(57)【要約】【課題】トライ間の延長がなく一つの厚みの鋳型から多くの厚みの鋳片を供給可能とする連続鋳造方法と装置を開発する。【解決手段】鋳型内に溶融金属を注入し、該溶融金属が一部凝固した鋳片を鋳型下方から引抜き、該鋳片を鋳片支持装置を経て冷却凝固させて完全凝固鋳片とする連続鋳造方法において、鋳型下方に設けた鋳片支持装置が複数のロール対を持ってセグメント形式に構成され、各セグメントが下記式を満足するとともに、鋳込期間中も各セグメント毎にロール開度が制御可能な連続鋳造装置を使って、１種類の鋳型から複数種類の厚みの鋳片を製造する。1.2×Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ＜Ｂ＜3.0 ×Ｐ・Ｗ・Ｈ・ＬＢ：鋳片支持装置の各セグメントにおけるボルティング力(kg)Ｐ：溶融金属の密度 (溶鋼の場合、7.0kgf/mm2)Ｗ：鋳片幅(mm)Ｈ：溶融金属ヘッド(mm)Ｌ：セグメント長【選択図】    図４
2004195474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内に溶融金属を注入し、該溶融金属が一部凝固した鋳片を鋳型下方から引抜き、該鋳片を鋳片支持装置を経て冷却させて完全凝固鋳片とする連続鋳造方法において、鋳型下方に設けた鋳片支持装置が複数のロール対を備えた複数のセグメントから構成され、各セグメントが下記式を満足するとともに、鋳込期間中も各セグメント毎にロール開度が制御可能な連続鋳造装置を使って、１種類の鋳型から複数種類の厚みの鋳片を製造することを特徴とする連続鋳造方法。
1.2×Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ＜Ｂ＜3.0 ×Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ
Ｂ：鋳片支持装置の各セグメントにおけるボルティング力(kg)
Ｐ：溶融金属の密度 (溶鋼の場合、7.0kgf/mm2)
Ｗ：鋳片幅(mm)
Ｈ：溶融金属ヘッド(mm)
Ｌ：セグメント長
【請求項２】
下記▲１▼および▲２▼条件を満足することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。
▲１▼各セグメント毎にロール開度を指示値±0.5mm 以下の範囲で位置制御が可能であること。
▲２▼鋳片支持装置による鋳片の厚み変更範囲Ｒ(mm)は、Ｔ−100 ＜Ｒ＜Ｔ＋100 を満足すること。
Ｔ：鋳型下端厚（mm）
【請求項３】
溶融金属を注入する鋳型、該溶融金属が一部凝固した鋳片を鋳型下方から引抜く機構、および鋳型下方に設けられ、複数のロール対を備えたセグメントを複数有する鋳片支持装置から構成され、さらに、鋳型に注入された溶融金属を鋳型および鋳片支持装置を経て冷却凝固させて完全凝固鋳片とする一連の冷却機構を備えた連続鋳造装置であって、それぞれ鋳造中も作動可能な、前記鋳片支持装置を構成する各セグメントにおけるロール開度の制御機構と、ロール平行度の制御機構と、各セグメントにおけるロール開度の偏差の制御機構とを備えたことを特徴とする連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属の連続鋳造方法および連続鋳造装置に関する。より具体的には、本発明は、１種類の鋳型から複数種類の厚みの鋳片を供給することの可能な連続鋳造方法および連続鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、溶融金属 (以降の説明では溶鋼を例にとる）の連続鋳造方法は、浸漬ノズルを介して、連続鋳造鋳型内へ溶鋼を供給し、この連続鋳造鋳型内の冷却水により１次冷却を行うことにより、外皮に凝固部を有し内部に未凝固部を有する鋳片とし、次いで、この鋳片を鋳型から引き抜き、鋳片引抜方向に沿って、鋳型下方に複数組連続して設置されたガイドロール対 (ローラエプロンと称する) で２次冷却して凝固を促進し、完全凝固した鋳片( 以下、完全凝固鋳片という) を最終的に連続鋳造装置外に引き抜くことにより、連続的に鋳片を製造する方法である。
