(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄鋼製品の熱間圧延の前に連続鋳造スラブの表面の欠陥を除去し、溶削開始部の深掘れを防止することが可能な連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法を提供する。【解決手段】スラブ3の長手方向端部をガス溶削するスカーファ1の上流側に、溶削前のスラブ長手方向端部を電磁誘導加熱により予熱するソレノイド型誘導コイル5を配設し、誘導コイル5でスラブ長手方向端部の表層を予熱したのちスカーファ1での溶削を開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延の前に連続鋳造スラブの表面欠陥を除去する連続鋳造スラブの手入れ装置であって、前記スラブ長手方向端部をガススカーフィングにより溶削するスカーファの上流側に、前記溶削される前のスラブ長手方向端部を電磁誘導加熱により予熱するソレノイド型誘導コイルを配設してなることを特徴とする連続鋳造スラブの手入れ装置。
【請求項２】
前記スカーファは、連続鋳造スラブの表層２ｍｍ以上を一回のガススカーフィングによって溶削するものであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造スラブの手入れ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表面手入れ装置を用いた連続鋳造スラブの表面手入れ方法であって、前記ソレノイド型誘導コイルで前記スラブ長手方向端部の表層を予熱したのち前記スカーファでの溶削を開始することを特徴とする連続鋳造スラブの表面手入れ方法。
【請求項４】
前記溶削は、前記スラブの表層２ｍｍ以上を一回のガススカーフィングによって行うものとしたことを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造スラブの手入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製品の熱間圧延の前に連続鋳造スラブの表面の欠陥を除去するための連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法に関し、特に溶削開始部の深掘れを防止することが可能な連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造によって製造されるスラブ（鋼片）の表面には、表面割れ、オシレーションマークといった表面欠陥が生じることが少なくない。また、連続鋳造スラブの表層にはアルミナやモールドパウダーを主成分とする非金属介在物やガス気泡（Ａｒガス、Ｎ２ガスなど）が集まりやすく、連続鋳造スラブをそのまま圧延し鋼材を製造すると、スラブ表面欠陥を起因とするヘゲ疵や鋼片表層の介在物を起因とするスリーバー疵が発生する。
【０００３】
上記の問題に対し、現在一般的には熱間圧延前にスラブの表層（深さ２ｍｍから４ｍｍ）を酸素ガスによるガススカーフィングにて溶削する表面手入れが行われている。ガススカーフィングでの溶削を行うための装置をスカーファあるいはスカーフユニットという。ガススカーフィングでは、あらかじめ予熱ガス（燃焼ガス）を噴射することにより被溶削開始部分を予熱した後、酸素ガスを吹きつけることによって生じる鉄と酸素の酸化燃焼反応を利用している。被溶削開始部はスラブ端部のダレを防止するためスラブ長手方向端部から約５０ｍｍの位置に設定するのが一般的である。しかしこの予熱方法では、必然的に未溶削部分（スラブ最端部）が発生するという問題がある。また、予熱は図２に示すようにスラブ水平方向に対し傾斜角（約３２°）を付けて予熱炎を噴射するため、スラブ厚み方向の温度制御が困難であり予熱時間や予熱ガス圧力によっては予熱部の深掘れが生じる。深掘れの発生した予熱部の表面には鉄の酸化反応に起因する酸化物が多数生成し、圧延後の表面欠陥の原因となることが知られている。そのため、スカーファでの溶削後にスラブ端部の未溶削部と深掘れ部を砥石グラインダーにて研削する必要があり、作業負荷の増大を招くのみならず、高温スラブを再加熱せずに直接圧延するＨＤＲやスラブを高温のまま加熱炉に装入するＤＨＣＲの阻害につながり、熱間圧延の燃料原単位の悪化を招くという問題がある。
【０００４】
上記のような問題に対して特許文献１では、プラズマ炎によりスラブ表層を予熱した後酸素ガスによって溶削する表面手入れ方法が提案されている。
