JP2000246401A - 双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 双ドラム式連続鋳造において品質良好な鋳片
を安定して鋳造する。 【解決手段】 サイド堰１に、下端から上端に向かって
深さＬが大きくなるように彫り込み部２が形成されてお
り、冷却ドラムの最近接点に対応する位置から上方３０
mmの範囲内においては彫り込み部が形成されておらず、
冷却ドラムの最近接点に対応する位置から１５０mmより
上方の範囲においては彫り込み部の周縁が冷却ドラムの
周縁と段差０．２５mm以内で沿うように形成されてい
る。この構成により、鋳片のバリ発生や破断を防止し
て、長時間にわたって安定して鋳造を続けることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属の溶湯から薄肉
鋳片を連続鋳造する双ドラム式連続鋳造装置の湯溜まり
部を構成するサイド堰に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】板厚が１ｍｍから１０ｍｍ程度の薄肉鋳
片（以下、単に鋳片という）を連続鋳造する装置として
双ドラム式連続鋳造装置が知られている。

【０００３】当該装置では、相対して回転する一対の冷
却ドラム（以下、単に冷却ドラムという）と、冷却ドラ
ムの両端面に圧接された一対のサイド堰とで湯溜まり部
を構成し、該湯溜まり部に注入された溶湯を冷却ドラム
で冷却し、冷却ドラムの周面に生成した凝固シェルを冷
却ドラム最近接点で圧着して鋳片を製造する。この鋳造
過程において、サイド堰壁面にも凝固シェルが生成し、
この凝固シェルが地金などの凝固物としてドラムギャッ
プに巻き込まれる結果、鋳片のバリ生成や破断などの問
題が発生する場合がある。

【０００４】このような問題点を解決するために、サイ
ド堰壁面への凝固物の付着を防止する対策が種々提案さ
れている。たとえば特開昭６０−１６６１４６号公報に
はサイド堰を振動させることによって、サイド堰壁面の
凝固シェルと冷却ドラム周面の凝固シェルを切断する方
法が開示されている。また特開昭５７−９５６６号公報
にはサイド堰に埋め込まれたポーラスプラグから溶湯内
に不活性ガスを吹き込むことによって、サイド堰壁面に
生成した凝固物を溶湯内に吹き飛ばして、凝固物のドラ
ムギャップへの巻き込みを防止する方法が開示されてい
る。

【０００５】しかしながら上記の方法は何れも、生成し
た凝固物の巻き込みを防止することを主眼にした対策で
あって、サイド堰壁面での凝固物の生成を防止するので
はない。そのため鋳造が長時間に及ぶ場合には、凝固物
の生成速度がたとえ僅かであっても、いずれはサイド堰
壁面に過大な凝固物が蓄積されてドラムギャップに巻き
込まれることは避けられない。

【０００６】前記問題点を解決する別の方法として、た
とえば特開昭６２−７７１５５号公報ならびに特開昭６
２−７７１５６号公報にはサイド堰を種々方法により加
熱してサイド堰壁面上での凝固シェルの生成を抑制する
方法が開示されている。

【０００７】サイド堰壁面の温度を溶湯と同じかあるい
はやや低い温度に加熱すれば、確かにサイド堰壁面上で
の凝固物の生成は防止できる。しかしながら、サイド堰
は冷却ドラムの端面に圧着されているため、サイド堰を
加熱すると冷却ドラムの両端部も加熱されることにな
る。その結果、冷却ドラム両端部での凝固シェルの生成
が著しく阻害されて鋳片両端部が凝固不良となり、鋳片
端部からの湯漏れや鋳片端部の形状不良が発生すること
になる。従って、サイド堰壁面を加熱するにあたっては
冷却ドラム両端部での凝固シェルの生成を阻害しない程
度にしか加熱できないので、サイド堰壁面の加熱だけで
は凝固物の生成を防止しきれない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、冷却
ドラム周面での凝固シェルの生成を阻害せずにサイド堰
壁面への凝固物の生成を抑制することによって、鋳片の
バリ発生や破断などを防止して安定した鋳造を長時間に
わたって可能にすることを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による双ドラム式
連続鋳造装置のサイド堰は、図１の側断面図（一部透視
図）に示すように、溶湯に接する部分が彫り込まれた形
状を有することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるサイド堰の側
断面図であり、図２は図１のサイド堰１を矢印方向から
斜視した図である。サイド堰１は油圧シリンダーやステ
ッピングモーターなどの押し付け装置（図示しない）に
よって冷却ドラム３の両端面６（図では片側のみ示す）
に圧接されている。