【０００３】
連続鋳造方法では、基本的には１種類の鋳型から製造される半製品（鋳片）の厚みは１種類である。しかし、薄板、厚板、形鋼といった各圧延機での最終製品を考えると、下工程のスラブ厚、つまり鋳片厚に関する需要は多岐多様にわたっており、また、同一圧延機でも、最終製品の厚みは薄物から厚物まで様々な厚みがあり、下工程からのこのような要望に応えるためにも連続鋳造の段階で多種類の厚さの鋳片を提供することのニーズは非常に大きい。
【０００４】
このような背景を考慮して、鋳型の種類を２〜３種類保有するのが普通であり、鋳片厚さの変更時には、鋳型およびトップゾーンの交換、ローラエプロンの厚み変更をそれぞれ実施するのが普通である。この場合、鋳型およびトップゾーンの交換作業およびローラテーブルのロール開度の変更には多大な時間を費やし、生産能率が低下するといった問題点があった。
【０００５】
したがって、従来技術にあっても、例えば、鋳型替えに要する時間を短縮するための対策としてオンラインで迅速に鋳型短辺を差し替えることで操業率の向上をはかる方法が提案されている。
【０００６】
そのような従来技術として、特開平４−224049号公報には、鋳型を構成する一対の可変短辺フレームを着脱可能とし、この短辺フレームを差し替えることで短時間での鋳型の厚み替えを実現し、交換時間の短縮をはかる技術が示されている。
【０００７】
この方法においては鋳型の厚み替えに要する時間は30〜60分であり、従来の、鋳型及びトップゾーンを丸ごと変える方法に比較すれば大幅な鋳型の厚み替え時間の短縮がはかられている。しかし、この方法でも、厚み替えがない時の操業に比べればトライ間は厚み替えの時間分だけ長くなる。
【０００８】
ここに、「トライ間」とは当該ヒートの鋳込み終了から次ヒートの鋳込み開始までの時間を指す。鋳型の厚み替え等の時間はこの中に含まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の問題を克服するためになされたものであって、その目的は、トライ間の延長をすることなく一つの厚みの鋳型から様々な種類の厚みの鋳片を供給する事を可能とする技術を開発することである。
【００１０】
さらに具体的には、本発明の目的は、下工程からの多種類の厚みの鋳片に対する供給のニーズに対応し、且つ厚み替え等にかかる非稼働時間の短縮をはかることのできる技術を開発することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討を重ね、1 種類の鋳型から様々な種類の厚みの鋳片を供給することの可能な連続鋳造機及び連続鋳造方法を以下の構成により実現できることを知見し、本発明を完成した。
【００１２】
本発明において鋳片の厚みを大きくする増厚操作はバルジングを利用し、鋳片の厚みを小さくする減厚操作はローラエプロンによる圧下を利用することにより、一つの厚みの鋳型から様々な種類の厚みの鋳片を供給することが可能となるのである。
【００１３】
ところで、未凝固鋳片のバルジングを利用して増厚を図る技術は特開平６−335756号公報に示されており、また、ローラエプロンによる圧下技術は、一旦バルジングで増厚させた後にそのバルジング分を圧下する方法が特開平９−314298号公報に示されている。しかし、一つの厚みの鋳型から様々な種類の厚みの鋳片を供給することが可能な連続鋳造装置および方法は、これまで知られることがなかった。
【００１４】
そこで、本発明者らは、種々の検討を重ねた結果、鋳造中に自由自在に鋳片の増厚および圧下をするために、鋳片支持装置のロール間隔、隣り合ったロール対のロール間隔の差、ロール対の中のロール平行度 (左右のロール間隔の差、つまり、一つのロール対におけるロール軸方向のロール開度の偏差) などを把握し、一定範囲内に制御するという着想を得た。
【００１５】
鋳片支持装置は複数のロール対をもってセグメント形式に構成すると、セグメント内のロール配列、つまりロール間隔が順次大きくなるように、または順次小さくなるように配置すれば、各セグメントの入側と出側のロール間隔のみ制御すれば良く、操作が簡単と言う利点を有する。
【００１６】
