連続鋳造における二次冷却方法
【課題】 鋳片表面に過冷却現象を発生させることなく、鋳片を均一に冷却することのできる連続鋳造設備の二次冷却方法を提供する。
【解決手段】 連続鋳造機で鋳造されている鋳片１０を、鋳片支持ロール６で支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管１４によって吸引・除去しながら鋳片を二次冷却する。その際に、鋳片支持ロールのロールチョック６ａの部位に、前記吸引管を配置することが好ましい。
【解決手段】 連続鋳造機で鋳造されている鋳片１０を、鋳片支持ロール６で支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管１４によって吸引・除去しながら鋳片を二次冷却する。その際に、鋳片支持ロールのロールチョック６ａの部位に、前記吸引管を配置することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速鋳造時であっても鋳片を均一に冷却することのできる、連続鋳造設備の二次冷却帯における鋳片の冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造では、取鍋内の溶鋼を一旦タンディッシュに注入し、タンディッシュ内に所定量の溶鋼が滞在した状態で、タンディッシュ内の溶鋼を、タンディッシュ底部に設置した浸漬ノズルを介して鋳型に注入している。鋳型内に注入された溶鋼は冷却されて鋳型との接触面に凝固シェルを形成し、この凝固シェルを外殻とし、内部に未凝固溶鋼を有する鋳片は、鋳型下方に設けられた二次冷却帯において、鋳片表面に噴射される冷却水（「二次冷却水」ともいう）によって冷却されながら鋳型下方に連続的に引抜かれ、やがて中心部までの凝固が完了する。中心部までの凝固の完了した鋳片を所定の長さに切断して、圧延用素材である鋳片が製造されている。
【０００３】
二次冷却帯において、不均一な冷却が発生すると、鋳片の表面や内部に割れが生じたり、鋳片中心部の中心偏析が悪化したりするので、鋳片の鋳造方向及び幅方向で均一な冷却を行うことが提案され、実施されてきた。この場合、スラブ鋳片は幅が広く、複数個のスプレーノズルを幅方向に配置する必要があることから、幅方向で不均一冷却になりやすく、特に、鋳片幅方向で均一な冷却を行うことが重要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、スプレーノズルの先端に複数の噴射孔を設け、隣り合うロール間において、前記噴射孔から噴射される互いに平行な、複数条のフラットスプレー水で鋳片表面を冷却することが開示されている。特許文献１によれば、複数条のスプレー水で冷却するので、冷却−復熱の温度差が小さくなり、それに応じて繰り返しの熱応力が軽減され、鋳片の表面割れが軽減されるとしている。
【０００５】
特許文献２には、スプレーノズルから噴射される冷却水の、鋳片引き抜き方向の水量分布で、水量分布における最大部の２０％となる点をＡ及びＢとしたとき、ＡとＢとの間では最大部の２０％以上の水量分布が連続し、且つ、スプレーノズルの噴射孔中心をＣとしたとき、角ＡＣＢが３０度以上であるスプレーノズルを用いて鋳片を冷却することが開示されている。特許文献２によれば、鋳片に対する冷却能を効率良く高めることができるとしている。
【０００６】
また、特許文献３には、加圧系にブースターポンプを備えた送水機構を介して、鋳片に２５〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2（２．５〜９．８ＭＰａ）の給水圧の冷却水を吹き付けて冷却しながら連続鋳造することが開示されている。特許文献３によれば、鋳片に衝突した冷却水のはね帰りが霧状化され、鋳片表面の部分的な溜り水の発生が防止され、部分的な過冷却が防止されて、均一な冷却が実現されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５０−１０３４２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１３６２０５号公報
【特許文献３】特開昭５７−９１８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
鋼の連続鋳造において、一般に、二次冷却帯の鋳片の表面温度は７００〜１０００℃に制御されているが、近年の鋳造速度の高速化に伴い、二次冷却の能力が強化され、鋳造中の鋳片表面温度は全般的に低下する傾向にある。また、鋳造速度の高速化に伴って、鋳片に、７００℃を下回る表面温度の部位が局部的に生じる現象（「過冷却現象」と呼ぶ）が発生するようになった。過冷却現象の発生した鋳片の表面温度は、鋳片幅方向に温度ムラが生じる。
【０００９】
この過冷却現象は、鋳造中の鋳片の表面が二次冷却帯における過冷却によって低下する現象であり、図１に、過冷却のスラブ鋳片における温度ムラの発生状況（図１（Ａ））と、冷却後のスラブ鋳片の表面割れの発生状況（図１（Ｂ））との関係を示す。図１に示すように、鋳造後の鋳片を観察すると、温度ムラの発生部位に表面割れが集中することが分かる。尚、本発明者らは、この過冷却現象の発生原因を追求し、鋳片の温度ムラ発生と、鋳片表面に滞留する二次冷却水（滞留する二次冷却水を「残留水」と呼ぶ）の水温との間に相関があることを知見している。
【００１０】
この過冷却現象つまり温度ムラを防止する観点から上記従来技術を検証すれば、上記従来技術は、何れも過冷却現象の防止には効果がないか、効果があっても効率的ではない。
【００１１】
即ち、特許文献１は、スプレー水の噴射される面積、つまり冷却面積を広げて過冷却を防止しているが、フラットスプレーノズルを使用しており、フラットスプレーノズルのみで冷却する限り、冷却時の衝突圧力が強く、二次冷却水量も多いので、残留水の発生を防ぐことはできず、高速鋳造下での過冷却現象の発生を防ぐことはできない。
【００１２】
特許文献２は、鋳造方向の噴射角度を広げたスプレーノズルであり、特許文献１のフラットスプレーノズルに比較すれば、冷却時の衝突圧力を弱くすることができるので、過冷却現象は発生しにくくなる。しかしながら、スプレーノズルを用いて冷却する限り、残留水の発生を防ぐことはできず、鋳造速度を高速化すると、過冷却現象が発生する。
【００１３】
特許文献３は、鋳片に２５〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧の二次冷却水を噴射することにより、残留水の発生を防ぎ、均一冷却を行うものであり、高圧水によって残留水の発生は抑制され、過冷却現象防止の効果が発現される。しかしながら、鋼の連続鋳造機においては、二次冷却帯の長さは２０ｍから長いものでは５０ｍにも達し、全ての二次冷却ゾーンで高圧水による冷却を実施することは設備費のみならず運転費が嵩み、たとえ上流部の二次冷却ゾーンだけに絞ったとしても運転費が高く、実用的ではない。
【００１４】
