JP2011525150A - エッジ品質を制御するストリップ鋳造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

金属ストリップ連続鋳造方法は、横方向に位置決めされて相互間に薄鋳造ストリップを鋳造できるロール間隙を形成する鋳造表面を有する、一対の相互方向に回転可能な鋳造ロールと、ロール間隙上方に溶鋼を送給できる金属供給システムとを組立て、鋳造ロールにクラウン形状を持たせることにより鋳造ストリップのエッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分をストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温とし、鋳造域におけるロール間隙上方の鋳造表面に支持される溶鋼の鋳造溜めを形成し、ロール間隙の端に隣接した側部堰を制御して鋳造溜めを囲い込み、鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温であるよう鋳造ストリップを形成することを含むことができる。

Description

本発明は、双ロール鋳造機での連続鋳造による金属ストリップ鋳造に関する。

双ロール鋳造機において、溶融金属が一対の、冷却され相互方向に回転される水平鋳造ロール間に導入されることにより、動いているロール表面上に金属殻が凝固してロール間のロール間隙にて合わせられ、ロール間のロール間隙から下方に送給される凝固ストリップ品を生み出す。本明細書では「ロール間隙」という用語はロール同士が最接近する領域全般を指すのに用いられる。溶融金属は取鍋から１つ又は一連の小容器へと注がれ、そこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルを介して流れ、ロール間隙直上でロール間隙長さ方向に沿って延びるロール鋳造表面に支持される溶融金属の鋳造溜めを形成することができる。この鋳造溜めを画成するのは、通常、鋳造溜めの両端からの溢流を堰止めるようロール端面に摺動係合して保持される側板又は側部堰である。

更に、双ロール鋳造機は溶鋼から一連の取鍋を介し鋳造ストリップを連続的に製造できる。溶融金属を取鍋から小容器へと注いだ後に金属供給ノズルを介し流れるので、鋳造ストリップの製造を途絶することなく空の取鍋を満杯の取鍋に交換できる。

鋳造時、鋳造ロールが回転して鋳造溜めからの金属が鋳造ロール上で凝固して殻となり、それらがロール間隙にて合わされてロール間隙下方に凝固鋳造ストリップを生み出す。鋳造ロール間の間隙はロール間隙にて凝固殻同士の分離が維持される間隙となっているので、ロール間隙を通る殻間の空隙には半固体の金属が存在し、少なくとも部分的に、後でロール間隙下方の鋳造ストリップ内の凝固殻間で凝固する。

アメリカ特許第６，０７９，４８０号 ヨーロッパ特許第０７８８８５４号

ロール間隙下方の殻間の半固体の金属が粥状(mushy)の場合、金属は鋳造ストリップのエッジから滴り得、これは「エッジロス」として知られている。エッジロスが生じないまでも、粥状金属の潜熱が再熱も引起こし、溜めの溶鋼静水頭の効果により、ストリップエッジ部分の増大を引起こし得る。これは「エッジングアップ」(eding up)や「エッジバルジ」(edge bulge)と呼ばれる。斯かるエッジングアップ及びエッジロスを避けるため、鋳造ロールにクラウンを形成してストリップ形成殻のエッジを絞ること、若しくは又は加えて、冷却速度を変えることによりストリップエッジから５０ｍｍ以内のストリップ中央での固相率を金属の流動臨界(fluid critical)固相率よりも大とすることが従来提案されていた。特許文献１及び２を参照のこと。これらのアプローチはストリップエッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップ温度を低下させることを含むのでストリップエッジは粥状金属を含まない。特許文献１は、固相率としての流動臨界固相率(即ち、ストリップ厚中央での単位体積当たりの固相)を、流動性を持たず、強度を持ち始めると定義している。このアプローチは、エッジングアップに対する追加のエッジトリミングによる金属ロスをも減らし、従ってプロセス効率を増加させる。

本開示が提供するのは全く異なったアプローチであり、エッジングアップやエッジバルジをストリップエッジから５０ｍｍ以内に意図的に許容・制御することにより鋳造時のエッジ品質を改良する。我々は、鋳造ストリップのエッジ付近の殻間の金属が粥状である場合、即ち、金属が流動性を有して薄鋳造ストリップのエッジングアップを引起こす場合、エッジ付近のストリップ温度をストリップ幅中央部分に較べ高くできることを見出した。我々は、エッジ部分で高温を維持しエッジングアップを制御することにより鋳造ストリップのエッジ品質が改良されることを見出した。以下の段階からなる金属ストリップ連続鋳造方法が開示される。
横方向に位置決めされて相互間に薄鋳造ストリップを鋳造できるロール間隙を形成する鋳造表面を有する一対の相互方向に回転可能な鋳造ロールと、ロール間隙上方に溶鋼を送給できる金属供給システムとを組立て、鋳造ロールにクラウン形状を持たせることにより鋳造ストリップのエッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップエッジ部分をストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温とし、
鋳造域におけるロール間隙上方の鋳造表面に支持される溶鋼の鋳造溜めを形成し、ロール間隙の端に隣接した側部堰を制御して鋳造溜めを囲い込み、
鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップエッジ部分がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温であるよう鋳造ストリップを形成する。

