(57)【要約】【課題】連続鋳造時のブレークアウトで流出する溶鋼が鋳片支持装置等に付着するのを防止するため、溶鋼を粉砕する方法およびその装置を提供する。【解決手段】連続鋳造の際、ブレークアウトにより鋳片から漏出した溶鋼に、冷却媒体を鋳片の外表面に沿って、鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置の間隙に配置した冷却ノズルの噴出口から、鋳片の外表面に沿って吹き付ける。冷却媒体噴出機構と冷却媒体供給機構を備えた溶鋼の粉砕装置を取り付けた鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置であって、前記溶鋼の粉砕装置において前記冷却媒体噴出機構が、冷却ノズルと前記冷却ノズルに冷却媒体を加圧して供給する冷却媒体加圧機構を有し、前記冷却媒体供給機構は、冷却水と気体を混合して生成した冷却媒体を、前記冷却媒体加圧機構に供給し、前記冷却ノズルの噴出口は、鋳片の外表面に沿って開口している鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置。【選択図】図１
2007245213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造の際、ブレークアウトにより鋳片から漏出した溶鋼に、冷却媒体を吹き付けることを特徴とする溶鋼の粉砕方法。
【請求項２】
冷却媒体は鋳片の外表面に沿って溶鋼に吹き付けることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の粉砕方法。
【請求項３】
冷却媒体を、鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置の間隙に配置した冷却ノズルの噴出口から、鋳片の外表面に沿って噴出させることを特徴とする請求項１記載の溶鋼の粉砕方法。
【請求項４】
更に、冷却媒体を軸受箱とその周辺及び／またはロール表面に吹き付けて、冷却媒体の吹き付けによる噴射膜を鋳片周辺に連続し、かつ、鋳造方向にも連続して形成する請求項１乃至３の何れか一つに記載の溶鋼の粉砕方法。
【請求項５】
冷却媒体噴出機構と冷却媒体供給機構を備えた溶鋼の粉砕装置を取り付けた鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置であって、前記溶鋼の粉砕装置において前記冷却媒体噴出機構が、冷却ノズルと前記冷却ノズルに冷却媒体を加圧して供給する冷却媒体加圧機構を有し、前記冷却媒体供給機構は、冷却媒体を、前記冷却媒体加圧機構に供給し、前記冷却ノズルの噴出口は、鋳片の外表面に沿って開口していることを特徴とする鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置。
【請求項６】
前記冷却媒体が水、または水と気体であることを特徴とする請求項５記載の鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造時のブレークアウトで流出する溶鋼が鋳片支持装置等に付着するのを防止するため、溶鋼を粉砕する方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造機は溶鋼から鋳片を製造する取鍋支持、タンディッシュ、タンディッシュ支持、鋳型、鋳片冷却支持案内、引抜、切断などの主部と、運搬、精製、水処理などの付帯設備を備え、初期の垂直型、水平、湾曲型から種々の形式が開発されたが、量産鋼種に適する円弧湾曲型が近年、多用されている。
【０００３】
図５は湾曲型連鋳設備を模式的に示し、湾曲型スラブ連続鋳造機１００には、溶鋼１１００を冷却して凝固させ、スラブ鋳片１２００の外殻形状を形成するための鋳型５００が設置され、この鋳型５００の上方所定位置には、取鍋（図示せず）から供給される溶鋼１１００を鋳型５００に中継供給するためのタンディッシュ２００が設置されている。