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、連続鋳造設備の二次冷却帯にて鋳造中の鋳片を冷却するにあたり、鋳片表面に過冷却現象を発生させることなく、鋳片を均一に冷却することのできる二次冷却方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するための第１の発明に係る連続鋳造における二次冷却方法は、連続鋳造機で鋳造されている鋳片を、鋳片支持ロールで支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管によって吸引・除去しながら鋳片を二次冷却することを特徴とするものである。
【００１６】
第２の発明に係る連続鋳造における二次冷却方法は、第１の発明において、前記鋳片支持ロールが鋳片幅方向で２以上に分割された分割型鋳片支持ロールであり、該分割型鋳片支持ロールのロールチョックの部位に、前記吸引管を配置することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、二次冷却水の残留水を、吸引管を用いて吸引・除去しながら鋳片を二次冷却するので、過冷却現象の原因である残留水が鋳片表面から除去され、鋳造速度を高めた条件下であっても鋳片表面は過冷却とならず、鋳片表面に温度ムラを発生させることなく、鋳片を均一に冷却することが実現される。その結果、表面割れのない表面品質に優れた鋳片を高い生産性で鋳造することが可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】過冷却のスラブ鋳片における温度ムラの発生状況と、冷却後のスラブ鋳片の表面割れの発生状況との関係を示す図である。
【図２】本発明を適用したスラブ連続鋳造機の概略図である。
【図３】本発明を適用したスラブ連続鋳造機の第１冷却ゾーンの概略図である。
【図４】実施例１における鋳片幅方向の表面温度分布を示す図である。
【図５】本発明を適用した他のスラブ連続鋳造機の第１冷却ゾーンの概略図である。
【図６】実施例２における鋳片幅方向の表面温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本発明に至った経緯を説明する。
【００２０】
本発明者らは、実機連続鋳造機の操業結果から、鋳造速度が速くなると、前述した図１に示すように、温度ムラの原因である鋳片の過冷却現象が多発し、それに応じて鋳片の表面割れが多発することを確認した。そこで、鋳造速度が速くなると過冷却現象が起こりやすくなる原因を追求した。
【００２１】
連続鋳造機の設備長は限られており、従って、鋳造速度が速くなると、限られた設備長の範囲内で鋳片の凝固を完了させなければならず、そのために、二次冷却帯における冷却能力を強くする。通常、二次冷却帯の水スプレーノズルやエアーミストスプレーノズル（以下、まとめて「スプレーノズル」とも記す）から噴射される冷却水量或いはエアーミスト量（冷却水と空気との混合体）を増加させて、二次冷却帯における冷却能力を強くしている。一般的に、連続鋳造機の二次冷却は、鋳造される溶鋼１ｋｇあたりの冷却水量が一定となるように制御されており、この場合には、鋳造速度が２倍になると、単位時間あたりの二次冷却水量は２倍になる。
【００２２】
スプレーノズルから噴射された冷却水は、鋳片表面に衝突した後の水温が初期状態の常温から沸騰温度まで上昇することによる顕熱、及び、蒸発による蒸発潜熱によって鋳片から熱を奪い、且つ、冷却水の衝突力による冷却促進作用が働いて、鋳片表面の冷却が行われる。この場合、噴射された二次冷却水は蒸発しきれず、鋳片表面上や、鋳片支持ロールと鋳片とに挟まれて残留水となって滞留する。また、一部の残留水は鋳片幅方向に流れて鋳片表面から落下し、また、一部の残留水は、鋳片幅方向で２以上に分割された分割型鋳片支持ロールのロールチョックの間隙を通って鋳片表面上を沿うようにして下流側へ流下する。尚、分割型鋳片支持ロールは、鋳片の支持面積を増加させるべくロールピッチ（鋳造方向のロール間距離）を小さくすると、自ずと鋳片支持ロールのロール径が小さくなり、ロール径が小さくなるとロールの剛性が低下してロール自体のたわみが大きくなるので、このたわみを少なくするための鋳片支持ロールである。当然ながら、分割型鋳片支持ロールが配置されないスラブ連続鋳造機も存在する。
【００２３】
鋳造速度が低速の範囲は二次冷却水量が少ないので、鋳片上に滞留している残留水の水温は８０℃以上の高温であることが確認されている。また、この場合には、過冷却現象は発生しないことが確認されている。しかしながら、鋳造速度が上がって二次冷却水量が増加すると、鋳片上に滞留する残留水が多くなり、残留水の水温は低下することが予測される。
【００２４】
そこで、実験装置を用いて、二次冷却水量とそのときの残留水の温度との関係について調査した。実験は、加熱した平らな厚鋼板を斜めに配置し、この厚鋼板の上端部に、ロールチョックの間隙を模擬したスリット（スリットの数＝１）を有する遮蔽箱を配置し、この遮蔽箱の内側に冷却水を供給し、この冷却水がスリットを通って厚鋼板の表面を流下するようにして行った。流下する冷却水の温度は、スリットの出口位置に、厚鋼板の表面から２ｍｍ離して配置した熱電対により測定し、厚鋼板の温度は、スリットの出口位置に、厚鋼板の表面から１ｍｍ離れた厚鋼板の内部に埋め込んだ熱電対により測定した。
【００２５】
厚鋼板を遮蔽箱とともに均熱炉で１０００℃に加熱し、この厚鋼板を均熱炉から取り出して所定の位置に配置し、厚鋼板の温度が９００℃になった時点で、遮蔽箱の内側に３５℃の冷却水を水供給管から供給した。冷却水の供給量は１０Ｌ（リットル）／分及び２０Ｌ／分の２水準とした。
【００２６】
冷却水の供給量が１０Ｌ／分の場合には、スリット出口位置の冷却水の水温は８５〜９０℃と高温のままであり、また、厚鋼板の温度はほぼ一定速度で低下し、給水開始から５０秒を経過した時点では約８００℃であり、過冷却現象は発生しなかった。しかし、冷却水の供給量が２０Ｌ／分の場合には、冷却水の水温は、給水直後は約８０℃程度であったが、給水開始から２０秒を過ぎた頃から水温が８０℃以下に下がりだし、給水開始から５０秒を経過した時点では約６０℃程度となった。また、スリット出口位置の冷却水の水温が８０℃未満になった以降、厚鋼板の温度も急激に下がりだし、給水開始から５０秒を経過した時点では約３００℃まで低下した。つまり、冷却水の供給量が２０Ｌ／分の場合には過冷却現象が発生した。
【００２７】
これらの結果から、二次冷却水の滞留水の水温が低下することが、過冷却現象の原因であることが分かった。つまり、鋳造速度が上がって二次冷却水量が増加すると、鋳片上に滞留する残留水が多くなり、残留水の水温は８０℃未満に低下する。鋳片の幅方向に流れて鋳片表面から落下する残留水は問題とならないが、分割型鋳片支持ロールのロールチョックの間隙を通って鋳片表面上を沿うようにして下流側へ流下する残留水は、残留水の水温が低下することに伴ってサブクール度が高くなり、この残留水には鋳片を冷却する作用が発現する。残留水による冷却の作用が一旦鋳片に働くと、その部位の鋳片の表面温度が低下し、鋳片表面の濡れ性が良くなって更に冷却作用が強くなり、局部的に表面温度の低い部位が形成される。そして、これが過冷却現象の発生原因であることを見出した。従って、鋳片表面上の残留水を吸引管などにより強制的に鋳片表面上から吸引・除去すれば、過冷却現象は発生しないとの知見を得た。