【００１１】サイド堰１の溶湯に接する耐火物の面は凹
状に形成されて彫り込み部２が設けられており、彫り込
み部２の深さＬは上方に向かって大きくなるように形成
されている。そのため、湯溜まり部Ｍのドラム回転軸方
向の幅は、湯溜まりの高さＨが高くなるにつれて広幅と
なって冷却ドラム３の幅よりも広く形成されており、湯
溜まりの高さＨが低くなるにつれて幅狭となっている。
冷却ドラム３の最近接点ＫＰの近傍では彫り込み部２は
無くなって、湯溜まり部Ｍの幅は冷却ドラム３の幅と同
一になっている。

【００１２】サイド堰１には、例えばＳｉＣ製の通電加
熱ヒーターを用いた加熱装置８が内蔵して設けられてお
り、注湯開始前や鋳造中においてサイド堰１を加熱する
ことができる。

【００１３】以下に図３から図６に基づいて本発明のサ
イド堰を更に詳しく説明する。図３から図６は冷却ドラ
ム３の周面に凝固シェル４が生成し始めた様子を模式的
に示した図であり、図３は図１及び図２のＡ−Ａ線断面
図、図４は図１及び図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は図１
及び図２のＣ−Ｃ線断面図であり、図６は比較例として
従来のサイド堰における作用効果を図３と比較して説明
する図である。

【００１４】本発明のサイド堰による凝固物の防止機構
を説明する前に先ず、従来のサイド堰壁面の凝固物の生
成機構について図６を基に説明する。通常、溶湯Ｍは冷
却ドラム３の幅中央近傍に注湯される。偏流の無い場合
には、溶湯Ｍは冷却ドラム３の周面に沿って両端に向け
て流れて広がる。冷却ドラム３の端部近傍における溶湯
の流れ５は冷却ドラム３の周面に沿って流れる。

【００１５】図６に示す従来のサイド堰９のように彫り
込み部が無く平坦であれば、溶湯の流れ５は冷却ドラム
３の端部でサイド堰９と干渉して、コーナー部で逆向き
の流れ７が発生して溶湯Ｍは遅滞する。溶湯Ｍが遅滞す
ればサイド堰９の壁面の凝固物４’は安定的に存在でき
るので、徐々に成長してやがて凝固シェル４と合体して
地金となり、ドラムギャップに巻き込まれることとな
る。

【００１６】次に本発明のサイド堰による作用効果を図
３を基に説明する。冷却ドラム３の端部近傍における溶
湯の流れ５は冷却ドラム３の周面に沿って流れる。そし
て、彫り込み部２が形成されているので、溶湯の流れ５
は冷却ドラム３の端部で遅滞することなく、冷却ドラム
３の端部から離れた軸対象位置５’で合流し、回転する
冷却ドラム３，３およびそれに伴う鋳片の下方への送り
出しによって下向きの流れ５’となる。

【００１７】冷却ドラム３の近傍では、溶湯Ｍが凝固シ
ェル４の成長方向とは概ね直行する方向に流動している
ので、この溶湯の流れ５によって彫り込み部の側面２ｂ
での凝固物には横方向から高温の溶湯Ｍが常に供給され
ることとなる。そのため、彫り込み部２での凝固が阻害
される結果、彫り込み部２には凝固物４’は生成し難
い。一旦生成したところで溶湯Ｍの顕熱によって再溶解
するので、結局、彫り込み部２には凝固物は生成しない
こととなる。

【００１８】以上述べたように、冷却ドラム３の端部に
おいて溶湯の流れ５を確保することがサイド堰１の壁面
での凝固物の生成を防止するために肝要であり、そのた
めに彫り込み部２が必要なのである。

