JP2001212650A

JP2001212650A - 金属板のモールドレス連続鋳造方法およびその装置

Info

Publication number: JP2001212650A
Application number: JP2000022173A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakajima; 聡中島; Kazuaki Hara; 一晃原
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】モールドレス連続鋳造方法において、溶湯の
漏れを防止して、鋳片厚みの変動を抑制する。【解決手段】金属帯を鋳型壁とする鋳造空間内にその
金属溶湯を注入することで、金属板のモールドレス連続
鋳造を行う方法において、前記鋳造空間の上部に、対向
する一対の長辺側金属帯と短辺側に配置される上広断熱
部材とで構成される湯溜まりゾーンを設け、その鋳造空
間を、前記長辺側金属帯と、前記短辺側断熱部材の下端
に連ねて設けられる対向する一対の短辺側金属帯とで構
成し、かつ、前記各金属帯を外側から強制冷却すること
により、その金属帯内面に凝固シェルを生成させ、上記
各金属帯の下方への順次移動による冷却の更新によりそ
の凝固シェルを次第に肥厚化凝固させて、板状鋳片を連
続的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板（矩形断面
のもの）の連続鋳造技術に関し、特に鋼板やアルミニウ
ム板などの金属板をモールドレスで連続鋳造する方法お
よびこの方法の実施に用いる装置についての提案であ
る。

【０００２】

【従来の技術】金属 (以下の説明では、主として鋼の場
合について説明する) 板を連続鋳造する方法としては、
従来、一次冷却の水冷鋳型内に溶鋼を注入し、鋳型壁に
沿って生成した凝固シェルを次第に肥厚化させて下方に
連続的に引き抜き、かつその鋳型下では上記凝固シェル
に二次冷却となる散水を施すことで凝固の促進を図り、
連続的な鋳片を得る方法が代表的である。しかし、かか
る技術では、溶湯（溶鋼）を保持し所定の形状の凝固鋳
片を得るための鋳型あるいは冷却ロール等が必要不可欠
であるために、そもそも設備費や運転コストが嵩むとい
う難点があった。しかも、この方法では、鋳型内に投入
する潤滑材としてのモールドパウダーが、鋳片中に入
り、鋳片の品質を低下させること、また、生成する凝固
シェルと鋳型内壁面との焼き付き防止に鋳型のオッシレ
ーションが必要となり、鋳片のオッシレーションマーク
によって鋳造中の鍵割れを招きやすいことなどの問題が
あった。

【０００３】上記連続鋳造技術のほかに、一対の冷却ロ
ール (ドラム) 部に溶鋼等を注入し、この冷却ロールに
て溶鋼を急冷凝固させることで薄鋼板を連続鋳造する方
法、あるいは、水冷金属ベルトの如き移動冷却体を介し
て薄鋼板を連続鋳造する方法もある。しかし、このよう
な冷却ロールや冷却ドラム、あるいは冷却ベルトを使う
鋳造技術の場合、３０mm厚程度までの薄帯しか製造する
ことができないのが実情である。