【０００４】
一方、鋳型５００の下方には、サポートロール６００、ガイドロール７００及びピンチロール８００からなる複数対の鋳片支持ロールが配置されており、鋳型５００から引き抜かれるスラブ鋳片１２００は、これらの鋳片支持ロールに支持されながら鋳造方向下方に引き抜かれる（矢印ｅ方向）。
【０００５】
このうち、ピンチロール８００は、スラブ鋳片１２００を支持すると同時にスラブ鋳片１２００を引き抜くための駆動ロールである。鋳造方向に隣り合う鋳片支持ロールの間隙には、水スプレーノズル或いはエアーミストスプレーノズルなどのスプレーノズル（図示せず）が配置された二次冷却帯が構成され、二次冷却帯のスプレーノズルから噴霧される冷却水（「二次冷却水」ともいう）によってスラブ鋳片１２００は引き抜かれながら冷却されるようになっている。
【０００６】
タンディッシュ２００の底部には、タンディッシュ２００から鋳型５００に注入される溶鋼１１００の流量を調整するためのスライディングノズル３００が設置され、このスライディングノズル３００の下面には、溶鋼１１００を鋳型５００に注入するための耐火物製の浸漬ノズル４００が設置されている。
【０００７】
また、鋳片支持ロールの下流側には、鋳造されたスラブ鋳片１２００を搬送するための複数の搬送ロール９００が設置されており、この搬送ロール９００の上方には、鋳造されるスラブ鋳片１２００から所定の長さのスラブ鋳片１２００ａを切断するための鋳片切断機１０００が配置されている。
【０００８】
タンディッシュ２００に注入された溶鋼１１００は、タンディッシュ２００から浸漬ノズル４００を介して鋳型５００に注入され、鋳型５００に鋳造された溶鋼１１００は鋳型５００で冷却されて凝固シェル１３００を形成し、内部に未凝固層１４００を有するスラブ鋳片１２００として、サポートロール６００、ガイドロール７００及びピンチロール８００からなる複数対の鋳片支持ロールに支持されつつ下方に連続的に引き抜かれる。
【０００９】
鋳型５００の溶鋼湯面上には、モールドパウダー（図示せず）を添加する。スラブ鋳片１２００を引き抜きながら、二次冷却帯によって冷却する。冷却されたスラブ鋳片１２００は、凝固シェル１３００の厚みを増大して、やがて凝固完了位置１５００で中心部までの凝固を完了する。
【００１０】
このようにして鋳造したスラブ鋳片１２００を鋳片切断機１０００により切断してスラブ鋳片１２００ａを得る。スラブ鋳片１２００ａは、次工程の熱間圧延工程に搬送される。
【００１１】
鋳型５００より下方に配置されるサポートロール６００、ガイドロール７００及びピンチロール８００からなる複数対の鋳片支持ロールは、鋳片が溶鋼静圧によりバルジングしようとするので、複数のロールで連鋳セグメントを形成し、それらを連続して配置してロール帯を構成する。
【００１２】
鋳型５００直下においては、凝固シェルが薄く不均一なためブレークアウトが生じやすいため、その発生を防止し、且つ均一に冷却（２次冷却）を施すことを目的に、ロール群の間に鋳片冷却用の水冷ノズルが配置されている。尚、鋳型５００直下においては、溶鋼静圧が高いため大径のロールを使用する。
【００１３】
引抜き・曲げ装置は２次冷却帯の下流側において、油圧、電動駆動されるロールを鋳片の板厚方向の上下に配置して鋳片を引き抜く。
【００１４】
近年、生産性を向上させるため鋳造速度をより速くすることが要求されるようになり、これらロールと接触する鋳片凝固シェルの薄肉化は著しく、ブレークアウト発生頻度の増加が懸念される。
【００１５】
一端、ブレークアウトが発生すると、溶鋼がサポートロール６００、ガイドロール７００及びピンチロール８００からなる複数対の鋳片支持ロールの周辺に飛散し、給脂・冷却用の配管損傷、ロール回転不良、地金噛み込みによるロール異常負荷など種々の不具合を引き起こし、多数の付帯設備の交換や生産性の低下が発生する。
【００１６】
