JPH09150249A - 連続鋳造機の２次冷却帯用ロールおよび連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳片に対する冷却能がドライキャスティング
に適用可能な程度に低く、しかもロール寿命の長い、２
次冷却帯用ロールを提供する。 【解決手段】 ２次冷却帯用ロールの周面に、周方向に
延びる環状溝をロール軸方向に間隔を置いて複数設け、
ロールの鋳片との接触域におけるロール軸方向長さを鋳
片幅の0.25〜0.70倍に制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造機の２次
冷却に供するロールおよびこのロールを２次冷却帯に適
用した連続鋳造方法に関する。例えば、高級線材や棒材
あるいは優れた表面性状が要求される鋼板に供する、い
わゆる表面割れ感受性の強い鋼種を連続鋳造する際は、
鋳片での表面割れを防ぐために、連続鋳造機の２次冷却
水を極端に減少する、ドライキャスティングを行うこと
が有利である。

【０００２】すなわち、図１に示す、連続鋳造の２次冷
却帯において、鋳造後の鋳片１に対する冷却は、２次冷
却帯用ロール２、ノズル３からの２次冷却水3aおよびこ
の２次冷却水のロール２近傍での溜まり水４との接触に
よる熱伝導、そして大気への熱放射等を利用して行われ
る。通常の連続鋳造では、この２次冷却水の影響が大き
いが、ドライキャスティングでは、逆に２次冷却水を極
力抑えることが肝要である。具体的には、まず２次冷却
水の供給を減少または中止し、一方大気への熱放射を制
御することは難しいから、さらに２次冷却帯用ロール２
の鋳片に対する冷却を制御する必要がある。従って、２
次冷却帯に配置するロールには、冷却能の小さい内部冷
却構造を採用することが通例である。

【０００３】

【従来の技術】ところが、この種ロールは、鋳片からの
熱負荷に対する冷却能も当然低いため、ロール自体の冷
却が不足してロール寿命を低下する不利を招くため、鋳
片に対する冷却能を高めることなく、ロールの冷却能を
高める構造が提案されている。

【０００４】すなわち、特開昭59−50963 号公報には、
らせん状の冷却通路を有する内部冷却式のロールが、ま
た特公昭53−12447 号公報には、環状の冷却通路を有す
る内部冷却式のロールが、それぞれ提案されている。前
者のロールは、冷却効果が高いためロール寿命の向上を
期待できるが、冷却通路の形成に複雑な加工を必要とし
て制作費が嵩む不利がある。一方、後者のロールは、製
作費が嵩むことはないが、冷却効果に劣るところが問題
になる。また、これらのロールは、ロール冷却能が従来
対比で高いことから、鋳片に対する冷却能も比較的高く
なるのは避けられず、上記したドライキャスティングに
適用することは難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、鋳
片に対する冷却能がドライキャスティングに適用可能な
程度に低く、しかもロール寿命の長い、２次冷却帯用ロ
ールを提供し、併せて、この２次冷却帯用ロールを用い
た、有利な連続鋳造方法について提案することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続鋳造機の
２次冷却に供するロールであって、ロールの周面に周方
向に延びる環状溝をロール軸方向に間隔を置いて複数設
け、ロールの鋳片との接触域におけるロール軸方向長さ
を鋳片幅の0.25〜0.70倍に制限して成る連続鋳造機の２
次冷却帯用ロールである。この２次冷却帯用ロールは、
ロール胴の内部に冷却水の通路を有すること、またはロ
ール胴の外部にミストの吹きつけ手段を有することが、
ロール寿命の向上に有効である。

【０００７】また、本発明は、上記２次冷却帯用ロール
を鋳片の引き抜き方向に並列させて連続鋳造を行うに当
たり、隣接する２次冷却帯用ロールの環状溝と鋳片接触
域とが引き抜き方向に交互に並ぶ配置としたことを特徴
とする連続鋳造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に従う２次冷却帯用ロール
について、図２を参照して詳しく説明する。該ロール５
は、その周面に周方向に延びる環状溝６をロール軸方向
に間隔を置いて複数設け、該環状溝６に挟まれたロール
周面を、それぞれ鋳片との接触域７としたものである。
また、符号８は、ロールの軸受けである。ここで、重要
になるのは、環状溝６を設けることによって、ロール５
の鋳片１との接触域を調整して鋳片１からの抜熱量を減
少することであり、従って、ロール５の鋳片１との接触
域７の長さを制限する必要がある。