【０００４】これら従来技術が抱えている問題を解消す
るために、鋳型や冷却ロールを使用しないで連続鋳造す
る方法が、特開平１０−３１４８９３号公報に提案され
ている。この方法は、４枚の金属帯で形成した鋳造空間
内に金属溶湯を注入、凝固させて、これらの金属帯で金
属溶湯を鋳ぐるむ、いわゆるモールドレスの連続鋳造方
法である。この方法によれば、モールドパウダーを必要
としないので、モールドパウダー起因の縦割れが発生し
ないし、オッシレーションの付加を必要としないので、
オッシレーションマーク起因の表面欠陥も発生しないと
いう利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このモ
ールドレス連続鋳造方法では、溶湯（溶鋼）を注入する
鋳造空間が金属帯（以下、「鋼帯」の例で説明）コイル
の外周面で囲まれた形状であるために、次のような問題
を抱えていた。すなわち、鋼帯コイルは、連続鋳造によ
り鋼帯の消耗に相当する鋼帯の厚みだけ鋳造空間よりに
移動させる必要があり、そのためのコイルの高い移動精
度が要求される。また、この精度が十分でないときには
鋳片厚みの変動が大きくなる傾向もあった。さらに、上
記モールドレス連続鋳造方法では、鋳造距離は鋼帯コイ
ル１本分に相当する長さしかできず、連々鋳を行うこと
が困難であったり、コイル交換の時間ロスや交換に伴う
種々のトラブルが発生するなどの問題もあった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上述した鋳型や
冷却ロールを用いることなく連続的に鋳造するモールド
レス連続鋳造方法において、従来技術が抱えている問題
点を解消するところにある。すなわち、本発明は、金属
帯（鋼帯）コイルの厚み方向への微小な移動を必要とせ
ず、鋳片厚みの変動が少ないモールドレス連続鋳造方法
を提案することを目的とする。また、本発明は、鋳造距
離が１本の金属帯（鋼帯）コイル長さに制限を受けるこ
となく、任意の距離（時間）で鋳造可能なモールドレス
連続鋳造方法を提案することをも目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上述したモ
ールドレス連続鋳造技術の実現に向けて鋭意研究した結
果、鋳造空間への鋼帯の導入方法、また鋼帯を供給する
コイル配置などを工夫することにより課題が解決できる
との結論に達し本発明を完成した。以下にその要旨構成
を示す。

【０００８】本発明は、注入する金属溶湯とともに鋳ぐ
るまれる金属帯を鋳型壁とする鋳造空間内にその金属溶
湯を注入することで、金属板のモールドレス連続鋳造を
行う方法において、前記鋳造空間の上部に、対向する一
対の長辺側金属帯と短辺側に配置される上広断熱部材と
で構成される湯溜まりゾーンを設け、その鋳造空間を、
前記長辺側金属帯と、前記短辺側断熱部材の下端に連ね
て設けられる対向する一対の短辺側金属帯とで構成し、
かつ、前記各金属帯を外側から強制冷却することによ
り、その金属帯内面に凝固シェルを生成させ、上記各金
属帯の下方への順次移動による冷却の更新によりその凝
固シェルを次第に肥厚化凝固させて、鋳片を連続的に形
成していくことを特徴とする金属板の連続鋳造方法であ
る。

【０００９】本発明においては、上記断熱部材存在下
で、長辺側の凝固シェルを短辺側に先行して生成させる
ことが好ましい。また、上記各発明においては、鋳造空
間を形成するための各金属帯は、回転可能に軸支された
金属帯コイルから巻き戻しながら供給されるものである
ことが好ましい。さらに、上記各発明においては、鋳造
に用いられている稼働金属帯コイルのほかに、エンドレ
ス連続鋳造を行うために接続される待機金属帯コイルを
並列配置し、前記稼働金属帯コイルの尾端と待機金属帯
コイルの先端とを接合することにより、金属帯を連続供
給することが好ましい。

【００１０】そしてまた、本発明は、上記鋳造の実施に
当たり、上部に、対向する一対の長辺側金属帯と上広断
熱部材とで構成される湯溜まりゾーンを設け、この湯溜
まりゾーンの直下に、前記長辺側金属帯と、前記短辺側
断熱部材の下端に連ねて設けられる対向する一対の短辺
側金属帯とで構成された鋳造冷却ゾーンを形成し、その
鋳造冷却ゾーンには、鋳片引き抜き方向に沿って、前記
各金属帯の外面側を冷却するための散水冷却設備を配設
した連続鋳造装置を用いる。

【００１１】なお、上記装置においては、長辺側金属帯
および短辺側金属帯の供給元に、金属帯コイルを回転可
能に軸支する、コイル設備を設けたことが好ましい。ま
た、上記装置においては、長辺側金属帯および短辺側金
属帯のそれぞれの供給元に、金属帯コイルを回転可能に
軸支する、コイル設備を並列配置するとともに、これら
コイル設備から巻き戻された金属帯の端部同士を接合し
て連続供給可能にできる接合設備を設けたことが好まし
い。さらにまた、上記装置においては、鋳造冷却ゾーン
において、金属帯の外面側に、その鋳片引き抜き方向に
沿って一対の圧下ロールを列設したことが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】上掲の要旨構成から明らかなよう
に、本発明は、モールドレス連続鋳造、つまり鋳型や冷
却ロール、冷却ベルトを使うことなしに行う金属（鋼）
の連続鋳造を対象としており、その中心課題は、湯漏れ
を生じることなく、鋳造距離に係わりなく、安定した断
面サイズを有する鋳片が得られるようにすることにあ
る。そのために、本発明では、まず、鋳造空間の上部
に、長辺側の鋼帯と、短辺側の上広型断熱部材とで構成
される湯溜まりゾーンを設けるようにした。そして、湯
溜まりゾーンの下の鋳造空間を構成する、短辺側、長辺
側の各鋼帯は、固定軸回りに回転可能に設けた鋼帯コイ
ルから巻き戻して供給するようにした点に大きな特徴が
ある。このようにして、湯溜まりに注入された溶鋼を、
その下方で鋼帯により所定の鋳片形状に保持すると同時
に、散水冷却によって凝固シェルを生成させながらその
凝固シェルを冷却雰囲気中の鋳片引き抜き方向、主とし
て下方に連続的に引き出し、次第に成長 (肥厚化) させ
て鋳片を得るようにしたのである。ここに、連続鋳造に
おける、溶鋼の注入・保持から凝固シェルの生成・成長
にわたる連続化の工程は、前記鋼帯の連続的な繰り出し
によって実現できる。

【００１３】図１および図２は、本発明にかかる鋼板の
連続鋳造装置の一例を示すものである。図１は、本発明
の基本的な実施の態様を示したものであり、図１（ａ）
は短辺側からみた、図１（ｂ）は長辺側からみた側面図
である。本発明では、鋳造空間の上部、すなわち図１に
おけるＡ−Ａ′のレベルとＢ−Ｂ′のレベルとで挟まれ
る領域）で湯溜まりゾーンを形成し、続いてその下部に
鋼帯で四方を囲んで鋳造冷却ゾーンを形成する。湯溜ま
りゾーンは、対向する一対の、長辺側鋼帯１ｓ，２ｓと
上広型断熱部材５、６とで構成される領域である。この
長辺側鋼帯１ｓ，２ｓは回転軸７、８にて回転可能に軸
支した長辺側鋼帯コイル１、２を巻き戻し（繰り出し）
てガイドロール１１、１１′に案内されて連続的に供給
される。一方、湯溜まりゾーンの短辺側は上広型断熱部
材５、６からなり、所定の位置に保持される。ここで、
断熱部材の位置はその内側が鋳片の幅にほぼ一致するよ
うに設定するものとする。このように、湯溜まりゾーン
では、長辺側鋼帯１ｓ，２ｓが鋳造の進行に合わせて上
広断熱部材の側断面に沿って送給されるようにしてお
く。

【００１４】こうした構成を採用することにより湯溜ま
りゾーンに、溶鋼が注入されると、長辺側では凝固シェ
ルが生成しても、短辺側では断熱効果により外気からの
冷却緩和のために凝固シェルの生成が抑制される。