【００１９】溶湯の流れ５を確保するためには、冷却ド
ラムの端面６と彫り込み部の側面２ｂとのなす角度、則
ち冷却ドラムの端面６に圧接されているサイド堰平面と
彫り込み部の側面２ｂとのなす角度θの設定が重要であ
る。鋭意検討の結果、角度θは１５０度以下に設定すれ
ば溶湯Ｍはスムーズに流れて、逆向きの流れ７（図６）
が発生しないことが明らかとなった。また、角度θが９
０度を下回る場合には溶湯Ｍが冷却ドラムの端面６の側
に回り込むため、端面６が加熱されて、前述のように冷
却ドラム３の端部近傍の凝固シェル４の成長が阻害され
る恐れがある。従って、角度θは９０度以上１５０度以
下の範囲内に設定することが望ましい。ちなみに、角度
θが１８０度の場合が図６に示す従来例である。

【００２０】また、溶湯の流れ５を確保するためには彫
り込み部２の彫り込み深さＬの設定も重要である。彫り
込み深さＬが小さい場合には溶湯の流れ５を十分に確保
できない。鋭意検討の結果、彫り込み深さＬは彫り込み
部の幅Ｗの１／２以上であれば溶湯の流れ５を十分に確
保できることが判明した。

【００２１】なお、彫り込み深さＬをあまりに過大に設
定すると、サイド堰１を構成する耐火物の量が増大して
サイド堰１の構造が大型化するばかりでなく、彫り込み
部２での溶湯Ｍの温度低下を招くため好ましくない。よ
って、彫り込み深さＬを彫り込み部の幅Ｗの１／２より
僅かに上回るように設定するのが最も好適である。

【００２２】また図２に示すように、彫り込み部の側縁
２ａは冷却ドラムの周縁（ドラム端面の周縁）３ａに沿
うため、彫り込み部の幅Ｗは冷却ドラム３の径によって
幾何学的に決定される。これに当たり考慮すべき点は、
冷却ドラムの周縁３ａと彫り込み部の側縁２ａとの位置
関係である。彫り込み部の側縁２ａが冷却ドラムの端面
６で接する場合、溶湯Ｍが冷却ドラムの端面６側に回り
込んで凝固するので好ましくない。図３のように、冷却
ドラムの周縁３ａと彫り込み部の側縁２ａが一致して平
坦になることが最も望ましい。

【００２３】しかし、冷却ドラム３の熱膨張やサイド堰
１の摩耗などにより、平坦な状態を一定して保持するの
は困難である。図７に示すように、冷却ドラムの周縁３
ａがサイド堰耐火物の平面１ａと接する場合もあり、そ
の場合、彫り込み部の側縁２ａと冷却ドラムの周縁３ａ
との間に段差Ｄが生じる。

【００２４】しかし幸いにして、段差Ｄが僅かであれ
ば、溶湯の流れ５や凝固シェル４の成長に対して事実上
無害である。鋭意検討の結果、段差Ｄを０．２５mm以下
に設定すべきであることが判明した。

【００２５】図８に本発明の別の実施形態を示す。図８
は、図３と同様に、冷却ドラム３の周面に凝固シェル４
が生成し始めた様子を模式的に示した図であり、図１で
のＡ−Ａ断面を示す。図３では彫り込み部２の水平断面
形状を略半円形に形成したが、図８では四角形に形成し
ている。彫り込み部２の形状は冷却ドラム３の端部にお
ける溶湯の流れ５を確保できる形状であればよい。冷却
ドラム３の寸法やその周辺の空間の広さ、鋳造対象とす
る鋼種あるいはサイズなどを考慮して選択すればよい。

【００２６】次に、溶湯Ｍのプール高さ方向での彫り込
み部２の設定方法について述べる。冷却ドラム３の最近
接点ＫＰにおいて彫り込み部２が存在すれば、当然のこ
とながら溶湯Ｍは下方に漏れだしてシール不良となる。
従って、図１および図５に示すように、冷却ドラム３の
最近接点ＫＰの近傍においては彫り込み部２を形成しな
い。