ストリップ温度は、ロール間隙下方のストリップのエッジ部分及び中央部分の表面にてパイロメータで計測できる。鋳造ストリップのエッジ部分の温度はストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも約１０℃以上高くてよい。若しくは又は加えて、鋳造ストリップのエッジ部分の温度はストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも約２５℃以上高く、又はストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも約５０℃以上高くてよい。

方法は、鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ（約２インチ）以内のストリップ中央部分が凝固殻間に粥状金属を有するよう鋳造ストリップを形成する段階を含むことができる。若しくは、鋳造ストリップの各エッジから６０ｍｍ（約２．４インチ）以内のストリップ中央部分が殻間に粥状金属を有してもよい。鋳造ストリップのエッジ部分は、鋳造ストリップのエッジから約６０ｍｍ以内がストリップ幅中央部分のストリップよりも高温であってよい。更に、方法は、ロール間隙下方の殻間の粥状金属の量を制御して所望通りに制限されたエッジングアップ又はエッジバルジを制御・維持する段階を含むことができる。斯かるエッジングアップは通常は鋳造ロール下流の熱間圧延機で圧延・除去できる。

金属ストリップ連続鋳造方法は、鋳造中に鋳造ストリップにより鋳造ストリップのエッジで少なくとも１つの側部堰に形成される溝の深さを２．５ｍｍ（約０．０９８インチ）より小に制御する段階を含むことができる。若しくは、方法は、深さを１．５ｍｍ（約０．０５９インチ）より小に制御することを含むことができる。若しくは又は加えて、方法は、鋳造中に鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝の深さが２．５ｍｍよりも大である場合に側部堰アクチュエータにより側部堰を鋳造ロール端の方へと動かす段階を含むことができる。斯かる側部堰摩耗の制御でエッジロスを抑制することができる。

金属ストリップを連続鋳造する装置が開示され、それは
相互方向に回転可能な一対の鋳造ロールであって、横方向に位置決めされて相互間に薄鋳造ストリップを鋳造できるロール間隙を形成する鋳造表面を有し、鋳造ストリップのエッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分をストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温とするようなクラウン形状を有する鋳造ロールと、
ロール間隙上方に溶鋼を送給して、鋳造域にてロール間隙上方の鋳造表面上に支持された溶鋼の鋳造溜めを形成することができる金属送給システムと、
ロール間隙で鋳造ロールの各端に隣接して鋳造溜めを囲い込む側部堰と、
鋳造中に側部堰を位置決めし、鋳造中に鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝を２．５ｍｍよりも小に制御することができる鋳造ロール各端の側部堰アクチュエータと
からなる。

鋳造ロールのクラウン形状は、鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温であるよう鋼の鋳造ストリップを形成することができるものでよい。若しくは又は加えて、鋳造ロールのクラウン形状は、ロール間隙での殻厚及び鋳造ロール偏寄力と併せて、鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ以内のストリップのエッジ部分が殻間に粥状金属を有してエッジングアップを引き起こすよう鋳造ストリップを形成できる。

鋳造ロールのクラウン形状は鋳造ロール偏寄力との組み合わせで、鋳造ストリップのエッジから６０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分がストリップ幅中央部分のストリップよりも高温であるよう鋳造鋼ストリップを形成できてよい。鋳造ストリップのエッジ部分の温度はストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも１０℃以上高くてよい。若しくは又は加えて、鋳造ストリップエッジの温度はストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも２５℃以上高く、又は、ストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも５０℃以上高くてよい。

各側部堰アクチュエータは側部堰の摩耗率を制御して、溝の深さを２．５ｍｍより小、又は１．５ｍｍより小に制御してエッジロスを減少・制御できてよい。

本開示の双ロール鋳造機の一実施例の概略側面図である。 本開示の鋳造位置における図１に示した双ロール鋳造機のロールカセットに取付けた鋳造ロールの部分断面図である。 鋳造機から取外した図２のロールカセットの概略平面図である。 図３に４−４と印した断面による、鋳造機から取外したロールカセットの部分断面図である。 図４に図５と印した、鋳造機から取外したロールカセットの側部堰台車の部分断面を示す詳細図である。 鋳造機から取外した側部堰台車の平面図である。 図５に７−７と印した断面による側部堰台車の断面図である。 製造シーケンス１６６８の、ストリップ幅方向にわたる鋳造ストリップの計測厚を示すグラフである。 製造シーケンス１６７１の、ストリップ幅方向にわたる鋳造ストリップの計測厚を示すグラフである。 殻厚と、鋳造溜めにおける溶融金属のメニスカスからの距離との関係を示すグラフである。 ロール間隙での緩速冷却域（％）と、エッジからの幅との関係を示すグラフである。 ストリップ幅方向に沿った鋳造ストリップ温度を示すグラフである。 幅に沿ってではなくエッジにて高温を有する、鋳造機を出る鋳造ストリップを示す概略斜視図である。 ストリップ幅方向に沿った鋳造ストリップ温度を示す第２のグラフである。 側部堰の平面図である。 図１４Ａの側部堰の断面図である。 耐火物に摩耗溝のある側部堰の概略斜視図である。

