(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】P2023025988
(43)【公開日】2023-02-24
(54)【発明の名称】冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法
(51)【国際特許分類】
B22D 11/06 20060101AFI20230216BHJP
【FI】
B22D11/06 330B
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021131518
(22)【出願日】2021-08-12
(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】藤井 忠幸
(72)【発明者】
【氏名】新井 貴士
(72)【発明者】
【氏名】宮嵜 雅文
(72)【発明者】
【氏名】吉田 直嗣
(72)【発明者】
【氏名】金川 浩太
【テーマコード(参考)】
4E004
【Fターム(参考)】
4E004DA13
4E004SC05
(57)【要約】
【課題】双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、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双ロール式連続鋳造装置における冷却ロールの押圧荷重制御方法であって、一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴とする。
【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双ロール式連続鋳造装置における冷却ロールの押圧荷重制御方法であって、
一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定し、
前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴とする冷却ロールの押圧荷重制御方法。
【請求項2】
前記冷却ロールの回転開始から1回転するまでの第1ステップには、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が12N/mm以上で一定となるように、前記冷却ロールのロール間隔を制御し、
前記第1ステップ後に、一対の前記冷却ロールのロール間隔を一定に、かつ、一対の前記冷却ロールのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴とする請求項1に記載の冷却ロールの押圧荷重制御方法。
【請求項3】
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、
請求項1または請求項2に記載の冷却ロールの押圧荷重制御方法により、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を制御することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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における冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法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、例えば特許文献1,2に示すように、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溜まり部に、タンディッシュから浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させ、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を用いた製造方法が提供されている。このような双ロール式連続鋳造装置を用いた製造方法は、各種金属において適用されている。
【0003】
上述の双ロール式連続鋳造装置においては、例えば板厚が1~5mm程度の薄い板材(薄肉鋳片)が製造されるため、通常のインゴット鋳造および熱延ラインのように鋳片から板材になるまでの圧減比を大きく取ることができない。このため、仕上げ板厚の鋳造方向の均一性に課題を有していた。
そこで、例えば、特許文献3-8に記載されているように、薄肉鋳片の板厚を制御する技術が提案されている。
【0004】
特許文献3においては、板厚を検出してロール反力を調整する技術が提案されている。
特許文献4においては、鋳造初期には圧下力が一定となるように制御し、その後、ロール間隔が一定となるように制御する方法が提案されている。
特許文献5においては、板厚が所定値未満の場合には圧力を一定となるように制御し、板厚が所定値以上の場合にはロール間隔が一定となるように制御する方法が提案されている。
特許文献6,7においては、冷却ロールの回転速度を増減することにより、板厚を調整する技術が提案されている。
特許文献8においては、鋳造初期には所定の圧力で押圧し、その後、ロール反力が一定、かつ、ロールが互いに平行になるように制御する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平07-088602号公報
【特許文献2】特開2019-098342号公報
【特許文献3】特開平03-066457号公報
【特許文献4】特開平10-211550号公報
【特許文献5】特開昭59-193740号公報
【特許文献6】特開昭60-106650号公報
【特許文献7】特開平01-154850号公報
【特許文献8】特開2018-176251号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した従来の板厚制御方法においては、鋳造方向の板厚制御を安定して行うことができなかった。
例えば、特許文献3,8においては、板厚を検出してロール反力を調整しているが、板厚に直接影響するロール間隔が変動することになり、板厚を均一化することはできない。
一方、特許文献4,5においては、ロール間隔を一定となるように制御しているが、溶融金属プール部における湯面変動により、突発的に反力が急減した場合には、冷却ロールを十分に押圧することができず、凝固不良で鋳片が破断してしまうおそれがある。
また、特許文献6,7においては、冷却ロールの回転速度を増減することにより、板厚を調整しているが、板厚に直接影響するロール間隔が変動することになり、板厚を均一化することはできない。
【0007】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法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】
【0008】
