JP2001087841A - 表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法

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JP2001087841A JP26749799A JP26749799A JP2001087841A JP 2001087841 A JP2001087841 A JP 2001087841A JP 26749799 A JP26749799 A JP 26749799A JP 26749799 A JP26749799 A JP 26749799A JP 2001087841 A JP2001087841 A JP 2001087841A
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Akifumi Seze
昌文 瀬々
Takashi Morohoshi
隆 諸星
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉鋳片の凝固組織を微細にして、表面に発
生する割れや偏析等を防止することができる表面品質に
優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 δフェライトとの格子整合度が5%以下
の物質で表面にコーティング層13、14を形成した一
対のロール11、12を間隔を有して配置して、ステン
レス溶鋼15を連続鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一対のロールを用
いて薄肉鋳片を連続して鋳造する表面品質に優れた薄肉
鋳片の連続鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼板は、耐食性に優れてお
り、美しい光沢を長期間にわたり保ち続けること、比較
的安価であること等から、厨房器具や家電製品等に広く
使用されている。このステンレス鋼板は、転炉や電気炉
等を用いてクロムやニッケルを含有する溶鋼を溶製し、
真空精錬を行った後、一対のロールを用いて薄肉鋳片を
連続鋳造し、この鋳片に圧延等の加工を施して鋼板が製
造される。しかし、ステンレスの薄肉鋳片には、連続鋳
造の際に、表面に割れが発生するので、研削等の手入れ
を行って除去することが行われている。この割れが大き
い場合には、発生した部位の薄肉鋳片を切断して除去
し、切断部を屑化するため、良製品の歩留りが低下した
り、薄肉鋳片の品質が低下する等の問題がある。この対
策として、特開平5−185188号公報には、間隔を
有する一対の回転するロールを配置し、このロールで溶
融金属を冷却して金属薄帯(薄肉鋳片)を連続鋳造する
際に、ロール表面にTiN、TiC、Ti(CN)等を
コーティングすることが記載されており、薄肉鋳片の耐
焼き付き性や耐磨耗性を改善して、疵の発生を防止して
いる。また、特開平1−83342号公報には、ロール
表面にくぼみを形成し、このくぼみによって溶鋼の冷却
を緩和して薄肉鋳片を鋳造することが記載されており、
冷却の均一化により割れの少ない薄肉鋳片を製造してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−185188号公報では、薄肉鋳片の焼き付きをT
iN、TiC等のコーティング層により防止できるが、
薄肉鋳片の初期に凝固する凝固殻の凝固組織が大きくな
り、薄肉鋳片に表面割れが発生する。更に、溶鋼との濡
れ性や耐磨耗性を有する金属をコーティングに用いてい
るため、ロールに接した溶鋼が急冷却され、凝固過程の
収縮応力により割れや板反り等が生じる。また、特開平
1−83342号公報では、ロール表面にNiメッキを
施し、ロール表面に接する溶鋼との熱伝達係数を0.0
18(cal/cm2 ・S・℃)以下にしているため、
溶鋼が緩冷却となり、凝固組織が大きくなり、特開平5
−185188号公報に記載の方法と同様の問題が発生
する。このように、いずれの方法にも、凝固組織を安定
して微細にし薄肉鋳片の表面に発生する割れや内部の偏
析等を防止するための具体的な方法についての記述がな
く、薄肉鋳片の割れ等をより安定して防止する鋳造方法
が望まれている。
【0004】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、薄肉鋳片の凝固組織を微細にして、表面に発生する
割れや偏析等を防止することができる表面品質に優れた
薄肉鋳片の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法は、δ
フェライトとの格子整合度が5%以下の物質で表面にコ
ーティング層を形成した一対のロールを間隔を有して配
置して、ステンレス溶鋼を連続鋳造する。この方法によ
り、コーティング層に接した溶鋼が凝固する際に、δフ
ェライトとの格子整合度が5%以下の物質(凝固核生成
