JP2004122193A

JP2004122193A - 双ドラム式連続鋳造方法及び装置

Info

Publication number: JP2004122193A
Application number: JP2002290854A
Authority: JP
Inventors: Takashi Arai; 新井　貴士; Tomohide Takeuchi; 竹内　友英
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の製造において、サイド堰の寿命延長を図ると共に、操業中のサイド堰に地金が付着するのを防止する。
【解決手段】双ドラム式連続鋳造方法において、サイド堰２のドラム周縁に沿った略Ｖ字状の部分にセラミック板６を植設するとともに、セラミック板６及び溶鋼接触面５ａを溶鋼非接触面５ｂより突出させて設け、セラミック板６の表面外側に表面傾斜面６ａを設け、セラミック板６の裏面に表面傾斜面６ａと平行な裏面傾斜面６ｂを設ける。セラミック板６の下端をドラムキス点から上方に位置させた状態で鋳造を開始し、鋳造中、サイド堰を、その摩耗速度に応じた速度で上方シフトさせる。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の製造において、サイド堰の寿命延長を図ると共に、サイド堰への地金の付着やセラミック板の破壊を防止する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の製造においては、一対の冷却ドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けて湯溜まり部を形成し、この湯溜まり部に溶鋼を連続的に供給しながら一対の冷却ドラムを互いに反対方向に回転させ、ドラム周面に沿って生成した一対の凝固シェルをドラム最小ギャップ部（ドラムキス点）で圧着して鋳片とする。
【０００３】
従来、前記サイド堰のドラム周縁に沿った略Ｖ字状の部分には、ＢＮやＢＮ−ＡｌＮ等のセラミック板が設けられており、このセラミック板をドラム端面に押し付けて摩耗させることによってドラム端面との間で隙間をなくし溶鋼洩れを防止している（例えば、特許文献１参照）。
ところが、セラミック板のドラム周縁と接触する部分はドラム周面の凝固シェルが摺動接触すること等により局部的に損傷し易く、そこに溶鋼が侵入すると損傷が急激に進む。このような問題を解決する方法として、鋳造中にサイド堰をその磨耗速度に応じた速度で上方シフトさせることにより、上記損傷部を上方シフトさせる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
一方、双ドラム式連続鋳造においては、装置の寿命延長及び長時間鋳造を行うことによりコストの削減を図ることが重要であるが、従来においては、セラミック板を含むサイド堰耐火物の寿命が短いため、コスト削減を十分に達成することができなかった。
【０００５】
そこで、セラミック板の寿命を延長させる方法として、セラミック板を厚肉化する方法があるが、セラミック板は熱伝導率が低いので、該セラミック板を肉厚化した場合、予熱が不十分になり易い。また、肉厚化に伴い、セラミック板がその周辺よりも突出した形状になるため、予熱完了から鋳造スタートまでの間での放熱が顕著になり温度が低下し易い。その結果、溶鋼とセラミック板との接触界面で凝固が起こり、それによる凝固地金が冷却ドラム下方に引き込まれて凝固シェルに混入し、製造された鋳片の表面に湯じわ、かぶさり、割れ等が生じて品質の悪化をもたらす。また、温度低下したセラミック板は、鋳造開始後は溶鋼からの受熱を受けて急速加熱されるため熱衝撃が厳しいものとなり、さらには、肉厚化自体でも熱歪を蓄積し易くなるため壊し易くなる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１２２８３７号公報
【特許文献】
特開２００１−８７８４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の製造において、サイド堰の寿命延長を図ると共に、サイド堰への地金の付着やセラミック板の破壊を防止することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操業中においてサイド堰を上方シフトさせる方法において、セラミックス板を薄肉化するとともに突出部分を小さくすることにより、セラミック板の放熱及び受熱を軽減してサイド堰への地金付着及びセラミック板の破壊を防止したものであり、その要旨は、
