JP4258067B2 - 連続鋳造鋳片の冷却方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造鋳片の冷却方法に係わり、特に、溶鋼の連続鋳造機において、鋳型から抜け出た表面が凝固し、内部がまだ溶融状態にある鋼鋳片を円滑、且つ良好に２次冷却するための技術である。
【０００２】
【従来の技術】
鋼鋳片（スラブ、ブルーム等）を製造する連続鋳造方法は、図１及び２に示すように、溶鋼１を取鍋２、タンディッシュ３を介して水冷鋳型４に注入し、表面は凝固しているが、内部はまだ溶融状態にある半凝固体５を、その後複数のサポートロール６で支えて後流側へ搬送する途上で水７をかけて冷却（二次冷却といい）し、全体を完全に凝固させ、さらに凝固後に鋳片９の形状を矯正機８で矯正するものである。なお、かかる連続鋳造を行なう鋳造機１０には、鋳型４から抜けた鋳片９を垂直に移動させる垂直型、湾曲させつつ移動する湾曲型（図１参照）、垂直に移動させた後、途中から方向を曲げる垂直曲げ型（図２参照）等が存在する。また、この二次冷却に使用する装置は、図３に示すように、鋳片９に水を直接スプレーするノズルと、鋳片９を支えるサポートロール６の表面に水をスプレーするノズルとで構成され、このようなノズルを複数組で１つゾーンとし、いくつかのゾーン（図２では、Ｎｏ．１及びＮｏ．２ゾーン）を鋳片幅方向の両端側に、且つ走行方向に沿って設けたものである。
【０００３】
この水スプレーによる二次冷却は、鋳片９の凝固組織のコントロールや割れ防止の観点から極めて重要であり、ハード及びソフトの両面で従来より種々の技術が研究、開発されている。
【０００４】
ところで、現在の二次冷却方法は、鋳造する鋳片の鋼種やサイズに対応して、予め各ゾーンでそれぞれスプレーする一定の冷却水量を定め、水量に関するパターンを数種類準備し、鋳造時に該当鋳片に適切なパターンを選択することで行なわれている。この方法は、比較的簡単な操作で冷却を実施できるという利点がある。しかしながら、昨今の厳しい鋳片品質の要求には対応できない場合も生じている。つまり、鋳片の冷却をもっと厳密に行ないたくとも、設置しているノズルの能力（水量、スプレーパターン等）が限られているので、冷却を緩くしたり、あるいは強くしたりを希望通りにできない場合が生じている。特に、新開発の鋼種を鋳造する場合には、近似する鋼種のパターンを採用し、試行錯誤で適切な二次冷却を模索するが、満足できる結果を得るにはかなりの時間を要している。さらに、二次冷却が適切に行なわれず、鋳片が部分的に過冷却になった部分を生じると、後流側で該鋳片９の形状を矯正する際に、鋳片９の表面割れが生じるという問題も依然として残っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、連続鋳造鋳片の二次冷却を水スプレーで行なうに際して、各ゾーンでの冷却水量を、既設ノズルを変更せずに、従来より広い範囲で調整可能な連続鋳造鋳片の冷却方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究し、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、連続鋳造機の水冷鋳型から抜け出た鋳片を、サポートロールで支えて複数のゾーンに分けたノズル群からなる二次冷却帯を通過させ、冷却水を吹き付けて冷却するに際して、前記冷却水の吹き付け及び吹き付け停止を１〜１０秒間毎に繰り返すことを特徴とする連続鋳造鋳片の冷却方法である。
【０００８】
また、本発明は、前記繰り返しを、前記各ゾーンで個別に行なうことを特徴とする連続鋳造鋳片の冷却方法である。
【０００９】
さらに、本発明は、前記連続鋳造機を湾曲型あるいは垂直曲げ型とし、アール内側でのみ前記繰り返しを行なうことを特徴とする連続鋳造鋳片の冷却方法でもある。
【００１０】
本発明によれば、鋳片にかける冷却水量（冷却停止時間）を広い範囲で調整できるようになるので、ノズルの能力（仕様）を変更せずに、鋳片の位置によって緩冷却あるいは強冷却が自在になる。その結果、鋳片の品質（偏析、表面割れ等）が従来より安定するようになる。また、連続鋳造機のアール内側のみで、本発明を実施すれば、鋳片の形状矯正時の表面割れが防止できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
