(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ垂直に鋳込まれた鋳片を中心部が凝固するまでに円弧状に且つ半円を越えさらに鋳込面から大気圧相当静鉄圧高さ（約１．４ｍ）を越えて上方に引き抜くことによって中空鋳片を形成する鋼の連続鋳造法において、鋳片を切断して鋼片とするに際して、鋳片の切断予定位置の近傍のみ鋳片の凝固殻内面を互いに圧接もしくは接近溶接せしめて真空芯を封入した後切断することを特徴とする連続鋳造鋳片の切断方法。
【請求項２】
凝固殻内面を互いに圧接せしめる工程と鋳片を切断する工程を圧接と切断の両機能を持つ一つのせん断機でほぼ同時に処理することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の方法によって製造された真空芯封入鋼片。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鋼の連続鋳造方法に関し、鋳造能率を向上させる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造法によって鋼片を造る場合、通常鋳片が中心まで凝固した後所定の長さに切断され鋼片とされている。鋳造能率はよく知られているように正方形断面の場合（１）式で示される。
Ｐｃ＝４ρｋ２ｓＬ              ・・・・・・・・・・・（１）
Ｐｃ；  鋳造能率  （ｋｇ／ｍｉｎ）
ρ  ；  鋼の密度  （ｋｇ／ｍ３）
ｋ  ；  凝固定数  （ｍ／ｍｉｎ０．５）
ｓ  ；  形状係数  （正方形の場合、約１．３）
Ｌ  ；  機長（鋳込み面から凝固完了位置までの長さ、ｍ）鋳造能率Ｐｃは機長Ｌに制約され、且つ冷却の強さに関わる凝固係数ｋに依存する。ちなみに鋳片断面寸法は無関係である。最大鋳造能率は適正な冷却条件内で中心部の凝固が切断直前に完了する引き抜き速度の時に得られる。従って、それ以上の能率を必要とする場合、機長Ｌを増大させる改造を行うかストランド数を増加させて対応するという大きな問題があった。
【０００３】
特願平５−３２１０９６にある特殊な連続鋳造法では、鋳造能率は従来方法と比較して飛躍的に大きくなり、（２）式で示される。
Ｐｎ＝４ρｋ２Ｌ（２／α−１）      ・・・・・・・  （２）
α；  凝固殻厚比（凝固殻厚／表面から中心までの長さ）
【０００４】
この鋳造方法ではほぼ垂直に鋳込まれた鋳片を中心部が凝固するまでに円弧状に且つ半円を越えさらに鋳込み面から大気圧相当静鉄圧高さ（約１．４ｍ）を越えて上方に引き抜くことによって真空芯の中空鋳片が得られる。所定寸法の鋼片とするには切断に先行して中実への圧接圧延のほか成形圧延を要する。従って設備が大変高価になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の問題点を解消しようとするものであり、連続鋳造の最終工程である鋳片の切断工程の工夫により、鋳造能率の向上を容易に得る方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の第１は、鋼の連続鋳造法において鋳片を切断して鋼片とするに際して、鋳片中心部が凝固を終えるまでに鋳片の切断予定位置の近傍のみ鋳片を圧下して凝固殻内面を互いに圧接もしくは接近溶接せしめ下流側の溶融芯を閉じこめた後すみやかに切断することによって溶融芯封入鋼片とすることを特徴とする連続鋳造鋳片の切断方法である。
【０００７】
