JPWO2014178369A1 - 連続鋳造設備 - Google Patents
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Abstract
鋳片を挟持して押圧する一対の鋳片圧下ロールを有し、鋳片を圧下する鋳片圧下装置と、この鋳片圧下装置の後段側に配置されて鋳片を挟持する一対の鋳片引抜ロールによって鋳片を引き抜く鋳片引抜装置とを備えた連続鋳造設備であり、鋳片圧下ロールの少なくとも一方は、軸方向中央部に径方向外方へ突出して鋳片の幅方向中央部を押圧する大径部を備えており、鋳片圧下装置によって圧下された鋳片は大径部に対応する凹部が形成されており、鋳片引抜装置の一対の鋳片引抜ロールのうち少なくとも一方の鋳片引抜ロールは、凹部と接触して支持する凹部支持部を備えかつ駆動機構によって駆動され、凹部支持部の軸方向長さL2は、鋳片圧下ロールの大径部の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内である。
Description
本発明は、鋳片を圧下する鋳片圧下装置と、この鋳片圧下装置の後段側に配置され、前記鋳片を挟持して引き抜く鋳片引抜装置と、を備えた連続鋳造設備に関するものである。
本願は、2013年5月2日に日本国に出願された特願2013−096809号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2013年5月2日に日本国に出願された特願2013−096809号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
例えば、鋼の連続鋳造においては、鋳型内に注入された溶鋼が冷却手段によって冷却されることにより、凝固シェルが成長していき、鋳型の下方から鋳片が引き抜かれる。ここで、鋳型から引き抜かれる鋳片は、鋳型から出た時点では完全に凝固しておらず内部に未凝固部を有している。このため、鋳型内の溶鋼の静圧によって鋳片が膨らむように変形するいわゆるバルジング変形を起こすおそれがある。このバルジング変形により、未凝固部が存在する鋳片の幅方向中央部においては、中心偏析やポロシティといった内部欠陥が発生することがある。
上述のバルジング変形による中心偏析やポロシティといった内部欠陥を抑制するために、例えば特許文献1、2に記載されているように、鋳型から引き抜かれる鋳片の長辺面を押圧する鋳片圧下装置を備えた連続鋳造設備が提案されている。なお、特許文献2に記載された鋳片圧下装置においては、鋳片に接触する鋳片圧下ロールが、軸方向に分割された分割ロールとされており、軸方向に隣接する分割ロールの間に軸受部が配設された構造とされている。
ここで、未凝固部は、鋳片の幅方向中央部に存在していることから、鋳片の幅方向中央部のみを圧下することにより、圧下荷重を小さくしてもバルジング変形による中心偏析やポロシティといった内部欠陥を防止することが可能となる。
そこで、例えば特許文献3、4、5には、軸方向中央部に径方向外方へ突出した大径部を有する鋳片圧下ロールを用いて鋳片を圧下する方法、装置が提案されている。
そこで、例えば特許文献3、4、5には、軸方向中央部に径方向外方へ突出した大径部を有する鋳片圧下ロールを用いて鋳片を圧下する方法、装置が提案されている。
ところで、上述の連続鋳造設備においては、一般的に、鋳片の長辺面を押圧する鋳片圧下装置の後段側に、鋳片を挟持して引き抜く鋳片引抜ロールを有する鋳片引抜装置が配置される。
ここで、特許文献3、4、5に示すように、上述の大径部を有する鋳片圧下ロールを用いて鋳片の長辺面の一部を圧下した場合、鋳片の長辺面には前記大径部に対応した凹部が形成される。凹部が形成された鋳片を鋳片引抜装置において挟持した場合、鋳片引抜ロールと凹部が形成された領域とが接触しなくなり、鋳片引抜ロールと鋳片との接触面積が小さくなる。このため、鋳片引抜ロールが偏摩耗し、ロール寿命が短くなるといった問題があった。また、鋳片の引抜力が不足してしまい、鋳造を安定して実施できなくなるおそれがあった。
ここで、特許文献3、4、5に示すように、上述の大径部を有する鋳片圧下ロールを用いて鋳片の長辺面の一部を圧下した場合、鋳片の長辺面には前記大径部に対応した凹部が形成される。凹部が形成された鋳片を鋳片引抜装置において挟持した場合、鋳片引抜ロールと凹部が形成された領域とが接触しなくなり、鋳片引抜ロールと鋳片との接触面積が小さくなる。このため、鋳片引抜ロールが偏摩耗し、ロール寿命が短くなるといった問題があった。また、鋳片の引抜力が不足してしまい、鋳造を安定して実施できなくなるおそれがあった。
