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発明の名称 小ロット鋼片の製造方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−162352(P2001−162352A)
公開日 平成13年6月19日(2001.6.19)
出願番号 特願平11−349723
出願日 平成11年12月9日(1999.12.9)
代理人 【識別番号】100068423
【弁理士】
【氏名又は名称】矢葺 知之 (外1名)
【テーマコード(参考)】
4E004
【Fターム(参考)】
4E004 MB14 NA01 NB01 NC01 
発明者 河内 雄二 / 木村 秀明
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要に応じて二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法により鋳片を製造する工程において、鋳造末期の連続鋳造用タンデイッシュ内溶鋼に成分調整を施し、更に必要に応じて温度調整を施した後、該タンデイッシュを移動し、1乃至複数本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造することを特徴とする小ロット鋼片の製造方法。
【請求項2】 一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要に応じて二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法により鋳片を製造する工程において、鋳造初期あるいは末期の取鍋内溶鋼を専用タンデイッシュに排出し、成分調整を施し、更に必要に応じて温度調整を施した後、1乃至複数本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造することを特徴とする小ロット鋼片の製造方法。
【請求項3】 断面寸法が連続鋳造鋳型断面寸法に等しく、かつ高さが連続鋳造鋳片の単位切断長さに相当する鋼片を製造可能な造塊用鋳型を用いる請求項1又は2記載の小ロット鋼片の製造方法。
【請求項4】 水平凝固が可能な造塊用鋳型を用いる請求項1〜3のいずれか1項記載の小ロット鋼片の製造方法。
【請求項5】 連続鋳造用鋳型と連続鋳造用タンデイッシュの間にタンデイッシュの長手方向に走行可能なレールを敷設し、タンデイッシュを脱着可能に載置する走行台車を設けると共に、当該レールに沿って造塊鋳型設備を配設したことを特徴とする小ロット鋼片の製造装置。
【請求項6】 造塊鋳型設備が造塊用鋳型に隣設する受湯部に介在物除去手段を具備した請求項5記載の小ロット鋼片の製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼の連続鋳造法において経済的に多品種小ロット鋼片を製造する方法と装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高炉−転炉−連続鋳造法が主流である我国鉄鋼業において、多品種小ロット製品を製造することは、連続鋳造法の生産能率の低下や歩留り悪化、さらには作業効率の低下を招く等の種々の悪影響を及ぼすため、従来より対策が検討されてきた。それらは、いずれも連続鋳造法をベースとして、溶鋼取鍋と連続鋳造機の間に設置されるタンデイッシュを利用して、■成分・温度調整、■鋳造量制御をおこない、小ロット材としての連続鋳造鋳片を製造する方式が一般的であった。このような製造法をタンデイッシュに付与する機能別に分類すると以下の如くとなる。
【0003】(1)タンデイッシュを分割する一般的方法(特開昭54−158832、特開平5−23805、特開平6−15850号公報等)
この方法は耐火物製仕切り壁などでタンデイッシュを複数室に分割し、小ロット製造用分割室においてガス撹拌下で合金添加による成分調整を施こし、当該分割室に連結した連続鋳造用鋳型を有するストランドに鋳込むものである。ストランド別に鋳片サイズを可変する例や、2分割された片方から大ロット(成分調整をしない溶鋼)を鋳込み、もう一方の片室で合金添加をおこない、成分の異なる小ロット材として鋳込む方式などがある。また、タンデイッシュ内溶鋼を受湯部から分割室に移送する際、電磁ポンプを利用する方法も提案されている。
【0004】(2)分湯方式に特徴のある方法(特開平6−320235、特開平3−254357号公報等)
これらの方法の中には1個のタンデイッシュ内で分湯するのではなく、2個以上のタンデイッシュを用いて分湯する方式や、複数の取鍋を装備し各々の取鍋を用いて分湯し、各々の取鍋に対応した専用のタンデイッシュを経由して鋳込む方式等がある。