まず、本発明は、図１及び２に示したように、鋳片９の幅方向に沿って多数配置されたノズル１１からの冷却水７を、鋳片へ一定時間の間隔で吹き付けたり、あるいは吹き付けを停止するようにしたものである。つまり、冷却水７の吹付けをＯｎ、停止をＯｆｆとし、Ｏｎ−Ｏｆｆするのである（図４（ａ）参照）。これにより、鋳片９にかかる水量が減るので、一定時間の間隔を種々の値とすれば、鋳片９へスプレーかける水量を幅広く変更できるようになる。その際に重要なことは、鋳片を支えるサポートロール６が破損しない程度に一定時間の間隔を設定することである。この一定時間は、鋳片９のサイズ、鋼種、走行速度等、影響因子が多く、鋳造機１０によって一概に定め難い。そのため、発明者は、この一定時間を種々変更した試験を行ない、１〜１０秒の範囲で行なうのが好ましいことを見出した。１０秒を超えると、ロールの冷却が不十分となり、破損の恐れが生じた。１秒未満では、冷却の停止効果が小さく、また冷却水切替えバルブの破損を生じるからである。
【００１３】
また、この冷却水量のＯｎ−Ｏｆｆは、例えば、図４の（ｂ）に示すように、二次冷却帯の各ゾーン毎に行なうのが好ましい。その方が冷却パターンの種類が増え、冷却する鋳片の鋼種やサイズの変更に適切な処置がとれるからである。
【００１４】
さらに、本発明では、連続鋳造機が図１及び図２のような湾曲型あるいは垂直曲げ型の場合、Ｏｎ−Ｏｆｆを行なうノズル群を、該連続鋳造機のアール内側に配置されたものに限定するのが良い。それによって、鋳片９のアール側に生じる過冷却部分が減り、亀裂の発生が抑えられて、形状矯正時の表面割れを防止できるようになるからである。
【００１５】
【実施例】
鋳型断面のサイズが４００×５６０ｍｍの湾曲型連続鋳造機（図１参照）を用いて、溶鋼１を鋳造し、連続的に鋼鋳片９を製造した。その際、溶鋼の鋳込み速度は、０．５ｍ／ｍｉｎとした。鋳造する溶鋼１には、鋼材となると表面感受性が高い種類で、Ｃを０．１０重量％，Ａｌを０．０２５重量％，Ｎｂを０．０３０重量％含むものを選んだ。冷却水をスプレーするノズル１１は、鋳片９の走行ラインの両側にそれぞれ１０本を１ゾーンとして、２ゾーンに配置した。また該ノズルは、それぞれが鋳片９の厚み方向に水７を均一にスプレーいできる多孔のものである。鋳片９に吹き付る水の量は、通常、鋳片９の両側に配置したノズル１１の１本あたり、Ｎｏ．１ゾーンが５リットル／分、Ｎｏ．２ゾーンが５リットル／分とした。
【００１６】
このような冷却状況で得た結果を表１に示す。なお、表１には、本発明の効果を確認するため、比較例として従来の冷却方法（Ｏｎ−Ｏｆｆを行なわない）での結果も示してある。表１より、本発明の実施では、鋳片の表面割れがまったく発生しないことが明らかである。また、鋳片の断面を調査したところ、従来のものに比べて、偏析が著しく低減していた。なお、偏析は、予め種々の偏析状態を呈する標準試料のマクロ断面の写真で５段階の判定基準（偏析大を４、偏析なしを０として）を作成し、本発明の実施で得た鋳片のマクロ断面をその写真に対比して評価した。さらに、鋳造機１０のアール側でのみＯｎ−Ｏｆｆをした場合には、鋳片９のアール側温度が反対側より高く維持された。その結果、鋳片の形状矯正時に生じる割れが、まったく発生しなかった。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、鋳片にかける冷却水量（冷却停止時間）を広い範囲で調整できるようになり、既設ノズルの能力（仕様）を変更せずに、鋳片の位置によって緩冷却あるいは強冷却が自在になった。その結果、鋳片の品質（偏析、表面割れ等）が従来より安定するようになる。また、連続鋳造機のアール内側のみで、本発明を実施した場合には、鋳片の形状矯正時の表面割れが完全に防止できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な湾曲型連続鋳造機を示す側面図である。
【図２】一般的な垂直曲げ型連続鋳造機を示す側面図である。
【図３】連続鋳造機のノズル配置を説明する図である。
【図４】冷却水のＯｎ−Ｏｆｆ状況を説明する図であり、（ａ）はＮｏ．１及びＮｏ．２ゾーンで一定時間の値が同じ、（ｂ）は互いに異なる場合の例である。
【符号の説明】
１ 溶鋼
２ 取鍋
３ タンティッシュ
４ 水冷鋳型（鋳型）
５ 半凝固体
６ サポートロール（ロール）
７ 冷却水（水）
８ 矯正機
９ 鋳片
１０ 連続鋳造機

Claims (3)

1. 連続鋳造機の水冷鋳型から抜け出た鋳片を、サポートロールで支えて複数のゾーンに分けたノズル群からなる二次冷却帯を通過させ、冷却水を吹き付けて冷却するに際して、
   前記冷却水の吹き付け及び吹き付け停止を１〜１０秒間毎に繰り返すことを特徴とする連続鋳造鋳片の冷却方法。
2. 前記繰り返しを、前記各ゾーンで個別に行なうことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造鋳片の冷却方法。
3. 前記連続鋳造機を湾曲型あるいは垂直曲げ型とし、アール内側でのみ前記繰り返しを行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の連続鋳造鋳片の冷却方法。

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