JP2574550B2

JP2574550B2 - 単ベルト方式連続鋳造装置

Info

Publication number: JP2574550B2
Application number: JP3079995A
Authority: JP
Inventors: 紀代美塩; 一美安田; 健彦藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPH04313451A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行中のベルト上に溶
融金属溜まりを形成し、該ベルトを介して該溶融金属溜
まりをその底部側から冷却して該ベルト上に金属薄板を
形成する単ベルト方式連続鋳造装置に関する。

【０００２】例えば、特開昭６２−１６８５１号公報に
はかかる単ベルト方式連続鋳造装置が開示され、その概
略構成が添付図面９に示され、この単ベルト方式連続鋳
造装置は適当な金属材料、例えば厚さ1.2 ミリ程度の薄
い鋼板から作られた無端ベルト１０を具備する。無端ベ
ルト１０は駆動プーリ１２および従動プーリ１４間に掛
け渡され、駆動プーリ１２は矢印Ａの方向に回転駆動さ
せられ、これにより無端部材１０の上側走行部は矢印Ｂ
の方向に走行させられる。無端ベルト１０の両端には無
端チェーン（図示されない）が配置され、各無端チェー
ン（図示されない）には多数の耐熱ブロック片１６が取
り付けられる。これら耐熱ブロック片１６は適当な耐火
材料例えばアルミナグラファイト等から形成され、適当
な金具を介して無端チェーンに連結される。各無端チェ
ーンは駆動プーリ１２および従動プーリ１４と同軸とな
ったスプロケット間に掛け渡され、このとき該無端チェ
ーンの上側走行部側の耐熱ブロック片１６は無端ベルト
１０上にその該当縁に沿って載せられると共に該無端チ
ェーンの走行速度は無端ベルト１０と同期させられる。
すなわち、無端ベルト１０の両側縁に沿ってその上に載
せられた耐熱ブロック片１６と該無端ベルト１０に対し
て相対速度零の状態で移動することになる。なお、図示
するように、無端ベルト１０は従動プーリ１４から駆動
プーリ１２側に上向きに傾斜されているが、この傾斜角
度については調節可能である。

【０００３】無端ベルト１０の上側走行部上には従動プ
ーリ１４側に接近して堰部材１８が設けられ、この堰部
材１８は適当な耐火材料例えばアルミナグラファイト等
から形成される。堰部材１８は図示されない静止構造体
によって支持され、このとき堰部材１８は無端ベルト１
０の上側走行部の上面とその両端の耐熱ブロック片１６
の内側側面とに対して密接するように配置される。ま
た、無端ベルト１０の上側走行部の上方位置にはタンデ
ッシュ２０が配置され、このタンデッシュ２０も図示さ
れない静止構造体によって支持される。図示するよう
に、タンデッシュ２０からは溶融金属が堰部材１８の前
方側（すなわち、無端ベルト１０の上側走行部の走行方
向に対して）に注がれ、これにより無端ベルト１０の上
側走行部上には溶融金属溜まり２２が形成される。

【０００４】無端ベルト１０の上側走行部の下方側には
冷却器２４が配置され、この冷却器２４からは冷却水が
絶えず噴射され、このため溶融金属溜まりの底部側部分
が冷やされて凝固されると共に矢印Ｂの方向に移動さ
れ、かくして無端ベルト１０の上側走行部上に金属薄板
２６が形成され、この金属薄板２６は処理ロール２８に
よって処理された後に、例えば参照符号３０で示すよう
にコイル状に巻き取られる。なお、処理ロール２６は金
属薄板２６の板厚を目標値に圧延するために用いてもよ
いし、あるいはその表面性状を整えるために用いること
もできる。

【０００５】上述に述べたような単ベルト方式連続鋳造
装置の利点としては、無端ベルト１０の傾斜角度、その
走行速度等のパレメータを変えることによって金属薄板
２６の板厚が直ちにまたその連続鋳造運転中にも変更さ
れ得る点、また金属薄板２６の凝固時の凝固方向が一方
向となっているためにその品質が均一である点等が挙げ
られる反面、以下に述べるような問題点も指摘されてい
る。すなわち、単ベルト方式連続鋳造装置の作動中に堰
部材１８にも溶融金属が徐々に析出して凝固し、その凝
固部分が周期的に剥離されると、いわゆるコールドシャ
ットと呼ばれる欠陥が金属薄板２６に生じることにな
る。詳しく述べると、図１０(a) に示すように、堰部材
１８に析出した凝固金属部分３２が成長して溶融金属溜
まり２２の底部側の凝固金属部分３４と一体となると、
凝固金属部分３２が堰部材１８から剥離する。このよう
な剥離が生じると、図１０(b) に示すように、凝固金属
部分３２と堰部材１８との間に入り込んだ溶融金属は凝
固して新たな凝固金属部分３６が形成されるが、この新
たな凝固金属部分３６と凝固金属部分３２との間には不
連続な境界面すなわちコールドシャット３８が生じるこ
とになる。凝固金属部分３２の上方側は溶融金属溜まり
２２内で次第に溶けて、その厚さは溶融金属溜まり２２
の底部側の凝固金属部分３４と同じになるが、コールド
シャット３８は図１０(c) に示すように欠陥として残る
ことになる。なお、そのような欠陥を持つ金属薄板２６
が例えば図９に示すようにコイル状に巻かれた場合に
は、コールドシャット３８の箇所で破断が生じ得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、かかるコール
ドシャット問題を克服するために、従来では、種々の方
策が取られている。例えば、特開昭62-40957号では、堰
部材１８に加熱手段を組み込み、これにより該堰部材１
８への溶融金属の析出を阻止してコールドシャットの発
生を防止することが提案されている。しかしながら、堰
部材１８を加熱したとしても、無端ベルト１０の上側走
行部は冷却されなければならず、このため堰部材１８の
下端側での溶融金属の析出を防ぐことはできないので、
コールドシャットの発生を完全に阻止するとは不可能で
ある。また、特開昭62-97750号および特開平１-22453号
では、堰部材１８を無端ベルト１０の走行方向に沿って
前後に振動させることによって該堰部材１８への溶融金
属の析出を阻止してコールドシャットの発生を防止する
ことが提案されているが、この場合にも堰部材１８に対
する溶融金属の析出を完全に防止することはできず、か
くしてコールドシャット発生の完全阻止は達成され得な
い。要するに、今までに提案されたいずれの解決策は歩
止まりの向上には役立つが、コールドシャット問題が完
全に解決される訳ではない。したがって、本発明の目的
はコールドシャット問題を完全に克服し得る単ベルト方
式連続鋳造装置を提供することである。