【００２８】
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、連続鋳造機で鋳造されている鋳片を、鋳片支持ロールで支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管によって強制的に吸引・除去しながら鋳片を二次冷却することを特徴としている。
【００２９】
残留水を吸引するための吸引管は、その内部が減圧状態になり、鋳片上に滞留する残留水を吸引可能である限り、どのような構成であっても構わず、例えば、液体用ポンプまたは気体用ポンプと連結され、これらのポンプによって残留水を吸引するようにしてもよい。但し、気体用ポンプの場合には、吸引した残留水がポンプまで到達しないようにするために、吸引した残留水を分離するための水分分離槽を経路の途中に配置する必要がある。また、霧吹きやアスピレーターなどのように、流路内のオリフィス部を高速で通過する気体（空気）または液体（水）による減圧効果を利用して、鋳片上に滞留する残留水を吸い上げるようにしてもよい。何れにしろ、残留水だけを吸引することはなく、空気も吸い込むことを考慮して、吸引管を構成することが好ましい。吸引管の内径は、特に規定する必要はなく、５〜３０ｍｍ程度であれば十分である。
【００３０】
鋳片幅方向における残留水の吸引位置は、鋳片幅方向中央部の一箇所としてもよいが、鋳片幅方向に二個所以上設置し、鋳片幅方向で満遍無く吸引することが好ましい。また、分割型鋳片支持ロールが配置された連続鋳造機の場合には、分割型鋳片支持ロールのロールチョックの間隙を通って残留水が流下するので、これを防止するために、分割型鋳片支持ロールのロールチョックの部位に吸引管を配置することが好ましい。この場合、ロールチョックの部位に配置すると同時に、更に鋳片幅方向に１箇所以上の吸引管を配置することが好ましい。
【００３１】
吸引管による残留水の吸引・除去は、二次冷却帯の全ての二次冷却ゾーンで実施する必要はなく、二次冷却水量の多い上流部または中流部の二次冷却ゾーンのみで実施してもよく、また、その場合でも、鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロールの全ての位置で実施する必要はなく、数本の鋳片支持ロール毎に吸引管を配置し、吸引・除去を実施してもよい。つまり、完全に残留水を鋳片上から除去する必要はなく、鋳造速度が低速の場合に滞留する残留水と同程度の残留水が滞留しても問題ない。
【００３２】
また、水スプレーノズルが配置された二次冷却ゾーンであっても、エアーミストスプレーノズルが配置された二次冷却ゾーンであっても、冷却水を使用する限り、本発明を適用することができる。
【００３３】
このように、本発明によれば、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる残留水を、吸引管を用いて吸引・除去しながら鋳片を二次冷却するので、過冷却現象の原因である残留水が鋳片表面から除去され、鋳造速度を高めた鋳造下であっても鋳片表面は過冷却とならず、鋳片表面に温度ムラを発生させることなく、鋳片を均一に冷却することが実現される。
【実施例１】
【００３４】
図２に示すスラブ連続鋳造機における本発明の実施例を説明する。図２において、符号１は、垂直曲げ型のスラブ連続鋳造機、２は、取鍋から供給される溶鋼を鋳型に中継供給するためのタンディッシュ、３は、鋳型への溶鋼流量調整用のスライディングノズル、４は、溶鋼を鋳型内に注入するための浸漬ノズル、５は、溶鋼を冷却して鋳片の外殻形状を形成するための鋳型、６は、鋳片を支持・案内するための鋳片支持ロール、７は、鋳造された鋳片を搬送するための搬送ロール、８は、鋳造された鋳片を所定長さに切断するためのガス切断機、９は溶鋼、１０は鋳造されつつある鋳片、１０ａは切断された鋳片、１１は凝固シェル、１２は未凝固相である。
【００３５】
使用したスラブ連続鋳造機１の設備長は４５ｍであり、幅２０００ｍｍのスラブ鋳片の鋳造が可能な設備である。鋳型５の上端から鋳型５の下端までが１ｍであり、鋳型直下から機端までの４４ｍの範囲が二次冷却帯であり、この二次冷却帯を、およそ１１ｍ毎に、鋳型直下側から機端側に向いて、第１冷却ゾーン、第２冷却ゾーン、第３冷却ゾーン、第４冷却ゾーンの４つの二次冷却ゾーンに分け、それぞれの二次冷却ゾーン毎に冷却条件を設定した。図２において、Ａ−Ａ’位置からＢ−Ｂ’位置直上の鋳片支持ロール６までの範囲が第１冷却ゾーン、Ｂ−Ｂ’位置からＣ−Ｃ’位置直上の鋳片支持ロール６までの範囲が第２冷却ゾーン、Ｃ−Ｃ’位置からＤ−Ｄ’位置直上の鋳片支持ロール６までの範囲が第３冷却ゾーン、Ｄ−Ｄ’位置から機端の鋳片支持ロール６までの範囲が第４冷却ゾーンである。二次冷却帯の各二次冷却ゾーンにはエアーミストスプレーノズルが配置されており、このエアーミストスプレーノズルから噴射されるエアーミストにより、鋳片１０は冷却される。
【００３６】
これらの二次冷却ゾーンのうち、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンで本発明方法を適用した。図３は、図２に示すスラブ連続鋳造機の第１冷却ゾーンの上部側の垂直部の範囲を示す概略図であり、図３（Ａ）は鋳片の短辺側から見た図、図３（Ｂ）は鋳片の長辺側から見た図である。
【００３７】
図３に示すように、この範囲の鋳片支持ロール６は、ロールチョック６ａで鋳片１０の幅方向に２つに分割された分割型鋳片支持ロールであり、ロールチョック６ａの部位が鋳造方向に互い違いに並ぶように、鋳片支持ロール６が配置されている。隣り合う鋳片支持ロール６の間には、それぞれ２つのエアーミストスプレーノズル１３が配置されており、鋳片１０は、分割型の鋳片支持ロール６で支持されながら、エアーミストスプレーノズル１３から噴射されるエアーミストで冷却される。また、残留水が溜まる、鋳片１０と鋳片支持ロール６とで囲まれた部分に、内径１０ｍｍの吸引管１４が配置されている。吸引管１４は、鋳片１０の両側に配置されるヘッダー管１５と連結され、ヘッダー管１５は、吸引ポンプ１６と接続されている。つまり、ヘッダー管１５からほぼ水平に伸びて、鋳片１０と鋳片支持ロール６とで囲まれた部分に吸引管１４が設置されており、二次冷却水の残留水は、吸引ポンプ１６の作動によって吸引管１４により吸引・除去され、吸引された残留水は、ヘッダー管１５に集められ、その後、吸引ポンプ１６を介して系外に排出されるように構成されている。
【００３８】
尚、図３では鋳片１０の片側の長辺面のみにエアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されているが、これは、図が煩雑になることを避けるためであり、実際には、鋳片１０の両側の長辺面に、エアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されている。但し、スラブ連続鋳造機１の湾曲部及び水平部の鋳片１０の下面側では、鋳片１０に噴射された二次冷却水は重力によって自然落下し、残留水は発生しないので、鋳片１０の傾斜角度が小さくなる範囲は、鋳片下面側には吸引管１４を配置する必要がない。従って、ここでは、第１冷却ゾーンでは、鋳片１０の両側に吸引管１４を配置しているが、第２冷却ゾーンでは、鋳片下面側には吸引管１４を配置せず、鋳片１０の上面側にのみ吸引管１４を配置した。
