(57)【要約】【課題】簡単な構成で鋳片の完全凝固位置を正確に検出する。【解決手段】連続鋳造機の下流側に鋳片圧下用ロール２８Ｅ、２８Ｉを設け、該鋳片圧下用ロール２８Ｅ、２８Ｉを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量に基づいて、鋳片１２の凝固完了の有無を検出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造機の下流側に鋳片圧下用ロールを設け、
該鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了の有無を検出することを特徴とする連続鋳造の凝固完了検出方法。
【請求項２】
前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出し、
検出された鋳片温度に応じて、鋳片圧下用ロールの圧下力を変えることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造の凝固完了検出方法。
【請求項３】
連続鋳造機の下流側に設けられた鋳片圧下用ロールと、
該鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了の有無を検出する手段と、
を備えたことを特徴とする連続鋳造の凝固完了検出装置。
【請求項４】
前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出する温度計を設け、該温度計により検出された鋳片温度に応じて、鋳片圧下用ロールの圧下力を変えるようにされていることを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造の凝固完了検出装置。
【請求項５】
連続鋳造機の下流側に、鋳造方向に沿って少なくとも２つの鋳片圧下用ロールを設け、
上流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以上であり、
下流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以下となるように、
鋳造速度及び冷却速度の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項６】
前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出し、検出された鋳片温度が所定値以下の時は鋳造速度を下げ、検出された鋳片温度が所定値以上の時は冷却速度を速めることを特徴とする請求項５に記載の連続鋳造方法。
【請求項７】
連続鋳造機の下流側に、鋳造方向に沿って設けられた少なくとも２つの鋳片圧下用ロールと、
上流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以上であり、下流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以下となるように、鋳造速度及び冷却速度の少なくともいずれか一方を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする連続鋳造装置。
【請求項８】
前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出する温度計を設け、該温度計により検出された鋳片温度が所定値以下の時は鋳造速度を下げ、検出された鋳片温度が所定値以上の時は冷却速度を速めるようにされていることを特徴とする請求項７に記載の連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造の凝固完了検出方法、装置及び連続鋳造方法、装置に係り、特に鋳片の凝固完了位置（クレータエンドとも称する）を簡単な構成で正確に知ることが可能な連続鋳造の凝固完了検出方法、装置及び、これを利用した連続鋳造方法、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造は、図１に示すように、鋳型２４内に溶融金属、例えば溶鋼１０を、タンディッシュ２０の底部に設けられた浸漬ノズル２２から供給し、該溶鋼１０を水冷された鋳型２４の壁に接触させて一次冷却することにより、周囲に凝固シェル１２ａを有する連続鋳造鋳片（以下単に鋳片と称する）１２とし、この鋳片１２を、鋳型２４から、多数の鋳片支持ロール（以下、単にロールとも称する）２８によって構成される鋳片支持域（セグメントとも称する）によって支持し案内すると共に、出側に配置したピンチロール３６で引き抜きながら、各ロール間隙に設けられたスプレーノズル（図示せず）から鋳片１２に冷却水を供給して二次冷却を行なって、鋳片内部の未凝固部分（溶鋼部分）１２ｂの凝固を完了させた後、所定長さに切断して、複数の鋳片を連続的に製造するようにしている。
【０００３】
この連続鋳造においては、鋳片１２内の未凝固部分１２ｂが完全に凝固する凝固完了位置（凝固完了点とも称する）が、鋳片支持域であるセグメント内、即ち、連続鋳造機の機端Ｅよりも上流側にあることが必要である。何故なら、凝固完了位置が機端Ｅよりも下流側にあると、鋳片内の未凝固溶鋼に鋳型内湯面位置からの高さ分に相当する溶鋼の静圧が作用して、鋳片の主に厚み方向に太鼓状に膨らむ、いわゆるバルジングが発生し、鋳片形状が著しく変形する他、鋳片の中心部に鋳片偏析、センターポロシティあるいは内部割れ等の欠陥が発生し、鋳片品質の劣化を招来するからである。
【０００４】
そこで従来は、凝固解析、過去の実績等から鋼種、鋳造速度、冷却水量での凝固完了位置を推定し、鋳片支持域内で確実に凝固完了するように、０．３〜０．５ｍ程度余裕を持たせて操業を行なっている。
【０００５】
このように、連続鋳造機の能力は、二次冷却、ロールピッチ、機長によって決まるが、設備能力を最大限に発揮するためには、鋳造時に凝固完了位置を知ることが重要となってくる。
【０００６】
そこで、特許文献１では、鋳片に転接して挟持する複数対のロール夫々にて生じるロール間変位を検出し、夫々の検出結果に基づいて、各対のロール転接位置での鋳片中の未凝固部分の残存の有無を判定し、この判定結果に基づいて、鋳片の完全凝固位置を決定することが提案されている。