【0005】(3)合金添加方式に特徴のある方法(特開昭59−169654、特開平9−87729号公報)
タンデイッシュ内で合金を迅速かつ均一に溶解させるため、合金を電気エネルギーにより予め溶融または半溶融状態で添加する方法や、内部に合金鉄を充填したフープ被覆ワイヤーを用い、ワイヤー自体に撹拌用ガスを流しながら、ワイヤーをタンデイッシュ内溶鋼中に浸漬し添加する方法がこの例である。
【0006】(4)加熱機能を有するタンデイッシュを用いる方法(特開昭63−149055、特開昭63−278652号公報等)
タンデイッシュにおいて多量の合金を添加する目的や、鋳造時の溶鋼過熱度制御のために、タンデイッシュ上方からプラズマによる溶鋼加熱をおこなう方式や、タンデイッシュ内に誘導加熱装置を設置して溶鋼を加熱する方式等がこの分類に該当する。
【0007】(5)タンデイッシュと加減圧容器を組合せる方法(特開平2−303659、特開平1−272714号公報)
これらの方法はタンデイッシュ上部に加減圧が可能な反応容器を配置し、タンデイッシュ内小ロット用分割室溶鋼を反応容器内に吸上げ、容器内で加減圧処理を施こし主としてガス成分の制御をおこなうことに特徴がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記小ロット鋼片製造方法及び装置は、すべての方法において連続鋳造法をベースとした技術である。即ち、大ロット材の製造に関して生産性の面で優位にある連続鋳造機とその付帯設備であるタンデイッシュを利用して、大ロット材連続鋳造工程で小ロット材を製造しようとするものである。しかしながら、連続鋳造機の最大の特徴である大ロット材製造の生産性に関して、小ロット材製造が以下の如き悪影響を及ぼしていた。
【0009】■小ロット材鋳造時の連続鋳造の生産性が大巾に低下する点。例えば、4ストリーム連続鋳造機を用いて小ロット材のみ1ストリームで鋳造した場合の生産性は1/4程度に悪化する。
■小ロット材鋳造前後の連続鋳造障害時間が大巾に生じる点。例えば、300トン取鍋内溶鋼を270トン大ロットで鋳造し、残溶鋼30トンをタンデイッシュに受け成分調整して小ロット鋳造を実施した場合、小ロット鋳造前後のダミーバー挿入が必要となり、このための障害時間が出る。
■連続鋳造鋳片の分塊圧延工程の物流に悪影響を及ぼす点。小ロット材鋳片は、通常、大ロット材鋳片と比較して鋳片加熱条件が異なる。そのため大ロット材鋳片の物流の中に少量の小ロット材鋳片を取込むことによる物流の乱れが生じ、不必要なハンドリング等が発生する。本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、連続鋳造法による鋼片の製造において、小ロット材を連続鋳造機の生産性に悪影響を及ぼすことなく効率的に製造することができる方法と装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
(1)一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要に応じて二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法により鋳片を製造する工程において、鋳造末期の連続鋳造用タンデイッシュ内溶鋼に成分調整を施し、更に必要に応じて温度調整を施した後、該タンデイッシュを移動し、1乃至複数本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造する小ロット鋼片の製造方法。
(2)一次精錬炉にて溶製された粗溶鋼に必要に応じて二次精錬を施して得られた溶鋼から連続鋳造法により鋳片を製造する工程において、鋳造初期あるいは末期の取鍋内溶鋼を専用タンデイッシュに排出し、成分調整を施し、更に必要に応じて温度調整を施した後、1乃至複数本の造塊用鋳型に注湯して鋼片を製造する小ロット鋼片の製造方法。
(3)断面寸法が連続鋳造鋳型断面寸法に等しく、かつ高さが連続鋳造鋳片の単位切断長さに相当する鋼片を製造可能な造塊用鋳型を用いる上記(1)又は(2)記載の小ロット鋼片の製造方法。
(4)水平凝固が可能な造塊用鋳型を用いる上記(1)〜(3)のいずれかに記載の小ロット鋼片の製造方法。
(5)連続鋳造用鋳型と連続鋳造用タンデイッシュの間にタンデイッシュの長手方向に走行可能なレールを敷設し、タンデイッシュを脱着可能に載置する走行台車を設けると共に、当該レールに沿って造塊鋳型設備を配設した小ロット鋼片の製造装置。