物質)が凝固核として作用し、コーティング層に接した
凝固殻の凝固組織を微細にすることができ、表面に発生
する割れや偏析を防止することができる。なお、δフェ
ライトとの格子整合度とは、溶鋼が凝固して生成される
結晶核の格子定数とコーティング層に含まれる物質の格
子定数の差を溶鋼の結晶核の格子定数で除した値であ
る。
【0006】ここで、前記δフェライトとの格子整合度
が5%以下の物質をMgOあるいはMgOを含む酸化物
にすることができる。これにより、凝固核としての働き
が強められ、薄肉鋳片の凝固組織を微細にすることがで
きる。
【0007】更に、前記コーティング層の厚みを1〜5
000μmにすることが好ましい。コーティング層を所
定の厚みにしているので、コーティング層の強度を強く
して、コーティング層の剥離や欠損を防止し、溶鋼を緩
冷しながら凝固させることにより、凝固核生成物質を凝
固核として十分に作用させることができ凝固殻を微細な
凝固組織にすることができる。なお、コーティング層の
厚みが1μmより小さいと、溶鋼に接触した際に凝固核
として働くMgOを表面に多量に露出できず、薄肉鋳片
の凝固組織が粗大化したり、コーティング層が薄くなっ
て強度が低下し、剥離等を招く。一方、コーティング層
の厚みが5000μmより厚くなると、ロールによる抜
熱が低下して溶鋼の凝固が悪くなり、鋳造速度が遅くな
って生産性が低下する。
【0008】また、前記ステンレス溶鋼はクロムを10
〜20重量%にすることができる。これにより凝固組織
が粗大化して表面割れの生じ易いステンレス溶鋼の凝固
組織を微細にして、薄肉鋳片に発生する表面や偏析等の
欠陥を防止することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図1は本発明の一実施の形態に係る
表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法に用いる双ロ
ール式鋳造装置の概略図、図2は薄肉鋳片の凝固組織の
生成過程を表す模式図である。本発明の一実施の形態に
係る表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法に用いる
双ロール式鋳造装置10は、内部が水冷構造となって回
転し、表面にはδフェライトとの格子整合度が5%以下
の物質の一例であるMgOを含む酸化物からなるコーテ
ィング層13、14を設けた一対のロール11、12を
有しており、このロール11、12を5〜30mmの間
隔を持って配置し、ステンレス溶鋼(以下溶鋼という)
15を浸漬ノズル16からロール11、12の間、すな
わちコーティング層13、14の間に鋳湯して連続鋳造
を行っている。ロール11、12の両端部には、図示し
ないサイド堰を設けており、ロール11、12の空間部
に溶鋼15が溜まって形成された湯溜まり部17の溶鋼
15が流れ出ないようにしている。なお、符号18は、
溶鋼15が初期に凝固した凝固殻であり、符号19は、
ロール11、12の表面のコーティング層13、14の
間を通過する際に冷却されて溶鋼15が凝固した薄肉鋳
片である。
【0010】次に、双ロール式鋳造装置10を適用した
本発明の一実施の形態に係る表面品質に優れた薄肉鋳片
の連続鋳造方法について説明する。溶鋼15は、転炉あ
るいは電気炉等でクロム合金を添加し、Cを0.60重
量%程度に脱炭精錬した後、真空二次精錬を行い、Cが
0.003〜0.050重量%、Crが10〜20重量
%に調整され、必要に応じてSi、Mn等を添加してい
る。この溶鋼15を表面にコーティング層13、14が
形成されたロール11、12間の空間部に、浸漬ノズル
16により注湯する。ロール11、12間の空間部の下
方は、鋳造を開始するまで図示しないダミーバーにより
閉鎖しているので、溶鋼15の湯溜まり部17が形成さ
れる。そして、引き続き浸漬ノズル16から注湯を行い
ながら、ロール11、12を回転させ、ロール11、1
2によって、溶鋼15を冷却し、凝固殻18を生成す
る。ダミーバーは、ロール11、12の回転の開始と共
に下降する。更に、ロール11、12による冷却と、ロ
ール11、12を出てから水や空気等の冷却により、全
てが凝固した薄肉鋳片19が連続して鋳造される。
【0011】コーティング層13、14は、δフェライ
トとの格子定数が5%以下の物質として、MgOの単
体、あるいはMgAlO4 、TiN、TiC、CeO
2 、ZrO 2 等、又はこれ等二種以上からなるMgOを
含む酸化物をコーティングしたものである。従って、図
2に示すように、コーティング層13、14の表面に
は、MgOを含む酸化物20が多数露出しており、溶鋼
15がこのMgOを含む酸化物20に接触してロール1
1、12からの抜熱によって、冷却されることにより凝
固殻18が生成する。MgOを含む酸化物20は、Mg
Oの格子定数0.4213nm(ナノメータ)が、δフ
ェライト(δ−鉄)の格子定数0.4054nm(ナノ
