JPS61235050A - 金属の連続鋳造方法 - 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〉 この発明は、性状の良好な金属鋳片を安定した作業性の
下で円滑に量産し得る連続鋳造方法に関するものである
。

〈従来技術並びにその問題点〉 一般に、金属の連続鋳造設備における二次冷却帯では、
鋳片の速かで均一な抜熱凝固やサポートロールの変形防
止等のため極めて注意深い冷却操作が必要とされている
ことから、従来、これら鋳片の二次冷却やサポートロー
ルの外部冷却手段として、冷却能が優れている上、冷却
調整も比較的容易であるとされている水スプレ一方式或
いは気水ミストスプレ一方式が普通に採用されていた。

例えば、第２図は、ノズルチップ１からの気水ミストス
プレーにより鋳片２及びサポートロール３の冷却を実施
している状態を模式化したものであり、鋳型から連続的
に引き抜かれた鋳片２はこの二次冷却帯にて一層速く冷
却され、中心部までの凝固が速かに行われる。なお、第
２図において、符号４は水供給管を、符号５は空気供給
管を、符号６は流体流量調節弁を、符号７は計器を、そ
して符号８はフィルターをそれぞれ示す。

しかしながら、これらの冷却手段を採用したとしても、
それでも鋳片表面からの抜熱調節機能に今−多難があり
、例えば、 ■　冬季に長時間作業停止があったりすると、鋳込みス
タート時に水温が異常に低下していて冷却ムラが起きる
、 ■　鋳込み中の鋳片幅替えや次工程でのトラブル発生等
により鋳込み速度を低下した場合、或いは鋳片温度プロ
フィルの異常が認められた場合等においては水及び空気
の流量や圧力を制御することで抜熱調整がなされるが、
このような制御を行うと、その前後では鋳片表面への液
滴到達範囲が変わってどうしても不均一冷却となりがち
である、■　上端部付近のノズルと上端部付近のノズル
とでスプレー形状、水量密度、液滴衝突速度等に不均一
を生じる傾向があり、従って、この点から、も部分的過
冷却や部分的冷却不足等の不均一冷却を招きやすい 等の問題のため、鋳片の横ヒビ割れや内部割れ等の欠陥
発生を完全に免れることは極めて困難だったのである。

また一方で、従来の連続鋳造設備では、鋳込み開始時の
熱衝撃によって二次冷却帯に配置されたサポートロール
表面にクラックが発生したり、甚だしいときにはロール
の折損事故が引き起されたりして、連続鋳造作業を中断
せざるを得ないと言ったような事態に至る場合があるこ
ともしばしば指摘されていた。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、連続鋳造の鋳片
二次冷却における上記問題を解消し、熱衝撃によるサポ
ートロールの折損等を確実に防止するとともに、作業環
境等の変化に素早く対応して最適冷却条件を確保しつつ
、性状の良好な鋳片を安定して製造し得る連続鋳造手段
を提供すべく研究を行ったところ、 （ａ）　　連続鋳造設備の二次冷却帯における鋳片の抜
熱調節を、従来の如くスプレーノズルからの水、或いは
水及び空気の流量（密度）乃至圧力（衝突速度）の制御
にのみよって行うのではなく、スプレーノズルからの噴
射流体を随時「水蒸気単体」、「各種混合割合の冷却気
体（空気等）と水蒸気の混合体」、「各種混合割合の水
と冷却気体と水蒸気の混合体」或いは「各種混合割合の
水と冷却気体の混合体」にと切り替えることで温度調整
された液滴スプレーとするか、更にこれと噴射流体の流
ｉ（密度）や圧力（液滴衝突速度）の制御とを組合わせ
て実施すると、鋳片の抜熱調節を極めて細密化でき、鋳
片の不均一冷却が極力緩和されること、 （ｂｌ　　また、このスプレーノズルを二次冷却帯にお
けるサポートロールにも対向させて配置し、鋳造作業の
開始時等に噴出流体を随時水蒸気のみに切り替えれば、
従来は思いも寄らなかったサポートロールの予熱を簡単
・容易に実施することができるので、該ロールの熱衝撃
が緩和され、ロール折損やロール表面クラック等が有効
に防止されること、 以上（ａ）及び（ｂｌで示したような知見が得られたの
である。

