(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが０．１４〜２０ｍｍ未満の範囲の金属ストリップと、厚みが２０〜１００ｍｍの範囲の金属シートとを、厚みが３０〜３００ｍｍで幅が６００〜４０００ｍｍのマスフローが連続鋳造の出口で時間単位に通過することにより連続鋳造を通して得られるスラブから製造するプロセスであって、
前記連続鋳造（１０）は、鋳型から弓形形状にされて、連続性を分断することなく単一の製造工程で圧延工程（１１）に最大５０ｍの距離において直接接続されており、かつ、前記鋳型は、浸漬ノズルの外表面の断面積ＳTを引いた、メニスカスでの表面ＳMと、連続鋳造の鋳型出口でのスラブ（１）の断面面積Ｓｂとの間の比が１．１以上であり、
前記圧延工程中および／または圧延工程の後に、少なくとも１つの制御される冷却システム（１３，１３’）を備え、
前記鋳型での鋳造の後から送り速度は段階的に増加するが、単一工程の鋳造および圧延工程で厚みを減少させ、
かつ、連続鋳造の出口において平均表面温度を１１５０℃未満にするとともにコアの平均温度を１３５０℃超にしたスラブを得るために二次冷却を施し、
前記スラブは直接スタンドの上流を加熱する誘導炉（１２）、ならびにデスケーラ（１６）を通して圧延工程に供給され、
制御冷却がなされると、圧延ストリップをコイル巻き（１５）に巻き取るか、又は圧延ストリップをシートとして切断して取り出し、
連続鋳造に接続された圧延工程の下流方向に向う送り速度を調節することを特徴とし、
圧延工程の最後における送り速度は、所望の最終製品の厚み減少に対応して圧延スタンドごとに速くなり、鋳造と圧延工程がなす距離を、プロセスの許容範囲内で５０ｍを超えることがない距離にしたプロセス。
【請求項２】
前記マスフローの値は、スラブの厚みが３０ｍｍ超で、速度が４ｍ／分超で得られることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
厚みが０．１４〜２０ｍｍ未満の範囲の金属ストリップと、厚みが２０〜１００ｍｍの金属シートとを、厚みが３０〜３００ｍｍで幅が６００〜４０００ｍｍのスラブ（１）から始まる未凝固コアを減少するための鋳型を用いて、鋳型と後続の弓形鋳型とを含む連続鋳造から製造するプラントであって、
前記鋳型は、浸漬ノズルの外表面の断面積ＳTを引いた、メニスカスでの表面ＳMと、
連続鋳造の鋳型出口でのスラブ（１）の断面面積Ｓｂとの間の比が１．１以上であり、かつ、前記鋳型出口での平均表面温度を１１５０℃未満にすると共に平均コア温度を１３５０℃超にした断面を有するスラブを、前記連続鋳造の出口で得るための二次冷却システムと、
最大５０ｍの距離において前記鋳型に直接接続された圧延工程（１１）の仕上げ圧延スタンドとが設けられ、
前記連続鋳造の鋳型の出口と圧延工程（１１）との間に直接圧延スタンドの上流を加熱するための誘導加熱炉（１２）をさらに備え、
前記圧延工程（１１）の出口には、最後の冷却システム（１３）の後に、コイル巻（１５）のリールに巻かれるコイルの切断装置（１４）か、前記冷却システム（１３）によって冷却されるシート（２０）を取り出すための切断装置（１４’）のどちらかをさらに備えていることを特徴とするプラント。
【請求項４】
前記の圧延工程（１１）は、少なくとも１つの圧延スタンドで形成されており、該圧延スタンドの数は最大で２０個まで増やすことができ、
第１から第５までの圧延スタンドに必要な電力は、鋳型出口におけるスラブの厚み（ＳｐＢ）の関数であり、
幅１６００ｍｍのスラブにおいて、第１〜第５の圧延スタンドに必要な電力は、第１の圧延スタンドに対する係数２０から第５の圧延スタンドに対する係数１００まで段階的に増加する係数をスラブの厚み（ＳｐＢ）に乗算することによって求められる、請求項３に記載のプラント。
【請求項５】
少なくとも２つの隣接する圧延スタンドの間に、前記スラブ（１）と対向する向かい合ったノズルを含んだ、加圧水を基本とする表面の冷却システム（１３’）をさらに備えることを特徴とする、請求項３または４に記載のプラント。
【請求項６】
前記鋳造二次冷却システムにおける水圧は１０〜４０バールであり、前記スラブ（１）からの冷却ノズルの距離は１５０ｍｍ以下である、請求項３に記載のプラント。
【請求項７】
直径が３００〜８００ｍｍの範囲内の、圧延スタンド用のロールを備えることを特徴とする、請求項３に記載のプラント。
【請求項８】
前記シート（２０）を切断および取り出すための切断装置（１４’）は、前記圧延スタンドの間の中間にある前記冷却システム（１３’）の下流であって前記冷却システム（１３）の上流である位置にあり、