添付図面は、本開示で例示した実施例の記述を補助する。

図１及び図２に関し、例示された双ロール鋳造機を構成する主機フレーム１０が工場床から立上がり、ロールカセット１１にモジュールで取付けられた一対の鋳造ロールを支持する。鋳造ロール１２をロールカセット１１に取付けるのは、以下に述べるように作業と移動の容易さのためである。鋳造用に用意された鋳造ロールを設定位置から鋳造機内の鋳造作業位置へと一体に急速移動し、鋳造ロール交換時に鋳造ロールを鋳造位置から迅速に除去するのがロールカセットにより容易となる。ロールカセットには格別所望されるような構成はなく、ここで述べるように鋳造ロールの移動及び配置を容易にするという機能を果たすものであればよい。

薄鋼ストリップを連続鋳造する鋳造装置に含まれる一対の相互方向に回転可能な鋳造ロール１２は、横方向に位置決めされて間にロール間隙１８を形成する鋳造表面１２Ａを有する。溶融金属は取鍋１３から金属送給システムを介し、ロール間隙１８上方の鋳造ロール１２間に位置決めされた金属供給ノズル１７、即ちコアノズルへと供給される。斯くして送給された溶融金属はロール間隙上方で鋳造ロール１２の鋳造表面１２Ａに支持された溶融金属の鋳造溜め１９を形成する。鋳造ロール１２の端でこの鋳造溜め１９を鋳造域に囲込むのが一対の側部閉止板、即ち、側部堰２０である（図２では点線で示す）。供給ノズルの下端が鋳造溜めに浸漬するよう鋳造溜め１９の上面（一般に「メニスカス」レベルと呼ばれている）が供給ノズル１７の下端より上になってもよい。鋳造域は鋳造溜め１９上方の保護雰囲気の追加を含み、鋳造域での溶融金属の酸化を抑制する。

取鍋１３は通常は回転タレット４０に支持された従来構成のものである。金属送給のため、取鍋１３は鋳造位置にある可動タンディッシュ１４の上方に位置決めされてタンディッシュを溶融金属で満たす。可動タンディッシュ１４がその上に位置決めされるタンディッシュカー６６はタンディッシュを、鋳造温度付近にタンディッシュを加熱する加熱ステーション（図示せず）から鋳造位置へと移送することができる。レールなどのタンディッシュガイドを、タンディッシュカー６６の下に配置して、可動タンディッシュ１４を加熱ステーションから鋳造位置へと移動させることが可能である。

可動タンディッシュ１４にはサーボ機構により作動可能なスライドゲート２５が装着されて、溶融金属をタンディッシュ１４からスライドゲート２５を介し、更には耐火出口シュラウド１５を介して鋳造位置にある遷移ピースである分配器１６へと流下させることができる。分配器１６からは、溶融金属はロール間隙１８上方の鋳造ロール１２間に位置決めされた供給ノズル１７へと流れる。

鋳造ロール１２は内部水冷されることにより、鋳造ロール１２が相互方向に回転するにつれて、鋳造ロール１２の回転毎に鋳造表面が鋳造溜め１９に接触してその中を通過し、殻が鋳造表面１２Ａ上に凝固する。鋳造ロール間のロール間隙１８にて殻が合わせられ、ロール間隙から下方に送給される薄鋳造ストリップ品２１を生み出す。鋳造ロール間の間隙はロール間隙にて凝固殻相互間の分離が維持されるようになっているので、ロール間隙を通る殻間の空間に粥状金属が存在し、エッジングアップに関して以下で述べるように、後にロール間隙下方の鋳造ストリップ内の凝固殻間で凝固される。

図１４Ａ及び図１４Ｂに示した側部堰２０はジルコニアグラファイト、アルミナグラファイト、窒化ホウ素、窒化ホウ素・ジルコニア、その他の適宜合成物である耐火材から造られていてよい。側部堰２０は鋳造ロール及び鋳造溜めの溶融金属と物理的に接触可能なフェース面(face surface)を有する。図６及び図７に示すように、側部堰２０が取付けられる側部堰ホルダ１００は、油圧又は空気圧シリンダ、サーボ機構、その他のアクチュエータ等の側部堰アクチュエータ１０２により移動可能であって側部堰２０を鋳造ロール端に係合させることができる。加えて、側部堰アクチュエータ１０２は鋳造中に側部堰２０を位置決め可能である。側部堰２０は、鋳造作業中の鋳造ロール上の金属溶融溜めの端閉止部を形成する。