この発明は上記知見に基づいてなされたものであり、 金属の連続鋳造に当って、連続鋳造設備の二次冷却帯に
おけるサポートロール韮びに該サポートロール間に対向
させて気水ミストスプレーノズルを配置するとともに、
その気水ミストスプレーノズルから噴射される流体の種
類を「水蒸気単体」、「水と水蒸気の混合体」、「冷却
気体と水蒸気の混合体」、「水と冷却気体と水蒸気の混
合体」或いは「水と冷却気体の混合体」にと随時切り替
えることにより、前記サポートロールの予熱並びに鋳片
抜熱量の調整を自在に行い、性状の良好な金属鋳片を安
定して製造し得ろようにした点、に特徴を有するもので
ある。

なお、ここで言うサポートロールとは、駆動源に連結さ
れて自ら回転するピンチロールタイプのものをも含むこ
とは言うまでもない。

以下、この発明を、第１図に示す実施例に基づいてより
詳細に説明する。

第１図は、この発明の方法を実施するために使用される
連続鋳造設備の二次冷却帯部分を模式的に示したもので
あり、この例では、冷却流体をスプレーするノズルチッ
プが各サポートロール３それぞれの間、並びに各サポー
トロール３自身に向かって系統を別にして対向配置され
るとともに、これに水供給管４と、途中に水蒸気供給管
９が連結された空気供給管５とが接続されたものを示し
ている。なお、鋳片の反対側にもノズルチップが配置さ
れていることはもちろんである。

さて、第１図において、鋳型から連続的に引き抜かれて
進行する鋳片２は、多数のサポートロール３に支持され
ながらこれらの間を通過し、冷却流体スプレーによって
抜熱されるわけであるが、通常の連続鋳造作業状態のと
きは、水供給管４により供給される水と空気供給管５に
より供給される空気とがノズルチップ１及び１／に導か
れ、これによって形成される「水−空気（冷却気体）ミ
ストスプレー」の噴射により所定の冷却が行われる。

そして、鋳込みスケジュールにより鋼種や鋳込み速度が
変わるようなときで、抜熱調整が必要どされる場合には
、流体流量調整弁６の開度な制御することによってミス
トスプレーの水量比を変えたり、液滴衝突速度を変えた
りしてその調整がなされる。

しかしながら、更に細密な抜熱調整が必要とされるよう
な場合、例えば、 ■　冬季の長時間に亘る停機の後に鋳込みを開始したと
きのように、水温が異常に低下しているとき、 ■　鋳込み中の鋳片幅替えや次工程でのトラブル発生に
より鋳込み速度を低下したとき、■　鋳込み時の溶鋼温
度が低いとき、 ［相］　鋳片温度プロフィルの異常が認められたとき、 等においては、その程度に応じて所定の流体流量調整弁
６の開度を調整して空気供給管５中に水蒸気を混入し、
ノズルテップ１及び１１から液滴温度のより高い気水ミ
ストのスプレーたる「水−空気−水蒸気ミストスプレー
」を噴射させて、鋳片の抜熱を緩和する操作がなされる
。この場合、従来方法である水量調節による抜熱調整を
組合わせても良いし、また空気の供給を断って「水−水
蒸気スプレー」が噴射されるようにしても良い。

また、一連の鋳込みが完了した後、次の鋳込みが開始さ
れて鋳片２の先端部がサポートロール３に至るまでの間
に、空気及び水の供給を停止したままで水蒸気供給管９
より供給した水蒸気のみをノズルチップ１′から噴射す
ると、該噴射水蒸気によってサポートロール３は簡単・
容易に予熱されることとなり、鋳片２と接したときの熱
衝撃によってサポートロール３が破損されると言った不
都合を十分に防止することができろ。

なお、この例においてはスプレーノズルから噴射する「
冷却気体」として「空気」を採用しているが、例えば不
活性ガス等のような空気以外の気体を採用して良いこと
はもちろんである。

〈発明の効果〉 以上の説明からも明らかなように、この発明の効果は大
きく分けて次の２つに集約することができる。

まず第１点は、二次冷却における冷却幅拡大によって鋳
片抜熱調節を細密化できることである。

即ち、鋳片の抜熱量は、スプレーが直接当っている部分
では抜熱量をＱ　［Ｋｄａｌ／ｍ”・ｈｒ〕とすると、
で表わされる。

また、鋳片をスプレー冷却する場合のような、８００°
Ｃを超えるような高い表面温度領域での熱伝達係数りは
、主として水量密度Ｗ、液滴の衝突速度Ｖ及び鋳片表面
温度ｔｓに影響され、ｈ　＝　ａ−ｗｘ−ｖ３’　＝ｔ
ｓ２−■の関係が成立する。

