(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022177469
(43)【公開日】2022-12-01
(54)【発明の名称】薄肉鋳片の製造方法、および、双ロール式連続鋳造装置
(51)【国際特許分類】
B22D 11/06 20060101AFI20221124BHJP
B22D 11/00 20060101ALI20221124BHJP
【FI】
B22D11/06 330B
B22D11/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021083740
(22)【出願日】2021-05-18
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 浩太
(72)【発明者】
【氏名】宮嵜 雅文
(72)【発明者】
【氏名】吉田 直嗣
【テーマコード(参考)】
4E004
【Fターム(参考)】
4E004DA13
4E004NA05
4E004NB07
4E004NC01
4E004RA02
4E004RA10
(57)【要約】
【課題】鋳造開始時において、薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することが可能な薄肉鋳片の製造方法を提供する。
【解決手段】回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、鋳造開始前に、前記サイド堰を加熱するサイド堰予熱工程を有し、このサイド堰予熱工程では、少なくとも前記サイド堰の表面温度が400℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺のガスを吸引する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、
鋳造開始前に、前記サイド堰を加熱するサイド堰予熱工程を有し、このサイド堰予熱工程では、少なくとも前記サイド堰の表面温度が400℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺のガスを吸引することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
【請求項2】
前記サイド堰予熱工程においては、前記サイド堰の表面温度が800℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺のガスの吸引を中止することを特徴とする請求項1に記載の薄肉鋳片の製造方法。
【請求項3】
前記薄肉鋳片は、δ凝固鋼であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の薄肉鋳片の製造方法。
【請求項4】
回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置であって、
鋳造開始前に前記サイド堰を加熱するサイド堰予熱手段と、前記サイド堰の表面温度を測定する測温手段と、少なくとも前記サイド堰の表面温度が400℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺のガスを吸引する吸引手段と、を備えていることを特徴とする双ロール式連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に、溶融金属を供給して薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法、および、双ロール式連続鋳造装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
金属の薄肉鋳片を製造する方法として、内部に水冷構造を有する冷却ロールを備え、回転する一対の冷却ロール間に形成された溶融金属プール部に溶鋼を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させ、一対の冷却ロールの外周面にそれぞれ形成された凝固シェル同士をロールキス点で接合し、圧下して所定の厚さの薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置が提供されている。
【0003】
上述の双ロール式連続鋳造方法において鋳造を開始する際には、冷却ロール、および、サイド堰の温度が低いため、サイド堰近傍において溶融金属が凝固し、サイド堰表面に地金が生成・成長しやすい傾向にある。
また、溶融金属プール部の幅端部近傍では溶融金属の流れが滞留しやすいため、例えば冷却ロールの表面において形成された凝固片が注入する溶鋼流によって剥がれて溶融金属中に浮遊した場合、この凝固片が溶鋼プール部の幅端部近傍に凝集してサイド堰表面に堆積し、地金の成長を助長する。
【0004】
