(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フートロールおよび複数のセグメントを有する連続鋳造設備において、フートロールおよびセグメント毎に、鋼にスプレーした冷却水を採取し、そのＭアルカリ度を測定し、測定したＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ未満となった場合に、該当するフートロールおよびセグメントにおけるスプレー前の冷却水に炭酸水素アルカリ金属塩を添加して、Ｍアルカリ度を１０〜１５０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌに調整すること、および鋼にスプレーした冷却水を回収し、冷却水として再利用することを特徴とする連続鋳造設備の腐食・磨耗防止方法。
【請求項２】
連続鋳造設備が、垂直型連続鋳造機または円弧湾曲型連続鋳造機である請求項１に記載の腐食・磨耗防止方法。
【請求項３】
垂直型連続鋳造機の場合、フートロールおよびフートロール直後に連続する２つのセグメントを、円弧湾曲型連続鋳造機の場合、フートロールおよびフートロール直後に連続する４つのセグメントを、冷却水の採取とＭアルカリ度の測定および炭酸水素アルカリ金属塩の添加の対象とする請求項２に記載の腐食・磨耗防止方法。
【請求項４】
炭酸水素アルカリ金属塩が、炭酸水素ナトリウムまたは炭酸水素カリウムである請求項１〜３のいずれか１つに記載の腐食・磨耗防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造設備の腐食・磨耗防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、連続鋳造法による鋼の製造において、鋳造鋼にスプレーする冷却水に曝される連続鋳造設備中の金属部材の腐食・磨耗防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９６０年代までは、鋳型に溶鋼を流し込み、自然冷却して得られた鋼塊を再び加熱し、分塊圧延機で圧延して鋼片をつくる製鋼法が主流であったが、１９７０年代以降は、溶鋼から直接鋼片をつくる連続鋳造法が拡大してきた。
【０００３】
連続鋳造法では、まず溶鋼が取鍋からタンディッシュ（トラフ）に注入される。タンディッシュ中の溶鋼には、溶鋼表面の酸化を防止し、溶鋼に潤滑性を与えるために、可融性粉末（パウダー）が添加される。次いで溶鋼がタンディッシュ底の１以上の開口から鋳型に注入され、一次冷却水で冷却された鋳型により溶鋼が冷却され、溶鋼側面から凝固が始まる。次いで凝固を開始した鋼（スラブ、ビレットまたはブルーム）が二次冷却スプレー帯に送られる。二次冷却スプレー帯は、鋼片の膨張を防止するロールと鋼片の側面に二次冷却水をスプレーして鋼片の凝固を促進するスプレー装置からなる。ロールは、例えば、湾曲型に配置され、垂直に注入された鋼片はロールなどにより曲げられ水平にされ、さらに水平部のロールにより引き出される。次いで完全に凝固した鋼片が適当な長さに切断される。
【０００４】
タンディッシュ中の溶鋼に添加されるパウダーとしては、フッ素換算で３〜１５重量％のフッ化物が多く用いられる。これらのフッ化物のパウダーは、鋳型内で溶鋼に接して溶融し、鋳型内の溶鋼の表面を正常化したのち、鋼片表面に付着しながら鋳型内を通過後、二次冷却水により大部分が鋼片より剥離する。このとき、フッ化物が二次冷却水と反応してフッ酸を生成し、冷却水のｐＨを著しく低下させ、冷却帯付近のロール、支持部材、スプレーノズル、配管などの金属部材が腐食し、連続鋳造設備の耐用年数を著しく短縮させてしまう。このために、パウダーに由来するフッ酸による悪影響を防止するさまざまな試みがなされている。
【０００５】
例えば、特開平７−１７８５２３号公報（特許文献１）には、連続鋳造装置において、スプレー水と接触する鉄系金属の腐食を防止する方法として、スプレー水のｐＨを８．５〜９．５に維持するために、スプレー水に水酸化マグネシウムの水性スラリーを添加する方法が提案されている。しかしながら、この方法では、水酸化マグネシウムの水性スラリーの添加により、スプレーノズルが閉塞してしまうという問題点がある。
【０００６】
また、特開２００５−１０３５５０号公報（特許文献２）には、連続鋳造設備において、二次冷却水の散水量の増減に対応して、アルカリ剤と防腐剤の添加量を増減する腐食防止方法が提案されている。しかしながら、この方法では防食剤の添加が必須であり、経済的なデメリットとなる。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１７８５２３号公報
