連続鋳造における二次冷却方法
【課題】 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。
【解決手段】 本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１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５の下方に設けた複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として鋳片を二次冷却することを特徴とする。
【解決手段】 本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１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５の下方に設けた複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として鋳片を二次冷却することを特徴とする。
【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跳ね返りが霧状化され、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）の水温とのあいだ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従前の冷却方法で冷却する限り、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複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として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、二次冷却帯の全ての冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上とすることを特徴とするものである。
【００１７】
第３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、鋳型直下から少なくとも二次冷却帯全長の１／２の距離までの範囲の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上とすることを特徴とするものである。
【００１８】
第４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、冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水温が５０℃以上の冷却水で連続鋳造中の鋳片を二次冷却するので、連続鋳造中の鋳片表面に二次冷却水の残留水が溜まったとしても残留水の温度は高く、残留水が多くなる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】
【００２０】
【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】鋳片の二次冷却を模擬した実験装置の概略図である。
【図３】模擬実験装置における、供給する冷却水の水温と、スリット出口位置での冷却水の水温との関係を示す図である。
【図４】本発明を適用したスラブ連続鋳造機の概略図である。
【図５】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。
【図７】実施例３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】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
そこで、図２に示す、鋳片の二次冷却を模擬した実験装置を用いて、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１３を斜め（傾斜角度：４５°）に配置し、この厚鋼板１３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、スリットの間隔：１００ｍｍ）を有する遮蔽箱１４を配置し、この遮蔽箱１４の内側に２本の水供給管１５から冷却水を供給し、この冷却水がスリットを通って厚鋼板１３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１３の表面から２ｍｍ離して配置した熱電対（図示せず）により測定し、厚鋼板１３の温度は、スリットの出口位置に、厚鋼板１３の表面から１ｍｍ離れた厚鋼板１３の内部に埋め込んだ熱電対（図示せず）により測定した。
【００２７】
厚鋼板１３を遮蔽箱１４とともに均熱炉で１０００℃に加熱し、この厚鋼板１３及び遮蔽箱１４を均熱炉から取り出して所定の位置に配置し、厚鋼板１３の温度が９００℃になった時点で、遮蔽箱１４の内側に３５℃の冷却水を水供給管１５から供給した。冷却水の供給量は１０リットル／ｍｉｎ及び１５リットル／ｍｉｎの２水準とした。
【００２８】
冷却水の供給量が１０リットル／ｍｉｎ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１５リットル／ｍｉｎ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４００℃まで低下した。つまり、冷却水の供給量が１５リットル／ｍｉｎの場合には過冷却現象が発生した。
【００２９】
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左右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。尚、サブクールとは、冷却水の飽和温度と冷却水温度との温度差によって冷却される効果のことで、サブクール度は、冷却水の飽和温度と冷却水との温度差を示す。
【００３０】
そこで更に、過冷却現象に及ぼす冷却水の水温の影響について、上記の図２に示す実験装置を用いて調査した。この試験では、水供給管１５から供給する冷却水の供給量は１５リットル／ｍｉｎの一定とし、供給する冷却水の水温を１０℃、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃の６水準とした。
【００３１】
その結果、冷却水の水温が４０℃以下では過冷却現象が発生したが、冷却水の水温が５０℃以上では過冷却現象は発生しないことが確認できた。図３に、供給する冷却水の水温が３０℃、４０℃及び５０℃のときの、スリット出口位置での冷却水の水温の測定結果を示す。図３に示すように、冷却水の水温が５０℃以上の場合には、スリット出口位置での水温は９０℃以上になっており、サブクール度は１０度以下であった。この場合、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７７０℃であり、過冷却現象は発生しなかった。一方、冷却水の水温が４０℃以下の場合には、スリット出口位置での水温は給水開始時は８０℃程度を確保していたが、時間の経過とともに低下し、給水開始から５０秒を経過した時点では約６０℃程度となり、サブクール度も１０度以上に増加した。この場合、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４００℃まで低下し、過冷却現象が発生した。
【００３２】
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複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として鋳片を二次冷却することを特徴としている。
【００３３】
連続鋳造機の二次冷却帯は、複数の冷却ゾーンで構成されていて、一般的には冷却ゾーン毎に冷却水量が制御されている。また、鋳片表面に噴霧された冷却水は、スケールピット、沈殿槽、冷却塔、給水槽を経由し、再度二次冷却水として循環使用されることが一般的であり、スプレーノズルから噴霧される冷却水の水温は、冷却塔出口における水温により左右される。つまり、冷却塔の冷却ファンの稼動数を変更するなどして冷却塔での抜熱量を調整して冷却水の水温を制御している。
【００３４】
本発明においても、冷却塔における抜熱量の調整により供給する冷却水の水温を５０℃以上に制御することを基本とする。但し、循環使用される冷却水の水温は、冷却塔を経由しないでバイパスを設置したとしても、５０℃を超えることは希であり、特に厳寒の冬場は、５０℃を確保することは困難である。従って、本発明を実施するにおいては、供給する冷却水の温度を５０℃以上に確保するために、スケールピット、沈殿槽、給水槽などに水没式の加熱器などを設置する、或いは蒸気を吹き込むなどして水温を５０℃以上に確保する。
【００３５】
また、本発明において、供給する冷却水の温度を５０℃以上とする冷却ゾーンは、二次冷却水の給水設備を温度条件によらずに１つにまとめることができることから、全ての冷却ゾーンとすることが好ましいが、設備長の長い大型の連続鋳造機では二次冷却帯が広大で、水温を５０℃以上に確保するための加熱器などの容量が大きくなりすぎる恐れがある。このような場合には、過冷却現象が生じ易い、鋳型直下から二次冷却帯全長の１／２の距離までの範囲の冷却ゾーン、或いは、冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上の冷却水量の多い冷却ゾーンだけで、供給する冷却水の水温を５０℃以上としてもよい。このように、供給する冷却水の水温を５０℃以上とする冷却ゾーンを特定の冷却ゾーンに限る場合には、給水経路に別途給水槽などを設け、水温を独立して制御することが必要となる。
