JPS63220957A - 内部割れの少ない鋼の連続鋳造方法 - 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） 本発明は、内部割れの少ない品質の優れた鋳片を工業的
に安定して得る鋼の連続鋳造方法に関するものである。

（従来の技術） 鋼の連続鋳造に当り、鋳片案内ロール（本発明では牟に
１．１−ルと呼ぶ）のロール対間隔（ロール対間隔どは
、例えば第２図の（ｎ−１）と（ｎ−１）　’との間隔
の如く、対面するロール間の間隔で、本発明ではロール
間隔と略称する）と内部品質の間には、密接な関係があ
ることがよく知られている。

すなわち、鋳片の未凝固部が存在する部位におけるロー
ル間隔に第２図（ａ）、　（ｂｌに示すような不整（ミ
スアライメント）があると、曲げ矯正やロール間バルジ
ングによる歪とも重合して、鋳片に大きな引張歪が生じ
内部割れなどの欠陥が生じやすくなる。

そのため、現状においては、このロール間隔を厳密に管
理すべく連続鋳造作業の停止の時期、例えば定期点検の
時期に、ロール間隔を機械的もしくは手動により測定し
、管理限界値から外れているロールについては監理限界
値内に戻すことで、上記品質欠陥の防止を行っている。

しかし、現実的には定期点検の周期は一般的に１０〜２
０日であるため、鋳造を重ねていくと熱負荷や機械的負
荷、さらにはロールの摩耗などにより、ロール間隔が定
期点検時の初期設定値に対して変動し、内部割れなどの
品質欠陥が生じるという問題がある。

そこで、このような問題を解決するため、特開昭５７〜
８８９５８号公報に示されているように、鋼の連続鋳造
に当って、予めダミーバーに設けたロール間隔計により
一対毎のロール間隔を計測し、その値に応じ予め設定し
ているロール間隔不整率から定まる鋳造速度または注水
比（単位重量当りの冷却水ｆｆ１）あるいはそれらの両
者でそれ以後を制御することで、内部割れ、中心部の偏
析、パイプ等の欠陥を防止する連続鋳造方法が提案され
ている。

また、鋳片鋳造方向に圧縮力を付与し内部割れを防止す
る方法として、例えば特公昭５５−５１６６４号公幸ド
に示されているように、鋳片に引き抜き方向の駆動力を
付与する駆動ロール群と制動力を付与する駆動ロール群
により鋳片矯正点近傍に鋳片鋳造方向の圧縮力を付与す
ることで、鋳片曲げ矯正時の内部割れを防止する方法が
提案されている。

ここで、駆動ロールとは、電動機等の回転力を付与する
装置が連結されたロールの総称とする。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した特開昭５７−８８９５８号公報Ｇこ示されてい
る方法では、直近の５〜１０キヤストのロール間隔の平
均値を基準ロール間隔とし、それからの偏荷により（１
）式のようにロール間隔不整率（％）を定義している。

しかし、ロール間隔の不整により鋳片に生じる歪は、第
２図（ａ）、　（ｂｌに示したように、前後のロール間
隔との相対的なズレにより発生するもので、この意味か
ら、１対毎のロールの経時統計的なズレだけから（１）
式のようにロール不整率を求める従来の方法では、鋳片
に生じる歪を厳密には推定できず連中精度の高い内部割
れ防止を行うことはできない。

すなわち、第３図（ａ）のように、不整ロール１と前後
ロール２．３の基準ロール間隔が等しく、かつ、前後ロ
ール２，３の間隔が変動しなければ、不整ロール１の不
整率から鋳片に生じる歪を推算できる。しかし、第３図
（ｂｌのように、前後ロール２．３の間隔も不整ロール
１と同じように動けば、不整ロール１には見かけ上、ロ
ール不整が検出されるが、実質的には鋳片には歪が生じ
ないことになる。また、第３図（Ｃ）のように、不整ロ
ールｌと前後ロール２．３の基準ロール間隔自体に不整
がある場合には、不整ロール１には見かけ上ロール不整
が検出されないにもかかわらず、実際には鋳片には歪が
発生し問題となる。

