JPH07102429B2 - 薄物連続鋳造におけるクラウン制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄肉鋳片を連続鋳造する際、その薄肉鋳片の
プロフィールを冷延に適した凸クラウンにする方法に関
する。

〔従来の技術〕

最近、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い数mm程度の
厚みをもつ薄肉鋳片を直接的に製造する方法が注目され
ている。この連続鋳造法によるとき、旧来の連鋳機で製
造されたスラブに対するように多段階にわたる熱延工程
を必要としないため、工程及び設備の簡略化が図られ
る。

第３図は、この連続鋳造法の一つとして知られているツ
インドラム方式の設備構成を示す（特開昭60−137562号
公報参照）。この方式においては、互いに逆方向に回転
する一対の冷却ドラム1a,1bの間に、ドラム軸方向両端
をサイド堰2a,2bで仕切り、湯溜り部３を形成する。こ
の湯溜り部３に溶融金属４を注入し、冷却ドラム1a,1b
を介して溶融金属４を抜熱することによって、それぞれ
の冷却ドラム1a,1bの周面に凝固シェルが形成される。
凝固シェルは、成長しながら冷却ドラム1a,1bの回転に
伴ってドラムギャップ５に移行する。それぞれの冷却ド
ラム1a,1b表面上に形成された凝固シェルは、ドラムギ
ャップ５で圧接・一体化され、薄肉鋳片６として冷却ド
ラム1a,1b間から搬出される。

薄肉鋳片６は、直接冷延工程に送られ、所定のサイズに
圧延される。この冷延工程における圧延効果を高めるた
め、冷間圧延機に送り込まれる鋳片を、凸クラウンを持
った断面形状にすることが好ましい。そこで、第４図に
示すように、薄肉鋳片６をプロフィールに対応したクラ
ウンを冷却ドラム1a,1bに付けることが考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、イニシャルクラウンを冷却ドラム1a,1bに単純
に付与したのみでは、鋳造する鋳片厚みによって冷却ド
ラムへの抜熱量が変化するため、得られる鋳片のクラウ
ン形状が板厚毎に変わるという問題が発生する。これを
解決するための手段としては、各板厚毎に適正鋳片クラ
ウン形状の得られる冷却ドラムを準備することが考えら
れる。しかしながら、この方法では設備コストが膨大に
なり、しかも、鋳造板厚毎に冷却ドラムを交換する手間
が煩雑になるために、実機生産プロセスとしては問題が
残る。

さらに、不適正なイニシャルクラウンドラムで鋳造する
ことは、ドラムギャップで不均一な圧下力が凝固シェル
に加わり、表面割れ発生の原因になる。

すなわち、目標鋳片の凸クラウンに対応した凹クラウン
をもつ冷却ドラム1a,1bの周面で形成された凝固シェル7
a,7bは、冷却ドラム1a,1bのクラウンに沿って湾曲した
状態に成長している。そして、冷却ドラム1a,1bの中央
部ではドラムギャップ５の幅が大きく、凝固シェル7a,7
bの間に未凝固の溶融金属８が残留する。

この状態で凝固シェル7a,7bの圧接・一体化が行われる
と、冷却ドラム1a,1bの中央部で凝固シェル7a,7bに加わ
る圧下力は極端に小さくなる。そして、凝固シェル7a,7
bに働く圧下力が冷却ドラム1a,1bの軸方向に沿って変動
するため、得られた薄肉鋳片６の表面に疵，皺等が発生
し、表面性状が劣化する。

以上のような問題を解消するために、本発明者等は、冷
却ドラム1a,1bの抜熱能或いは圧下力を軸方向に変動さ
せ、所定の凸クラウンを持った薄肉鋳片を製造する手段
を開発し、特願昭63−9381号，特願昭63−16148号，特
願昭63−45509号等として出願している。特願昭63−938
1号で提案した冷却ドラムは、ドラムの内部空間を軸方
向に複数区分して、それぞれの区分に供給される冷却水
の流量及び／又は温度を調整している。特願昭63−1614
8号で提案した冷却ドラムは、ドラムに内蔵した可動ラ
ムを薄肉鋳片方向に進退させることにより、薄肉鋳片の
断面形状を制御している。また、特願昭63−45509号の
冷却ドラムは、ドラム周面に設けた窪みや断熱材によっ
て抜熱能を軸方向に調整している。

