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【発明の名称】 連続鋳造用のダミーバー及び鋼の連続鋳造方法
【発明者】 【氏名】村上 敏彦

【氏名】佐野 嘉一

【氏名】細井 威男

【氏名】山崎 正弘

【要約】 【課題】リンク式ダミーバーと連続鋳造方法を提供する。

【構成】専用体12と共用体13を鋳造方向に配置し、連結部14で繋いだダミーバー11で、連結部14は、2つのリンク14a,14b間に、鋳造方向の端面を接した3つの台座ブロック14cを配置し、連結部品14dで連結している。連結部品14dは、専用体12と一方のリンク14a、共用体13と他方のリンク14bを連結ピン14da〜14dcにより鋳片幅方向に貫通して連結し、リンク14a,14bと台座ブロック14cを、リンク14a,14bと台座ブロック14cの天側を跨いで鋳造方向に配置した1枚の板ばね14ddを介して締結ピン14deで締結したものである。専用体12の鋳造方向上流側の端面から連結ピン14dcまでの長さを1.40m〜3.0mとして鋳造する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
湾曲部を有する連続鋳造機に用いるリンク式のダミーバーであって、
該ダミーバーは、鋳造方向に配置した専用体と共用体を連結部によって繋いだ構成で、
このうちの連結部は、2つのリンクと、これら2つのリンク間に、それぞれ鋳造方向の端面を接した状態で配置される1つ以上の台座ブロックと、連結部品から成り、
前記連結部品は、
前記専用体と一方のリンク、前記共用体と他方のリンクを連結すべく鋳片幅方向に貫通する連結ピンと、前記2つのリンクと台座ブロックの天側を跨いで鋳造方向に配置された1枚の板ばねと、前記2つのリンクと台座ブロックを、前記板ばねを介して締結する締結ピン、
または、前記専用体と一方のリンク、前記共用体と他方のリンクを連結すべく鋳片幅方向に貫通する連結ピンと、前記専用体と2つのリンクと台座ブロックの天側を跨いで鋳造方向に配置された1枚の板ばねと、前記専用体と2つのリンクと台座ブロックを、前記板ばねを介して締結する締結ピン、
とから成ることを特徴とする連続鋳造用のダミーバー。
【請求項2】
前記他方のリンクと前記共用体は、1本の連結ピンによって連結され、
前記一方のリンクと前記専用体は、鋳造方向に離れた位置の2本の連結ピンによって連結されていることを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造用のダミーバー。
【請求項3】
前記他方のリンクの鋳造方向上流側の端面から共用体との連結ピンの位置までの鋳造方向の長さと、前記一方のリンクの鋳造方向下流側の端面から、一番近い上流側にある専用体との連結ピンの位置までの鋳造方向の長さと、前記他方のリンクの鋳造方向上流側の端面と前記一方のリンクの鋳造方向下流側の端面間の鋳造方向の長さが同一でないこと、
または、前記他方のリンクの鋳造方向上流側の端面から共用体との連結ピンの位置までの鋳造方向の長さと、前記他方のリンクの鋳造方向上流側の端面と前記一方のリンクの鋳造方向下流側の端面間の鋳造方向の長さが同一でないこと、
を特徴とする請求項1又は2に記載の連続鋳造用のダミーバー。
【請求項4】
請求項1〜3の何れかに記載の連続鋳造用のダミーバーを用いる連続鋳造方法であって、
前記ダミーバーを構成する専用体の鋳造方向上流側の端面から、前記他方のリンクに配置された連結ピンまでの鋳造方向の長さを1.40m以上、3.0m以下として鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼を連続鋳造する際の鋳造初期に発生する湯面変動を抑制し、鋳片表面の品質改善と操業安定化を可能とするための連続鋳造用ダミーバー、及びこのダミーバーを用いた鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
鋼の連続鋳造は、溶鋼を取鍋からタンディッシュを介して鋳型内に注入し、鋳型内で凝固シェルを形成させながら、未凝固鋳片を鋳型下部へ引き抜くことによって行なっている。
