連続鋳造による鋳片の製造方法および製造装置
【課題】低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片の冷却時における表面割れの防止と曲がり防止とを図りながら、熱間圧延時に表面割れを発生し難い鋳片を製造する。
【解決手段】連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片６の矯正完了位置であるサポートロール９−１の設置位置から連続鋳造機１１の機端位置であるサポートロール９−３の設置位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対の間の少なくとも１区間において、４本以上の冷却用ノズル１５−１〜１５−４により構成される冷却用ノズル列１２から、連続鋳造鋳片６の表面全周に冷却水を噴射して、連続鋳造鋳片６を周方向へ均一に冷却し、冷却された連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断して鋳片１３を製造する
【解決手段】連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片６の矯正完了位置であるサポートロール９−１の設置位置から連続鋳造機１１の機端位置であるサポートロール９−３の設置位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対の間の少なくとも１区間において、４本以上の冷却用ノズル１５−１〜１５−４により構成される冷却用ノズル列１２から、連続鋳造鋳片６の表面全周に冷却水を噴射して、連続鋳造鋳片６を周方向へ均一に冷却し、冷却された連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断して鋳片１３を製造する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造による鋳片の製造方法および製造装置に関し、具体的には、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片に対して適用可能であって、連続鋳造鋳片の冷却時における表面の割れ防止と曲がり防止とを図りながら、この連続鋳造鋳片を切断することにより得られるとともに熱間圧延時に表面割れを発生し難い鋳片を製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、湾曲型連続鋳造機１により連続鋳造を行って鋳片２を製造する状況を模式的に示す説明図である。
同図に示すように、鋳片２は、図示しない取鍋からタンディッシュ３に注入された溶鋼４を水冷鋳型５に注入し、鋳型５内で凝固シェルを形成することにより内部に未凝固部を有する連続鋳造鋳片６とし、２次冷却スプレー帯７でさらに連続鋳造鋳片６を冷却し、複数組の上下一対のサポートロール９からなる矯正帯８により連続鋳造鋳片６の湾曲形状を矯正しながらこれらサポートロール９により案内してサポートロール９の下流側へ引き抜き、切断機１０により連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断することによって、製造される。このようにして製造された鋳片２は、加熱炉に装入されて所定の温度に加熱された後に、圧延機で鋼片へと熱間圧延される。
【０００３】
しかし、冷却時の連続鋳造鋳片６や熱間圧延時の鋳片２には表面割れが発生することがある。表面割れの発生状況は鋼種の影響も受けるため、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種などの幅広い鋼種からなる鋳片の表面割れを大幅に低減できる製造方法が望まれている。
【０００４】
鋳片を再加熱して熱間圧延した後に発生する表面割れを防止するための対策の一例として、３次冷却と称される手段が広く知られている。３次冷却は、連続鋳造により製造された連続鋳造鋳片６を切断して所定の長さを有する鋳片２とした後に、鋳片２を連続鋳造機１外において冷却することによって、鋳片２の表面温度をＡｒ３変態点より高い温度からＡｒ１変態点以下の温度まで低下させ、鋳片２の表面組織を変態・改善することによって、熱間圧延後の鋼片やこの鋼片を素材とする製品における表面割れの発生を防止する冷却方法である。
【０００５】
特許文献１には、連続鋳造されたブルームを所定の長さに切断した後、連続鋳造機外に設置されたブルームクーラーを用いて、ブルームをＡｒ３変態点直上の温度域から３次冷却するに際し、ブルームの上面、側面および下面それぞれの水量密度比率を変更して冷却することによって、連続鋳造ブルームの冷却時に発生する割れを防止する発明が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、連続鋳造により製造され所定の長さに切断された鋳片を３次冷却する際に、その表面温度がＡｒ３変態点より５０〜１５０℃高い温度まで冷却した段階で、内部が赤熱状態を維持しながら表面組織がベイナイト組織となるように、急速冷却し、その後炉内加熱して熱間成形することによって、窒素添加鋼や鉛添加鋼に対しても十分に鋳片の表面疵を低減する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１７１９号公報
【特許文献２】特開平６−８８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２により開示された発明では、いずれも、切断後の鋳片を３次冷却するため、３次却時に鋳片に曲がりが発生するおそれがある。この理由を説明する。
３次冷却は、切断した鋳片をＡｒ３変態点直上の温度域から冷却して、熱間圧延前に行う再加熱時の再変態を含めた組織微細化（γ粒微細化）を狙うものであり、通常、スプレー水噴射や水槽浸漬法により行われる。しかしながら、連続鋳造鋳片を所定の長さに切断した後に切断された鋳片を冷却することから、必然的に冷却時の鋳片は何ら拘束（サポート）されていないこととなる。一方、鋳片を均一に冷却することはかなり難しい。このため、鋳片に対する冷却が不均一な場合には、拘束されずに冷却された鋳片が長手方向へ曲がってしまう。
【０００９】
冷却時の鋳片が曲がると、その後の搬送に支障をきたす。例えば、ロールやチェーンコンベアーなどで搬送する時に下向きに曲がると、鋳片がロールやガイドに突き当たる。また、鋳片に曲がりが存在すると、加熱炉内でも鋳片がガイドに突き当たる。
【００１０】
特許文献１、２により開示された発明では、冷却時の鋳片の曲がりの発生を防ぐ必要があることから、鋳片を強く冷却することができず、鋳片の表面割れの防止効果をある程度は得られるものの、鋳片の表面割れを十分に防止することができない。このように、３次冷却は、鋳片の表面割れの進展防止には確かに効果が認められるものの、表面割れの防止のための表層組織制御を実現できる程度に強冷却化すると鋳片に曲がりが誘発されるため、強冷却を行うことが難しい。このため、３次冷却では、鋳片の表面割れの進展防止、すなわち表面割れの程度の緩和を図ることはできても、表面割れの発生そのものを防止することはできないのが現状であった。
【００１１】
また、特に、３次冷却は、鋳片に曲がりの発生が懸念されるために強冷却できないことから、一般的に、鋳片に対する冷却ゾーンを、鋳片の搬送ロールの間隔よりも広く設定して行われる。このため、搬送ロールにより支持されている鋳片の部位は、冷却スプレーによる冷却が十分に行われず、鋳片の表面が復熱する。そして、この部位が搬送ロールを通過すると、復熱した鋳片の表面は再び冷却スプレーにより冷却されることになる。このように、３次冷却では、鋳片には冷却および復熱が繰り返される。焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片には、このような熱履歴により熱応力割れが発生し易くなる。このため、焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片には、従来の３次冷却を適用することが困難であり、割れが発生し易い焼入れ性の高い鋼種を含む幅広い鋼種からなる鋳片の、熱間圧延時の表面割れを安定的に防止することは難しかった。
