JPH033534B2

JPH033534B2 -

Info

Publication number: JPH033534B2
Application number: JP15486081A
Authority: JP
Inventors: Shuji Osada; Koshiro Nonaka; Tadashi Murakami; Tetsuo Oohashi
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-10-01
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1991-01-18
Also published as: JPS5858968A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、溶鋼を連続鋳造して鋳片を得るに際
し、鉄鋼業においてプロパーで使用されている連
続鋳造機、すなわち、鋳片厚さ200〜300mmのスラ
ブ用連続鋳造機を対象として、安価な設備費で、
かつ直送圧延又はホツトチヤージに適した、内部
割れ、表面横割れ、コーナ割れのない鋳片を得る
ための彎曲型連続鋳造機に関する。近年、連続鋳造機は著しく発達し、連鋳比率及
び連鋳適用鋼種において飛躍的な発展をみせてい
る。一方、これらの連鋳機に対して、設備費が安
価であり、かつ圧延設備との直結化による省エネ
ルギー化がはかれることに対する要求が近年とみ
に大きくなつている。このうち、安価な設備費の連鋳機を得るために
は、(1)連鋳機自体を軽量なものとすること、更に
(2)生産能力に比べ設備投資額の少ないいわゆる生
産性の高い連鋳機とすることが必要である。ま
ず、(1)連鋳機自体を軽量なものとするためには、
連鋳機本体の構成部材を削減するとか、鋳片案内
ロールの本数を減らしたり径を小さくすることが
考えられる。しかし、構成部材の削減は連鋳機自
体の剛性を弱めることになり、ロール本数削減と
相まつてこれらを単に現在実用化されている曲率
半径の大きい（例えば10〜13mR）彎曲型連鋳機
に適用することは、溶鋼静圧に因るバルジング発
生を招くため困難であつた。更に、(2)生産性の高
い連鋳機とするためには、鋳片を高速で得るもの
とか、整備を簡略に実施できて連鋳機の稼動率を
上げ得るものが考えられる。しかし、鋳片製造の
高速化は凝固シエル厚を薄くし、バルジング発生
による内部割れ、中心偏析等による欠陥を生じさ
せるため、従来は鋳片製造の高速化に伴つて、二
次冷却を強化する方向（注水比1.0l／Kg以上）
で、バルジング発生を妨ぐ努力が払われていた。
また、整備性の向上は、整備の面倒な彎曲部の長
さを最少限にとどめることで達せられるが、此の
点からも従来の曲率半径の大きい連鋳機は不適で
あつた。一方、連続鋳造鋳片を直接圧延機に送給し、い
わゆる直送圧延、ホツトチヤージを行つて省エネ
ルギーの効果を得るのに適した鋳片は、その表面
に欠陥のないものでなければならない。なぜなら
ば、表面疵除去の手入れのために、冷却して折角
保有している鋳片の顕熱を消失することがあつて
はならないからである。また、直送圧延をするた
めに、鋳片は表面横割れ、コーナ割れ等の表面欠
陥の他、巾心偏析、内部割れ並びに介在物のな
い、所謂内部欠陥のない高品質のものでなければ
ならない。ところが、従来の曲率半径の大きい連鋳機で
は、前述の如く、バルジングの発生を防ぐために
二次冷却を強化するとか、鋳造速度を低くして、
鋳片の凝固厚みを厚くして対処している。そのた
めにこの鋳片の矯正過程、すなわち彎曲している
鋳片に逆方向の曲げを与えて、真直にする過程で
内部割れ、表面横割れ、コーナ割れ等が生起す
る。この鋳片の曲げ矯正による内部割れ、表面割れ
を生起させないために採られている従来の技術的
手段としては、バルジング歪、曲げ矯正歪を減少
させるという観点から、特に彎曲部において、ロ
ールピツチの稠密化、多点矯正化、強冷却による
凝固シエル剛性の増大化を計つている。このため、従来連鋳機における曲げ矯正点はメ
ニスカス位置から15.7〜20.4mの位置になつてい
て、この曲げ矯正点における鋳片の表面温度は
700〜900℃であり、凝固殻厚さは約80〜120mm
（推定値）であつた。因に、鋳片の断面寸法が厚さ250mm、幅1800mm
である場合、従来の連鋳機では、鋳片厚さ方向に
関して、70〜90％が凝固殻で占められている。こ
の状態で鋳片の曲げ矯正を行なうと、現在の高度
な技術レベルの下でもエツジ割れ発生率が10〜30
％、内部割れ評点（Ｃ≧1.5）が４〜５％となり、
鋳片の手入れは不可欠である。本発明の目的は、従来の連鋳機では果たすこと
ができず、近年とみに高まつている前記要求を充
分に満たすことが可能な連鋳機を提供することに
ある。即ち、本発明は溶鋼を連続鋳造した後、鋳
片が末だ多量の顕熱を保有している状態で、鋳片
を圧延工程に供給し得るように、上に述べた従来
技術の下で、鋳片に発生する表面横割れ疵、コー
ナ割れを生起させることのない、彎曲型連続鋳造
機を得ると同時に、そのための安価な連鋳設備を
提供することを目的としている。従つて、本発明では、曲率半径を従来より著し