【0003】
その際、鋳造初期にあっては、予めダミーバーを挿入した鋳型内に注入された溶鋼が、ダミーバー先端のフック構造部(図7参照)に流れ込んで凝固し、ダミーバーと凝固部を連結することで、鋳型下部への引き抜きを可能としている。
【0004】
ところで、一般的なリンク式のダミーバーは、図6に示すように、鋳型の厚み・幅により変更して使用する専用体1と、鋳型寸法に関与せず、共通で使用する共用体2とに分離構成され、これらの専用体1と共用体2は、例えば前段と後段の2段からなるリンク3a,3bを介して連結ピン3cで連結した構成となっている。
【0005】
従って、前記の鋳造初期では、鋳片とダミーバーとの連結部における強度上の問題や、鋳型内の潤滑上の問題などにより比較的低速で鋳造を行っている。しかしながら、ダミーバーが連続鋳造機における湾曲部を通過する際、図7に示すように、前記の専用体1とリンク3aを連結する連結ピン3c部で折れ曲がる。従って、如何に前記のように低速で鋳造しても、前記折れ曲がりによって、専用体1、リンク3aや、その連結部がフック構造で内・外自由に曲がる鋳片4の先端部がセグメントロール5に当たり(図7の○印で示したA部)、ダミーバー全体にガタつきが発生して湯面変動が引き起こされ、鋳片の表面品質等が悪くなる。なお、図7中の6は鋳型である。
【0006】
そこで、前記の問題点を解決すべく、従来は、湯面レベルの制御で対応してきたが、セグメントロールにダミーバーのリンクが衝突することにより発生する外乱は、時として湯面レベル制御で抑えることが出来ない場合があり、セグメントロールのピッチ変更などの方法が注目されてきた。
【0007】
しかしながら、セグメントロールのピッチ変更による湯面変動の抑制は、一般的に鋳片バルジングによって発生する周期性の湯面変動には効果的であるが、ダミーバーのリンクとの干渉によって発生する突発的な湯面変動には、対応が難しかった。
【0008】
そのため、先に述べたように、鋳造速度を低速状態に維持して操業しているが、湯面変動はダミーバーを鋳片から離脱するまで発生するので、その間の鋳片表面には、湯面変動に伴う表面欠陥が発生していた。さらに、湯面変動が大きく、連続鋳造用パウダーなどを巻き込んだりすると、ブレークアウトと称する凝固シェルの破断が発生し、操業トラブルを引き起こす問題があった。
【0009】
このようなダミーバーのリンクに起因する問題点を提起し、板ばねによってリンクを結合して鋳造することで湯面変動が抑制されることは、非特許文献1や特許文献1に記載されている。
【非特許文献1】Doug Jones、「New flexible dummy bar smooths the continuous caster」、STEEL TIMES、JANUARY 1992、p24〜27
【特許文献1】特開2006−26647号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
非特許文献1に記載されたダミーバーは、連結ピンを用いることなく、湾曲に沿って曲がる平板(板ばね)を用いて固体リンクを締結することで、従来の連結ピン方式のダミーバーが有していた横揺れを防止し、鋳型内の湯面変動を抑制しようとしている。
【0011】
この非特許文献1に記載されたダミーバーは、全長を複数の板ばねで固定しているように見えるが、固体リンクを締結する個数、長さについての記述が無く、その締結の仕方によっては、鋳造直後に形成された鋳片先端部とダミーバー専用体との連結部の剥離による湾曲内周面側への曲がりに起因する鋳型内の湯面変動を防止することは困難である。
【0012】
さらに、非特許文献1に記載されたダミーバーを、非特許文献1が対象とするブルームではなく、本願の発明が対象とする広幅のスラブに適用する場合、スラブ幅の異なる専用体に変更する際に、多くの締結ピンの取り外し、取り付けが必要になることから、交換時間が長くなる。
【0013】
一方、特許文献1に記載されたダミーバーは、基本的にリンク式であって、リンク間に非特許文献1のダミーバーのような固体リンクを用いることを特徴としている。
