特開 2024-170281 鋳片加熱装置及び連続鋳造設備

(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】P2024170281

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】鋳片加熱装置及び連続鋳造設備

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/12 20060101AFI20241129BHJP

【ＦＩ】

B22D11/12 D

B22D11/12 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024002366

(22)【出願日】2024-01-11

(31)【優先権主張番号】P 2023086805

(32)【優先日】2023-05-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100184859

【弁理士】

【氏名又は名称】磯村 哲朗

(74)【代理人】

【識別番号】100123386

【弁理士】

【氏名又は名称】熊坂 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100196667

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100130834

【弁理士】

【氏名又は名称】森 和弘

(72)【発明者】

【氏名】清水 康司

(72)【発明者】

【氏名】福田 啓之

(72)【発明者】

【氏名】古米 孝平

(57)【要約】

【課題】ロールへの磁束の侵入を防止すると共に、鋳片の上側コーナー部の効率的な加熱が可能となる鋳片加熱装置及び連続鋳造設備を提供する。
【解決手段】鋳片を拘束しつつ連続して搬送する複数のロールを前記鋳片の搬送方向に沿って設けた連続鋳造設備における鋳片加熱装置であって、前記鋳片の側面部に対して対向させるように設けられる加熱コイルと、前記鋳片の厚み方向において前記ロールと前記加熱コイルとの間に設けられる磁気遮蔽部材と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳片を拘束しつつ連続して搬送する複数のロールを前記鋳片の搬送方向に沿って設けた連続鋳造設備における鋳片加熱装置であって、
前記鋳片の側面部に対して対向させるように設けられる加熱コイルと、
前記鋳片の厚み方向において前記ロールと前記加熱コイルとの間に設けられる磁気遮蔽部材と、
を有する、鋳片加熱装置。

【請求項2】

前記加熱コイルは、同一の平面において前記搬送方向に延びる２つのコイル長辺部及び前記鋳片の厚み方向に延びる２つのコイル短辺部を連結して周回させる回路である、請求項１に記載の鋳片加熱装置。

【請求項3】

前記磁気遮蔽部材は、電源部から前記加熱コイルに供給される交流電流の周波数における比透磁率が１０００以上である、請求項２に記載の鋳片加熱装置。

【請求項4】

前記磁気遮蔽部材は、板状部材であると共に、前記板状部材が前記ロールの中心軸と前記加熱コイルの前記コイル長辺部とを結ぶ最短の線分に対して直交するように設けられる、請求項３に記載の鋳片加熱装置。

【請求項5】

前記磁気遮蔽部材は、前記ロールにおける上側ロールの中心軸と前記加熱コイルの前記コイル長辺部における上側コイル長辺部とを結ぶ最短の線分に対して直交するように設けられる上側磁気遮蔽部材と、前記ロールにおける下側ロールの中心軸と前記加熱コイルの前記コイル長辺部における下側コイル長辺部とを結ぶ最短の線分に対して直交するように設けられる下側磁気遮蔽部材とを有する、請求項４に記載の鋳片加熱装置。

【請求項6】

前記磁気遮蔽部材は、前記搬送方向に垂直な前記鋳片の幅方向に沿った長さが前記コイル長辺部における前記加熱コイルのコイル直径以上の長さである、請求項５に記載の鋳片加熱装置。

【請求項7】

前記磁気遮蔽部材は、前記ロールの周面に沿った円弧形状又は円筒形状である、請求項３に記載の鋳片加熱装置。

【請求項8】

前記磁気遮蔽部材は、前記搬送方向に沿った長さが前記ロールの直径Ｒに対して０．７Ｒ以上の長さである、請求項５に記載の鋳片加熱装置。

【請求項9】

前記鋳片の幅方向において前記加熱コイル及び前記磁気遮蔽部材の前記鋳片の側面部に対する位置を調整する台車を有する、請求項１～８の何れか１項に記載の鋳片加熱装置。

【請求項10】

請求項１～８の何れか１項に記載の鋳片加熱装置を下部矯正帯に設ける、連続鋳造設備。

【請求項11】

鋳片を拘束しつつ連続して搬送する複数のロールを前記鋳片の搬送方向に沿って設けた連続鋳造設備であって、
同一の平面において前記搬送方向に延びる２つのコイル長辺部及び前記鋳片の厚み方向に延びる２つのコイル短辺部を連結して周回させる回路であると共に、前記鋳片の側面部に対して前記回路を対向させるように設けられる加熱コイルを有する鋳片加熱装置を有し、
前記ロールの素材は非磁性材を含む、連続鋳造設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のロールにより連続して搬送される鋳片を加熱する鋳片加熱装置及び連続鋳造設備に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融金属（溶鋼）を鋳型で冷却すると共に鋳造工程により鋳片を製造する連続鋳造設備においては、先ず、鋳片の搬送方向に沿って配置された複数のロール対により、鋳片を冷却しつつ垂直方向に引き抜く工程が行われる。その後、上部矯正帯にて鋳片を徐々に湾曲させながら引き抜く方向を変化させた後、下部矯正帯にて直線形状に鋳片を矯正し、水平方向に引き抜く工程が行われる。

【0003】

下部矯正帯における鋳片の矯正の際には、鋳片の上側コーナー部には引張応力が生じるため、鋳片の延性が低い場合には、鋳片の上側コーナー部にて割れが発生する。一般的に、鋼の延性は、鋼の温度に依存する。特に、鋼の温度が７５０～９００℃である場合に、鋼の延性が低下して脆化が進行することが知られている。

【0004】

連続鋳造設備にて鋳片を鋳造する際、上側コーナー部は、鋳片の他の部分よりも冷却が速く進行する。そして、上側コーナー部の温度は、鋳片が下部矯正帯を通過するタイミングで、鋳片の延性が低下する温度である７５０～９００℃（以下、「延性低下温度」という。）となるため、当該温度に基づく鋳片の延性の低下と、水平方向に向けた鋳片の直線形状への矯正に伴い発生する引張応力とに基づいて、鋳片の上側コーナー部にて割れが発生する。