【００１２】
このため、３次冷却以外の手段によって、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる鋳片の、冷却時における鋳片の表面割れの防止と鋳片の曲がり防止とを図りながら、鋳片を安定して製造できる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
特許文献１、２により開示された発明のように、連続鋳造後に所定の長さに切断された鋳片を拘束することなく３次冷却したのでは、鋳片の曲がりの発生を解消することができないとともに、鋳片を強冷却して表面割れの発生を防止できない。
【００１４】
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、図４に示す通常の連続鋳造機１に既設の複数組の上下一対のサポートロール９を用いて連続鋳造鋳片６を拘束しながら、連続鋳造機１内の連続鋳造鋳片６に対して３次冷却を行い、その後に冷却された連続鋳造鋳片６を切断して鋳片２を製造すること、具体的には、連続鋳造機１において矯正帯８から連続鋳造機１の機端（最下流の上下一対のサポートロール９の設置位置）までの区間において複数組の上下一対のサポートロール９により連続鋳造鋳片６が拘束される区間において連続鋳造鋳片６をスプレーにより均一に強冷却することによって連続鋳造鋳片６の曲がりの発生、および表面割れをいずれも防止し、その後に切断機１０により所定の長さに切断して鋳片２を製造するという製造工程を採用すれば、連続鋳造鋳片６を拘束しながら強冷却できるので、鋳片２に対して行われる３次冷却により発生していた鋳片２の曲がりを解消でき、従来の技術では困難とされていた焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片の熱間圧延時の表面割れの発生を防止しながら、曲がりが生じない鋳片を製造できることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【００１５】
本発明は、連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対の間の少なくとも１区間において、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列から、前記連続鋳造鋳片の表面、望ましくは表面全周に冷却水を噴射して、連続鋳造鋳片を周方向へ望ましくは均一に冷却し、冷却された該連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造することを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造方法である。
【００１６】
別の観点からは、本発明は、連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される少なくとも１区間に配置されて、連続鋳造鋳片の表面、望ましくは表面全周に冷却水を噴射して連続鋳造鋳片を周方向へ望ましくは均一に冷却するための、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列と、この冷却用ノズル列よりも鋳造方向の下流に配置されて、冷却用ノズル列により冷却された連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造する切断機とを備えることを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造装置である。
【００１７】
これらの本発明では、冷却用ノズル列が鋳造方向へ３列以上配置されること、および／または、４本以上の冷却用ノズルが鋳造方向へ１００〜２００ｍｍのノズル間隔で配置されることが好ましい。
【００１８】
これらの本発明では、連続鋳造鋳片が、横断面形状が矩形であるブルーム、または横断面形状が円形である丸ビレットであることが好ましい。
これらの本発明では、連続鋳造鋳片に対する冷却水の全周合計流量が２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片の冷却時における表面割れの防止と曲がり防止とを図りながら、熱間圧延時に表面割れを発生し難い鋳片を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係る鋳片の製造装置の構成を概念的に示す説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る製造装置の冷却ノズル列により連続鋳造鋳片を冷却する状況を概念的に示す説明図である。
【図３】図３は、本発明に係る製造装置の冷却ノズル列を構成する冷却ノズルの配置の一例を概念的に示す斜視図である。
【図４】図４は、湾曲型連続鋳造機により連続鋳造を行って鋳片を製造する状況を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る製造装置および製造方法を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る鋳片１３の製造装置１１の構成を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本発明に係る製造装置１１は、冷却ノズル列１２と切断機１０とを備えるので、これらの構成要素を順次説明する。なお、以降の説明では、図４と同一の部分には同一の図中符号を付することにより、重複する説明を適宜省略する。
【００２２】
［冷却ノズル列１２］
図１に示すように、製造装置１１により鋳片１３が製造される。鋳片１３は、図示しない取鍋からタンディッシュ３に注入された溶鋼４を水冷鋳型５に注入し、水冷鋳型５内で凝固シェルを形成することにより内部に未凝固部を有する連続鋳造鋳片６とし、２次冷却スプレー帯７でさらに連続鋳造鋳片６を冷却し、３組の上下一対のサポートロール（９−１、９−１）、（９−２、９−２）、（９−３、９−３）からなる矯正帯８により連続鋳造鋳片６の湾曲形状を矯正しながら、これらサポートロール（９−１、９−１）、（９−２、９−２）、（９−３、９−３）により案内して下流側へ引き抜き、切断機１０により連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断することによって、製造される。このようにして製造された鋳片１３は、図示しない加熱炉に装入されて所定の温度に加熱された後に、同じく図示しない圧延機により鋼片へと熱間圧延される。
【００２３】
冷却ノズル列１２は、連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片６の矯正完了位置である、上下一対のサポートロール（９−１、９−１）の設置位置から連続鋳造機１の機端位置である、上下一対のサポートロール（９−３、９−３）の設置位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される区間（９−１〜９−２、９−２〜９−３）のうちの少なくとも１区間（９−１〜９−２）に配置される。以降の説明では、冷却ノズル列１２が一の区間（９−１〜９−２）に配置される場合を例にとるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の一の区間（９−２、９−３）にも配置されていてもよい。
【００２４】