ここで、特許文献2に記載されたように、鋳片引抜装置において、鋳片引抜ロールを軸方向に分割した分割ロールとすることが考えられる。この場合でも、凹部以外の領域に対応する分割ロールのみで鋳片を挟持することになるため、分割ロールの一部が摩耗してしまうおそれがあった。また、鋳片を挟持している分割ロールの軸受部にすべての荷重が負荷されるため、この軸受部が早期に破損してしまうおそれがあった。
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、鋳片圧下装置によって圧下されることにより長辺面に凹部が形成された鋳片であっても、確実に挟持して引き抜くことができる鋳片引抜装置を備え、鋳片引抜ロールのロール寿命を従来よりも伸ばして、鋳造を安定して実施することができる連続鋳造設備を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る連続鋳造設備は、鋳片を圧下する鋳片圧下装置と、この鋳片圧下装置の後段側に配置され、前記鋳片を挟持して引き抜く鋳片引抜装置と、を備えた連続鋳造設備であって、
前記鋳片圧下装置は、前記鋳片を挟持して押圧する一対の鋳片圧下ロールを有し、前記鋳片を挟んで対になる前記鋳片圧下ロールの少なくとも一方は、軸方向中央部に径方向外方へ突出し、前記鋳片の幅方向中央部を押圧する大径部を備えており、
前記鋳片圧下装置によって圧下された前記鋳片は、前記大径部に対応する凹部が形成されており、
前記鋳片引抜装置は、前記鋳片を挟持する一対の鋳片引抜ロールを有し、当該一対の鋳片引抜ロールのうち少なくとも一方の鋳片引抜ロールは、前記凹部と接触して支持する凹部支持部を備えており、かつ駆動機構によって駆動され、
前記凹部支持部の軸方向長さL2が、前記凹部を形成する前記大径部の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内とされている。
前記鋳片圧下装置は、前記鋳片を挟持して押圧する一対の鋳片圧下ロールを有し、前記鋳片を挟んで対になる前記鋳片圧下ロールの少なくとも一方は、軸方向中央部に径方向外方へ突出し、前記鋳片の幅方向中央部を押圧する大径部を備えており、
前記鋳片圧下装置によって圧下された前記鋳片は、前記大径部に対応する凹部が形成されており、
前記鋳片引抜装置は、前記鋳片を挟持する一対の鋳片引抜ロールを有し、当該一対の鋳片引抜ロールのうち少なくとも一方の鋳片引抜ロールは、前記凹部と接触して支持する凹部支持部を備えており、かつ駆動機構によって駆動され、
前記凹部支持部の軸方向長さL2が、前記凹部を形成する前記大径部の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内とされている。
本発明である連続鋳造設備においては、鋳片引抜装置が、鋳片を挟持する一対の鋳片引抜ロールを有し、この一対の鋳片引抜ロールのうち少なくとも一方の鋳片引抜ロールは、鋳片の長辺面に形成された凹部と接触して支持する凹部支持部を備え、かつ駆動機構によって駆動され、前記凹部支持部の軸方向長さL2が、前記凹部を形成する前記大径部の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内とされているので、凹部が形成された鋳片であっても、凹部と鋳片引抜ロールとの接触面積を十分に確保することができる。そして、鋳片引抜ロールの偏摩耗を抑制でき、鋳片引抜ロールの寿命延長を図ることができるとともに、鋳片の引抜力が不足することなく、鋳造を安定して実施することができることを実験により知見した。
なお、鋳片引抜ロールは、通常、油圧シリンダ等の昇降装置を備えており、凹部支持部が鋳片の凹部に接触する位置に設定することができる。
なお、鋳片引抜ロールは、通常、油圧シリンダ等の昇降装置を備えており、凹部支持部が鋳片の凹部に接触する位置に設定することができる。
ここで、本発明の連続鋳造設備において、前記鋳片圧下ロールは、前記大径部の鋳片幅方向の両端部に延在する小径部を有し、前記鋳片引抜ロールは、前記凹部支持部の鋳片幅方向の両端部に延在する小径部を有しており、前記鋳片圧下ロールの前記大径部の半径と前記小径部の半径との差分Hと、前記鋳片引抜ロールの前記凹部支持部の半径と前記小径部の半径との差分H´との関係が、H≦H´であるが好ましい。
この場合、凹部の深さは鋳片圧下ロールの大径部の半径と小径部の半径の差分Hより大きくなることはないので、鋳片引抜ロールの前記凹部支持部の半径と小径部の半径の差分H´が、H≦H´を満たせば、凹部支持部と凹部とが確実に接触することになり、鋳片引抜ロールによって鋳片を確実に挟持して引き抜くことができる。