【0005】

ここで、鋳片の上側コーナー部における割れの発生を抑制するため、下部矯正帯の上流側に鋳片の上側コーナー部を加熱するコイルを配置して、上側コーナー部を加熱する技術が提案されている。即ち、当該技術は、鋳片が下部矯正帯に到達する前に、コイルによる誘導加熱によって鋳片の上側コーナー部を加熱することで、上側コーナー部における温度を、鋳片の延性が低下する延性低下温度を超える温度に保持する技術である。

【0006】

当該技術として、例えば特許文献１には、鋳片の上面側において導体からなるコイルを所定の直線群を形成するように配置すると共に、鋳片に対して誘導加熱を行うことで上側コーナー部を加熱して、上側コーナー部の割れを抑制する技術が開示されている。

【0007】

特許文献２には、鋳片の上側コーナー部を覆う鉄心を設けると共に、当該鉄心に巻き付けられたコイルにより鋳片に対する誘導加熱を行って上側コーナー部を加熱して、上側コーナー部の割れを抑制する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２－２１８０６２号公報

【特許文献2】特開２０２１－８７９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１及び２に開示された技術においては、鋳片の搬送方向に沿って配置された複数のロール同士の間に、鋳片を加熱する誘導加熱コイルのみを配置する構成を採っている。そして、鋳片の搬送方向に沿って配置された複数のロール同士の間隔（ピッチ）は短いため、複数のロール同士の間に配置された誘導加熱コイルは、鋳片を十分に加熱するための長さを備えることが難しい。そのため、複数のロール同士の間に誘導加熱コイルを配置する構成においては、鋳片を十分に加熱することが難しく、鋳片の上側コーナー部における割れの防止の効果を十分に得ることができない。

【0010】

また、鋳片の搬送方向に沿った各位置において、ロールが配置された位置と同じ位置に誘導加熱コイルを配置する場合には、誘導加熱コイルにて発生される磁束が鋳片に侵入すると共にロールにも侵入する。このため、鋳片及びロールの温度が共に上昇し、ロールの熱変形及び熱サイクルによる疲労損傷が進行して、当該ロールの耐用期間が短くなる。更に、磁束が侵入したロールと鋳片との間にて火花（スパーク）が発生し、鋳片及びロールに欠陥が生じる。特許文献１及び２においては、これらの問題に対する解決策の開示や示唆は一切なされていないため、鋳片における上側コーナー部の割れの防止には、鋳片の上側コーナー部に対する加熱に伴うロールへの磁束の侵入が問題となる。

【0011】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ロールへの磁束の侵入を防止すると共に、鋳片の上側コーナー部の効率的な加熱が可能となる鋳片加熱装置及び連続鋳造設備を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

［１］鋳片を拘束しつつ連続して搬送する複数のロールを前記鋳片の搬送方向に沿って設けた連続鋳造設備における鋳片加熱装置であって、前記鋳片の側面部に対して対向させるように設けられる加熱コイルと、前記鋳片の厚み方向において前記ロールと前記加熱コイルとの間に設けられる磁気遮蔽部材と、を有する、鋳片加熱装置。
［２］前記加熱コイルは、同一の平面において前記搬送方向に延びる２つのコイル長辺部及び前記鋳片の厚み方向に延びる２つのコイル短辺部を連結して周回させる回路である、［１］に記載の鋳片加熱装置。
［３］前記磁気遮蔽部材は、電源部から前記加熱コイルに供給される交流電流の周波数における比透磁率が１０００以上である、［２］に記載の鋳片加熱装置。
［４］前記磁気遮蔽部材は、板状部材であると共に、前記板状部材が前記ロールの中心軸と前記加熱コイルの前記コイル長辺部とを結ぶ最短の線分に対して直交するように設けられる、［３］に記載の鋳片加熱装置。
［５］前記磁気遮蔽部材は、前記ロールにおける上側ロールの中心軸と前記加熱コイルの前記コイル長辺部における上側コイル長辺部とを結ぶ最短の線分に対して直交するように設けられる上側磁気遮蔽部材と、前記ロールにおける下側ロールの中心軸と前記加熱コイルの前記コイル長辺部における下側コイル長辺部とを結ぶ最短の線分に対して直交するように設けられる下側磁気遮蔽部材とを有する、［４］に記載の鋳片加熱装置。
［６］前記磁気遮蔽部材は、前記搬送方向に垂直な前記鋳片の幅方向に沿った長さが前記コイル長辺部における前記加熱コイルのコイル直径以上の長さである、［５］に記載の鋳片加熱装置。
［７］前記磁気遮蔽部材は、前記ロールの周面に沿った円弧形状又は円筒形状である、［３］に記載の鋳片加熱装置。
［８］前記磁気遮蔽部材は、前記搬送方向に沿った長さが前記ロールの直径Ｒに対して０．７Ｒ以上の長さである、［５］に記載の鋳片加熱装置。
［９］前記鋳片の幅方向において前記加熱コイル及び前記磁気遮蔽部材の前記鋳片の側面部に対する位置を調整する台車を有する、［１］～［８］の何れか１つに記載の鋳片加熱装置。
［１０］［１］～［８］の何れか１つに記載の鋳片加熱装置を下部矯正帯に設ける、連続鋳造設備。
［１１］鋳片を拘束しつつ連続して搬送する複数のロールを前記鋳片の搬送方向に沿って設けた連続鋳造設備であって、同一の平面において前記搬送方向に延びる２つのコイル長辺部及び前記鋳片の厚み方向に延びる２つのコイル短辺部を連結して周回させる回路であると共に、前記鋳片の側面部に対して前記回路を対向させるように設けられる加熱コイルを有する鋳片加熱装置を有し、前記ロールの素材は非磁性材を含む、連続鋳造設備。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ロールへの磁束の侵入を防止すると共に、鋳片の上側コーナー部の効率的な加熱が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】連続鋳造設備の一例としての概略側面図を示す図である。