【０００７】
又、特許文献２では、鋳片を支持し案内するローラエプロンの機長末端付近に配置した複数のロールにおいて、各ロールの負荷荷重を測定し、これらの測定値に基づいて静鉄圧の消失点位置を求めて、該位置を凝固完了位置と特定することが、提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−２２９６５４号公報
【特許文献２】特開２００３−２４５７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１や２に記載された方法では、ばらつきが大きく高精度で検出することができない。
【００１０】
又、超音波式や渦電流式のクレータエンド検出装置も検討されているが、（１）装置が非常に高価なものとなる、（２）装置の小型化が困難であるため連続鋳造機本体を大改造する必要がある、（３）鋳造時の環境に対して耐久性が低い、等の問題点を有しており、ほとんどの既存検討技術は実用化されていないのが実情である。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、比較的簡単な構成で、凝固完了位置を正確に知ることが可能な連続鋳造の凝固完了検出技術を提供することを第１の課題とする。
【００１２】
本発明は、又、前記技術を応用した連続鋳造技術を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、連続鋳造機の下流側に鋳片圧下用ロールを設け、該鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了の有無を検出するようにして、前記第１の課題を解決したものである。
【００１４】
更に、前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出し、検出された鋳片温度に応じて、鋳片圧下用ロールの圧下力を変えるようにして、鋳片を圧下しすぎないような適切な圧下力を設定することができる。
【００１５】
本発明は、又、連続鋳造機の下流側に設けられた鋳片圧下用ロールと、該鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了の有無を検出する手段と、を備えたことを特徴とする連続鋳造の凝固完了検出装置を提供するものである。
【００１６】
更に、前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出する温度計を設け、該温度計により検出された鋳片温度に応じて、鋳片圧下用ロールの圧下力を変えるようにして、鋳片を圧下しすぎないような適切な圧下力を設定することができる。
【００１７】
本発明は、又、連続鋳造機の下流側に、鋳造方向に沿って少なくとも２つの鋳片圧下用ロールを設け、上流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以上であり、下流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以下となるように、鋳造速度及び冷却速度の少なくともいずれか一方を制御するようにして、前記第２の課題を解決したものである。
【００１８】
更に、前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出し、検出された鋳片温度が所定値以下の時は鋳造速度を下げ、検出された鋳片温度が所定値以上の時は冷却速度を速めるようにすることができる。
【００１９】
本発明は、又、連続鋳造機の下流側に、鋳造方向に沿って設けられた少なくとも２つの鋳片圧下用ロールと、上流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以上であり、下流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以下となるように、鋳造速度及び冷却速度の少なくともいずれか一方を制御する手段と、を備えたことを特徴とする連続鋳造装置を提供するものである。
【００２０】
更に、前記鋳片圧下用ロールによる圧下位置近傍の鋳片温度を検出する温度計を設け、該温度計により検出された鋳片温度が所定値以下の時は鋳造速度を下げ、検出された鋳片温度が所定値以上の時は冷却速度を速めるようにすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、連続鋳造機の所望の所定位置（例えば機長最後端）における凝固完了状態（完全凝固か未凝固部分有か）を、簡単な構成で、正確に検出することができる。従って、連続鋳造機の機端ぎりぎりに凝固完了位置が来るように制御して、余裕代を小さくし、能力を上げることができる。
【００２２】
特に、連続鋳造機の下流側に、鋳造方向に沿って少なくとも２つの鋳片圧下用ロールを設け、上流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以上であり、下流側の鋳片圧下用ロールを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量が所定値以下となるように、鋳造速度及び冷却速度の少なくともいずれか一方を制御するようにした場合には、凝固完了位置が２つの鋳片圧下用ロール間に来るように制御することができる。
【００２３】
現状は鋳造速度が１．０ｍ／分、生産量が月間１．０トンで、凝固完了位置が機外に出てしまう機長抜けトラブルが年に２回程度発生していたのが、本発明によれば、鋳造速度１．１ｍ／分に速め、生産量を月１．１トンに上げても、機長抜けトラブルは発生しなかった。なお、生産量増分は鋳造速度向上分のみ考慮し、トラブル減少分は考慮していないので、トラブル減少分による稼動時間増大を考慮すれば、生産量は更に増大すると見込まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