特許文献１は、連鋳機における地金流出防止装置に関し、ブレークアウト発生時における地金流出の被害を、図４に示す溶鋼流出防止板により低減させることが記載されている。
【００１７】
図４において、鋳型５００で鋳造されたスラブ鋳片１２００は矢印ｅに沿って引き抜かれるが、スラブ鋳片１２００の左右の短辺のそれぞれに溶鋼流出防止板１６００が押し付けられる。
【００１８】
溶鋼流出防止板１６００でスラブ鋳片１２００と接触する部分はスラブ鋳片１２００の表面に擦り疵を発生させないように回転ローラが取り付けられ、またブレークアウトの際、溶鋼１１００が付着する板面は、スラブ鋳片１２００に噴射されている冷却水が溜まらず、溶鋼の捕捉効果が高いエキスパンドメタルとする。
【００１９】
溶鋼流出防止板１６００は、スラブ鋳片１２００の長辺側に位置する、鋳片冷却支持案内装置や引き抜き・曲げ装置のセグメントフレームと干渉しないようにその短辺側に配置される。また、スラブ鋳片１２００の引き抜き方向に複数枚を取り付けることも可能である。
【特許文献１】特開平６−９９２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、溶鋼流出防止板や、類似のものを用いた場合、それらは鋳片冷却支持案内装置や引き抜き・曲げ装置間の狭隘な空間に配置されるため、これらの装置を溶鋼から保護することが出来ない場合も生じる。
【００２１】
すなわち、溶鋼流出防止板まで流下してきた溶鋼は、その熱容量に相当する冷却を受け部分的に凝固するが、溶鋼流出防止板に衝突した際の衝撃で周囲に飛散する。
【００２２】
その量が多い場合は、更に下方の溶鋼流出防止板との衝突で飛散し、鋳片冷却支持案内装置や引き抜き・曲げ装置のロールやベアリング等に付着する。特にブレークアウトが円弧湾曲型連鋳設備の湾曲部側において発生した場合、このような現象により設備的損傷が増大する。
【００２３】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、連続鋳造時のブレークアウトによる設備的被害を低減する方法および装置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】
【００２４】
本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１．連続鋳造の際、ブレークアウトにより鋳片から漏出した溶鋼に、冷却媒体を吹き付けることを特徴とする溶鋼の粉砕方法。
２．冷却媒体は鋳片の外表面に沿って溶鋼に吹き付けることを特徴とする１記載の溶鋼の粉砕方法。
３．冷却媒体を、鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置の間隙に配置した冷却ノズルの噴出口から、鋳片の外表面に沿って噴出させることを特徴とする１記載の溶鋼の粉砕方法。
４．更に、冷却媒体を軸受箱とその周辺及び／またはロール表面に吹き付けて、冷却媒体の吹き付けによる噴射膜を鋳片周辺に連続し、かつ、鋳造方向にも連続して形成する１乃至３の何れか一つに記載の溶鋼の粉砕方法。
５．冷却媒体噴出機構と冷却媒体供給機構を備えた溶鋼の粉砕装置を取り付けた鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置であって、前記溶鋼の粉砕装置において前記冷却媒体噴出機構が、冷却ノズルと前記冷却ノズルに冷却媒体を加圧して供給する冷却媒体加圧機構を有し、前記冷却媒体供給機構は、冷却媒体を、前記冷却媒体加圧機構に供給し、前記冷却ノズルの噴出口は、鋳片の外表面に沿って開口していることを特徴とする鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置。
６．前記冷却媒体が水、または水と気体であることを特徴とする５記載の鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、鋳型直下の鋳片の四周に、冷却媒体による冷却膜が形成されるので、以下の効果が得られる。
