JPH05285606A - 双ロール式連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は双ロール式連続鋳造装置において、
鋳片内部に生じるセンターポロシティの発生率を低減し
て、冷延した薄板製品の加工時、割れを生じないような
鋳片を鋳造可能な鋳造装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 双ロール式連続鋳造装置１において、鋳造直
後の鋳片１１の少なくとも幅方向の表面温度の標準偏差
σを演算して、その値が所定値を超えた時に冷却ロール
のロール押し力ｆを制御し、凝固不均一ピッチを小さく
してセンターポロシティ発生率Ｓを加工時、薄板製品の
割れが発生しないようなレベルまで抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶湯より直接的に薄板鋳
片を連続して鋳造する双ロール式連続鋳造装置（ツイン
ドラム式鋳造機とも呼ぶ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】互いに反対方向に回転する一対の冷却ロ
ールを適当な間隙をあけて平行に対向配置して、これら
冷却ロールの両端面に２つのサイド堰（サイドダム）を
圧接し、以て上記間隙の上部に冷却ロールの外周面とサ
イド堰とにより溶湯の湯溜り部を画成し、この湯溜り部
に供給された溶融金属を、回転する冷却ロールの外周面
で冷却しながら上記間隙を介して薄板鋳片（以下、鋳片
と呼ぶ）を連続的に鋳造する、所謂双ロール式連続鋳造
装置（以下、鋳造装置）は既に知られている。

【０００３】この鋳造装置は、ロールからの抜熱によっ
て夫々の表面上に生成された凝固シェルを、２つの冷却
ロールが最も接近したキッシングポイントにおいて互い
に圧着することで鋳片を成すが、その際の冷却ロールの
凝固シェルに対する付勢力（これをロール押し力と呼
ぶ）は、仮にその値が大きくなり過ぎると鋳片に割れが
多く発生し、又逆に小さすぎると鋳片が破断して内部か
ら溶融金属が漏出する（中央バルジング現象）ため、鋳
造操業上重要な管理特性となっている。

【０００４】ところで、上記鋳片表面の割れ発生防止策
としては、上述した冷却ロール押し力の管理の他に、冷
却ロールの表面に無数のディンプルを形成して、凝固シ
ェル表面にかかる冷却ロールからの応力集中を分散させ
た鋳造装置も既に知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように冷却ロール
外周面上に無数のディンプルを形成する鋳造装置の場
合、その鋳片組織はロール表面に接した所と、接しない
所（ディンプル部）とで柱状晶（デンドライト）の成長
に差を生じ、その断面は図３に示したように、その後デ
ンドライトｄの先端のラインがピッチｐの波形となっ
て、所謂凝固不均一組織になる傾向がある。

【０００６】そしてこのような場合、凝固シェル内に
は、その周囲を比較的成長したデンドライトｄによって
囲まれる未凝固部分が生じ、この部分の溶融金属はその
後遅れて凝固して等軸晶組織ｅが形成されることにな
る。しかしながら、この未凝固部分はその後の凝固過程
において収縮を伴うため、ともすると中央にセンターポ
ロシティと呼ばれる空孔ｇが生じる場合がある。そして
この空孔が大きいと鋳片を冷延した薄板製品の加工時に
センターポロシティｇを起点として割れを生じ、その薄
板品質を著しく損なう恐れがある。

【０００７】本発明はかかる問題に鑑み、鋳片内部にセ
ンターポロシティが生じにくい双ロール式連続鋳造装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的のため本発明に
よれば、互いに反対方向に回転する一対の冷却ロールを
平行に対向配置すると共に、該冷却ロールの両端面にサ
イド堰を圧接し、この冷却ロールの外周面とサイド堰と
により画成された湯溜り部に溶融金属を供給して、冷却
ロール間の間隙を経て薄板鋳片を連続的に鋳造するよう
にした双ロール式連続鋳造装置であって、鋳造直後の鋳
片表面の温度を少なくとも鋳片幅方向に沿って検出する
温度検出手段と、検出された温度より鋳片内温度偏差を
演算する鋳片温度偏差演算手段と、演算された鋳片内温
度偏差が所定値を超えた時に上記冷却ロールの鋳片に対
する押し力が減少するように制御して上記温度偏差を所
定の範囲内に収めるロール押し力制御手段とを有するこ
とを特徴とする双ロール式連続鋳造装置が提供される。