この場合、凹部の深さは鋳片圧下ロールの大径部の半径と小径部の半径の差分Hより大きくなることはないので、鋳片引抜ロールの前記凹部支持部の半径と小径部の半径の差分H´が、H≦H´を満たせば、凹部支持部と凹部とが確実に接触することになり、鋳片引抜ロールによって鋳片を確実に挟持して引き抜くことができる。
なお、本発明の連続鋳造設備においては、前記鋳片引抜ロールを、軸方向に分割した分割ロールとし、複数の分割ロールに、前記凹部支持部が設けられている構成としてもよい。この場合、前記鋳片引抜ロールが軸方向に分割した分割ロールとされているので、一つの分割ロールに負荷される荷重を小さくすることができ、鋳片引抜装置の小型化を図ることができる。また、複数の軸受部によって荷重を受けることができ、軸受部の寿命延長を図ることができる。
上述のように、本発明によれば、鋳片圧下装置によって圧下されることにより長辺面に凹部が形成された鋳片であっても、確実に挟持して引き抜くことができる鋳片引抜装置を備え、鋳片引抜ロールのロール寿命を従来よりも伸ばして、鋳造を安定して実施することができる連続鋳造設備を提供することが可能となる。
以下に、本発明の一実施形態である連続鋳造設備について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
図1に示す連続鋳造設備10は、水冷鋳型11と、この水冷鋳型11の下方に位置する複数の鋳片支持ロール21からなる鋳片支持ロール群20と、鋳片1を厚み方向に押圧する鋳片圧下装置30と、鋳片1を挟持して引抜方向Zに向けて引き抜く鋳片引抜装置50と、を備えている。なお、本実施形態である連続鋳造設備10においては、水冷鋳型11から引き抜かれた鋳片1を下方へと引き抜く垂直帯14と、鋳片1を湾曲させる湾曲帯15と、湾曲させた鋳片1を曲げ戻す矯正帯16と、鋳片1を水平方向へ搬送する水平帯17と、を有する垂直曲げ型連続鋳造機とされている。
水冷鋳型11は、矩形孔を有する筒状をなしており、この矩形孔の形状に合わせた断面の鋳片1が引き抜かれることになる。例えば、この矩形孔の長辺長さ(鋳片1の幅に相当)は900〜2300mmとされ、矩形孔の短辺長さ(鋳片1の厚さに相当)は150〜400mmとされているものが例示できるが、これに限定されるものではない。
また、この水冷鋳型11には、矩形孔内の溶鋼を冷却するための1次冷却手段(図示なし)が備えられている。
また、この水冷鋳型11には、矩形孔内の溶鋼を冷却するための1次冷却手段(図示なし)が備えられている。
鋳片支持ロール群20は、垂直帯14に位置するピンチロール部24と、湾曲帯15に位置するベンディングロール部25と、矯正帯16に位置する矯正ロール部26と、水平帯17に位置する水平ロール部27と、を備えている。
ここで、鋳片支持ロール群20を構成する鋳片支持ロール21は、鋳片1の幅方向に延在しており、鋳片1の長辺面を支持する構成とされている。
また、鋳片1の引抜方向Zに間隔を開けて配列された複数の鋳片支持ロール21の間には、2次冷却手段として、鋳片1の長辺面に向けて冷却水を噴出するスプレーノズル(図示なし)が配設されている。
ここで、鋳片支持ロール群20を構成する鋳片支持ロール21は、鋳片1の幅方向に延在しており、鋳片1の長辺面を支持する構成とされている。
また、鋳片1の引抜方向Zに間隔を開けて配列された複数の鋳片支持ロール21の間には、2次冷却手段として、鋳片1の長辺面に向けて冷却水を噴出するスプレーノズル(図示なし)が配設されている。
鋳片圧下装置30は、水冷鋳型11から引き抜かれる鋳片1を厚み方向に圧下するものであり、本実施形態では、鋳片1の中心固相率が0.2以上の領域で鋳片1を圧下するように、水平帯17に配置されている。但し、これに限定されることはなく、上述の垂直帯14、湾曲帯15、矯正帯16のいずれに鋳片圧下装置30を配置してもよい。
鋳片圧下装置30は、図2に示すように、鋳片1の長辺面に接触する鋳片圧下ロール31と、鋳片1の一方の長辺面側(図2において上側)に配置された第1フレーム38と、鋳片1の他方の長辺面側(図2において下側)に配置された第2フレーム39と、を備えている。
第1フレーム38には、鋳片1の一方の長辺面に接触する第1鋳片圧下ロール31aが軸受部34を介して軸支されており、第2フレーム39には、鋳片1の他方の長辺面に接触する第2鋳片圧下ロール31bが軸受部34を介して軸支されている。