第２の発明は、ほぼ垂直に鋳込まれた鋳片を中心部が凝固するまでに円弧状に且つ半円を越えさらに鋳込面から大気圧相当静鉄圧高さ（約１．４ｍ）を越えて上方に引き抜くことによって中空鋳片を形成する鋼の連続鋳造法において、鋳片を切断して鋼片とするに際して、鋳片の切断予定位置の近傍のみ鋳片を圧下して凝固殻内面を互いに圧接もしくは接近溶接せしめ下流側の真空芯を閉じこめた後切断することによって真空芯封入鋼片とすることを特徴とする連続鋳造鋳片の切断方法である。
【０００８】
第３の発明は第１の発明、第２の発明をそれぞれ実施するに際して、凝固殻内面を互いに圧接もしくは接近溶接せしめる工程と鋳片を切断する工程を圧接と切断の両機能を持つ一つのせん断機でほぼ同時に処理することを特徴とする連続鋳造鋳片の切断方法である。
【０００９】
【作用】
以下、本発明を図面に従って説明する。図１は第１の発明を、図２は第２の発明をそれぞれ実施する連続鋳造機を例示する概略側面図、図３および図４は第３の発明を実施する鋳片切断機を例示する概略側面図である。
【００１０】
図１において、レードル１からタンディシュ２を経て鋳型３に供給された溶鋼Ｍｅは該鋳型３で冷却され、凝固殻を形成しながら鋳片５となる。該鋳片５は２次冷却帯４を経て鋳片５の内部に溶融芯を残したままピンチ・ロール６により伸直されつつ引き抜かれる。鋳片５上の切断予定位置Ｐがピンチ・ロール６の下流に設置されたプレス７の部位に達するとプレス７が作動して鋳片５を上下方向に且つＰ点を前後に挟んで局所的に圧下し凝固殻内面８を互いに圧接させ下流側の溶融芯９を閉じこめる。Ｐ点がプレス７のすぐ下流に設置されたせん断機１０の部位に達すると鋳片５はＰ点で切断され、溶融芯封入鋼片１１となる。溶融芯封入鋼片１１は直ちに直接もしくは保持炉を通して次工程の熱間圧延に供給される。
【００１１】
以上の構成において鋳造能率は当然（１）式に従うが従来方式と比較して機長の意味が異なってくる。即ち本発明では凝固完了点は切断装置の設置位置に制限されることなく、引き抜き速度にほぼ比例して下流に移行し、従って実効機長も同等に増加する。鋳造能率Ｐｍは（３）式で求めるのが簡単である。
Ｐｍ＝ρＤ２Ｖ              ・・・・・・・・・・（３）
ρ；  鋼の密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｄ；  鋳片辺寸法（ｍ）
Ｖ；  引き抜き速度（ｍ／ｍｉｎ）
鋳造能率は引き抜き速度Ｖに比例し、従来方法と比較してＶ／Ｖｃｍａｘ倍になる。ここでＶｃｍａｘは設計機長（鋳込み面から切断装置までの長さ）によって制限された従来方法の最大引き抜き速度である。能率向上には当然作業上、品質上の問題などを充分に勘案すべきだが速いほど有利である。
【００１２】
凝固殻内面を互いに圧接させる装置に関しては、例示したプレスの他、鍛造機、ロール開閉式の圧延機、圧下機能付きピンチ・ロールなど種々の機構が考えられる。圧接に際して内部ワレの発生防止、鋳片引き抜きへの追随性などへの考慮は当然である。
【００１３】
溶融芯を封入する方法に関して、例示したように溶融芯を持つ鋳片の凝固殻内面を圧下によって互いに圧接せしめても良いが、圧下を鋳片の凝固殻内面が互いに圧接する直前に止め、封入は以後の凝固進行による溶接にまかせるという方法もある。この場合、圧下力、圧下量とも小さくなり圧下に伴う問題は軽減される。
【００１４】
鋳片を切断する装置、方法に関して、例示したせん断機の他にガス溶断機も使用できる。前者は鋳片のくびれた部分をせん断するので刃型に工夫を要するが圧接が更に進行するので封入性は極めて良い。切断装置の設置位置については、溶融芯の封入方法で圧接方式を採るか接近溶接方式を採るかで最適位置は異なる。後者の場合圧下部位から切断部位まで相応の間隔を要する。
【００１５】