この地金が成長し、冷却ロール端部において回転する冷却ロール周面上の凝固シェルと融着すると、地金がサイド堰表面から剥がされて、凝固シェルと共にロールキス点に噛み込まれ、鋳造機下方に送り出される。この際、厚みのある地金を通過させようとして、本来の薄肉鋳片厚み以上にロール間隔が一時的に拡大し、地金を巻き込んでいない部分(例えば幅方向中央部等)においては、未凝固の溶鋼を多く含むことになる。これをホットバンドと称する。このホットバンドは、高温で脆弱であることから、薄肉鋳片の自重によって破断することがある。
【0005】
ホットバンド起因の破断を防止して安定鋳造するためには、サイド堰上の地金生成を防止することが重要である。ホットバンドは、湯面高さが不安定な場合にサイド堰に生成した地金が剥離して生じやすい。同様に、鋳造初期の湯面上昇中に発生し易い。それまで溶鋼に接していなかったサイド堰表面に、溶鋼が接触して冷却されて、地金が生成し易いためである。
ここで、ホットバンド起因の薄肉鋳片の破断を防止する方法として、例えば特許文献1には、サイド堰を十分に予熱することにより、鋳造開始時におけるサイド堰表面での地金の発生を抑制する手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、上述の双ロール式連続鋳造方法においては、冷却ロールの表面に付着物が存在すると、付着物が伝熱抵抗となり、薄肉鋳片の板厚が薄くなるおそれがある。このため、従来、鋳造を開始する前に、冷却ロールの表面を酸洗して、冷却ロールの表面の付着物を除去していた。
しかしながら、冷却ロールの表面を十分に酸洗しても、鋳造開始時にロール一回転分の薄肉鋳片の厚さが薄くなり、薄肉鋳片が破断してしまい、鋳造を開始できないことがあった。特に、δ凝固鋼においては、高温強度が低いため、薄肉鋳片の破断が発生しやすい傾向あった。
【0008】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、鋳造開始時において、薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することが可能な薄肉鋳片の製造方法、および、双ロール式連続鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述の課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。
鋳造開始前の冷却ロールの表面を調査した結果、付着物として、サイド堰のバインダー成分(主にカーボン)が付着していることが分かった。
すなわち、特許文献1に示すように、サイド堰は、鋳造前に冷却ロールの隣に設置され、約1300℃まで加熱されるが、その際に、サイド堰のバインダー成分が揮発し、冷却ロール表面に付着したと考えられる。また、バインダー成分は400℃以上に加熱された際に揮発が促進されることが分かった。
【0010】
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る薄肉鋳片の製造方法は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、鋳造開始前に、前記サイド堰を加熱するサイド堰予熱工程を有し、このサイド堰予熱工程では、少なくとも前記サイド堰の表面温度が400℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺のガスを吸引することを特徴とする。
【0011】
上述の構成の薄肉鋳片の製造方法によれば、鋳造開始前に、前記サイド堰を加熱するサイド堰予熱工程を有し、このサイド堰予熱工程では、少なくとも前記サイド堰の表面温度が400℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺のガスを吸引する構成とされているので、サイド堰を予熱した際に揮発したバインダー成分が冷却ロール表面に付着することを抑制できる。
よって、鋳造開始時に薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することができる。
【0012】
ここで、本発明の薄肉鋳片の製造方法においては、前記サイド堰予熱工程においては、前記サイド堰の表面温度が800℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺のガスの吸引を中止することが好ましい。
この場合、前記サイド堰の表面温度が800℃以上の領域では、前記サイド堰の周辺のガスの吸引を中止するので、吸引によるサイド堰の温度低下を抑制でき、サイド堰を十分に加熱して高温状態とすることができ、鋳造開始時における地金の発生を十分に抑制することができる。なお、サイド堰のバインダー成分は、400℃から800℃の温度範囲で十分に揮発するため、800℃以上の領域でガスの吸引を中止しても、冷却ロール表面へのバインダー成分の付着を抑制することができる。
【0013】
また、本発明の薄肉鋳片の製造方法においては、前記薄肉鋳片は、δ凝固鋼であってもよい。