第1フレーム38には、鋳片1の一方の長辺面に接触する第1鋳片圧下ロール31aが軸受部34を介して軸支されており、第2フレーム39には、鋳片1の他方の長辺面に接触する第2鋳片圧下ロール31bが軸受部34を介して軸支されている。
ここで、第1フレーム38に軸支された、すなわち回転可能なように軸によって第1フレーム38に支持された第1鋳片圧下ロール31aは、図2に示すように、その軸方向中央部において径方向外方へ突出した大径部32と、この大径部32の両端にそれぞれ位置する小径部33と、を備えている。
一方、第2フレーム39に軸支された第2鋳片圧下ロール31bは、軸方向で同一の径となっている。
一方、第2フレーム39に軸支された第2鋳片圧下ロール31bは、軸方向で同一の径となっている。
本実施形態においては、第1鋳片圧下ロール31aは、大径部32が位置する鋳片1の幅方向中央領域を押圧し、小径部33が位置する鋳片1の幅方向端部領域を押圧しない構成とされている。
このような構成の鋳片圧下装置30によって押圧された鋳片1は、図3に示すように、一方の長辺面に大径部32に対応する凹部5が形成されている。ここで、凹部5の鋳片幅方向長さW1は、鋳片1の幅方向長さW0に対して、W1>(W0−W1)との関係となるように構成されている。すなわち、凹部5の鋳片幅方向長さW1が、凹部が形成されていない領域の鋳片幅方向長さ(W0−W1)よりも長くされている。
このような構成の鋳片圧下装置30によって押圧された鋳片1は、図3に示すように、一方の長辺面に大径部32に対応する凹部5が形成されている。ここで、凹部5の鋳片幅方向長さW1は、鋳片1の幅方向長さW0に対して、W1>(W0−W1)との関係となるように構成されている。すなわち、凹部5の鋳片幅方向長さW1が、凹部が形成されていない領域の鋳片幅方向長さ(W0−W1)よりも長くされている。
次に、鋳片引抜装置50について説明する。この鋳片引抜装置50は、図1に示すように、鋳片圧下装置30の後段側に配設されており、上述のように、鋳片圧下装置30によって一方の長辺面に凹部5が形成された鋳片1を挟持して引き抜く構成とされている。
鋳片引抜装置50は、図3に示すように、鋳片1を挟持する一対の鋳片引抜ロール51(第1鋳片引抜ロール51a及び第2鋳片引抜ロール51b)を備えており、第1鋳片引抜ロール51aが鋳片1の一方の長辺面に接触し、第2鋳片引抜ロール15bが鋳片1の他方の長辺面に接触するように構成されている。これら第1鋳片引抜ロール51a及び第2鋳片引抜ロール51bは、それぞれ軸受部54によって軸支されている。
鋳片引抜装置50は、図3に示すように、鋳片1を挟持する一対の鋳片引抜ロール51(第1鋳片引抜ロール51a及び第2鋳片引抜ロール51b)を備えており、第1鋳片引抜ロール51aが鋳片1の一方の長辺面に接触し、第2鋳片引抜ロール15bが鋳片1の他方の長辺面に接触するように構成されている。これら第1鋳片引抜ロール51a及び第2鋳片引抜ロール51bは、それぞれ軸受部54によって軸支されている。
ここで、第1鋳片引抜ロール51aには、径方向外方に向けて突出し、鋳片1に形成された凹部5と接触して支持する凹部支持部52と、この凹部支持部52の両端にそれぞれ位置する小径部53と、が設けられている。
そして、この凹部支持部52の軸方向長さL2が、第1鋳片圧下ロール31aの大径部32の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内となるように構成されている。また、凹部支持部52と凹部5との接触長さW2が、鋳片1の幅方向長さW0、凹部5の鋳片幅方向長さW1に対して、(W0−W1)<W2<W1の範囲内となるように構成されている。
一方、鋳片1の他方の長辺面に接触する第2鋳片引抜ロール51bは、軸方向で同一の径となっている。
そして、この凹部支持部52の軸方向長さL2が、第1鋳片圧下ロール31aの大径部32の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内となるように構成されている。また、凹部支持部52と凹部5との接触長さW2が、鋳片1の幅方向長さW0、凹部5の鋳片幅方向長さW1に対して、(W0−W1)<W2<W1の範囲内となるように構成されている。
一方、鋳片1の他方の長辺面に接触する第2鋳片引抜ロール51bは、軸方向で同一の径となっている。
前記した一対の鋳片引抜ロール51においては、凹部支持部52を有する第1鋳片引抜ロール51aは、ユニバーサルジョイントなどの駆動伝達機構61を介して、モータなどの駆動機構62と接続されており、駆動機構62によって駆動される。すなわち、第1鋳片引抜ロール51aは、駆動機構62の作動によって、引抜方向に回転駆動力が付与される。この場合、第2鋳片引抜ロール51bについても、駆動機構によって引抜方向に駆動させてもよい。