図５は、セグメント化された各ロールにおける上述のロール間隔、左右のロール間隔の偏差、そしてロールの平行度というそれぞれの制御因子の具体的内容を説明する模式図であり、図中、▲１▼で示すのがロール間隔、▲２▼で示すのがロール間隔の偏差、そして▲３▼で示すのがロール平行度、つまり左右ロール間隔偏差である。なお、図５(a) は●で示すアクチュエータおよび上フレームを上側から見た平面図、図５(b) は各セグメントの側面図である。
【００１７】
本発明によれば、これらのうちの少なくとも▲１▼のロール開度を鋳込期間中も制御可能な装置を使用することで厚さを変更した鋳片を製造するのである。もちろん、通常の操業では、▲１▼のロール間隔の制御は、同時に、▲２▼のロール間隔の偏差の変更をもたらすことから、それの制御も行うことになり、さらには、ロール平行度は基本的条件であるから、各ロール対におけるロール間隔の変更に伴って左右のロール間隔の偏差の制御、つまり▲３▼のロール平行度の制御もそれに伴って行うのである。
【００１８】
図６は、本発明による油圧シリンダなどのアクチュエータによるロールの位置制御の制御機構の説明図である。かかる制御機構によって、鋳込中においても、上述のような各ロール対におけるロール間隔の制御が作動可能となるのである。もちろん、セグメント化された複数のロール対においては、各セグメント毎にそのような制御を行えばよい。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、図６に示すように、鋳片支持装置を位置認識を持たせて作動させるために、ロール間隔把握手段（位置センサなど）により位置を把握し、この情報を計算機、指令増幅機を介して、動作指令を制御弁に与える。この制御弁に油圧配管等をとおしてつながっているアクチュエータ（油圧シリンダ、ジャッキなど）が昇降して、鋳片支持装置のロール間隔を位置制御するのである。
【００２０】
位置センサとアクチュエータの数は同数であり、一般的にはセグメント当たり４個設定される。４個の位置センサはローラエプロンの入側左、入側右、出側左、出側右のロール間隔を把握するために設置され、４個のアクチュエータは数十msecピッチでサンプリングされる前記センサの検出値をフィードバックして、ロール間隔を設定する役割を有する。４個という数字はローラエプロンにおいては、言わば必要最低限の数字である。すなわち、入側と出側のロール間隔を把握して、ローラエプロン内のロール対のロール間隔を機械的に決めておけば、ローラエプロン内の全ロール対のロール間隔を制御することができることになるからである。
【００２１】
左と右に位置センサを設置するのは、幅広のスラブ形状の鋳片のような場合、左右の冷却の違いにより、凝固シェル厚が左右で異なる場合に、それぞれ独立で制御しないとロールが傾き左右で厚みが異なってしまう場合があり、それを防止するための対策である。
【００２２】
もっとも、もし、コスト的に許されればローラエプロンの各ロール対毎に位置センサおよびアクチュエータを設置するなど、４個以上の設置数になっても問題はない。
【００２３】
各ロール対のロール開度はそれ自身のロール開度、隣り合ったロール対のロール間隔の差、ロール対中のロールの平行度が±0.5mm の範囲で制御される。
本発明では、鋳片支持装置が複数のロール対を持ってセグメント形式に構成されるがこれでロール圧下を行う時は各セグメントにおけるボルティング力が次の範囲にあることが好ましい。
【００２４】
1.2×Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ＜Ｂ＜3.0 ×Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ
Ｂ：ローラエプロンの各セグメントにおけるボルティング力：(kg)
Ｐ：溶融金属の密度 (溶鋼の場合、7.0kgf/mm2)
Ｗ：鋳片幅 (mm)
Ｈ：溶融金属ヘッド(mm)
Ｌ：セグメント長
ここに、ボルティング力は、鋳片を保持する能力（但し、圧下時は圧下力が追加される) であって、これは例えば油圧シリンダ方式の鋳片支持装置であれば油圧回路の圧力設定と油圧シリンダ径の選定により決定される。