（１）　一対の冷却ドラムの両端面に押し付け機能および上方シフト機能を有する一対のサイド堰が設置された薄帯鋳片製造用の双ドラム式連続鋳造装置において、前記サイド堰のドラム周縁に沿った略Ｖ字状の部分にセラミック板を設けるとともに該セラミック板及び溶鋼接触面を溶鋼非接触面より突出させて設け、該セラミック板の略Ｖ字状の表面外側に表面傾斜面を設けたことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
（２）　（１）に記載の装置において、前記セラミック板の裏面に表面傾斜面と平行な裏面傾斜面を設けたことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
（３）　（１）又は（２）に記載の装置において、前記セラミック板の略Ｖ字状の下端に下端傾斜面を設けたことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
（４）　（１）〜（３）いずれかに記載の装置を用いて、一対の冷却ドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けるとともに上方シフトさせながら薄帯鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造方法。
（５）　（３）に記載の装置を用いて、一対の冷却ドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けるとともに、下端傾斜面の上端をドラムキス点から上方に位置させた状態で鋳造を開始し、鋳造中に前記一対のサイド堰を、その摩耗速度に応じた速度で上方シフトさせることを特徴とする双ドラム式連続鋳造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を実施するための双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰部分を示す側面図、図２は、図１のＩ−Ｉ矢視の正面図である。図１及び図２に示す一対の冷却ドラム１、１は、内部を水等の冷却媒体により冷却され、互いに反対方向へ回転する。
【００１０】
一対のサイド堰２（一方のみ図示）は、ＳＳ４１製等の金属ケース３内にフューズドＳｉＯ_２等の不定型耐火物４が充填され、不定型耐火物４に高アルミナ質等の耐火煉瓦５が植設され、耐火煉瓦５のドラム周縁１ｂに沿った部分に溝（図示せず）が設けられ、溝にＢＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４―ＢＮ−ＡｌＮ等のセラミック板６が接着剤によって取り付けられており、複数枚のセラミック板６によって略Ｖ字状に形成されている。
【００１１】
図３は、図２のドラム周の接線に垂直な方向であるＩＩ−ＩＩ矢視の平断面を拡大して示しており、図４は、図１に示すサイド堰２の下部側断面を拡大して示している。図５は、従来のセラミック板を図３と比較して示す図である。図５に示すように、従来のセラミック板６６は厚肉のもので、耐火煉瓦５の溶鋼接触面（Ｖ字状の内側）５ａ及び溶鋼非接触面（Ｖ字状の外側）５ｂから大きく突出しているので、放熱による温度低下が大きく、その結果、地金付着と熱衝撃及び熱歪による破壊を生じていた。
【００１２】
本発明は、サイド堰を上方シフトさせながら鋳造を行なう双ドラム式連続鋳造において、図２及び図３に示すように、サイド堰のセラミック板６及び溶鋼接触面５ａを溶鋼非接触面５ｂより突出させて設けるとともに、セラミック板６の表面に表面傾斜面６ａを設け、裏面に表面傾斜面６ａと平行な裏面傾斜面６ｂを設けることで、セラミック板６の突出部を小さくするとともに薄肉化することにより放熱、溶鋼からの受熱及び熱歪を緩和した。
【００１３】
これらの傾斜面の形成は、研削、付き固め等何れでも良いが、薄肉のセラミック板を斜めに設置することにより簡単に可能である。表面傾斜面６ａと裏面傾斜面６ｂの角度αは、略同値すなわち表裏傾斜面が平行であることが好ましく、この方法であれば表面傾斜面６ａと裏面傾斜面６ｂの平行化が確実である。角度αは、サイド堰の上方シフト速度とセラミック板の摩耗速度の比及びセラミック板６の上下部位により決まり、上方シフト速度が相対的に大きく、また、セラミック板位置が上方のほどαは小さくなる。
【００１４】
図２及び図４に示すように、セラミック板６の略Ｖ字状の下端面も傾斜して設けられており、下端傾斜面６ｃが形成されている。下端傾斜面６ｃの角度βは、サイド堰の上方シフト速度とセラミック板の摩耗速度の比で決まり、上方シフト速度が相対的に大きいほどβは大きくなる。