１  冷却膜を通過しようとする溶鋼は、粉砕且つ急速に凝固して、鋳片冷却支持案内装置および／または引き抜き・曲げ装置への地金付着が防止される。
２  その結果、セグメント交換が不要となり、復旧による長時間の生産停止が回避される。
３  鋳片で溶鋼漏れが生じた部分に直接、冷却媒体が侵入しないので、水蒸気爆発が防止される。
４  冷却媒体による冷却膜が鋳片の四周に、形成されるので、鋳片外周のどの位置における溶鋼漏れに対して上記１の効果が得られる。
５  溶鋼漏れが生じない場合において、冷却媒体を噴出した場合は、鋳片表面の凝固が促進され溶鋼漏れ防止が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、ブレークアウトにより流出する溶鋼に、高圧の冷却媒体を吹き付けて、粉砕し、急速に凝固させることを特徴とする。
【００２７】
図１は、本発明の一実施例に係る溶鋼の粉砕方法を説明するための概略模式図で、図２に溶鋼粉砕状況を拡大して示す。これらの図において、１は鋳型、２は鋳片冷却支持案内装置、３はセグメントフレーム、４は冷却装置、４１は冷却ノズル、４２は噴出口、５は鋳片、６はロール、７はブレークアウトにより噴出した溶鋼、７１は粉砕されて細粒となった鋼滴、ｅは鋳造方向を示す矢印、ｆは冷却ノズルから噴出する冷却媒体の噴出方向を示す矢印、ｇは冷却膜を示す。尚、冷却装置４は、スラブ鋳片５を冷却するための二次冷却装置（図示せず）が６のロール間に配置されるが干渉しないように配置される。
【００２８】
鋳片冷却支持案内装置２内において、冷却装置４を、セグメントフレーム３の複数の間隙のそれぞれに配置して、高圧の冷却媒体を鋳片５の外表面に沿って噴出させ、鋳片冷却支持案内装置２内のスラブ鋳片５を連続して覆う冷却膜ｇを形成する。
【００２９】
冷却媒体としては冷却水または冷却水と気体を使用する。冷却水と気体を用いる場合は、冷却水噴出ノズルと気体噴出ノズルを独立して配置するか、二流体ノズルの様に一つのノズルに水と気体を別系統の配管から供給し、ノズル内もしくはノズルの出口で水に気体を吹きつけてエアーミスト作る方法が可能である。図２は冷却媒体として水を用いた場合を示している。
【００３０】
スラブ鋳片５よりブレークアウトした溶鋼７は、冷却膜ｇと衝突すると、粉砕されて細粒の鋼滴７１となる。鋼滴７１は、冷却膜ｇにより粉砕された時点で殆ど凝固しているので、ロール６やセグメントフレーム３に衝突してもこれらの装置に付着して損傷させることはなく、未凝固部が更に飛散して被害を拡大させることも抑制される。
【００３１】
本発明に係る溶鋼の粉砕方法では、冷却媒体を冷却ノズル４１の噴出口４２から鋳片５の外表面と平行になるように噴出させるので、ブレークアウトによる凝固殻に生じた溶鋼流出口内に水が侵入して水蒸気爆発を誘発することが回避される。
【００３２】
冷却媒体の噴出方向は鋳片５の外表面と平行であれば良く、鋳造方向、鋳造逆方向または図３に鋳造方向と直角方向（図３）のいずれでも良い。
【００３３】
更に、冷却媒体を軸受箱とその周辺及び／またはロール表面に吹き付けて、冷却媒体の吹き付けによる噴射膜を鋳片周辺に連続し、かつ、鋳造方向にも連続して形成すると溶鋼がロール自体や、軸受け部に付着することが防止され好ましい。
【００３４】
また、冷却装置４、冷却ノズル４１および噴出口４２は、冷却膜ｇが、ロール６とセグメントフレーム３の間で、鋳型１の直下より鋳造方向に少なくとも１ｍの間に亘って、形成されるように配置することが好ましい。
【００３５】
噴出口４２は、均一な冷却膜が形成されるようにスリット状とすることが好ましい。冷却媒体として冷却液、ミストが利用可能である。
【００３６】
冷却装置４の設備能力は、冷却媒体の単位時間当たりの運動エネルギーが溶鋼の単位時間当たりの運動エネルギーより大きくなるように求める。
【００３７】
