JPH09508070A - 薄肉スラブの製造方法及び連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、例えば５０ｍｍの前もって与えられている凝固厚を有し有利には鋼から成る薄肉スラブの製造方法及び連続鋳造装置に関し、− 鋳造連続体案内装置（セグメント０）の領域内での鋳造圧延装置と、− 液圧的に駆動される持上げテーブルと、− 鋳造粉末及びその供給と、− 特定の流れ横断面を有する浸漬出湯口とを導入して、これらを最適に組合せることにより、最小かつ所定の凝固厚又は装置能力において、ひいては最小の圧延コストにおいて最適な鋳造連続体表面及び内部の品質が得られる。前述の方法及び連続鋳造装置のパラメータを量的に互いに適合調整することにより、鋳造スラグ供給と鋳造液面の中の溶湯運動とが、２００ｍｍ厚の標準スラブに比して良好になる。液溜の最下位点（鋳造連続体の先端）から鋳造液面までのこれらの条件は、鋳造連続体の表面及び内部の品質と鋳造信頼性とに直接に影響する。

Description

【発明の詳細な説明】 薄肉スラブの製造方法及び連続鋳造装置 本発明は連続鋳造装置及び薄肉スラブ製造のための方法に関する。 例えばドイツ特許出願公開第DE 37 09 188 A1 号公報に開示されているように 従来の技術から平たい浸漬出湯口を使用することは公知である。更に、液圧駆動 式持上げテーブルが通常的であり、これは、鋳造最中にさえ正弦振動から変位さ せることにより振動の行程高さ、周波数及び形を変化させ最適に選択することを 可能にする。そり曲げた冷却鋳型が例えばドイツ特許出願第DE 41 31 829 A1 号 及び第DE 37 24 628 C1 号に開示されている。凝固の間に鋳造厚が、鋳造連続体 の改善された内部品質が得られるように減少される鋳造圧延装置が、ドイツ特許 出願公開第DE 38 18 077 A1 号公報から公知である。 従来の技術を調べて分かった点は、薄肉連続鋳造スラブを製造する目的は、複 雑な問題の解決を必要とし、連続鋳造装置全体について見て制御可能な変数の全 体が非常に大きくて、従って平均的専門家の知識ではまったく充分でなく、多少 とも適用可能な多数の解決法のうちから可及的最小の労作で充分に良好な結果を 得る解決法を見つけることを平均的専門家に要求するのは無理である点である。 本発明の課題は、スラグの供給及び鋳造連続体厚の減少における最適な条件が 既に鋳造圧延装置において、及び冷却鋳型及び案内ロールスタンドにおいて得ら れることにより、薄肉スラブの前もって与えられている厚さを実現することを可 能にする方法及び連続鋳造装置を提供することにある。 上記課題は本発明により請求の範囲第１項及び第４項の特徴部分に記載された 特徴事項により解決される。有利な実施の形態は副次請求項に記載されている。 上記課題の解決法は、例えば垂直冷却鋳型、垂直湾曲式冷却鋳型又は円弧状の冷 却鋳型のタイプに依存しない。 図は、以下の本発明の例示的な説明の理解のために用いられる。 第１図は冷却鋳型の鋳造条件を示し、 第２図は２００ｍｍ厚さ×１０ｍｍ幅のスラブについて、同一の表面品質及び 鋳造性能についてのスラブ厚さに依存する技術的労作を示し、 第３．１図〜第３．３図は２００ｍｍ厚×１０００ｍｍ幅のスラブについて、 同一の表面品質及びスラブ厚さについての鋳造速度に依存する技術的労作を示し 、 第４図は２００ｍｍ厚×１０００ｍｍ幅のスラブについて、冷却鋳型の中の鋼 の、スラブ厚さに依存する液圧的挙動を示し、 第５図は連続鋳造装置を示す。 本発明を実現する範囲内で行われた試験により、鋳造連続体の表面品質は実質 的にスラグ供給に依存することが分かった。