【００１５】上記湯溜まりゾーンの直下で、短辺側断熱
部材５、６の下端に連なるように短辺側鋼帯３ｓ，４ｓ
が供給される。こうして供給された対向する一対の短辺
側鋼帯３ｓ，４ｓと、長辺側鋼帯１ｓ．２ｓとで鋳造空
間を構成される。短辺側鋼帯３ｓ，４ｓは、長辺側鋼帯
１ｓ，２ｓの供給と同様にして、回転軸９、10にて回転
可能に軸支した短辺側鋼帯コイル３、４を巻き戻しなが
ら、必要によりガイドロールで案内されて、連続的に供
給される。矩形状の鋳造空間における短辺および長辺の
寸法は、長辺側に配した厚み設定ロール１２、１２′お
よび短辺側に配した幅設定ロール１３、１３′によりそ
れぞれ調整することができる。厚み設定ロール１２、１
２′の調整は厚み設定ロール移動機構２０、２０′によ
り、また幅設定ロール１３、１３′の調整は幅設定ロー
ル移動機構２２、２２′により行う。これらの移動機構
は、例えば図２に示すような、駆動装置ＭやＳを用いて
行えばよい。このように厚み設定ロール１２、１２′お
よび幅設定ロール１３、１３′は、所望の鋳片サイズに
合わせて軸を固定されるので、鋳片サイズは変動するこ
となく、安定した連続鋳造が可能になる。

【００１６】こうして注入された溶鋼は、湯溜まりゾー
ンで先ず長辺側が優先的に冷却されるので、長辺側でシ
ェルが短辺側に先行して生成することになる。次いで、
湯溜まりゾーンの下方で、４枚の鋼帯の組み合わせによ
り形成される矩形の鋳造空間内の溶鋼は、鋳造冷却ゾー
ンにて鋼帯の外側から強制冷却される。この鋳造冷却ゾ
ーンでは、鋳造方向（図では、下方）に沿って、鋼帯１
ｓ〜４ｓの外面に向けて散水冷却用ノズル17、18を配設
すると共に、鋳造鋳片のバルジングや溶鋼のブレイクア
ウトを防止するために一定の間隔で一対の圧下ロール長
辺側１５、１５′、短辺側１６、１６′を列設すること
により、凝固シェルの生成、成長を促し、連続鋳造鋳片
を製造するように構成される。

【００１７】図３（ａ）（ｂ）は、エンドレス鋳造を行
うためのそれぞれ短辺側、長辺側における設備配置例を
示したものである。エンドレス操業を行うときには、短
辺側および長辺側の鋼帯を供給する鋼帯コイルをそれぞ
れ並列配置する必要がある。すなわち、短辺側では、図
２（ａ）に示すように、回転軸回りに回転可能に軸支し
た短辺側鋼帯コイルを複数（図２の例では２コイル）準
備し、１コイルを待機させておく。そして例えば、鋼帯
コイル１、２を稼働させて連続鋳造を行い、この稼働鋼
帯コイル１、２を使い切る前に、待機コイル１′、２′
を巻き戻しはじめ、稼働コイル１、２の後端と待機コイ
ル１′、２′の先端とをウエルダー２６にて接合し、鋼
帯供給の連続化を図ることができる。接合の方法は、常
法にしたがって行えばよく、例えばレーザー溶接、電気
抵抗溶接などの方法が好適である。このとき、良好な接
合部を得るには、鋼帯コイルの端部をシャー２５にて機
械的あるいは熱的に切断し、良好な突き合わせ端面を形
成することが望ましい。長辺側でも稼働コイル３、４の
ほかに待機コイル３′、４′を準備しておいて接合する
ことにより、同様に連続操業が可能になる。このように
して、鋼帯コイルの連続供給を行うことにより、鋼帯コ
イルの長さとは関係なく、所望の鋳造長さをエンドレス
で操業することが可能となる。

【００１８】本発明において使用する鋼帯としては、例
えば、厚み0.5 〜1.0 mm程度の冷延鋼板、あるいは厚み
1.0〜2.0 mm程度の熱延鋼板を使用する。これらの鋼板
は、コイルに巻き取ったものを使用する。この鋼帯コイ
ルから巻き戻して鋳造空間を形成するときに、各鋼帯側
縁部が会合する４個所を溶接接合することにより、各鋼
帯の繰り出し速度を同期させるようにしてもよいが、各
回転軸のモーターを個別に制御して同期繰り出しを行っ
てもよい。なお、鋳造の開始に当たっては、鋳造空間の
下端に当たる各鋼帯下端にダミーバーを溶接固定するこ
とにより、注入溶鋼の漏洩を防止すると共に、鋳片の引
き抜きを行うのが望ましい。