しかしながら、この特許文献1に記載されたダミーバーは、その図4及び図5に記載されているように、板ばね付設長さや付設幅の80%以上の場合でしか湯面変動の抑制効果を発揮することができない。従って、ダミーバーの略全体を更新しなければならず、多大な設備投資が必要になる。なお、この要因は、連結ピンの間隔が等間隔であるためと考えられる。
【0014】
本発明が解決しようとする問題点は、従来のダミーバーを使用した鋼の連続鋳造では、多大な設備投資を行うことなく、鋳造初期の湯面変動を効果的に抑制することができないという点である。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の連続鋳造用のダミーバーは、
多大な設備投資を行うことなく、鋼の連続鋳造における鋳造初期に発生する湯面変動の抑制を図り、鋳片表面品質改善と操業安定化を可能とするために、
湾曲部を有する連続鋳造機に用いるリンク式のダミーバーであって、
該ダミーバーは、鋳造方向に配置した専用体と共用体を連結部によって繋いだ構成で、
このうちの連結部は、2つのリンクと、これら2つのリンク間に、それぞれ鋳造方向の端面を接した状態で配置される1つ以上の台座ブロックと、連結部品から成り、
前記連結部品は、
前記専用体と一方のリンク、前記共用体と他方のリンクを連結すべく鋳片幅方向に貫通する連結ピンと、前記2つのリンクと台座ブロックの天側を跨いで鋳造方向に配置された1枚の板ばねと、前記2つのリンクと台座ブロックを、前記板ばねを介して締結する締結ピン、
または、前記専用体と一方のリンク、前記共用体と他方のリンクを連結すべく鋳片幅方向に貫通する連結ピンと、前記専用体と2つのリンクと台座ブロックの天側を跨いで鋳造方向に配置された1枚の板ばねと、前記専用体と2つのリンクと台座ブロックを、前記板ばねを介して締結する締結ピン、
とから成ることを最も主要な特徴としている。
なお、本発明のダミーバーにおいて、「天側」とは、連続鋳造機における湾曲部の内周面側を言う。
【0016】
また、本発明の鋼の連続鋳造方法は、
本発明の連続鋳造用のダミーバーを構成する専用体の鋳造方向上流側の端面から、前記他方のリンクに配置された連結ピンまでの鋳造方向の長さを1.40m以上、3.0m以下として鋳造することを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【0017】
本発明は、専用体と共用体を繋ぐリンク間に台座ブロックを取り入れて板ばねで一体に締結することにより、リンク方式の操業の柔軟性を維持しつつ、連結ピンを中心とするリンクの折れ曲り現象を極力少なくして、鋳造直後に形成された鋳片先端部と専用体との連結部の剥離による湾曲内周面側への曲がりに起因する鋳型内の湯面変動の抑制を図り、鋳片表面品質改善と操業安定化を可能とすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、発明成立に至るまでの過程と共に詳細に説明する。
【0019】
連続鋳造で用いられるダミーバーは、先に述べたように、一般的にリンクを用いた機構で、連続鋳造機の湾曲半径及びセグメントロールピッチ等を考慮し、ショートピッチ(400〜800mm)のリンクが採用されている。また、構造的には湾曲部の内周面側には曲がらないワンウェイ方式となっている。
【0020】
しかしながら、リンク機構を用いる以上、リンク部で湾曲に伴う折れ曲りが発生する。また、セグメント内においてダミーバーの厚みとセグメントキャビリティーが異なる。そこで、発明者らは、極力折れ曲りを小さくする方法として、板ばねと連結ピンを用いた方式と、連結ピンの連続性回避を考えた。
【0021】
板ばねと連結ピンの構造にすると、板ばねと連結ピンを支点とした湾曲形状が形成されるため、板ばねに締結する台座ブロックを、予め連結ピンとの湾曲形状となるように加工しておくことにより、セグメントロールとの大きな衝突をさけることが可能と考えた。
【0022】
また、連結ピンのピッチとセグメントロールのピッチが一致し、同時に連結部が衝突すると大きな変動となるので、連結ピンのピッチとセグメントロールのピッチが一致しないようなピッチを選択し、連続性を回避することを考えた。
【0023】