さて図３〜図７に関して、側部堰ホルダ１００及び側部堰アクチュエータ１０２は、ロールアセンブリの各端に１つずつ位置決めされて相互に接近・離反動可能で両者間の間隙を調節できる一対の台車１０４に取付けられる。台車１０４は鋳造ロールの幅に従って鋳造作業前にプリセット可能であり、ストリップ幅を変えるための急速なロール変更を可能にする。台車１０４を位置決め・支持するコアノズル板１０６は、鋳造ロール上方に水平に延びるようロールカセット１１に取付けられる。コアノズル板１０６は鋳造位置にある分配器１６の下方に位置決めされ、中央開口１０７を有して金属供給ノズル１７を受ける。

図４に示すように、それぞれ他方から独立して移動可能な２つの供給ノズル１７が鋳造ロール１２上方に設けられる。各供給ノズル１７の一部は、コアノズル板１０６中間部から内方に突出する供給ノズル支持部１０８により支持される。各供給ノズル１７の外端は各台車１０４上に移動可能に位置決めされたブリッジ１０８により支持される。ブリッジ１０８及び供給ノズル１７を側部堰２０から独立して動かすことのできる油圧又は空気圧シリンダ、サーボ機構、その他のアクチュエータ等の第２アクチュエータ１１０を配置してもよい。

各台車１０４に、関連する側部堰ホルダ１００及び側部堰２０の位置を測定して側部堰ホルダ及び側部堰板の位置を示す電気信号を提供できる位置センサ１１２が配置される。加えて、各台車１０４に、ブリッジ１０８及び供給ノズル１７の位置を測定してブリッジ及び供給ノズルの位置を示す電気信号を提供できる位置センサ１１３が配置される。側部堰２０を鋳造ロール１２に対して押圧する力を測定して側部堰板を鋳造ロールに対して押圧する力を示す電気信号を提供できる力センサ又はロードセル１１４が、各台車１０４の側部堰ホルダ１００と側部堰アクチュエータ１０２との間に配置される。位置センサ１１２，１１３及びロードセル１１４から電気信号を受取ることができ、位置センサ及びロードセルからの電気信号に応答して所望通りに側部堰アクチュエータ１０２及び第２アクチュエータ１１０を鋳造ロールに対し接近・離反動させることのできるコントローラが提供される。コントローラは側部堰アクチュエータ１０２により側部堰ホルダ１００を、ブリッジ１０８及び供給ノズル１７の動き及び位置から独立して動かす。若しくは又は加えて、コントローラは第２アクチュエータ１１０によりブリッジ１０８を、側部堰ホルダ１００及び側部堰２０の動き及び位置から独立して動かしてもよい。側部堰２０が摩耗するにつれて、コントローラは、位置センサ１１２，１１３から受ける電気信号を監視することにより、側部堰と供給ノズル１７との間の距離を増加・減少させる側部堰２０の動きを割出す。コントローラは、側部堰と供給ノズルとの間の距離が所望距離よりも大であるか小であるかを割出してもよい。次いで、コントローラ又は操作者が第２アクチュエータ１１０によりブリッジ１０８を動かすことによって、側部堰２０から独立して側部堰２０と供給ノズル１７との間の距離を所望通りに増減させる。

図１で示す双ロール鋳造機によって造られる薄鋳造ストリップ２１は、ガイドテーブル３０を通過し、ピンチロール３１Ａからなるピンチロールスタンド３１に至る。ピンチロールスタンド３１を出た薄鋳造ストリップは、一対のワークロール３２Ａとバックアップロール３２Ｂとからなり、鋳造ロールから送給された鋳造ストリップを熱間圧延できる隙間を形成して鋳造ストリップを熱間圧延で所望厚に圧下する熱間圧延機３２を通り、ストリップ表面及びストリップ平坦度を改良する。ワークロール３２Ａはワークロール横方向の所望ストリッププロフィールに関連する作業面を有する。熱間圧延された鋳造ストリップは次いでランアウトテーブル３３上を通過し、そこで水ジェット９０又は他の適宜手段を介し供給される水等の冷却剤との接触及び対流や放熱により冷却され得る。いずれにしろ、熱間圧延された鋳造ストリップは次いで第２ピンチロールスタンド９１を通ることで鋳造ストリップに張力を掛け、次いでコイラ９２に至る。熱間圧延前の鋳造ストリップ厚は約０．３〜約２．０ｍｍの間であってよい。

鋳造作業開始時には、通常、鋳造状態が安定するまでの間に短い長さの不完全ストリップが生じる。連続鋳造が確立された後、鋳造ロールはわずかに相互に引き離されてから再び合わせられることにより鋳造ストリップのこの先端を切断して、次の鋳造ストリップのきれいな頭端を形成する。不完全な材料はスクラップ容器ガイド上を移動可能なスクラップ容器２６へと落下する。スクラップ容器２６は鋳造機下方のスクラップ受入れ位置に配置され、以下で述べるようなシールされた封止部(enclosure)２７の一部を構成する。通常、封止部２７は水冷される。このとき、通常はピボット２９から封止部２７の片側に垂下している水冷エプロン２８が旋回されて鋳造ストリップ２１のきれいな端をガイドテーブル３０上にガイドしてピンチロールスタンド３１へと送給する。次いで、エプロン２８は垂下位置へと引き戻され、鋳造ストリップ２１は鋳造ロール下方の封止部２７内でループ状に垂れ下がってからガイドテーブル３０に向かい、そこで一連のガイドローラと係合する。