上述の課題を解決するために、本発明に係る冷却ロールの押圧荷重制御方法は、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双ロール式連続鋳造装置における冷却ロールの押圧荷重制御方法であって、一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整することを特徴としている。
【0009】
この構成の冷却ロールの押圧荷重制御方法によれば、一対の前記冷却ロールを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定しており、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整する構成としているので、薄肉鋳片の鋳造方向の厚さが均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片を製造することができる。また、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整しているので、湯面変動によって突発的に反力が急減した場合でも、押圧荷重が確保され、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。
【0010】
ここで、本発明に係る冷却ロールの押圧荷重制御方法においては、前記冷却ロールの回転開始から1回転するまでの第1ステップには、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が12N/mm以上で一定となるように、前記冷却ロールのロール間隔を制御し、前記第1ステップに続く第2ステップにおいて、一対の前記冷却ロールのロール間隔を一定に、かつ、一対の前記冷却ロールのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整する構成としてもよい。
【0011】
この場合、前記冷却ロールの回転開始から1回転するまでの第1ステップでは、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が12N/mm以上で一定となるように、前記冷却ロールのロール間隔を制御しているので、冷却ロールを十分に押圧して凝固をさらに確実に進行させることができ、鋳造初期における薄肉鋳片の破断を抑制することができる。
そして、前記第1ステップに続く第2ステップにおいて、一対の前記冷却ロールのロール間隔を一定に、かつ、一対の前記冷却ロールのロール軸が平行となるように固定し、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が設定値となるように、前記冷却ロールの回転速度を調整しているので、薄肉鋳片の鋳造方向の厚さが均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片を製造することができるとともに、湯面変動によって突発的に反力が急減した場合でも、押圧荷重が確保され、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。
【0012】
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、上述の冷却ロールの押圧荷重制御方法により、前記冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重を制御することを特徴としている。
【0013】
この構成の薄肉鋳片の製造方法によれば、薄肉鋳片の鋳造方向の厚さが均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片を製造することができるとともに、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片の破断を抑制することができる。
よって、厚さ変動の少ない高品質な薄肉鋳片を安定して製造することが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
上述のように、本発明によれば、双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】本発明の一実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法および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の冷却ロール周辺の上面拡大説明図である。
【
図3】本発明の一実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、本発明の実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法について、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、本実施形態では、溶融金属として溶鋼を用いており、鋼材からなる薄肉鋳片1を製造するものとされている。また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片1の幅が200mm以上1800mm以下の範囲内、厚さが1.0mm以上2.4mm以下の範囲内とされている。
【0017】
まず、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。
図1に示す双ロール式連続鋳造装置10は、一対の冷却ロール11A,11Bと、薄肉鋳片1を支持するピンチロール12、13と、一対の冷却ロール11A,11B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11A,11B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19と、このタンディッシュ19から溶鋼プール部16へと溶鋼3を供給する浸漬ノズル18と、を備えている。
【0018】
ここで、本実施形態の双ロール式連続鋳造装置10における一対の冷却ロール11A,11Bの周辺構造を、
図2に示す。
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、移動側の冷却ロール11Aのロール軸に油圧シリンダ21R,21Lが配設されており、固定側の冷却ロール11Bのロール軸にロードセル22R,22Lが配設されている。
【0019】
油圧シリンダ21R,21Lによって移動側の冷却ロール11Aを固定側の冷却ロール11Bへの近接離反させるように構成されている。また、ロードセル22R,22Lによって、一対の冷却ロール11A,11Bの間の押圧荷重が測定される。
さらに、冷却ロール11A,11Bの回転駆動させる回転駆動手段23A,23Bが設けられている。
【0020】
次に、上述の双ロール式連続鋳造装置10を用いた本実施形態の薄肉鋳片1の製造方法について説明する。
