JPH11320059A - 連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バルジングの発生とその押し戻しに伴う鋳型内
湯面の変動を抑制することができる連続鋳造装置であっ
て、従来の鋳片よりも薄い鋳片を製造するための鋳型小
断面化および鋳造速度の増大に対しても対応できる連続
鋳造装置を提供する。 【解決手段】鋳型から連続的に引き抜かれる鋳片１を鋳
型出側以降で支持する複数対のガイドロールNo.１〜５
のピッチが２種（L1、L2）以上であって、その２種以上
のピッチが順次繰り返して現れるようにガイドロールが
配置されていることを特徴とする連続鋳造装置。この装
置では、ロールピッチが150〜270mmの内の２種以上であ
り、その２種以上のロールピッチの差は20mm以上である
ことが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属、特に鋼の連
続鋳造装置であって、鋳片のバルジングに起因する鋳型
内の湯面変動を抑えて、内部割れの少ない鋳片を製造す
ることが可能な連続鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法は、溶融金属、例えば溶鋼を
鋳型に注入し、鋳型で冷却して凝固層（シェル）を形成
させた後、主に一定のピッチで配置された複数対のロー
ル（ガイドロールと呼ばれる）で構成される案内装置に
より支持して移動させつつ冷却してシェルを次第に厚く
し、ピンチロールにより除々に引き抜き、凝固完了後、
機外に搬出する方法である。

【０００３】鋳片の表面からの凝固が進行する過程で
は、案内装置のロールの間（複数のロール対の間、即
ち、ロール対による支持力または圧下力が作用しない位
置）において、凝固した部分、即ち、シェルが内部の溶
鋼静圧により膨張する現象が発生する。これは「ロール
間バルジング」と呼ばれているもので、連続鋳造法では
避け得ない現象である。一般に、ロール間バルジング
は、溶鋼静圧が大きいほど、また凝固シェル強度が低い
時程大きくなる。

【０００４】通常、ロール間バルジングが発生しても、
バルジングした鋳片部分が次のロールの位置まで移動す
れば、そこで圧下されて押し戻される。それと同時に、
ロールの位置にあった鋳片部分が次のロール間に移動
し、そこで再びバルジングが生じる。従って、鋳片全体
としては体積変化はほとんど発生しない。

【０００５】しかし、何らかの原因で上記２つのバルジ
ング量（押し戻されるバルジング量と新たに生じるバル
ジング量）とのバランスが崩れた場合には、体積変化が
生じて鋳型内の湯面が上下に変動する。一つのロール間
でのバルジング量は、通常、数100μｍであるから、こ
れが押し戻されても湯面変動はごくわずかである。しか
し、案内装置のロール対が同一ピッチで配列されている
場合には、鋳片の移動に伴い同一周期でバルジングが発
生し、それがまた同一周期で一度に押し戻されるために
体積変化が大きくなる。このときの湯面変動は、±7〜2
0mmにも達し、鋳片表面品質を劣化させるだけでなく、
連鋳機の操業を不安定にし、ひいてはブレークアウト等
のトラブルを引き起こす原因となる。このような湯面変
動が生じた場合には、鋳造速度を低下させることにより
対応しているのが現状である。

【０００６】バルジングに起因する湯面変動を軽減する
対策として、特公平4−65742号公報においては、ガイド
ロールの鋳片引き抜き方向に隣合うロール間の距離（即
ち、ロールピッチ）を不均一にした連続鋳造機が提案さ
れている。そして、この不均一なロールピッチにより、
従来の均一なロールピッチの連続鋳造機においてロール
ピッチに対応した周期で発生する大きな湯面変動を低減
することができるとしている。

【０００７】上記特公平4−65742号公報に提案されるよ
うなガイドロールのピッチを不均一にした連続鋳造機で
は、ロール本数を増やさない限りロールピッチが過度に
大きくなる区間が生じる。ロールピッチの大きい区間が
あると、その区間でのバルジング増加による内部割れ
発生の危険性が増大する、その区間のロールが受けも
つ溶鋼静圧荷重が大きくなり、ロール曲がりやベアリン
グ摩耗等によりロール寿命が低下する、といった問題が
発生する。

【０００８】上記の対策としては、ロール本数を増せ
ばよいが、それは、設備コスト、メンテナンスコストの
著しい増加を招く。また、の対策としては、ロール径
を大きくすることが効果的であるが、同一ロールガイド
装置内に異なる径のロールが存在する場合、構造の複雑
化と予備品種類の増加により、これも設備コストおよび
メンテナンスコストの増加を招く。