溢流容器３８は可動タンディッシュ１４下方に設けられ、タンデイッシュから溢れ得る溶融材料を受ける。図１に示すように、溢流容器３８はレール３９その他のガイド上を移動可能であって、鋳造位置にて所望通りに可動タンディッシュ１４下方に配置できる。加えて、溢流容器を分配器１６のために分配器に隣接配置してもよい（図示せず）。

シールされた封止部２７は、複数の別々の壁部を種々のシール接続部で繋ぎ合わせることにより、封止部内の雰囲気制御ができる連続封止部壁を形成することで構成される。加えて、スクラップ容器２６は封止部２７に取付できるので、鋳造位置にある鋳造ロール１２直下の保護雰囲気を封止部が支持できる。封止部２７は封止部の下部である封止部下部４４に開口を含み、スクラップが封止部２７からスクラップ受入れ位置にあるスクラップ容器２６へと至る出口を提供する。封止部下部４４は封止部２７の一部として下方に延び、開口はスクラップ受入れ位置にあるスクラップ容器２６の上方に配置される。スクラップ容器２６、封止部２７及び関連する特徴に関して本明細書及び請求項で使われている、「シール」(seal)、「シールされる」(sealed)、「シールする」(sealing)及び「シールするように」(sealingly)は漏れを防ぐ完全なシールではなく、通常は、完全シール未満の、幾分かの許容できる漏れを含んで適宜封止部内の雰囲気を所望通りに制御・支持できるシールである。

リム部４５は封止部下部４４の開口を囲み、スクラップ容器の上方に移動可能に配置され、スクラップ受入れ位置にあるスクラップ容器２６にシール係合及び／又は取付け可能である。リム部４５はリム部がスクラップ容器に係合するシール位置と、リム部４５がスクラップ容器から外される退去位置との間で移動可能である。若しくは、鋳造機又はスクラップ容器がリフト機構を含み、スクラップ容器を持上げて封止部のリム部４５とシール係合させ、次いでスクラップ容器を退去位置へと降下させる。シールされた場合、封止部２７及びスクラップ容器２６は窒素等の所望ガスで満たされ、封止部の酸素量を減らして鋳造ストリップの保護雰囲気を提供する。

封止部２７は、鋳造位置にある鋳造ロール直下の保護雰囲気を支持する上カラー部４３を含む。鋳造ロール１２が鋳造位置にある場合、上カラー部４３は図２に示すように伸長位置へと動かされて、鋳造ロール１２に隣接したハウジング部５３と封止部２７との間の空間を閉じる。上カラー部４３は封止部２７内に又は封止部に隣接し且つ鋳造ロールに隣接して設けられ、サーボ機構、油圧機構、空気圧機構、回転アクチュエータ等の複数のアクチュエータ（図示せず）により動かされる。

主機フレーム１０に設けられるロールチョック位置決めシステムは、カセット１１上での鋳造ロールの動きを可能にし、鋳造中の鋳造ロールの分離に抗する偏寄力を提供するよう構成されている、二対の位置決めアセンブリ５０，５１を有する。位置決めアセンブリ５０，５１は、鋳造ロールの動きを可能にし、鋳造中の鋳造ロールの分離に抗する、機械的ロール偏寄ユニット又はサーボ機構、油圧又は空気圧シリンダ又は機構、リニアアクチュエータ、回転アクチュエータ、磁気歪みアクチュエータ、その他の装置等の、アクチュエータを含む。

ロール使用中の熱膨張を考慮して、通常は、鋳造ストリップのエッジ部分の方がストリップ幅中央部分よりも厚みが薄くなるよう鋳造ロール１２の鋳造表面１２Ａに初期クラウンが機械仕上げされる。鋳造速度に応じ、異なるクラウンを施すことができる。同程度の凹形クラウンが、ロール表面の外周を限定する鋳造ロール銅スリーブと、銅スリーブ上に提供されるクロム、ニッケルその他の被覆材のメッキ層の両方に設けられる。鋳造ロールの凹形クラウンは鋳造中の鋳造ロールの熱膨張の主原因となる鋳造ストリップの断面形状を維持すると同時に鋳造中の鋳造ストリップのエッジ２２付近に粥状中心を提供するよう選択される。鋳造ロール間のロール間隙域でのロールの間隙は、粥状金属が鋳造ストリップのエッジ２２から５０ｍｍ以内の鋳造ストリップの中央で挟まれるようにした間隙である。ストリップのエッジ部分中央での粥状金属は流動性を有し、０．２ｍｍより小さい測定可能なエッジングアップを提供するので、ストリップのエッジングアップは熱間圧延機３２を通るパスで圧延・除去できる。