これには、メニスカス、すなわちス ラグ高さ（ｈ_Schlacke）と、冷却鋳型（例えば金型、黒鉛型等）をはね上げる際 に溶湯から出てくる鋳造連続体外殻高さ（ｈ_Strangschale）との共働作用が責を 負う（第１図）。 潤滑が最適であり表面欠陥（鋳造連続体表面の直下の、主に酸化物の形の鋳造 粉末粒子）が回避されるためには次式の基準が満足されなければならないことが 分かった。 （１） ｈ_Schlacke≧ｈ_Strangschale スラグ高さｈ_Schlackeは主に冷却鋳型入口横断面の厚さに依存し、鋳造連続体 外殻高さｈ_Strangschaleは主に、振動する冷却鋳型の引上げ高さに依存する。 ｈ_schlackeの大きさと、このものの冷却鋳型入口横断面の厚さへの依存性とを 考えると、この系に持込まなければならない技術的煩労とも呼ぶことができる下 記式の関係は予期しないことに下にあげる結果を示す。 （２） ハンディキャップ＝製造された鋳造連続体表面積／溶湯表面積 （単位はｍ²／ｍｉｎ×１／ｍ²） 前もって与えている鋳造性能すなわち２．７３６ｔ／ｍｉｎにおいて、通常の ２００ｍｍスラブを５０ｍｍスラブと比較し、そしてこれを２００ｍｍスラブに ついて式（２）において１とすると、この値は第２図より見られるように５０ｍ ｍスラブについては１６．６２に上昇する。すなわち式（２）は、鋳造連続体厚 さの減少に逆比例して増加し、その際その依存性は指数曲線をたどる。 鋳造液面１９の中の厚さと、特定のスラグ生成量ひいてはメニスカスの中のス ラグ高さ４との間のこの関係に起因して、金属帯材厚を鋳造幅全体にわたり一定 に保持し、ひいては浸漬出湯口の領域内でも一定に保持することが不可欠となる 。 厚さが一定であると、鋳造スラグ形成が、鋳造液面幅にわたり一定であり、ひ いては、連続的に新たに形成される鋳造連続体シェル３の全体のメニスカスの領 域内でスラグ供給も一定である。鋳造粉末あるいは顆粒５からのスラグ形成が鋳 造幅にわたりこのように一定であると、浸漬出湯口と銅製広幅側面プレートとの 間の潤滑剤が不足する危険が除去される。この危険が存在する原因は、鋳造スラ グが、約０．５〜１０ポアズの粘度のガラス状構造（ケイ酸塩構造）を有するこ とにある。浸漬出湯口と冷却鋳型広幅側面との間の間隔が、冷却鋳型出口におけ る鋳造連続体厚の１／２より小さい場合、スラグの粘性により、鋳造連続体幅に わたって見て相対的な潤滑剤不足が、浸漬出湯口と冷却鋳型広幅側面との間の領 域内に発生する場合がある、すなわちこの領域内の潤滑剤が、鋳造液面の中のそ の他の冷却鋳型領域の潤滑剤に比して相対的に不足する状態が発生する場合があ る。 これに対して、７５／１００及び１２５ｍｍ冷却鋳型について第３図に示され ているように、鋳造厚さが定められている場合に式（２）が、鋳造速度を高める につれてどのように変化するかを考えるならばこれは、小さい勾配の直線でリニ アにのみ増加することが確認される。 式（１）に多大の影響を与えるのが、溶融金属が冷却鋳型の中に流入すること により発生する乱流であり、この乱流はしばしば、溶湯液面まで継続し、波動と なることがあり、その際、波の山はスラグ液面を越えて高まることがあり、これ により潤滑における中断が生じる。この乱流はとりわけ、生産量と、浸漬出湯口 横断面における冷却鋳型の厚さと幅とに依存する。乱流の尺度として、生産量と 厚さとの商としての液圧的挙動が定義され、そして次式により表される。 （３） 液圧挙動＝生産量（単位はｔ／ｍｉｎ）／厚さ（単位はｍｍ） ２００ｍｍの厚さのスラブについての液圧挙動の値が、例えば第４図から見る ことができる。冷却鋳型厚さが大きくなるにつれて液圧挙動が大幅に良好になる ことが分かる。 下記式の関係も乱流に関して重要である。 （４） Ｆ_ST／Ｆ_TA≦５０ ただし、 Ｆ_ST＝浸漬出湯口の横断面面積 Ｆ_TA＝完全凝固したスラブの鋳造連続体横断面面積 更に、冷却鋳型領域内での電磁的ブレーキが、鋳造液面領域における乱流を大 幅に低減できる。 以上に説明され測定により実証された各式から、冷却鋳型の中のスラブ厚さを 選択する際に例えば１００ｍｍから５０ｍｍに減少すると、式（１）の関係を守 る際の問題が大幅に大きくなる。すなわち、溶融金属を供給することが困難とな る外に、小さい冷却鋳型横断面積に充分な鋳造粉末を被着させて生じる鋳造連続 体の大表面を潤滑し、更に式（４）の関係を設定することが殆ど不可能になる。 これに対して、鋳造速度は、鋳造液面の中で例えば１００ｍｍの鋳造連続体厚さ において鋳造液面の中で特別の手段無しに高めることができる。これにより次の 意外な解決法が得られる。すなわち、薄肉スラブ鋳造の領域内では冷却鋳型出口 において必ずスラブ厚に到達することは有益ではなく、スラブ厚さを鋳造圧延装 置を用いて更に減少して、圧延機に供給される際のスラブ厚さに最終的に到達さ せる方が技術的に大幅に簡単であり、このためにはマルチロール形ロールスタン ド（セグメント０）を例えばトングセグメントとして形成すると有利である。 第５図には例として、すべての本発明の特徴を有する連続鋳造装置が示されて いる。 参照数字リスト １ Ｑ（鋳造粉末） ２ 粉末Ｔ_li，粉末／スラグの相境界 ３ ｈ（鋳造連続体殻），鋳造連続体殻／溶湯面の高さ ４ ｈ_Schlacke，スラグ高さ ５ 粉末，粉末高さ ６ 浸漬出湯口 ７ 沈着物 ８ スラグ中への酸化物の流れ ９ Ｖ_g＝鋳造速度 １０ Ｑ_Schlacke＝スラグ消費量 １１ 空気 １２ 結晶化境界，鋼の固体／液体 １３ 鋳造連続体外殻 １４ 振動（行程高さ，周波数，形状） １５ 銅板 １６ 配分器（タンディッシュ） １７ 浸漬出湯口 外法 例えば２５０×４５ｍｍ 内法 例えば２２０×１５ｍｍ １８ 最適化された鋳造粉末 １９ ７５＋２×１２ｍｍ×８００〜１６００ｍｍ 鋳造液面（メニスカス）におけるスラブフォーマット ２０ １５×２２０ｍｍ，浸漬出湯口の流れの横断面 ２１ 液圧式冷却鋳型駆動装置 ２２ Ｆ_ST／Ｆ_TA≦５０（ただし、Ｆ_ST＝浸漬出湯口横断面、Ｆ_TA＝完全凝固 したスラブの鋳造連続体横断面）。 ２３ ７５＋２×０．５ｍｍ又は７５ｍｍ 冷却鋳型出口におけるスラブフォーマット ２４ リンク部材又は液圧シリンダ等 ２５ セグメント０，例えば挟み部材として形成されている ２６ 液圧シリンダ等 ２７ ５０＋２×０．５ｍｍ又は５０ｍｍ，鋳造圧延装置工程後のスラブ厚さ ２８ 液圧式調整装置等を有するセグメント１．．．ｎ ２９ Ｖ_gmax６ｍ／ｍｉｎ ３０ ５０＋２×０．５ｍｍ又は５０ｍｍ，鋳造連続体案内部末端におけるス ラブ厚さ

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１２月２０日 【補正内容】 請求の範囲（補正） １． 薄肉スラブ製造方法において、 − 浸漬出湯口により、凹状内部輪郭と大きい冷却鋳型入口横断面と小さい 冷却鋳型出口横断面とを有する凹状湾曲されている冷却鋳型の中に鋳込み、その 際に浸漬出湯口及び冷却鋳型に関するＦ_ST／Ｆ_TA≦５０との条件を守り、ただし Ｆ_ST＝完全に凝固したスラブの鋳造連続体横断面、Ｆ_TA＝浸漬出湯口出口の横断 面であるステップと、 − ｈ_Strangschale＝鋳造連続体シェル／溶湯液面の高さ、ｈ_Schlacke＝ス ラグの高さであるとして、ｈ_Schlacke≧ｈ_Strangschaleとの条件が、冷却鋳型運 動の振動高さ、形及び周波数に依存して守りながら、鋳造粉末を溶融金属に供給 