【００２５】
さらに本発明では鋳型下端厚Ｔの±100mm の範囲で鋳片の厚さの増減が調整可能である。
連続鋳造機に設置されるロール対あるいはローラエプロンがロール間隔を変更する必要がある場合に隣り合ったロールまたはローラエプロンが移動中に極端な段差を作ってしまったら、鋳片内部割れ等の品質トラブル、鋳片引抜不能等の操業トラブルの懸念が生ずるが、上記構成を有する、鋳片支持装置により、定常鋳込み中は元より、鋳片の凝固状態が冷却状況のバラツキ、鋳造速度変動などで変化しても、ロール間隔を鋳造中に自由自在に変更 (増厚、圧下) することができる。
【００２６】
本発明においては、鋳型より下流側のローラエプロンが上記の構成となっており、言い換えれば、上記設備構成を満たすローラエプロンのある範囲は全て、バルジングによる増厚操作、未凝固圧下による減厚操作が可能となる。
【００２７】
ここに、本発明の更なる好適態様によれば、ローラエプロンのボルディング力(剛性) を好適値とし、かつ、ローラエプロンのロール開度の位置保持能力を好適値とするような構成を採用することで、一つの厚みの鋳型から鋳片厚さを増加させることも低減することも可能となるのである。
【００２８】
よって、本発明によれば、非鋳造中のローラエプロンを構成するロール対の増厚、圧下は無負荷の状態であるので容易であるが、鋳造中においては鋳片からの負荷を考慮する必要がある。そこで、その対応として具体的操作としてボルティング力を規定するのである。
【００２９】
なお、前述の特開平６−335756号公報にはスラブ厚さを鋳型厚さより低減させようとする考えは見られない。実際、それを行おうとしても、ローラエプロン (セグメント) のボルティング力に関する規定等がなく、事実上不可能である。一方、特開平９−314298号公報でも増厚を行うという考えはない。たとえ、バルジングによりスラブの増厚を行おうとしても、ローラエプロンのロール開度の位置保持能力に関する規定等がなく、鋳片内部品質を損なう場合 (割れの発生など) があり、スラブの増厚はできない。
【００３０】
ここに、本発明は次の通りである。
(1) 鋳型内に溶融金属を注入し、該溶融金属が一部凝固した鋳片を鋳型下方から引抜き、該鋳片を鋳片支持装置を経て冷却させて完全凝固鋳片とする連続鋳造方法において、鋳型下方に設けた鋳片支持装置が複数のロール対を備えた複数のセグメントから構成され、各セグメントが下記式を満足するとともに、鋳込期間中も各セグメント毎にロール開度が制御可能な連続鋳造装置を使って、１種類の鋳型から複数種類の厚みの鋳片を製造することを特徴とする連続鋳造方法。
【００３１】
1.2×Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ＜Ｂ＜3.0 ×Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ
Ｂ：鋳片支持装置の各セグメントにおけるボルティング力(kg)
Ｐ：溶融金属の密度 (溶鋼の場合、7.0kgf/mm2)
Ｗ：鋳片幅(mm)
Ｈ：溶融金属ヘッド(mm)
Ｌ：セグメント長
【００３２】
(2)下記▲１▼および▲２▼条件を満足することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。
▲１▼各セグメント毎にロール開度を指示値±0.5mm 以下の範囲で位置制御が可能であること。
▲２▼鋳片支持装置による鋳片の厚み変更範囲Ｒ(mm)は、Ｔ−100 ＜Ｒ＜Ｔ＋100 を満足すること。
Ｔ：鋳型下端厚（mm）
【００３３】
(３) 溶融金属を注入する鋳型、該溶融金属が一部凝固した鋳片を鋳型下方から引抜く機構、および鋳型下方に設けられ、複数のロール対を備えたセグメントを複数有する鋳片支持装置から構成され、さらに、鋳型に注入された溶融金属を鋳型および鋳片支持装置を経て冷却凝固させて完全凝固鋳片とする一連の冷却機構を備えた連続鋳造装置であって、鋳造中でも作動可能な、前記鋳片支持装置を構成するセグメントにおけるロール開度の制御機構と、ロール平行度の制御機構と、各セグメントにおけるロール開度の偏差の制御機構とを備えたことを特徴とする連続鋳造装置。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる連続鋳造方法を実施するための装置の概略の構成を示す模式図である。