【００１９】次に、上述した鋼帯の連続鋳造装置によ
り、溶鋼を連続鋳造する方法について説明する。すなわ
ち、金属帯として鋼帯を使う場合、鋼帯コイル１〜４に
よって形成される湯溜まりに、鋳造速度に見合う溶鋼量
を注入し、鋳造冷却ゾーンで鋼帯外面から散水冷却を施
す。なお、例えば厚み50〜150 mm厚の連続鋳造鋳片を製
造しようとした場合には、その鋳片は、下流側において
加熱、熱間圧延される間に表面が酸化されて、少なくと
も片側で約0.75mmの酸化スケールが生成し、後工程にお
いてスケールオフされる厚みは約0.80mmである。従っ
て、注入溶鋼とともに鋳ぐるまれる該鋼帯１ｓ〜４ｓの
厚みが、このスケールオフされる量以下であれば、注入
溶鋼種の如何にかかわらずスケールオフされることにな
るので、前記鋼帯の種類は問われない。一方、鋼帯、と
くに鋳片の長辺側に供給される鋼帯１ｓ、２ｓの厚み
を、スケールオフ量を超えるように積極的に増すことに
より、外層を鋼帯の成分とし、内層を注入溶鋼の成分と
した複層鋳片を製造することもできる。この場合には、
当然ながら鋼帯の組成は所望の外層成分となるように配
慮することが必要となる。

【００２０】以上のようにして、湯溜まりを経て各鋼帯
コイル１〜４で形成される鋳造空間内に注入された溶鋼
は、鋼帯１ｓ〜４ｓの外面への散水冷却により急冷さ
れ、鋼帯の内側に凝固シェルを生成する。さらに時間が
経過すると、その凝固シェルは成長して肥厚化する。そ
こで、上記回転軸７〜１０ならびに鋼帯コイル１〜４を
回転させて巻き戻す (払いだす) とともに、散水冷却を
続けながら図示しないダミーバーを下方に引き下ろし、
冷却雰囲気中を順次移動させながら連続鋳造を行う。

【００２１】

【実施例】図２に示す装置にて、断面サイズが（1000〜
1800ｍｍ）×（50〜 250ｍｍ）の鋳片を 250トン／チャ
ージ、鋳造速度2.0 〜10ｍ／min で連続鋳造した。鋳造
空間を形成するための鋼帯は、0.5 〜1.5 ｍｍ厚とし、
３〜５トンのコイルを巻き戻し、接合することによって
連続的に供給した。また、比較のために特開平１０−３
１４８９３号公報に開示の装置を用いても鋳造した。そ
の結果、比較法では、鋳片の厚み合格率（設定厚みの±
３％以内にある比率）は７０％、コイル交換による稼働
率ロスは３０％であった。これに対し、本発明法では、
鋳片の厚み合格率（設定厚みの±３％以内にある比率）
は９５％、コイル交換による稼働率ロスは５％に減少し
た。

【００２２】なお、本発明法では、モールドパウダーを
必要としないので消費量は皆無であり、そのうえパウダ
ーに起因する表面欠陥の発生がなく良好な鋳片品質が得
られた。しかも、従来のモールド鋳造のように、オッシ
レーションの付加を必要としないので、オッシレーショ
ンマークの如き欠陥がなく、鋳片の鍵割れ発生もごく微
小であった。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
短辺側に断熱部材を用いるようにしたので湯漏れを生じ
ないで連続鋳造することができる。また、短辺側および
長辺側の鋼帯コイルを固定軸回りで回転可能にしたの
で、鋳片サイズの変動が少なく安定した鋳造が可能にな
る。また、このコイルを並列配置するので、鋳造の終了
まで連続的に鋼帯の供給が可能になり、鋳造距離（時
間）を自由に設定できる。しかも、本発明はモールドレ
ス連続鋳造方法であるから、モールドに起因する鋳造欠
陥がなく、良好な表面品質の鋳片を簡便かつ安価に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造装置の概略側面図である。