δ凝固鋼は、高温強度が低いため、鋳造開始時における薄肉鋳片の破断が発生しやすい鋼種である。このため、本発明の薄肉鋳片の製造方法を適用することで、鋳造開始時の薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、δ凝固鋼であっても、安定して鋳造を開始することができる。
【0014】
本発明の双ロール式連続鋳造装置は、回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置であって、鋳造開始前に前記サイド堰を加熱するサイド堰予熱手段と、前記サイド堰の表面温度を測定する測温手段と、少なくとも前記サイド堰の表面温度が400℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺温ガスを吸引する吸引手段と、を備えていることが好ましい。
【0015】
この構成の双ロール式連続鋳造装置によれば、鋳造開始前に、前記サイド堰を加熱するサイド堰予熱手段と、前記サイド堰の表面温度を測定する測温手段と、少なくとも前記サイド堰の表面温度が400℃以上の領域において、前記サイド堰の周辺温ガスを吸引する吸引手段と、を備えているので、サイド堰を予熱した際に揮発したバインダー成分を吸引することができ、冷却ロールへのバインダー成分の付着を抑制することができる。
よって、鋳造開始時に薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することができる。
【発明の効果】
【0016】
上述のように、本発明によれば、鋳造開始時において、薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することが可能な薄肉鋳片の製造方法、および、双ロール式連続鋳造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】本発明の実施形態における双ロール式連続鋳造装置の一例を示す説明図である。
【
図2】
図1に示す双ロール式連続鋳造装置における溶鋼プール部周辺の断面説明図である。
【
図3】
図1に示す双ロール式連続鋳造装置における溶鋼プール部周辺の斜視説明図である。
【
図4】
図1に示す双ロール式連続鋳造装置における溶鋼プール部および地金を示す説明図である。(a)が溶鋼プール部の形状、(b)がサイド堰表面に形成する地金を示す。
【
図5】本発明の一実施形態である双ロール式連続鋳造装置におけるサイド堰予熱手段、測温手段、吸引手段の概略説明図である。(a)が側面図、(b)が正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法、および、双ロール式連続鋳造装置について、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。
ここで、本実施形態において製造される薄肉鋳片1は、各種組成の鋼からなり、その幅が500mm以上2000mmの範囲内、厚さが1mm以上5mm以下の範囲内とされている。
なお、本実施形態において製造される薄肉鋳片1は、凝固する際に初晶としてδ相(δ-Fe)が晶出するδ凝固鋼からなるものとされている。δ凝固鋼としては、例えば、炭素量が0.53mass%以下の炭素鋼、Cr系のステンレス鋼等が挙げられる。
【0019】
次に、本実施形態である薄肉鋳片の製造方法に用いられる双ロール式連続鋳造装置10について説明する。
本実施形態である双ロール式連続鋳造装置10は、
図1に示すように、一対の冷却ロール11、11と、薄肉鋳片1を支持するピンチロール12、12および13、13と、一対の冷却ロール11、11の幅方向端部に配設されたサイド堰15と、これら一対の冷却ロール11、11とサイド堰15とによって画成された溶鋼プール部16に供給される溶鋼3を保持するタンディッシュ17と、このタンディッシュ17から溶鋼プール部16へと溶鋼3を供給する注湯ノズル18と、を備えている。
【0020】
また、本実施形態である双ロール式連続鋳造装置10においては、
図2に示すように、溶鋼プール部16及び冷却ロール11,11の上方には、チャンバー20が配設されている。
このチャンバー20は、冷却ロール11と摺動していることから、チャンバー20と冷却ロール11との間には、外気の侵入を抑制するために、シール部材25が配置されている。なお、シール部材25としては、耐火物繊維シートや小型ブラシ等を用いることができる。
そして、本実施形態である双ロール式連続鋳造装置10においては、溶鋼プール部16のロール回転方向Rに対して、ロールキス点を出て、再び溶鋼プール部16に到達するまでの領域に、冷却ロール11の表面を洗浄するブラシロール27が配設されている。
【0021】
この双ロール式連続鋳造装置10においては、溶鋼3が回転する冷却ロール11,11に接触して冷却されることにより、冷却ロール11,11の周面の上で凝固シェル5、5が成長し、一対の冷却ロール11,11にそれぞれ形成された凝固シェル5、5同士がロールキス点で圧着されることによって、所定厚みの薄肉鋳片1が鋳造される。