これらの手段によって、ドラムギャップ５から送り出さ
れた薄肉鋳変６は、冷延に必要とする凸クラウンをもっ
たものとなる。しかし、特願昭63−9381号，特願昭63−
16148号等で提案した手段は、冷却ドラムの内部構造を
複雑にし、設備の保守・管理等が面倒なものとなる。ま
た、特願昭63−45509号の提案では、窪みの密度，サイ
ズ等や断熱材の厚みによってドラム軸方向に関する冷却
能の変化量が一義的に定まり、板幅に応じて必要とされ
る凸クラウンを薄肉鋳片６に付けたり、或いは鋳造条件
に応じて微妙に変動する薄肉鋳片６のクラウンを精度良
く制御することには不向きである。

本発明は、冷却ドラムに供給される冷却水の流量が鋳片
のクラウンに影響を与えているという知見に基づき、鋳
造された鋳片のプロフィールを検出しながら、そのプロ
フィールに応じて冷却水の流量を調整することによっ
て、簡単な方法で、しかも目標とする凸クラウンをもつ
薄肉鋳片を精度良く製造することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のクラウン制御方法は、その目的を達成するため
に、一対の冷却ドラムの表面に供給した溶融金属を急冷
・凝固して薄肉鋳片を連続鋳造する際に、前記冷却ドラ
ムのドラムギャップから送り出される薄肉鋳片のプロフ
ィールを測定し、該測定結果に基づいて前記冷却ドラム
に供給される冷却水の流量を調整することを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明者等は、ツインドラム方式の実機化を目標とし
て、第３図に示した設備構成をもつ連続鋳造機の試験運
転を行って来ており、その過程で冷却ドラムに供給され
る冷却水の流量が鋳造された薄肉鋳片のプロフィールに
影響を与えることを見出した。

第２図は、この冷却水の流量を、鋳造された薄肉鋳片の
板厚及びクラウン量との関係で表したグラフである。な
お、第２図では、400μｍのイニシャルクラウンをもつ
冷却ドラムを使用してステンレス鋼SUS304組成をもつ温
度1500℃の溶鋼から薄肉鋳片を25〜80m/分の鋳造速度で
鋳造した場合を示す。

第２図から明らかなように、同じ板厚の薄肉鋳片を鋳造
したとき、冷却水の流量が増加するに従って得られた鋳
片のクラウンが凸側に大きくなっている。また、冷却水
の流量を一定にした場合、鋳片の板厚が大きくなるに従
ってクラウン量が小さくなり、マイナスクラウンとなる
こともある。

このようにクラウン量が板厚及び冷却水の流量によって
変わるのは、次の理由による。

すなわち、鋳造時冷却ドラムは溶鋼と接触することによ
り熱負荷を受け、ドラム表層部を構成するCu及びNiメッ
キ部分が熱膨張して、一般に第５図に示すような変形を
呈する。この熱変形の量は、ドラムへのトータルの熱負
荷が大、すなわち板厚が厚い程大きく、また、ドラムの
冷却能が小、すなわち冷却水量が少ない程増大する傾向
にある。このために、鋳片のクラウン量が板厚及び冷却
水の流量によって変化すると考えられる。

そこで、本発明は、このクラウン量−板厚−冷却水流量
の関係を利用して、薄肉鋳片の板厚に応じて必要とされ
る所定のクラウン量を付けるものである。すなわち、ド
ラムギャップから送り出された薄肉鋳片のプロフィール
を測定し、クラウン量が不足している場合には、冷却水
の流量を増加させる。逆に、クラウンが大きすぎる場合
には、冷却水の流量を減少させ、凸クラウンを適正範囲
に維持する。このように、冷却水の流量変更によってク
ラウン量が簡単に調整されるため、通常の冷却ドラムを
使用した操業が可能となり、また鋳造条件の如何によっ
て微妙に変動するクラウンをオンラインで制御すること
ができる。

また、必要とするクラウン量は、薄肉鋳片の板厚及び冷
延工程における圧下率によって異なるものである。その
ため、第４図の冷却ドラム1a,1bを使用する場合には、
板厚，圧下率等に応じて目標クラウン量を設定し、その
クラウン量に対応した凸クラウンをもつ冷却ドラム1a,1
bを使用することが必要になる。この点、本発明による
とき、その目標クラウン量に対応した冷却水の流量を定
めることによって、同一設備で種々のクラウンをもつ薄
肉鋳片が製造される。

〔実施例〕

第１図は、本実施例で使用した連続鋳造設備の概略を示
す。なお、同図において、第３図に示した部材等に対応
するものについては、同一の符番で指示した。

湯溜り部３に注入された溶融金属４が冷却ドラム1a,1b
の周面で急冷・凝固して凝固シェルとなり、ドラムギャ
ップ５で圧接・一体化され、薄肉鋳片６として送り出さ
れることは、第３図の場合と同様である。本実施例にお
いては、この薄肉鋳片６の板厚を厚み計９によって幅方
向に測定し、薄肉鋳片６のプロフィールを検出する。こ
の検出結果を、検出信号ａとして演算器10に入力する。