【００２７】鋭意検討の結果、一対の冷却ドラム３，３
による凝固シェル同志の圧着による溶湯Ｍのサイドへの
しみ出しを考慮すると、冷却ドラム３の最近接点ＫＰか
ら３０mm上方までの間には彫り込み部２を形成しない必
要があることが判明した。また、冷却ドラム３の端部近
傍の溶湯流れ５を遅滞させないためには、冷却ドラム３
の最近接点ＫＰから１５０mmより上方には充分な彫り込
み部２を形成させる必要があることが判明した。

【００２８】以上を鑑みると、彫り込み部の幅Ｗと彫り
込み深さＬを次式に基づいて設定すればよい。 Ｈ≦３０の場合、Ｗ＝０ ３０＜Ｈ＜１５０の場合、Ｗ＝Ａ×（Ｈ−３０）÷１２
０ Ｈ≧１５０の場合、Ｗ＝２×Ｒ×（１−ｃｏｓ（ａｒｃ
ｓｉｎ（Ｈ÷Ｒ）））＋Ｄ＋α また、Ｈの値に依らず、Ｌ≧Ｗ÷２ ここで、Ｒは回転冷却ドラムの半径（mm）、Ｈは両回転
冷却ドラムの最近接点から鉛直上方の距離（mm）、Ｄは
両回転冷却ドラムのギャップ（mm）、αは定数であり０
mmを超え０．５mm以下であること、を表す。また定数Ａ
（mm）は下記式で計算される。 Ａ＝２×Ｒ×（１−ｃｏｓ（ａｒｃｓｉｎ（１５０÷
Ｒ）））＋Ｄ＋α

【００２９】上述の式に基づく彫り込み部２の寸法の一
例を図９に示す。この場合、冷却ドラム３の直径を１２
００ｍｍとしている。

【００３０】

【実施例】以下に本発明の効果を表１に記載の実施例に
基づいて説明する。鋳造機は双ドラム式連続鋳造機を用
いた。鋳型である冷却ドラムは直径１２００ｍｍ、幅１
０００ｍｍであった。これによりＡＩＳＩ３０４ステン
レス鋼を６４ｍ／分の鋳造速度で鋳造し、３ｍｍ厚の鋳
片を鋳造した。サイド堰は図１ならびに図２に記載の形
状を基本とし、彫り込み部の幅Ｗおよび深さＬ、ならび
に彫り込み部の角度θを種々変更して設定した。また比
較例として、平坦な形状の従来のサイド堰を用いた。な
お、溶湯プール高さは３５０ｍｍとした。

【００３１】

【表１】

【００３２】次に得られた結果について表１を基に説明
する。実験番号１，２，８は本発明に基づくサイド堰の
例であり、バリや鋳片破断は発生せず、安定して鋳造す
ることが可能であった。

【００３３】一方、実験番号３，４，５，７，９，１０
は本発明の範囲を逸脱するものであり、また実験番号６
はサイド堰に彫り込み部を施工しなかった例であり、何
れも品質良好な鋳片を安定して鋳造できなかった。実験
番号３は彫り込み深さＬが過小であった例であり、実験
番号６，７は彫り込み部の角度θが過大であった例であ
り、何れもサイド堰壁面の凝固物が冷却ドラムに巻き込
まれた結果、鋳片が冷却ドラム直下で破断して鋳造を停
止した。また一方、実験番号９は彫り込み部の角度θが
過小であった例であり、冷却ドラムの端面が加熱されて
凝固シェル形成が不十分となった結果、鋳片の端部が欠
落して鋳造を停止した。実験番号４は彫り込み部の幅Ｗ
が過大であった例であり、冷却ドラム端面に溶湯が回り
込んでバリとなって冷却ドラムに連れ廻って鋳造を停止
した。実験番号５は彫り込み部の幅Ｗが過小であった例
であり、バリが発生し、鋳造は続行できたものの、鋳片
にバリが巻き込まれて製品採取が不可であった。実験番
号１０はサイド堰の下端まで彫り込み部を形成させた例
であり、顕著なバリと滲み出しが発生して鋳造を停止し
た。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、双
ドラム式薄肉連続鋳造機においてサイド堰の形状を変更
するという簡便な手段によって、ドラム周面での凝固シ
ェルの生成を阻害せずにサイド堰壁面への凝固物の生成
を抑制することで、鋳片のバリ発生や破断などを防止し
て、長時間の安定した鋳造が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるサイド堰の実施の形態を示す側断
面図である。

【図２】本発明によるサイド堰を図１の矢印方向から見
た斜視図（冷却ドラムを仮想線で示す）。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】従来のサイド堰における凝固物の生成機構を説
明する図である。

【図７】本発明によるサイド堰の彫り込み部の側縁と冷
却ドラムの周縁との接触状態を示す図である。

【図８】本発明によるサイド堰の他の実施形態を示すサ
イド堰上部の平断面図である。

【図９】本発明によるサイド堰の彫り込み部の好ましい
寸法例を示す図である。

【符号の説明】

１…本発明のサイド堰 １ａ…冷却ドラムに圧接されるサイド堰耐火物の平面 ２…サイド堰の彫り込み部 ２ａ…彫り込み部の側縁 ２ｂ…彫り込み部の側面 ３…冷却ドラム ３ａ…冷却ドラムの周縁 ４…凝固シェル ４’…サイド堰壁面に生成した凝固物 ５ …溶湯の冷却ドラム端部での流動方向 ５’…溶湯の下向きの流動方向 ６…冷却ドラムの端面 ７…冷却ドラム端部での溶湯の逆向きの流動方向 ８…加熱装置 ９…従来のサイド堰 Ｍ…溶湯 Ｈ…冷却ドラム最近接点からの高さ Ｌ…彫り込み深さ Ｗ…彫り込み部の幅 Ｄ…段差 θ…彫り込み部と冷却ドラム周面とのなす角度 ＫＰ…冷却ドラムの最近接点

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の冷却ドラムの両端面に押し付けら
   れるサイド堰であって、該サイド堰は溶湯に接する部分
   に彫り込み部が形成されていることを特徴とする双ドラ
   ム式連続鋳造装置のサイド堰。
2. 【請求項２】 前記彫り込み部は、その下端から上端に
   向かって深さが大きくなるように形成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置の
   サイド堰。
3. 【請求項３】 前記サイド堰には加熱装置が設けられて
   いることを特徴とする請求項１に記載の双ドラム式連続
   鋳造装置のサイド堰。
4. 【請求項４】 前記サイド堰は、冷却ドラムの最近接点
   に対応する位置から上方３０mmの範囲内において前記彫
   り込み部が形成されておらず平坦であることを特徴とす
   る請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置のサイド
   堰。
5. 【請求項５】 前記彫り込み部の側縁は、冷却ドラムの
   最近接点に対応する位置から上方１５０mmを超える部分
   が一対の冷却ドラムの両周縁に沿っており、かつ該彫り
   込み部の側面とサイド平面とのなす角度が９０度から１
   ５０度の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載
   の双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰。
6. 【請求項６】 前記彫り込み部の側縁は、冷却ドラムの
   周縁との段差が０．２５mm以下であることを特徴とする
   請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰。
7. 【請求項７】 前記彫り込み部の幅Ｗならびに深さＬが
   下記式の範囲内に設定されていることを特徴とする請求
   項１に記載の双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰。 Ｈ≦３０の場合、Ｗ＝０ ３０＜Ｈ＜１５０の場合、Ｗ＝Ａ×（Ｈ−３０）÷１２
   ０ Ｈ≧１５０の場合、Ｗ＝２×Ｒ×（１−ｃｏｓ（ａｒｃ
   ｓｉｎ（Ｈ÷Ｒ）））＋Ｄ＋α また、Ｈの値に依らず、Ｌ≧Ｗ÷２ ここで、Ｒは回転冷却ドラムの半径（mm）、 Ｈは両回転冷却ドラムの最近接点から鉛直上方の距離
   （mm）、 Ｄは両回転冷却ドラムのギャップ（mm）、 αは定数であり０mmを超え０．５mm以下であること、を
   表す。また定数Ａ（mm）は下記式で計算される。 Ａ＝２×Ｒ×（１−ｃｏｓ（ａｒｃｓｉｎ（１５０÷
   Ｒ）））＋Ｄ＋α