(57)【要約】【課題】ガイドロール位置の溜まり水を低減させて鋳片を均一に冷却し、優れた品質の鋳片を製造するための連続鋳造の二次冷却方法を提供する。【解決手段】連続鋳造装置１で鋳造される鋳片３に向けて冷却水１２を噴射し、連続鋳造中の鋳片３を冷却する二次冷却方法において、冷却水１２の鋳片３への噴射面２２の長軸方向が傾くように、冷却水１２を噴射するノズル１１の噴射方向を、噴射面２２の面内方向に回転させ、噴射面２２の長軸方向の傾きを、鋳片３の幅方向の列毎に、交互に逆向きとする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造装置で鋳造される鋳片に向けて冷却水を噴射し、連続鋳造中の鋳片を冷却する二次冷却方法において、
前記冷却水の前記鋳片への噴射面の長軸方向が傾くように、前記冷却水を噴射するノズルの噴射方向を、前記噴射面の面内方向に回転させ、
前記噴射面の長軸方向の傾きを、前記鋳片の幅方向の列毎に、交互に逆向きとすることを特徴とする、連続鋳造の二次冷却方法。
【請求項２】
連続鋳造装置で鋳造される鋳片に向けて冷却水を噴射し、連続鋳造中の鋳片を冷却する二次冷却方法において、
前記冷却水の前記鋳片への噴射面の長軸方向が傾くように、前記冷却水を噴射するノズルの噴射方向を、前記噴射面の面内方向に回転させ、
前記噴射面の長軸方向の傾きを、前記鋳片の幅方向中央を境界として左右対称の向きとし、前記鋳片の下流側が前記鋳片の側方に向くように傾けることを特徴とする、連続鋳造の二次冷却方法。
【請求項３】
前記噴射面の長軸方向の傾き角度が、３°〜３０°の範囲であることを特徴とする、請求項１または２に記載の連続鋳造の二次冷却方法。
【請求項４】
前記ノズルが二流体ノズルであり、前記冷却水は、水に空気を混合したエアミストであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の連続鋳造の二次冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造機において鋳片を均一に冷却するための、連続鋳造の二次冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼業において、溶鋼を凝固させて鋳片を製造する際、一般に、連続鋳造設備が用いられる。連続鋳造設備は、図１に示すように、鋳型２で一次冷却されて表面が凝固した鋳片３を、鋳型２の下方に少しずつ引き出し、ガイドロール４で挟みながら連続して送り出し、これにより鋳片３が連続して生産される。鋳片３がガイドロール４で送り出される間、二次冷却として、鋳片３の表面に冷却水が噴射される。この二次冷却では、例えば図８に示すように、鋳片３の幅方向の冷却性能を均一にするために、均一な水量密度分布を有する噴射パターンとなるように、複数のノズルの噴射口２１が配置されている。
【０００３】
このような二次冷却が行われる際、従来、鋳片３がほぼ鉛直下方に引き出される部分で、鋳片３の表面に噴射された冷却水の一部が、図９に示すように、排水されずにガイドロール４の上部と鋳片３との間に滞留し、溜まり水１３となっていた。
【０００４】
一般に、ガイドロール４に滞留する溜まり水は、幅方向中央部で最も少なく、両側方に向かって増加する分布を示す。このように、鋳片３の幅方向で溜まり水１３の分布が異なると、均一な冷却ができない要因となる。また、ガイドロール４で鋳片３を強く押し付ける必要がある場合には、ガイドロール４の剛性を増すために、図８に示すように、ガイドロール４が鋳片３の幅方向に分割される。このような場合、分割された各ガイドロール４の間の軸受け部５の位置では、冷却水の排水による溜まり水が発生しない。したがって、鋳片３がガイドロール４と接触している位置と軸受け部５の位置とでは、溜まり水１３の分布が不均一となり、鋳片３の幅方向に冷却むらができる。
【０００５】
このように、ガイドロール４の溜まり水１３が、鋳片３の均一な冷却を阻害する大きな要因となっていることが判明した。冷却が不均一になると、鋳片３の表面性状や内部の品質に欠陥が生じる。したがって、ガイドロール４の溜まり水１３を無くすか、溜まり水１３の影響が幅方向に均一になるように制御して、鋳片３の品質低下を防ぐことが必要である。
【０００６】
冷却むらを低減させるために、特許文献１には、連続鋳造装置内に、高圧気体を噴射する噴射ノズルを設けたものが開示されている。また、特許文献２には、連続鋳造装置内に、残留水を吸引する吸引管を設けたものが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、エアミストの噴射面を傾斜させた冷却方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２５３５２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５３５２９号公報
【特許文献３】特開２００９−２５５１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１および２はいずれも、噴射ノズルまたは吸引管という新たな装置を取り付けたものであり、設置のためのコストやスペースを要するという問題点がある。
【００１０】
