JP2523806B2 - 連続鋳造機、及びその方法 - Google Patents

連続鋳造機、及びその方法

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JP2523806B2 JP63199860A JP19986088A JP2523806B2 JP 2523806 B2 JP2523806 B2 JP 2523806B2 JP 63199860 A JP63199860 A JP 63199860A JP 19986088 A JP19986088 A JP 19986088A JP 2523806 B2 JP2523806 B2 JP 2523806B2
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/0697Accessories therefor for casting in a protected atmosphere

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融金属、特に溶鋼から直接鋳片を製造す
る連続鋳造機及びその方法に関り、表面品質の良好な鋳
片を安定して鋳造するに好適な湯面シール装置を備えた
連続鋳造機及びその方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、溶鋼から厚さ数十mm以下の薄板を直接鋳造成形
する薄板連鋳技術に関する研究開発が盛んに行われるよ
うになつた。その代表的な方法に双ベルト法や双ロール
法がある。これらは、いずれも湯溜りを形成する堰4辺
のうち、2辺が鋳片と同期して移動する連続鋳造法であ
り、共通の解決すべき課題がある。ここでは、双ロール
法について言及するが、双ベルト法についても同じこと
がいえる。
双ロール法は、互いに反対方向に回転するように対向
配置された一対の内部冷却ロールの円周上に湯溜りを形
成させ、この湯溜り内の溶湯をロール円周面上で凝固さ
せながらロール間隙で薄板に成形するものである。
第1図に示すように、鋳造中の湯溜りの表面では図の
矢印dで示すような湯流れが生じる。即ち、湯面がロー
ル円周面と接する部分では、ロールの回転につれて下方
に引きずられるように移動するので、湯溜りの中央から
ロール円周面の方に向う流れが湯面上で発生する。この
流れのために湯面上に酸化膜(スカム)等が生成する
と、これがロール円周面の方に移動してロールと湯との
間に取り込まれ、鋳造される薄板表面にそのまま貼り付
いてスカム欠陥となる。この欠陥はそれ自体でも表面の
凹凸が大きく、さらに表面割れや湯じわの原因となる場
合も少なくない。
同様に、湯面が冷却されて湯溜り表面に凝固片が形成
されても、これがロールと湯との間に取り込まれて表面
欠陥となり、凝固片の大きさが甚だしいとロール間の隙
間を押し広げたり、板切れを起こしたり、あるいは、ノ
ズルと結合した凝固片がロールまでに伸長し、ロール回
転の衝撃でノズルが折損したりするトラブルが生じる。
以上のように、湯面上に発生するスカムや凝固片は双
ロール式連続鋳造機による薄板製造においては、有害の
ものである。
前者を解決するものとして以下の発明が開示されてい
る。特開昭62−130749号公報は、湯面の上に密閉体を配
設し、その中に不活性ガスを供給して湯面の酸化による
スカムの生成を防ぐ方法である。特開昭60−170562号公
報は、湯溜りの溶湯表面に不活性ガスを吹付けることに
よつてスカムの生成を防ぐ装置である。また、特開昭59
−199152号公報は、双ロール機全体を不活性ガス雰囲気
室に納める方式である。
後者を解決するものとして、特開昭61−7049号公報,
実開昭62−15840号公報が開示されている。両者とも湯
溜り上部空間に反射板を配設し、湯溜り表面の温度低下
を防止しようとするものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
連続鋳造法では、前述のような湯の流れによつて、湯
面上にスカム等が生成するとともに、湯面からの放冷に
より凝固片も生成し、薄板表面に取り込まれて表面欠陥
となる。
前記公報等で提案された不活性ガスで湯溜り表面を保
護する方法は、湯面の表面酸化を防止しようとするもの
である。しかし、不活性ガスを湯面に吹き付けると、湯
面がガスにより冷却され易くなり、湯面に凝固片が生成
し易くなるという問題が伴う。
一方、反射板を設ける方法は、凝固片の生成を防止す
る上で効果はあるが、湯面が大気に開放しているので、
表面酸化を防止する上で十分でないという問題が伴う。
連続鋳造法では、スカムや凝固片のないきれいな湯面
の状態で鋳造を行う必要がある。従来提案された方法