図２に従って第２の発明を説明する。第１の発明と同様、鋳片５は２次冷却帯４を経て鋳片５の内部に溶融芯を残したままピンチ・ロール６、ガイド・ロール１２によって円弧状に且つ半円を越えさらに鋳込み面から大気圧相当静鉄圧高さ（約１．４ｍ）を越えて上方に引き抜かれる。そうすることにより凝固殻内部が真空の中空鋳片１４が得られる。鋳片は３／４円まで引き上げられた後伸直ロール１５により伸直される。鋳片引き抜き軌跡上の空洞を保有する部位に配置せれたプレス７により鋳片５上の切断予定位置Ｐで鋳片５を上下方向に且つＰ点を前後に挟んで局所的に圧下し凝固殻内面８を互いに圧接させ下流側の真空芯１３を閉じこめる。Ｐ点がプレス７の下流に設置されたせん断機１０の部位に達すると鋳片５はＰ点で切断され、真空芯封入鋼片１６となる。
【００１６】
以上の構成において、鋳造能率は特開平５−３２１０９６に提示された既述の（２）式と全く同等となって極めて高い値が得られる。
【００１７】
他方、特願平５−３２１０９６においては中空鋳片１４を引き抜き軌跡の過程で中実鋳片とするため圧接圧延機が、さらに所定寸法の鋼片とするため成形圧延機も必要となる。本発明ではこれらの高価な設備を必要としない。
【００１８】
凝固殻内面を互いに圧接させる装置に関しては、第１の発明と同様であるから説明は省略する。
【００１９】
真空芯の封入方法に関して、例示したように真空芯を持つ鋳片の凝固殻内面を圧下によって互いに圧接せしめても良いが、他に溶融芯を保持している部位、例えば図２のＱ点において圧下し且つその量を凝固殻内面が互いに圧接する直前に止め、封入は以後の凝固進行による溶接にまかせるという方法もある。
【００２０】
鋳片の切断装置・方法に関しては、第１の発明と同様である。
【００２１】
次に第３の発明を説明する。溶融芯の直径が鋳片外径に比べて充分小さい場合、あえて事前の圧接処理が無くても通常のせん断機による切断によって、凝固殻内面は切断面の直前直後の部分で簡単且つ確実に圧接、溶接され、溶融芯が封入される。一方溶融芯が大きくなると通常のせん断ではせん断の進行とともに、凝固殻は押しつぶされるように変形し、圧接、溶接とも進むが切断面での全面封鎖には至らない。鋳片の分離とともに大きな静鉄圧によって溶鋼流出となる。従って事前の圧接処理は欠かせない。
【００２２】
図３は圧接と切断を一つのせん断機によって処理する例を示す。圧下せん断機２１は鋳片５を貫通させるように配置され、台車機構２２により作動時には鋳片引き抜き駆動に追随するようになっている。圧接・切断の同時処理の要所は鋳片軸方向に対して直角に前後進する４個の金型２３、２４、２５、２６と、それらを個別に且つ所定量を作動させて圧接および切断の機能を果たす油圧シリンダー２３Ｃ，２４Ｃ，２５Ｃ，２６Ｃからなる。切断信号が入力されると、金型２３、２４、２５、２６は所定距離前進し鋳片５を上下より圧下するのでくびれが生ずると共に凝固殻内面８が圧接する。次に金型２３、２５はそのままとし金型２４、２６は鋳片を挟んだまま下降させると鋳片５は刃２７、２８によって円滑に切断される。このようにして一つのせん断機で溶融芯封入鋼片を造ることができる。真空芯封入鋼片の場合も同様のせん断機で処理できる。鋳片端部形状を砲弾状に絞ると圧延でのカミコミ性が改善され、端末部の圧延歩留まりも向上する。端部形状の最適化や圧接、切断工程の円滑化のため鋳片断面形状に応じて金型形状や摺動方向などを工夫するのは当然であり、当業者にとっては容易であるので説明は省略する。
【００２３】
溶融芯の大きさが相対的に中程度の場合の第３の発明の実施例を図４に示す。圧下せん断機２１はそれぞれ刃２７、２８を取り付けた固定金型２９と摺動金型３０よりなるが、両金型にはアンビル部３１、３２が設けてあって、摺動金型３０が前進すると両金型の刃２７、２８によって鋳片５のせん断が進行すると共に、アンビル部３１、３２では鋳片切断部の近傍のみ鋳片５を挟みつつ軽い圧下が進行する。このようにして圧接・切断の同時処理がなされる。