また、上記特許文献３は、隣り合うノズルから噴霧されるエアミストが互いに重なり合わないようにして均一な冷却を図るものであり、ガイドロール部分の溜まり水を低減させることについては考慮されていない。なお、従来、エアミストが重なり合う部分で冷却が不均一になるという問題に対しては、ノズルの噴霧パターンを工夫し、隣り合うノズル同士の重なりを考慮した状態で水量密度（単位面積当たりの噴霧水量）分布が均一になるように予め設計されたノズルを使用している。
【００１１】
本発明の目的は、装置等を新設することなく低コストで、ガイドロール位置の溜まり水を低減させて鋳片を均一に冷却し、優れた品質の鋳片を製造するための連続鋳造の二次冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、本発明は、連続鋳造装置で鋳造される鋳片に向けて冷却水を噴射し、連続鋳造中の鋳片を冷却する二次冷却方法において、前記冷却水の前記鋳片への噴射面の長軸方向が傾くように、前記冷却水を噴射するノズルの噴射方向を、前記噴射面の面内方向に回転させ、前記噴射面の長軸方向の傾きを、前記鋳片の幅方向の列毎に、交互に逆向きとすることを特徴とする、連続鋳造の二次冷却方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、連続鋳造装置で鋳造される鋳片に向けて冷却水を噴射し、連続鋳造中の鋳片を冷却する二次冷却方法において、前記冷却水の前記鋳片への噴射面の長軸方向が傾くように、前記冷却水を噴射するノズルの噴射方向を、前記噴射面の面内方向に回転させ、前記噴射面の長軸方向の傾きを、前記鋳片の幅方向中央を境界として左右対称の向きとし、前記鋳片の下流側が前記鋳片の側方に向くように傾けることを特徴とする、連続鋳造の二次冷却方法を提供する。
【００１４】
上記連続鋳造の二次冷却方法においては、前記噴射面の長軸方向の傾き角度が、３°〜３０°の範囲であることが好ましい。
【００１５】
前記ノズルが二流体ノズルであり、前記冷却水は、水に空気を混合したエアミストであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、噴射面の長軸方向を傾けることにより、冷却水が、ガイドロール位置の溜まり水をかき出す方向に噴射され、鋳片の側方に向けて排水される。つまり、冷却水の噴射とともに溜まり水を排除することができるので、専用の装置等を設けることなく、鋳片の幅方向の冷却むらを低減して均一に冷却し、優れた品質の鋳片を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】連続鋳造設備の概要を示す側面図である。
【図２】本発明の冷却水噴射の様子を示す側面図である。
【図３】図２の部分拡大正面図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図５】図４の冷却方法を実施したときの鋳片の温度分布を示すグラフである。
【図６】本発明の異なる実施の形態を示す正面図である。
【図７】図６の冷却方法を実施したときの鋳片の温度分布を示すグラフである。
【図８】従来の二次冷却方法の例を示す正面図である。
【図９】図８の冷却水噴射の様子を示す側面図である。
【図１０】噴射面を全て同方向に傾けた二次冷却方法の例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる連続鋳造設備１の概要を示す。鋳型２の上側から、タンディッシュ（図示せず）内の溶鋼が注入され、鋳型２で一次冷却されて表面が凝固した状態の鋳片３が、鋳型２の下方から少しずつ引き出される。鋳型２の下方において、鋳片３は、それぞれ対向して設置された複数対のガイドロール４で挟み込まれながら連続的に送り出され、これにより、連続した鋳片３が生産される。図１は連続鋳造設備１の一例であり、鋳片３の両側のガイドロール４により、鋳片３が鋳型２のほぼ鉛直下方へ引き抜かれた後、徐々に９０°程度曲げられて、水平方向へ移動していく彎曲型のものである。本発明は、彎曲型の連続鋳造設備に限らず、垂直型などでも同様に適用できる。
【００２０】
鋳片３は、冷却水を噴射する二次冷却手段によって冷却されながら、ガイドロール４で連続的に送り出される。二次冷却手段は、図２に示すように、各ガイドロール４同士の隙間から鋳片３に向けてエアミスト１２を噴射する二流体ノズル１１からなり、二流体ノズル１１内で空気と水が混合されて、エアミスト１２が噴射される。二流体ノズル１１は、鋳片３の幅方向に均一な水量密度分布を有する噴射パターンとなるように、鋳片３の幅方向に適宜間隔で複数、例えば２２００ｍｍ程度の幅の鋳片３に対して、幅方向の１列につき７〜８本配置される。そして、通常、１本の二流体ノズル当たり５〜２０リットル／分程度の水量が噴射される。
【００２１】
エアミスト１２は、二流体ノズル１１の噴射口２１から扇状に広がって噴射され、エアミスト１２が鋳片３に衝突する噴射面２２は、楕円形状になっている。図８に示すように、二流体ノズル１１の噴射方向を回転させない場合、すなわち、噴射面２２の長軸方向の向きがガイドロール４同士の隙間に沿って平行な場合、図９に示すように、鋳片３に接触しているガイドロール４の上部に、エアミスト１２の排水が滞留して溜まり水１３ができる。ガイドロール４が、図８に示すように鋳片３の幅方向に分割されている場合には、ガイドロール４と鋳片３とが接触する部分には溜まり水１３ができるが、軸受け部５には溜まり水ができない。その結果、鋳片３の幅方向に温度むらが生じ、均一な冷却ができなくなる。