【００３９】
この構成のスラブ連続鋳造機１を用い、二次冷却帯の第３冷却ゾーンと第４冷却ゾーンとの境界の鋳片上面側に設置した、赤外線カメラからなる表面温度プロフィール計（図示せず）で鋳片表面温度を測定しながら、厚み２５０ｍｍ、幅２０００ｍｍのスラブ鋳片を１．５ｍ／分の鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。鋳片表面温度プロフィール計で測定された鋳片幅方向の表面温度分布を図４に示す。鋳造速度が１．５ｍ／分の場合には、鋳片表面温度プロフィール計で測定される鋳片幅方向の表面温度分布は、温度偏差が約４０℃以下であり、ほぼ均一に冷却されていた。
【００４０】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／分に増速し、二次冷却水量を鋳造速度に比例して増加したところ、ロールチョック６ａの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図４に示すように、鋳片表面温度の偏差は２５０℃以上に拡大した。そこで、吸引ポンプ１６を起動し、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに設置した各吸引管１４による残留水の吸引を開始した。各吸引管１４による残留水の吸引を開始してから約５分後に鋳片表面温度の偏差が小さくなり始め、約１０分後には、図４に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。尚、図４に示す「従来法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施しない鋳造形態であり、「本発明法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施した鋳造形態である。
【実施例２】
【００４１】
実施例１に示すスラブ連続鋳造機１における吸引管１４の設置位置に替えて、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンの鋳片支持ロール６のロールチョック６ａの部位に吸引管１４を配置したスラブ連続鋳造機を用いて本発明を実施した。
【００４２】
図５に、鋳片支持ロール６のロールチョック６ａの部位に吸引管１４を配置した概略図を示す。尚、図５は、第１冷却ゾーンの上部側の垂直部の範囲を示す概略図であり、図５（Ａ）は鋳片の短辺側から見た図、図５（Ｂ）は鋳片の長辺側から見た図である。
【００４３】
図５に示すように、ロールチョック６ａの部位が鋳造方向に互い違いに並ぶように、鋳片支持ロール６が配置されており、このロールチョック６ａの直上に、鋳片長辺面に対してほぼ垂直な方向に向いて、内径１０ｍｍの吸引管１４が各ロール間に配置されている。吸引管１４はヘッダー管１５と連結し、ヘッダー管１５は吸引ポンプ１６と連結されている。つまり、ロールチョック６ａの直上の位置に、鋳片長辺面に接近して吸引管１４が設置されており、ロールチョック６ａを通って流下しようとする残留水は、吸引ポンプ１６の作動によって吸引管１４で吸引・除去され、吸引された残留水は、ヘッダー管１５に集められ、その後、吸引ポンプ１６を介して外部に排出されるように構成されている。
【００４４】
尚、図５では鋳片１０の片側の長辺面のみにエアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されているが、これは、図が煩雑になることを避けるためであり、実際には、鋳片１０の両側の長辺面に、エアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されている。また、実施例１と同様に、第１冷却ゾーンでは、鋳片１０の両側に吸引管１４を配置しているが、第２冷却ゾーンでは、鋳片１０の上面側にのみ吸引管１４を配置した。このスラブ連続鋳造機のその他の構造は、実施例１に示すスラブ連続鋳造機１と同一構造であり、その説明は省略する。
【００４５】
この構成のスラブ連続鋳造機を用い、二次冷却帯の第３冷却ゾーンと第４冷却ゾーンとの境界の鋳片上面側に設置した、赤外線カメラからなる表面温度プロフィール計で鋳片表面温度を測定しながら、厚み２５０ｍｍ、幅２０００ｍｍのスラブ鋳片を１．５ｍ／分の鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。鋳片表面温度プロフィール計で測定された鋳片幅方向の表面温度分布を図６に示す。鋳造速度が１．５ｍ／分の場合には、鋳片表面温度プロフィール計で測定される鋳片幅方向の表面温度分布は、温度偏差が約４５℃以下であり、ほぼ均一に冷却されていた。
【００４６】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／分に増速し、二次冷却水量を鋳造速度に比例して増加したところ、ロールチョック６ａの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図６に示すように、鋳片表面温度の偏差は２５０℃以上に拡大した。そこで、吸引ポンプ１６を起動し、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに設置した各吸引管１４による残留水の吸引を開始した。各吸引管１４による残留水の吸引を開始してから約５分後に鋳片表面温度の偏差が小さくなり始め、約１０分後には、図６に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。尚、図６に示す「従来法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施しない鋳造形態であり、「本発明法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施した鋳造形態である。
【符号の説明】
【００４７】
１ スラブ連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ スライディングノズル
４ 浸漬ノズル
５ 鋳型
６ 鋳片支持ロール
６ａ ロールチョック
７ 搬送ロール
８ ガス切断機
９ 溶鋼
１０ 鋳片
１１ 凝固シェル
１２ 未凝固相
１３ エアーミストスプレーノズル
１４ 吸収管
１５ ヘッダー管