さらに、この方法では、ロール間隔不整率に応じた内部
割れの防止対策として、鋳片に発生する歪の軽減あるい
は内部割れ発生条件の緩和（内部割れ限界歪の増大）を
狙いとして、鋳造速度の低下や冷却水量の増加などの操
業条件の制御を行うため、それにともなう鋳片品質の変
動ならびに生産性の低下やエネルギーロスを避られない
という工業的に無視できない大きな問題が生じていた。

このような問題を解消し、内部割れを防止する方法とし
て、前述した特公昭５５−５１６６４号公報による方法
が提案されている。この方法は、鋳片曲げ矯正部の矯正
割れの防止を対象に発明されたもので、矯正点を境にし
てその上流側を駆動力を付与するための駆動ロール群お
よびその下流側を制動力を付与するため駆動ロール群に
大別し、これらを用い矯正点とその近傍に集中的に圧縮
力（圧縮歪）を付与し、鋳片に生じる歪（引張歪）を緩
和することで、鋳造速度や冷却水量なとの操業条件を変
動さ・Ｕずに内部割れ防止を行う方法である。

しかし、この方法では、連鋳機内の鋳片に付与される圧
縮力分布の制御系が細分化しておらず、前述したように
矯正点とその近傍に集中的に圧縮力が働くため、その部
分におけるロール不整に基づく内部割れ防止には、ロー
ル不整が極端に大きくなければある程度の付随的効果が
働いたが、それ以外の部分におけるロール不整による内
部割れに対しては、内部割れ発生位置の予測や鋳片に生
じる歪の大きさに応じた圧縮力の細かな制御ができず、
的確な内部割れ防止を行うことは困難であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記問題点をことごとく解決するもので
、即ら、鋼の連続鋳造に当り、予めダミーバーに設置し
たロール間隔測定計により計測した隣接した２対以上の
ロール対のロール間隔の値よりロール不整量を求め、こ
の値と鋳造中の鋳造速度、表面温度、凝固シェル厚、鋳
片サイズ（厚み、幅）等の操業条件および曲げ矯正時の
曲率半径、ロールピッチ、溶鋼静圧等の連鋳機の特性か
ら、鋳造中にロール不整等により鋳片に発生する歪εＴ
、を逐次推算し、連鋳機内の全ての位置で、内部割れが
発生する限界歪εｍに対して、常にεｍ〉εＴ、＋εＣ
ＰＣなる関係が満されるように、駆動ロールの回転力に
より鋳片鋳造方向の圧縮歪εＣＰＣを付与することで、
ロール不整等に起因する内部割れの少ない鋳片を得るこ
とを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。

ただし、εア＝εｍ＋ε５＋ε１ εＵ　：曲げ矯正時に鋳片に生じる矯正歪（％）εｂ　
二ロール間バルジングにより鋳片に生じるバルジング歪
（％） εｍ、ｌ　：ロール不整により鋳片に生じるミスアライ
メント歪（％） εＴ　：上記原因により鋳片に生じる総合歪（％） εＣ：鋳片に内部割れが発生する限界歪（％）εｃＰｃ
：駆動ロールの回転力により鋳片に付与される圧縮歪（
％） （作　用） 以下、本発明の手段がもたらす作用について詳しく説明
する。

一般的に連鋳鋳片に鋳造中に発生する歪は（２）式のよ
うに表すことができる。

ε丁＝εＣ＋εｂ＋ε１　　・・・（２）ここで、εＴ
、　：総合歪（％）、εＵ　：矯正歪（％）、εｍ：バ
ルジング歪（％）、ε１　：ミスアライメント歪（ロー
ル不整により生じる歪）なお、歪の符号の定義として、
引張歪を正、圧縮率を負とする。（２）式の右辺第一項
と第二項の矯正歪ε１とバルジング歪εｂについては、
連鋳機の特性（曲げ矯正時の曲率半径、ロールピッチ、
溶鋼静圧等）および操業条件（鋳造速度、表面温度、凝
固シェル厚等）から、それぞれ、（３）式および（４）
式のように容易に計算できる。