【図2】ロールと鋳片と鋳片加熱装置との構成を模式的に示す斜視模式図である。

【図3】鋳片加熱装置の構成を模式的に示す側面模式図である。

【図4】磁気遮蔽部材の構成を模式的に示す正面模式図である。

【図5】磁気遮蔽部材を有しない鋳片加熱装置を用いた場合における磁束の分布状況を示す図である。

【図6】磁気遮蔽部材を有する鋳片加熱装置を用いた場合における磁束の分布状況を示す図である。

【図7】第２実施形態の鋳片加熱装置における磁気遮蔽部材の構成を模式的に示す側面模式図である。

【図8】第３実施形態の鋳片加熱装置における磁気遮蔽部材の構成を模式的に示す側面模式図である。

【図9】第４実施形態の鋳片加熱装置における磁気遮蔽部材の構成を模式的に示す側面模式図である。

【図10】第５実施形態の鋳片加熱装置の構成を模式的に示す正面模式図である。

【図11】磁気遮蔽部材を用いなかった場合における鋳片及びロールの温度履歴の結果を示す図である。

【図12】磁気遮蔽部材を用いた場合における鋳片及びロールの温度履歴の結果を示す図である。

【図13】素材に非磁性材を含むロールを用いた場合における鋳片及びロールの温度履歴の結果を示す図である。

【図14】搬送方向にて分割させた磁気遮蔽部材を用いた場合における鋳片及びロールの温度履歴の結果を示す図である。

【図15】円弧形状の磁気遮蔽部材を用いた場合における鋳片及びロールの温度履歴の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を具体的に説明する。図１に、連続鋳造設備１０の一例としての概略側面図を示す。連続鋳造設備１０は、タンディッシュ１と、鋳型２と、ロール３と、鋳片加熱装置７とを有する。タンディッシュ１は、浸漬ノズル１ａを有する。ロール３は、鋳片Ｓの搬送方向Ｄにおける上流側から下流側に亘って配置される。ロール３は、鋳片Ｓの搬送方向Ｄの各位置において、複数対のロール３により鋳片Ｓを挟み込むと共に、搬送方向Ｄに沿って鋳片Ｓを搬送させる。即ち、連続鋳造設備１０には、鋳片Ｓを拘束しつつ連続して搬送する複数のロール３を鋳片Ｓの搬送方向Ｄに沿って設けられている。

【0016】

図１に示す通り、タンディッシュ１は、鋳造される前の溶鋼Ｔを貯留する。浸漬ノズル１ａは、タンディッシュ１の底部から鋳型２に溶鋼Ｔを注入する。溶鋼Ｔは、鋳型２にて冷却された後、複数のロール３により垂直搬送方向Ｅに沿って搬送されると共に冷却帯４にて冷却され、板厚が２００～３００ｍｍ、幅が１～２ｍの鋳片Ｓとなる。その後、鋳片Ｓは、ロール３により湾曲搬送方向Ｆに沿って搬送されて、上部矯正帯５にて湾曲させられる。そして、鋳片Ｓは、ロール３により水平搬送方向Ｇに沿って搬送されて、下部矯正帯６にて直線形状に矯正される。

【0017】

上部矯正帯５において、鋳片Ｓの温度は、幅方向の中央部にて１０００℃程度であり、上部コーナー部にて９００℃程度となる。一方、下部矯正帯６において、鋳片Ｓの温度は、上部コーナー部にて７５０℃程度まで低下する。つまり、鋳片Ｓの温度は、下部矯正帯６において、延性低下温度となる。このため、下部矯正帯６において延性低下温度となった鋳片Ｓを直線形状に矯正した場合には、鋳片Ｓの上側コーナー部にて生じる引張応力に基づいて割れが発生する。

【0018】

そこで、本発明においては、図１に示す通り、下部矯正帯６に鋳片加熱装置７を設ける。具体的に、下部矯正帯６の上流側の位置から下部矯正帯６における下流側の位置に亘って、鋳片加熱装置７を設けている。そして、下部矯正帯６にて直線形状に矯正される鋳片Ｓについて、上側コーナー部の温度を延性低下温度とならないように補償することとしている。

【0019】

次に、鋳片加熱装置７の構成について、図２を用いて説明する。図２は、ロール３と、鋳片Ｓと、鋳片加熱装置７との構成を模式的に示す斜視模式図である。図２に示す通り、鋳片加熱装置７は、鋳片Ｓの側面部Ｂの近傍において、一対のロール３（上側ロール３ａ及び下側ロール３ｂ）の間に設けられる。鋳片加熱装置７は、加熱コイル７ａと、磁気遮蔽部材７ｈとを有する。加熱コイル７ａは、電源部から供給される交流電流に基づいて周囲に磁気を発生させ、周囲の構成（鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃ）を誘導加熱方式により加熱する。

【0020】

ここで、鋳片加熱装置７の詳細な構成について、図３を用いて説明する。図３は、鋳片加熱装置７の構成を模式的に示す側面模式図である。図３に示す通り、鋳片加熱装置７の加熱コイル７ａは、コイル長辺部７ｂと、コイル短辺部７ｅとを有する。コイル長辺部７ｂは、上側コイル長辺部７ｃと、下側コイル長辺部７ｄとを有する。つまり、コイル長辺部７ｂは、鋳片Ｓの搬送方向Ｄに延びる２つのコイル長辺部を有する。また、コイル短辺部７ｅは、上流側コイル短辺部７ｆと、下流側コイル短辺部７ｇとを有する。つまり、コイル短辺部７ｅは、鋳片Ｓの厚み方向Ｈに延びる２つのコイル短辺部を有する。

【0021】

即ち、加熱コイル７ａは、同一の平面において鋳片の搬送方向Ｄに延びる２つのコイル長辺部及び鋳片の厚み方向Ｈに延びる２つのコイル短辺部を連結して周回させる回路であると共に、鋳片Ｓの側面部Ｂに対して当該回路を対向させるように設けられている。