冷却ノズル列１２は、湾曲形状から真直な形状に矯正された連続鋳造鋳片６に対して、切断機１０によるトーチ切断を行う前に３次冷却を行うために、配置される。製造装置１１では、冷却ノズル列１２による冷却を開始される前後の連続鋳造鋳片６の上面および下面を、上下一対のサポートロール（９−１、９−１、９−２、９−２）により押さえることによって連続鋳造鋳片６を拘束し、３次冷却時における連続鋳造鋳片６の曲がりの発生を防止する。
【００２５】
なお、上述したように、連続鋳造鋳片６を切断機１０により切断した後の鋳片２に対して行われる従来の３次冷却では、鋳片２には冷却および復熱が繰り返されるため、焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片２には、この熱履歴により熱応力割れが発生し易くなり、従来の３次冷却を適用することが事実上困難であった。
【００２６】
しかし、冷却ノズル列１２による連続鋳造鋳片６の冷却は、３次冷却ゾーン１４の前後において連続鋳片鋳片６の上面および下面を上下一対のサポートロール（９−１、９−１、９−２、９−２）により押さえることによって連続鋳造鋳片６を拘束するとともに、３次冷却ゾーン１４内にはサポートロールが一切配置されない。
【００２７】
このため、製造装置１１は、連続鋳造鋳片６の矯正完了後から連続鋳造機１の機端位置である、上下一対のサポートロール（９−３、９−３）の設置位置までの区間に存在する連続鋳造鋳片６をサポートロールで拘束支持しながら、連続鋳造鋳片６の外面（連続鋳造鋳片６の横断面が矩形である場合には４面全て、横断面が円形である場合には全面）に冷却水を噴射することができ、冷却ノズル列１２による冷却時の連続鋳造鋳片６の曲がりを防止することができるとともに、冷却ノズル列１２による冷却中の連続鋳造鋳片６は上述した復熱を含む熱履歴を受けない。
【００２８】
このため、製造装置１１は、焼入れ性の高い鋼種からなる連続鋳造鋳片６であっても、熱応力割れの発生を安定的に抑制することが可能になる。
３次冷却ゾーン１４内にサポートロールが配置されないようにするためには、冷却ノズル列１２の鋳込み方向へのノズル間隔を短く調整して、３次冷却ゾーン１４における隣接するサポートロール（９−１、９−１）および（９−２、９−２）のピッチが広くならないようにすることが好ましい。
【００２９】
また、冷却ノズル列１２による連続鋳造鋳片６の冷却は、連続鋳造鋳片の矯正完了位置から〜連続鋳造機の機端の範囲において行われるため、連続鋳造鋳片６を切断した後に連続鋳造機１外で行われる従来の３次冷却よりも、連続鋳造ラインのより上流側で行われることになる。このため、冷却ノズル列１２による３次冷却の開始温度は、従来の３次冷却の開始温度よりも高くなり、鋳片の冷却に対して有利であるＡｒ３変態点以上からの冷却をより容易に実現することができる。さらに、３次冷却が連続鋳造鋳片６の切断の前に完了することから、連続鋳造鋳片６の切断後に鋳片を別途冷却するための工程（従来の３次冷却を実施するための工程）を設ける必要がなくなる。このため、連続鋳造工程全体のタクトタイム、および連続鋳造機１１の長さをいずれも短縮できる。
【００３０】
図２は、本発明に係る製造装置１１の冷却ノズル列１２により連続鋳造鋳片６を冷却する状況を概念的に示す説明図であって、冷却中の連続鋳造鋳片６の進行方向に垂直な断面を示す。
【００３１】
図２に示すように、冷却中の連続鋳造鋳片６に発生する曲がりを抑制するために、冷却ノズル列による３次冷却は、連続鋳造鋳片６の表面の全周をできるだけ均一に外部から冷却することが望ましい。連続鋳造鋳片６として、横断面形状が矩形であるブルーム、または横断面形状が円形である丸ビレットが多用されることから、冷却ノズル列１２は、４本以上の冷却用ノズル１５−１、１５−２、１５−３、１５−４から構成されることが望ましい。連続鋳造鋳片６の全周を冷却することにより組織の均一化を図ることができ、加熱時の熱応力むらを解消することができる。
【００３２】
なお、図２に示すように、冷却用ノズル１５−１、１５−２は、連続鋳造鋳片６の幅方向に１個設けているが、連続鋳造鋳片６の幅方向の長さに応じて、この幅方向への冷却用ノズルの設置数を複数としてもよいことはいうまでもない。すなわち、本発明は、アスペクト比（長辺幅／短辺厚み）が１．６までの連続鋳造鋳片６に対して適用可能である。
【００３３】
４本以上の冷却用ノズル１５−１、１５−２、１５−３、１５−４から構成される冷却ノズル列１２を鋳造方向に複数列配置することによって、３次冷却ゾーン１４における隣接する２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）により区画される一区間において、連続鋳造鋳片６に曲がりのようなマクロな変形が生じない程度まで、特に焼き入れ性の高い鋼種からなる連続鋳造鋳片６の場合には２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）を通過して復熱したとしても熱応力割れを発生させるほどの強い熱歪みが蓄積されない程度まで、連続鋳造鋳片６を十分に強冷却することが可能になる。
【００３４】
図３は、本発明に係る製造装置１１の冷却ノズル列１２を構成する冷却ノズル１５−１〜１５−４の配置の一例を概念的に示す斜視図である。なお、図３では、冷却ノズル１５−３は連続鋳造鋳片６の陰に隠れている。
【００３５】
図３に例示するように、冷却ノズル列１２は、３次冷却の冷却水量を同一とした場合、連続鋳造鋳片６の外面（連続鋳造鋳片６の横断面が矩形である場合には４面全て、横断面が円形である場合には全面）に冷却水を噴射するノズル１５−１〜１５−４を、鋳造方向へ３列以上有するが望ましい。ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ３列以上と配置することにより、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ１列または２列配置する場合よりも、冷却条件に広い幅を持たせることができ、幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片６への適用が可能になり、連続鋳造鋳片６の表面割れの発生をより安定的に抑制できるからである。
【００３６】
例えば、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ１列または２列配置し、連続鋳造鋳片６を強冷却するために大流量のノズル１５−１〜１５−４を使用すると、弱冷却する場合の低流量（２００Ｌ／ｍｉｎを下回る冷却水量）では流量制御できなくなる恐れがある。
【００３７】
また、実施例（表２、３）を参照しながら後述するように、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ複数列設置する際における、鋳造方向へのノズル間隔を１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることにより、連続鋳造鋳片６の熱応力割れの発生をさらに安定的に抑制できるために、望ましい。ノズル間隔が２００ｍｍを超えると、各列のノズル１５−１〜１５−４による冷却の間に連続鋳造鋳片６が復熱し、焼き入れ性の高い鋼種からなる連続鋳造鋳片６は、２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）との接触による冷却と、２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）間での復熱との繰り返しによって、熱応力割れを発生するおそれがあるからである。特に、設備的な取り合いが許容される場合には、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ３列以上、５０ｍｍ以上１００ｍｍ未満のノズル間隔で配置することが望ましい。
【００３８】
冷却ノズル列１２は、連続鋳造鋳片６の表面全周に、全周合計冷却水流量を２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎ以上として冷却水を噴射して連続鋳造鋳片６を周方向へ均一に冷却することが望ましい。