【０００９】すなわち、鋳片からの抜熱量を減少するた
めには、ロールと鋳片との接触長さを短くすることが有
利であるが、接触長さが短かすぎると環状溝部分が増加
し、鋳片との接触圧力が増加し、鋳片の一部が環状溝内
に押し込まれて鋳片に筋状の圧痕が残るため、この圧痕
が発生しない程度の接触長さが必要である。

【００１０】ロールと鋳片の接触部の長さをｂ，鋳片幅
をＢとし、接触率をｂ／Ｂとする。ｂ／Ｂをパラメタと
し、ｂ／Ｂと鋳片抜熱量Ｑ，鋳片の圧痕深さｄ，ロール
表面温度ｔ_s ，およびロール寿命Ｌとの関係を鋳造実績
から得たデータとして図９に示す。鋳造条件は次の通り
である。 鋼種：普通鋼〜低合金鋼（Ｃ＝0.1 〜1.0 ％） 鋳片サイズ：400 ×600 mm 鋳造速度 ：0.4 〜0.6 m/min 比水量 ：0.1 〜0.4 l/kg

【００１１】図示の結果より、ｂ／Ｂの適正域として
は、下限値はまず圧痕深さｄから決まり、通常のスケー
ルオフ代 0.3mmを越えると表面品質，歩留りの面で問題
があり、その値は通常、ｂ／Ｂ＞0.25である。また、抜
熱量Ｑ，寿命Ｌでみてもｂ／Ｂ＜0.25では効果が小さく
なり、実用的にはｂ／Ｂ＝0.25が下限値となる。一方、
上限値は、抜熱量Ｑ，寿命Ｌに及ぼす効果からみて、ｂ
／Ｂ＞0.7 では環状溝を付ける効果が少ない。よって、
実用的には0.25≦ｂ／Ｂ≦0.7 が適正域となる。

【００１２】従って、ロールの鋳片との接触域における
ロール軸方向長さを鋳片幅の0.25〜0.70倍に設定するこ
ととした。なぜなら、接触域が鋳片幅の0.25倍未満で
は、鋳片の支持に必要な幅が確保できずに環状溝に起因
した圧痕が残り、一方0.70倍をこえると、鋳片からの抜
熱量が大きくなってドライキャスティングが実現されな
いため、ロールの鋳片との接触域は鋳片幅の0.25〜0.70
倍に設定する。

【００１３】また、ロール自体の強度および寿命の観点
からは、ロールを冷却して耐熱性を確保することが望ま
しい。ロールの冷却は、水を吹きつけて行う外部水冷方
式が効率的であるが、飛散水により鋳片をも冷却する、
おそれがあるため、ドライキャスティングには不向きで
ある。そこで、図５に示すように、ロール内部にその周
面に沿う環状溝またはスリット状溝からなる、冷却水９
の流路10を形成して、内部冷却を行うことが好ましい。
なお、図中11は回転継手である。内部水冷式構造は種々
の形式があるが、ロール表面温度に及ぼす冷却能力とロ
ールの製造コストの点から、図５に示す構造が推奨され
る。そして、冷却能力は、強すぎるとドライキャスティ
ングを阻害することになるから、ロールの熱負荷を軽減
できる範囲に止めることが好ましい。

【００１４】また、別の冷却手段として、図６に示す、
ロール胴の外側に設置したミストノズル12からミストを
ロールに吹きつけることも有効である。ミストによる冷
却は、ミストの気水比などの調整により鋳片への冷却を
軽減してロールの冷却を行えるため、水の吹きつけの場
合と異なり、鋳片を冷却するおそれがない。なお、ミス
トの噴射方向は、図６に示したように、ロール軸に対し
て傾斜した向きから行うことが、鋳片への冷却を回避す
るのに都合がよい。

【００１５】さて、上記した２次冷却帯用ロールは、２
次冷却帯を構成するローラエプロン内に、鋳片の引き抜
き方向に複数本を並べて連続鋳造に供するが、ここで図
７に示すように、隣接するロール間で環状溝６または接
触域７が引き抜き方向に並ばずに、環状溝６と接触域７
とが引き抜き方向に交互に並ぶ配置とすることが好まし
い。すなわち、環状溝６あるいは接触域７が引き抜き方
向に連続すると、鋳片に局部的冷却部分と局部的圧延部
分が発生して鋳片の品質を低下することになるため、環
状溝６と接触域７とが引き抜き方向に交互に並ぶ配置の
下に、連続鋳造を行うことが有利である。

