(57)【要約】【課題】装置の大型化を招くことなく、連続したシェル厚の計測ができる連続鋳造鋳片への歪み付与方法を提供する。【解決手段】未凝固の溶湯Ｍと、溶湯Ｍの周囲を取り囲む凝固シェルＳと、からなる鋳片Ｃの搬送路８に対して進退可能に押し付けロール１０を設け、搬送路８を搬送される任意のタイミングにおいて、押し付けロール１０を凝固シェルＳに押し付けて歪みを与える連続鋳造鋳片への歪み付与方法。押し付けロール１０は、ロール本体１５が、幅方向の両端部から中央に向けて連続的に高くなるプロファイルを有していることが好ましく、また、シリンダ１１により搬送路８に対する進退量が任意に設定できることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未凝固の溶湯と、前記溶湯の周囲を取り囲む凝固シェルと、からなる連続鋳造による鋳片の搬送路に対して進退可能に押し付けロールを設け、
前記搬送路を搬送される任意のタイミングにおいて、前記押し付けロールを前記凝固シェルに押し付けて歪みを与える、
ことを特徴とする連続鋳造鋳片への歪み付与方法。
【請求項２】
仕様の異なる複数種の前記押し付けロールが交換可能である、
請求項１に記載の連続鋳造鋳片への歪み付与方法。
【請求項３】
前記押し付けロールは、
幅方向の両端部から中央に向けて連続的に高くなる、
請求項１又は請求項２に記載の連続鋳造鋳片への歪み付与方法。
【請求項４】
前記押し付けロールは、
前記搬送路に対する進退量が任意に設定される、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の連続鋳造鋳片への歪み付与方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の歪み付与方法が適用された連続鋳造鋳片について、
付与された歪みに基づいて、前記連続鋳造鋳片の凝固シェル厚を測定する、
ことを特徴とする凝固シェル厚の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造された鋳片の凝固シェルの厚さを測定するために、当該鋳片に内部割れを生じさせるために歪みを付与する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般鋳鋼品の品質向上や、連続鋳造設備の開発において、凝固シェルの厚さを測定することは、鋳造プロセスの選定や、設備開発において重要である。
これまで、凝固シェル厚を測定するのに、非特許文献１に開示される方法、あるいは、特許文献１に開示される方法が知られている。
非特許文献１は、連続鋳造機のピンチロールの表面に「かまぼこ」形状のくさび(Wedge)を設置し、鋳片の表面にロールを介してくさびを押し当てて、凝固シェルに歪みを与えることにより、内部割れを発生させる。鋳造後の鋳片を切り出して、組織観察により内部割れが発生した位置を評価することで、凝固シェル厚を測定する。
また、特許文献１は、連続鋳造鋳片を表裏の両側から挟むピンチロールを近接（加圧）・離間（減圧）する開閉動作を行なって鋳片の厚さを交互に変化させることにより、凝固シェルより内側の未凝固域の溶湯を逆流動させ、この逆流動により負偏析によるホワイトバンド(成分の負偏析)層を生成させる。鋳造後にこのホワイトバンドを評価して、凝固シェル厚を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６２−５９２６２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Kytonenら，Experimental and numerical determination of crater end in continuous casting, Modeling of Casting, Welding and Advanced Solidification Processes VIII (1998), p.631
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、非特許文献１の方法は、くさびをロールに巻き付けて鋳片に押し付けるため、限られた範囲にしかくさびを押し付けることができないために、連続したシェル厚の計測が困難である。
一方、特許文献１は、複数のピンチロールを開閉動作するために、装置が複雑で大型となる。
本発明は、以上の課題に基づいてなされたもので、装置の大型化を招くことなく、連続したシェル厚の計測ができる連続鋳造鋳片への歪み付与方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもとでなされた本発明の連続鋳造鋳片への歪み付与方法は、未凝固の溶湯と、溶湯の周囲を取り囲む凝固シェルと、からなる連続鋳造による鋳片の搬送路に対して進退可能に押し付けロールを設け、搬送路を搬送される任意のタイミングにおいて、押し付けロールを凝固シェルに押し付けて歪みを与えることを特徴とする。