【0022】

コイル長辺部７ｂ（上側コイル長辺部７ｃ及び下側コイル長辺部７ｄ）の長さは、１５００ｍｍ以上であることが好ましい。下部矯正帯６（図１参照）の全域において、鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃにおける温度を延性低下温度まで低下させないため、下部矯正帯６の上流側にて５００ｍｍ以上の長さの余熱域を設けると共に、下部矯正帯６の全域にて１０００ｍｍ以上の長さの保温域が必要になるためである。

【0023】

加熱コイル７ａについて、単一のコイルにより構成される単一の回路による上側コーナー部Ｃの十分な加熱が困難である場合には、複数のコイルに基づく複数の回路を作成すると共に、当該複数の回路を鋳片Ｓの搬送方向Ｄに沿って順に配置することで、上側コーナー部Ｃを加熱する範囲を複数に分割して加熱してもよい。この場合、複数に分割された加熱コイル７ａのコイル長辺部７ｂ（上側コイル長辺部７ｃ及び下側コイル長辺部７ｄ）の長さは、５００ｍｍ以上とすることが好ましい。コイル長辺部７ｂがコイル短辺部７ｅより短くなると、隣接する複数のコイル同士のコイル短辺部７ｅの間で誘導電流の打ち消し作用が働き、上側コーナー部Ｃの加熱の効果が低下するためである。

【0024】

コイル短辺部７ｅ（上流側コイル短辺部７ｆ及び下流側コイル短辺部７ｇ）の長さは、１２５ｍｍ以上鋳片Ｓの厚さＬ未満であることが好ましい。コイル短辺部７ｅの長さが１２５ｍｍ未満である場合、隣接する複数のコイル同士のコイル長辺部７ｂの間で誘導電流の打ち消し作用が働き、鋳片Ｓの加熱の効果が低下するためである。また、コイル短辺部７ｅの長さが鋳片Ｓの厚さＬ以上である場合、コイル長辺部７ｂがロール３に干渉してしまうためである。

【0025】

上側コイル長辺部７ｃと鋳片Ｓの側面部Ｂとの距離、及び、下側コイル長辺部７ｄと鋳片Ｓの側面部Ｂとの距離について、１０ｍｍ程度の差を有していても、本発明による効果への影響は小さい。また、コイル短辺部７ｅ（上流側コイル短辺部７ｆ及び下流側コイル短辺部７ｇ）は、コイル長辺部７ｂ（上側コイル長辺部７ｃ及び下側コイル長辺部７ｄ）を回路として連結する限り、その構成を限定するものではない。

【0026】

加熱コイル７ａは、電源部に接続された導線により、コイル長辺部７ｂ及びコイル短辺部７ｅを連結して周回させる回路として構成する限り、周回させる回数は１回以上でよい。加熱コイル７ａの素材は、銅等の導体であってよい。加熱コイル７ａを構成する導体は、中空の部材として、当該中空の領域に導体を冷却するための冷却水を流通させてもよい。加熱コイル７ａを構成する導体の直径は、３ｍｍ以上であることが好ましい。導体の直径を大きくすることで、加熱コイル７ａの抵抗値を低下させ、加熱コイル７ａの発熱に伴う溶損を防止するためである。

【0027】

加熱コイル７ａは、交流電流を供給する電源部に接続されてよい。加熱コイル７ａに交流電流を供給する電源部の出力は、３００～１０００ｋＷであることが好ましい。加熱コイル７ａに供給される交流電流は、電流（実効値）が１０～３０ｋＡであることが好ましい。電源部の出力及び電流（実効値）が低い場合には、鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃの十分な加熱が行えず、電源部の出力及び電流（実効値）が大きい場合には、上側コーナー部Ｃが溶損する恐れがあるためである。

【0028】

加熱コイル７ａに供給される交流電流は、周波数が１～１０ｋＨｚであることが好ましい。周波数が１ｋＨｚ未満である場合には、鋳片Ｓの側面部Ｂの全体が加熱される一方、上側コーナー部Ｃについて延性低下温度を超えた温度に加熱し難くなる。また、周波数が１０ｋＨｚを超える場合には、上側コーナー部Ｃの極表層のみが局所的に加熱され、上側コーナー部Ｃの全体が均一に加熱され難くなる。

【0029】

磁気遮蔽部材７ｈは、鋳片Ｓの厚み方向Ｈにおいてロール３と加熱コイル７ａとの間に設けられる。磁気遮蔽部材７ｈは、上側磁気遮蔽部材７ｉと、下側磁気遮蔽部材７ｊとを有する。磁気遮蔽部材７ｈは、電源部から加熱コイル７ａに供給される交流電流の周波数における比透磁率が１０００以上であると共に、厚みは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。

【0030】

比透磁率は、物質が磁場中に置かれた際における磁気の透過度を示すパラメータであり、値が高いほど磁気を透過させ難い。このため、磁気遮蔽部材７ｈの比透磁率が低い場合には、加熱コイル７ａにて発生する磁気をロール３に透過させないために、磁気遮蔽部材７ｈの厚みを増加させる必要がある。しかし、この場合、磁気遮蔽部材７ｈの厚みの増加に伴い、加熱コイル７ａのコイル長辺部７ｂ（上側コイル長辺部７ｃ及び下側コイル長辺部７ｄ）と鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃとの距離が離れてしまい、上側コーナー部Ｃの効率的な加熱が困難となる。

【0031】

一方、磁気遮蔽部材７ｈの比透磁率を大きくすることで、磁気遮蔽部材７ｈの厚みを薄くさせた場合には、加熱コイル７ａにて発生する磁気のロール３への透過を防止できるものの、部材としての強度を確保し難い。