また特許文献２ではスラブ表面をソレノイド型誘導加熱装置により加熱した後にスケール除去を行う方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９―１６３０７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法では、酸素ガスで予熱する従来のガススカーフィングに比べ予熱時間の短縮が可能であるが、プラズマ炎はエネルギー密度が高く表層のみの加熱には不向きであり、予熱部深掘れが残るという問題がある。また特許文献２に記載の方法では、表層２ｍｍ以上をスケールオフさせるためには複数回スラブを往復動させる必要があるため、作業時間が長くなり生産性の低下を招くという問題がある。
【０００７】
前述したごとく、通常、連続鋳造スラブの表面手入れではガススカーフィングによる表面手入れが行われているが、溶削開始部の予熱による深掘れやスラブ端部の未溶削部が圧延後の表面欠陥の原因となるため、スカーファでの溶削後にグラインダーによって表面を研削しており、作業負荷の増大やＤＨＣＲの低下を招いており、この点が未解決の課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために、溶削開始部の深掘れを低減し、グラインダーによる研削工程を省略可能でありかつ一回のガススカーフィングにより２ｍｍ以上の溶削が可能である連続鋳造スラブの表面手入れ手段を提供することを目的としたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）  熱間圧延の前に連続鋳造スラブの表面欠陥を除去する連続鋳造スラブの手入れ装置であって、前記スラブ長手方向端部をガススカーフィングにより溶削するスカーファの上流側に、前記溶削される前のスラブ長手方向端部を電磁誘導加熱により予熱するソレノイド型誘導コイルを配設してなることを特徴とする連続鋳造スラブの手入れ装置。
（２）  前記スカーファは、連続鋳造スラブの表層２ｍｍ以上を一回のガススカーフィングによって溶削するものであることを特徴とする（１）に記載の連続鋳造スラブの手入れ装置。
（３）  （１）に記載の表面手入れ装置を用いた連続鋳造スラブの表面手入れ方法であって、前記ソレノイド型誘導コイルで前記スラブ長手方向端部の表層を予熱したのち前記スカーファでの溶削を開始することを特徴とする連続鋳造スラブの表面手入れ方法。
（４）  前記溶削は、前記スラブの表層２ｍｍ以上を一回のガススカーフィングによって行うものとしたことを特徴とする（３）に記載の連続鋳造スラブの手入れ方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スラブの最端部の溶削が可能であり、また予熱部の深掘れの生じない連続鋳造スラブの表面手入れが可能となる。したがって、スカーファでの溶削後のグラインダー工程を省略可能であり、圧延工程以降の表面欠陥の発生しない鋼片を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法の概要を示す模式図
【図２】従来の連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法の概要を示す模式図
【図３】本発明の連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法による手入れ後のスラブ表面性状の一例を示すスラブ長手方向断面模式図
【図４】従来の連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法による手入れ後のスラブ表面性状の一例を示すスラブ長手方向断面模式図
【図５】従来の手入れ方法を施した鋼片から得られたコイルの欠陥発生率と本発明による手入れ方法を施した鋼片から得られたコイルの欠陥発生率を示す棒グラフ図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図２は、従来の一般的なスラブの表面手入れ装置および方法の概要である。ガススカーフィングを行うスカーファ（スカーフユニット）1は幅約２５０ｍｍであり、スラブ3の幅方向（紙面に垂直な方向）に約１０個配置されている。図２に示す予熱炎2によりスラブ端部から約５０ｍｍの箇所を予熱し、予熱された部分に酸素ガスを吹きつけることによって鉄の酸化燃焼反応が生じる。予熱時間は例えば８００℃のスラブに対して約１分である。酸化鉄は反応熱により溶融し、酸素ガスの勢いにより吹き飛ばされ除去される。一度反応が開始すると反応熱により近辺が加熱されるため、溶削開始後はほぼ酸素ガスのみの供給により溶削が続行する。この従来の方法では、予熱時間が長くかかるばかりでなく、溶削開始部の予熱を予熱炎の噴射によって行うためスラブ厚み方向の温度制御が困難であり所望の溶削深さ以上の深掘れが生じる（図４）。スラブ表面の深掘れや未溶削部分は熱間圧延以降の表面欠陥の原因となるため、スカーファでの溶削後にグラインダーにてスラブ表面を研削しなくてはならない。また予熱が不十分な場合は所望の溶削深さを得る事ができず複数回スカーフィングを行う必要がある。