以下、連続鋳造機の鋳型直下（約、湯面の下方１ｍ〜２ｍの間でロールピッチ間隔：２６０ｍｍで４ピッチ分に相当する部分）に冷却膜を形成する場合について具体的に説明する。
【００３８】
冷却媒体として冷却水を用い、破孔と同じ大きさの横幅のスリット形状の噴出口からの冷却水で溶鋼を粉砕しようとすると、以下のように求められる。
【００３９】
鋳型湯面から２ｍ下の凝固壁に１０ｍｍ角の破孔が生じた場合、ブレークアウトした溶鋼の単位時間当たりの運動エネルギーはＥｋ＝１／２・ｍｖ２より８３．５（Ｊ／ｓ）となる。
【００４０】
溶鋼の噴出速度ｖ＝√（２ｇｈ）＝６．２６（ｍ／ｓ）
但し、ｇ＝９．８０６６５（ｍ／ｓｅｃ２），ｈ＝２（ｍ）
溶鋼量ｍ＝ρＡｖ（ｋｇ／ｓ）＝４．２６（ｋｇ／ｓ）
但し、ρ（溶鋼密度）＝６．８×１０３（ｋｇ／ｍ３），Ａ（断面積）＝０．０００１（ｍ２）
【００４１】
噴出口の横幅１０ｍｍ、高さ３ｍｍのスリット形状の噴出口からの冷却水で溶鋼を粉砕する場合、冷却水の単位時間当たりの運動エネルギーとして上記溶鋼の単位時間当たりの運動エネルギー以上が必要なことから（１）式が成立する。
Ｅｋ（冷却水）＝１／２・ｍｖ２＝１／２×ρＡｖ×ｖ２≧８３．５（Ｊ／ｓ） ・・・（１）
ここで、Ａ＝０．００００３（ｍ２），ρ＝１．０×１０３（ｋｇ／ｍ３）より、冷却水の噴出速度ｖ（ｍ／ｓ）として、（２）式が得られる。
【００４２】
ｖ≧１７．７（ｍ／ｓ）・・・（２）
必要な冷却水量（Ｑ）はＱ＝Ａｖ≧０．３３５（ｍ３／ｓ）となる。
【００４３】
鋳造速度1m／分で、鋳造開始時にタンディッシュから鋳型への鋳型溶鋼湯面レベルを上昇させる迄の時間1分と鋳込み長さが１０ｍ迄の１1分間の間に冷却水量０．３３５ｍ／ｓで、本発明を実施すると冷却水量として２２１ｍ３が必要となる。
【００４４】
本発明に係る溶鋼の粉砕方法を実施する場合、鋳造状態に応じて冷却装置を稼動させることにより冷却媒体の使用量を節減することが可能である。すなわち、鋳造開始時や異鋼種連連鋳時の鋳片継ぎなどの鋳造の非定常時は、鋳込み長さが１０ｍまで放水して冷却膜を形成する。幅替え時はその期間のみ放水する。
【００４５】
一方、鋳造が定常状態にあるときは、ブレークアウト検出装置がブレークアウトを検出したときに放水するように制御する。尚、放水後、スケールピットに排水され動力処理池に戻される、トレンチ排水を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例に係る溶鋼の粉砕方法を説明する図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】本発明の他の実施例に係る溶鋼の粉砕方法を説明する図。
【図４】従来例。
【図５】連鋳機を説明する図。
【符号の説明】
【００４７】
１    鋳型
２    鋳片冷却支持案内装置
３    セグメントフレーム
４    冷却装置
４１    冷却ノズル
４２    噴出口
５    鋳片
６    ロール
７    溶鋼
７１    鋼滴
ｅ    鋳造方向を示す矢印
ｆ    冷却ノズルから噴出する冷却媒体の噴出方向を示す矢印
ｇ    冷却膜
１００    湾曲型スラブ連続鋳造機
２００    タンディッシュ
５００    鋳型
６００    サポートロール
７００    ガイドロール
８００    ピンチロール
９００    搬送ロール
１０００    鋳片切断機
１１００    溶鋼（従来例）
１２００，１２００ａ    スラブ鋳片
１３００    凝固シェル
１４００    未凝固層
１５００    凝固完了位置
１６００    溶鋼流出防止板
【図１】
2007245213.tif 000003
【図２】
2007245213.tif 000004
【図３】
2007245213.tif 000005
【図４】
2007245213.tif 000006
【図５】
2007245213.tif 000007