鋳造ロール１２のクラウン形状を鋳造ロール偏寄力と組み合わせることにより、殻間に粥状金属があって鋳造ストリップエッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分をストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温にできる鋳造ストリップを形成可能である。若しくは、鋳造ストリップのエッジから６０ｍｍ以内の斯かる鋳造ストリップのエッジ部分がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温である。鋳造ロール１２のクラウンが成形され、鋳造ロールが偏寄されるので、鋳造ストリップのエッジ２２に隣接した鋳造ロールはエッジ２２から５０ｍｍ以内の鋳造ストリップエッジ部分内の粥状金属により凝固殻の再熱を可能にし、ストリップ幅中央部分よりも高い温度にする。鋳造ストリップのエッジ部分の温度はストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも約１０℃以上高くてよい。若しくは又は加えて、鋳造ストリップのエッジ部分の温度はストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも約２５℃以上高く、若しくはストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも約５０℃以上高くてよい。

鋳造ロールのこのクラウン形状と鋳造ロールの適宜な偏寄と側部堰とにより（以下に述べるように）、ロール間隙下方の殻間の粥状金属の量及び鋳造ストリップのエッジングアップ又はエッジバルジが所望通りに制御される。鋳造ロールに凹形クラウンを成形して鋳造ロール間のロール間隙でよりもエッジで凝固殻同士を近接させることにより、ロール間隙下方のストリップ厚内でエッジ２２から５０ｍｍ以内にある粥状金属を制御して凝固殻を再熱し、溶鋼静水頭と併せてエッジングアップの制御を引き起こすことができる。

我々は、鋳造ストリップエッジを高温に保ち、制御されたエッジングアップを維持することで鋳造ストリップのエッジ品質が改良されることを見出した。熱間圧延前にストリップエッジ２２がストリップ幅中央部分の温度に又は温度以下に冷却された場合、熱間圧延された鋳造ストリップの微構造及び特性が熱間圧延後に幅方向にわたって、特にエッジ２２にて、変化する。ストリップエッジ２２がストリップ幅中央部分の温度に又は温度以下に冷却される場合に微構造及び物理的特性の変化を防ぐためには、熱間圧延機以前にヒータを冷えた鋳造ストリップエッジ沿いに設けてエッジを所望熱間圧延温度に再熱しなければならない。工学博士ハンス−ウルリッヒ・リンデンベルク、ジャックス・ヘンリオン、カール・シュバラ及びジョバンニ・ヴェスパシアニ著、連続鋳造・熱間圧延技術における発展、「ユーロストリップ − ストリップ鋳造の先端技術」を参照のこと。それとは対照的に、ロール間隙下方の殻間の粥状金属でエッジ部分を高温に保てば、ストリップのエッジを再熱することなくストリップ幅方向における微構造及び物理的特性を維持できる。加えて、エッジで斯かる高温を維持することにより、熱間圧延機で比較的均一な圧下を得ることができ、エッジ割れの発生を減らすことができる。

図８Ａ（シーケンス番号４４２７）に示すように、生産工程において凝固殻同士は鋳造ロールの凹形クラウンによりストリップエッジ２２にて近接されるので、鋳造ストリップはエッジから約１００ｍｍ以内で厚み減少の傾向があり、他方、エッジ２２から約５０ｍｍ以内では殻間に粥状金属が提供される。この結果、ロール間隙では鋳造ストリップのエッジ部分に「緩速冷却域」が生じ、鋳造ストリップがストリップ厚において粥状金属を有することとなり、図８Ａに示すようにエッジングアップを提供し、それが図８Ｂに示すようにロール間隙下流側の熱間圧延機３２によりストリップから圧延・除去できる。図１０は、実験した鋳造ロールクラウン形状について２つの相異なる生産工程（即ち、シーケンス１６６８及びシーケンス１６７１）から、鋳造ストリップがロール間隙を通過するにつれて鋳造ストリップ両エッジ２２での微構造計測で計測される鋳造ストリップの粥状鋼の量をストリップ厚百分率として示す。

図９は鋳造ストリップが鋳造されるときの凝固殻の厚み変動を全般的に示す。鋳造ロール１２が回転して鋳造溜めに入るにつれて、殻が形成し始めて厚が増加してロール間隙に至る。わずか１．６ｍｍ厚未満のストリップを鋳造するこの実験では、鋳造ストリップがロール間隙を通過するとき、各殻は約０．５５ｍｍ厚であり、緩速冷却域となる殻間の粥状部が約０．５ｍｍ厚であった。鋳造ストリップがロール間隙を出ると、粥状部からの熱が殻を再熱し、殻の厚みを減らしてロール間隙下方の殻間に約０．７ｍの距離で粥状金属を有する。次いで、ストリップがロール間隙から離れるにつれてエッジの粥状金属が冷却・凝固される。これはストリップ幅中央部分でもある程度は生じ得る。