【００３９】
製造装置１１における冷却ノズル列１２は、以上のように構成される。
［切断機１０］
切断機１０は、冷却用ノズル列１２よりも鋳造方向の下流側であって連続鋳造機１１外に配置され、冷却用ノズル列１２により冷却された連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断して鋳片２を製造する。
【００４０】
切断機１０は、この種の切断機として慣用されるものでよく、このような切断機１０は当業者にとっては周知であるので、切断機１０に関するこれ以上の説明は省略する。
本発明に係る連続鋳造機１１は以上のように構成される。次に、本発明に係る製造方法を説明する。
【００４１】
図１に示すように、製造装置１１により鋳片２が製造されている。鋳片２は、図示しない取鍋からタンディッシュ３に注入された溶鋼４を水冷鋳型５に注入し、鋳型５内で凝固シェルを形成することにより内部に未凝固部を有する連続鋳造鋳片６とし、２次冷却スプレー帯７でさらに連続鋳造鋳片６を冷却し、連続鋳造鋳片６を、複数組の上下一対のサポートロール８ａからなる矯正帯８で矯正しながらこれらサポートロール９により案内してサポートロール９の下流側へ引き抜く。
【００４２】
連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片６の矯正完了位置である、上下一対のサポートロール（９−１、９−１）の設置位置から連続鋳造機１の機端位置である、上下一対のサポートロール（９−３、９−３）の設置位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される区間（９−１〜９−２、９−２〜９−３）のうちの少なくとも１区間（９−１〜９−２）において、４本以上の冷却用ノズル１５−１〜１５−４により構成される冷却用ノズル列１２から、連続鋳造鋳片６の表面全周に、全周合計冷却水流量を２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎ以上として冷却水を噴射して連続鋳造鋳片を周方向へ均一に冷却する。
【００４３】
これにより、所定の長さに切断される前に連続鋳造鋳片６の曲がりおよび表面割れをいずれも防止しながら、連続鋳造機１１の機端までの任意のサポートロール間で鋳造方向に全周に渡って均一に冷却することが可能になり、これにより、従来の３次冷却では実現できないとされていた焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片に対しても、４本以上の冷却用ノズル１５−１〜１５−４により構成される冷却用ノズル列１２により３次冷却を実施して、熱間圧延時の表面割れの発生を防止できる。
【００４４】
そして、冷却された連続鋳造鋳片６を切断機１０により所定の長さに切断して鋳片２を製造する。このようにして製造された鋳片２は、加熱炉に装入されて所定の温度に加熱された後に、圧延機で鋼片へと熱間圧延される。
【００４５】
本発明は、連続鋳造鋳片の冷却時に、フェライト・パーライト変態、ベイナイト変態する全ての鋼種に対して適用される。
このようにして、製造装置１１によれば、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片６の冷却時における表面割れの防止と曲がり防止とを図りながら、熱間圧延時に表面割れを発生し難い鋳片１３を製造することが可能になる。
【実施例】
【００４６】
実施例として、図１に示す製造装置１１を用いて表１に示す鋼種Ａ〜Ｄからなる連続鋳造鋳片６に対して、冷却試験を行った。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示した鋼種Ａ〜Ｄを有する連続鋳造鋳片６（寸法３００ｍｍ×４００ｍｍ）を、矯正完了後であるサポートロール９−１の設置位置から、連続鋳造機１１の機端であるサポートロール９−３の設置位置までのピンチロール間に、表３に示すノズル間隔およびノズル配列を有する冷却ノズル列１２を配置し、この冷却ノズル列１２により連続鋳造鋳片６を冷却し、その後に切断機１０により、冷却ノズル列１２によって冷却された連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断し、鋳片１３とした。なお、冷却ノズル列１２からの冷却水流量は４００Ｌ／ｍｉｎ以上（全周の合計）とした。
【００４９】
冷却ノズル列１２による連続鋳造鋳片６の３次冷却を行わずに切断されて得られた鋳片２について、従来の３次冷却を施すことなく熱間圧延（加熱：１２５０℃、圧延回数：（分塊圧延７パス、連続圧延：３パス）、圧下比：４．７）し、得られた熱間圧延材の割れ発生個数（割れ個数）を測定した。測定結果を鋼種Ａ〜Ｄ毎に表２にまとめて示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表２に示すように、鋼種Ｃは最も表面割れの発生率が低いものであり、以下、鋼種Ｄ、Ｂ、Ａの順に割れ発生率が高くなり、特に鋼種Ｂ、Ａは、焼入れ性の高いものである。
表３には、冷却ノズル列１２による３次冷却を経た後に切断されて得られた鋳片１３について、上記の熱間圧延を行って得られた熱間圧延材の割れ発生個数の測定結果を示す。
【００５２】
【表３】
【００５３】
ここで、割れ個数は、熱間圧延材の全長に渡って磁粉探傷装置により確認できる１０ｍｍ以上の大きさの表面割れの個数をカウントし、１ｍ２当たりの割れ個数で示した。評価は割れ発生個数が３個／ｍ２以下のものを「○」とし、３個／ｍ２超８個／ｍ２以下のものを「△」とし、８個／ｍ２超のものを「×」とした。
【００５４】
表２、３を対比することにより理解されるように、表１に示す鋼種Ａ〜Ｄにおいて、本発明による表面割れの防止効果が確認された。
また、本発明により製造された鋳片１３には曲がりが発生せず、従来、切断後の鋳片の３次冷却（水槽浸漬法）によって発生していた鋳片の曲がりも解消された。
【符号の説明】
【００５５】
１ 湾曲型連続鋳造機
２ 鋳片
３ タンディッシュ
４ 溶鋼
５ 水冷鋳型
６ 連続鋳造鋳片
７ ２次冷却スプレー帯
８ 矯正帯
９、９−１、９−２、９−３ サポートロール
１０ 切断機
１１ 本発明に係る製造装置
１２ 冷却ノズル列
１３ 鋳片
１４ ３次冷却ゾーン
１５−１、１５−２、１５−３、１５−４ 冷却用ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造による鋳片の製造方法および製造装置に関し、具体的には、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片に対して適用可能であって、連続鋳造鋳片の冷却時における表面の割れ防止と曲がり防止とを図りながら、この連続鋳造鋳片を切断することにより得られるとともに熱間圧延時に表面割れを発生し難い鋳片を製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、湾曲型連続鋳造機１により連続鋳造を行って鋳片２を製造する状況を模式的に示す説明図である。
同図に示すように、鋳片２は、図示しない取鍋からタンディッシュ３に注入された溶鋼４を水冷鋳型５に注入し、鋳型５内で凝固シェルを形成することにより内部に未凝固部を有する連続鋳造鋳片６とし、２次冷却スプレー帯７でさらに連続鋳造鋳片６を冷却し、複数組の上下一対のサポートロール９からなる矯正帯８により連続鋳造鋳片６の湾曲形状を矯正しながらこれらサポートロール９により案内してサポートロール９の下流側へ引き抜き、切断機１０により連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断することによって、製造される。このようにして製造された鋳片２は、加熱炉に装入されて所定の温度に加熱された後に、圧延機で鋼片へと熱間圧延される。