一対の冷却ロール11A,11Bとサイド堰15,15によって形成された溶鋼プール部16に、タンディッシュ19から浸漬ノズル18を介して溶鋼3を供給するとともに、一対の冷却ロール11A,11Bを回転方向Rに向けて、すなわち、一対の冷却ロール11A,11B同士が近接する領域が薄肉鋳片1の引抜方向(
図1においては下方向)に向かうように、それぞれの冷却ロール11A,11Bを回転させる。
【0021】
すると、冷却ロール11A,11Bの周面には、凝固シェル5が形成される。そして、冷却ロール11A,11Bの周面上で凝固シェル5が成長し、一対の冷却ロール11A,11B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り、所定厚みの薄肉鋳片1が鋳造される。
【0022】
なお、鋳造開始時には、一対の冷却ロール11A、11Bの間にダミーシート(図示なし)が配置される。ダミーシートを配設した状態で、タンディッシュ19から浸漬ノズル18を介して溶鋼プール部16に向けて溶鋼3が注入される。溶鋼プール部16中の溶鋼3の湯面が所定位置になった時点で、冷却ロール11A,11Bの回転を開始する。すると、溶鋼3が冷却ロール11A,11B間に移動し、溶鋼3の凝固が進行してダミーシートと薄肉鋳片1とが接合され、ダミーシートに続いて薄肉鋳片1が引き出される。
【0023】
ここで、本実施形態の冷却ロールの押圧荷重制御方法においては、
図3に示すように、冷却ロール11A,11Bの単位幅長さ当たりの押圧荷重(以下、単に押圧荷重と称す)を制御する。
図3に示すように、冷却ロール11A,11Bの回転開始から1回転するまでの第1ステップにおいては、冷却ロール11A,11Bの押圧荷重が一定となるように、冷却ロール11A,11Bのロール間隔を制御する。すなわち、ロードセル22R,22Lで測定される押圧荷重が一定となるように、油圧シリンダ21R,21Lを作動させて冷却ロール11A,11Bのロール間隔を制御する。
鋳造初期においては、上述のように、ダミーシートと薄肉鋳片1とを強固に接合するために、冷却ロール11A,11Bの押圧荷重を確保して凝固を進行させる。
【0024】
次に、第1ステップに続く第2ステップにおいては、一対の冷却ロール11A,11Bのロール間隔を一定に、かつ、一対の冷却ロール11A,11Bのロール軸が平行となるように固定し、冷却ロール11A、11Bの押圧荷重を12N/mm以上に設定するとともに、冷却ロール11A、11Bの押圧荷重が設定値となるように、冷却ロール11A、11Bの回転速度を調整する。
すなわち、本実施形態においては、一対の冷却ロール11A,11Bのロール間隔を固定しておき、ロードセル22R,22Lで測定される押圧荷重が設定値となるように、回転駆動手段23A、23Bによって冷却ロール11A、11Bの回転速度を制御する。
定常鋳造時においては、冷却ロール11A,11Bのロール間隔を固定することで、薄肉鋳片1の厚さ変動を抑制するとともに、押圧荷重が12N/mm以上の設定値となるように冷却ロール11A、11Bの回転速度を調整することで、凝固を十分に進行させる。
【0025】
以上のような構成とされた本実施形態である冷却ロールの押圧荷重制御方法および薄肉鋳片の製造方法によれば、一対の冷却ロール11A,11Bを、ロール間隔が一定に、かつ、互いのロール軸が平行となるように固定しており、冷却ロール11A,11Bの押圧荷重が設定値となるように、冷却ロール11A,11Bの回転速度を調整する構成としているので、薄肉鋳片1の鋳造方向の厚さを均一化し、厚さ変動の少ない薄肉鋳片1を製造することができる。
また、冷却ロール11A,11Bの押圧荷重を12N/mm以上とするとともに、冷却ロール11A,11Bの押圧荷重が設定値となるように、冷却ロール11A,11Bの回転速度を調整しているので、湯面変動によって突発的に反力が急減した場合でも、押圧荷重が確保され、凝固を十分に進行させることができ、薄肉鋳片1の破断を抑制することができる。
【0026】
さらに、本実施形態においては、冷却ロール11A,11Bの回転開始から1回転するまでの第1ステップS1においては、冷却ロール11A,11Bの押圧荷重が一定となるように、冷却ロール11A,11Bのロール間隔を制御しているので、冷却ロール11A,11Bを十分に押圧して凝固をさらに確実に進行させることができ、鋳造初期における薄肉鋳片1の破断を抑制することができる。
【0027】
以上、本発明の実施形態である薄肉鋳片の製造方法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。
本実施形態では、
図1及び
図2に示す双ロール式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。
【実施例0028】
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。
図1に示す双ロール式連続鋳造装置を用いて、C:0.02mass%,Si:3.5mass%,Al:0.6mass%,Mn:0.2mass%を含有する溶鋼により、薄肉鋳片を製造した。
ここで、冷却ロールの直径を600mm(0.6m)、冷却ドラム幅を400mm(0.4m)とした。また、薄肉鋳片の目標厚さを1.4mmとした。
【0029】
そして、表に記載の条件で薄肉鋳片の鋳造を実施した。500kgの溶鋼を用いて連続鋳造した際の板破断の有無、および、薄肉鋳片の鋳造方向における厚みの偏差を評価した。
なお、薄肉鋳片の鋳造方向における厚みの偏差は、冷却ロールの1回転相当(1885mm)の長さの範囲において470mm間隔で4点をサンプリングし、その幅中央部の厚みを測定し、目標厚みに対する最大差を評価した。
【0030】
【0031】
比較例1においては、冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が一定となるように制御したが、鋳片厚みの偏差が15%と大きくなった。
比較例2においては、冷却ロールのロール間隔が一定となるように制御したが、冷却ロールの回転開始から1回転するまでの第1ステップの間に薄肉鋳片が破断した。
比較例3においては、厚み測定して荷重をフィードバック制御したが、鋳片厚みの偏差が10%と大きくなった。
比較例4においては、冷却ロールの回転開始から1回転するまでの第1ステップで冷却ロールの単位幅長さ当たりの押圧荷重が一定となるように制御し、第2ステップで冷却ロールのロール間隔が一定となるように制御したが、鋳造途中で薄肉鋳片が破断した。
【0032】
これに対して、本発明で規定した条件を満足する本発明例1~3においては、鋳造中の鋳片破断は発生せず、安定して鋳造することができた。また、鋳片厚みの偏差が3.0%未満となり、鋳造方向で均一な厚みの薄肉鋳片を製造することができた。
【0033】
以上の結果から、本発明例によれば、双ロール式連続鋳造装置において、鋳造方向の板厚の均一化を図ることができるとともに、安定して薄肉鋳片を鋳造することが可能な冷却ロールの押圧荷重制御方法、および、薄肉鋳片の製造方法を提供可能であることが確認された。