該冷却システム（１３）の下流には、圧延されたストリップをコイル（１５）の巻き終わりで切断するため切断装置（１４）が設けられている、請求項３に記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解物の連続鋳造から最後の圧延スタンドまで連続性を分断することなく、中間生産物を必要とせずに、金属ストリップおよび金属シートを製造するための、特に平鋼製品のための、プロセスおよび関連システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄業では、原材料および使用電力の両方のコストにおける大幅な増加や、世界市場から要求される強力な競争力、ならびに適用される汚染防止基準の規制強化を考慮すると、投資および製造のコストを下げることを要求され、熱間圧延した高品質コイルおよびシートを製造し、これにより製造されたストリップの厚みをより薄くする方法の必要性を特に感じることが知られている。この結果として、最終製品の製造加工業界にも、より低い電力消費、したがって環境への有害な影響も最小限にまで減らす、高い競争力が要求されるようになった。
【０００３】
この傾向における大きな進歩が、ここ数年間の技術、例えば、全て本出願人の名義である、欧州特許第０４１５９８７号、第０９２５１３２号、第０９４６３１６号、第１０１１８９６号および国際公開公報第２００４／０２６２４９７号にも示されているような技術よってなされてきた。
【０００４】
しかし、これまでに得られた結果は、製品品質に関する限り最適であるが（特に鋼ストリップについて）、レイアウトの小型化および電力節減、ならびに得られる平鋼製品の範囲を拡大する可能性の面で改善可能であることが明らかになってきた。
【０００５】
実際、例えば、いわゆる「鋳造圧延」の概念が考慮される場合、この概念は、上述の欧州特許第０４１５７８７号では、プロセスの最初の工程のみに存在しており、弓形鋳造に設けられた１つの圧延スタンドだけを備え、結果物は中間生産物であり、この中間生産物は、加熱工程後に、第２の圧延工程を必要とする。
【０００６】
より最近の国際公開公報第２００４／０２６４９７号においてもまた、上述の「鋳造圧延技術」は、４つ以下の圧延スタンドから形成された、連続鋳造を第１圧延工程と組み合わせて、中間生産物を得る。次に、中間生産物は切断され、加熱工程後、さらに、塑性延伸と第２圧延工程で処理される。上記公報の第２００４／０２６４９７号によれば、高品質シートの製造に必要とされるような、第１荒引き工程の後に、制御冷却システムがなくても、シートを取り出す可能性を提供している。実際には、シートを取り出す可能性は、下流プロセスにおける故障の場合に緩衝機能のみを果たし、これにより、シートのプログラム化した製造とは無関係に、連続鋳造、したがってライン生産の停止を避ける。
【０００７】
「鋳造圧延」と同じ概念が、欧州特許第０８２３２９４号にも提示されている。しかし、欧州特許第０８２３２９４号では、３つの異なった製造工程を提供している。すなわち、中間生産物を製造するオーステナイト相にて荒削りする第１工程と、このような中間生産物を最高７３８℃未満の温度で、Ｆｅ／Ｃ図において相変換して、集中加熱する第２工程と、フェライト相で圧延を終了する第３工程とである。この従来の文献の教示は、実質的には、３つの異なったプロセス工程で、鋳造圧延の概念を適用して薄い厚みのストリップを得ることであって、プロセス工程の最後はフェライト相に限定されている。したがって、いわゆる「質量流れ」（言い換えると、連続鋳造の出口において時間単位内に流れる鋼の量）が、極薄の製品を全体としてオーステナイト領域において単一の製造工程で得ることを可能にする、ことを排除する。
【０００８】
欧州特許第０８８９７６２号もまた、連続性を分断することなく単一工程で薄いストリップを製造するために、鋳造圧延の概念をどのように適用するかを開示し、および連続鋳造自体の出口における大きい質量流れ（０．４８７ｍ2／分より大きいｍ／分の出口速度を乗算したメートルでのスラブの厚み）と高温度（約１２４０℃）とを有するスラブの連続鋳造における製造工程を、温度均一化工程の後の圧延工程とどのように組み合わせるかを教示している。
【０００９】