(6)造塊鋳型設備が造塊用鋳型に隣設する受湯部に介在物除去手段を具備した上記(5)記載の小ロット鋼片の製造装置。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成要件の詳細について述べる。まず、連続鋳造法と造塊法を組合せた理由について述べる。連続鋳造工程の中で小ロット材製造をおこなう場合、前記の問題点が生じる。この問題点を解決するために連続鋳造法と造塊法を組合せる小ロット材製造法を着想し、実用化したものである。本法の利点は小ロット材製造を大ロット材用連続鋳造機とは別の鋳造機でおこなうため、連続鋳造機の生産性に全く支障を及ぼさないことにある。
【0012】鋳造機として造塊法を採用するのは設備費が僅少で済み、有利なことによる。連続鋳造末期の溶鋼を本来の連続鋳造用タンデイッシュ内で小ロット材溶鋼の対象とし、成分・温度調整する方法は、別の新たな容器を製作せずに済む利点を有する。
【0013】一方、専用タンデイッシュを用いる方法は、専用タンデイッシュを新設する必要は生じるが、鋳造初期あるいは末期に小ロット材製造が可能となる他、連続鋳造機周辺の設備レイアウトに制約を受ケない利点を有する。どちらの方法を採用するかは、経済性を考慮し決定すれば良い。
【0014】次に、タンデイッシュ内溶鋼の成分調整方法のための合金添加方法は特定するものではない。合金の迅速溶解が達成され、造塊過程での合金成分変化がなく、多量の合金添加が可能な方法であれば良い。一般的には合金を予熱する方法や合金粒を充填した鉄被覆ワイヤーで添加する方法を採用する。
【0015】次に、タンデイッシュ内溶鋼の温度調整法について述べる。溶鋼の昇温方法は溶鋼を汚染することなく短時間で昇温可能なため、鋼片の清浄性、製造時のロスタイム抑制上好ましい。昇温は、造塊時の溶鋼過熱度確保及び添加合金の迅速溶解のために必要に応じて施す。この方法として、溶鋼にプラズマを照射して昇温する方法や、タンデイッシュ内に設置された電磁コイルにより昇温する方法を採用するのが好ましい。
【0016】本発明において、本来のタンデイッシュ内で成分・温度調整を行なう場合には、連続鋳造用鋳型と連続鋳造用タンデイッシュの間にタンデイッシュの長手方向に走行可能なレールを敷設し、タンデイッシュを着脱可能に載設する走行台車を設け、当該レールに沿って造塊用鋳型設備を配備した装置とする必要がある。この装置により、最も効率的に連続鋳造法と造塊法を組合せた小ロット材製造が可能となる。特に、タンデイッシュ走行台車が走行するレールに沿って造塊用鋳型設備を装置することが本発明の設備的ポイントである。
【0017】また、専用タンデイッシュ内に溶鋼を排出し、成分・温度調整を行なう場合には、溶鋼取鍋をクレーン等で移送し、専用タンデイッシュに溶鋼を排出すれば良い。この方法は、専用タンデイッシュを新たに設置する必要があるが、設備レイアウト上の制約を受けない等の利点を有する。
【0018】また、本発明において断面寸法が連続鋳造鋳型断面寸法に等しく、かつ高さが連続鋳造鋳片の単位切断長さに相当する鋼片を製造可能な造塊用鋳型を用いることにより、小ロット鋼片の形状が連続鋳造法で製造される大ロット鋳片の形状と等しくなる。このため連続鋳造後工程に直結した分塊圧延工程に小ロット鋼片を通常の大ロット鋳片と同じように流通させることができ、トータルの物流上望ましいプロセスが完成される。
【0019】次に、造塊用鋳型として水平凝固が可能な鋳型とする理由について述べる。上記で述べたように小ロット鋼片の形状を連続鋳造大ロット鋳片の形状と等しくする必要がある。この場合小ロット鋼片の形状は一般に、断面を正方形とみなした場合の一辺の長さlと長さLの比をとるとL/l>10となり、長尺鋼片となる。特に、棒線材向け条用小ロット鋼片ではL/l>15となるケースもある。長尺鋼片を造塊法で製造する場合、水平凝固を採用すると以下の利点があり、このため本発明においては水平凝固が可能な鋳型とすることが望ましい。
【0020】■鋳型への注湯時の温面のアバレがなく、スムーズな注湯が可能となり表面肌良好な鋼塊が得られる。ちなみに、垂直凝固では上注法を採用すると湯面のアバレが激しく肌が不良となる場合があり、また下注法を採用すると鋳型内に溶鋼が充満する前に凝固する等の不都合が生じる場合がある。■垂直凝固のような逆V偏析が起こりずらく、内質の優位な鋼片の製造が可能となる。なお、鋼塊の表面肌、内質の要求レベルが低い鋼種、鋳造に不都合が生じない鋼種については、本発明においても垂直凝固の鋳型を採用してよい。
【0021】本発明において、水平凝固の具体的方法は特定するのではなく、以下の基本要件を満足していることが望ましい。
■タンデイッシュからの受湯部と鋳型部から構成され、その間には耐火物スリット等を設置することにより分割可能な形式であること。
■注湯がスムーズにおこなえるよう鋳型部先端は水平よりやや傾斜させた構造とすること。