【０００９】近年、熱間圧延工程の大幅な簡略化を目的
として、従来よりも厚みの薄い、いわゆる薄鋳片を連続
的に製造する技術が注目されている。例えば、従来250
〜300mmであった鋳片厚さを、50〜100mmの厚さにした薄
肉の鋳片を高い鋳造速度で直接製造する連続鋳造機が実
用化されてきつつある。

【００１０】このような薄スラブ連鋳機では、鋳型が小
断面になるため、前記バルジングによる体積変化が生じ
た場合の鋳型内湯面の変動量が大きい。従って、薄鋳片
の連続鋳造機では、こうした体積変化の外乱を従来の連
鋳機以上に低減させる必要がある。さらに、高速鋳造を
行うと、総体的に鋳片のロール間でのシェル厚が薄くな
るため、バルジング量の増大によって内部割れが発生す
る危険性が増大する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バル
ジングの発生とその押し戻しに伴う鋳型内湯面の変動を
抑制することができる連続鋳造装置であって、設備コス
トを増大させることなく、内部割れの少ない鋳片を製造
することが可能な連続鋳造装置を提供することにある。
特に、従来の鋳片よりも薄い鋳片を製造するための鋳型
小断面化および鋳造速度の増大に対しても対応できる連
続鋳造装置を提供するのが本発明の目的である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、「鋳型
内から連続的に引き抜かれる鋳片を鋳型出側以降で支持
する複数対のガイドロールのピッチが２種以上であっ
て、その２種以上のピッチが順次繰り返して現れるよう
にガイドロールが配置されていることを特徴とする連続
鋳造装置」にある。この装置では、ロールピッチが150
〜270mmの範囲内の２種以上であり、その２種以上のロ
ールピッチの差は20mm以上であることが望ましい。

【００１３】本発明の装置では、複数対のガイドロール
のピッチは一定ではなく、また、不均一でもない。即
ち、ロールピッチがL1、L2、L3・・・と複数種類あっ
て、それが順番に規則的に現れるように配置されている
のである。こうすることによって、バルジングとその押
し戻しが一定周期で大きく発生することがなくなり、鋳
型内の湯面変動が小さくなる。更に、広いピッチの直後
に狭いピッチがをくるようにロールを配置することによ
って、そのロールが受ける溶鋼静圧を減少させることが
できる。

【００１４】また、ロールピッチを狭くした区間では、
一つのロールに接触してから次のロールに接触するまで
の時間が短くなるので、鋳片の復熱が著しく抑制され、
表面温度が低下する。従って、シェルの強度が高まり、
その区間以降のバルジング量が減少して、内部割れの発
生も少なくなる。

【００１５】なお、鋳造速度が大きい程、ロール間を通
過する時間が短くなり、狭いロールピッチにおける復熱
の抑制効果が大きくなるので、バルジング量の滅少によ
り、湯面変動と内部割れの防止効果が顕著になる。従っ
て、本発明装置は、3.0m／分以上の高速の連続鋳造を行
うのに特に適する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図を用いて説
明する。図１は、垂直曲げ型連続鋳造装置の一例を模式
的に示す図である。溶融金属（例えば溶鋼）は、鋳型Ｍ
に注入され、そこで周囲から冷却されてシェルが形成さ
れ、内部に未凝固層を有する状態で連続的に引き抜かれ
る。この鋳片は、鋳型出側以降のガイドロールＲでサポ
ートされつつスプレー冷却され、次第にシェルの厚みが
増して完全凝固に到る。

【００１７】ガイドロールＲは鋳型直下から水平部のピ
ンチロール２の前までの範囲に配置されているが、図中
にA1、A2、B1として示すように、複数対のロールを１セ
ットとしたガイドロール装置（セグメントと呼ばれる）
に組み込まれて配置されるのが普通である。

【００１８】図２は、上記のガイドロール装置（セグメ
ント）内のロール配置の一例を示す図である。この場
合、セグメントはNo.１からNo.５までの５本のロールで
構成されており、ロールピッチはL1とL2（L1＞L2）の２
種類である。各ロール間ごとにスプレー３が配置されて
おり、水または気体混合水により鋳片１の表面を冷却す
る。

【００１９】図中、斜線で示した41〜44の部分が凝固シ
ェルのバルジング部である。例えばロールNo.１とNo.２
の間で発生してバルジング41は、鋳片の引き抜きに伴い
下方向に移動して、No.２のロール位置で押し戻され
る。その時に鋳片の体積変化が生じるのであるが、本発
明装置では、バルジング4lとバルジング42が、鋳片の引
き抜きによって、次のロール位置に到達するタイミング
が異なるため、体積変化が同時期には起こらず、湯面変
動は最小限に抑えられる。