【００３５】
本発明にかかる連続鋳造方法および装置は、主としてスラブという扁平比の高い鋳片を鋳造するためのものである。本発明にかかる連続鋳造装置の主要構成は、鋳型１、鋳片支持装置 (ローラエプロン）２、鋳片引抜装置 (ピンチロール）３、二次冷却を行う冷却装置 (水スプレーノズル等、図示せず) 等から成る。
【００３６】
ここで、鋳片支持装置 (以下、ローラエプロンとも云うこともある) ２は一般的には上下一対のロール対がフレーム(2A と2A' 、2Iと2I' 等) にそれぞれに複数とりつけられた形式のものであり、このロール対が各フレーム (2A〜2I) に複数とりつけられたそれぞれをセグメントと称する。
【００３７】
鋳片の厚みは、鋳片が最終的に全部凝固する位置 (「鋳片最終凝固部位」という) でのロールとロールの間隔、つまり鋳片最終凝固部位でのロール対のロール開度により決定される。図示例では、セグメント2Hおよび2H' のロール対のロール間隔である。
【００３８】
鋳片引抜装置 (以下、ピンチロールという) ３はロールに駆動装置（モータ、減速機等）が取り付けられたもの (駆動ロールと称する）であり、その態様はローラエプロン２の中に駆動ロール３が含まれるもの、駆動ロール３それ自体が単独のスタンドであるもの等様々な形式がある。
【００３９】
冷却装置 (図示せず) はローラエプロン２の中に水およびミストエアの配管が装備され、この配管がロールとロールの間に設置されるスプレーチップとつながっており、このスプレーチップより、鋳片に直接水およびミストエアが噴霧される態様となっている。
【００４０】
本発明にかかる連続鋳造装置は、ローラエプロン２に厚み調整機構が設けられており、この厚みを必要とされる数値に調整することにより、1 種類の鋳型から複数種類の厚みの鋳片を供給することを可能とする。
【００４１】
ローラエプロン２の厚み調整機構は、位置制御機構、偏差制御機構、そして平行度制御機構を備えており、具体的には、ローラエプロン２を構成する上フレーム (2A、2I等) を下方向に可動とする油圧シリンダ、油圧モータ、ウォームギヤ等のアクチュエータ (図示せず) により構成され、これに、位置センサ、シンクロ発信器等の厚みを把握する手段を付加したものである。
【００４２】
ここに、位置制御機構は、遠隔より位置認識が可能な位置センサとアクチュエータとから構成され、これらはローラエプロンに設置されており、これらの位置センサの検出信号に基づいて上述の厚さ調整機構を駆動することで、上フレームの位置制御が行われ、これにより遠隔操作で厚み調整が可能である。
【００４３】
偏差制御機構は、同じく位置センサの検出値を比較計算する計算機とその出力をもってロール間隔を調整するアクチュエータとから構成される。
平行度制御機構は、同じく各ロールの左右、具体的には例えば各セグメントの入り側のロールの左右端に設けた位置センサとその検出値を比較計算する計算機そしてその出力をもってロールの左右のロール間隔を調整するアクチュエータとから構成される。
【００４４】
例えば、このときの各ロール間隔は、各々の位置センサの検出値を数十ｍsec のオーダでサンプリングし、これを±0.5mm 以下の範囲で位置制御する。
本発明において、鋳型厚みより厚い鋳片を供給する時は、溶鋼静圧による鋳片のバルジングを利用する。つまり、バルジングによる増厚操作である。
【００４５】
具体的には上記設備構成のローラエプロンを使用してロール対の位置制御をしながらロール間隔を広げ、鋳片は溶鋼静圧により、この広がったロール間隔の厚みに追随するように凝固させるのである。
【００４６】
また鋳型厚みより薄い鋳片を製造する時は、ローラエプロンを構成するロール対のロール間隔を小さくする。つまり、圧下による減厚操作である。具体的には、圧下による減厚操作とは、上記ローラエプロンを構成するロール対のロール間隔を制御しながら徐々にロール間隔を狭め、ボルティング力が鋳片の圧下抵抗より大きい場合に、所定のロール間隔の厚みに到達させることである。