【0032】

このため、磁気遮蔽部材７ｈは、加熱の影響に伴う変形の防止が可能な１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みを有すると共に、この厚みを踏まえた１０００以上の比透磁率を備えることで、加熱コイル７ａにて発生する磁気のロール３への透過（磁束漏洩）を防止できる。また、磁気遮蔽部材７ｈの素材としては、例えば、鉄系素材、フェライト、アモルファス、パーマロイ、センダスト等が挙げられるものの、磁気の透過を防止できる限り素材は限定されない。磁気遮蔽部材７ｈは、中空の部材として構成し、当該中空の領域にて磁気遮蔽部材７ｈを冷却し得る冷却水を流通させてもよい。

【0033】

磁気遮蔽部材７ｈは、板状部材であると共に、板状部材がロール３の中心軸Ｐとコイル長辺部７ｂとを結ぶ最短の線分Ｎに対して直交するように設けられる。具体的に、本実施形態において、磁気遮蔽部材７ｈは、ロール３における上側ロール３ａの中心軸Ｐとコイル長辺部７ｂにおける上側コイル長辺部７ｃとを結ぶ最短の線分Ｎに対して直交するように設けられる上側磁気遮蔽部材７ｉと、ロール３における下側ロール３ｂの中心軸Ｐとコイル長辺部７ｂにおける下側コイル長辺部７ｄとを結ぶ最短の線分Ｎに対して直交するように設けられる下側磁気遮蔽部材７ｊとを有する。

【0034】

板状部材である磁気遮蔽部材７ｈについて、ロール３の中心軸Ｐとコイル長辺部７ｂ（上側コイル長辺部７ｃ及び下側コイル長辺部７ｄ）との最短の線分Ｎに対して直交するように設けることで、加熱コイル７ａにおける上側コイル長辺部７ｃ及び下側コイル長辺部７ｄから発せられる磁気のロール３（上側ロール３ａ及び下側ロール３ｂ）への透過をより効率的に防止することができる。

【0035】

次に、鋳片加熱装置７における磁気遮蔽部材７ｈの構成について、図４を用いて説明する。図４は、鋳片加熱装置７における磁気遮蔽部材７ｈの構成を模式的に示す正面模式図である。即ち、図４は、鋳片Ｓの搬送方向Ｄに向けて鋳片加熱装置７を視認した場合における正面模式図を示す。

【0036】

図４に示す通り、磁気遮蔽部材７ｈは、搬送方向Ｄに垂直な鋳片Ｓの幅方向Ｗにおいて、幅方向Ｗに沿った長さがコイル長辺部７ｂ（上側コイル長辺部７ｃ及び下側コイル長辺部７ｄ）における加熱コイル７ａのコイル直径Ｕ以上の長さを有することが好ましい。磁気遮蔽部材７ｈは、ロール３の加熱を抑止する観点から、鋳片Ｓの幅方向Ｗにおいて、５０ｍｍ以上の長さとすることがより好ましい。

【0037】

なお、磁気遮蔽部材７ｈは、鋳片Ｓの側面部Ｂの近傍において、鋳片Ｓの搬送中の蛇行に起因する接触の回避及び鋳片Ｓへの加熱の促進のため、幅方向Ｗにおいて鋳片Ｓと離間する距離を、コイル長辺部７ｂと鋳片Ｓの側面部Ｂとが離間する距離（以下、「距離ＣＳ」と言う。）と同等にしてよい。また、距離ＣＳは、鋳片Ｓの蛇行によるコイル長辺部７ｂへの接触を回避するため、２５ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、距離ＣＳが大きすぎると、鋳片Ｓの加熱の効果が低下する。加えて、加熱の効率の向上を目的とする交流電流の電流（実効値）の上昇に伴うコイルの溶損も誘発するため、距離ＣＳは、５０ｍｍ未満であることが好ましい。

【0038】

加熱コイル７ａのコイル長辺部７ｂとロール３との距離（以下、「距離ＣＲ」と言う。）は、磁気遮蔽部材７ｈを設ける観点から、１ｍｍ以上であることが好ましい。また、コイル長辺部７ｂとロール３との距離が大きすぎると、コイル長辺部７ｂと上側コーナー部Ｃとの距離も大きくなるため上側コーナー部Ｃの加熱の効率が低下する。加えて、加熱の効率の向上を目的とする交流電流の電流（実効値）の上昇に伴うコイルの溶損も誘発する。このため、距離ＣＲは、３０ｍｍ未満とすることが好ましい。

【0039】

次に、以上に述べた構成に基づく効果について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、磁気遮蔽部材７ｈを有しない鋳片加熱装置７を用いた場合における磁束の分布状況を示す図である。図６は、磁気遮蔽部材７ｈを有する鋳片加熱装置７を用いた場合における磁束の分布状況を示す図である。

【0040】

図５に示す通り、磁気遮蔽部材７ｈを有しない鋳片加熱装置７において加熱コイル７ａに交流電流を供給した場合には、磁気の発生に伴う磁束Ｍが形成され、磁束Ｍがロール３に侵入することとなる。一方、磁気遮蔽部材７ｈを有する鋳片加熱装置７において加熱コイル７ａに交流電流を供給した場合には、図６に示す通り、磁気の発生に伴う磁束Ｍが磁気遮蔽部材７ｈの内部に引き付けられる。そして、磁気遮蔽部材７ｈの内部に引き付けられた磁束Ｍの方向は、鋳片Ｓの幅方向Ｗに向けて延びる磁気遮蔽部材７ｈの面に対して平行な方向へ向けられ、ロール３への侵入が回避される。更に、磁気遮蔽部材７ｈの面に対して平行な方向へ向けられた磁束Ｍは、その方向を維持しつつ鋳片Ｓの側面部Ｂであって、上側コーナー部Ｃに効率良く侵入する。このため、磁気遮蔽部材７ｈを有することで、鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃの効率的な加熱が可能になると共に、ロール３への磁気の侵入を防止できる。

【0041】

本実施形態においては、図３に示す通り、磁気遮蔽部材７ｈについて、上側磁気遮蔽部材７ｉ及び下側磁気遮蔽部材７ｊを有する構成として述べたものの、下側磁気遮蔽部材７ｊを設けることなく、上側磁気遮蔽部材７ｉのみにより構成してもよい。この場合、少なくとも上側磁気遮蔽部材７ｉを設けることで、鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃの効率的な加熱が可能になると共に、上側ロール３ａへの磁気の侵入を防止できる。