なお、冷却ロール11が回転する毎に、その表面がブラシロール27によって洗浄されることになる。
【0022】
ここで、
図3および
図4に示すように、冷却ロール11の端面にサイド堰15が配設されることによって、溶鋼プール部16が画成されている。
なお、溶鋼プール部16は、
図4(a)に示すように、一対の冷却ロール11,11の周面から成る二面を底面とし、両側のサイド堰15の表面で保持される側面と、一対の冷却ロール11,11の周面と一対のサイド堰15によって四辺を囲まれ矩形状をなした湯面と、で囲まれた楔型の形状をしている。
【0023】
溶鋼プール部16内の溶鋼3は、本来、冷却ロール11の周面上で凝固して薄肉鋳片1として下方に引き出されていく。しかしながら、溶鋼プール部16の側面を形成するサイド堰15の表面は、冷却ロール11の端部と直接摺接するため冷却されるため、
図4(b)に示すように、溶鋼プール部16の側面を形成するサイド堰15の表面に地金7が生じやすい。特に冷却ロール11との摺接線の近傍の地金7が繋がりやすく、不規則に薄肉鋳片1と合体して冷却ロール11に噛み込むとホットバンドが生じ、破断の原因となるおそれがある。
【0024】
そこで、本実施形態である双ロール式連続鋳造装置10においては、
図5(a),(b)に示すように、鋳造開始前に、サイド堰15を予熱するサイド堰予熱手段30と、サイド堰15の表面温度を測定する測温手段31と、サイド堰15の周辺のガスを吸引する吸引手段32と、を備えている。
【0025】
ここで、本実施形態では、サイド堰予熱手段30は、電熱ヒータとされている。また、測温手段31は、保護管に挿入された熱電対とされている。
吸引手段32は、サイド堰15の上方に配置されたフードを備えており、サイド堰15から揮発したバインダー成分(ガス)を吸引する構成とされている。
【0026】
なお、上述のサイド堰予熱手段30、測温手段31、吸引手段32は、着脱可能とされており、鋳造開始前に設置してサイド堰15の加熱を行い、所定温度(例えば1300℃以上)にまで加熱した後で、サイド堰予熱手段30、測温手段31、吸引手段32を取り外し、
図2に示すように、チャンバー20および注湯ノズル18を設置することが可能な構成とされている。
【0027】
以下に、上述した双ロール式連続鋳造装置10を用いた本実施形態である薄肉鋳片の製造方法について説明する。
【0028】
まず、鋳造を開始する前に、一対の冷却ロール11、11の端部に、サイド堰15を配置する。そして、
図5に示すように、サイド堰予熱手段30を用いて、サイド堰15を加熱する(予熱工程)。
このとき、サイド堰15の表面温度を測定する測温手段31を配置するとともに、サイド堰15の上方に吸引手段32を配置する。
【0029】
この予熱工程では、測温手段31によって測定されたサイド堰15の表面温度が少なくとも400℃以上の領域において、吸引手段32によってサイド堰15の周辺のガスを吸引する。
なお、本実施形態では、サイド堰15の表面温度が800℃以上の領域においては、吸引手段32によるガスの吸引を中止することが好ましい。
【0030】
ここで、サイド堰15を加熱した場合には、サイド堰15に含まれるバインダー成分(主にカーボン)が揮発することになる。特に、400℃以上の温度領域において、バインダー成分が揮発することになる。なお、400℃以上から800℃以下の領域において、バインダー成分の揮発が促進されることになる。
【0031】
そこで、本実施形態では、測温手段31によって測定されたサイド堰15の表面温度が少なくとも400℃以上の領域において、吸引手段32によってサイド堰15から発生するガスを吸引することで、サイド堰15から揮発したバインダー成分が冷却ロール11の表面に付着することを抑制する。
なお、サイド堰15の表面温度が800℃以上の領域においては、吸引手段32によるガスの吸引を中止した場合には、吸引によるサイド堰15の温度低下を抑制でき、サイド堰15を高温状態にまで効率的に予熱することができる。
【0032】
そして、サイド堰15が所定温度(例えば1300℃以上)にまで加熱された後に、サイド堰予熱手段30、測温手段31、吸引手段32が取り外される。
そして、サイド堰15が冷却ロール11,11の端面に押圧され、溶鋼プール部16が形成される。この溶鋼プール部16に溶鋼3が供給されるとともに、冷却ロール11,11が回転駆動され、薄肉鋳片1が連続鋳造されることになる。
【0033】
以上のような構成とされた本実施形態である薄肉鋳片の製造方法によれば、鋳造開始前に、サイド堰15を加熱するサイド堰予熱工程において、少なくともサイド堰15の表面温度が400℃以上の領域において、サイド堰15の周辺のガスを吸引する構成とされているので、サイド堰15を予熱した際に揮発したバインダー成分を吸引することができ、冷却ロール11の表面へのバインダー成分の付着を抑制することができる。