は、単に酸化を防ぐシール効果のみか表面に凝固片が生
成するのを防止する保温効果のみを考慮したものであ
り、表面品質の良好な薄板を安定して鋳造するという観
点からは不充分であつた。
また、特開昭59−199152号公報に提案されたような双
ロール機全体を不活性ガス雰囲気室に納める方式では薄
板の水冷による2次冷却が行なえないだけでなく、双ロ
ール機のメンテナンス性や操業性においても難点があ
る。
一方、鋳型が上下振動する従来の連続鋳造機では、湯
面の保熱や酸化防止のためにパウダを散布する方法が広
く実用化されているが、この方法を長辺鋳型が鋳片と同
期して移動する薄板連鋳機に適用すると、このパウダが
同期鋳型に引き込まれてパウダの消費量が多くなるばか
りでなく、パウダの不均一付着により冷却能力が変動し
鋳片の表面品質が劣化するという問題があつた。
本発明は、上述の問題点を解消して、表面品質の良好
な鋳片を安定して鋳造するのに好適な連続鋳造機及びそ
の方法を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成する手段として、周囲を堰
止められた湯溜りに形成される湯面上方に設けられたカ
バー及び湯面に対向している反射板から成る湯面シール
装置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成される
空間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する連続鋳造
機において、前記カバーと反射板の間に設けられた非酸
化性ガスを予熱する手段を設置するものであり、該予熱
された非酸化性ガスを前記供給手段から、湯面シール装
置と堰及び湯面から形成される空間へ供給することを特
徴とするものである。
前記非酸化性ガス予熱手段は、カバーと湯面に対向し
ている反射板との間隙にガス流路を設け、該流路を非酸
化性ガスが通過する間に反射板からの熱伝達により非酸
化性ガスを予熱するものである。
なお、本発明では、非酸化性ガスを予熱する手段を上
記記載の手段に限定する必要はなく、予熱手段は湯面シ
ール手段とは別に設けてもよい。
また、本発明は、双ロール式,双ベルト式連続鋳造機
に適用できる。
〔作用〕
鋳型内溶湯湯面上方にカバー及び湯面に対向している
反射板から成る湯面シール装置を設け、湯面からの熱放
散を低減し湯面の温度低下によつて湯面に凝固片が生成
すのを極力防止している。しかしながら、スカム発生防
止のために予熱されていない非酸化性ガスをカバー内に
供給すると、非酸化性ガスが湯面を冷却し、極薄い凝固
片を湯面に生じさせてしまい、鋳片の欠陥となつてしま
う。これを防ぐには湯面に非酸化性ガスが到達する時の
温度が500℃以上であればよいことが実験的に判明し
た。本発明では非酸化性ガスを500℃以上に予熱して供
給するのでこのような問題は生じない。ここで、非酸化
性ガスとはHe,Ar,やN2のような不活性ガスや中性ガス及
び炭化水素ガス、H2,COのような還元性ガスさらにはそ
れらの混合ガスを指す。ガス流量は、少なすぎると湯面
の酸化防止効果がなく、逆に、多すぎると湯面冷却量が
増えるだけでなく不経済である。限定的ではないが、湯
面の単位面積あたり0.02〜0.22Nl/min・cm2が適当であ
る。
非酸化性ガスを加熱するには、非酸化性ガス供給手段
の途中に電気ヒータを設ける方法も考えられるが、 (1)加熱エネルギーが必要である。
(2)ヒータから密閉体までの途中配管から熱が逃げ
る。
という問題がある。一般に、非酸化性ガスはその熱容量
が小さく冷却され易いので断熱が困難である上、鋳造開
始時なかなか配管及び断熱材が加熱されないので、配管
を高温に予熱しておく必要がある。
本発明は、以下のようにして非酸化性ガスの予熱を行
う。
前記カバー及び湯面に対向している反射板から成る湯
面シール装置において、カバーと反射板との間にガス流
路を設ける。反射板は湯面からの輻射熱を受けて高温に
なつているので、このガス流路に非酸化性ガスを流す
と、熱伝達により反射板から非酸化性ガスに熱が伝わ
り、非酸化性ガスを加熱することができる。
ここで、熱伝達を効率良く行わせる為に反射板とカバ
ーとの間を狭くすることにより、非酸化性ガスの流速を
大きく、かつ、非酸化性ガスと熱反射板との接触面積を
大きくする。
ここで、本発明によりどの程度湯面からの熱放散を防
止出来るかを定量的に説明する。
今、ロール径がφ830mm、面長がB=600mm、ロール最
狭隙部間隔が2.1mmなる双ロール式連鋳機でSUS304を鋳
造するケースを考える。ロール中心から湯面までの鉛直
方向距離を160mmとすると湯面面積Arは0.040m2となり、
ここからの単位時間当りの輻射熱qmは湯面の輻射率を0.