ここで、Ｄ＝鋳片の厚さくａｍ）　、Ｓ　：鋳片の凝固
シェル厚（ｗ）　、Ｒエ　：１番目のロールの曲率半径
（ｆｌ）、Ｒ，や、：ｉ＋１番目のロールの曲率半径（
龍） ここで、ｌ：ロールピッチ（１謹）、δｌｌ＝バルジン
グ量（ｌ履） ここで、Ｔよ：鋳片の表面温度（’Ｃ）　、Ｐ　：溶鋼
静圧（ｋｇ／ｍ”　）　、Ｖ　：鋳造速度（ｍ／ｍ１ｎ
）、α。：形状係数（鋳片幅Ｗ（ｗｓ）とロールピッチ
ｊｉ！（ｍｕ）に依存する補正係数）である。また、溶
鋼静厚Ｐは、溶鋼密度の影響を若干受けるものの、連鋳
機の特性すなわちモールド内のメニスカスからの位置に
よりほぼ一義的に決まる。

つぎに、（２）式の右辺第三項のミスアライメント量ε
１については、ミスアライメント量δ、（ｕｎ）の計測
値を用いて、（５）式のように計算することができる。

°ここで、ＣＩＩはミスアライメント係数で、連鋳機の
特性、操業条件およびミスアライメントのタイプにより
若干具なり通常は、第２図（ａｌに示すような圧下型の
場合２００〜４００、第２図Ｔｂ）に示すようなバルジ
型の場合１００〜３００である。

本発明者らは、ミスアラインメト量δ、の正確な推定方
法について検討し、ダミーバーに取り付けたロール間隔
測定計により隣接した２つ以上のロール対のロール間隔
を計測して、（６）式のようにミスアライメント量δ１
を求めることで、鋳造中のミスアライメント量εｍの挙
動と対応したミスアライメント量δ１が簡易に得られる
ことを見い出した。

ここで、Ｐ　（ｎ）＋　Ｐ　（Ｆｌ−１１１Ｐ　＋＋＋
＋＋１　　’　ｎ＋　ｎ−１゜ｎ＋１番目のロール対の
ロール間隔（ｎ）ただし、ｎ−１またはｎ＋１番目のロ
ールが存在しないときは、それぞれＰい−１１＝　ＰＴ
ｎ＋１＋またはＰい＊１．＝’　Ｔｎ−１＋　　とする
。

このとき、第２図ｆａ）、　（ｂ）に示すようにδ、が
正の値のとき（（ｂ）図）には、ｎ−１およびｎ＋１番
目のロール位置にミスアライメント量ε１が生じδ□が
負の値のとき（（ａ）図）には、ｎ番目のロール位置に
ミスアライメント量ε１が生じる。また、両者が重なる
部分は、εｍの大きい方を考える。

以上述べた方法により、ダミーバーに設置したロール間
隔測定計の計測値と連鋳機の特性および鋳造中の操業条
件から、鋳片に発生する歪εＴ、を逐次求め、内部割れ
が発生する限界歪εｍとの大小関係を比較することで、
内部割れの発生位置をほぼ正確に推定することが可能と
なった。すなわち、内部割れ発生条件は、εＴ、〉εｍ
である。この内部割れ限界歪εｍは、本発明者らの実験
結果によると材料の化学成分や操業条件等により若干具
るが通常は０．５％程度である。

つぎに、本発明者らは、前述した内部割れの防止方法に
ついて研究を重ね、連鋳機内の駆動ロールの組み合せに
より生じる圧縮力分布の制御系を細分化し、連鋳機内の
全ての位置で鋳片に発生する歪εＴ、と圧縮力により生
じる圧縮歪εＣＴＣの和εア＋εＣＰＣが、内部割れ限
界歪εｍに対して常に（７）式の関係を満たすように、
鋳造方向の圧縮力を適宜付与することで、前記内部割れ
を防止することを試みた。