よって、鋳造開始時に薄肉鋳片1の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することができる。
【0034】
また、本実施形態において、サイド堰予熱工程において、サイド堰15の表面温度が800℃以上の領域において、サイド堰15の周辺のガスの吸引を中止する構成とした場合には、サイド堰15を十分に加熱して高温状態とすることができ、鋳造時における地金7の発生を十分に抑制することができる。
【0035】
さらに、本実施形態において、薄肉鋳片1がδ凝固鋼である場合には、高温強度が低いδ凝固鋼であっても、鋳造開始時の薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することができる。
【0036】
本実施形態である双ロール式連続鋳造装置によれば、鋳造開始前に、サイド堰15を加熱するサイド堰予熱手段30と、サイド堰15の表面温度を測定する測温手段31と、少なくともサイド堰15の表面温度が400℃以上の領域において、サイド堰15の周辺のガスを吸引する吸引手段32と、を備えているので、サイド堰15を予熱した際に揮発したバインダー成分を吸引することができ、冷却ロール11,11へのバインダー成分の付着を抑制することができる。よって、鋳造開始時に薄肉鋳片1の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することができる。
【0037】
以上、本発明の実施形態である本実施形態である薄肉鋳片の製造方法、および、双ロール式連続鋳造装置について具体的に説明したが、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、ピンチロールを配設した双ロール式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これらのロール等の配置に限定はなく、適宜設計変更してもよい。
【0038】
また、本実施形態では、サイド堰予熱手段を電熱ヒータで構成されたものとして説明したが、サイド堰予熱手段の構成に特に制限はなく、その他の加熱手段を適用してもよい。
さらに、本実施形態では、測温手段31として、保護管に挿入された熱電対を用いたものとして説明したが、測温手段の構成に特に制限はなく、その他の測温手段を適用してもよい。
また、本実施形態では、吸引手段32は、サイド堰15の上方にフードを配置したものとして説明したが、これに限定されることはなく、サイド堰から揮発されたバインダー成分を吸引可能な構成とされていればよい。
【実施例0039】
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
高温強度の低い炭素量が0.53mass%以下の炭素鋼の薄肉鋳片を、上述の実施形態に示す双ロール式連続鋳造装置を用いて製造した。
【0040】
以下に、薄肉鋳片の製造方法の共通の条件を示す。
冷却ロールの幅:400mm
冷却ロールの直径:600mm
溶鋼プール部の溶鋼深さ:190mm
薄肉鋳片厚さ:2.0mm
薄肉鋳片の幅:400mm
鋳造速度:40m/min
鋳造雰囲気:Arガス
【0041】
そして、鋳造開始前に、本実施形態で説明したサイド堰予熱手段、測温手段、吸引手段を用いて、サイド堰の予熱を実施した。サイド堰の表面温度が1300℃となった時点で、鋳造を開始した。
このとき、表1に示すサイド堰の表面温度の温度領域において、吸引手段によってサイド堰周辺のガスの吸引を行う構成とした。
【0042】
そして、鋳造開始時(冷却ロールの一回転分)の薄肉鋳片の厚さと定常時の薄肉鋳片の厚さとを測定した。
鋳造開始時(冷却ロールの一回転分)の薄肉鋳片の厚さが定常時の薄肉鋳片の厚さに対して80%未満である場合を「×」、鋳造開始時(冷却ロールの一回転分)の薄肉鋳片の厚さが定常時の薄肉鋳片の厚さに対して80%以上である場合を「〇」と評価した。
【0043】
【0044】
サイド堰の予熱時に、サイド堰の表面温度が室温から400℃未満の領域で、サイド堰周辺のガスの吸引を実施した比較例1,2およびサイド堰の予熱時にガスの吸引を実施しなかった比較例3においては、鋳造開始時(冷却ロールの一回転分)の薄肉鋳片の厚さが薄くなった。
これに対して、サイド堰の予熱時に、サイド堰の表面温度が400℃以上の領域で、サイド堰周辺のガスの吸引を実施した本発明例1-12においては、鋳造開始時(冷却ロールの一回転分)の薄肉鋳片の厚さと定常時の薄肉鋳片の厚さとで大きな差はなかった。
さらに、サイド堰の予熱時に、サイド堰の表面温度が800℃を超える領域で、サイド堰周辺のガスの吸引を中止した本発明例1-3,5-7,9-11においては、ホットバンドの生成を十分に抑制することができた。
【0045】
以上の結果から、本発明によれば、鋳造開始時において、薄肉鋳片の厚さが薄くなることを抑制でき、安定して鋳造を開始することが可能な薄肉鋳片の製造方法、および、双ロール式連続鋳造装置を提供可能であることが確認された。