【００２２】
そこで、本発明では、エアミストの噴射面２２の長軸方向が傾くように、二流体ノズル１１の噴射方向を、鋳片３の表面の面内方向に回転させる。これにより、図２に示すように、鋳片３の進行方向（矢印方向）におけるエアミスト１２の見かけ上の上下幅が大きくなり、さらに、図３に示すように、噴射口２１から斜め下向きにエアミストが吹き付けられるため、ガイドロール４の上部の溜まり水１３を鋳片３の側方に向けてかき出すことができる。
【００２３】
噴射方向の回転角度は、ガイドロール４同士の上下の間隔、および、二流体ノズル１１の噴射口２１と鋳片３との距離に応じて設定される。すなわち、ガイドロール４の上下方向の隙間は、通常４０〜５０ｍｍ程度であり、二流体ノズル１１の噴射口２１から噴射されたエアミスト１２が、上下のガイドロール４に遮られることなく鋳片３に到達できる範囲で、噴射方向の回転角度を決める。具体的には、噴射面２２の長軸方向の傾き角度は３°〜３０°の範囲、好ましくは１０°程度とする。傾き角度が小さすぎると、溜まり水１３に向けた斜め下向きのエアミスト１２の噴射が十分でなく、溜まり水１３の排出効果が低くなる。また、傾き角度が大きすぎると、エアミスト１２の一部がガイドロール４に当たって鋳片３まで到達せず、冷却効率が低下する。
【００２４】
図４は、本発明の実施形態の一例であり、噴射面２２の長軸方向の傾きが、鋳片３の幅方向の列毎に、交互に逆向きになっている。すなわち、図４の上から１列目の噴射面２２ａは、下流方向（図４の下方向）が図４の左側に向けて傾けられ、上から２列目の噴射面２２ｂは、下流方向が右側に向けて傾けられている。３列目は１列目と同様であり、４列目は２列目と同様である。同列に配置された噴射面２２は同じ方向に傾いており、図４に示すように、それぞれの列で、噴射面２２の向きに沿った方向に、溜まり水１３が多く排出される。そして、列毎に交互に噴射方向の傾きを逆向きにすることにより、全体では均等に溜まり水１３が排出される。図５のグラフの実線は、図４の二次冷却方法を実施した場合の、鋳片３の幅方向による温度分布を示す。破線は、図１０に示すように噴射面２２の長軸方向を全て同方向に傾けて二次冷却を実施した場合の鋳片３の温度分布であり、単純に噴射面２２を傾けるだけではなく、列毎に交互に逆向きとした本実施形態において、均一な冷却効果が得られるようになった。
【００２５】
図６は、本発明の異なる実施形態を示し、噴射面２２の長軸方向の傾きが、鋳片３の幅方向の中央を境界として、左右互いに逆向き、つまり左右対称であり、それぞれの噴射面２２は、下流側が鋳片３の側方に向くように傾いている。すなわち、図６では、いずれの列も、鋳片３の幅方向中央から両側方へ向けて溜まり水１３がかき出されるように、噴射面２２が傾けられている。図７のグラフの実線は、図６の二次冷却方法を実施した場合の、鋳片３の幅方向による温度分布を示す。破線は、図１０に示すように噴射面２２の長軸方向を全て同方向に傾けて二次冷却を実施した場合の鋳片３の温度分布であり、単純に噴射面２２を傾けるだけではなく、左右対称方向に傾けた本実施形態において、均一な冷却効果が得られるようになった。
【００２６】
以上のように、本発明によれば、二流体ノズル１１の噴射方向を鋳片３の面内方向に回転させて、エアミスト１２の噴射面２２の長軸方向を傾けることにより、鋳片３とガイドロール４上部との隙間に向けてエアミスト１２が噴射され、溜まり水１３の排出が促進される。したがって、溜まり水が要因となる二次冷却むらが低減し、優れた品質の鋳片を製造することができる。また、鋳片３の進行方向に配置された各ガイドロール４間の隙間の限られたスペースに、新たな装置を設けることなく、二次冷却手段として従来用いていた二流体ノズル１１を利用して、二次冷却と同時に、溜まり水１３の排出を行うことができる。
【００２７】
しかも、噴射面２２の傾きを列毎に交互に逆向きとしたり、左右対称方向に傾けたりすることにより、鋳片３全体の溜まり水を均等に排出し、均一な冷却効果を得ることができる。
【００２８】
なお、上記の実施の形態では、ガイドロール４は、鋳片３を強く拘束する高い剛性を確保するために、幅方向に分割されて軸受け部５で各ガイドロール４が連結されたものとしたが、本発明の実施に際しては、鋳片３の幅方向全体を押さえ付ける幅を有するガイドロールでも、同様に溜まり水を排出する効果を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、連続鋳造機等において、ロールで板状搬送物を搬送しながらノズルで冷却水を噴射する冷却方法に適用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１    連続鋳造装置
２    鋳型
３    鋳片
４    ガイドロール
５    軸受け部
１１  二流体ノズル
１２  エアミスト
１３  溜まり水
２１  噴射口
２２  噴射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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