【特許文献２】特開２００５−１０３５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、防食剤を添加することなしに、連続鋳造設備中の金属部材の腐食および磨耗を防止する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、連続鋳造設備において、フートロールおよびセグメント毎に、スプレー前の冷却水に炭酸水素アルカリ金属塩を添加することにより、鋼にスプレーする冷却水のＭアルカリ度を特定値に調整した場合にのみ、防食剤を添加しなくても連続鋳造設備中の金属部材の腐食および磨耗を防止することができることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１０】
かくして、本発明によれば、フートロールおよび複数のセグメントを有する連続鋳造設備において、フートロールおよびセグメント毎に、鋼にスプレーした冷却水を採取し、そのＭアルカリ度を測定し、測定したＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ未満となった場合に、該当するフートロールおよびセグメントにおけるスプレー前の冷却水に炭酸水素アルカリ金属塩を添加して、Ｍアルカリ度を１０〜１５０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌに調整すること、および鋼にスプレーした冷却水を回収し、冷却水として再利用することを特徴とする連続鋳造設備の腐食・磨耗防止方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の連続鋳造設備の腐食・磨耗防止方法によれば、防食剤を添加することなしに、連続鋳造設備中の金属部材、すなわち、冷却帯付近のロール、支持部材、スプレーノズル、配管などの腐食および磨耗を防止する方法を提供することができる。
これにより、連続鋳造設備の耐用年数が大幅に伸びると共に、薬剤コスト削減が可能となり、本発明の連続鋳造設備の腐食・磨耗防止方法は産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の連続鋳造設備の腐食・磨耗防止方法は、フートロールおよび複数のセグメントを有する連続鋳造設備において、フートロールおよびセグメント毎に、鋼にスプレーした冷却水を採取し、そのＭアルカリ度を測定し、測定したＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ未満となった場合に、該当するフートロールおよびセグメントにおけるスプレー前の冷却水に炭酸水素アルカリ金属塩を添加して、Ｍアルカリ度を１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以上に調整することを特徴とする。
【００１３】
本発明の腐食・磨耗防止方法を適用し得る連続鋳造設備は、当該分野において、フートロールおよび複数のセグメントを有する鋼の連続鋳造に用いられる設備であれば特に限定されず、具体的には、垂直型、垂直ペンディング型、垂直プログレッシブペンディング型などの垂直型連続鋳造機、円弧湾曲型、多段円弧湾曲型などの円弧湾曲型連続鋳造機が挙げられる。
本発明の腐食・磨耗防止の対象は、連続鋳造設備中の金属部材、すなわち、冷却帯付近のロール、支持部材、スプレーノズル、配管などである。
【００１４】
本発明の腐食・磨耗防止方法では、まず、フートロールおよびセグメント毎に、鋼にスプレーした冷却水を採取し、そのＭアルカリ度を測定する。具体的には、鋼にスプレーした冷却水をセグメント毎にサンプリングし、そのＭアルカリ度を公知の方法および装置を用いて測定する。
ここで、「Ｍアルカリ度」とは、対象水がメチルレッド−ブロムクレゾールグリーン混合指示薬の変色点（ｐＨ４．８）まで中和するのに要する酸の量であり、対象水中の弱アルカリ性成分を含めたアルカリの全量を示す。この「Ｍアルカリ度」は、「酸消費量ｐＨ４．８」ともいい、単位：ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで表される（例えば、ＪＩＳ  Ｂ０１３０参照）。
【００１５】