【０００３】
しかし、冷却時の連続鋳造鋳片６や熱間圧延時の鋳片２には表面割れが発生することがある。表面割れの発生状況は鋼種の影響も受けるため、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種などの幅広い鋼種からなる鋳片の表面割れを大幅に低減できる製造方法が望まれている。
【０００４】
鋳片を再加熱して熱間圧延した後に発生する表面割れを防止するための対策の一例として、３次冷却と称される手段が広く知られている。３次冷却は、連続鋳造により製造された連続鋳造鋳片６を切断して所定の長さを有する鋳片２とした後に、鋳片２を連続鋳造機１外において冷却することによって、鋳片２の表面温度をＡｒ３変態点より高い温度からＡｒ１変態点以下の温度まで低下させ、鋳片２の表面組織を変態・改善することによって、熱間圧延後の鋼片やこの鋼片を素材とする製品における表面割れの発生を防止する冷却方法である。
【０００５】
特許文献１には、連続鋳造されたブルームを所定の長さに切断した後、連続鋳造機外に設置されたブルームクーラーを用いて、ブルームをＡｒ３変態点直上の温度域から３次冷却するに際し、ブルームの上面、側面および下面それぞれの水量密度比率を変更して冷却することによって、連続鋳造ブルームの冷却時に発生する割れを防止する発明が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、連続鋳造により製造され所定の長さに切断された鋳片を３次冷却する際に、その表面温度がＡｒ３変態点より５０〜１５０℃高い温度まで冷却した段階で、内部が赤熱状態を維持しながら表面組織がベイナイト組織となるように、急速冷却し、その後炉内加熱して熱間成形することによって、窒素添加鋼や鉛添加鋼に対しても十分に鋳片の表面疵を低減する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１７１９号公報
【特許文献２】特開平６−８８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２により開示された発明では、いずれも、切断後の鋳片を３次冷却するため、３次却時に鋳片に曲がりが発生するおそれがある。この理由を説明する。
３次冷却は、切断した鋳片をＡｒ３変態点直上の温度域から冷却して、熱間圧延前に行う再加熱時の再変態を含めた組織微細化（γ粒微細化）を狙うものであり、通常、スプレー水噴射や水槽浸漬法により行われる。しかしながら、連続鋳造鋳片を所定の長さに切断した後に切断された鋳片を冷却することから、必然的に冷却時の鋳片は何ら拘束（サポート）されていないこととなる。一方、鋳片を均一に冷却することはかなり難しい。このため、鋳片に対する冷却が不均一な場合には、拘束されずに冷却された鋳片が長手方向へ曲がってしまう。
【０００９】
冷却時の鋳片が曲がると、その後の搬送に支障をきたす。例えば、ロールやチェーンコンベアーなどで搬送する時に下向きに曲がると、鋳片がロールやガイドに突き当たる。また、鋳片に曲がりが存在すると、加熱炉内でも鋳片がガイドに突き当たる。
【００１０】
特許文献１、２により開示された発明では、冷却時の鋳片の曲がりの発生を防ぐ必要があることから、鋳片を強く冷却することができず、鋳片の表面割れの防止効果をある程度は得られるものの、鋳片の表面割れを十分に防止することができない。このように、３次冷却は、鋳片の表面割れの進展防止には確かに効果が認められるものの、表面割れの防止のための表層組織制御を実現できる程度に強冷却化すると鋳片に曲がりが誘発されるため、強冷却を行うことが難しい。このため、３次冷却では、鋳片の表面割れの進展防止、すなわち表面割れの程度の緩和を図ることはできても、表面割れの発生そのものを防止することはできないのが現状であった。
【００１１】
また、特に、３次冷却は、鋳片に曲がりの発生が懸念されるために強冷却できないことから、一般的に、鋳片に対する冷却ゾーンを、鋳片の搬送ロールの間隔よりも広く設定して行われる。このため、搬送ロールにより支持されている鋳片の部位は、冷却スプレーによる冷却が十分に行われず、鋳片の表面が復熱する。そして、この部位が搬送ロールを通過すると、復熱した鋳片の表面は再び冷却スプレーにより冷却されることになる。このように、３次冷却では、鋳片には冷却および復熱が繰り返される。焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片には、このような熱履歴により熱応力割れが発生し易くなる。このため、焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片には、従来の３次冷却を適用することが困難であり、割れが発生し易い焼入れ性の高い鋼種を含む幅広い鋼種からなる鋳片の、熱間圧延時の表面割れを安定的に防止することは難しかった。
【００１２】
このため、３次冷却以外の手段によって、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる鋳片の、冷却時における鋳片の表面割れの防止と鋳片の曲がり防止とを図りながら、鋳片を安定して製造できる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
特許文献１、２により開示された発明のように、連続鋳造後に所定の長さに切断された鋳片を拘束することなく３次冷却したのでは、鋳片の曲がりの発生を解消することができないとともに、鋳片を強冷却して表面割れの発生を防止できない。
【００１４】
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、図４に示す通常の連続鋳造機１に既設の複数組の上下一対のサポートロール９を用いて連続鋳造鋳片６を拘束しながら、連続鋳造機１内の連続鋳造鋳片６に対して３次冷却を行い、その後に冷却された連続鋳造鋳片６を切断して鋳片２を製造すること、具体的には、連続鋳造機１において矯正帯８から連続鋳造機１の機端（最下流の上下一対のサポートロール９の設置位置）までの区間において複数組の上下一対のサポートロール９により連続鋳造鋳片６が拘束される区間において連続鋳造鋳片６をスプレーにより均一に強冷却することによって連続鋳造鋳片６の曲がりの発生、および表面割れをいずれも防止し、その後に切断機１０により所定の長さに切断して鋳片２を製造するという製造工程を採用すれば、連続鋳造鋳片６を拘束しながら強冷却できるので、鋳片２に対して行われる３次冷却により発生していた鋳片２の曲がりを解消でき、従来の技術では困難とされていた焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片の熱間圧延時の表面割れの発生を防止しながら、曲がりが生じない鋳片を製造できることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【００１５】
本発明は、連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対の間の少なくとも１区間において、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列から、前記連続鋳造鋳片の表面、望ましくは表面全周に冷却水を噴射して、連続鋳造鋳片を周方向へ望ましくは均一に冷却し、冷却された該連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造することを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造方法である。
【００１６】