演算器10では、第２図に示したようなクラウン量−板厚
−冷却水流量の関係が基準情報ｂとして入力されてお
り、この基準情報ｂと検出信号ａを比較・演算すること
により製造中の薄肉鋳片６のクラウン量に対応した冷却
水の流量を算出する。算出値は制御信号ｃとして出力さ
れ、冷却ドラム1a,1bの内部に冷却水11を送り込む給水
管12の途中に設けた流量調整弁13に入力される。

このようにして調整された水量の冷却水11を冷却ドラム
1a,1bに導入しながら薄肉鋳片６を鋳造することによっ
て、薄肉鋳片６のクラウンが制御される。また、鋳造直
後のプロフィールから薄肉鋳片６の凸クラウンを判定
し、クラウン量をオンラインでコントロールすることが
できるため、鋳造条件の変動等が薄肉鋳片６のプロフィ
ールに及ぼす影響を相殺しながら、形状特性が一定した
製品が得られる。

以下に、具体的な操業条件を示す。SUS304組成をもち温
度1500℃のステンレス溶鋼を湯溜り部３に注入し、目標
板厚2mmで板幅1000mmの薄肉鋳片６を鋳造速度80m/分で
鋳造した。このときの目標クラウン量を40μｍに設定
し、冷却水の基準流量を2500／分とした。

薄肉鋳片６の鋳造を継続している間に、鋳造条件の僅か
な変動によってクラウン量が20μｍに減少することがあ
った。そこで、クラウン量の減少を打ち消すように、冷
却水11の流量を一時的に増加させた。その結果、数秒後
にドラムギャップ５から送り出された薄肉鋳片６のクラ
ウン量は、目標値±５μｍの範囲に収められた。また、
クラウン量が増加したときには、冷却水11の流量を一時
的に減少させ、クラウン形成を活発に行った。その結
果、薄肉鋳片６のクラウン量は、数秒後に目標値±５μ
ｍの範囲に復帰した。

鋳造された薄肉鋳片６のクラウン量を冷却した後で精密
測定したところ、クラウン量が目標値±５μｍの範囲に
ある割合は定常部分では100％と高いものであった。そ
して、この薄肉鋳片６を後続の冷延工程に送り圧延した
ところ、圧延欠陥を発生することなく最終形状に圧延さ
れた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、冷却ドラム
のドラムギャップから送り出された薄肉鋳片のプロフィ
ールが測定しながら、オンラインでクラウン制御がで
き、しかも特別な機構を組み込んだもの等を必要とする
ことなく、通常の冷却ドラムが使用される。また、異な
る凸クラウンを薄肉鋳片に付ける場合でも、冷却水の流
量を変更するだけで、所望のクラウン量を得ることがで
きる。したがって、冷延効率を高める上で必要とされる
凸クラウンをもつ薄肉鋳片を簡単に且つ精度良く製造す
ることが可能となる。このように、本発明は、ツインド
ラム方式の連続鋳造を工業生産レベルにのせる上で非常
に有効なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するために使用する設備構成の一
例を示し、第２図は冷却水の水量が薄肉鋳片のクラウン
量に与える影響を表したグラフである。他方、第３図は
従来のツインドラム方式の連続鋳造設備を示し、第４図
は凸クラウンをもつ薄肉鋳片を鋳造する場合の問題点を
説明するための図であり、第５図は冷却ドラムの熱変形
を示す図である。 1a,1b:冷却ドラム、2a,2b:サイド堰 3:湯溜り部、4:溶融金属 5:ドラムギャップ、6:薄肉鋳片 7a,7b:凝固シェル、8:未凝固の溶融金属 9:厚み計、10:演算器 11:冷却水、12:給水管 13:流量調整弁、a:検出信号 b:基準情報、c:制御信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 省吾 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式會社光製鐵所内 (72)発明者 笠間 昭夫 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式會社光製鐵所内 (72)発明者 佐々木 邦政 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 山本 恵一 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−5646（ＪＰ，Ａ) 実公 平４−34996（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の冷却ドラムの表面に供給した溶融金
   属を急冷・凝固して薄肉鋳片を連続鋳造する際に、前記
   冷却ドラムのドラムギャップから送り出される薄肉鋳片
   のプロフィールを測定し、該測定結果に基づいて前記冷
   却ドラムに供給される冷却水の流量を調整することを特
   徴とする薄物連続鋳造におけるクラウン制御方法。