本発明の歪み付与方法は、鋳片の搬送路に対して進退可能に押し付けロールを設けるものであるから、任意のタイミングにおいて、押し付けロールを凝固シェルに押し付けることができる。したがって、押し付けロールを連続的に凝固シェルに押し付ければ、連続したシェル厚の計測ができる。しかも、押し付けロールは、例えばシリンダのピストンロッドで支持すれば機能するので、装置を大型化することはない。
【０００７】
本発明の歪み付与方法において、仕様の異なる複数種の押し付けロールが交換可能であることが好ましい。
鋳造される材料の化学成分により、内部割れを生じさせるのに必要な歪みが相違するので、必要な歪みに対応する押し付けロールを用いることで、確実に内部割れを生じさせることができる。
【０００８】
本発明の歪み付与方法において、押し付けロールは、幅方向の両端部から中央に向けて連続的に高くなるプロファイルを有することが好ましい。このプロファイルを採用することにより、ロールの幅方向の両端部により凝固シェルの変形形状を緩やかにすることができるので、凝固シェルが破断するのを容易に防止できる。
【０００９】
本発明の歪み付与方法において、押し付けロールは、搬送路に対する進退量が任意に設定されることが好ましい。
鋳造される材料の化学成分により、内部割れを生じさせるのに必要な歪みが相違するので、必要な歪みに対応する押し付け量を設定することで、確実に内部割れを生じさせることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鋳片の搬送路に対して進退可能に押し付けロールを設けるものであるから、任意のタイミングにおいて、押し付けロールを凝固シェルに押し付けることができる。したがって、押し付けロールを連続的に凝固シェルに押し付ければ、連続したシェル厚の計測ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態が適用される連続鋳造設備の要部を示す概略図である。
【図２】図１の主要部の拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本実施形態によるロール本体のいくつかの例を示す図であり、（ａ）〜（ｂ）は、各々、図の左側が正面図、右側が側面図である。
【図４】本実施形態による凝固シェル厚の測定法を説明する図である。
【図５】（ａ）は押し付けロールを連続的に押し付けた場合の内部割れを示す断面図、（ｂ）は押し付けロールを断続的に押し付けた場合の内部割れを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態は、図１に示されるように、内部に鋳造キャビティを有する鋳型２を用いる連続鋳造設備１に適用される。スラブ鋳造法は当業者間で周知の技術であるので、ここでは要旨のみをはじめに説明する。
鋳型２は、通常、熱伝導性の優れた銅、銅合金で作製され、内部に水冷機構を設けることで、溶湯Ｍの冷却能を確保する。鋳型２のキャビティには、図示を省略する注湯ノズルを介して供給される溶湯Ｍが一旦貯留される。
溶湯Ｍは、鋳型２の内壁と接触することで凝固シェルＳが生成され溶湯Ｍの周囲を取り囲み、鋳片Ｃとなって鋳型２の下端から引き出される。
鋳型２から引き出された鋳片Ｃは、複数のピンチローラ９が配列されることによって構成される搬送路８を通る過程で、冷却が進んで内部の溶湯Ｍの部分も次第に凝固される。
【００１３】
連続鋳造設備１は、押し付けロール１０を備えている。
押し付けロール１０は、図２に示すように、油圧により作動するシリンダ１１と、シリンダ１１のピストンロッド１３の先端に回転可能に取り付けられたロール本体１５と、を備えている。
押し付けロール１０は、隣接する特定のピンチローラ９，９の間に、ロール本体１５が鋳片Ｃの搬送路８に対して進退可能に配置され、鋳片Ｃの表面に局所的な歪みを付与することができる。ロール本体１５は、ピンチローラ９に比べると、幅が狭く、かつ径も小さく形成されており、鋳片Ｃに押し付けられると、鋳片Ｃに局所的な歪みを与えることができる。この歪みを付与することにより、凝固シェルＳの溶湯Ｍとの境界部分に微小な割れ（内部割れＣＲ）を生じさせる。ロール本体１５の押し付け力又は押し込み量は、シリンダ１１を動作させて、ピストンロッド１３の伸縮量を調整して設定される。
【００１４】
ロール本体１５の押圧面１６の形状（プロフィール）は任意であり、最も典型的には、図３（ａ）に示すように平坦であるが、図３（ｂ）に示すように回転軸方向（幅方向）の両端をＲ形状にしたり、図３（ｃ）に示すように幅方向の両端から中央部分にかけて連続的に高くなる形状にしたりすることができる。