メータ)に極めて近いために、凝固核(この核を起点に
溶鋼が最初に凝固する)として作用する働きがある。溶
鋼15は、この凝固核を起点にして凝固を開始し、その
まま微細な等軸晶21が形成される。しかも、引き続き
凝固する内部方向の凝固組織も比較的小さい等軸晶22
を形成することができる。その結果、薄肉鋳片19の表
層の凝固組織を微細な等軸晶21にしているので、急冷
されて凝固する際に発生する表面の割れを防止すること
ができ、研削等の手入れや屑化等の必要がなくなる。し
かも、ロール11、12からの抜熱を抑制でき、溶鋼1
5の冷却を緩冷にできるので、ポロシティや偏析等の無
い良品質の薄肉鋳片19を製造することができる。この
MgOを含む酸化物20のコーティング層13、14に
おける密度は、MgOを含む酸化物20がコーティング
層13、14の表面に露出した際に、含有量等を調整し
て各粒が不連続状態になるようにするとより好ましい結
果が得られる。
【0012】コーティング層13、14を形成するに
は、陰極と陽極間に発生したアーク電流にアルゴンガス
やヘリウムガスを搬送してプラズマガスを生成し、ここ
に溶射剤を供給して噴射ノズルから吹き付けるプラズマ
方式、あるいはアセチレンガスと酸素等を供給して燃焼
させながら溶射剤を溶融して吹き付けるガス方式、レー
ザ光を用いて溶射剤を溶融して吹き付けるレーザ方式等
一般に用いられている溶射方法を適用することができ
る。前記何れかの溶射方法により、ロール11、12の
表面に1〜5000μmの厚みにコーティング層13、
14を形成する。このコーティング層13、14は、厚
みが薄くなるとロール11、12の表面を十分に覆うこ
とができず、溶鋼15と接触するMgOを含有する酸化
物20が不足し、厚くなり過ぎるとロール11、12に
よる抜熱が悪くなり、鋳造速度が遅くなって生産性が低
下するので、厚みを5〜1000μmにするとより好ま
しい結果が得られる。また、コーティング層13、14
に含まれるMgOの含有量は、5重量%以上にすること
により、前記のように最初に微細な等軸晶21を効率良
く生成すことができる。MgOの含有量が5重量%より
少ないと、溶鋼15と接するMgOが減少して凝固組織
を微細にすることができない。この理由から、MgOの
含有量を10重量%以上にするとより好ましい結果が得
られる。なお、Niを含むオーステナイト系のステンレ
ス鋼のうち凝固初晶がフェライトになるものについても
有効であり、具体的には例えばSUS404等におい
て、前記と同様の表層の微細化組織とその効果を発現す
ることができる。
【0013】このようにして、ロール11、12及びコ
ーティング層13、14からの抜熱により冷却されて凝
固した薄肉鋳片19は、10〜100m/分の速度で引
き抜かれ、コイルに巻き取られてから後工程に搬送され
る。
【0014】
【実施例】次に、表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造
方法の実施例について説明する。まず、転炉あるいは電
気炉等でクロム合金を添加し、Cを0.60重量%程度
に脱炭精錬した後、真空二次精錬を行なってCを0.0
7重量%、クロムを13重量%にしたステンレス溶鋼を
溶製し、10μmの厚みのコーティング層が表面に形成
されたロールを用いて、50m/分の引き抜き速度で連
続鋳造を行い、薄肉鋳片の凝固状態及び表面割れ、総合
評価を調査した。その結果を表1に示す。実施例1は、
MgOを10重量%含み残部をサーメット系としたコー
ティング層を形成した場合であり、十分に溶鋼を冷却し
て正常な凝固殻を形成でき、凝固殻の破れ等のトラブル
が無く(○)、薄肉鋳片の表面に割れの発生も無く
(○)、総合評価は良い(○)結果が得られた。実施例
2は、MgOを20重量%、残部がTiNのコーティン
グ層を形成した場合であり、十分に溶鋼を冷却して正常
な凝固殻を形成でき、凝固殻の破れ等のトラブルが無く
(○)、薄肉鋳片の表面に割れの発生が全く無く
(◎)、総合評価は優れた(◎)結果が得られた。実施
例3は、MgO・Al23 のコーティング層を形成し
た場合であり、十分に溶鋼を冷却して正常な凝固殻を形
成でき、凝固殻の破れ等のトラブルが無く(○)、薄肉
鋳片の表面に割れの発生が無く(○)、総合評価は良い
(○)結果が得られた。
【0015】
【表1】
【0016】これに対して、比較例1は、全くコーティ
ング層を形成しなかった場合であり、溶鋼が過冷却にな
り、薄肉鋳片の表面に割れが発生し(×)、総合評価は
悪い(×)結果となった。比較例2は、サーメットをコ
ーティングし、ロールの耐磨耗性を向上させ、緩冷却を
行った場合であり、溶鋼をある程度緩冷却することはで
きた。しかし、薄肉鋳片の凝固組織が粗大になり、表面
に割れが発生し(×)、総合評価は悪い(×)結果とな
った。
【0017】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。例えば、金属酸化物と窒素化合物と金属と