別の観点からは、本発明は、連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される少なくとも１区間に配置されて、連続鋳造鋳片の表面、望ましくは表面全周に冷却水を噴射して連続鋳造鋳片を周方向へ望ましくは均一に冷却するための、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列と、この冷却用ノズル列よりも鋳造方向の下流に配置されて、冷却用ノズル列により冷却された連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造する切断機とを備えることを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造装置である。
【００１７】
これらの本発明では、冷却用ノズル列が鋳造方向へ３列以上配置されること、および／または、４本以上の冷却用ノズルが鋳造方向へ１００〜２００ｍｍのノズル間隔で配置されることが好ましい。
【００１８】
これらの本発明では、連続鋳造鋳片が、横断面形状が矩形であるブルーム、または横断面形状が円形である丸ビレットであることが好ましい。
これらの本発明では、連続鋳造鋳片に対する冷却水の全周合計流量が２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片の冷却時における表面割れの防止と曲がり防止とを図りながら、熱間圧延時に表面割れを発生し難い鋳片を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係る鋳片の製造装置の構成を概念的に示す説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る製造装置の冷却ノズル列により連続鋳造鋳片を冷却する状況を概念的に示す説明図である。
【図３】図３は、本発明に係る製造装置の冷却ノズル列を構成する冷却ノズルの配置の一例を概念的に示す斜視図である。
【図４】図４は、湾曲型連続鋳造機により連続鋳造を行って鋳片を製造する状況を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る製造装置および製造方法を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る鋳片１３の製造装置１１の構成を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本発明に係る製造装置１１は、冷却ノズル列１２と切断機１０とを備えるので、これらの構成要素を順次説明する。なお、以降の説明では、図４と同一の部分には同一の図中符号を付することにより、重複する説明を適宜省略する。
【００２２】
［冷却ノズル列１２］
図１に示すように、製造装置１１により鋳片１３が製造される。鋳片１３は、図示しない取鍋からタンディッシュ３に注入された溶鋼４を水冷鋳型５に注入し、水冷鋳型５内で凝固シェルを形成することにより内部に未凝固部を有する連続鋳造鋳片６とし、２次冷却スプレー帯７でさらに連続鋳造鋳片６を冷却し、３組の上下一対のサポートロール（９−１、９−１）、（９−２、９−２）、（９−３、９−３）からなる矯正帯８により連続鋳造鋳片６の湾曲形状を矯正しながら、これらサポートロール（９−１、９−１）、（９−２、９−２）、（９−３、９−３）により案内して下流側へ引き抜き、切断機１０により連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断することによって、製造される。このようにして製造された鋳片１３は、図示しない加熱炉に装入されて所定の温度に加熱された後に、同じく図示しない圧延機により鋼片へと熱間圧延される。
【００２３】
冷却ノズル列１２は、連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片６の矯正完了位置である、上下一対のサポートロール（９−１、９−１）の設置位置から連続鋳造機１の機端位置である、上下一対のサポートロール（９−３、９−３）の設置位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される区間（９−１〜９−２、９−２〜９−３）のうちの少なくとも１区間（９−１〜９−２）に配置される。以降の説明では、冷却ノズル列１２が一の区間（９−１〜９−２）に配置される場合を例にとるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の一の区間（９−２、９−３）にも配置されていてもよい。
【００２４】
冷却ノズル列１２は、湾曲形状から真直な形状に矯正された連続鋳造鋳片６に対して、切断機１０によるトーチ切断を行う前に３次冷却を行うために、配置される。製造装置１１では、冷却ノズル列１２による冷却を開始される前後の連続鋳造鋳片６の上面および下面を、上下一対のサポートロール（９−１、９−１、９−２、９−２）により押さえることによって連続鋳造鋳片６を拘束し、３次冷却時における連続鋳造鋳片６の曲がりの発生を防止する。
【００２５】
なお、上述したように、連続鋳造鋳片６を切断機１０により切断した後の鋳片２に対して行われる従来の３次冷却では、鋳片２には冷却および復熱が繰り返されるため、焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片２には、この熱履歴により熱応力割れが発生し易くなり、従来の３次冷却を適用することが事実上困難であった。
【００２６】
しかし、冷却ノズル列１２による連続鋳造鋳片６の冷却は、３次冷却ゾーン１４の前後において連続鋳片鋳片６の上面および下面を上下一対のサポートロール（９−１、９−１、９−２、９−２）により押さえることによって連続鋳造鋳片６を拘束するとともに、３次冷却ゾーン１４内にはサポートロールが一切配置されない。
【００２７】
このため、製造装置１１は、連続鋳造鋳片６の矯正完了後から連続鋳造機１の機端位置である、上下一対のサポートロール（９−３、９−３）の設置位置までの区間に存在する連続鋳造鋳片６をサポートロールで拘束支持しながら、連続鋳造鋳片６の外面（連続鋳造鋳片６の横断面が矩形である場合には４面全て、横断面が円形である場合には全面）に冷却水を噴射することができ、冷却ノズル列１２による冷却時の連続鋳造鋳片６の曲がりを防止することができるとともに、冷却ノズル列１２による冷却中の連続鋳造鋳片６は上述した復熱を含む熱履歴を受けない。
【００２８】
このため、製造装置１１は、焼入れ性の高い鋼種からなる連続鋳造鋳片６であっても、熱応力割れの発生を安定的に抑制することが可能になる。
３次冷却ゾーン１４内にサポートロールが配置されないようにするためには、冷却ノズル列１２の鋳込み方向へのノズル間隔を短く調整して、３次冷却ゾーン１４における隣接するサポートロール（９−１、９−１）および（９−２、９−２）のピッチが広くならないようにすることが好ましい。
【００２９】
また、冷却ノズル列１２による連続鋳造鋳片６の冷却は、連続鋳造鋳片の矯正完了位置から〜連続鋳造機の機端の範囲において行われるため、連続鋳造鋳片６を切断した後に連続鋳造機１外で行われる従来の３次冷却よりも、連続鋳造ラインのより上流側で行われることになる。このため、冷却ノズル列１２による３次冷却の開始温度は、従来の３次冷却の開始温度よりも高くなり、鋳片の冷却に対して有利であるＡｒ３変態点以上からの冷却をより容易に実現することができる。さらに、３次冷却が連続鋳造鋳片６の切断の前に完了することから、連続鋳造鋳片６の切断後に鋳片を別途冷却するための工程（従来の３次冷却を実施するための工程）を設ける必要がなくなる。このため、連続鋳造工程全体のタクトタイム、および連続鋳造機１１の長さをいずれも短縮できる。
【００３０】
図２は、本発明に係る製造装置１１の冷却ノズル列１２により連続鋳造鋳片６を冷却する状況を概念的に示す説明図であって、冷却中の連続鋳造鋳片６の進行方向に垂直な断面を示す。
【００３１】