【０００９】

【作用】本発明による双ロール式連続鋳造装置を以上の
ように構成する理由を以下に述べる。本願発明者は、本
発明に先立ちセンターポロシティの発生原因に関連し、
その発生頻度に影響を与える特性について調査した。

【００１０】まず、上述したデンドライト先端のピッチ
ｐとセンターポロシティ発生率Ｓとの関係を調べるた
め、ピッチｐに寄与すると推定される冷却ロール上にデ
ィンプル間隔を変えながら同一ロール径の鋳造装置にお
いて薄板鋳片を鋳造する鋳造試験を行った。結果を図４
に示す。尚、本図においてセンターポロシティ発生率Ｓ
は、顕微鏡組織から演算された鋳片単位面積当たりのセ
ンターポロシティの面積占有率を示し、又凝固不均一部
のピッチｐも同様に顕微鏡組織から測定されたものであ
る。

【００１１】図４は、凝固不均一部のピッチｐが大きく
なればそれだけデンドライトによって閉じ込められる未
凝固溶融金属の量が増えるため、その収縮度合も高まり
センターポロシティの発生率Ｓが高くなることを示して
いる。従ってセンターポロシティ発生頻度を低く抑える
ためには、出来るだけデンドライトの凝固が不均一にな
らないようにし、又不均一であってもそのピッチを小さ
くすることが好ましい。

【００１２】ところで、上述したような凝固不均一と
は、換言すれば、１つの鋳片内において溶融金属から凝
固する際の冷却ロールからの抜熱形態（冷却速度など）
にバラツキがあるということであって、従って鋳造直後
の鋳片表面温度に関しても温度が低いところはそれだけ
凝固が進行していることが推定され、その鋳片表面温度
のバラツキは凝固不均一度合に関係する。

【００１３】図５は本願発明者による上記鋳造実験によ
って得られた鋳片組織の凝固不均一のピッチｐと、その
鋳造の際の鋳片表面温度の標準偏差σとの関係を示すも
のである。尚、ここでの標準偏差σは鋳片幅方向に１mm
間隔で検出された鋳片表面温度から求められたものであ
る。この図５から明らかなように、凝固不均一のピッチ
ｐと鋳造直後の鋳片表面温度の標準偏差σとはほぼ比例
する関係にあり、従ってこの図は鋳片表面温度の標準偏
差を求めることにより鋳片内の凝固不均一の程度を推定
することが可能であることを示している。

【００１４】又図６は、図５にプロットされた標準偏差
の鋳片を鋳造した際の冷却ロールの押し力ｆ（以下、ロ
ール押し力と呼ぶ）を、標準偏差σとの関係においてプ
ロットしたものである。この図６は、鋳片温度の標準偏
差σがサチュレートするまでは、鋳片（又は凝固シェ
ル）に対するロール押し力ｆが大きくなるほど、ロール
の冷却バラツキが強く出て鋳片表面温度の標準偏差σが
大きくなることを示しており、この範囲内ではロール押
し力ｆを制御することで鋳片表面温度の標準偏差σを制
御可能なことを示している。

【００１５】本発明は以上述べたこれらの鋳片表面温度
と組織、鋳造条件の関係を踏まえ、鋳造直後の鋳片表面
温度の標準偏差を検知することで、現在の凝固不均一ピ
ッチを推定し、仮にそのピッチが大きい場合には、ロー
ル押し力を制御することで鋳片温度偏差及びピッチを小
さくし、以てセンターポロシティの発生を抑えるもので
ある。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を以下に説明する。図１は本発明による双ロール式連続
鋳造装置１（以下、鋳造装置１と略す）の概略的外観を
示しており、所定幅の間隙を隔てて対向配置される一対
の冷却ロール２及び３（以下、ロールと略す）の外周面
２ａ，３ａの上には多数のディンプル４が形成され、そ
の両端面に対しては、扇状の一組のサイド堰５が圧接さ
れている。