【００３６】
また、水スプレーノズルが配置された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。
【００３７】
このように、本発明によれば、水温が５０℃以上の冷却水で連続鋳造中の鋳片を二次冷却するので、連続鋳造中の鋳片表面に二次冷却水の残留水が溜まったとしても残留水の温度は高く、残留水が多くなる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均一に冷却することが実現される。
【実施例１】
【００３８】
図４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４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。
【００３９】
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４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（図示せず）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。
【００４０】
この構成のスラブ連続鋳造機１を用い、供給する二次冷却水の水温を３０℃に制御し、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／ｍｉｎの鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。
【００４１】
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５に示す。鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎ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。
【００４２】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎ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、ロールチョックの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図５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、供給する二次冷却水の水温を５０℃に昇温した。供給する冷却水の水温を５０℃としてから約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５に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。
【実施例２】
【００４３】
図４に示すスラブ連続鋳造機を用い、供給する二次冷却水の水温を３０℃に制御し、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／ｍｉｎの鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。
【００４４】
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／ｍｉｎ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。
【００４５】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎ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、第３冷却ゾーン及び第４冷却ゾーンに供給する二次冷却水の水温を５０℃に昇温した。しかしながら、供給する冷却水の水温を５０℃としてから１０分間経過しても温度差はほとんど縮小しなかった。その後、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する二次冷却水の水温のみを５０℃に昇温した。第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する冷却水の水温を５０℃としてから約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。
【実施例３】
【００４６】
図４に示すスラブ連続鋳造機を用い、供給する二次冷却水の水温を３０℃に制御し、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／ｍｉｎの鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。
【００４７】
鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎにおける二次冷却水量は、第１冷却ゾーンは９３リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第２冷却ゾーンは７７リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第３冷却ゾーンは６０リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第４冷却ゾーンは４３リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)であった。
【００４８】
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７に示す。鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎ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。
【００４９】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎに増速し、二次冷却水量を鋳造速度の増速に応じて増加した。鋳造速度が２．０ｍ／ｍｉｎにおける二次冷却水量は、第１冷却ゾーンは１２７リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第２冷却ゾーンは１１０リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第３冷却ゾーンは９３リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第４冷却ゾーンは７７リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)であった。
【００５０】
鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎに増速したところ、ロールチョックの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図７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、冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上である第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する二次冷却水の水温を５０℃に昇温した。第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する冷却水の水温を５０℃としてから約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７に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。
【符号の説明】
【００５１】
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
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 厚鋼板
１４ 遮蔽箱
１５ 水供給管
【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跳ね返りが霧状化され、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）の水温とのあいだ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従前の冷却方法で冷却する限り、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複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として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、二次冷却帯の全ての冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上とすることを特徴とするものである。