く小さく（例えば5.0mR、好ましは4.5mR以下）
することにより、連鋳機の機高を低くして連鋳機
本体を軽量なものとすると共に、機高を低くした
ことにより溶鋼静圧が低下するため、溶鋼静圧に
因るバルジングの発生を減少させた。然し、曲率
半径を小さくすることは矯正（彎曲鋳片を平坦な
鋳片に曲げ矯正すること）の点からは短所であ
る。そこで、本発明者等は種々研究の結果、曲率
半径の小さい連鋳機で矯正を行つても、曲げ応力
により凝固界面で割れが発生しない技術を開発し
た。即ちその特徴とするところは、機高5m以下で、
かつ５点以上の多点矯正部を有する彎曲型スラブ
連続鋳造機において、鋳片の曲げ矯正部を、連続
鋳造機の全長機のうち、溶鋼メニスカスから35％
以内の範囲で完了させる如く配設するとともに、
鋳片を1.1m／min以上の速度で引抜く鋳片引抜装
置を設け、ロールピツチを200〜400mmの稠密配置
とするとともに、ロールを軸方向に多分割し、支
持点間隔を狭くした鋳片の支持案内ロールを配設
してなることを特徴とするものである。ここで、連鋳機全機長とは、メニスカスから鋳
片の凝固完了点（クレータエンドとも言う）まで
の長さ、およびそれに多少の余裕代を考慮したも
のを言う。更に、連続鋳造機の全機長は、鋳造速度を大き
くするほど凝固完了点が先に延びていくため、長
く採る必要がある。従つて、対象とする連続鋳造
機において鋳造可能な最も速い速度、即ち、最大
鋳造速度のときに凝固完了点までの距離が最大と
なるので、連続鋳造機の全機長をこの最大鋳造速
度における凝固完了点（クレータエンド）までの
距離として設定すると都合が良い。便宜上以下の説明では、余裕代を考慮せずに、
全機長をメニスカスから、凝固完了点までの長さ
として取扱い、説明する。先ず、鋳片を曲げ矯正するときに割れが発生し
易い、換言すれば割れ発生限界歪（ε_C）が低くな
る温度（脆化温度）域が存在する。通常の鋼の場
合、脆化温度域は700〜900℃である。従つて鋳片に何らかの変形を加えようとすると
きは、上記脆化温度域外で変形させることが肝要
であり、この点からは900℃に超える高温域で鋳
片に変形（曲げ矯正）を加えることが望ましい。
しかしながら、鋳片に加わる歪はバルジング歪と
曲げ変形による歪の複合されたものであるから、
高温域で曲げ矯正しようとすれば、凝固殻の強度
が低下しているため、溶鋼静圧に起因するバルジ
ング歪の増大を招き、内部割れを惹起する。本発明者等は、上に述べた二津背反的構造を有
する問題を解決するために、バルジング歪を小な
らしめる手段として、溶鋼静圧を低下せしめるべ
く、彎曲半径、即ち、多点矯正部を有する連続鋳
造機においてモールドから第１曲げ矯正点までの
半径（いわゆる基準円弧半径）の小さな、好まし
くは３〜5m程度（このとき機高も同程度になる）
のローヘツド連続鋳造機にするとともに、凝固率
が55％以下の領域で曲げ矯正を行なうようにする
ことにより、第１図に示すように割れ発生限界歪
（ε_C）が、従来技術に比し２倍程度高い領域での
曲げ矯正を行なうことを可能にし、これによつて
問題を効果的に解決し得ることを見出した。凝固率を55％以下にして、曲げ矯正を行なうこ
とのもう１つの技術的意味は、第２図に示すよう
に凝固率が55％以下の領域で、鋳片コーナ部の温
度が900℃超となることである。このように、鋳片の凝固率を55％以下に制御し
て曲げ矯正を行なうことは、割れ発生限界歪
（ε_C）を極めて高い水準とすることができるとと
もに、温度が最も下がりやすい鋳片コーナ部の温
度を、900℃（脆化温度域外）とすることができ
るという２つの技術的条件を同時に満足させるた
めの要件である。一方、高温で凝固率55％以下の薄い凝固殻を有
する鋳片に変形を加えても、応力緩和が10〜100
倍も速く起るので、この面からも割れの発生を抑
止することができる。また、鋳片の曲げ矯正に当つては、コンケイブ
な面が真直な平面にされるときには、鋳片長さ方
向に引張力が、コンベツクスな面が真直な平面に
されるときには鋳片長さ方向に圧縮力が作用す
る。鋳片厚さ方向において、鋳片長さ方向に延在
する中立軸を境に、コンケイブな側に引張力が、
コンベツクスな側に圧縮力が、中立軸からの鋳片
厚さ方向の距離に比例した大きさで作用する。鋳片を曲げ矯正するときに鋳片長さ方向に作用
する上に述べた引張力が、表面及び内部割れ発生
の原因の１つとなるが、凝固率を55％以下にし
て、鋳片の曲げ矯正をすると側面凝固殻の拘束は
著しく減少し、中立軸の存在位置が従来の概念
（ほぼ中央）よりコンケイブ側に移動する現象が
みられる。これにより中立軸からの距離に比例す
るコンケイブ側の引張力は減少するので、この面
からも割れの発生を惹起し難くなる。以上述べたように、彎曲型連続鋳造機で溶鋼を
連続鋳造するに際し、矯正点における鋳片の凝固
率を55％以下の水準とすることによつて、(1)割れ
発生限界歪（ε_C）を従来技術による場合に比し、
大幅に向上させることができ、(2)鋳片コーナ部の
表面温度を1000℃以上といつた脆化温度域（700
〜900℃）外の温度とすることができ、さらに、
(3)高温域であることから極めて速い応力緩和（従
来の10〜100倍）で、歪解放を生ぜしめることが
できる。その結果、表面横割れ、コーナ割れとい
つた鋳造後の鋳片の表面手入れを必要とする表面
欠陥の生成を抑止することが可能となる。このように、900℃を超える温度域で曲げ矯正
することにより、欠陥のない高温鋳片が得られる
が、そのための装置としては、基準円弧の曲率半
径が３〜5m程度のローヘツド連続鋳造機である
ことが必要であり、これを用いることによつて初
めて、鋳片の凝固率が55％以下の時点で曲げ矯正
することが可能となる。さらに加えて、使用する装置が上述のようなロ
ーヘツド連続鋳造機であるというだけでなく、高
速鋳造を行なうことも必要であり、少なくとも
1.1m／min、好ましくは1.5m／min以上の鋳造速
度とする。また、ローヘツド化することによつて大きな曲
率、すなわち小さな曲率半径下での鋳造となる処
から、曲げ矯正は必然的に大きな曲げ歪を伴なう
ことになる。従つて、矯正歪の集中を避け、これ
を分散散することが必要であり、この矯正歪を分
散させるために、多点矯正を行なう。本発明にお
いては、好ましくは５点以上の矯正点の下で曲げ
矯正を行なうこととする。さらに、高速鋳造を行なうため、鋳型を出た後
の鋳片は、薄い凝固殻を有する状態のままローラ
によつて支持案内される。従つて、極めてバルジ
ングを生じ易い状態で、鋳片は連続鋳造機を通過
することになり、連続鋳造機のローヘツド化によ
つて、溶鋼静圧を低下せしめても、なおバルジン
グ抑止の手段を講じなければならない。この手段として本発明ではロールを小径化し、
従来の水準よりも密なロールピツチとしている。
即ち、従来の500〜600mmピツチに対し、本発明で
は200〜400mmピツチに変えている。一方、ロール
を小径化して稠密に配置すると、ロールは撓み易
くなるとともに、鋳片の非定常凝固部分が曲げ矯
正されるときの矯正反力に耐えられなくなる。従
つて、本発明においては、第３図のような従来の
一体ロールではなく、第４図に示したように、ロ
ールを軸方向に２分割あるいはそれ以上の本数に
分割して支持点すなわちロールチヨツク４の間隔
を大幅に短かくするようにしている。一般に、多点矯正部を有する彎曲型連続鋳造機
は、第５図にも示したように、その構成におい
て、鋳型６に附随して数セグメントからなるロー
ラエプロン７を配設し、引続いて、曲げ矯正ゾー
ン８を形成して、そこにピンチロール（駆動ロー
ル）が設けられる。本発明を実施するに際しても
曲げ矯正は、上述の曲げ矯正ゾーン８で行なわれ
る。本発明は、上に述べた要件と併せ、彎曲型連続
鋳造機において鋳片の曲げ矯正部（ゾーン）８
を、連続鋳造機全長の35％以内に設けることによ
つて特徴づけられる技術である。今までの説明においては、凝固率55％以下とい
うことで説明してきたけれども、凝固率は次式に
よつて機長l₁／l₀に変換できる。凝固率（矯正点）＝√₁ ₀ l₁；メニスカスから矯正終了点までの距離 l₀；連続鋳造機全機長従つて、凝固率55％ならば、機長比l₁／l₀＝
0.3025である。しかし、鋳片幅方向における凝固
完了点の位置は、鋼種や鋳造条件によつて変動す
るため、本発明ではこれを考慮して、多点矯正部
を連続鋳造機全機長の35％以内とする。なお、この鋳片の曲げ矯正点の配置位置の下限
値は全機長の６％となる。なぜならば、彎曲鋳型の曲率半径すなわち基準
円弧半径が1.5m以下の彎曲型連続鋳造機は、鋳
型内における凝固殻が、曲率半径1.5m以下の条
件下では溶鋼注入ノズル先端からの溶鋼噴流によ
つて破壊され、ブレークアウトを起す原因になる
と云う理由によつて存在し得ないからである。彎曲鋳型の曲率半径を1.5mとしたとき、彎曲
した鋳片の矯正終了点はメニスカスから2.4mの
位置であり、全機長を40mとしても６％であり、
従つて矯正点の下限値は６％である。実施例１第１円弧すなわち基準円弧の曲率半径が3mR、
機高が3.2mの彎曲型連続鋳造機で250mmｔ×1000
mmＷ×Ｌのスラブ鋳片を次の諸元で得た。鋳造速度：Ｖ＝1.7m／min 注水比：0.8l／Kg 凝固セル厚：ｄ＜43mm（第１矯正点）得られた鋳片の表面疵：0.5％内部割れ：０％このときロール径及びロールピツチを次に示
す。（水平部主要諸元）ロール径：300〜320mm 主要ロールピツチ：200〜400mm 以上本発明を彎曲型連続鋳造機によつて説明し
たが、公知（例えば第５図）のように、彎曲型連
鋳機はフートロールゾーンすなわちローラーエプ
ロン７を鋳型６の直下に配設し、かつピンチロー
ルによる曲げ矯正ゾーン８を有しており、上述の
円弧部を一括分離可能なように設計するならば、
その一括交換によつて容易にサイズ、鋼種の多様
化に対応できるので、その工業的効果は大きい。実施例２第１円弧の曲率半径が3mR、機高が3.2mの彎
曲型連続鋳造機で250mmｔ×1000mmＷ×Ｌのスラ
ブ鋳片を得た。諸元を次に示す。鋳造速度：Ｖ＝1.7m／min 注水比：0.8／Kg 曲げ矯正点の凝固セル厚：ｄ≦43mm 比較例諸元の次のように変えて250mmｔ×1000mmＷ×
Ｌのスラブ鋳片を得た。鋳造速度：Ｖ＝0.7m／min〜0.5m／min 注水比：1.8／Kg 曲げ矯正点の凝固セル厚：ｄ＝70mm〜90mm 曲げ矯正に伴う欠陥発生率は第１表の通りであ
つた。