欧州特許第０８２３２９４号および欧州特許第０８８９７６２号において教示されているとおり、実際には、冷却工程、またはその代わりとして、加熱工程が、最初の荒削りスタンドと最後の仕上げスタンドとの間にどのように設けられるかが教示されている。シミュレーションおよびテストによって、この特許の教示を工業規模には適用できないことが明らかになった。連続鋳造の出口を高温（約１４００℃）に維持して、後続の圧延工程で熱質量を可能な限り多く利用するという考えは、事実、確かに興味深いが、現実としては実施不可能である。その理由は、連続鋳造の出口での表面温度が１１５０℃よりも高いような高温で、高い質量流れでスラブを鋳造可能にすると、メニスカス領域で不規則性が生じ、この結果、スラブの欠陥を生じ、破壊の危険性が高まることが判明したからである。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、主として、高い質量流れ用に設計された新しい二次冷却システムを通して、およびスラブの温度を少なくとも１００℃より高くなるように誘導加熱することによって、この問題を克服する。
【００１１】
本発明の目的は、中間生産物なしに、超小型のプラントを用いて、連続鋳造と圧延との間の単一の連続工程で、最大２０ｍｍ未満〜０．１４ｍｍまでの極薄の厚みの熱間圧延ストリップと、厚みが２０〜１００ｍｍの高品質のシートとを、溶融金属によって与えられる全電力を最大限利用して得ることができる製造プロセスを提供することである。
本発明によるプロセスは、その主な特徴が請求項１に記載され、基本的には、連続鋳造工程と、後続のインライン圧延工程とを含み、これら工程は、中間の荒削りなしに、連続鋳造と圧延との間の誘導加熱に直接接続されている。
【００１２】
本発明の別の目的は、上記プロセスを実行するシステムまたはプラントを提供することであって、圧延スタンドは、材料の連続性を分断することなく、鋳型と連続鋳造の下流で、誘導電気炉の後に、連続鋳造の鋳型からの出口と最初の圧延スタンドとの間の距離を最小限に維持して機能する。このようなプラントの主な特徴が請求項４に記載されている。
【００１３】
本発明のさらなる態様および特徴は、従属項に記載されているとおり、添付の図面を参照して以下に説明される、プラントの好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書は、実質的に、炭素またはステンレスタイプの鋼シートおよび／または薄いおよび極薄のストリップを製造することに関するが、本発明は、アルミニウム、銅またはチタンのストリップまたはシートの製造にも適用できることに留意すべきである。
【００１５】
公知のとおり、溶解物（溶融鋼）がラドルからタンディッシュに注入され、そこから連続鋳造鋳型に、出口でのスラブの厚みで注入される。出口でのスラブの厚みは、鋳型入口での厚みに対してすでに減少しており、３０〜３００ｍｍの厚みで、長さは６００〜４０００ｍｍである。厚みの減少は、未凝固コア条件の下では、二次冷却を伴って、同じ鋳造工程で続行され、これにより、連続鋳造に直接接続される圧延工程の圧延スタンドにおいて、プロセスの最初に溶鋼で利用可能なできるだけ多くの電力を利用することによって、ストリップの場合は０．１４〜２０ｍｍ未満、シートの場合は２０〜１００ｍｍの範囲にある所望の厚みに達するまで、最後まで続行される。
【００１６】
本発明の目的に関しては、上に定義されたマスフロー（「材料の流れ」又は「質量流れ」ともいう）は単位時間当りの高い値を有し、これにより、所望の値の厚みと表面と内部品質を有する最終製品に対して圧延工程によって要求される温度と速度を保証し、厚みの減少は鋳型から大きくなり続けることが、決定的であると判明した。図３を参照すると、厚みの減少は、鋳型自体で始まり、スラブは、クラウン（crown）が設けられるその中心部分で最初に減少され、弓形鋳型において、未凝固コアの厚み減少を伴って進行し、最後の圧延工程の圧延スタンドで終了する。鋳造の間の減少工程では、材料の送り速度は一定であることに注目すべきである。
図２を参照すると、マスフローは、送り速度と、スラブの断面積ＳBとに比例していることが示されている。特に、本発明による上記目的に達するために、最適の比率が、浸漬ノズルの外表面の断面積ＳTを引いて、メニスカスに対応する水平断面積で取られるときの、鋳型内の溶鋼（または通常は溶解物）表面の面積ＳMと、連続鋳造の出口でのスラブの垂直断面積ＳBとの間に定義される。
【００１７】
このような比率ＳM／ＳBは１．１以上として、溶鋼（または通常は溶解物）の制限流量と、その結果起こる鋳型内の渦流とを保障する必要があり、メニスカスの凹凸は最小限を維持する。
【００１８】