εｃくεＴ＋εｃＰＣ・・・（７） その結果、鋳造速度や冷却水量などの操業条件を変動さ
せずに内部割れの少ない鋳片を安定して得られることが
判明した。

このとき、圧縮力は少なくとも圧縮力を付与する部分を
含む前後の駆動ロールにより付与されるため、連鋳機内
の全ての位置で上記内部割れを防Ｉにするためには、少
くともモールド側の最初のロールと最終凝固部以後のい
ずれかのロールを駆動ＣＩ−ルとすることが望ましい。

また、歪バ１算は１１訂述のように、鋳造速度、表面温
度、凝固シェル厚、鋳片サイズ等の操業条件に依存する
。このうち、表面温度と凝固シェル厚は、通常は鋼の化
学成分、物性値、鋳造速度、注水比（ｔｉ′Ｌ４）’７
重附当りの冷却水間）、初期溶鋼温度（通常はタンディ
ツシュにおりる溶鋼温度）、鋳片サイズなどを入力デー
ターとして伝熱差分温度計算により求められる。したが
って、計算の周期としては、これらの変動に伴う歪の増
減を考慮するため、少くとも鋳造速度、注水比、タンデ
ィツシュの溶鋼温度が大きく変動したとき、および連連
鋳の鍋交換時とすることが望ましい。

（実施例） つぎに、本発明の一実施例について述べる。

第１図は、本発明を実施するに用いた連続鋳造装置の簡
略ブロック図である。本実施例装置は、曲げ半径１０．
５　ｍの湾曲型連鋳機で、ダミーバーに取り付けたロー
ル間隔計、（２）〜（６）式の演算を行い内部割れ位置
を予測するシステム、およびその結果に応じて、内部割
れを防止するように連鋳機内の駆動ロールの回転力を制
御するシステムより構成されている。つま゛す、各駆動
ロールの回転力は、鋳片に発生する歪分布に応じて連鋳
機内の全てのロール位置で（７）式を満たすように制御
される。

ここで、駆動ロールの配置は、ロール５本当り１〜２本
とした。また、ロールピッチは２００〜６３５鶴で連鋳
機内の位置により異なる。表１は、本発明による効果と
従来例ａ　（特開昭５７−８８９５８号）および従来例
ｂ（特公昭５５−５１６６４号）による結果を対比する
ため、−例として、第１図の装置により、内部割れが比
較的発生しやすいＡ　ｌ−５ｉキルド鋼を鋳造したとき
の、内部割れ発生状況の調査結果である。なお、スラブ
サイズはいずれの場合も２８０酊厚Ｘ１８００ｍ幅とし
た。鋳造速度は１．１〜１．５ｍ／ｌｌ１ｉｎ１注水比
は０．６〜１．２１／ｋｇを基準条件とした。

また、内部割れの判定は、サルファープリントを用いて
行い、チャージ当り１〜５本の断面サンプルを採取し、
発生率を調査した。

表１でロール不整位置（本１）は不整ロールのメニスカ
スからの距離（ｍ）、鋳造速度指数（＊２）は基準速度
を１００としたときの割合を示し、基準速度は１．１〜
１．５　ｍ　／ｍｉｎである。注水化指数（ネ３）は基
準注水比を１００としたときの割合を示し基準注水比は
０．６〜１．２１／ｋｇである。圧縮力レベル（本４）
はロール不整位置に働く力を示し、最大値を１０とし、
圧縮力を付与しないときをＯとした。

また従来例すでは、矯正点に最大圧縮力を付与した。

表１から、従来例すの場合、内部割れ発生率が０、３〜
６．４％となっており、矯正点とその近傍に圧縮力を付
与するだけでは、鋳片曲げ矯正時の内部割れ防止には効
果があるが、それ以外の部分のロール不整により生じる
内部割れの防止についてはそれほど効果がないことがわ
かる。