【００１５】
図１に示す金属ケース３の背面側には、サイド堰２の熱変形を防止する補剛体７が固定されており、補剛体７の中央部は、昇降式支持フレーム８に固定支持された支持軸９によって支持されており、補剛体７の上部２点及び下部１点は、昇降式支持フレーム８に固定支持された油圧又は電動駆動の押圧装置１０によって支持されている。
【００１６】
昇降式支持フレーム８は、下部を垂直ガイド１１に案内されて垂直ガイド１１の底面に固定された油圧又は電動駆動の昇降駆動手段１２に連結されており、サイド堰２は、押圧装置１０によって一対の冷却ドラム１の端面に押圧され、昇降駆動手段１２によって冷却ドラム端面に沿って昇降移動が可能なように構成されている。
【００１７】
次に、本発明の双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の製造方法について説明する。図１に示すように、セラミック板６の下端傾斜面６ｃの上端６ｄをドラムキス点ｋｐから上方に位置させると、セラミック板６とドラム端面１ａの位置関係は、図３の実線で示す位置になる。この状態で図１に示すサイド堰２を押圧装置１０によって５×１０^５〜２×１０^６Ｐａ程度の圧力でドラム端面１ａに押し付け、図２に示す一対の冷却ドラム１、１の間で形成された湯溜まり部に溶鋼を連続供給し、冷却ドラム１、１矢印方向へ回転させ、ドラム周面で生成した一対の凝固シェルをドラムキス点ｋｐで圧着させ、薄帯鋳片ｓを製造する
【００１８】
鋳造中においてサイド堰２を上昇シフトさせると、セラミック板６の磨耗がないと仮定した場合、図３に示すセラミック板６と冷却ドラム１の相対位置関係は見かけ上セラミック板６が矢印の水平方向にずれる。しかし、実際にはサイド堰をドラム端面に押し付けることで磨耗が生じることから、サイド堰２をセラミック板６の磨耗速度に応じた速度で上昇シフトさせながらドラム端面に押し付けることで、セラミック板６は摩耗に伴ってドラム端面１ａに対してＡ位置からＢ位置、Ｃ位置へと破線ｍに沿って移動し、Ｃ位置で寿命となる。この間、セラミック板６とドラム端面１ａとの接触面幅（シール面幅）は一定となるので、シール面圧を一定に保ち易く、その結果、シールを安定して行なうことができる。
【００１９】
溶鋼接触面５ａとセラミック板６の表面が略同レベルであるので、予熱完了から鋳造スタートまでの間での放熱及び鋳造開始後の受熱が緩和され、また、従来のセラミック板６６と比べて薄肉であるから、肉厚に起因する熱歪み等の弊害がなくなる。その結果、セラミックス板が冷却されることで発生していた、溶鋼とセラミック板との接触界面での湯面皮張りによる異常凝固や、セラミック板の破壊は発生しない。更に、高価なセラミック板の量が少なくて済むので、コスト的にも有利になるという副次的効果も得られる。
【００２０】
図４に示すように、セラミック板６の下端に下端傾斜面６ｃが設けられているので、鋳造中にサイド堰２をセラミック板６の摩耗速度に応じた速度で上昇シフトさせると、下端傾斜面の上端６ｄを鋳造中、常に同一位置に維持することができるので安定したシールを維持できる。
【００２１】
本発明において、サイド堰２を上昇シフトする場合は、下端傾斜面６ｃの上端６ｄは、ドラムキス点ｋｐから上方に位置させて鋳造を開始する必要がある。その理由は、鋳造初期の状態では、凝固シェルがドラムキス点ｋｐで圧着される際に、半凝固圧延によりドラムキス点ｋｐ近傍で「幅広がり」を起こすが、このとき、下端傾斜面６ｃの上端６ｄがドラムキス点ｋｐより下方に位置すると、この「幅広がり」をしようとする力がセラミックス板６に作用してセラミックス板６を損傷させたり、サイド堰２を押し広げたりしてシール性が低下するからである。
ここで、下端傾斜面６ｃの上端６ｄは、ドラムキス点ｋｐから２０ｍｍ以内の範囲が望ましい。６ｄとｋｐの距離を２０ｍｍより大きくすると、未凝固の溶鋼がサイド堰２の下端から漏れ出し易くなり、安定した鋳造がやや困難となる。従って、安定したシールを実現するには、鋳造中常にセラミック板６の下端傾斜面の上端６ｅをドラムキス点ｋｐから上方２０ｍｍ以内の範囲に位置させることが望ましい。
【００２２】
以上の説明では、傾斜面６ａ，６ｂ，６ｃとしたが、傾斜面に代えて複数の段を付けた階段状としてもよい。この場合、段差が５ｍｍを超えると、チッピングが生じ易くなるため、段差は５ｍｍ以下が望ましい。
【００２３】
【実施例】