するステップと、 − まだ液状の鋳造連続体内部で鋳造連続体厚さを連続的に減少するのに平 行して強制対流を発生するために、マルチロール形ロールスタンドの中で複数の ステップで冷却鋳型の直接下で鋳造連続体横断面を減少し、鋳造連続体の最終厚 がマルチロール形ロールスタンドの終端において鋳造連続体核部分がまだ液状の 状態で到達されるステップと、 − マルチロール形ロールスタンドの出口において最終厚さに到達する際に 鋳造連続体内部でまだ２相領域が存在するように凝固を行うステップとを有する ことを特徴とする薄肉スラブ製造方法。 ２． スラブ幅全体にわたり鋳造液面の中の厚さ、すなわち鋳造粉末により被 覆され鋳造スラグを溶解するために有効な厚さが、一定であることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の薄肉スラブ製造方法。 ３． 鋳造の間でさえも冷却鋳型運動のための周波数、行程高さ及び振動形が 自由に選択可能であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の薄 肉スラブ製造方法。 ４． 冷却鋳型が、冷却鋳型出口における鋳造連続体が鋳造連続体中心軸線に 対して対称的であり最終厚の４％より薄い厚さである残留凹状曲線を得るように 形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか １項に記載の薄肉スラブ製造方法。 ５． − 浸漬出湯口を具備し、前記浸漬出湯口の横断面Ｆ_TA≧完全に凝固し たスラブの鋳造連続体横断面Ｆ_STの１／５０であり、前記浸漬出湯口は、大きい 冷却鋳型入口輪郭及び冷却鋳型出口輪郭においては凹状の内部輪郭を有する振動 する方形冷却鋳型の中に突出し、前記方形冷却鋳型は、周波数、行程高さ及び形 を自由に調整可能な振動装置に接続されており、 − 鋳造粉末供給装置を具備し、前記鋳造粉末供給装置は測定及び閉ループ 制御装置を介して振動装置に接続され、前記鋳造粉末供給装置により振動高さ、 振動形及び振動周波数に依存して鋳造粉末が、スラグ高さ（ｈ_Schlacke）≧鋳造 連続体シェル／溶湯液面の高さ（ｈ_Strangschale）が守られるように供給され、 − 引出し装置の中にかつ方形冷却鋳型の後に配置されているマルチロール 形ロールスタンド（２５）を具備し、前記マルチロール形ロールスタンド（２５ ）は液圧装置（２４，２５）を有し、前記液圧装置（２４，２５）により、互い に対向して位置するロールとロールとの間の間隔が無段で連続的に調整可能であ ることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の薄肉スラブ製造方法を 実施する連続鋳造装置。 ６． スラブ幅全体にわたり、鋳造液面の中の鋳造粉末により被覆されている 厚さが、浸漬出湯口壁とそれぞれの冷却鋳型広幅側面プレートとの間の領域を含 めて、冷却鋳型出口における相応する鋳造連続体厚の最大１２０％であることを 特徴とする請求の範囲第５項に記載の薄肉スラブ製造方法。 ７． マルチロール形ロールスタンドの中のロールが、まだ液状の鋳造連続体 内部で鋳造連続体厚さを減少することにより攪拌作用が実現され、ひいては内部 亀裂の発生が防止されるように配置されていることを特徴とする請求の範囲第５ 項又は第６項に記載の連続鋳造装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，Ｅ Ｅ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． − 浸漬出湯口により凹状湾曲冷却鋳型の中に鋳造、前記冷却鋳型によ り大きい冷却鋳型入口横断面と小さい冷却鋳型出口横断面とが得られ、大きい前 記入口横断面により浸漬出湯口の寿命が、小さい前記出口横断面に適合調整され ている浸漬出湯口に比して大幅に長く、更に鋳造粉末供給及びスラグ供給が大幅 に容易にされる段階と、 − 振動する冷却鋳型と、 − ｈ_Schlacke≧ｈ_Strangschaleの条件が冷却鋳型の運動の振動高さ、形及 び周期に依存して保たれるように鋳造粉末を供給する段階と、 − マルチロール型ロールスタンド（セグメント０）の中で多段階で冷却鋳 型の直下の鋳造連続体断面積を減少し、これにより、鋳造連続体厚さを連続的に 減少するのに平行して、まだ液状の鋳造連続体内部に電磁的攪拌の作用に相応す る強制的対流を発生させる段階と、 − マルチロール型ロールスタンド（セグメント０）の末端における鋳造連 続体の最終厚さに到達する段階と、 − マルチロール型ロールスタンドの出口において最終厚さに到達する際に 鋳造連続体内部にまだ２相領域（結晶／溶融物）が存在するように凝固を行う段 階と、 − Ｆ_ST／Ｆ_TA≦５０の条件を維持すること を包含することを特徴とする薄肉スラブの製造方法。 ２． スラブ幅全体にわたり鋳造液面の中の厚さ、すなわち鋳造粉末により被 覆され鋳造スラグを溶解するために有効な厚さが、一定であることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の薄肉スラブ製造方法。 ３． 鋳造の間でさえも冷却鋳型の運動のための周期、行程高さ及び振動形が 自由に選択可能であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の薄 肉スラブの製造方法。 ４． 冷却鋳型が、冷却鋳型出口における鋳造連続体が鋳造連続体中心軸線に 対して対称的であり最終厚の４％より薄い厚さである残留凹状曲線を得るように 形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか １項に記載の薄肉スラブ製造方法。 ５． 下記の各要素、すなわち − 浸漬出湯口、 − 大きい入口横断面及び小さい出口横断面を有し、振動の周波数、行程高 さ及び形が鋳造の間でさえも自由に選択可能である振動する方形冷却鋳型、 − 振動高さ、振動形及び振動周期に依存して鋳造粉末を、ｈ_schlacke≧ｈ_Strangschale の条件が維持されるように供給する、鋳造粉末供給装置、 − 連続的に鋳造連続体厚さを減少するマルチロール型ロールスタンド（但 し鋳造連続体はマルチロール型ロールスタンドの出口においてまだ液状の芯部を 有する）、 − Ｆ_ST／Ｆ_TA≦５０の条件が満足されるように形成されている浸漬出湯口 及び凝固横断面 を含む請求の範囲第１項から第４項のうちのいずれか１項に記載の薄肉スラブの 製造方法を実施するための連続鋳造装置。 ６． スラブ幅全体にわたり、鋳造液面の中の鋳造粉末により被覆されている 厚さが、浸漬出湯口壁とそれぞれの冷却鋳型広幅側面プレートとの間の領域を含 めて、冷却鋳型出口における相応する鋳造連続体厚の最大１２０％であることを 特徴とする請求の範囲第５項に記載の薄肉スラブ製造方法。 ７． マルチロール型ロールスタンドの中の各ロールが、鋳造連続体厚さを減 少することによりまだ液状の鋳造連続体内部に攪拌作用が得られ、そして同時に 内部亀裂の発生が防止されるように配置されていることを特徴とする請求の範囲 第５項又は第６項に記載の連続鋳造装置。 ８． 冷却鋳型の凹状湾曲が、冷却鋳型出口における残留凹状湾曲が鋳造連続 体厚の最大４％であることを特徴とする請求の範囲第５項から第７項のうちのい ずれか１項に記載の薄肉スラブ製造方法。