次いで、本発明の腐食・磨耗防止方法では、測定したＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ未満となった場合に、該当するフートロールおよびセグメントにおけるスプレー前の冷却水に炭酸水素アルカリ金属塩を添加して、Ｍアルカリ度を１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以上に調整する。すなわち、フートロールおよびセグメント毎において測定した冷却水のＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ未満となったときに、該当するセグメントにおけるスプレー前の冷却水に炭酸水素アルカリ金属塩を添加する。
また、このＭアルカリ度は、１５０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下が好ましい。この値が１５０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌを超えると、ｐＨの上昇によりスケール化傾向になる可能性があり、また経済的なデメリットもあるので好ましくない。
したがって、Ｍアルカリ度が１０〜１５０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの範囲内であれば、連続鋳造設備中の金属部材の腐食および磨耗を良好に防止できる。
【００１６】
本発明の腐食・磨耗防止方法において用いられる炭酸水素アルカリ金属塩としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムが挙げられ、市販されているものを好適に用いることができる。
【００１７】
Ｍアルカリ度が上記のような特定値に維持されるのであれば、炭酸水素アルカリ金属塩の添加方法は、特に限定されないが、予め炭酸水素アルカリ金属塩の水溶液を調製しておき、これを該当するセグメントにおけるスプレー前の冷却水に適宜添加するのが好ましい。
その炭酸水素アルカリ金属塩の水溶液の濃度は、連続鋳造設備や冷却条件にもよるが、過飽和溶液が好ましく、炭酸水素ナトリウムの場合、５重量％程度であり、炭酸水素カリウムの場合、３５重量％程度である。
【００１８】
連続鋳造機が垂直型連続鋳造機の場合には、フートロールおよびフートロール直後に連続する２つのセグメントを、冷却水の採取とＭアルカリ度の測定および炭酸水素アルカリ金属塩の添加の対象とするのが好ましい。
また、連続鋳造機が円弧湾曲型連続鋳造機の場合には、フートロールおよびフートロール直後に連続する４つのセグメントを、冷却水の採取とＭアルカリ度の測定および炭酸水素アルカリ金属塩の添加の対象とするのが好ましい。
【００１９】
本発明の腐食・磨耗防止方法では、本発明の効果を阻害しない範囲で、当該分野で用いられる他の薬剤を必要に応じて併用してもよい。
このような薬剤としては、スケール防止剤、スライムコントロール剤などが挙げられる。
【００２０】
スケール防止剤としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸などの単量体から構成される共重合体；１，１−ヒドロキシエタンジホスホン酸、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸およびそれらのナトリウム塩などの有機ホスホン酸系化合物；ビス（ポリ−２−カルボキシエチル）ホスフィン酸、アクリル酸・２−アクリロイルアミノ−２−メチル−１−プロパンスルホン酸・次亜リン酸付加重合物およびそれらのナトリウム塩などの有機ホスフィン酸系化合物が挙げられる。
【００２１】
スライム除去剤としては、モノクロログリオキシム、ジクロログリオキシム、メチレンビスチオシアネート、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３オン、２−メチル−４−イソチアゾリン−３オン、α−クロロベンズアルドキシム、ビス（トリブロモメチル）スルホン、２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド、２−ブロモ−２−ニトロ−１−プロパン−１，３−ジオール、２，２−ジブロモ−２−ニトロ−１−エタノール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−ジアセトキシプロパン、１，２−ビス（ブロモアセトキシ）エタン、１，２−ビス（ブロモアセトキシ）プロパン、１，４−ビス（ブロモアセトキシ）−２−ブテン、１，２，３−トリス（ブロモアセトキシ）プロパン、５−クロロ−２，４，６−トリフルオロイソフタロニトリル、６−クロロ−２，４−ジフルオロ−６−メトキシイソフタロニトリル、３，３，４，４−テトラクロロテトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシド、β−ブロモ−ニトロスチレン、５−ブロモ−５−ニトロ−１，３−ジオキサン、ビス（トリクロロメチル）スルホン、４，５−ジクロロ−２−ｎ−イソチアゾリン−３−オンなどの有機化合物；過酸化水素、過酢酸、次亜塩素物、オゾンなどの無機化合物が挙げられる。
【００２２】
上記のスケール防止剤やスライムコントロール剤などの他の薬剤を添加する場合には、これらの薬剤の添加量に比例させた量の水溶性蛍光トレーサーを冷却水に添加して、これらの薬剤の添加量を制御してもよい。このような方法としては、例えば、特公平６−１１４３７号公報に記載の「工業用水システムを監視する方法」および特許第２７７１６１１号公報に記載の「クーリングタワーの水の連続的オンストリームの監視方法」が挙げられる。
【００２３】
次に、図１を用いて本発明の連続鋳造設備の腐食・磨耗防止方法についてより具体的に説明する。しかしながら、以下の説明は本発明の一例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２４】
図１は、円弧湾曲型連続鋳造機の模式図である。
この連続鋳造機では、溶鋼（ＭＳ）はタンディッシュ（Ｔ）にチャージされ、冷却されながらモールド（Ｍ）、フートロール（ＦＲ）およびフートロール直後に連続するセグメント（図１では、第０〜４セグメント（Ｓ０〜Ｓ４））を経て、鋳鋼（鋳片、ＣＳ）に加工され、所望の長さに切断される（切断工程は図示せず）。冷却水（ＣＷ）は冷却水タンク（ＷＴ）から送液され、フートロール（ＦＲ）および各セグメント（図１では、Ｓ０〜Ｓ４）で熱間鋼にスプレーされ、回収水（回収された冷却水：ＤＷ）となり、最終的にスケールピット（図示せず）に回収され、その一部または全部がろ過器（図示せず）を通過した後に、冷却水タンク（ＷＴ）に戻り、冷却水（ＣＷ）として再利用される。
【００２５】
本発明の腐食・磨耗防止方法では、フートロールに使用した冷却水のサンプリングと分析（ＡＦ）および各セグメントに使用した冷却水のサンプリングと分析（図１では、第０〜４セグメントであり、Ａ０〜Ａ４）を実施し、その結果に基づいて、フートロールのスプレー前の冷却水への炭酸水素アルカリ金属塩の添加（ＣＦ）および各セグメントのスプレー前の冷却水への炭酸水素アルカリ金属塩の添加（図１では、第０〜４セグメントであり、Ｃ０〜Ｃ４）を実施する。
以上は、円弧湾曲型連続鋳造機の一例であるが、垂直型連続鋳造機は、前者の円弧湾曲部分が垂直方向、すなわち鉛直方向に配列された構造であり、基本構成は前者と同様である。
【００２６】
（実施例）
本発明を試験例により具体的に説明するが、これらの試験例により本発明が限定されるものではない。なお、試験例の説明には図１を参照するが、第５セグメントおよび第６セグメント（図示せず）は、他のセグメントと同様の構成（Ｓ５およびＳ６）が連続してあるものとする。
【００２７】
試験例１（円弧湾曲型連続鋳造機における腐食防止効果確認試験）
某製鉄工場内の円弧湾曲型連続鋳造機におけるフートロール直後から連続する第０セグメント、第１セグメント、第２セグメント、第３セグメント、第４セグメント、第５セグメントおよび第６セグメントの各セグメント内にそれぞれテストピース（材質：冷間圧延鋼鈑ＳＰＣＣ  ＳＢ  ４００番研磨加工品、寸法：３０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ）を吊るし、連続鋳造機を操業し、試験開始（テストピースの設置）から２ヵ月後の該テストピースの腐食速度（１日当たりの腐食減量（ＭＤＤ）、単位：ｍｇ／ｄｍ2・日）を測定して腐食防止効果確認試験を行なった。
【００２８】
すなわち、連続鋳造機のフートロール（ＦＲ）およびフートロール直後から連続する各セグメント（Ｓ０〜Ｓ６）に使用した冷却水のＭアルカリ度（単位：ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ）およびｐＨを毎日定時に測定し、そのＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ未満であったセグメントのスプレー前の冷却水に、濃度５重量％の炭酸水素ナトリウム水溶液を添加して、全てのセグメントにおいてＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以上を維持するように調整した。