なお、本実施形態では、図1に示すように、水平帯17に鋳片圧下装置30及び鋳片引抜装置50が配設されている。
また、本実施形態においては、第1鋳片圧下ロール31aの大径部32の半径と小径部33の半径との差分H(図2参照)と、第1鋳片引抜ロール51aの凹部支持部52の半径と小径部53の半径との差分H´(図3参照)との関係が、H≦H´とされている。
また、本実施形態においては、第1鋳片圧下ロール31aの大径部32の半径と小径部33の半径との差分H(図2参照)と、第1鋳片引抜ロール51aの凹部支持部52の半径と小径部53の半径との差分H´(図3参照)との関係が、H≦H´とされている。
このような構成を有する連続鋳造設備10においては、水冷鋳型11内に挿入された浸漬ノズル12を介して水冷鋳型11内に溶鋼が注入され、この溶鋼が水冷鋳型11の1次冷却手段によって冷却されることにより、凝固シェル2が成長し、水冷鋳型11の下方から鋳片1が引き抜かれる。このとき図1及び図2に示すように、鋳片1の内部には、未凝固部3が存在している。
この鋳片1は、図1に示すように、ピンチロール部24によって下方に向けて引き抜かれるとともにベンディングロール部25によって湾曲させられる。そして、矯正ロール部26によって曲げ戻され、水平ロール部27によって水平方向に搬送されることになる。
この鋳片1は、図1に示すように、ピンチロール部24によって下方に向けて引き抜かれるとともにベンディングロール部25によって湾曲させられる。そして、矯正ロール部26によって曲げ戻され、水平ロール部27によって水平方向に搬送されることになる。
このとき、ピンチロール部24、ベンディングロール部25、矯正ロール部26等の鋳片支持ロール21間に設けられたスプレーノズルから冷却水が鋳片1に向けて噴出され、鋳片1が冷却されて凝固シェル2がさらに成長していく。
そして、鋳片1が水平方向に引き出される水平帯17の後段側において、鋳片1が完全に凝固することになる。
そして、鋳片1が水平方向に引き出される水平帯17の後段側において、鋳片1が完全に凝固することになる。
ここで、水冷鋳型11から引き抜かれた鋳片1は、例えば、中心固相率が0.2以上となった領域において、本実施形態である鋳片圧下装置30によって圧下される。
そして、鋳片圧下装置30によって圧下された鋳片1は、鋳片引抜装置50によって挟持されて引抜方向Zに向けて引き抜かれる。これにより、鋳片1が連続的に製造される。
そして、鋳片圧下装置30によって圧下された鋳片1は、鋳片引抜装置50によって挟持されて引抜方向Zに向けて引き抜かれる。これにより、鋳片1が連続的に製造される。
上述のような構成とされた本実施形態である連続鋳造設備10においては、鋳片引抜装置50が、鋳片1を挟持する一対の鋳片引抜ロール51(第1鋳片引抜ロール51a及び第2鋳片引抜ロール51b)を有し、このうち第1鋳片引抜ロール51aは、鋳片1の長辺面に形成された凹部5と接触して支持する凹部支持部52を備えている。この凹部支持部52の軸方向長さL2が、凹部5を形成する大径部32の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内とされているので、第1鋳片引抜ロール51aと凹部5との接触面積を確保することができる。これにより、鋳片引抜ロール51の偏摩耗を抑制でき、鋳片引抜ロール51の寿命延長を図ることができる。また、鋳片1の引抜力が不足することなく、鋳造を安定して実施することができる。
また、本実施形態においては、第1鋳片圧下ロール31aの大径部32の半径と小径部33の半径との差分Hと、第1鋳片引抜ロール51aの凹部支持部52の半径と小径部53の半径との差分H´との関係が、H≦H´であるため、大径部32によって形成された凹部5と凹部支持部52とを確実に接触させることができ、鋳片引抜ロール51によって確実に鋳片1を挟持することができる。
また、本実施形態では、凹部支持部52と凹部5との接触長さW2が、鋳片1の幅方向長さW0、大径部32によって形成される凹部5の鋳片幅方向長さW1に対して、(W0−W1)<W2<W1の範囲内となるように構成されているので、鋳片1と鋳片引抜ロール51との接触面積を十分に確保することが可能となる。
さらに、鋳片圧下装置30の第1鋳片圧下ロール31aが、その軸方向中央部に径方向外方へ突出した大径部32と、この大径部32の両端部に延在する小径部33と、を備えており、鋳片圧下ロール31は、大径部32が位置する鋳片1の幅方向中央領域を押圧し、小径部33が位置する鋳片1の幅方向端部領域を押圧しない構成とされているので、未凝固部3が存在する鋳片1の幅方向中央領域のみを圧下することが可能となる。よって、圧下荷重を大幅に低減することができる。