図２に示すように、冷却中の連続鋳造鋳片６に発生する曲がりを抑制するために、冷却ノズル列による３次冷却は、連続鋳造鋳片６の表面の全周をできるだけ均一に外部から冷却することが望ましい。連続鋳造鋳片６として、横断面形状が矩形であるブルーム、または横断面形状が円形である丸ビレットが多用されることから、冷却ノズル列１２は、４本以上の冷却用ノズル１５−１、１５−２、１５−３、１５−４から構成されることが望ましい。連続鋳造鋳片６の全周を冷却することにより組織の均一化を図ることができ、加熱時の熱応力むらを解消することができる。
【００３２】
なお、図２に示すように、冷却用ノズル１５−１、１５−２は、連続鋳造鋳片６の幅方向に１個設けているが、連続鋳造鋳片６の幅方向の長さに応じて、この幅方向への冷却用ノズルの設置数を複数としてもよいことはいうまでもない。すなわち、本発明は、アスペクト比（長辺幅／短辺厚み）が１．６までの連続鋳造鋳片６に対して適用可能である。
【００３３】
４本以上の冷却用ノズル１５−１、１５−２、１５−３、１５−４から構成される冷却ノズル列１２を鋳造方向に複数列配置することによって、３次冷却ゾーン１４における隣接する２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）により区画される一区間において、連続鋳造鋳片６に曲がりのようなマクロな変形が生じない程度まで、特に焼き入れ性の高い鋼種からなる連続鋳造鋳片６の場合には２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）を通過して復熱したとしても熱応力割れを発生させるほどの強い熱歪みが蓄積されない程度まで、連続鋳造鋳片６を十分に強冷却することが可能になる。
【００３４】
図３は、本発明に係る製造装置１１の冷却ノズル列１２を構成する冷却ノズル１５−１〜１５−４の配置の一例を概念的に示す斜視図である。なお、図３では、冷却ノズル１５−３は連続鋳造鋳片６の陰に隠れている。
【００３５】
図３に例示するように、冷却ノズル列１２は、３次冷却の冷却水量を同一とした場合、連続鋳造鋳片６の外面（連続鋳造鋳片６の横断面が矩形である場合には４面全て、横断面が円形である場合には全面）に冷却水を噴射するノズル１５−１〜１５−４を、鋳造方向へ３列以上有するが望ましい。ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ３列以上と配置することにより、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ１列または２列配置する場合よりも、冷却条件に広い幅を持たせることができ、幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片６への適用が可能になり、連続鋳造鋳片６の表面割れの発生をより安定的に抑制できるからである。
【００３６】
例えば、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ１列または２列配置し、連続鋳造鋳片６を強冷却するために大流量のノズル１５−１〜１５−４を使用すると、弱冷却する場合の低流量（２００Ｌ／ｍｉｎを下回る冷却水量）では流量制御できなくなる恐れがある。
【００３７】
また、実施例（表２、３）を参照しながら後述するように、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ複数列設置する際における、鋳造方向へのノズル間隔を１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることにより、連続鋳造鋳片６の熱応力割れの発生をさらに安定的に抑制できるために、望ましい。ノズル間隔が２００ｍｍを超えると、各列のノズル１５−１〜１５−４による冷却の間に連続鋳造鋳片６が復熱し、焼き入れ性の高い鋼種からなる連続鋳造鋳片６は、２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）との接触による冷却と、２つのサポートロール対（９−１、９−１）および（９−２、９−２）間での復熱との繰り返しによって、熱応力割れを発生するおそれがあるからである。特に、設備的な取り合いが許容される場合には、ノズル１５−１〜１５−４を鋳造方向へ３列以上、５０ｍｍ以上１００ｍｍ未満のノズル間隔で配置することが望ましい。
【００３８】
冷却ノズル列１２は、連続鋳造鋳片６の表面全周に、全周合計冷却水流量を２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎ以上として冷却水を噴射して連続鋳造鋳片６を周方向へ均一に冷却することが望ましい。
【００３９】
製造装置１１における冷却ノズル列１２は、以上のように構成される。
［切断機１０］
切断機１０は、冷却用ノズル列１２よりも鋳造方向の下流側であって連続鋳造機１１外に配置され、冷却用ノズル列１２により冷却された連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断して鋳片２を製造する。
【００４０】
切断機１０は、この種の切断機として慣用されるものでよく、このような切断機１０は当業者にとっては周知であるので、切断機１０に関するこれ以上の説明は省略する。
本発明に係る連続鋳造機１１は以上のように構成される。次に、本発明に係る製造方法を説明する。
【００４１】
図１に示すように、製造装置１１により鋳片２が製造されている。鋳片２は、図示しない取鍋からタンディッシュ３に注入された溶鋼４を水冷鋳型５に注入し、鋳型５内で凝固シェルを形成することにより内部に未凝固部を有する連続鋳造鋳片６とし、２次冷却スプレー帯７でさらに連続鋳造鋳片６を冷却し、連続鋳造鋳片６を、複数組の上下一対のサポートロール８ａからなる矯正帯８で矯正しながらこれらサポートロール９により案内してサポートロール９の下流側へ引き抜く。
【００４２】
連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片６の矯正完了位置である、上下一対のサポートロール（９−１、９−１）の設置位置から連続鋳造機１の機端位置である、上下一対のサポートロール（９−３、９−３）の設置位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される区間（９−１〜９−２、９−２〜９−３）のうちの少なくとも１区間（９−１〜９−２）において、４本以上の冷却用ノズル１５−１〜１５−４により構成される冷却用ノズル列１２から、連続鋳造鋳片６の表面全周に、全周合計冷却水流量を２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎ以上として冷却水を噴射して連続鋳造鋳片を周方向へ均一に冷却する。
【００４３】
これにより、所定の長さに切断される前に連続鋳造鋳片６の曲がりおよび表面割れをいずれも防止しながら、連続鋳造機１１の機端までの任意のサポートロール間で鋳造方向に全周に渡って均一に冷却することが可能になり、これにより、従来の３次冷却では実現できないとされていた焼入れ性の高い鋼種からなる鋳片に対しても、４本以上の冷却用ノズル１５−１〜１５−４により構成される冷却用ノズル列１２により３次冷却を実施して、熱間圧延時の表面割れの発生を防止できる。
【００４４】
そして、冷却された連続鋳造鋳片６を切断機１０により所定の長さに切断して鋳片２を製造する。このようにして製造された鋳片２は、加熱炉に装入されて所定の温度に加熱された後に、圧延機で鋼片へと熱間圧延される。
【００４５】
本発明は、連続鋳造鋳片の冷却時に、フェライト・パーライト変態、ベイナイト変態する全ての鋼種に対して適用される。
このようにして、製造装置１１によれば、低炭素鋼から焼入れ性の高い鋼種までの幅広い鋼種からなる連続鋳造鋳片６の冷却時における表面割れの防止と曲がり防止とを図りながら、熱間圧延時に表面割れを発生し難い鋳片１３を製造することが可能になる。
【実施例】
【００４６】