【0042】

また、磁気遮蔽部材７ｈを用いると共に、ロール３の素材として非磁性材を含めてもよい。ロール３の素材に非磁性材を含めることで、磁気遮蔽部材７ｈのみを使用した場合に比べ、ロール３への磁気の侵入をより効果的に防止できる。これにより、ロール３への加熱及びロール３の損傷の防止に関して優れた効果を得られる。ロール３を非磁性材とする素材は、セラミック素材、オーステナイト系ステンレスが挙げられる。

【0043】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図７に、第２実施形態の鋳片加熱装置７２における磁気遮蔽部材７２ｂの構成を模式的に示す。図７は、鋳片Ｓの搬送方向Ｄにおいて磁気遮蔽部材７２ｂを分割させた構成の一例を示す。第２実施形態においては、磁気遮蔽部材７２ｂを分割させた構成を除き、その他は第１実施形態と同じ構成である。

【0044】

図７に示す通り、鋳片Ｓの搬送方向Ｄにおいて磁気遮蔽部材７２ｂを分割させ、ロール３と加熱コイル７２ａ（コイル長辺部７２ｃ及びコイル長辺部７２ｄを含む）との間のみに磁気遮蔽部材７２ｂを配置することで、ロール３への磁気の侵入を防止すると共に、磁気遮蔽部材７２ｂの構成の簡易化も図ることができる。更に、搬送方向Ｄにおいてロール３が配置されない位置と同じ位置に磁気遮蔽部材７２ｂを設けないようにすることで、加熱コイル７２ａから発生した磁束を鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃに作用させることができる。このため、上側コーナー部Ｃを効率的に加熱することができる。そして、ロール３への磁気の侵入を防止する観点から、搬送方向Ｄにおける磁気遮蔽部材７２ｂの長さは、ロール３のロール直径Ｒに対して、０．７Ｒ以上の長さを有することが好ましい。

【0045】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図８に、第３実施形態の鋳片加熱装置７３における磁気遮蔽部材７３ｂの構成を模式的に示す。図８は、鋳片Ｓの幅方向Ｗにおける磁気遮蔽部材７３ｂの長さを、加熱コイル７３ａのコイル直径と同程度の長さにした構成の一例を示す。第３実施形態においては、鋳片Ｓの幅方向Ｗにおいて、磁気遮蔽部材７３ｂの長さを加熱コイル７３ａのコイル直径と同程度の長さにした構成を除き、その他は第１実施形態と同じ構成である。

【0046】

図８に示す通り、鋳片Ｓの幅方向Ｗにおいて、磁気遮蔽部材７３ｂの長さを加熱コイル７３ａのコイル直径と同程度の長さにすることで、ロール３への磁気の侵入を防止すると共に、磁気遮蔽部材７３ｂの構成の簡易化も図ることができる。

【0047】

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態を説明する。図９に、第４実施形態の鋳片加熱装置７４における磁気遮蔽部材７４ｃ及び磁気遮蔽部材７４ｄの構成を模式的に示す。図９（ａ）は、磁気遮蔽部材７４ｃについて、ロール３の周面Ｋに沿った円弧形状とさせた構成の一例を示す。図９（ｂ）は、磁気遮蔽部材７４ｄについて、ロール３の周面Ｋに沿った円筒形状とさせた構成の一例を示す。第４実施形態においては、磁気遮蔽部材７４ｃ及び磁気遮蔽部材７４ｄを円弧形状又は円筒形状とさせた構成を除き、その他は第１実施形態と同じ構成である。なお、図９（ａ）における加熱コイル７４ａは、コイル長辺部７４ｅ及びコイル長辺部７４ｆを含む。図９（ｂ）における加熱コイル７４ｂは、コイル長辺部７４ｇ及びコイル長辺部７４ｈを含む。

【0048】

図９に示す通り、鋳片Ｓの搬送方向Ｄにおいて、磁気遮蔽部材７４ｃ及び磁気遮蔽部材７４ｄを、ロール３の周面Ｋに沿った円弧形状又は円筒形状とすることで、ロール３への磁気の侵入をより確実に防止しつつ、磁気遮蔽部材７４ｃ及び磁気遮蔽部材７４ｄを鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃに近接させた位置に設けることができる。この構成により、磁気遮蔽部材７４ｃ及び磁気遮蔽部材７４ｄに密集した磁束を上側コーナー部Ｃに集中させることができ、上側コーナー部Ｃを効率的に加熱することができる。そして、ロール３への磁気の侵入を防止する観点から、磁気遮蔽部材７４ｃとして示す円弧形状として構成する場合には、円弧の弦の長さをロール３のロール直径Ｒに対して、０．７Ｒ以上の長さとすることが好ましい。

【0049】

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態を説明する。図１０に、第５実施形態の鋳片加熱装置７５の構成を模式的に示す。図１０は、鋳片加熱装置７５について、台車７５ｅ及び距離測定装置７５ｆを備える構成の一例を示す。第５実施形態においては、鋳片加熱装置７５に台車７５ｅ及び距離測定装置７５ｆを備える構成を除き、その他は第１実施形態と同じ構成である。

【0050】

図１０に示す通り、鋳片加熱装置７５は、加熱コイル７５ａと、磁気遮蔽部材７５ｂと、導電棒７５ｃと、電源部７５ｄと、台車７５ｅと、距離測定装置７５ｆと、駆動部７５ｇとを有する。電源部７５ｄは、導電棒７５ｃに交流電流を供給する。導電棒７５ｃは、電源部７５ｄから供給された交流電流を加熱コイル７５ａに供給する。加熱コイル７５ａは、導電棒７５ｃを介して供給された交流電流により、鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃを加熱する。