【００４７】
この増厚操作と減厚操作の組み合わせにより、必要とされる厚みの鋳片が供給される。
ここで、ロールアラインメント（ロール間隔の鋳造方向配列）の決定方法は重要であり、これを無作為に決定すると、内部割れをはじめとする品質問題、鋳片引抜不能をはじめとする操業トラブルを発生させてしまうので、以下に示す基準によりロールアラインメントを決定する。
【００４８】
▲１▼下工程あるいは製品からの要求から必要とされる鋳片厚みを、連続鋳造装置の鋳片最終凝固部位のロール間隔に合わせる。
▲２▼鋳型厚と最終凝固部位の間の途中部位のロール間隔は2mm/ロール以上の圧下部位を２ヶ所以内とする。好ましくはすべてのロール間隔はその圧下量が２mm/ ロール以下となるように調整する。
【００４９】
次に、本発明の更なる好適態様について述べる。
本態様では、前述のローラエプロンは鋳造中のローラエプロンでのロール開閉を可能とする。鋳造中のローラエプロンでのロール開閉が可能になれば、鋳片厚の切り替えを同一チャージ内で実施することが可能となるため、要求される鋳片厚の必要供給量に対して、余剰となる鋳片を最小限に抑えることが可能となり、効率的なスラブ供給が可能となる。
【００５０】
鋳造中には溶鋼静圧をはじめとして、種々の力によりローラエプロンに負荷がかかるので、負荷によるフレーム昇降への影響を考慮したアクチェータの設計をする必要がある。
【００５１】
例えば、ローラエプロンの上フレームを上下方向に動作させるためのアクチュエータが油圧モータとウォームギヤを組み合わせた型式のものであると、負荷がウォームギヤ部の張り出しとなって表れ、所望とする鋳込中のセグメント開閉ができない。
【００５２】
本発明の好適態様によれば、セグメントの厚み変更範囲Ｒ(mm)は下記式を満足することが好ましい。
Ｔ−100 ＜Ｒ＜Ｔ＋100     Ｔ：鋳型下端厚(mm)
上記範囲の決定根拠は以下に示されるとおりである。
【００５３】
鋳片厚みの増厚操作は溶鋼静圧によるバルジングにより実施するが、バルジング量をある値以上大きくすると鋳片の短辺近傍にΔ内割れと呼ばれる内部割れが発生するので上限値が規定される。
【００５４】
図２に、本発明にかかる鋳造方法を実施して増厚を行ったときのバルジング量と内部割れ合計長さの関係をグラフで示す。
バルジング量が100mm を超えるとΔ内割れ合計長さが30mmを超え、製品の超音波不良発生リスクが増大する。ここに「内部割れ合計長さ」は鋳込方向に直交する断面における横方向割れの合計長さである。
【００５５】
一方、鋳片厚みの減厚操作はロール間隔の減少すなわち、圧下により実施されるが、圧下量をある値以上大きくすると、ロール軸受部破損、引抜抵抗増大による操業トラブル発生割合が増加するので、上限値が規定される。
【００５６】
図３に、本発明にかかる鋳造方法を実施して減厚を行ったときの圧下量と操業トラブル発生頻度の関係をグラフで示す。
図示結果からも分かるように、圧下量が100mm を超えるとトラブル発生頻度が急増する。
【００５７】
次に、本発明のさらに別の態様について述べる。
すでに、鋳込中の増厚及び減厚操作により鋳片厚みを調整することを述べたが、ローラエプロンのボルティング力と鋳片の減厚量には密接な相関が有るため、本態様ではローラエプロンのボルティング力に規定を設けるのである。
【００５８】
ここに、ボルティング力とはローラエプロンが鋳片を支持する能力である。例えば油圧シリンダー方式のローラエプロンであれば油圧力×シリンダ断面積の総和がボルティング力となる。
【００５９】
ボルティング力を規定する因子としては、溶鋼静圧力、ローラエプロン閉により減厚するための力、曲げ反力、矯正反力等があるので、これらの考慮が必要である。
【００６０】
本発明者らは、ボルティング力と鋳片の減厚量の関係を調査したところ、鋳込中の減厚量はボルティング力Ｂと溶鋼静圧Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌの比と減厚量に密接な関係がある事を知見した。
【００６１】