そして、鋳片におけるこの熱伝達係数りは、鋳型からの
距離によって異なるが、概ね３５０〜１０００　Ｋｃａ
７／ｍ”・ｈｒ　・℃であり、一方、鋳片表面温度ｔｓ
とスプレー液滴温度ｔｗの差は概ね９００〜１２００℃
、また空気に蒸気を混入した「水−空気−蒸気ミストス
プレー」における液滴温度制御範囲は約５０℃である。

いま、液滴温度ｔｗが熱伝達係数りに及ぼす影響は、８
００℃を超えるような高い表面温度領域では小さいので
無視すると、前記０式における抜熱量Ｑに及ぼす熱伝達
係数ｈ（前記０式で表わされる）及び液滴温度ｔｗの影
響の度合は、概ね７：１乃至２０：１となる。

このことからも、水量密度Ｗ及び液滴の衝突速度Ｖの変
化、即ち水供給量及び空気供給量の制御による従来の抜
熱調整法に対し、この発明の方法の如き液滴温度調節に
よる抜熱調整法は、より細密な調整の実施に極めて有効
であることが明らかである。

しかも、従来方法に比べてミストスプレーの形状変化（
ミストスプレーの当たる鋳片表面積の変化）が殆んどな
く、また鋳片とサポートロールとの間に水流を生じるこ
ともないので、不均一冷却を起こすことがない。このこ
とは、表面ヒビ割れ等の欠陥の無い性状の良好な鋳片を
安定して製造し得ることを意味するものである。

つまり、金属の連続鋳造においては、一般に、鋳片は二
次冷却帯域を通過する間に凝固を終了する。従って、こ
の間の冷却が過大であったり、不均一であったりすると
、表面ヒビ割れ等の外部欠陥のほかに内部割れや偏析等
の内部品質も大きな影響を受けることとなる。そこで、
この発明におけるような手段にて二次冷却を実施すれば
、前記のような欠陥を殆んど生じることなく高品質の鋳
片を鋳造することができ、また、次工程へのダイレクト
チャージを一層安定化し得る低コストの鋳片となすこと
もできるのである。

なお、これらの効果は、小断面サイズの銅材或いは割れ
感受性の高い鋼種の鋳造において特に顕著である。

一方、この発明の効果の第２魚目は、サポートロールの
予熱を簡単・容易に実施できるので該サポートロールの
熱衝撃を十分に緩和できることにある。

先にも述べたように、一連の鋳込み完了後、次の鋳込み
が開始されて鋳片先端部がサポートロールの間へ到達す
る間のロール温度の低下を可及的に抑制するため、該サ
ポートロールに対向したスプレーノズルから水蒸気のみ
を噴射してロールの予熱を行うと、鋳片との接触による
ロールの熱衝撃が緩和され、ロール折損やロール表面ク
ラックが抑えられるので安定な作業性が確保されるので
ある。

以上説明したように、この発明によれば、表面割れや内
部欠陥の無い性状の良好な金属連続鋳造鋳片を、サポー
トロールの欠損等を生じさせることも無く、安定した作
業性の下に量産することが可能となるなど、産業上極め
て有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するために使用される連
続鋳造設備の二次冷却帯部分の例を示す概略模式図、 第２図は、従来の連続鋳造設備の二次冷却帯部分を模式
化した概略図である。 図面において １．１１・・・ノズルチップ、　　２・・・鋳片、３・
・・サポートロール、　　４・・・水供給管、５・・・
空気供給管、 ６・・・液体流量調整弁、　７・・・計器、８・・・フ
ィルター、 ９・・・水蒸気供給管、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属の連続鋳造に当つて、連続鋳造設備の二次冷却帯に
   おけるサポートロール並びに該サポートロール間に対向
   させて気水ミストスプレーノズルを配置するとともに、
   その気水ミストスプレーノズルから噴射される流体の種
   類を「水蒸気単体」、「水と水蒸気の混体体」、「冷却
   気体と水蒸気の混合体」、「水と冷却気体と水蒸気の混
   合体」或いは「水と冷却気体の混合体」にと随時切り替
   えることにより、前記サポートロールの予熱並びに鋳片
   抜熱量の調整を自在に行いながら鋳造することを特徴と
   する連続鋳造方法。