【0051】

距離測定装置７５ｆは、レーザー距離計であってよい。距離測定装置７５ｆは、加熱コイル７５ａ及び磁気遮蔽部材７５ｂと、鋳片Ｓの側面部Ｂとの距離を測定してよい。台車７５ｅは、距離測定装置７５ｆにより測定された距離測定値に基づいて、鋳片Ｓの側面部Ｂと、加熱コイル７５ａ及び磁気遮蔽部材７５ｂとの距離を調整するよう制御されてよい。

【0052】

更に、距離測定装置７５ｆは、上側ロール３ａと下側ロール３ｂとの間隔を測定してよい。駆動部７５ｇは、距離測定装置７５ｆにより測定された間隔測定値に基づいて、上側の加熱コイル７５ａ及び磁気遮蔽部材７５ｂと、下側の加熱コイル７５ａ及び磁気遮蔽部材７５ｂとの間隔を調整するよう制御されてよい。

【0053】

即ち、本実施形態においては、鋳片Ｓの幅方向Ｗにおいて、台車７５ｅにより加熱コイル７５ａ及び磁気遮蔽部材７５ｂの鋳片Ｓの側面部Ｂに対する位置を調整してよい。また、上側の加熱コイル７５ａ及び磁気遮蔽部材７５ｂと下側の加熱コイル７５ａ及び磁気遮蔽部材７５ｂとの間隔を調整できるため、鋳片Ｓのサイズを問わず、上側コーナー部Ｃの加熱を確実に実施できる。

【0054】

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態としては、磁気遮蔽部材を用いる代わりに、ロール３の素材を非磁性材としてよい。第６実施形態においては、磁気遮蔽部材を用いることなく、ロール３の素材を非磁性材とする構成を除き、その他は第１実施形態と同じ構成である。

【0055】

ロール３の素材を非磁性材とすることで、磁気遮蔽部材のみを使用した場合に比べ、磁気の侵入をより効果的に防止できる。これにより、ロール３の加熱が抑止され、ロール３の損傷の抑制に関して優れた効果を得られる。ロール３を非磁性材とする素材は、セラミック素材、オーステナイト系ステンレスが挙げられる。

【0056】

以上、第１実施形態～第６実施形態における各構成を述べたものの、本発明においては、ロール３への磁束Ｍの侵入を防止すると共に、鋳片Ｓの上側コーナー部Ｃの効率的な加熱が可能との効果を奏する限り、各実施形態における構成の組み合わせも可能である。例えば、搬送方向Ｄにおいて磁気遮蔽部材７４ｃをロール３の周面Ｋに沿った円弧形状とさせた構成（図９（ａ）参照）にすると共に、幅方向Ｗにおいて磁気遮蔽部材７ｈの長さを加熱コイル７ａのコイル直径Ｕ以上の長さとさせた構成（図４参照）とし、更に、ロール３の素材に非磁性体を含む構成としてもよい。

【実施例0057】

次に、本発明に係る鋳片加熱装置及び連続鋳造設備について、鋳片Ｓを鋳造する工程に適用して実施した実施結果を説明する。以下に説明する比較例及び発明例１は、第１実施形態における構成に着目して行った実施結果である。また、発明例２は、第６実施形態における構成に着目して行った実施結果である。発明例３は、第２実施形態における構成に着目して行った実施結果である。発明例４は、第４実施形態における構成に着目して行った実施結果である。

【0058】

実施例における条件は、鋳片Ｓの断面サイズの幅を１２００ｍｍ、厚みを３００ｍｍとし、鋳片Ｓの素材として普通炭素鋼を適用した。鋳造工程において、鋳片Ｓのコーナー部の初期の温度を７５０℃とし、搬送方向Ｄに向けた鋳片Ｓの搬送速度を０．９ｍ／ｍｉｎとした。加熱コイルにおけるコイル長辺部の長さを１５００ｍｍとすると共に、コイル短辺部の長さを２５０ｍｍとした。磁気遮蔽部材は、比透磁率を１０００とし、厚みを１ｍｍとした。加熱コイルに供給される交流電流について、周波数を１０ｋＨｚとし、電流（実効値）を１０ｋＡとした。

【0059】

比較例として、磁気遮蔽部材７ｈを用いなかった場合における鋳片Ｓ及びロール３の加熱開始地点からの温度履歴の結果を図１１に示す。図１１（ａ）は、鋳片Ｓと、ロール３と、加熱コイル７ａとの構成を模式的に示す斜視模式図である。図１１（ｂ）は、幅方向Ｗにおける鋳片Ｓと、ロール３と、コイル長辺部７ｂとの構成を模式的に示す正面模式図である。図１１（ｃ）は、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）及びロール３におけるコイル長辺部７ｂの近傍位置（Ｙ）の温度履歴の結果を示す図である。比較例におけるロール３は、非磁性材を含むことなく、通常のロールを用いた。

【0060】

図１１（ｃ）に示す通り、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）においては、加熱された温度が９００℃程度に留まり、延性低下温度である状態にて下部矯正帯を通過したため、上側コーナー部（Ｘ）に割れが発生した。また、ロール３におけるコイル長辺部７ｂの近傍位置（Ｙ）も加熱された温度が８５０℃程度に達し、熱変形による損傷が生じた。更に、コイル長辺部７ｂとロール３との間にて火花（スパーク）が発生し、鋳片Ｓも損傷した。

【0061】

発明例１として、磁気遮蔽部材７ｈを用いた場合における鋳片Ｓ及びロール３の加熱開始地点からの温度履歴の結果を図１２に示す。図１２（ａ）は、鋳片Ｓと、ロール３と、磁気遮蔽部材７ｈと、加熱コイル７ａとの構成を模式的に示す斜視模式図である。図１２（ｂ）は、幅方向Ｗにおける鋳片Ｓと、ロール３と、磁気遮蔽部材７ｈと、コイル長辺部７ｂとの構成を模式的に示す正面模式図である。図１２（ｃ）は、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）及びロール３におけるコイル長辺部７ｂの近傍位置（Ｙ）の温度履歴の結果を示す図である。発明例１におけるロール３は、非磁性材を含むことなく、通常のロールを用いた。