また、本実施形態では、中心固相率が0.2以上となった領域において、本実施形態である鋳片圧下装置30によって圧下する構成としているので、中心偏析やポロシティの発生を抑制することができる。
ちなみに、鋳片1の中心固相率が0.2以上では、中心偏析やポロシティの問題が発生することを実験的に知見しており、固相率が0.2以上の領域で圧下することにより、本発明の効果が顕著となることから、鋳片1の中心固相率が0.2以上の領域で圧下することが好ましい。一方、鋳片1の中心固相率の上限は、中心偏析やポロシティの問題が発生する領域であることから、1.0である。
ちなみに、鋳片1の中心固相率が0.2以上では、中心偏析やポロシティの問題が発生することを実験的に知見しており、固相率が0.2以上の領域で圧下することにより、本発明の効果が顕著となることから、鋳片1の中心固相率が0.2以上の領域で圧下することが好ましい。一方、鋳片1の中心固相率の上限は、中心偏析やポロシティの問題が発生する領域であることから、1.0である。
なお、中心固相率とは、鋳片厚み方向の中心部で、かつ、鋳片幅方向の溶融部分の固相率と定義できる。
また、中心固相率は、伝熱・凝固計算によって求めることができ、伝熱・凝固計算としては、エンタルピー法や等価比熱法などが広く知られており、いずれの方法を用いてもよい。また、簡易的には、下記の式が広く知られており、この式を用いてもよい。
中心固相率=(液相線温度−溶融部温度)/(液相線温度−固相線温度)
ここで、溶融部温度とは、鋳片厚み方向の中心部で、かつ、鋳片幅方向の溶融部分の温度を意味しており、伝熱・凝固計算によって求めることができる。また、液相線温度は、例えば、「鐵と鋼、日本鐡鋼協會々誌、Vol.55、No.3(19690227)S85、社団法人日本鉄鋼協会」を参照して、また、固相線温度は、例えば、「平居、金丸、森;学振19委、第5回凝固現象協議会資料、凝固46(1968年12月)」を参照して、それぞれ算出することができる。
また、中心固相率は、伝熱・凝固計算によって求めることができ、伝熱・凝固計算としては、エンタルピー法や等価比熱法などが広く知られており、いずれの方法を用いてもよい。また、簡易的には、下記の式が広く知られており、この式を用いてもよい。
中心固相率=(液相線温度−溶融部温度)/(液相線温度−固相線温度)
ここで、溶融部温度とは、鋳片厚み方向の中心部で、かつ、鋳片幅方向の溶融部分の温度を意味しており、伝熱・凝固計算によって求めることができる。また、液相線温度は、例えば、「鐵と鋼、日本鐡鋼協會々誌、Vol.55、No.3(19690227)S85、社団法人日本鉄鋼協会」を参照して、また、固相線温度は、例えば、「平居、金丸、森;学振19委、第5回凝固現象協議会資料、凝固46(1968年12月)」を参照して、それぞれ算出することができる。
以上、本発明の実施形態である連続鋳造設備について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図1に示すように垂直曲げ型連続鋳造機を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、湾曲型連続鋳造機や垂直型連続鋳造機等の他の方式の連続鋳造設備に適用してもよい。ここで、垂直型連続鋳造機においては、鋳片引抜装置によって鋳片を確実に挟持して保持する必要があるため、本発明を適用することが特に効果的である。
例えば、本実施形態では、図1に示すように垂直曲げ型連続鋳造機を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、湾曲型連続鋳造機や垂直型連続鋳造機等の他の方式の連続鋳造設備に適用してもよい。ここで、垂直型連続鋳造機においては、鋳片引抜装置によって鋳片を確実に挟持して保持する必要があるため、本発明を適用することが特に効果的である。
また、図4に示すように、鋳片引抜装置150の鋳片引抜ロール151を、軸方向に分割した分割ロールとしてもよい。すなわち鋳片引抜ロール151は、鋳片1を挟持して引抜方向に移動させるべく、第1鋳片引抜ロール151a及び第2鋳片引抜ロール151bとが対向配置されているが、これら第1鋳片引抜ロール151a及び第2鋳片引抜ロール151bをそれぞれ分割ロール構成としてもよい。