【００１７】
第３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、鋳型直下から少なくとも二次冷却帯全長の１／２の距離までの範囲の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上とすることを特徴とするものである。
【００１８】
第４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、冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水温が５０℃以上の冷却水で連続鋳造中の鋳片を二次冷却するので、連続鋳造中の鋳片表面に二次冷却水の残留水が溜まったとしても残留水の温度は高く、残留水が多くなる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】
【００２０】
【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】鋳片の二次冷却を模擬した実験装置の概略図である。
【図３】模擬実験装置における、供給する冷却水の水温と、スリット出口位置での冷却水の水温との関係を示す図である。
【図４】本発明を適用したスラブ連続鋳造機の概略図である。
【図５】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。
【図７】実施例３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】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
そこで、図２に示す、鋳片の二次冷却を模擬した実験装置を用いて、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１３を斜め（傾斜角度：４５°）に配置し、この厚鋼板１３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、スリットの間隔：１００ｍｍ）を有する遮蔽箱１４を配置し、この遮蔽箱１４の内側に２本の水供給管１５から冷却水を供給し、この冷却水がスリットを通って厚鋼板１３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１３の表面から２ｍｍ離して配置した熱電対（図示せず）により測定し、厚鋼板１３の温度は、スリットの出口位置に、厚鋼板１３の表面から１ｍｍ離れた厚鋼板１３の内部に埋め込んだ熱電対（図示せず）により測定した。
【００２７】
厚鋼板１３を遮蔽箱１４とともに均熱炉で１０００℃に加熱し、この厚鋼板１３及び遮蔽箱１４を均熱炉から取り出して所定の位置に配置し、厚鋼板１３の温度が９００℃になった時点で、遮蔽箱１４の内側に３５℃の冷却水を水供給管１５から供給した。冷却水の供給量は１０リットル／ｍｉｎ及び１５リットル／ｍｉｎの２水準とした。
【００２８】
冷却水の供給量が１０リットル／ｍｉｎ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１５リットル／ｍｉｎ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４００℃まで低下した。つまり、冷却水の供給量が１５リットル／ｍｉｎの場合には過冷却現象が発生した。
【００２９】
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左右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。尚、サブクールとは、冷却水の飽和温度と冷却水温度との温度差によって冷却される効果のことで、サブクール度は、冷却水の飽和温度と冷却水との温度差を示す。
【００３０】
そこで更に、過冷却現象に及ぼす冷却水の水温の影響について、上記の図２に示す実験装置を用いて調査した。この試験では、水供給管１５から供給する冷却水の供給量は１５リットル／ｍｉｎの一定とし、供給する冷却水の水温を１０℃、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃の６水準とした。
【００３１】
その結果、冷却水の水温が４０℃以下では過冷却現象が発生したが、冷却水の水温が５０℃以上では過冷却現象は発生しないことが確認できた。図３に、供給する冷却水の水温が３０℃、４０℃及び５０℃のときの、スリット出口位置での冷却水の水温の測定結果を示す。図３に示すように、冷却水の水温が５０℃以上の場合には、スリット出口位置での水温は９０℃以上になっており、サブクール度は１０度以下であった。この場合、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７７０℃であり、過冷却現象は発生しなかった。一方、冷却水の水温が４０℃以下の場合には、スリット出口位置での水温は給水開始時は８０℃程度を確保していたが、時間の経過とともに低下し、給水開始から５０秒を経過した時点では約６０℃程度となり、サブクール度も１０度以上に増加した。この場合、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４００℃まで低下し、過冷却現象が発生した。
【００３２】
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複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として鋳片を二次冷却することを特徴としている。
【００３３】
連続鋳造機の二次冷却帯は、複数の冷却ゾーンで構成されていて、一般的には冷却ゾーン毎に冷却水量が制御されている。また、鋳片表面に噴霧された冷却水は、スケールピット、沈殿槽、冷却塔、給水槽を経由し、再度二次冷却水として循環使用されることが一般的であり、スプレーノズルから噴霧される冷却水の水温は、冷却塔出口における水温により左右される。つまり、冷却塔の冷却ファンの稼動数を変更するなどして冷却塔での抜熱量を調整して冷却水の水温を制御している。
【００３４】
本発明においても、冷却塔における抜熱量の調整により供給する冷却水の水温を５０℃以上に制御することを基本とする。但し、循環使用される冷却水の水温は、冷却塔を経由しないでバイパスを設置したとしても、５０℃を超えることは希であり、特に厳寒の冬場は、５０℃を確保することは困難である。従って、本発明を実施するにおいては、供給する冷却水の温度を５０℃以上に確保するために、スケールピット、沈殿槽、給水槽などに水没式の加熱器などを設置する、或いは蒸気を吹き込むなどして水温を５０℃以上に確保する。
【００３５】
また、本発明において、供給する冷却水の温度を５０℃以上とする冷却ゾーンは、二次冷却水の給水設備を温度条件によらずに１つにまとめることができることから、全ての冷却ゾーンとすることが好ましいが、設備長の長い大型の連続鋳造機では二次冷却帯が広大で、水温を５０℃以上に確保するための加熱器などの容量が大きくなりすぎる恐れがある。このような場合には、過冷却現象が生じ易い、鋳型直下から二次冷却帯全長の１／２の距離までの範囲の冷却ゾーン、或いは、冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上の冷却水量の多い冷却ゾーンだけで、供給する冷却水の水温を５０℃以上としてもよい。このように、供給する冷却水の水温を５０℃以上とする冷却ゾーンを特定の冷却ゾーンに限る場合には、給水経路に別途給水槽などを設け、水温を独立して制御することが必要となる。
【００３６】
また、水スプレーノズルが配置された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。
【００３７】
このように、本発明によれば、水温が５０℃以上の冷却水で連続鋳造中の鋳片を二次冷却するので、連続鋳造中の鋳片表面に二次冷却水の残留水が溜まったとしても残留水の温度は高く、残留水が多くなる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均一に冷却することが実現される。
【実施例１】
【００３８】
図４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４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。
【００３９】
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４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（図示せず）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。
【００４０】
この構成のスラブ連続鋳造機１を用い、供給する二次冷却水の水温を３０℃に制御し、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／ｍｉｎの鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。
【００４１】