【００１７】鋳造時、各ロール２，３はロール駆動機構
６によって図中、矢印ａ，ｂに示すように互いに反対方
向に回転駆動され、ロール２，３の外周面２ａ，３ａと
両サイド堰５によって画成される湯溜り部７には、ステ
ンレス鋼などに代表されるような金属の溶湯（溶融金
属）８が上方から供給される。そしてロール２，３の冷
却作用によって、その外周面２ａ，３ａには溶湯８から
凝固シェル９が生成され、それらはロール２，３の回転
と共に成長し、キッシングポイントと呼ばれるロール
２，３同士が最も接近したところで、例えば油圧シリン
ダなどに代表されるようなロール押力付勢機構１０によ
って他方のロール３に向けて付勢されるロール２によっ
て圧着され、このようにして薄板鋳片１１が鋳造される
のである。

【００１８】以上のように構成・作動する鋳造装置にお
いて、本実施例によればロール２，３の下方には、鋳造
直後の鋳片１１に対し、鋳片幅方向（矢印ｃ方向）に沿
って所定のピッチ（例えば、１mm毎）で連続的に鋳片表
面の温度ｔ₁,ｔ₂ …ｔｎを測定する走査型の温度センサ
１２が設けられる。この温度センサ１２は、例えば鋳片
表面からの熱放射を利用し、非接触で測定できるタイプ
のものであることが好ましく、本実施例では鋳片幅方向
に沿ってセンサ１２を移動させるセンサ駆動装置１３に
取り付けられている。

【００１９】温度センサ１２からの出力信号は、本鋳造
装置１の作動を掌る制御回路（ＥＣＵ）１４に入力さ
れ、ＥＣＵ１４は検出された鋳片表面温度よりその標準
偏差σを演算し、その値に応じてロール押力付勢機構１
０の作動を制御する。尚、本実施例によれば、ＥＣＵ１
４の入力側には上述した温度情報の他、ロール付勢機構
１０によるロール押し力ｆが入力されるようになってお
り、又出力側にはセンサ駆動装置１３の他、ロール押し
力ｆが下限値ｆｍｉｎを下回った時、作業者などに知ら
せるための警報機１５などが接続される。

【００２０】以下、図２を参照して本実施例におけるＥ
ＣＵ１４の作動を説明する。図２はＥＣＵ１４によって
実行される各処理のフローチャートであって、本プログ
ラムはＥＣＵ１４内の所定メモリ内に格納されて鋳造装
置稼働中は常時実行されるものである。鋳造が開始され
ロール２，３の下方へ鋳片１１が連続して鋳造されるに
至って、まずステップＳ１ではセンサ駆動装置１３を作
動させて温度センサ１２を移動させながら、鋳片幅方向
に沿って所定間隔毎（例えば、１mm毎）に鋳片表面温度
ｔ₁,ｔ₂ …を検出していく。

【００２１】続くステップＳ２では、このようにして検
出された表面温度ｔ₁,ｔ₂ …ｔn-1,ｔｎより下式、 σ＝√｛１／ｎ−１）・〔Σｔｉ² −（Σｔ）² ／
ｎ〕｝ によって表面温度ｔの標準偏差σを求め、ステップＳ３
ではこのようにして求められた標準偏差σが、センター
ポロシティ発生率Ｓを所定値以下（図３ではＳ≦１％）
にするような凝固不均一ピッチ（図４ではｐ≦３）に対
応する標準偏差の所定値σａ（同図、σａ＝１０℃）以
下か否かを判定する。

【００２２】ステップＳ３ではＹｅｓ、即ち現在の鋳片
表面温度バラツキが小さく、センターポロシティ発生率
Ｓが低いと予想される場合には、現在の鋳造条件を維持
するべく何もしないでステップＳ１に戻り、引き続き鋳
片表面温度を検出する処理をする。これに対してステッ
プＳ３でＮｏと判定され、現在鋳造されている鋳片内部
の凝固不均一のピッチｐが大きく、センターポロシティ
発生率Ｓが許容範囲を越えていると推定された場合に
は、ルーチンはステップＳ４に進み、図５の傾向を踏ま
えてこれまでのロール押し力ｆを所定値△ｆ分だけ減少
させるべく、押し力ｆをモニタリングしながらロール押
力付勢機構１０の駆動制御する信号を出力する。