【００２９】
試験開始時および試験終了時のＭアルカリ度（Ｍアルカリ度）およびｐＨを表１に、試験終了後に各セグメント内に吊るしたテストピースを取り出し、腐食速度（ＭＤＤ）を測定した結果を表２に示す。
なお、２ヵ月間の試験における炭酸水素ナトリウムの添加量は、２０．７５ｋｇ／時であった。
また、同型の連続鋳造機を用いて、炭酸水素ナトリウム水溶液を添加しないこと以外は、上記と同様にして、連続鋳造機を操業し、試験終了後に各セグメント内に吊るしたテストピースを取り出し、腐食速度（ＭＤＤ）を測定した（ブランク）。得られた結果を表２に示す。
【００３０】
さらに、同型の連続鋳造機を用いて、冷却水における炭酸水素ナトリウムの濃度が２１５ｍｇ／Ｌとなるように図１のスプレー前の冷却水（ＣＷ）に炭酸水素ナトリウムを添加する従来の腐食防止処理方法を実施した。２ヵ月間の試験における炭酸水素ナトリウムの添加量は、９０．９５ｋｇ／時であった。
【００３１】
【表１】
0004677326.tif 000002
【００３２】
【表２】
0004677326.tif 000003
【００３３】
上記の試験結果から、本試験の処理方法は、従来の処理方法と比較すると、炭酸水素ナトリウムの添加量が１／４以下になるものの、良好な腐食防止効果が得られることがわかる。
【００３４】
試験例２（円弧湾曲型連続鋳造機のロール磨耗抑制効果確認試験）
某製鉄工場内の円弧湾曲型連続鋳造機におけるフートロール直後から連続する各セグメント内にそれぞれテストピースを吊るさないこと以外は試験例１と同様にして、連続鋳造機を操業した。
すなわち、連続鋳造機のフートロール（ＦＲ）およびフートロール直後から連続する各セグメント（Ｓ０〜Ｓ６）に使用した冷却水のＭアルカリ度（単位：ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ）およびｐＨを毎日定時に測定し、そのＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ未満であったセグメントのスプレー前の冷却水に、濃度５重量％の炭酸水素ナトリウム水溶液を添加して、全てのセグメントにおいてＭアルカリ度が１０ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以上を維持するように調整した。
連続鋳造機の操業開始から溶鋼（ＭＳ）を１０００チャージするまでの間、２００チャージ毎にフートロールおよび第０セグメント内にあるロールの直径（ｍｍ）をノギスおよびマイクロメータで測定した（実施例）。得られた結果を表３に示す。
【００３５】
炭酸水素ナトリウム水溶液の代わりに、濃度２５重量％の水酸化ナトリウム水溶液を添加すること以外は、上記実施例と同様にして、連続鋳造機を操業し、フートロールおよび第０セグメント内にあるロールの直径（ｍｍ）をノギスで測定した（比較例）。得られた結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
0004677326.tif 000004
【００３７】
上記の試験結果から、実施例ではロールの磨耗が２ｍｍ以内であったのに対し、比較例ではその２〜３倍以上磨耗していることがわかる。このことから、炭酸水素ナトリウムの添加ではロールの磨耗が著しく抑えられ、ロールの耐用期間が延びることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】円弧湾曲型連続鋳造機の模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
ＭＳ：溶鋼
ＣＳ：鋳鋼（鋳片）
Ｔ：タンディッシュ
Ｍ：モールド
ＦＲ：フートロール
ＣＷ：冷却水
ＤＷ：回収水（回収された冷却水）
ＷＴ：冷却水タンク
Ｓ０〜４：第０〜４セグメント
ＣＦ：フートロール冷却水への薬剤添加
Ｃ０〜４：第０〜４セグメント冷却水への薬剤添加
ＡＦ：フートロールに使用した冷却水のサンプリングと分析
Ａ０〜４：第０〜４セグメントに使用した冷却水のサンプリングと分析
【図１】
0004677326.tif 000005