さらに、湯面変動に対して大きくガタつきを発生させるのが、鋳片先端部との連結部(ダミーバーの専用体)であることに着目し、特に有効である範囲は、1.40m以上、3.0m以内であることを見出した。
【0024】
本発明は、発明者らの上記の知見及び考えに基づいてなされたもので、
湾曲部を有する連続鋳造機に用いるリンク式のダミーバーであって、
図1及び図2に示すように、
該ダミーバー11は、鋳造方向に配置した専用体12と共用体13を連結部14によって繋いだ構成で、このうちの連結部14は、2つのリンク14a,14b間に、それぞれ鋳造方向の端面を接した状態で例えば3つの台座ブロック14cを並列に配置し、これらを連結部品14dで連結する構成である。
【0025】
そして、前記連結部品14dは、例えば前記専用体12と一方のリンク14a、前記共用体13と他方のリンク14bを連結すべく鋳片幅方向に貫通する連結ピン14da〜14dcと、前記2つのリンク14a,14bと台座ブロック14cの天側(図1(b)の紙面上側)を跨いで鋳造方向に配置された1枚の板ばね14ddと、前記2つのリンク14a,14bと台座ブロック14cを、前記板ばね14ddを介して締結する締結ピン14deとで構成している。
【0026】
図1に示した例では、他方のリンク14bと共用体13は、1本の連結ピン14dcによって連結する一方、一方のリンク14aと専用体12は、鋳造方向に離れた位置の2本の連結ピン14da,14dbによって連結したものを示している。
【0027】
この図1のように、一方のリンク14aと専用体12を、2本の連結ピン14da,14dbによって連結したのは、1本の連結ピンで連結して専用体12のみが曲がる構造では、鋳片4の先端と専用体12を外す場合に、鋳片4の先端の外れが悪くなるからである。これに対して、専用体12と一方のリンク14aを2本の連結ピン14da,14dbで固定した場合は、大きく曲って鋳片4の先端の外れがよくなる。
【0028】
加えて、図1の例では、他方のリンク14bの鋳造方向上流側の端面から共用体13との連結ピン14dcの位置までの鋳造方向の長さL1と、一方のリンク14aの鋳造方向下流側の端面から、その一番近い上流側にある専用体12との連結ピン14dbの位置までの鋳造方向の長さL2と、他方のリンク14bの鋳造方向上流側の端面と一方のリンク14aの鋳造方向下流側の端面間の鋳造方向の長さL3を異ならせ、かつこれらの長さをセグメントロール5のピッチと一致しないようにしている。
【0029】
なお、図示省略したが、本発明のダミーバー11における共用体13の下流側は、簡便なリンク構造が連続する従来のリンク式のダミーバーと同じ構造である。
【0030】
上記した構成の本発明の連続鋳造用のダミーバー11を用いて鋼を連続鋳造する場合には、前記本発明のダミーバー11を構成する専用体12の鋳造方向上流側の端面から、他方のリンク14bに配置された連結ピン14dcまでの鋳造方向の長さL4を1.40m以上、3.0m以下として鋳造する。これが本発明の鋼の連続鋳造方法である。
【0031】
本発明の鋼の連続鋳造方法において、前記鋳造方向の長さL4を1.40m以上、3.0m以下として鋳造するのは、以下の理由による。すなわち、本発明が対象とするのは、湾曲部を有する連続鋳造機であって、湾曲タイプと垂直曲げタイプとでは、連続鋳造機における垂直部位の長さが異なるからである。つまり、発明者らの実験によれば、垂直部位が短い湾曲タイプに適用する場合は、前記長さL4が1.40m以上であれば効果があり、垂直部位の長い垂直曲げタイプに適用する場合は、垂直部位でのガタつきをも防止することが重要であるため、3.0mに近い長さが必要になるからである。
【実施例】
【0032】
以下、本発明の効果を確認するために湾曲タイプの連続鋳造機を使用して行った実験結果について説明する。
実験は、図1に示した本発明のダミーバーを使用した本発明の連続鋳造方法と、図6に示した従来のダミーバーを使用した従来方法によって、SUS304ステンレス鋼を連続鋳造することにより行った。
【0033】
実験時における鋳造条件を下記表1に示す。なお、実験に使用したダミーバーにおける各長さを、図1と図6に記載する。
【0034】
【表1】