図３に示すセラミック板６を設けたサイド堰を用いた本発明例と、図５に示す厚肉のセラミック板を設けたサイド堰を用いた比較例とで、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼を鋳造速度５０ｍ／分で３６０ｔｏｎ鋳造し、厚み３ｍｍ，幅１２００ｍｍの薄帯鋳片を製造した。本発明例及び比較例ともにセラミック板の素材をＢＮとし、サイド堰の押し込み速度（これは磨耗速度にほぼ等しい）を、１．８μｍ／ｓｅｃとした。
【００２４】
図３及び図５に示すＴは２５ｍｍ、ｗは３０ｍｍ（セラミック板の角度αが６０°の場合）、サイド堰の上昇シフト速度は１．８μｍ／ｓｅｃとした。なお、ｋｐ近くのセラミックス板はサイド堰を上方シフトさせても、図３に示す矢印方向への移動量が小さいので、角度αはセラミックス板の上下位地で変化させた。本実施例では、セラミック板の角度αは、図２のドラム軸心Ｏとセラミックス板６を結ぶ線と水平線とでなす角度θが０〜１０°の範囲では９０°、１０〜２０°の範囲では７５°、２０〜３０°の範囲では６７°、３０〜４０°の範囲では６０°、４０〜５０°の範囲では５５°、５０〜５５°の範囲では５０°とし、また、角度βは４５°とした。比較例では鋳片表面に湯じわ、かぶさり、割れ等、あるいはセラミックスの破壊が発生したが、本発明例では鋳片の表面性状は良好で、セラミック板の破壊は皆無であった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の製造において、セラミック板の形状を放熱及び受熱が軽減する形状にし、操業中においてサイド堰を上方シフトさせる方法を採用することにより、セラミック板の薄肉化を可能にし、これらによりサイド堰への地金付着を防止して、地金付着によって生じる鋳片の表面欠陥を防止し、また、セラミック板の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する双ドラム式連続鋳造装置の一部正面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視の正面図。
【図３】図２のＩＩ−ＩＩ線矢視の平断面図。
【図４】図２のサイド堰下部の縦断面図。
【図５】従来のセラミック板の平断面図。
【符号の説明】
１…冷却ドラム　　　　　　　　　　　１ａ…ドラム端面
１ｂ…ドラム周縁　　　　　　　　　　　２…サイド堰
３…金属ケース　　　　　　　　　　　　４…不定型耐火物
５…耐火煉瓦
５ａ…耐火煉瓦の溶鋼接触面（Ｖ字状の内側）
５ｂ…耐火煉瓦の溶鋼非接触面（Ｖ字状の外側）
６…セラミック板
６ａ…セラミック板の表面傾斜面
６ｂ…セラミック板の裏面傾斜面
６ｃ…セラミック板の下端傾斜面
６ｄ…下端傾斜面の上端
７…補剛体　　　　　　　　　　　　　８…昇降式支持フレーム
９…支持軸　　　　　　　　　　　　　１０…押圧装置
１１…垂直ガイド　　　　　　　　　　１２…昇降駆動手段
６６…従来のセラミック板
ｍ…鋳造中のドラム周縁とセラミックスの相対位置の推移を示す線

Claims

一対の冷却ドラムの両端面に押し付け機能および上方シフト機能を有する一対のサイド堰が設置された薄帯鋳片製造用の双ドラム式連続鋳造装置において、前記サイド堰のドラム周縁に沿った略Ｖ字状の部分にセラミック板を設けるとともに該セラミック板及び溶鋼接触面を溶鋼非接触面より突出させて設け、該セラミック板の略Ｖ字状の表面外側に表面傾斜面を設けたことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
請求項１に記載の装置において、前記セラミック板の裏面に表面傾斜面と平行な裏面傾斜面を設けたことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
請求項１又は２に記載の装置において、前記セラミック板の略Ｖ字状の下端に下端傾斜面を設けたことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
請求項１〜３いずれかに記載の装置を用いて、一対の冷却ドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けるとともに上方シフトさせながら薄帯鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造方法。
請求項３に記載の装置を用いて、一対の冷却ドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けるとともに、下端傾斜面の上端をドラムキス点から上方に位置させた状態で鋳造を開始し、鋳造中に前記一対のサイド堰を、その摩耗速度に応じた速度で上方シフトさせることを特徴とする双ドラム式連続鋳造方法。