図４に、本発明の鋳造方法を実施して減厚を行うときの各セグメントにおけるボルティング力Ｂと溶鋼静圧Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌの比と、減厚量の関係をグラフで示す。
【００６２】
ここで、Ｐは溶鋼密度 (7.Okgf/mm3) 、Ｗ：巾(mm)、Ｈ：溶鋼ヘッド(mm)、Ｌ：各セグメント長(mm)である。なお、「溶鋼ヘッド」は各セグメントの中心位置を基準としたものである。
【００６３】
本発明によれば、1.2 ＜Ｂ／Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ＜3.0 の範囲で０＜減厚量＜100 (mm)を確保することができる。
本発明者らは、以上述べた本発明により鋳造した半製品は非常に良好な特性を示すことを知見した。例えば、製品厚が200mm 以上の極厚製品の素材を鋳造するため、400mm 以上の極厚鋳片を必要とした場合に、本発明は非常に有効である。
【００６４】
すなわち、従来では極厚品はインゴット法にて鋳造する事が不可欠であったが、本発明によれば、通常の鋳型を使用しながら、溶鋼静圧によるバルジングを利用して増厚操作を実施し、所望のスラブ厚の製品を得ることができる。
【００６５】
次に、代表的な製造方法として、減厚量（圧下量）を非常に大きくすることによって、中心部の正偏析をなくすことができる。また、減厚する前に増厚をしておけば、その分、設備負荷をかけずに効率的に圧下することが可能である。この方法により中心部の正偏析を無くすることによって、Ｐ、Ｓといった不純物を低減させなくてもよくなり、製造コストの大幅な削減が可能となる。
【００６６】
すなわち、本発明にかかる装置及び方法により製造した半製品は、特性面、コスト面から考えて、非常に大きなメリットを有するのである。
【００６７】
【実施例】
次に、本発明を実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
図１に示す基本概念の連続鋳造機を用いて、鋼鋳片を製造した。図示の連続鋳造機の形式は、垂直曲げ方式（７点曲げ６点矯正、垂直部2.5 ｍ、湾曲部9.4 ｍ）であり、鋳型下端の厚みは300mm とした。
【００６８】
図１において、タンディッシュ７に収容された溶鋼５は、浸漬ノズル６を経て鋳型１内に注入される。鋳型内に注入された溶鋼５は、鋳型からの抜熱により周囲が冷却され、図中、黒く塗りつぶして示す凝固シェル４が形成される。凝固シェル４の内部は未凝固状態である。この状態で鋳型１から引抜かれる。本明細書では、この状態のときも鋳片と称することもあるが、内部は未凝固状態である。鋳片は一連のロール対から構成されるローラエプロン２を経て、順次凝固され、最終的には完全凝固鋳片10として引抜ロール３を経て、装置外に取り出される。
【００６９】
ここに、ローラエプロン２には、ローラエプロンの内ロール側フレームにそれぞれのセグメントを構成するロール群2A〜2Iが設置され、ローラエプロンの外ロール側フレームにもそれぞれセグメントを構成するロール群2A’〜2I’が設置されている。ロール群2Aと2A’、ロール群2Bと2B’といった内ロール側フレームと外ロール側フレームは対になって設けられており、外ロール側は固定されているが、内ロール側のフレームは、図示しないが、油圧シリンダ等のアクチュエータにより昇降する。
【００７０】
各ロールおよびフレームにはそれぞれ適宜冷却装置が設けられているが、本例では説明を簡略にするために省略してある。
ここに、本発明によれば、ローラエプロン２の位置調整、つまりロール間隔の調整、およびボルディング力の調整によって、得られる鋳片の厚さを変更するのであるが、その「ローラエプロンの位置調整」は、所望のロール間隔となるように、ローラエプロンに設置された位置センサの検出値により前述のアクチュエータ等により行う。ロール開度の調整は指示値の±0.5mm 以下の範囲内で行った。
【００７１】
本例においては、連続鋳造機の位置調整方式、ボルティング力を表１のように種々変更した。
また、ローラエプロンの開閉範囲は190 〜420mm とし、製造条件を表２のように種々変更した。
【００７２】