図１０に示すように、ストリップがロール間隙を通った後のストリップ厚での粥状金属の量はストリップのエッジから１０ｍｍ以内は増加し、次いで、エッジから５０ｍｍをはるかに超えたストリップ幅中央に向かって超低量へと連続的に減少する。ストリップエッジが粥状金属を有する場合、ストリップの表面も金属殻再熱のため高温である。図１０に示すように、鋳造ストリップのエッジから約５０ｍｍ以内の殻間のストリップ厚での金属の固相率は全般に８０％よりもはるかに低い。これは炭素鋼ストリップの場合である。これとは対照的に、特許文献１及び２では炭素鋼の流動臨界固相率が０．８であると教示されており、これはストリップの固相率がストリップのエッジから５０ｍｍ内で少なくとも８０％であることを意味する。

本開示の薄鋳造ストリップ製造方法及び装置の利点は、本件特許請求の方法及び装置で造られる鋳造ストリップを示す図８Ａを、特許文献１及び特許文献２の表３と比較することでも明らかである。図８Ａに示すように、ストリップエッジから５０ｍｍ以内のストリップの粥状材料が本発明の方法及び装置により意図的に維持され、エッジングアップが制御される。それに反して、特許文献１及び２の表３は、５０ｍｍ以内のストリップエッジが臨界固相率よりも大である場合のみ鋳造ストリップの固相率が許容範囲内にあること、ゼロエッジングアップ高さ（ｍｍ）があることを示している。

我々は、本発明の薄鋳造ストリップ製造方法及び装置で、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、電磁鋼に関して、ストリップのエッジから５０ｍｍ以内の粥状材料がそれぞれ、７０％、４０％、３０％より小の固相率を有することも意図している。これについても特許文献１及び特許文献２で記述されている方法及び装置で造られる薄鋳造ストリップは対照的であり、オーステナイト系ステンレス鋼での固相率は流動臨界固相率０．３以上、フェライト系ステンレス鋼では０．６以上、電磁鋼では０．７以上である。特許文献１及び特許文献２の表２にも示されているように、ストリップであるフェライト系ステンレス鋼は鋳造ストリップの固相率がゼロエッジングアップ高さ（ｍｍ）を提供する場合のみ許容範囲内である。

図１２に示すように、ロール間隙下流側の鋳造ストリップの緩速冷却域の少なくとも一部がストリップのエッジに沿った金属色の違いにより可視であり得る。鋳造ストリップのエッジ高温部はストリップ幅中央部分よりも明るいオレンジ赤色である。図１１及び図１３に示すように、ストリップのエッジ２２の温度はロール間隙１８下流のストリップ幅中央部分よりも高い。図１３は幅方向にわたる鋳造ストリップ温度プロフィールを色で示している。ストリップの温度は像左側の色グラデーションにより注目され、温度はストリップ色をカラースケールと比較することで読み取れる。

ストリップ厚での粥状金属量をエッジに沿って制御することにより、エッジでの高温が維持でき、エッジングアップが制御される。エッジングアップが制御されない場合、鋳造ストリップはエッジ割れやエッジロス等の不規則なエッジを持ち得る。更に、エッジロスが次第に増えると、エッジウイスカー(edge whisker: エッジヒゲ)、即ち、エッジに沿った金属細長部分を形成し得る。エッジウイスカーは裂けて鋳造中に鋳造ロール及び鋳造機の他の部分に付着し得る。斯かるエッジロスは鋳造機を介しての鋳造ストリップの方向制御や操縦をも困難にし得、鋳造中断をも必要とし得る。我々は、エッジ品質が鋳造ストリップエッジの高温を維持することにより制御でき、鋳造ストリップエッジのエッジングアップで所望通りに粥状材料を制御できることを見出した。

鋳造中、鋳造ストリップは、ロール間隙に隣接した鋳造ストリップに対応するフェース面(face surfaces)に図１５に示すような溝１１６を摩耗し得る。ここで使われるフェース面とは、鋳造ロールの端に配置された側部堰の面のことである。溝１１６が鋳造溜めの溶鋼静水頭と連絡する場合、粥状金属は溝深さが増すにつれて溝を通過し得、エッジロスを創り出す。鋳造中、ロール間隙下方の鋳造ストリップのエッジを介し失われる粥状材料の量は各側部堰での溝１１６の深さを約２．５ｍｍより小に制限することにより制御できる。溝１１６の深さが所望深さを超えた場合、コントローラ又は操作者は側部堰アクチュエータにより側部堰２０への偏寄力を変え、図１５に参照符Ｄで示すように側部堰の耐火材を摩耗できる。フェース面が摩耗するにつれて、溝深さが減少する。溝１１６の深さは約０．２ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲に制御できる。若しくは、エッジは各側部堰での溝１１６の深さを約１．５ｍｍより小に制限することにより制御できる。