また、従来例ａは、従来例すと比較すれば、内部割れの
発生率は０．１〜３．０％と低減しているが、内部割れ
の防止が十分なされているとは言えない。

さらに、内部割れを防止するために、鋳造速度の低下や
注水比を増大させ鋳片の表面温度および凝固シェル厚を
制御するため、操業条件を変化させるため、中心偏析等
の鋳片品質の変動や生産性の低下およびエネルギーロス
などの副作用的問題も生じた。これに対して、本発明の
場合、このような問題はことごとく解消されるとともに
、内部割れ発生率が０．３％以下に激減しており、ミス
アライメント量δ、に応じた的確な内部割れの防止がな
されていることがわかる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、鋳造速度低下や冷却水
量の増大による生産性の低下やエネルギーロスを伴うこ
となくロール不整に基づき発生する内部割れを未然に防
止でき、内部割れの少ない鋳片を工業的に安定かつ経済
的に製造できる。したがって、連鋳−圧延工程の直結化
すなわち直送圧延を志向する現在、あるいは将来の鋳造
プロセスにおける品質保証の有用な手段として利用でき
るなどその工業的にもたらす効果ははなはだ大きい。

また、ロール不整の管理方法としても、本発明例は有効
に作用することは、これまで述べたことから明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明例の実施例で用いた連続鋳造装置の面
略ブロック図である。 第２図は、ロール不整（ミスアライメント）と、それに
よって鋳片に引張歪が生じる位置を示す図である。 第３図は、従来例ａ　（特開昭５７−８８９５８号）に
より、ロール不整を求めるときの問題点を示す図である
。 ４：鍋　５：タンディノンユ　６：モールド７：ダミー
バー（′：Ｘ−ル間隔測定計）８：！ｌｌれ位置予測シ
ステム９：駆動ロール回転力制御システム　１０：鋳片
　ｌｌ：未凝固部１２：凝固ンエル　１３：溶鋼　１４
：二非駆動ロール１５：ｅ駆動ロール 第１図 （ＣＩ）圧下型ミスアライメント （ｂ）バルブ型ミスアライメント ÷争：引張歪が発生する部分 、Ｖ：鋳造方向 第２図 ミスアライメント・ロール 〈 伸゛引張歪が発生する部分 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼の連続鋳造に当り、予めダミーバーに設置したロール
   間隔測定計により計測した隣接した２対以上のロール対
   のロール間隔の値よりロール不整量を求め、この値と鋳
   造中の鋳造速度、表面温度、凝固シェル厚、鋳片サイズ
   （厚み、幅）等の操業条件および曲げ矯正時の曲率半径
   、ロールピッチ、溶鋼静圧等の連鋳機の特性から、鋳造
   中にロール不整等により鋳片に発生する歪ε＿Ｔ、を逐
   次推算し、連鋳機内の全ての位置で、内部割れが発生す
   る限界歪ε＿Ｃに対して、常にε＿Ｃ＞ε＿Ｔ＋ε＿Ｃ
   ＿Ｐ＿Ｃなる関係が満されるように、駆動ロールの回転
   力により鋳片鋳造方向の圧縮歪ε＿Ｃ＿Ｐ＿Ｃを付与す
   ることで、ロール不整等に起因する内部割れの少ない鋳
   片を得ることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。 ただし、ε＿Ｔ＝ε＿ｕ＋ε＿ｂ＋ε＿ｍ ε＿ｕ：曲げ矯正時に鋳片に生じる矯正歪（％） ε＿ｂ：ロール間バルジングにより鋳片に生じるバルジ
   ング歪（％） ε＿ｍ：ロール不整により鋳片に生じるミスアライメン
   ト歪（％） ε＿Ｔ：上記原因により鋳片に生じる総合歪（％） ε＿Ｃ＞ε＿Ｔ＋ε＿Ｃ＿Ｐ＿Ｃ（内部割れ防止条件） ε＿Ｃ：鋳片に内部割れが発生する限界歪（％） ε＿Ｃ＿Ｐ＿Ｃ：駆動ロールの回転力により鋳片に付与
   される圧縮歪（％）