鋳造鋼種は厚板向50キロ級鋼とし、鋳片巾は2000mmとした。
各条件の下での操業および品質についての試験結果を示す。品質は▲１▼上記条件で得た鋳片の巾方向１/2Ｗ (Ｗ：鋳片幅) のＰの最大偏析度、▲２▼圧延後の超音波による欠陥の測定結果により評価した。
【００７３】
なお、Ｐの最大偏析度は得られた鋳片を鋳込み方向に直角な断面で切断して厚み方向中心部から試験片を採取し、採取した試験片の表面を200 μm メッシュの粗さに分け、各々のメッシュの中におけるＰの平均濃度を調査し、この中の最大値Ｐと母溶鋼のＰ濃度P0との比Ｐ/P0 により評価した。
【００７４】
比較例1A〜1Cは、位置認識のない位置調整しかできない連続鋳造装置CC−１で鋳造したものであり、ロールアラインメントはそれぞれ、第１セグメント(SEG) より凝固収縮分だけ絞りこんだもの (比較例1A) 、400mm 厚に増厚したもの (比較例1B) 、一旦、第１セグメント(SEG) にて340mm に増厚し、第10セグメント(SEG) にて240mm まで減厚したもの (比較例1C) である。
【００７５】
比較例２は、遠隔操作で位置認識のある位置調整が可能な連続鋳造装置CC−２で鋳造したものであり、ロールアラインメント設定は一旦第１セグメント(SEG) にて340mm に増厚し、第10セグメント(SEG) にて240mm まで減厚したものであるが、第10セグメント(SEG) のボルティング力Ｂと溶鋼静圧(P・W ・H ・L)の比が1.13しかなかったものである。
【００７６】
実施例１〜３は、遠隔操作で位置認識のある位置調整が可能な連続鋳造機CC−３で鋳造したものであり、ロールアラインメントはそれぞれ、第１セグメント(SEG) より凝固収縮分だけ絞りこんだもの (実施例１) 、400mm 厚に増厚したもの(実施例２) 、一旦第１セグメント(SEG) にて340mm に増厚し、第10セグメント(SEG) にて240mm まで減厚したもの (実施例３) である。
【００７７】
結果の総括を表３にまとめる。
比較例1A〜1Cは位置認識のある位置調整が不可能であるため機側で位置決定用のスペーサを作業者が設定する事になり、ロールアラインメント変更に多大な時間を要した。品質は1A〜1Cのいずれも目的とするものを得る事ができた。
【００７８】
比較例２は操業上、特に問題なかったがボルティング力が不足しており減厚量が確保できず、スラブ品質、製品の超音波での検査結果とも不芳であった。
これに対し、実施例１〜５では、ロールアラインメントの変更時間は数分であり、また、厚み調整範囲、ローラエプロンのボルティング力が適正な範囲であったため、スラブ品質、超音波検査結果とも良好で、本発明の優位性が証明された。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
【表２】
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【００８１】
【表３】
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【００８２】
【発明の効果】
本発明により、鋳造中、非鋳造中に関わらず、自由自在に、かつ迅速に、増厚、圧下が可能となり、１種類の鋳型から様々な厚みの高品質な鋳片を、生産性を全く阻害することなく、下工程に供給することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続鋳造装置の基本概念を示す模式図である。
【図２】バルジング量と内部割れ合計長さの関係を示すグラフである。
【図３】圧下量と操業トラブル発生頻度の関係を示すグラフである。
【図４】減厚量とＢ/(Ｐ・Ｗ・Ｈ・Ｌ) 比との関係を示すグラフである。
【図５】図５(a) 、同(b) は、制御因子のそれぞれ平面、側面からの模式的説明図である。
【図６】本発明における制御機構の模式的説明図である。
【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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