図３（ａ）に示す押圧面１６が平坦なロール本体１５の場合、ロール本体１５の幅方向の両端により凝固シェルＳは直角に変形するので、ロール本体１５を押し付ける力が強いと、凝固シェルＳが破断するおそれがある。これに対して、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、ロール本体１５の押圧面１６を、幅方向の両端から中央に向けて連続的に高くなるプロフィールにすると、ロール本体１５の幅方向の両端部により鋳片Ｃが変形する形状を緩やかにすることができる。
【００１５】
押し付けロール１０は、ロール本体１５を異種のものに交換可能である。例えば、ロール本体１５のプロフィールが相違するのに加えて、幅、径が相違する複数種類のロール本体１５を用意しておき、化学成分の相違する鋼種に適したロール本体１５を選択することができる。化学成分によって、内部割れＣＲを生じさせるために必要な歪み量が相違するが、歪み量に適合したロール本体１５を選択することができる。
ロール本体１５を交換するのに代えて、又は、加えて、ピストンロッド１３の伸長量、つまりロール本体１５の凝固シェルＳに対する押込み量を調整することにより、化学成分の相違する鋼種に適合する歪みを凝固シェルＳに与えることもできる。
【００１６】
鋳片Ｃの凝固途中の凝固シェルＳの厚さを測定するために押し付けロール１０を鋳片Ｃに押し付ける。凝固シェルＳの厚さを測定するのは、鋳型２により溶湯Ｍが適切に冷却されているか否かを確認するためである。
押し付けロール１０のロール本体１５を、溶湯Ｍの周囲を取り囲む凝固シェルＳに押し付けると、凝固シェルＳは、溶湯Ｍが残る内側に向けて歪む。この歪により、図４（ａ）に示すように、凝固シェルＳの溶湯Ｍの境界部分に内部割れＣＲが生ずる。押し付けを解除すると、歪みは静圧により復元するが、図４（ｂ）に示すように、内部割れＣＲはそのまま残る。
鋳片Ｃは表裏の凝固シェルＳから厚さ方向の中心に向けて凝固が徐々に進行することで、全体が冷却、凝固した鋳片Ｃとなる。内部割れＣＲはそのまま引き継がれるので、ロール本体１５を押し付けた部分を、図４（ｃ）に示すように切り出して、表層の組織観察を行えば内部割れＣＲを確認できるので、凝固シェルＳの厚さｄを測定することができる。
【００１７】
押し付けロール１０は、シリンダ１１で駆動されるロール本体１５を備えているので、鋳片Ｃに任意の時間に亘りロール本体１５を押し付けることができる。例えば、連続的にロール本体１５を押し付けることもできるし、間欠的にロール本体１５を押し付けることもできる。前者の場合には、図５（ａ）に示すように、鋳片Ｃの全長に亘って内部割れＣＲを生じさせることができるので、鋳造を開始してから完了するまでにかけて、凝固シェルＳの厚さを連続的に測定できる。また、後者の場合には、図５（ｂ）に示すように、鋳片Ｃに間欠的に長さＬにわたって内部割れＣＲを生じさせることができる。図５（ａ），（ｂ）のいずれの場合であっても、鋳片Ｃの長手方向の複数個所において表層の組織観察を行えば、連続鋳造の開始から終了にわたって、凝固シェルＳの厚さを測定することができる。
【００１８】
以上説明したように、押し付けロール１０を用いて鋳片Ｃの表面に局所的な歪みを付与する連続鋳造設備１によると、ロール本体１５の他にシリンダ１１を設けるだけであるから、凝固シェルＳの厚さを測定するための装置は小型であり、大型化を招くことはない。
また、ロール本体１５が、進退可能であるために、押し付けロール１０を用いているので、ロール本体１５を任意のタイミングで凝固シェルＳに歪みを付与することができる。したがって、本実施形態によると、連続した凝固シェル厚の測定もできる。
さらに、本実施形態は、凝固シェルＳに局部的な歪みを付与するだけなので、鋳型２に貯留される溶湯Ｍの湯面レベルに影響を与えることが無いので、安定した鋳造が行える。
【００１９】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、以上の実施形態では一台の押し付けロール１０を設けているが、例えば、上流、中流及び下流というように、３台の押し付けロール１０を設けることもできる。
また、押し付けロール１０は、鋳片Ｃの一方の面に限らず、他方の面に設けることもできる。
【符号の説明】
【００２０】
１      連続鋳造設備
２      鋳型
８      搬送路
９      ピンチローラ
１０    押し付けロール
１１    シリンダ
１３    ピストンロッド
１５    ロール本体
１６    押圧面
Ｃ      鋳片
Ｍ      溶湯
Ｓ      凝固シェル
【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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