【0035】
実験結果を図3及び図4に示す。図3は図6に示した従来のダミーバーを使用した場合の鋳造長さと湯面変動幅の関係を示した図、図4は図1に示した本発明のダミーバーを使用した場合の鋳造長さと湯面変動幅の関係を示した図である。
【0036】
図3及び図4を比較すると、本発明のダミーバーを使用した本発明方法によってSUS304ステンレス鋼を連続鋳造した場合には、従来のダミーバーを使用した従来方法によってSUS304ステンレス鋼を連続鋳造した場合に比べて、鋳造長さが10m前後での湯面変動を抑制できていることが分かる。
【0037】
従来のダミーバーを使用した従来方法によって連続鋳造した場合に、鋳造長さが10m前後での湯面変動が大きくなったのは、実験に使用した連続鋳造機のセグメントロールのピッチの関係による。すなわち、鋳造長さが10m前後は、セグメントロールのピッチがショートピッチから荒く(340ピッチ)なるとことで、連結ピン間の長さが一定の従来のダミーバーでは、リンクピッチに起因するガタつきが助長されるためである。
【0038】
図5は、前記の従来方法と本発明方法における湯面変動の変動幅の標準偏差を示した図である。この図5より、ダミーバーの影響がなくなる機外(セグメントからダミーバーが出た状態)までの範囲において、従来方法(▲)に比べて本発明方法(△)の湯面変動標準偏差が小さいことが分かる。これにより、本発明を適用することによる効果を立証できた。
【0039】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【0040】
例えば専用体12と一方のリンク14aを連結する連結ピンが1本であって、その場合に、板ばね14ddを、共用体13と連結する他方のリンク14bの部分から上流側に専用体12にまでかかる長さを有するものとしても良い。但し、この場合は、図1に示したものに比べて湯面変動の抑制効果は少し小さくなる。
【0041】
また、他方のリンク14bの鋳造方向上流側の端面から共用体13との連結ピン14dcの位置までの鋳造方向の長さL1と、他方のリンク14bの鋳造方向上流側の端面と一方のリンク14aの鋳造方向下流側の端面間の鋳造方向の長さL3のみが同一でないものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明は、実施例に示したようなステンレス鋼の連続鋳造のみならず炭素鋼の連続鋳造にも適用でき、不均一凝固を伴う鋼種についてはその効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明のダミーバーを示す図で、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は要部の分解斜視図である。
【図2】本発明のダミーバーを用いた本発明方法を示す図である。
【図3】図6に示した従来のダミーバーを使用した場合の鋳造長さと湯面変動幅の関係を示した図である。
【図4】図1に示した本発明のダミーバーを使用した場合の鋳造長さと湯面変動幅の関係を示した図である。
【図5】湯面変動の標準偏差(変動幅)と鋳造長さの関係を示した図である。
【図6】従来のダミーバーを示す図で、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図7】従来のダミーバーを用いた従来方法の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【0044】
11 ダミーバー
12 専用体
13 共用体
14 連結部
14a 一方のリンク
14b 他方のリンク
14c 台座ブロック
14d 連結部品
14da〜14dc 連結ピン
14dd 板ばね
14de 締結ピン

【出願人】 【識別番号】000002118
【氏名又は名称】住友金属工業株式会社
【出願日】 平成18年7月21日(2006.7.21)
【代理人】 【識別番号】100060829
【弁理士】
【氏名又は名称】溝上 満好

【識別番号】100089462
【弁理士】
【氏名又は名称】溝上 哲也

【識別番号】100116344
【弁理士】
【氏名又は名称】岩原 義則


【公開番号】 特開2008−23564(P2008−23564A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−199752(P2006−199752)