【００２３】ところで、このようにしてロール押し力ｆ
を制御する場合、仮にその値が小さくなり過ぎると凝固
シェル同士の圧着力が足りなくなり、所謂バルジング現
象が起こることは先にも述べた。従ってステップＳ４に
続くステップＳ５では、新たに設定されたロール押し力
ｆが、バルジングが発生することなく鋳造を可能とする
ような下限値ｆｍｉｎ以上にあるか否かを判定する。

【００２４】そして本ステップＳ５でＹｅｓの場合には
ステップＳ１に復帰し、新たなロール押し力ｆでの鋳片
表面温度分布を検出し、Ｎｏの場合にはそのままステッ
プＳ６に進み、ロール押し力ｆを下限値ｆｍｉｎに設定
し直して周囲の作業者に異常を知らせるべく警報器を作
動し、ステップＳ１に戻ることになる。そして以上説明
したような各処理は、鋳造操業中に継続して行われるこ
とになり、このようにしてセンターポロシティ発生率Ｓ
を低くするようなロール押し力制御が実行される。

【００２５】以上、本発明による双ロール式連続鋳造装
置の一実施例を説明してきたが、本発明はこの実施例に
限定されるものではない。例えば、上述したフローチャ
ートでは、表面温度の標準偏差をｎ個のデータｔ ₁ 〜ｔ
n が揃った時点で初めて演算されるようにしたが、温度
センサ１２が常時鋳片幅方向に往復動するようにして、
新たなデータｔｎ＋１が取り込まれた時、最も古いデー
タｔ₁ をクリアし、その都度標準偏差を演算し直してい
くようにしても良い。

【００２６】又、フローチャートではロール押し力に対
し、下限値としてのゲートを設けたが、当然鋳片割れ防
止を考慮してその上限値としてのゲートを設けるように
しても良い。尚、本実施例に関し、説明に用いた図３及
び４は、１２００mmのロール径で値速度が６０ｍ／分、
板厚３mmの鋳片を連続鋳造する際の目安となる実験デー
タであるが、当然ながら異なる鋳造条件で操業する場
合、これに対応するデータは予め充分な実験等により求
められなければならない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した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、鋳造直後の鋳片表面温
度の標準偏差を求め、その程度に応じてロール押し力を
制御して凝固不均一ピッチを小さくするため、センター
ポロシティの発生を割れの発生しない程度に抑えること
ができ、鋳片の品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による双ロール式連続鋳造装置の概略構
成図である。

【図２】本鋳造装置の作動を制御するフローチャート図
である。

【図３】ディンプル付きロールを備えた鋳造装置によっ
て鋳造された鋳片の横断面組織を示す概略図である。

【図４】所定径のロールを使用した鋳造において、凝固
不均一のピッチｐとセンターポロシティ発生率Ｓとの関
係を示す図である。

【図５】凝固不均一のピッチｐと鋳造直後の鋳片表面温
度の標準偏差σとの関係を示す図であって、加工性が良
好な領域を斜線で示した図である。

【図６】鋳造直後の鋳片表面温度の標準偏差σとロール
押し力ｆの関係を示す図である。

【符号の説明】

１…双ロール式連続鋳造装置 ２，３…冷却ロール ４…ディンプル ５…サイド堰 ７…湯溜り部 ８…溶融金属 １０…ロール付勢押力機構 １１…薄板鋳片 １２…温度センサ １３…センサ駆動装置 １４…制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 秀毅 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに反対方向に回転する一対の冷却ロ
   ールを平行に対向配置すると共に、該冷却ロールの両端
   面にサイド堰を圧接し、該冷却ロールの外周面とサイド
   堰とにより画成された湯溜り部に溶融金属を供給して、
   該冷却ロール間の間隙を経て薄板鋳片を連続的に鋳造す
   るようにした双ロール式連続鋳造装置であって、 鋳造直後の鋳片表面の温度を少なくとも鋳片幅方向に沿
   って検出する温度検出手段と、検出された温度より鋳片
   内温度偏差を演算する鋳片温度偏差演算手段と、演算さ
   れた鋳片内温度偏差が所定値を超えた時に上記冷却ロー
   ルの鋳片に対する押し力が減少するように制御して上記
   温度偏差を所定の範囲内に収めるロール押し力制御手段
   とを有することを特徴とする双ロール式連続鋳造装置。