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５に示す。鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎ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。
【００４２】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎ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、ロールチョックの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図５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、供給する二次冷却水の水温を５０℃に昇温した。供給する冷却水の水温を５０℃としてから約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５に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。
【実施例２】
【００４３】
図４に示すスラブ連続鋳造機を用い、供給する二次冷却水の水温を３０℃に制御し、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／ｍｉｎの鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。
【００４４】
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／ｍｉｎ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。
【００４５】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎ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、第３冷却ゾーン及び第４冷却ゾーンに供給する二次冷却水の水温を５０℃に昇温した。しかしながら、供給する冷却水の水温を５０℃としてから１０分間経過しても温度差はほとんど縮小しなかった。その後、第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する二次冷却水の水温のみを５０℃に昇温した。第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する冷却水の水温を５０℃としてから約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。
【実施例３】
【００４６】
図４に示すスラブ連続鋳造機を用い、供給する二次冷却水の水温を３０℃に制御し、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／ｍｉｎの鋳造速度（Ｖｃ）で鋳造開始した。
【００４７】
鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎにおける二次冷却水量は、第１冷却ゾーンは９３リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第２冷却ゾーンは７７リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第３冷却ゾーンは６０リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第４冷却ゾーンは４３リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)であった。
【００４８】
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７に示す。鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎ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。
【００４９】
その後、鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎに増速し、二次冷却水量を鋳造速度の増速に応じて増加した。鋳造速度が２．０ｍ／ｍｉｎにおける二次冷却水量は、第１冷却ゾーンは１２７リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第２冷却ゾーンは１１０リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第３冷却ゾーンは９３リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)、第４冷却ゾーンは７７リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)であった。
【００５０】
鋳造速度を２．０ｍ／ｍｉｎに増速したところ、ロールチョックの部位に相当する鋳片表面部位で過冷却が発生し、図７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、冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上である第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する二次冷却水の水温を５０℃に昇温した。第１冷却ゾーン及び第２冷却ゾーンに供給する冷却水の水温を５０℃としてから約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７に示すように鋳片表面温度の偏差は４０℃以内となった。
【符号の説明】
【００５１】
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
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 厚鋼板
１４ 遮蔽箱
１５ 水供給管
【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複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として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】
二次冷却帯の全ての冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上と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３】
鋳型直下から少なくとも二次冷却帯全長の１／２の距離までの範囲の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上と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４】
冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上と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複数の冷却ゾーンからなる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、前記冷却水の水温を５０℃以上として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】
二次冷却帯の全ての冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上と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３】
鋳型直下から少なくとも二次冷却帯全長の１／２の距離までの範囲の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上と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４】
冷却水量が１００リットル／(ｍ2・ｍｉｎ)以上の二次冷却帯の冷却ゾーンで、前記冷却水の水温を５０℃以上と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７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２０１３８（Ｐ２０１１−２０１３８Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６３８４（Ｐ２００９−１６６３８４）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【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２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【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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