【００２４】
【実施例】
鋼種ＳＳ４１の棒鋼を既存のビレット用湾曲式連続鋳造機によって試作する。その条件は、湾曲半径５ｍ、機長１２ｍ、鋳型断面寸法１４０ｍｍ角、引き抜き速度２．６ｍ／ｍｉｎｏ切断方法はダイアゴナル・シヤーを使用し、刃取り付け両金型上に切断面前後各約５０ｍｍのアンビル部を仮設し、切断時に約１５ｍｍ圧下する。切断後２分および５分で圧延する。比較条件として、従来経験的に知られている最大引き抜き速度２．０ｍ／ｍｉｎを採る。
【００２５】
試験結果を以下に述べる。従来条件では切断面の周辺部は平滑、中央部はむしれ状であるが、試験の高速鋳込みでは中央部は白熱状でむしれが大きく且つひどい。しかし溶鋼の流出は無い。切断後約２分の圧延においてビレット後端部の端面より半溶融地金が流出し、５分後の圧延では何ら問題は無かった。以上の試験により溶融芯が封入されたこと、溶融芯封入鋼片を適切に保持、均熱をすることにより正常な圧延が可能であることが証明された。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば第１の発明では通常の連続鋳造において引き抜き速度は機長の制限を越えて過大に設定されるが鋳片の切断予定部を事前に圧下して凝固殻内面を互いに圧接させているので切断時に内部の溶鋼が流出することがない。従って鋳造能率は引き抜き速度に比例して増加する。付加効果として鋼片は溶融芯を保持したまま次の圧延工程に送られるので、鋼片の再加熱・均熱、圧延動力双方で省エネルギーが図られる。
【００２７】
第２の発明では先行技術がの３／４円の鋳片引き抜き軌跡によって一旦中空鋳片を形成した後中実への圧接圧延、所定断面寸法への成形圧延を経て切断し鋼片とするのに対して、本発明では鋳片の切断予定部のみを事前に圧下して真空芯を封入した後切断するので、高価な圧接圧延設備、成形圧延設備が不要となる。先行技術が持つ鋳造能率の飛躍的向上という効果はそのまま発揮される。
【００２８】
第３の発明では、凝固殻内面の圧接による溶融芯、もしくは真空芯の封入と鋳片の切断が一つの圧下せん断機によって同時に処理出来るので第１の発明、第２の発明を比較的簡単且つ低廉な設備で実施できる。せん断機の刃型および金型の形状の工夫により鋳片両端部の形状を絞ると圧延でのカミコミ性の向上、圧延歩留まりの向上も得られる。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明を実施する連続鋳造設備を例示する概略側面図。
【図２】第２の発明を実施する連続鋳造設備を例示する概略側面図。
【図３】第３の発明を実施する鋳片切断機を例示する概略側面図。
【図４】同様に第３の発明を実施する鋳片切断機を例示する概略側面図。
【符号の説明】
１：レードル    ２：タンディシュ    ３：鋳型
４：２次冷却帯    ５：鋳片    ６：ピンチ・ロール    ７：プレス
８：凝固殻内面    ９：溶融芯    １０：せん断機    １１：溶融芯封入鋼片
１２：ガイド・ロール    １３：真空芯    １４中空鋳片    １５：伸直ロール
１６：真空芯封入鋼片    ２１：圧下せん断機    ２２：台車機構
２３、２４、２５、２６：金型
２３Ｃ、２４Ｃ、２５Ｃ、２６Ｃ：油圧シリンダー      ２７、２８：刃
２９：固定金型    ３０：摺動金型    ３１、３２：アンビル部
Ｍｅ：溶鋼    Ｐ：鋳片上の切断予定位置    Ｑ：プレス設置部位の例
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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