【0062】

図１２（ｃ）に示す通り、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）においては、加熱された温度が１０００℃程度に達し、延性低下温度を超えた温度である状態にて下部矯正帯を通過したため、上側コーナー部（Ｘ）に割れが発生しなかった。また、ロール３におけるコイル長辺部７ｂの近傍位置（Ｙ）も加熱された温度が２００℃程度に留まり、熱変形による損傷を防止できた。

【0063】

発明例２として、磁気遮蔽部材７ｈを用いる代わりに、素材として非磁性材であるオーステナイト系ステンレス材（ＳＵＳ３０４）を適用したロール８を用い、その場合における鋳片Ｓ及びロール８の加熱開始地点からの温度履歴の結果を図１３に示す。図１３（ａ）は、鋳片Ｓと、ロール８と、加熱コイル７ａとの構成を模式的に示す斜視模式図である。図１３（ｂ）は、幅方向Ｗにおける鋳片Ｓと、ロール８と、コイル長辺部７ｂとの構成を模式的に示す正面模式図である。図１３（ｃ）は、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）及びロール８におけるコイル長辺部７ｂの近傍位置（Ｙ）の温度履歴の結果を示す図である。

【0064】

図１３（ｃ）に示す通り、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）においては、加熱された温度が１０００℃程度に達し、延性低下温度を超えた温度である状態にて下部矯正帯を通過したため、上側コーナー部（Ｘ）に割れが発生しなかった。また、ロール８におけるコイル長辺部７ｂの近傍位置（Ｙ）も加熱された温度が１４０℃程度に留まり、熱変形による損傷を防止できた。

【0065】

発明例３として、鋳片Ｓの搬送方向Ｄにおいて分割させた磁気遮蔽部材７２ｂを用い、その場合における鋳片Ｓ及びロール３の加熱開始地点からの温度履歴の結果を図１４に示す。図１４（ａ）は、鋳片Ｓと、ロール３と、磁気遮蔽部材７２ｂと、加熱コイル７２ａとの構成を模式的に示す斜視模式図である。図１４（ｂ）は、幅方向Ｗにおける鋳片Ｓと、ロール３と、磁気遮蔽部材７２ｂと、コイル長辺部７２ｃ及びコイル長辺部７２ｄとの構成を模式的に示す正面模式図である。図１４（ｃ）は、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）及びロール３におけるコイル長辺部７２ｃの近傍位置（Ｙ）の温度履歴の結果を示す図である。発明例３におけるロール３は、非磁性材を含むことなく、通常のロールを用いた。

【0066】

図１４（ｃ）に示す通り、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）においては、磁気遮蔽部材を搬送方向Ｄに亘って分割させることなく設けた構成（発明例１参照）に比べて、早い段階で鋳片Ｓの加熱温度を高めることができた。このため、延性低下温度を超えた温度である状態にて下部矯正帯を通過したため、上側コーナー部（Ｘ）に割れが発生しなかった。また、ロール３におけるコイル長辺部７２ｃの近傍位置（Ｙ）については、磁気遮蔽部材を搬送方向Ｄに亘って分割させることなく設けた構成（発明例１参照）と同程度の温度に維持できたため、熱変形による損傷を防止できた。

【0067】

発明例４として、鋳片Ｓの搬送方向Ｄにおいて、ロール３の周面に沿った円弧形状の磁気遮蔽部材７４ｃを用い、その場合における鋳片Ｓ及びロール３の加熱開始地点からの温度履歴の結果を図１５に示す。図１５（ａ）は、鋳片Ｓと、ロール３と、磁気遮蔽部材７４ｃと、加熱コイル７４ａとの構成を模式的に示す斜視模式図である。図１５（ｂ）は、幅方向Ｗにおける鋳片Ｓと、ロール３と、磁気遮蔽部材７４ｃと、コイル長辺部７４ｅ及びコイル長辺部７４ｆとの構成を模式的に示す正面模式図である。図１５（ｃ）は、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）及びロール３におけるコイル長辺部７４ｅの近傍位置（Ｙ）の温度履歴の結果を示す図である。発明例４におけるロール３は、非磁性材を含むことなく、通常のロールを用いた。

【0068】

図１５（ｃ）に示す通り、鋳片Ｓの上側コーナー部（Ｘ）においては、磁気遮蔽部材を搬送方向Ｄに亘って分割させることなく設けた構成（発明例１参照）に比べて、早い段階で鋳片Ｓの加熱温度を高めることができた。このため、延性低下温度を超えた温度である状態にて下部矯正帯を通過したため、上側コーナー部（Ｘ）に割れが発生しなかった。また、ロール３におけるコイル長辺部７４ｅの近傍位置（Ｙ）については、磁気遮蔽部材を搬送方向Ｄに亘って分割させることなく設けた構成（発明例１参照）と同程度の温度に維持できたため、熱変形による損傷を防止できた。

【符号の説明】

【0069】

１ タンディッシュ
２ 鋳型
３、８ ロール
３ａ 上側ロール
３ｂ 下側ロール
４ 冷却帯
５ 上部矯正帯
６ 下部矯正帯
７ 鋳片加熱装置
７ａ 加熱コイル
７ｂ コイル長辺部
７ｃ 上側コイル長辺部
７ｄ 下側コイル長辺部
７ｅ コイル短辺部
７ｆ 上流側コイル短辺部
７ｇ 下流側コイル短辺部
７ｈ 磁気遮蔽部材
７ｉ 上側磁気遮蔽部材
７ｊ 下側磁気遮蔽部材
Ｂ 側面部
Ｃ 上側コーナー部
Ｄ 搬送方向
Ｅ 垂直搬送方向
Ｆ 湾曲搬送方向
Ｇ 水平搬送方向
Ｈ 厚み方向
Ｍ 磁束
Ｓ 鋳片
Ｔ 溶鋼
Ｗ 幅方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】