１６ 吸引ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速鋳造時であっても鋳片を均一に冷却することのできる、連続鋳造設備の二次冷却帯における鋳片の冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造では、取鍋内の溶鋼を一旦タンディッシュに注入し、タンディッシュ内に所定量の溶鋼が滞在した状態で、タンディッシュ内の溶鋼を、タンディッシュ底部に設置した浸漬ノズルを介して鋳型に注入している。鋳型内に注入された溶鋼は冷却されて鋳型との接触面に凝固シェルを形成し、この凝固シェルを外殻とし、内部に未凝固溶鋼を有する鋳片は、鋳型下方に設けられた二次冷却帯において、鋳片表面に噴射される冷却水（「二次冷却水」ともいう）によって冷却されながら鋳型下方に連続的に引抜かれ、やがて中心部までの凝固が完了する。中心部までの凝固の完了した鋳片を所定の長さに切断して、圧延用素材である鋳片が製造されている。
【０００３】
二次冷却帯において、不均一な冷却が発生すると、鋳片の表面や内部に割れが生じたり、鋳片中心部の中心偏析が悪化したりするので、鋳片の鋳造方向及び幅方向で均一な冷却を行うことが提案され、実施されてきた。この場合、スラブ鋳片は幅が広く、複数個のスプレーノズルを幅方向に配置する必要があることから、幅方向で不均一冷却になりやすく、特に、鋳片幅方向で均一な冷却を行うことが重要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、スプレーノズルの先端に複数の噴射孔を設け、隣り合うロール間において、前記噴射孔から噴射される互いに平行な、複数条のフラットスプレー水で鋳片表面を冷却することが開示されている。特許文献１によれば、複数条のスプレー水で冷却するので、冷却−復熱の温度差が小さくなり、それに応じて繰り返しの熱応力が軽減され、鋳片の表面割れが軽減されるとしている。
【０００５】
特許文献２には、スプレーノズルから噴射される冷却水の、鋳片引き抜き方向の水量分布で、水量分布における最大部の２０％となる点をＡ及びＢとしたとき、ＡとＢとの間では最大部の２０％以上の水量分布が連続し、且つ、スプレーノズルの噴射孔中心をＣとしたとき、角ＡＣＢが３０度以上であるスプレーノズルを用いて鋳片を冷却することが開示されている。特許文献２によれば、鋳片に対する冷却能を効率良く高めることができるとしている。
【０００６】
また、特許文献３には、加圧系にブースターポンプを備えた送水機構を介して、鋳片に２５〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2（２．５〜９．８ＭＰａ）の給水圧の冷却水を吹き付けて冷却しながら連続鋳造することが開示されている。特許文献３によれば、鋳片に衝突した冷却水のはね帰りが霧状化され、鋳片表面の部分的な溜り水の発生が防止され、部分的な過冷却が防止されて、均一な冷却が実現されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５０−１０３４２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１３６２０５号公報
【特許文献３】特開昭５７−９１８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
鋼の連続鋳造において、一般に、二次冷却帯の鋳片の表面温度は７００〜１０００℃に制御されているが、近年の鋳造速度の高速化に伴い、二次冷却の能力が強化され、鋳造中の鋳片表面温度は全般的に低下する傾向にある。また、鋳造速度の高速化に伴って、鋳片に、７００℃を下回る表面温度の部位が局部的に生じる現象（「過冷却現象」と呼ぶ）が発生するようになった。過冷却現象の発生した鋳片の表面温度は、鋳片幅方向に温度ムラが生じる。
【０００９】
この過冷却現象は、鋳造中の鋳片の表面が二次冷却帯における過冷却によって低下する現象であり、図１に、過冷却のスラブ鋳片における温度ムラの発生状況（図１（Ａ））と、冷却後のスラブ鋳片の表面割れの発生状況（図１（Ｂ））との関係を示す。図１に示すように、鋳造後の鋳片を観察すると、温度ムラの発生部位に表面割れが集中することが分かる。尚、本発明者らは、この過冷却現象の発生原因を追求し、鋳片の温度ムラ発生と、鋳片表面に滞留する二次冷却水（滞留する二次冷却水を「残留水」と呼ぶ）の水温との間に相関があることを知見している。
【００１０】
この過冷却現象つまり温度ムラを防止する観点から上記従来技術を検証すれば、上記従来技術は、何れも過冷却現象の防止には効果がないか、効果があっても効率的ではない。
【００１１】
即ち、特許文献１は、スプレー水の噴射される面積、つまり冷却面積を広げて過冷却を防止しているが、フラットスプレーノズルを使用しており、フラットスプレーノズルのみで冷却する限り、冷却時の衝突圧力が強く、二次冷却水量も多いので、残留水の発生を防ぐことはできず、高速鋳造下での過冷却現象の発生を防ぐことはできない。
【００１２】
特許文献２は、鋳造方向の噴射角度を広げたスプレーノズルであり、特許文献１のフラットスプレーノズルに比較すれば、冷却時の衝突圧力を弱くすることができるので、過冷却現象は発生しにくくなる。しかしながら、スプレーノズルを用いて冷却する限り、残留水の発生を防ぐことはできず、鋳造速度を高速化すると、過冷却現象が発生する。
【００１３】
特許文献３は、鋳片に２５〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧の二次冷却水を噴射することにより、残留水の発生を防ぎ、均一冷却を行うものであり、高圧水によって残留水の発生は抑制され、過冷却現象防止の効果が発現される。しかしながら、鋼の連続鋳造機においては、二次冷却帯の長さは２０ｍから長いものでは５０ｍにも達し、全ての二次冷却ゾーンで高圧水による冷却を実施することは設備費のみならず運転費が嵩み、たとえ上流部の二次冷却ゾーンだけに絞ったとしても運転費が高く、実用的ではない。
【００１４】
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、連続鋳造設備の二次冷却帯にて鋳造中の鋳片を冷却するにあたり、鋳片表面に過冷却現象を発生させることなく、鋳片を均一に冷却することのできる二次冷却方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するための第１の発明に係る連続鋳造における二次冷却方法は、連続鋳造機で鋳造されている鋳片を、鋳片支持ロールで支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管によって吸引・除去しながら鋳片を二次冷却することを特徴とするものである。
【００１６】
第２の発明に係る連続鋳造における二次冷却方法は、第１の発明において、前記鋳片支持ロールが鋳片幅方向で２以上に分割された分割型鋳片支持ロールであり、該分割型鋳片支持ロールのロールチョックの部位に、前記吸引管を配置することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、二次冷却水の残留水を、吸引管を用いて吸引・除去しながら鋳片を二次冷却するので、過冷却現象の原因である残留水が鋳片表面から除去され、鋳造速度を高めた条件下であっても鋳片表面は過冷却とならず、鋳片表面に温度ムラを発生させることなく、鋳片を均一に冷却することが実現される。その結果、表面割れのない表面品質に優れた鋳片を高い生産性で鋳造することが可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】過冷却のスラブ鋳片における温度ムラの発生状況と、冷却後のスラブ鋳片の表面割れの発生状況との関係を示す図である。