【００１６】実際には、図７に示したように、環状溝６
の形成位置が相異なるロールを隣接配置するか、環状溝
６の形成位置が同じロールを隣接する場合は、いずれか
一方のロールをロール軸方向にシフトして環状溝６が引
き抜き方向に連続しない配置を実現する。

【００１７】

【実施例】Ｃ：１wt％を含む高炭素鋼を用いて、鋳造速
度：0.9 ｍ／min および比水量：0.15ｌ／kgにてサイズ
300 ×400 mmの鋳片を連続鋳造するに当たり、連続鋳造
機の２次冷却帯に図５に示した構造のロールを図７に示
したところに従って配置し、連続鋳造を実施した。な
お、２次冷却帯用ロールは、クロム，モリブデン鋼 (SC
M 435 相当) 製で、ロール径（接触域７の径）：250 mm
および軸長：600 mmのロールに、その軸方向に５mm間隔
で深さ３mmの環状溝６を形成した基本構造の下、図７に
示したように、隣接ロールで環状溝６の位置が重ならな
いように、環状溝６の形成位置が軸方向で異なる複数種
のロールを用意した。

【００１８】また、比較として、同様のサイズで環状溝
のない、在来のロールを２次冷却帯に配置して、同様に
連続鋳造を行った。この在来ロールの構造は、図８に示
すとおり、ロール内部にその周面に沿ってらせん状に通
した冷却水通路13を有するものである。

【００１９】上記の各連続鋳造において、鋳片表面温
度、鋳片の表面割れおよびロール寿命について調査した
結果を、表１に示す。ここで、鋳片表面温度は、ロール
による鋳片支持域の終了点での実測値を示す。発明例の
ロールでは、鋳片表面温度が50℃上昇しており、ロール
の緩冷化の効果が認められる。鋳片の表面割れ起因の不
良率は、鋳片圧延後の表面割れ起因の不良率を示す。不
良率はほぼ半減しているが、これは、鋳片表面温度を上
げ、曲げ矯正域において脆化温度域を回避した効果と考
えられる。そしてロール寿命は、10％増加した。これ
は、溝付化により、ロール表面での熱応力を緩和し、ロ
ール表面の熱応力によるクラックの発生量を低減した効
果とみられる。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、鋳片に対する冷却能が
極めて低くかつ耐熱寿命の高い、ドライキャスティング
に最適の性能を有する２次冷却帯用ロールを提供でき
る。また、このロールを２次冷却帯に適用する適切な手
段を与えるため、鋳片表面割れの抑制された有利な連続
鋳造を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次冷却における抜熱量を示す説明図である。

【図２】本発明の２次冷却帯用ロールを示す説明図であ
る。

【図３】２次冷却帯においてロールに作用する力を示す
図である。

【図４】２次冷却帯においてロールに作用する力を示す
図である。

【図５】本発明の２次冷却帯用ロールにおける冷却手段
を示す説明図である。

【図６】本発明の２次冷却帯用ロールにおける冷却手段
を示す説明図である。

【図７】２次冷却帯におけるロールの配置を示す図であ
る。

【図８】在来の２次冷却帯用ロールを示す図である。

【図９】鋳片との接触率に及ぼすＱ，ｔ_s ，Ｌ，ｄの影
響を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 鋳片 ２ ロール ３ ノズル 3a ２次冷却水 ４ 溜まり水 ５ ２次冷却帯用ロール ６ 環状溝 ７ 接触域 ８ 軸受 ９ 冷却水 10 流路 11 回転継手 12 ミストノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造機の２次冷却に供するロールで
   あって、ロールの周面に周方向に延びる環状溝をロール
   軸方向に間隔を置いて複数設け、ロールの鋳片との接触
   域におけるロール軸方向長さを鋳片幅の0.25〜0.70倍に
   制限して成る連続鋳造機の２次冷却帯用ロール。
2. 【請求項２】 ロール胴の内部に冷却水の通路を有する
   請求項１に記載の連続鋳造機の２次冷却帯用ロール。
3. 【請求項３】 ロール胴の外部にミストの吹きつけ手段
   を有する請求項１に記載の連続鋳造機の２次冷却帯用ロ
   ール。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の２次冷却帯用ロールを
   鋳片の引き抜き方向に並列させて連続鋳造を行うに当た
   り、隣接する２次冷却帯用ロールの環状溝と鋳片接触域
   とが引き抜き方向に交互に並ぶ配置としたことを特徴と
   する連続鋳造方法。