本開示によるストリップ鋳造方法は、鋳造中に鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝を約２．５ｍｍより小に制御する段階を含むことができる。若しくは又は加えて、ストリップ鋳造方法は、鋳造中の鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝１１６が約２．５ｍｍよりも大である場合に側部堰アクチュエータ１０２により側部堰２０を鋳造ロール１２の端の方へと動かす段階を含むことができる。若しくは、方法は、鋳造ストリップにより側部堰に摩耗形成した溝１１６が約１．５ｍｍよりも大である場合に側部堰アクチュエータ１０２により側部堰２０を鋳造ロール１２の端の方へと動かすことを含むことができる。各側部堰アクチュエータは側部堰の摩耗率を制御して溝深さを２．５ｍｍより小又は１．５ｍｍより小に制御することによりエッジロスを抑制することができる。

本発明を図面及び上述の記載において詳細に例示・記述してきたが、これらは例示的なものであって限定的性格のものとみなされるべきでなく、好適実施例が例示・記述されただけであって、本発明の範囲内にあるあらゆる変更及び改変の保護が望まれていると理解すべきである。

Claims (18)

1. 横方向に位置決めされて相互間に薄鋳造ストリップを鋳造できるロール間隙を形成する鋳造表面を有する一対の相互方向に回転可能な鋳造ロールと、ロール間隙上方に溶鋼を送給できる金属供給システムとを組立て、鋳造ロールにクラウン形状を持たせることにより鋳造ストリップのエッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分をストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温とし、
   鋳造域におけるロール間隙上方の鋳造表面に支持される溶鋼の鋳造溜めを形成し、ロール間隙の端に隣接した側部堰を制御して鋳造溜めを囲い込み、
   鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップエッジ部分がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温であるよう鋳造ストリップを形成する
   ことからなる金属ストリップ連続鋳造方法。
2. 鋳造ストリップの各エッジから６０ｍｍ以内のストリップのエッジ部分がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温である、請求項１記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
3. ロール間隙下方で鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分が粥状金属を有するよう鋳造ストリップを形成することから更になる、請求項１又は２に記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
4. 鋳造ストリップのエッジ部分の温度がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも少なくとも２５℃高い、請求項１乃至３のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
5. 鋳造ストリップのエッジ部分の温度がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも少なくとも１０℃高い、請求項１乃至４のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
6. 鋳造中、鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝を２．５ｍｍより小に制御することから更になる、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
7. 鋳造中、鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝を１．５ｍｍより小に制御することから更になる、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
8. ロール間隙下方の殻間の粥状金属の量を制御して、エッジバルジを所望通りに制御・維持することから更になる、請求項１乃至７のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
9. 鋳造中に少なくとも１つの側部堰を位置決めできる側部堰アクチュエータを設けることから更になる、請求項１乃至８のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
10. 鋳造中、鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝の深さが２．５ｍｍより大である場合に、側部堰アクチュエータにより側部堰を鋳造ロールの端の方へ動かすことから更になる、請求項９に記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
11. 鋳造中、鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝の深さが１．５ｍｍより大である場合に、側部堰アクチュエータにより側部堰を鋳造ロールの端の方へ動かすことから更になる、請求項９に記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
12. 相互方向に回転可能な一対の鋳造ロールであって、横方向に位置決めされて相互間に薄鋳造ストリップを鋳造できるロール間隙を形成する鋳造表面を有し、鋳造ストリップのエッジから５０ｍｍ以内の鋳造ストリップのエッジ部分をストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温とするようなクラウン形状を有する鋳造ロールと、
    ロール間隙上方に溶鋼を送給して、鋳造域にてロール間隙上方の鋳造表面上に支持された溶鋼の鋳造溜めを形成することができる金属送給システムと、
    ロール間隙で鋳造ロールの各端に隣接して鋳造溜めを囲い込む側部堰と、
    鋳造中に側部堰を位置決めし、鋳造中に鋳造ストリップにより少なくとも１つの側部堰に形成される溝を２．５ｍｍよりも小に制御することができる鋳造ロール各端の側部堰アクチュエータと
    からなる、金属ストリップ連続鋳造装置。
13. 鋳造ロールのクラウン形状により、鋳造ストリップの各エッジから６０ｍｍ以内のストリップのエッジ部分がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも高温であるよう鋳造ストリップを形成できる、請求項１２に記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
14. 鋳造ロールのクラウン形状により、ロール間隙下方の鋳造ストリップの各エッジから５０ｍｍ以内のストリップのエッジ部分が粥状金属を有するように鋳造ストリップを形成できる、請求項１２又は１３に記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
15. 鋳造ロール各端の側部堰アクチュエータが側部堰の摩耗率を制御して溝の深さを制御できる、請求項１２乃至１４のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
16. 鋳造ストリップのエッジ部分の温度がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも少なくとも２５℃高い、請求項１２乃至１５のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
17. 鋳造ストリップのエッジ部分の温度がストリップ幅中央部分の鋳造ストリップよりも少なくとも１０℃高い、請求項１２乃至１６のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
18. 鋳造ロール各端の側部堰アクチュエータが鋳造中に側部堰を位置決めして溝を１．５ｍｍより小に制御できる、請求項１２乃至１７のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造装置。