【００２０】なお、バルジング43も4lと同時期に押し戻
されるが、ロールNo.2とNo.3の間のロールピッチが短
く、この間の鋳片の復熱が抑制されて鋳片表面温度が低
下するためにバルジング43が小さくなるので、大きな体
積変化は生じず湯面変動も大きくはならない。

【００２１】さらに、広いロールピッチLlの次に狭いロ
ールピッチL2が存在するので、ロールNo.2が受ける溶鋼
静圧はＳ部の長さ分となり、ロールピッチLlが長くても
受ける静圧面積は小さくなる。従って、ロールやベアリ
ングの寿命が低下することを防ぐことができる。

【００２２】また、狭いロールピッチL2でのバルジング
量42が小さくなるだけでなく、ロールピッチL2の位置に
おける鋳片の表面温度低下の効果により、バルジング量
43も小さくなり、鋳片の内部割れの発生危険率も小さく
なる。

【００２３】図３は、ロールピッチが３種類（Ll＞L2＞
L3）の場合のセグメントのロール配置を示す図である。
この場合、図示のようにLlから順にLl→L2→L3と配列す
ることで上記と同じ効果が得られる。

【００２４】本発明の連続鋳造装置は、ガイドロールが
ガイドロール装置（セグメント）で支持されるものに限
られない。しかし、上記のようなガイドロール装置を備
えるものであるのが望ましく、しかも、その全てのガイ
ドロール装置が２種類以上のロールピッチで規則的にロ
ールが配置されたものであることが好ましい。さらにこ
の場合、連続する上下のガイドロール装置で、異なるロ
ールピッチの組合せを選択するのが好ましい。例えば、
図１の例で、A1のセグメントとA2のセグメントではロー
ルピッチの組合せを実施例の試験７のように変更するの
がよい。

【００２５】一つのガイドロール装置内での２種以上の
ロールピッチの選び方としては、その差が20mm以上ある
ことが好ましい。ピッチの差が20mmより小さいと、差を
設けた効果が小さい。

【００２６】前記のように、本発明装置は鋳造速度が速
い場合に一層大きい効果を発揮する。即ち、鋳造速度が
速い場合には、鋳片のロール間の通過時間が短くなり復
熱が抑制されるから、バルジング量が低滅し、湯面変動
と内部割れの発生が防止される。しかし、ロールピッチ
が広がれば、バルジング量が増加し、内部割れ発生危険
率は増大するので、選択されるべきロールピッチには自
ずと上限が存在する。その上限は、およそ270mmであ
る。また、ロールピッチの下限は現在工業的に製造でき
るロールベアリング径により必然的に決まる。但し、15
0mmよりも狭いピッチにするとロール本数の増加により
設備コストが増大して好ましくない。これらの理由で、
ロールピッチは150mmから270mmの範囲内で選定し、前記
のように複数のピッチを、その差が20mm以上になるよう
に定めるのが望ましい。

【００２７】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明の効果を説明す
る。表１の仕様の垂直曲げ型連鋳機により、種々条件を
変更して鋳造を行った。連鋳機のガイドロールは、ロー
ル数本が組み込まれたセグメントと呼ばれる構造で支持
されている。ただし、図１には、A1、A2およびB1の３組
セグメントだけを記載し、他は省略してある。

【００２８】

【表１】

【００２９】図１に示す垂直部のセグメントA1、A2、お
よび水平部のセグメントB1のロールピッチを表２に示す
ように様々に変更した。垂直部のセグメントはAl，A2の
２機とも左右にロール５本ずつを配置した５対のロール
群から構成され、長さは1.Omである。水平部のセグメン
トBlも上下にロール5本ずつ配置した５対のロール群か
らなり、長さは1.25mである。それぞれ、図４に示すよ
うにロールピッチを定義した。各ロールピッチと鋳造条
件の詳細を表２に示す。なお、セグメントA2とB1間で
は、セグメントA1とA2の繰り返し配列である。

【００３０】

【表２】

【００３１】鋳造鋼種は、表２の中に組成を示す中炭素
高マンガン鋼と高炭素鋼である。中炭素高マンガン鋼
は、不均一凝固が発生しやすく、シェル厚不均一により
バルジングが各ロール間や幅方向で不均一になるため、
バルジング起因の湯面変動が特に発生しやすい鋼種であ
る。また、内部割れの発生しやすさを決める固液界面の
限界歪みが比較的小さいので内部割れの危険も大きい鋼
種である。高炭素鋼は、さらに限界歪みが小さく、内部
割れの発生しやすい鋼種である。