■凝固速度の制御は鋳型の内厚でおこなえるよう、例えば鋳型長手方向の内厚を先端ほど薄くする等の方式であること。
【0022】また、連続鋳造タンデイッシュから、造塊用鋳型へ溶鋼を注入する際、鋳型に隣接する受湯部に介在物除去手段を具備する理由は、本発明に介在物除去手段が適用しやすいこと及びその効果が発現しやすいことによる。即ち、受湯部はスペース的に必要最小限であり介在物除去手段が小規模で済む。また、タンデイッシュからの溶鋼の落下エネルギーを利用して、除去手段内の溶鋼通過が可能となりエネルギー的にも優位である。さらに、本発明では溶鋼の温度制御が可能なことから介在物除去効果を大幅に高めることができる。なお、介在物除去手段は特定するものではない。上下方向に2枚の開孔部を有する耐火物堰の内部に球状耐火物を充填した手段等を用いることができる。
【0023】以下に本発明の専用タンデイッシュを用いない方法の実施態様例を図面をもって説明する。図1は本発明の実施態様例を表わす図面である。取鍋1から排出されたタンデイッシュ2内の溶鋼3は、台車4とその下部に敷設されたレール5に沿ってタンデイッシュと共に造塊設備10まで移送される。移送後、タンデイッシュ2から水平凝固設備10の受湯部6に溶鋼が注入され、注入溶鋼は水平凝固鋳型7に注湯され凝固が開始される。連続鋳造機上部のタンデイッシュ上方に溶鋼の成分調整用に合金添加ホッパー8を配設し、更に必要に応じて温度調整用として例えばプラズマトーチ9を配設する。専用タンデイッシュを用いる方法の場合も基本は図1と同様であり、専用タンデイッシュまで溶鋼取鍋を移送し、専用タンデイッシュにて合金添加、温度調整を施すことになる。
【0024】
【実施例】連続鋳造の連々鋳、即ち同一タンデイッシュを用いて成分が同一または異なる複数チャージを連続して鋳造する処理において、連々鋳の最後のチャージを対象として本発明による小ロット材製造を1箇月間に10回実施した。母溶鋼は300トン転炉にて溶製されRH等の二次精錬装置により脱ガス、成分調整を施こされたものである。この母溶鋼270〜280トンのうち最初に240〜250トンを通常の220mm正方形断面の大ロット鋳造をおこなった後、最後の30トンを取鍋からタンデイッシュに排出した後、当該溶鋼に合金を添加し、Si及びMn含有量を0.1〜5%増大させ、かつ必要に応じCr、Mo、Ti、Vの1種類以上を0.05〜20%増大させた。なお、必要に応じプラズマによる溶鋼加熱を実施したチャージもあった。その後タンデイッシュを水平造塊鋳型を配置した場所まで移動し、造塊による小ロット鋼片を製造した。鋼片サイズは受湯部が225mm×250mm断面、先端部が218mm×218mm断面、長さは6.0m、重量約2トンであり、1回の小ロット鋼片製造処理により14〜15本の鋼片を製造した。
【0025】この小ロット材製造処理1箇月間に10回実施したことによる連続鋳造機への障害時間は僅か50分間に止まり、連続鋳造機の生産性低下にほとんど影響を及ぼさなかった。また、1箇月間の製造で得られた鋼片約300トンをまとめて加熱炉に装入加熱し、続いて分塊圧延を実施して162mm×162mm断面×長さ12mのビレットを製造した。このことによる物流の乱れは全くなく無駄な鋼片ハンドリングが生じなかった。
【0026】
【比較例】220mm正方形断面鋳型の連続鋳造機による小ロット材製造を実施例と同様1箇月間に10回実施した。母溶鋼及び小ロット材溶鋼の成分はほぼ実施例と同じである。また母溶鋼の溶製方法も実施例と同様である。小ロット材製造では最初の大ロット鋳造実施した後、大ロット鋳片をダミーバーで連続鋳造機外へ引抜き、その後ダミーバーを小ロット材鋳造のために連続鋳造機内へ挿入した。この間タンデイッシュに排出された小ロット材溶鋼30トンに対して合金添加、プラズマによる溶鋼加熱をおこない、ダミーバーが準備された後、小ロット鋳造を実施した。この間の時間は1回当り約60分であり、1箇月に約600分の連続鋳造機への障害時間が発生した。また、大ロット鋳片に続いて小ロット鋳片を1回当たり約30トンが分塊工程に送り込まれたが、小ロット鋳片は大ロット鋳片と異なる加熱処理をおこなうため、小ロット製造の機会ごとに小ロット鋼片を通常の物流ラインから移動させる無駄なハンドリング作業を実施した。
【0027】
【発明の効果】以上、実施例並びに比較例からも明らかなように、本発明によれば連続鋳造機の生産性及び鋼片物流に全く影響を及ぼさず高効率に小ロット材製造が可能となる。これにより、連続鋳造機による鋼材製造の大巾な省資源、省エネルギーが可能となり、鉄鋼業にとって極めて有益なものである。




 

 


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