【表】この発明は、以上述べてきたように構成し、か
つ作用せしめるようにした結果、(1)本体設備の軽
量化、必要建家高さの低下等により、約20〜３〜
％の設備コスト減となる。(2)高速鋳造（1.7〜
2.0m／min）を前提としていることから、高生産
性の連続鋳造機とすることができる。(3)高温で連
続鋳造機を完了するから、熱延プロセスへ鋳片を
直接供給して、加熱過程を省略でき、約10〜20万
kcal／ｔの省エネルギを達成できる。(4)ローヘツ
ド化により彎曲部が短かくなり、装置の一括交換
が可能となつて、設備の整備性が大幅に向上する
とともに、設備の信頼性も向上させることができ
る。(5)高品質の鋳片を圧延プロセスに供給できる
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳片の凝固率と矯正歪との間の関係を
示す図表、第２図は鋳片コーナ部温度と凝固率の
関係を示す図表、第３図は従来の一体ロールを示
す説明図、第４図は本発明で使用する分割ロール
の例（２分割ロール）を示す説明図、そして、第
５図は本発明の対象である多点矯正彎曲型連続鋳
造機のロール配置例を示す説明図である。１…従来ロール（一体ロール）、２…２分割ロ
ール、４…ロールチヨツク、５…ベアリング、６
…鋳造、７…ローラーエプロン、８…曲げ矯正ゾ
ーン。

Claims

【特許請求の範囲】

１基準円弧半径が5m以下のスラブ用彎曲型連
続鋳造機において、その全機長を、最大鋳造速度
におけるクレータエンド近傍まで設定し、かつ５
点以上の多点矯正部を設けて、この多点矯正部を
連続鋳造機全機長のうち、溶鋼メニスカスから35
％以内の範囲に配設することを特徴とする彎曲型
スラブ連続鋳造機。