型の内部及び表面における熱伝達係数がそれぞ
   れ５００ｋｃａｌ／ｍ＾２・ｈ・℃以下になるように緩
   冷却することを特徴とする熱間スラブの幅サイジング用
   金型の冷却方法。