この場合、複数の分割ロールに、鋳片1の凹部5と接触する凹部支持部152を設けることが好ましい。そして、各分割ロールの凹部支持部152の軸方向長さL2(図4においては、L21、L22、L23の合計)が、0.5×L1<(L21+L22+L23)<L1の範囲内とされていればよい。また、各分割ロールの凹部支持部152と凹部5との接触長さW2(図4においては、W21、W22、W23の合計)が、(W0−W1)<(W21+W22+W23)<W1の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、複数の分割ロールに、鋳片1の凹部5と接触する凹部支持部152を設けることが好ましい。そして、各分割ロールの凹部支持部152の軸方向長さL2(図4においては、L21、L22、L23の合計)が、0.5×L1<(L21+L22+L23)<L1の範囲内とされていればよい。また、各分割ロールの凹部支持部152と凹部5との接触長さW2(図4においては、W21、W22、W23の合計)が、(W0−W1)<(W21+W22+W23)<W1の範囲内とされていることが好ましい。
このような分割ロール構成の鋳片引抜ロール151においても、凹部支持部152を有する第1鋳片引抜ロール151aは、ユニバーサルジョイントなどの駆動伝達機構61を介して、モータなどの駆動機構62と接続されており、駆動機構62によって駆動される。すなわち、第1鋳片引抜ロール151aは、駆動機構62の作動によって、引抜方向に回転駆動力が付与される。第2鋳片引抜ロール51bについても、駆動機構によって引抜方向に駆動させてもよい。
図4に示すように、鋳片引抜装置150の鋳片引抜ロール151を、軸方向に分割した分割ロールとした場合には、一つの分割ロールに負荷される荷重を小さくすることができ、鋳片引抜装置150の小型化を図ることができる。また、複数の軸受部154によって荷重を受けることができ、軸受部154の寿命延長を図ることができる。
本実施形態では、鋳片圧下装置において、第1鋳片圧下ロールに大径部を設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、第1鋳片圧下ロール及び第2鋳片圧下ロールの双方に大径部を設けてもよい。この場合、鋳片引抜装置は、第1鋳片引抜ロール及び第2鋳片引抜ロールの双方に、凹部支持部を設けることが好ましい。
以下に、本発明の効果を確認すべく行った実験の結果について説明する。
実施形態において説明した鋳片圧下装置を備えた連続鋳造設備において、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールの形状を変更して鋳造を実施し、鋳片引抜ロールの摩耗量について評価した。
実施形態において説明した鋳片圧下装置を備えた連続鋳造設備において、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールの形状を変更して鋳造を実施し、鋳片引抜ロールの摩耗量について評価した。
ここで、鋳片圧下装置の大径部の軸方向長さL1を1900mmとした。また、鋳片の幅方向長さは2200mm、鋳片圧下装置によって鋳片に形成された凹部の鋳片幅方向長さも1900mmであった。
また、鋳片引抜ロールは昇降装置により、凹部支持部が鋳片凹部に接触する位置に設定した。さらに、鋳片圧下ロールの大径部の半径と小径部の半径との差分Hと、鋳片引抜ロールの凹部支持部の半径と小径部の半径との差分H´とは、H=H´のものを用いた。
比較例では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールを、軸方向に径が一定であり、凹部と接触しない構成のものとした。
これに対し、本発明例1では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールに凹部支持部を設け、この凹部支持部の軸方向長さL2を1805mm(すなわち、0.95×L1)とした。
一方、本発明例2では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールに凹部支持部を設け、この凹部支持部の軸方向長さL2を1330mm(すなわち、0.70×L1)とした。
また本発明例3では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールに凹部支持部を設け、この凹部支持部の軸方向長さL2を950mm(すなわち、0.50×L1)とした。
また、鋳片引抜ロールは昇降装置により、凹部支持部が鋳片凹部に接触する位置に設定した。さらに、鋳片圧下ロールの大径部の半径と小径部の半径との差分Hと、鋳片引抜ロールの凹部支持部の半径と小径部の半径との差分H´とは、H=H´のものを用いた。