本発明の第１実施形態は、図１に示した従来例と同様の連続鋳造機において、図２（全体図）、図３（上流側のセグメント３０Ｍを示す断面図）、図４（本発明に係る最終セグメント３０Ｅを示す断面図）に示す如く、最終セグメント３０Ｅの最終ロール２８Ｅに圧下シリンダ４０Ｅを設けて鋳片１２の圧下を可能とし、該最終ロール２８Ｅを所定の圧下力で圧下した時の鋳片圧下量に基づいて、鋳片の凝固完了の有無を検出するようにしたものである。
【００２６】
図において、２６は、鋳型２４の直下で鋳片１２を曲げるためのベンディングユニット、３２は、ロール２８間に配設された冷却スプレー３４を含む鋳片冷却帯、４２は、上下変位可能なロール４４を用いて完全凝固後の鋳片１２の厚みを測定するための厚み測定装置である。
【００２７】
鋳片内の未凝固厚みと鋳片圧下量の間には、図５に例示するような関係があるので、最終ロール２８Ｅの圧下量が所定値、例えば０．０２ｍｍ以上のときに未凝固と判定することができる。図５は、圧下力６０トン、鋳片厚２４０ｍｍのデータである。
【００２８】
最終ロール２８Ｅ位置での未凝固が検出された時には、冷却スプレー３４からの冷却水の量を増やして冷却速度を速めたり、あるいは、ピンチロール３６（図１参照）による鋳片引き抜き速度を遅くして、鋳造速度を減速することができる。
【００２９】
なお、未凝固厚みは鋳片温度に応じて変化するので、最終ロール２８Ｅ近傍に温度計４６を設け、該温度計４６で検出される温度に応じて、圧下シリンダ４０Ｅに加える圧下力を変えることができる。具体的には、中炭材における鋳片表面（コーナー）温度と圧下時のカギ割れ発生率間に、図６に例示するような関係があるので、温度計４６で検出される温度に応じて圧下力を小さくして、鋳片１２に必要以上の圧下力を加えないようにすることができる。
【００３０】
なお、第１実施形態によれば、最終ロール２８Ｅでの完全凝固の有無を検出することは可能であるが、一点での計測であるため、完全凝固位置を適確に制御するのは容易でない。そこで、完全凝固位置を最終セグメント３０Ｅ内に維持できるようにした、本発明の第２実施形態を次に説明する。
【００３１】
本実施形態は、第１実施形態と同様の連続鋳造機において、図７に示す如く、最終セグメント３０Ｅの入側のロール２８Ｉにも圧下シリンダ４０Ｉを設けて鋳片圧下を可能とし、入側ロール２８Ｉと出側の最終ロール２８Ｅの間に凝固完了位置が来るように制御するようにしたものである。
【００３２】
具体的には、図８に示す如く、ステップＳ１で温度計４６により鋳片表面（コーナー）温度を測定し、鋳片表面温度が所定値、例えば７００℃未満である場合には、７００℃以上になるよう、引き抜き速度を速め、鋳造速度を増速して、冷却時間を短縮する。
【００３３】
ステップＳ２で鋳片表面温度が７００℃以上である場合には、最終セグメント３０Ｅ入側での凝固状態を知るために、ステップＳ３で、入側圧下シリンダ４０Ｉにより、所定の圧下力、例えば６０トンで入側ロール２８Ｉを圧下する。圧下量が所定値、例えば０．０２ｍｍ未満である場合には、最終セグメント３０Ｅ入側で既に完全凝固しており、増速して生産量を増やす余地があるので、引き抜き速度を速め、鋳造速度を増速して、ステップＳ３に戻る。
【００３４】
ステップＳ４で圧下量が０．０２ｍｍ以上であり、入側ロール２８Ｉの位置では未凝固部分があると判定された時には、ステップＳ５に進み、入側圧下シリンダ４０Ｉを開放し、出側圧下シリンダ４０Ｅで最終ロール２８Ｅを圧下する。ステップＳ６で圧下量が０．０２ｍｍ以下であると判定された場合には、最終セグメント２６Ｅ内で完全凝固しているので、そのまま鋳造を継続する。
【００３５】
一方、ステップＳ６で圧下量が０．０２ｍｍ未満である場合には、温度計４６の出力により鋳片表面温度が７００℃以上か以下かを判定する。ステップＳ７で鋳片表面温度が７００℃以下であると判定された時には、減速してステップＳ５に戻る。
【００３６】
一方、ステップＳ８で鋳片表面温度が７００℃以上であると判定された時には、冷却水量を増加し、強冷としてステップＳ５に戻る。
【００３７】
第２実施形態によれば、最終セグメント３０Ｅの入側ロール２８Ｉと出側ロール２８Ｅを２つの鋳片圧下ロールとしたので、完全凝固位置を確実に最終セグメント３０Ｅ内に維持することができ、生産効率を最大に高めることができる。なお、入側ロール２８Ｉや出側ロール２８Ｅ以外のロールを鋳片圧下ロールとすることもできる。
【００３８】
又、前記実施形態においては、いずれも最終セグメント３０Ｅ内のロールに圧下シリンダを設けて、鋳片圧下用ロールとしているので、構成が簡略である。なお、セグメントの鋳片支持ロール２８とは独立した鋳片圧下用ロールを設けることも可能である。
【００３９】
又、前記実施形態においては、いずれも温度計を設けていたので、高精度の制御が可能である。なお、温度計を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の対象である連続鋳造機の全体構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態の構成を示す断面図
【図３】第１実施形態で用いられている上流側のセグメントの構成を示す断面図
【図４】同じく最終セグメントの構成を示す断面図
【図５】本発明の原理を示す未凝固厚みと鋳片圧下量の関係の例を示す線図
【図６】鋳片表面（コーナー）温度とカギ割れ発生率の関係の例を示す線図
【図７】本発明の第２実施形態における最終セグメントの構成を示す断面図
【図８】第２実施形態の処理手順を示す流れ図
【符号の説明】
【００４１】
１０…溶鋼
１２…鋳片
２４…鋳型
２８…鋳片支持ロール
３０…セグメント
３０Ｅ…最終セグメント
３２…鋳片冷却帯
３４…冷却スプレー
４０Ｅ、４０Ｉ…圧下シリンダ
４６…温度計
【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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【図７】
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【図８】
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