2として (1)カバーがない場合 ここに、 θm:容湯温度=1500℃ θa=雰囲気温度=27℃ この量は湯面の表面状態に大きく依存し、湯面が酸化
したり湯面に凝固片が形成されると、輻射率は0.5〜0.8
にまでなり、これによりqmも大きく増加するものであ
る。
(2)カバーがある場合 この場合にはカバーの外表面積Aaを湯面面積Arの5倍
程度に、外表面温度を150℃程度に出来るから、外表面
積の輻射率を1.0としてもカバーの外表面からの単位時
間当りの輻射熱qsは ここに、 θs:カバー外表面温度=150℃ Aa:カバーの外表面積=5×Ar であり、カバーによる放熱量を密閉体が無い場合の約6
%に低減出来ることが分かる。
一方、非酸化性ガスを室温から500℃にまで加熱する
のに要する熱量qgが、上記qm以上であればカバーの湯面
保熱効果が失われて不都合であるが、この熱量qgは、非
酸化性ガスとしてアルゴンガスを用いると qg=ρ・c・Q・60/1000・(500−θa) =182kcal/h ここに、 ρ:アルゴンガスの密度=1.035kg/m3 c:アルゴンガスの比熱=0.124kcal/kg・℃ Q:アルゴンガスの流量=50Nl/min (これは0.125Nl/min・cm2に相当) と、湯面から放散する熱量と比べて、非酸化性ガスを加
熱するのに要する熱量は非常に小さく、非酸化性ガスを
カバー内で予熱しても、これによるカバーの湯面保熱効
果をそれほど低減しないことが分かる。
〔実施例〕
本発明の第1の実施例を第1図〜第3図を用いて説明
する。矢印Cにて示される方向に回転駆動されている2
つの内部水冷銅合金製ロール1(A),1(B)とロール
1(A)と1(B)両端に設けられたサイドダム2とで
形成される湯溜り3内に、溶融金属をノズル4を介して
供給する。溶融金属はロール1(A),1(B)により冷
却され、徐々に凝固し鋳片5となつて下方へ引き抜かれ
る。ノズル4先端は湯溜り3内部に浸漬され、溶湯吐出
口6は湯面7より下方に開口しているので、吐出流によ
る湯面7の波立ちが抑制される。
本発明に係る湯面シール装置8は、カバー9及び湯面
7側に対向している熱反射板10から成つている。カバー
9と熱反射板とは間隙を形成しており、非酸化性ガスを
通すためのガス流路11である。熱反射板10は、例えば、
ステンレス鋼板等の耐熱性鋼板であるのが適当である。
熱反射板10は湯面7からの輻射により高温に加熱されて
いる。また、湯面7からの輻射熱が熱反射板10により多
く戻されるように、熱反射板10は外向きに凸の形状をし
ている。カバー9と熱反射板10より形成されているガス
流路11、第2図に示すように複数本の幅広スリツトが加
工されており、スリツト内に非酸化性ガスを流す。スリ
ツト深さtは2〜5mmとし、幅b及び本数は非酸化性ガ
スのスリツト内流速が1m/sec以上になるように適宜選定
される。
非酸化性ガスは矢印aで示すように供給口から分岐管
12,カバー9に設けた開口13を経てガス流路11に供給さ
れ、スリツトを通過する間に加熱され、加熱された非酸
化性ガスは熱反射板10に設けられた吐出口14から矢印b
方向に吐出される。吐出口14の開口面積はスリツト面積
より大きくして非酸化性ガスの吐出速度を1m/sec以下に
するのが望ましい。これは、吐出流が湯面7に衝突する
時の速度を小さくして非酸化性ガスが湯面7を冷却する
のを抑えるためである。
特に、ノズル4周囲の下向きガス流は、加熱により空
間より軽くなつた非酸化性ガスがノズル4とシール装置
8との隙間から上方へ逃げる量を低減させる働きをして
いる。
熱反射板10の熱は非酸化性ガスに伝わるだけでなくカ
バー9にも逃げるので、カバー9の外表面には断熱材15
を施工し、湯面7からの熱放散を可能な限り防いでい
る。
カバー9の周囲とロール1A・1B,サイドダム2間の隙
間を耐火性ウール等で出来ているガスシール材16でシー
ルし、吐出口14からカバー9内部に供給された非酸化性
ガスが外部に流出すのを防止している。
本発明の好適な第3の実施例を第5図を用いて説明す
る。
本実施例の細部の構造は第1の実施例と同様であり説
明を省略する。これは湯溜り3を形成する周囲の堰31が
固定あるいは同期して上下振動する連鋳機に適用したの
である。限定的ではないが、前者は長辺堰を有する双ロ
ール式,単ロール式あるいは水平式連鋳機の注湯部、後
者は従来方式あるいは漏斗状鋳型を有する連鋳機の注湯
部が該当し、堰上面にシール装置8を固設した。この場
合は、堰31の内癖が湾曲しておらず鉛直なので熱反射板
10は湯面7と平行にして反射熱が全面に均一に分布する
ようにする。
このタイプの連鋳機は前述のように湯面酸化防止ある
いは保熱のためにパウダを湯面に散布する方法も採り得
るが、これには、 (1)定期的に人手でパウダを投入したり、投入したパ