比較例では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールを、軸方向に径が一定であり、凹部と接触しない構成のものとした。
これに対し、本発明例1では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールに凹部支持部を設け、この凹部支持部の軸方向長さL2を1805mm(すなわち、0.95×L1)とした。
一方、本発明例2では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールに凹部支持部を設け、この凹部支持部の軸方向長さL2を1330mm(すなわち、0.70×L1)とした。
また本発明例3では、鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールに凹部支持部を設け、この凹部支持部の軸方向長さL2を950mm(すなわち、0.50×L1)とした。
鋳片引抜装置の鋳片引抜ロールが、摩耗によって交換が必要な所定の径にまで小さくなる時間を評価した。評価結果を表1に示す。なお、表1においては、比較例における上記時間を1として相対評価した結果を記した。
本発明例1は、比較例に比べて、約6倍寿命が長くなった。また、本発明例2は、比較例に比べて、約4.5倍寿命が長くなった。さらにまた本発明例3は、比較例に比べて、約3倍寿命が長くなった。
以上のことから、本発明例によれば、鋳片引抜ロールの摩耗を抑制し、鋳造を安定して実施できることが確認された。
以上のことから、本発明例によれば、鋳片引抜ロールの摩耗を抑制し、鋳造を安定して実施できることが確認された。
また上記の結果からすれば、凹部支持部の軸方向長さL2が、前記凹部を形成する前記大径部の軸方向長さL1に対して、0.5倍以上あれば、十分鋳片引抜ロールの摩耗を抑制することが判った。またこれらの結果から類推すれば、凹部支持部の軸方向長さL2は、凹部を形成する大径部の軸方向長さL1に対して、例えば0.4倍であっても、鋳片引抜ロールの摩耗を抑制すると考えられる。しかしながら、そのように大径部の軸方向長さL1に対して半分の長さを下回ると、凹部支持部が凹部と接触する面積が狭くなりすぎ、鋳片を引き抜く際に、過大な圧力を鋳片引抜ロールを介して鋳片に対してかけてしまうおそれがある。そうすると、鋳片の品質に悪影響を与えることも予想される。したがって、かかる点を考慮すれば、凹部支持部の軸方向長さL2は、凹部を形成する大径部の軸方向長さL1に対して、0.5倍以上確保することが好ましい。またより好ましくは、0.70×L1、さらにより好ましくは、0.80×L1がよい。
10 連続鋳造設備
30 鋳片圧下装置
31 鋳片圧下ロール
32 大径部
50 鋳片引抜装置
51 鋳片引抜ロール
52 凹部支持部
30 鋳片圧下装置
31 鋳片圧下ロール
32 大径部
50 鋳片引抜装置
51 鋳片引抜ロール
52 凹部支持部
Claims (2)
- 鋳片を圧下する鋳片圧下装置と、この鋳片圧下装置の後段側に配置され、前記鋳片を挟持して引き抜く鋳片引抜装置と、を備えた連続鋳造設備であって、
前記鋳片圧下装置は、前記鋳片を挟持して押圧する一対の鋳片圧下ロールを有し、前記鋳片を挟んで対になる前記鋳片圧下ロールの少なくとも一方は、軸方向中央部に径方向外方へ突出し、前記鋳片の幅方向中央部を押圧する大径部を備えており、
前記鋳片圧下装置によって圧下された前記鋳片は、前記大径部に対応する凹部が形成されており、
前記鋳片引抜装置は、前記鋳片を挟持する一対の鋳片引抜ロールを有し、当該一対の鋳片引抜ロールのうち少なくとも一方の鋳片引抜ロールは、前記凹部と接触して支持する凹部支持部を備えており、かつ駆動機構によって駆動され、
前記凹部支持部の軸方向長さL2が、前記凹部を形成する前記大径部の軸方向長さL1に対して、0.5×L1≦L2<L1の範囲内とされている。 - 請求項1に記載の連続鋳造設備において、
前記鋳片圧下ロールは、前記大径部の鋳片幅方向の両端部に延在する小径部を有し、
前記鋳片引抜ロールは、前記凹部支持部の鋳片幅方向の両端部に延在する小径部を有しており、
前記鋳片圧下ロールの前記大径部の半径と前記小径部の半径との差分Hと、前記鋳片引抜ロールの前記凹部支持部の半径と前記小径部の半径との差分H´との関係が、H≦H´である。
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