【図２】本発明において鋳片サイズを調整する構造を摸
式的に示す平面図である。

【図３】本発明の他の連続鋳造装置の概略側面図であ
る。

【符号の説明】

１, ２, ３, ４鋼帯コイル 1s, 2s, 3s, 4s 鋼帯５，６上広型断熱部材７．８, ９, 10 回転軸 11．11′ 長辺側鋼帯ガイドロール 12．12′ 厚み設定ロール 13．13′ 幅設定ロール 14．14′ 短辺側鋼帯ガイドロール 15, 15′ 長辺側の圧下ロール 16, 16′ 短辺側の圧下ロール 17, 18 冷却ノズル 20．20′ 厚み設定ロール移動機構 21．21′ 断熱部材移動機構 22, 22′ 幅設定ロール移動機構 25, 27 シャー 26, 28 ウエルダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｄ 19/00 Ｂ２２Ｄ 19/00 ＶＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】注入する金属溶湯とともに鋳ぐるまれる
金属帯を鋳型壁とする鋳造空間内にその金属溶湯を注入
することで、金属板のモールドレス連続鋳造を行う方法
において、前記鋳造空間の上部に、対向する一対の長辺側金属帯と
短辺側に配置される上広断熱部材とで構成される湯溜ま
りゾーンを設け、その鋳造空間を、前記長辺側金属帯
と、前記短辺側断熱部材の下端に連ねて設けられる対向
する一対の短辺側金属帯とで構成し、かつ、前記各金属
帯を外側から強制冷却することにより、その金属帯内面
に凝固シェルを生成させ、上記各金属帯の下方への順次
移動による冷却の更新によりその凝固シェルを次第に肥
厚化凝固させて、鋳片を連続的に形成していくことを特
徴とする金属板の連続鋳造方法。
【請求項２】上記断熱部材存在下で、長辺側の凝固シ
ェルを短辺側に先行して生成させることを特徴とする請
求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】鋳造空間を形成するための各金属帯は、
回転可能に軸支された金属帯コイルから巻き戻しながら
供給されるものであることを特徴とする請求項１または
２に記載の方法。
【請求項４】鋳造に用いられている稼働金属帯コイル
のほかに、エンドレス連続鋳造を行うために接続される
待機金属帯コイルを並列配置し、前記稼働金属帯コイル
の尾端と待機金属帯コイルの先端とを接合することによ
り、金属帯を連続供給するようにしたことを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】上部に、対向する一対の長辺側金属帯と
上広断熱部材とで構成される湯溜まりゾーンを設け、こ
の湯溜まりゾーンの直下に、前記長辺側金属帯と、前記
短辺側断熱部材の下端に連ねて設けられる対向する一対
の短辺側金属帯とで構成された鋳造冷却ゾーンを形成
し、その鋳造冷却ゾーンには、鋳片引き抜き方向に沿っ
て、前記各金属帯の外面側を冷却するための散水冷却設
備を配設したことを特徴とする金属板の連続鋳造装置。
【請求項６】長辺側金属帯および短辺側金属帯の供給
元に、金属帯コイルを回転可能に軸支する、コイル設備
を設けたことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】長辺側金属帯および短辺側金属帯のそれ
ぞれの供給元に、金属帯コイルを回転可能に軸支する、
コイル設備を並列配置するとともに、これらコイル設備
から巻き戻された金属帯の端部同士を接合して連続供給
可能にできる接合設備を設けたことを特徴とする請求項
５に記載の装置。
【請求項８】鋳造冷却ゾーンにおいて、金属帯の外面
側に、その鋳片引き抜き方向に沿って一対の圧下ロール
を列設したことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１
項に記載の装置。