の混合物からなるサーメットに金属Mgを添加するか、
金属酸化物の一部としてMgOを添加する。又は、金属
MgあるいはMgOの粒と、Al23 、ZrO2 、T
iN、CeO2 等の一種あるいは二種以上を配合したも
のをコーティング剤として用いることができる。更に、
双ロールの他に、単ロール鋳造のロール表面やベルト式
連続鋳造のベルトの表面に前記のコーティング層を適用
することもできる。
【0018】
【発明の効果】請求項1〜4記載の表面品質に優れた薄
肉鋳片の連続鋳造方法においては、δフェライトとの格
子整合度が5%以下の物質で表面にコーティング層を形
成した一対のロールを間隔を有して配置して、ステンレ
ス溶鋼を連続鋳造するので、薄肉鋳片の凝固組織を微細
にし、薄肉鋳片の表面に発生する割れを抑制でき、研削
等の手入れや屑化等を防止して、良製品の歩留りを向上
することができる。しかも、薄肉鋳片を緩冷却により製
造するので、ポロシティ等の偏析を防止することができ
る。
【0019】特に、請求項2記載の表面品質に優れた薄
肉鋳片の連続鋳造方法においては、δフェライトとの格
子整合度5%以下の物質をMgOあるいはMgOを含む
酸化物にしているので、薄肉鋳片の凝固殻の組織をより
微細にすることができ、表面に発生する割れを安定して
防止することができる。
【0020】請求項3記載の表面品質に優れた薄肉鋳片
の連続鋳造方法においては、コーティング層の厚みを1
〜5000μmにしているので、溶鋼を緩冷却して微細
な凝固殻にすることができ、内部に発生するポロシティ
や偏析等を防止し、しかも、鋳造速度を速くして生産性
を高めることができる。
【0021】請求項4記載の表面品質に優れた薄肉鋳片
の連続鋳造方法においては、ステンレス溶鋼にクロムを
10〜20重量%含ませているので、粗大化し易い溶鋼
を微細な凝固組織にすることができ、表面割れや偏析等
の欠陥を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る表面品質に優れた
薄肉鋳片の連続鋳造方法に用いる双ロール式鋳造装置の
概略図である。
【図2】同連続鋳造法における薄肉鋳片の凝固組織の生
成過程を表す模式図である。
【符号の説明】
10:双ロール式鋳造装置、11:ロール、12:ロー
ル、13:コーティング層、14:コーティング層、1
5:ステンレス溶鋼、16:浸漬ノズル、17:湯溜ま
り部、18:凝固殻、19:薄肉鋳片、20:MgOを
含む酸化物、21:等軸晶、22:等軸晶

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 δフェライトとの格子整合度が5%以下
    の物質で表面にコーティング層を形成した一対のロール
    を間隔を有して配置して、ステンレス溶鋼を連続鋳造す
    ることを特徴とする表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳
    造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の表面品質に優れた薄肉鋳
    片の連続鋳造方法において、前記δフェライトとの格子
    整合度が5%以下の物質はMgOあるいはMgOを含む
    酸化物であることを特徴とする表面品質に優れた薄肉鋳
    片の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の表面品質に優れた
    薄肉鋳片の連続鋳造方法において、前記コーティング層
    の厚みを1〜5000μmにしていることを特徴とする
    表面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の表
    面品質に優れた薄肉鋳片の連続鋳造方法において、前記
    ステンレス溶鋼にはクロムが10〜20重量%含まれて
    いることを特徴とする表面品質に優れた薄肉鋳片の連続
    鋳造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014050855A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Nippon Steel & Sumitomo Metal スカム堰、薄肉鋳片の製造方法、薄肉鋳片の製造装置及び薄肉鋳片

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014050855A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Nippon Steel & Sumitomo Metal スカム堰、薄肉鋳片の製造方法、薄肉鋳片の製造装置及び薄肉鋳片

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