一方、溶鋼の流量（マスフロー）が大きくなると、また、スラブの二次冷却にさらに大きな電力が必要となる。従来技術は、この効果に対して、冷却水の流量を増加することで対応することを提案した。しかし、水量が過度に増えると、水自体を引き入れるのが難しくなり、ノズルの手前で停滞する傾向があり、その結果、最終製品の高品質に必要な、冷却の均一性が妨げられることが判明した。１５〜４０バールの水圧の値と、１５０ｍｍ未満のノズルとスラブ間の距離を用いて、マスフローの大きな値に対してスラブをより効率よく冷却し、および高品質の最終製品に必要な（横方向にも長手方向にも）極めて良好な温度均一性を得ることができることが判明した。上述のパラメータを用いて、ノズルからの水噴流が、実際に、スラブと冷却水との間の絶縁効果（ライデンフロスト効果）を有する、生成された蒸気膜をより良好に貫通できる。
【００１９】
上述のように制御される二次冷却は、スラブ表面を冷却する固有の特徴を有すると同時に、スラブの断面中央部分を可能な最高温度で維持する。
【００２０】
この目的は、連続鋳造の出口でのスラブの平均表面温度を１１５０℃未満に維持することにより、いわゆる「膨張」効果、すなわち鋳造機ローラ間でスラブが膨張することと、メニスカスにおける不規則性、したがって製品の品質へのマイナス効果を生じることとを避けることであり、同じく、依然として鋳型の出口で、スラブの断面中央部分の平均温度をできるだけ高くするため、また、１３００℃を超える場合には、圧延するとき、最も小さなロール分離力で可能な最大の減少を得るためである。
【００２１】
このことは、最終製品の厚みを同じにするのに必要な投資を小さくする（圧延スタンドを小さくする）ことと電力を少なくするという両方の観点において、プロセス経済性に有利である。この点において、本発明によれば、従来技術のプラントにおける場合と異なり、減少された最終厚みを得るためでさえ、過剰でない電力需要で十分であり、ｋＷの値が、鋳造出口でのスラブの厚み（ＳｐＢ）に比例していることに留意すべきである。例えば、スラブが１６００ｍｍである場合、最初の５つのスタンドで必要な電力の値は、以下の通りである。
１番目のスタンド：ｋＷ＜ＳｐＢ×２０
２番目のスタンド：ｋＷ＜ＳｐＢ×４０
３番目のスタンド：ｋＷ＜ＳｐＢ×７０
４番目のスタンド：ｋＷ＜ＳｐＢ×８５
５番目のスタンド：ｋＷ＜ＳｐＢ×１００
【００２２】
上述の内容は、例として、図３に示されている。図３は、進行する厚みの減少に対応して、概略的に示され、それぞれの圧延スタンドの対応する大きさで示されているとおり、最初の５つの圧延スタンドで電力消費が増加することも示している。
【００２３】
高さが垂直型鋳型よりも低い弓形鋳型を採用することによって、凝固スラブの内部の溶鋼静圧が、連続鋳造の出口からの同一断面積および同一速度について低くなり、それによって膨張効果を回避、または最小に低減することができる。
【００２４】
図１を参照すると、本発明によるプラントまたはレイアウトの一例が示されている。この例においては、連続鋳造の出口のスラブ１から始まり、１０で表される鋳型を通っている。スラブ１は、厚みが３０〜３００ｍｍで、幅が６００〜４０００ｍｍであり、直接スタンドの上流を加熱するための誘導炉１２、ならびにデスケーラー１６を通して圧延工程に供給される。連続鋳造の出口と圧延ミル１１の第１のスタンドとの間の距離は、スラブの温度損失を制限するために、５０ｍを超えることがなく、それによって、より小さい空間を要するさらに小型のプラントを有するという追加の利点を得る。連続鋳造から最後の圧延スタンドまでのプロセス全体の送り速度は増加して行き、所望の最終製品によって求められる各厚み減少に対応しており、質量流れは一定である。インラインの圧延ミル１１は、所望の最終厚みに達するために、１つまたは複数のスタンドからなる。例えば、スタンドの数は、図１では、７つ（Ｖ1〜Ｖ７）と表されている。スタンドのロールの直径は、３００〜８００ｍｍの範囲内にあるのが望ましい。この範囲内では、最終製品の厚みが十分に低減され、また各ロールを極めて良好に冷却することができ、いわゆる「火われ」が大きくなることが避けられる。
【００２５】
本発明によるプラント、特に、圧延工程１１には、連続鋳造１０からすでにあるが、下流に向う送り速度を制御するシステムが設けられている。下流に向う送りでは、最後の冷却システム１３の後に、エンドリールに巻かれているコイルを切断するための切断装置１４が設けられている。冷却システム１３の上流では、切断装置１４の代わりに操作される切断装置１４’が、シート２０の取り出しを可能にし、切断装置１４’は、ストリップに比較してシート（最大１００ｍｍ）に対して通常予測されるより大きな厚みを考慮すると、図面で示されている圧延工程の圧延スタンドに比べてより少ない数の圧延スタンドの後の、より上流位置に配置できる。