【図２】本発明を適用したスラブ連続鋳造機の概略図である。
【図３】本発明を適用したスラブ連続鋳造機の第１冷却ゾーンの概略図である。
【図４】実施例１における鋳片幅方向の表面温度分布を示す図である。
【図５】本発明を適用した他のスラブ連続鋳造機の第１冷却ゾーンの概略図である。
【図６】実施例２における鋳片幅方向の表面温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本発明に至った経緯を説明する。
【００２０】
本発明者らは、実機連続鋳造機の操業結果から、鋳造速度が速くなると、前述した図１に示すように、温度ムラの原因である鋳片の過冷却現象が多発し、それに応じて鋳片の表面割れが多発することを確認した。そこで、鋳造速度が速くなると過冷却現象が起こりやすくなる原因を追求した。
【００２１】
連続鋳造機の設備長は限られており、従って、鋳造速度が速くなると、限られた設備長の範囲内で鋳片の凝固を完了させなければならず、そのために、二次冷却帯における冷却能力を強くする。通常、二次冷却帯の水スプレーノズルやエアーミストスプレーノズル（以下、まとめて「スプレーノズル」とも記す）から噴射される冷却水量或いはエアーミスト量（冷却水と空気との混合体）を増加させて、二次冷却帯における冷却能力を強くしている。一般的に、連続鋳造機の二次冷却は、鋳造される溶鋼１ｋｇあたりの冷却水量が一定となるように制御されており、この場合には、鋳造速度が２倍になると、単位時間あたりの二次冷却水量は２倍になる。
【００２２】
スプレーノズルから噴射された冷却水は、鋳片表面に衝突した後の水温が初期状態の常温から沸騰温度まで上昇することによる顕熱、及び、蒸発による蒸発潜熱によって鋳片から熱を奪い、且つ、冷却水の衝突力による冷却促進作用が働いて、鋳片表面の冷却が行われる。この場合、噴射された二次冷却水は蒸発しきれず、鋳片表面上や、鋳片支持ロールと鋳片とに挟まれて残留水となって滞留する。また、一部の残留水は鋳片幅方向に流れて鋳片表面から落下し、また、一部の残留水は、鋳片幅方向で２以上に分割された分割型鋳片支持ロールのロールチョックの間隙を通って鋳片表面上を沿うようにして下流側へ流下する。尚、分割型鋳片支持ロールは、鋳片の支持面積を増加させるべくロールピッチ（鋳造方向のロール間距離）を小さくすると、自ずと鋳片支持ロールのロール径が小さくなり、ロール径が小さくなるとロールの剛性が低下してロール自体のたわみが大きくなるので、このたわみを少なくするための鋳片支持ロールである。当然ながら、分割型鋳片支持ロールが配置されないスラブ連続鋳造機も存在する。
【００２３】
鋳造速度が低速の範囲は二次冷却水量が少ないので、鋳片上に滞留している残留水の水温は８０℃以上の高温であることが確認されている。また、この場合には、過冷却現象は発生しないことが確認されている。しかしながら、鋳造速度が上がって二次冷却水量が増加すると、鋳片上に滞留する残留水が多くなり、残留水の水温は低下することが予測される。
【００２４】
そこで、実験装置を用いて、二次冷却水量とそのときの残留水の温度との関係について調査した。実験は、加熱した平らな厚鋼板を斜めに配置し、この厚鋼板の上端部に、ロールチョックの間隙を模擬したスリット（スリットの数＝１）を有する遮蔽箱を配置し、この遮蔽箱の内側に冷却水を供給し、この冷却水がスリットを通って厚鋼板の表面を流下するようにして行った。流下する冷却水の温度は、スリットの出口位置に、厚鋼板の表面から２ｍｍ離して配置した熱電対により測定し、厚鋼板の温度は、スリットの出口位置に、厚鋼板の表面から１ｍｍ離れた厚鋼板の内部に埋め込んだ熱電対により測定した。
【００２５】
厚鋼板を遮蔽箱とともに均熱炉で１０００℃に加熱し、この厚鋼板を均熱炉から取り出して所定の位置に配置し、厚鋼板の温度が９００℃になった時点で、遮蔽箱の内側に３５℃の冷却水を水供給管から供給した。冷却水の供給量は１０Ｌ（リットル）／分及び２０Ｌ／分の２水準とした。
【００２６】
冷却水の供給量が１０Ｌ／分の場合には、スリット出口位置の冷却水の水温は８５〜９０℃と高温のままであり、また、厚鋼板の温度はほぼ一定速度で低下し、給水開始から５０秒を経過した時点では約８００℃であり、過冷却現象は発生しなかった。しかし、冷却水の供給量が２０Ｌ／分の場合には、冷却水の水温は、給水直後は約８０℃程度であったが、給水開始から２０秒を過ぎた頃から水温が８０℃以下に下がりだし、給水開始から５０秒を経過した時点では約６０℃程度となった。また、スリット出口位置の冷却水の水温が８０℃未満になった以降、厚鋼板の温度も急激に下がりだし、給水開始から５０秒を経過した時点では約３００℃まで低下した。つまり、冷却水の供給量が２０Ｌ／分の場合には過冷却現象が発生した。
【００２７】
これらの結果から、二次冷却水の滞留水の水温が低下することが、過冷却現象の原因であることが分かった。つまり、鋳造速度が上がって二次冷却水量が増加すると、鋳片上に滞留する残留水が多くなり、残留水の水温は８０℃未満に低下する。鋳片の幅方向に流れて鋳片表面から落下する残留水は問題とならないが、分割型鋳片支持ロールのロールチョックの間隙を通って鋳片表面上を沿うようにして下流側へ流下する残留水は、残留水の水温が低下することに伴ってサブクール度が高くなり、この残留水には鋳片を冷却する作用が発現する。残留水による冷却の作用が一旦鋳片に働くと、その部位の鋳片の表面温度が低下し、鋳片表面の濡れ性が良くなって更に冷却作用が強くなり、局部的に表面温度の低い部位が形成される。そして、これが過冷却現象の発生原因であることを見出した。従って、鋳片表面上の残留水を吸引管などにより強制的に鋳片表面上から吸引・除去すれば、過冷却現象は発生しないとの知見を得た。
【００２８】
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、連続鋳造機で鋳造されている鋳片を、鋳片支持ロールで支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管によって強制的に吸引・除去しながら鋳片を二次冷却することを特徴としている。
【００２９】
残留水を吸引するための吸引管は、その内部が減圧状態になり、鋳片上に滞留する残留水を吸引可能である限り、どのような構成であっても構わず、例えば、液体用ポンプまたは気体用ポンプと連結され、これらのポンプによって残留水を吸引するようにしてもよい。但し、気体用ポンプの場合には、吸引した残留水がポンプまで到達しないようにするために、吸引した残留水を分離するための水分分離槽を経路の途中に配置する必要がある。また、霧吹きやアスピレーターなどのように、流路内のオリフィス部を高速で通過する気体（空気）または液体（水）による減圧効果を利用して、鋳片上に滞留する残留水を吸い上げるようにしてもよい。何れにしろ、残留水だけを吸引することはなく、空気も吸い込むことを考慮して、吸引管を構成することが好ましい。吸引管の内径は、特に規定する必要はなく、５〜３０ｍｍ程度であれば十分である。