【００３２】冷却は比水量1.5リットル／kg−steelの強
冷条件とした。これは、バルジング量自体の抑制の他
に、鋳片表面の大きな酸化スケールを除去することによ
って、引き抜きピンチロールと鋳片の摩擦係数が変動す
ることによる鋳造速度の変動を防ぐことも目的としてい
る。

【００３３】鋳造速度は、2〜5m／miｎの範囲で表３に
示す様々な速度を選んだ。表３に湯面変動量と鋳片内部
割れ発生状況の結果を示す。湯面変動と内部割れの発生
状況は、表３の欄外に示す評価基準によって評価した。

【００３４】

【表３】

【００３５】まず、湯面変動の観点で本発明法の効果を
説明すると、A1とA2のガイドロールピッチを200mmの一
定、B1のガイドロールピッチを250mmの一定とした試験
４（従来例）では、全ての鋳造速度で湯面変動が大き
い。

【００３６】試験１〜３および試験５〜７は本発明例で
ある。これらの中で、試験５のように２種のロールピッ
チを交互に配列しても2種のロールピッチの差が10mmと
小さい場合には、湯面レベル変動は、前記の試験４より
は小さいが、鋳造速度3.0m／分以上の高速鋳造では大き
な変動が見られた。これに対し、試験１、３、６のよう
に２種のロールピッチの差を20mmとすることによって、
湯面レベル変動は小さくなった。さらに、試験２のよう
に3種のロールピッチを順次交互に配列することや、試
験７のようにA1、A2と連続するガイドロール装置で、交
互に配列する２種のロールピッチを変えて選択すること
によって、湯面変動は一層小さくなった。

【００３７】一方、高速鋳造化によって、鋳片の内部割
れ感受性が増し、B部のセグメントに相当する凝固位置
では、内部割れが発生していたが、試験３のようにB1の
セグメントでも２種のロールピッチを組み合わすことに
よって、バルジング量が減少し、割れ感受性の非常に高
い高炭素鋼でも内部割れを防止することができた。しか
し、試験６のようにロールピッチが280mmと大きいもの
が組み込まれた場合には、高速鋳造において軽微ながら
内部割れが発生し、割れの完全防止はできなかったた。

【００３８】

【発明の効果】本発明の連続鋳造装置では、ガイドロー
ルゾーンで狭いロールピッチと広いロールピッチが順次
交互に配列されている。それによって、バルジングに起
因する鋳型内の湯面変動を押えることができる。また、
狭いロールピッチ領域で鋳片の復熱が抑制されることに
より、バルジングの絶対量も減少し、バルジングによる
内部割れの発生防止にも有効である。さらに、本発明装
置では、広いロールピッチの次に必ず狭いロールピッチ
が存在するので、ロール・ベアリング等の負荷条件が大
きくは変わらず、装置の仕様変更につながらないので安
価な設備となりうる。本発明は、図１に示した垂直曲げ
型の連鋳機だけでなく、垂直型、その他あらゆる形式の
連続鋳造装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造装置の一例を模式的に示す図
である。

【図２】本発明装置に使用するガイドロール装置（セグ
メント）のロール配置の例を示す概略図である。

【図３】本発明装置に使用するガイドロール装置（セグ
メント）のロール配置の他の例を示す概略図である。

【図４】実施例のロールピッチの記号を説明するための
図である。

【符号の説明】

１…鋳片、 ２…ピンチロール、 ３…スプレー、41〜
44…バルジング、 M…鋳型、 R…ガイドロール、A1、
A2、B1…セグメント、 L1、L2、L3…ロールピッチ

フロントページの続き (72)発明者 池田 正裕 愛媛県新居浜市惣開町５番２号住友重機械 工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 橋尾 守規 東京都品川区北品川５丁目９番11号住友重 機械工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳型内から連続的に引き抜かれる鋳片を鋳
   型出側以降で支持するガイドロールのピッチが２種以上
   であって、その２種以上のピッチが順次繰り返して現れ
   るようにガイドロールが配置されていることを特徴とす
   る連続鋳造装置。
2. 【請求項２】ロールピッチが150〜270mmの範囲内の２種
   以上であり、これら２種以上のピッチの差が20mm以上で
   ある請求項１に記載の連続鋳造装置。