【００１２】
本発明は、上記のような問題が発生すること無く連続鋳造スラブの表面手入れを可能とするものであり、図１に本発明の連続鋳造スラブの表面手入れ装置および方法の概要を示す。本発明では、連続鋳造スラブの表層を電磁誘導加熱により予熱するための誘導コイル（ソレノイド型誘導コイル）5をスカーファ1の上流側に配設している。誘導コイル5は図１（ｂ）に示すようにスラブ3を誘導コイル5内に通過させうるように配設される。誘導コイルに交流電流を流すとスラブの表面付近に高密度のうず電流が発生し、そのジュール熱により表面が発熱する。このうず電流はスラブの表面に近いほど強く内部にいくにつれて指数関数的に弱くなる（表皮効果）。一般にうず電流の導体内部への浸透深さを表す指標として用いられる電流浸透深さδ[cm]は式（１）で表される。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
ただし、ρは固有抵抗[μΩcm]、μは比透磁率である。この式によれば交流電流の周波数によって入熱深さが制御可能であり所望の溶削深さまでを加熱することが可能である。例えば、ρ＝１２０、μ＝１としたとき、一回のガススカーフィングにより２ｍｍ以上の溶削深さを得るためには、周波数を約１５０００Hzに設定すればよい。また、長手方向に誘導コイルを連ねることにより長手方向にも均一な加熱が可能であり、従来の、スカーファでの予熱に比べ、スラブの長手方向かつ厚み方向により均一な予熱が可能であるため、予熱部の深掘れが生じない。誘導加熱によるスラブ端部の予熱後に酸素ガスによるガススカーフィングを施すことで、図３のように未溶削部と予熱部の深掘れが発生することなく溶削することが可能である。発明者らの知見によれば、図１のように誘導コイル5を設置し、予熱部分をスラブ端部から約１００ｍｍとすることにより、予熱後のガススカーフィングによる溶削が安定的に実行可能である。
【００１５】
すなわち本発明は、溶削開始部の深掘れを防止しスラブ端部からの溶削を可能とするためにスラブ厚み方向の加熱温度分布を電磁的に制御可能であるソレノイド型誘導コイル5をスカーファ１の上流側に配設することを特徴とする。
ここで、本発明に用いるソレノイド型誘導コイルは出力１００ｋＷ程度のものが必要である。この程度の出力の誘導コイルであれば、例えば約８００℃のスラブの表面を次工程の溶削のために十分な温度（約９００℃）まで予熱するのに要する時間は約１０秒であり、工程生産に用いる能力を十分有している。
【実施例】
【００１６】
本発明の実施例を以下に示す。誘導コイルの出力を１００ｋＷとし、周波数を１５ｋＨｚとした。また目標溶削深さを４ｍｍとし、予熱後のスカーファによる溶削速度を１５ｍｐｍとした。連続鋳造されたスラブ（幅１５００ｍｍ、長さ９０００ｍｍ、厚み２３０ｍｍ、表面温度約８００℃）の長手方向端部１００ｍｍを誘導コイル内で１０秒間静止した状態で上記条件で予熱後、スカーファにより溶削したところ、予熱部の深掘れ、スラブ端の未溶削部やダレは生じず、予熱部と定常部ともにほぼ目標溶削深さ分だけ溶削されており、溶削後の鋼片表面は凹凸がなく美麗であった。また、従来のスカーファによる表面手入れを施した後グラインダーによって端部を研削したスラブと本発明の手入れ方法により表面を手入れしたスラブ（グラインダー研削なし）を圧延し、冷延コイルでの表面欠陥発生比率（コイル単位）を比較すると、従来のスカーファと端部グランダーによる手入れを施したスラブから得られたコイルは欠陥発生率が１．２％であったのに対し、本発明の手入れ方法を施したスラブから得られたコイルは０．６％であり、本発明の手入れ方法では次工程のグランダー研削を省略可能であることが分かった。また、従来のスカーファによる手入れ方法では溶削にかかる時間が平均９０秒（予熱６０秒、実溶削３０秒）であったのに対し、本発明の手入れ方法では平均４０秒（予熱１０秒、実溶削３０秒）であり、本発明の手入れ方法では従来の手入れ方法に比べて作業時間の大幅な短縮が可能であることが分かった。
【００１７】
以上の実施例から明らかなように、本発明のスラブの表面手入れ装置および方法により、スカーファによる溶削後のグラインダー工程を省略可能であり、圧延工程以降の表面欠陥の発生しない鋼片を提供することができた。
【符号の説明】
【００１８】
1  スカーファ（スカーフユニット）
2  従来のガススカーフィングによる予熱炎
3  スラブ（連続鋳造スラブ）
4  搬送ロール
5  誘導コイル（ソレノイド型誘導コイル）
6  未溶削スラブ
7  本発明による手入れ後のスラブ
8  従来技術による手入れ後のスラブ
【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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