実施例として、図１に示す製造装置１１を用いて表１に示す鋼種Ａ〜Ｄからなる連続鋳造鋳片６に対して、冷却試験を行った。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示した鋼種Ａ〜Ｄを有する連続鋳造鋳片６（寸法３００ｍｍ×４００ｍｍ）を、矯正完了後であるサポートロール９−１の設置位置から、連続鋳造機１１の機端であるサポートロール９−３の設置位置までのピンチロール間に、表３に示すノズル間隔およびノズル配列を有する冷却ノズル列１２を配置し、この冷却ノズル列１２により連続鋳造鋳片６を冷却し、その後に切断機１０により、冷却ノズル列１２によって冷却された連続鋳造鋳片６を所定の長さに切断し、鋳片１３とした。なお、冷却ノズル列１２からの冷却水流量は４００Ｌ／ｍｉｎ以上（全周の合計）とした。
【００４９】
冷却ノズル列１２による連続鋳造鋳片６の３次冷却を行わずに切断されて得られた鋳片２について、従来の３次冷却を施すことなく熱間圧延（加熱：１２５０℃、圧延回数：（分塊圧延７パス、連続圧延：３パス）、圧下比：４．７）し、得られた熱間圧延材の割れ発生個数（割れ個数）を測定した。測定結果を鋼種Ａ〜Ｄ毎に表２にまとめて示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表２に示すように、鋼種Ｃは最も表面割れの発生率が低いものであり、以下、鋼種Ｄ、Ｂ、Ａの順に割れ発生率が高くなり、特に鋼種Ｂ、Ａは、焼入れ性の高いものである。
表３には、冷却ノズル列１２による３次冷却を経た後に切断されて得られた鋳片１３について、上記の熱間圧延を行って得られた熱間圧延材の割れ発生個数の測定結果を示す。
【００５２】
【表３】
【００５３】
ここで、割れ個数は、熱間圧延材の全長に渡って磁粉探傷装置により確認できる１０ｍｍ以上の大きさの表面割れの個数をカウントし、１ｍ２当たりの割れ個数で示した。評価は割れ発生個数が３個／ｍ２以下のものを「○」とし、３個／ｍ２超８個／ｍ２以下のものを「△」とし、８個／ｍ２超のものを「×」とした。
【００５４】
表２、３を対比することにより理解されるように、表１に示す鋼種Ａ〜Ｄにおいて、本発明による表面割れの防止効果が確認された。
また、本発明により製造された鋳片１３には曲がりが発生せず、従来、切断後の鋳片の３次冷却（水槽浸漬法）によって発生していた鋳片の曲がりも解消された。
【符号の説明】
【００５５】
１ 湾曲型連続鋳造機
２ 鋳片
３ タンディッシュ
４ 溶鋼
５ 水冷鋳型
６ 連続鋳造鋳片
７ ２次冷却スプレー帯
８ 矯正帯
９、９−１、９−２、９−３ サポートロール
１０ 切断機
１１ 本発明に係る製造装置
１２ 冷却ノズル列
１３ 鋳片
１４ ３次冷却ゾーン
１５−１、１５−２、１５−３、１５−４ 冷却用ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対の間の少なくとも１区間において、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列から、前記連続鋳造鋳片の表面に冷却水を噴射して、連続鋳造鋳片を周方向へ冷却し、冷却された該連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造することを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項２】
前記冷却用ノズル列は、前記鋳造方向へ３列以上配置される請求項１に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項３】
前記４本以上の冷却用ノズルは、鋳造方向へ１００〜２００ｍｍのノズル間隔で配置される請求項１または請求項２に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項４】
前記連続鋳造鋳片は、横断面形状が矩形であるブルーム、または横断面形状が円形である丸ビレットである請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項５】
前記連続鋳造鋳片に対する前記冷却水の全周合計流量は、２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎである請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項６】
連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される少なくとも１区間に配置されて、前記連続鋳造鋳片の表面に冷却水を噴射して連続鋳造鋳片を周方向へ冷却するための、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列と、
該冷却用ノズル列よりも前記鋳造方向の下流に配置されて、前記冷却用ノズル列により冷却された連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造する切断機と
を備えることを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造装置。
【請求項１】
連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対の間の少なくとも１区間において、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列から、前記連続鋳造鋳片の表面に冷却水を噴射して、連続鋳造鋳片を周方向へ冷却し、冷却された該連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造することを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項２】
前記冷却用ノズル列は、前記鋳造方向へ３列以上配置される請求項１に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項３】
前記４本以上の冷却用ノズルは、鋳造方向へ１００〜２００ｍｍのノズル間隔で配置される請求項１または請求項２に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項４】
前記連続鋳造鋳片は、横断面形状が矩形であるブルーム、または横断面形状が円形である丸ビレットである請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項５】
前記連続鋳造鋳片に対する前記冷却水の全周合計流量は、２００〜１０００Ｌ／ｍｉｎである請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された連続鋳造による鋳片の製造方法。
【請求項６】
連続鋳造における完全凝固後の連続鋳造鋳片の矯正完了位置から連続鋳造機の機端位置までの領域であって、かつ鋳造方向へ隣り合う２組のサポートロール対により区画される少なくとも１区間に配置されて、前記連続鋳造鋳片の表面に冷却水を噴射して連続鋳造鋳片を周方向へ冷却するための、４本以上の冷却用ノズルにより構成される冷却用ノズル列と、
該冷却用ノズル列よりも前記鋳造方向の下流に配置されて、前記冷却用ノズル列により冷却された連続鋳造鋳片を所定の長さに切断して鋳片を製造する切断機と
を備えることを特徴とする連続鋳造による鋳片の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２７９００（Ｐ２０１３−２７９００Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５３９９（Ｐ２０１１−１６５３９９）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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