【００２６】
取り出しのための切断装置１４の前に、シートを冷却するための制御された冷却システム１３がさらに設けられている。
【００２７】
ストリップ冷却システム１３に加えて、その上流では、スラブ１の表面を冷却するための少なくとも１つの冷却システム１３’が設けられている。この冷却システム１３’は、２つの隣接する圧延スタンドの間の反対方向の矢印（１３’など）で図において概略的に示され、いわゆるスタンド間冷却装置１３’を形成して二次的な再酸化の現象を制限する。
【００２８】
上述のように、連続鋳造から最後の圧延スタンドまでのプロセス全体の送り速度は、段階的に速くなり、所望の最終製品の特徴、特に厚みと品質により要求されるそれぞれの厚み減少に対応する。この目的で、上流方向で送り工程内に存在した従来技術の圧延スタンドでこれまでに採用された調節方法と異なって定義できる調節方法を導入することによって、連続鋳造から始まる下流方向で送り速度の調節システムが設けられる。
【００２９】
上流方向に対し下りに向う送り速度のこのような調節装置は、本発明のプラントまたは他の特許（特に欧州特許第０８８９７６２号）によるプロセスおよびプラントのどちらかに適用され、連続鋳造が連続性を分断することなく、圧延工程に直接接続されている場合には、鋳造速度の変動の発生を回避できず、表面の均一性および材料の内部特徴の観点からスラブの品質に関する特徴にマイナスの結果をもたらす。
【００３０】
したがって、一般の技術的偏見を克服することによって、下流方向へ向う送り速度のカスケードの調節という新しい概念が採用されてきた。この概念では、鋳造速度が予め定められ、速度を修正可能にすることで、下流の圧延スタンドの速度パラメータに影響を与え、さらに追加プラントに対して本発明によるプラントにおいて圧延スタンドの操作上の違いも考慮に入れる。従来技術によると、実際には、ストリップは、すでに閉じている各圧延スタンドに入り、ロール間のニップは、予定経路が要求する厚みに依存し、一方で、上流方向の送り速度の調節により、すでに材料を挟んでいる圧延スタンドの速度を修正することになる。これとは異なり、本発明によるプロセスおよびプラントにおいては、スラブは、要求された厚みの減少に対応するニップに達するまで、スラブヘッドが通ると閉じるようになったロールが開いている各圧延スタンドに入る。
【００３１】
プロセスパラメータ（厚み、減少％、温度、速度）の変化の一例が、図１のレイアウト図の下に、誘導電気炉１２、デスケーラ１６および各圧延スタンドの出入口のそれぞれの位置に対応して示されている。この目的で、図１の誘導電気炉に対しては記号ＩＨおよびデスケーラに対しては記号ＤＥＳでそれぞれ、ならびに、それぞれの圧延スタンドに対してはＶ１〜Ｖ７、に対応して記号ＩＮおよびＯＵＴが用いられている。これらの圧延スタンドに関して、圧延工程における第１スタンドＶ１を除いて、４つの出口パラメータの値のみが表示されている。Ｖ１では入口での値も与えられている。特に、本発明によれば、例えば、最初の厚みが７０ｍｍのスラブから、６．５ｍ／分の初速度で始まる場合、約１ｍｍの厚みを、全長７０ｍのプラントを用いてどのように得ることができるかに留意すべきである。圧延工程における最終スタンドの出口でのストリップの温度値は、オーステナイト相での圧延を保証するような値であることにも留意すべきである。
【００３２】
最後に、本発明によるプロセスおよび対応するプラントは、炭素鋼またはステンレス鋼だけでなく、アルミニウム、銅またはチタンのストリップおよびシートを連続して製造するためにも使用可能であることが思い起こされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】コイルに巻かれた、最小厚みが１ｍｍまでの鋼ストリップ、または厚みが最大１００ｍｍまでのシートを製造するための、本発明によるプラントの一例を概略的に示している。
【図２】本発明による好ましい寸法特徴を有する連続鋳造鋳型を概略的に示している。
【図３】鋳型から最後の圧延スタンドまでの厚みの減少を概略的に示している。
【図１】
0005371421.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005371421.tif 000004