【００３０】
鋳片幅方向における残留水の吸引位置は、鋳片幅方向中央部の一箇所としてもよいが、鋳片幅方向に二個所以上設置し、鋳片幅方向で満遍無く吸引することが好ましい。また、分割型鋳片支持ロールが配置された連続鋳造機の場合には、分割型鋳片支持ロールのロールチョックの間隙を通って残留水が流下するので、これを防止するために、分割型鋳片支持ロールのロールチョックの部位に吸引管を配置することが好ましい。この場合、ロールチョックの部位に配置すると同時に、更に鋳片幅方向に１箇所以上の吸引管を配置することが好ましい。
【００３１】
吸引管による残留水の吸引・除去は、二次冷却帯の全ての二次冷却ゾーンで実施する必要はなく、二次冷却水量の多い上流部または中流部の二次冷却ゾーンのみで実施してもよく、また、その場合でも、鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロールの全ての位置で実施する必要はなく、数本の鋳片支持ロール毎に吸引管を配置し、吸引・除去を実施してもよい。つまり、完全に残留水を鋳片上から除去する必要はなく、鋳造速度が低速の場合に滞留する残留水と同程度の残留水が滞留しても問題ない。
【００３２】
また、水スプレーノズルが配置された二次冷却ゾーンであっても、エアーミストスプレーノズルが配置された二次冷却ゾーンであっても、冷却水を使用する限り、本発明を適用することができる。
【００３３】
このように、本発明によれば、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる残留水を、吸引管を用いて吸引・除去しながら鋳片を二次冷却するので、過冷却現象の原因である残留水が鋳片表面から除去され、鋳造速度を高めた鋳造下であっても鋳片表面は過冷却とならず、鋳片表面に温度ムラを発生させることなく、鋳片を均一に冷却することが実現される。
【実施例１】
【００３４】
図２に示すスラブ連続鋳造機における本発明の実施例を説明する。図２において、符号１は、垂直曲げ型のスラブ連続鋳造機、２は、取鍋から供給される溶鋼を鋳型に中継供給するためのタンディッシュ、３は、鋳型への溶鋼流量調整用のスライディングノズル、４は、溶鋼を鋳型内に注入するための浸漬ノズル、５は、溶鋼を冷却して鋳片の外殻形状を形成するための鋳型、６は、鋳片を支持・案内するための鋳片支持ロール、７は、鋳造された鋳片を搬送するための搬送ロール、８は、鋳造された鋳片を所定長さに切断するためのガス切断機、９は溶鋼、１０は鋳造されつつある鋳片、１０ａは切断された鋳片、１１は凝固シェル、１２は未凝固相である。
【００３５】
使用したスラブ連続鋳造機１の設備長は４５ｍであり、幅２０００ｍｍのスラブ鋳片の鋳造が可能な設備である。鋳型５の上端から鋳型５の下端までが１ｍであり、鋳型直下から機端までの４４ｍの範囲が二次冷却帯であり、この二次冷却帯を、およそ１１ｍ毎に、鋳型直下側から機端側に向いて、第１冷却ゾーン、第２冷却ゾーン、第３冷却ゾーン、第４冷却ゾーンの４つの二次冷却ゾーンに分け、それぞれの二次冷却ゾーン毎に冷却条件を設定した。図２において、Ａ−Ａ’位置からＢ−Ｂ’位置直上の鋳片支持ロール６までの範囲が第１冷却ゾーン、Ｂ−Ｂ’位置からＣ−Ｃ’位置直上の鋳片支持ロール６までの範囲が第２冷却ゾーン、Ｃ−Ｃ’位置からＤ−Ｄ’位置直上の鋳片支持ロール６までの範囲が第３冷却ゾーン、Ｄ−Ｄ’位置から機端の鋳片支持ロール６までの範囲が第４冷却ゾーンである。二次冷却帯の各二次冷却ゾーンにはエアーミストスプレーノズルが配置されており、このエアーミストスプレーノズルから噴射されるエアーミストにより、鋳片１０は冷却される。
【００３６】
これらの二次冷却ゾーンのうち、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンで本発明方法を適用した。図３は、図２に示すスラブ連続鋳造機の第１冷却ゾーンの上部側の垂直部の範囲を示す概略図であり、図３（Ａ）は鋳片の短辺側から見た図、図３（Ｂ）は鋳片の長辺側から見た図である。
【００３７】
図３に示すように、この範囲の鋳片支持ロール６は、ロールチョック６ａで鋳片１０の幅方向に２つに分割された分割型鋳片支持ロールであり、ロールチョック６ａの部位が鋳造方向に互い違いに並ぶように、鋳片支持ロール６が配置されている。隣り合う鋳片支持ロール６の間には、それぞれ２つのエアーミストスプレーノズル１３が配置されており、鋳片１０は、分割型の鋳片支持ロール６で支持されながら、エアーミストスプレーノズル１３から噴射されるエアーミストで冷却される。また、残留水が溜まる、鋳片１０と鋳片支持ロール６とで囲まれた部分に、内径１０ｍｍの吸引管１４が配置されている。吸引管１４は、鋳片１０の両側に配置されるヘッダー管１５と連結され、ヘッダー管１５は、吸引ポンプ１６と接続されている。つまり、ヘッダー管１５からほぼ水平に伸びて、鋳片１０と鋳片支持ロール６とで囲まれた部分に吸引管１４が設置されており、二次冷却水の残留水は、吸引ポンプ１６の作動によって吸引管１４により吸引・除去され、吸引された残留水は、ヘッダー管１５に集められ、その後、吸引ポンプ１６を介して系外に排出されるように構成されている。
【００３８】
尚、図３では鋳片１０の片側の長辺面のみにエアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されているが、これは、図が煩雑になることを避けるためであり、実際には、鋳片１０の両側の長辺面に、エアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されている。但し、スラブ連続鋳造機１の湾曲部及び水平部の鋳片１０の下面側では、鋳片１０に噴射された二次冷却水は重力によって自然落下し、残留水は発生しないので、鋳片１０の傾斜角度が小さくなる範囲は、鋳片下面側には吸引管１４を配置する必要がない。従って、ここでは、第１冷却ゾーンでは、鋳片１０の両側に吸引管１４を配置しているが、第２冷却ゾーンでは、鋳片下面側には吸引管１４を配置せず、鋳片１０の上面側にのみ吸引管１４を配置した。
【００３９】
この構成のスラブ連続鋳造機１を用い、二次冷却帯の第３冷却ゾーンと第４冷却ゾーンとの境界の鋳片上面側に設置した、赤外線カメラからなる表面温度プロフィール計（図示せず）で鋳片表面温度を測定しながら、厚み２５０ｍｍ、幅２０００ｍｍのスラブ鋳片を１．５ｍ／分の鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。鋳片表面温度プロフィール計で測定された鋳片幅方向の表面温度分布を図４に示す。鋳造速度が１．５ｍ／分の場合には、鋳片表面温度プロフィール計で測定される鋳片幅方向の表面温度分布は、温度偏差が約４０℃以下であり、ほぼ均一に冷却されていた。