ウダが湯面全体に満遍無く行き渡るように掻き混ぜたり
しなければならず、作業環境が悪い。また、最近の自動
化の進んだ設備においてこの作業の為だけにオペレータ
を配置するのは無駄である。
(2)機械にてパウダを投入する方法ではまだ湯面全体
への均一散布の点で完全でなく、完全にしようとすれば
機械が複雑・高価なものとなる。
といつた問題があり、本実施例ではパウダ投入が不要に
なるので、これらの問題を解決出来る。
以上の実施例では説明を省いたが、湯面高さや湯面に
スカム・凝固片が生成したかどうかを監視する為に、サ
イドダムあるいは湯面シール装置の一部に透明部分を設
けたり、フアイバースコープを取付けたりの変更を本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で行ない得ることは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、湯面の温度を低下させることなく湯
面を非酸化性雰囲気に保てるので、表面品質の良好な鋳
片を安定して鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す中心断面図であ
り、第2図は第1図のI−I断面図、第3図は第1図の
II−II矢視図である。 第4図は本発明の第2の実施例を示し、第3図に相当す
る矢視図である。 第5図は本発明の第3の実施例を示す中心断面図であ
る。 1(A),1(B)…ロール、2…サイドダム、3…湯溜
り、4…ノズル、5…鋳片、6…溶湯吐出口、7…湯
面、8…湯面シール装置、9…カバー、10…熱反射板、
11…ガス流路、12…分岐管、13…開口、14…吐出口、15
…断熱材、16…シール材。
フロントページの続き (72)発明者 松永 滋 山口県新南陽市大字富田4976番地 日新 製鋼株式会社周南製鋼所内 (72)発明者 塙 武志 山口県新南陽市大字富田4976番地 日新 製鋼株式会社周南製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭54−109034(JP,A) 特開 昭57−36046(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周囲を堰止められた湯溜りの上方に設けら
    れたカバー及び湯面に対向している反射板から成る湯面
    シール装置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成
    される空間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する連
    続鋳造機において、前記カバーと反射板の間に設けられ
    た非酸化性ガスを予熱する手段により予熱された非酸化
    性ガスを、前記供給手段から供給することを特徴とする
    連続鋳造機。
  2. 【請求項2】対向配置された一対のロールと、該回転体
    と近接している一対の堰とで形成された鋳造空間の上方
    に設けられたカバー及び湯面に対向している反射板から
    成る湯面シール装置と、該湯面シール装置と堰及び湯面
    から形成される空間に非酸化性ガスを供給する手段とを
    有する双ロール式連続鋳造機において、前記カバーと反
    射板の間に設けられた非酸化性ガスを予熱する手段によ
    る予熱された非酸化性ガスを、前記供給手段から供給す
    ることを特徴とする双ロール式連続鋳造機。
  3. 【請求項3】対向配置された一対のベルトと、該回転体
    と近接している一対の堰とで形成された鋳造空間の上方
    に設けられたカバー及び湯面に対向している反射板から
    成る湯面シール装置と、該湯面シール装置と堰及び湯面
    から形成される空間に非酸化性ガスを供給する手段とを
    有する双ベルト式連続鋳造機において、前記カバーと反
    射板の間に設けられた非酸化性ガスを予熱する手段によ
    る予熱された非酸化性ガスを、前記供給手段から供給す
    ることを特徴とする双ベルト式連続鋳造機。
  4. 【請求項4】周囲を堰止められた湯溜りの上方に設けら
    れたカバー及び湯面に対向している反射板から成る湯面
    シール装置により該湯面の温度低下を防止し、該湯面シ
    ール装置と堰及び湯面から形成される空間に非酸化性ガ
    スを供給する連続鋳造方法において、前記非酸化性ガス
    を前記カバーと反射板の間のガス流路を通して予熱し、
    予熱された該非酸化性ガスを前記空間に供給することを
    特徴とする連続鋳造方法。
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