【００４０】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／分に増速し、二次冷却水量を鋳造速度に比例して増加したところ、ロールチョック６ａの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図４に示すように、鋳片表面温度の偏差は２５０℃以上に拡大した。そこで、吸引ポンプ１６を起動し、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに設置した各吸引管１４による残留水の吸引を開始した。各吸引管１４による残留水の吸引を開始してから約５分後に鋳片表面温度の偏差が小さくなり始め、約１０分後には、図４に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。尚、図４に示す「従来法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施しない鋳造形態であり、「本発明法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施した鋳造形態である。
【実施例２】
【００４１】
実施例１に示すスラブ連続鋳造機１における吸引管１４の設置位置に替えて、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンの鋳片支持ロール６のロールチョック６ａの部位に吸引管１４を配置したスラブ連続鋳造機を用いて本発明を実施した。
【００４２】
図５に、鋳片支持ロール６のロールチョック６ａの部位に吸引管１４を配置した概略図を示す。尚、図５は、第１冷却ゾーンの上部側の垂直部の範囲を示す概略図であり、図５（Ａ）は鋳片の短辺側から見た図、図５（Ｂ）は鋳片の長辺側から見た図である。
【００４３】
図５に示すように、ロールチョック６ａの部位が鋳造方向に互い違いに並ぶように、鋳片支持ロール６が配置されており、このロールチョック６ａの直上に、鋳片長辺面に対してほぼ垂直な方向に向いて、内径１０ｍｍの吸引管１４が各ロール間に配置されている。吸引管１４はヘッダー管１５と連結し、ヘッダー管１５は吸引ポンプ１６と連結されている。つまり、ロールチョック６ａの直上の位置に、鋳片長辺面に接近して吸引管１４が設置されており、ロールチョック６ａを通って流下しようとする残留水は、吸引ポンプ１６の作動によって吸引管１４で吸引・除去され、吸引された残留水は、ヘッダー管１５に集められ、その後、吸引ポンプ１６を介して外部に排出されるように構成されている。
【００４４】
尚、図５では鋳片１０の片側の長辺面のみにエアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されているが、これは、図が煩雑になることを避けるためであり、実際には、鋳片１０の両側の長辺面に、エアーミストスプレーノズル１３及び吸引管１４が配置されている。また、実施例１と同様に、第１冷却ゾーンでは、鋳片１０の両側に吸引管１４を配置しているが、第２冷却ゾーンでは、鋳片１０の上面側にのみ吸引管１４を配置した。このスラブ連続鋳造機のその他の構造は、実施例１に示すスラブ連続鋳造機１と同一構造であり、その説明は省略する。
【００４５】
この構成のスラブ連続鋳造機を用い、二次冷却帯の第３冷却ゾーンと第４冷却ゾーンとの境界の鋳片上面側に設置した、赤外線カメラからなる表面温度プロフィール計で鋳片表面温度を測定しながら、厚み２５０ｍｍ、幅２０００ｍｍのスラブ鋳片を１．５ｍ／分の鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。鋳片表面温度プロフィール計で測定された鋳片幅方向の表面温度分布を図６に示す。鋳造速度が１．５ｍ／分の場合には、鋳片表面温度プロフィール計で測定される鋳片幅方向の表面温度分布は、温度偏差が約４５℃以下であり、ほぼ均一に冷却されていた。
【００４６】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／分に増速し、二次冷却水量を鋳造速度に比例して増加したところ、ロールチョック６ａの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図６に示すように、鋳片表面温度の偏差は２５０℃以上に拡大した。そこで、吸引ポンプ１６を起動し、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに設置した各吸引管１４による残留水の吸引を開始した。各吸引管１４による残留水の吸引を開始してから約５分後に鋳片表面温度の偏差が小さくなり始め、約１０分後には、図６に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。尚、図６に示す「従来法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施しない鋳造形態であり、「本発明法」とは、吸引管１４による残留水の吸引を実施した鋳造形態である。
【符号の説明】
【００４７】
１ スラブ連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ スライディングノズル
４ 浸漬ノズル
５ 鋳型
６ 鋳片支持ロール
６ａ ロールチョック
７ 搬送ロール
８ ガス切断機
９ 溶鋼
１０ 鋳片
１１ 凝固シェル
１２ 未凝固相
１３ エアーミストスプレーノズル
１４ 吸収管
１５ ヘッダー管
１６ 吸引ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造機で鋳造されている鋳片を、鋳片支持ロールで支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管によって吸引・除去しながら鋳片を二次冷却することを特徴とする、連続鋳造における二次冷却方法。
【請求項２】
前記鋳片支持ロールが鋳片幅方向で２以上に分割された分割型鋳片支持ロールであり、該分割型鋳片支持ロールのロールチョックの部位に、前記吸引管を配置することを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造における二次冷却方法。
【請求項１】
連続鋳造機で鋳造されている鋳片を、鋳片支持ロールで支持しながら鋳型の下方に設けた二次冷却帯にて冷却水または冷却水と気体との混合体を用いて二次冷却するに際し、連続鋳造中の鋳片表面に溜まる、前記冷却水の残留水を吸引管によって吸引・除去しながら鋳片を二次冷却することを特徴とする、連続鋳造における二次冷却方法。
【請求項２】
前記鋳片支持ロールが鋳片幅方向で２以上に分割された分割型鋳片支持ロールであり、該分割型鋳片支持ロールのロールチョックの部位に、前記吸引管を配置することを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造における二次冷却方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５３５２９（Ｐ２０１０−２５３５２９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８７９９（Ｐ２００９−１０８７９９）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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