【０００７】本発明によれば、水平または上向きに傾斜
して走行する無端ベルトの上面と後部の堰部材と前記無
端ベルトと同期して移動する耐熱ブロック片郡からなる
サイド堰とで溶融金属湯溜まりを形成し、その底部側か
ら冷却して該ベルト上に金属薄板を形成する単ベルト方
式連続鋳造装置であって、該ベルトの走行方向に対して
その下流側への溶融金属湯溜まりの流出を阻止するため
に該ベルトに対して静止状態に堰部材を設けたものにお
いて、該堰部材から溶融金属湯溜まりを少なくともその
底部側で引き離すために該溶融金属湯溜まりに該ベルト
の走行方向に電磁気力を付与する電磁気力発生手段を設
けたことが特徴とされる。

【０００８】

【作用】以上の構成から明らかなように、本発明の一局
面によれば、溶融金属溜まりの流出を阻止するために電
磁気力発生手段によって得られる電磁気力が利用される
ので、ベルト上以外での溶融金属の析出は生じることが
ない。また、本発明のもう一方の局面によれば、溶融金
属溜まりの流出を阻止する堰部材から該溶融金属溜まり
を少なくともその底部側で引き離すために電磁気力発生
手段によって得られる電磁気力が利用されるので、たと
え堰部材の上方側で溶融金属が析出したとしても、その
凝固金属部分がベルト上での凝固金属部分に付加される
ことはない。もちろん、溶融金属溜まりが堰部材から完
全に引き離されれば、該堰部材での溶融金属の析出は完
全に阻止される。

【０００９】

【実施例】次に、添付図面の図１ないし図８を参照し
て、本発明による単ベルト方式連続鋳造装置の実施例に
ついて説明する。先ず、図１および図２を参照すると、
本発明による単ベルト方式連続鋳造装置の第１の実施例
が示され、その基本的な構成は図９に示した単ベルト方
式連続鋳造装置と同様である。なお、図１および図２で
は、図９の単ベルト方式連続鋳造装置の構成要素と同様
な構成要素については同じ参照符号が用いられる。

【００１０】図１に示すように、本実施例では、堰部材
１８の上下側には永久磁石４０および４２が配置され、
これら永久磁石は４０および４２は図示されない静止構
造体によって支持される。永久磁石４０および４２の互
いに向かい合う側は異極とされ、例えば永久磁石４０が
Ｎ極、永久磁石４２がＳ極とされる。一方、図２に示す
ように、無端ベルト１０の上側走行部の両側縁に沿って
その上に載せられた耐熱ブロック片１６には回転電極４
４および４６が接触させられ（なお、図１では、図示の
複雑化を避けるために体熱ブロック片１６は省かれてい
る）、上述したように永久磁石４０はＮ極、永久磁石４
２はＳ極とされる場合には、回転電極４４は直流電源４
８の正側に、回転電極４６は負側に接続される。本実施
例では、体熱ブロック片１６は導電性の耐火材料例えば
アルミナグラファイト等から形成されるので、堰部材１
８に隣接する溶融金属部分中には直流電流が回転電極４
４から回転電極４６側に向かって流れる。このため堰部
材１８に隣接する溶融金属部分はフレミングの左手の法
則により電磁気力Ｆを受けて堰部材１８から引き離さ
れ、かくして堰部材１８への溶融金属の析出が排除され
て、コールドシャットの発生は確実に阻止され得る。な
お、冷却器２４には永久磁石４２側に隣接する箇所に傾
斜部４２ａを設けて、そこから冷却水を永久磁石４２と
無端ベルト１０の上側走行部との間に導いてその上側走
行部を冷却してもよいし、あるいはその間に冷却水噴射
パイプを敷設してもよい。

【００１１】なお、図１および図２に示す実施例におい
て、無端ベルト１０の速度（鋳造速度）を６m/min 、鋳
造板幅（金属薄板２６）を1,000mm 、溶湯ヘッドを40m
m、鋳造板厚を20mmとする鋳造条件下では、永久磁石４
０および４２間に下限値として0.5Teslaの磁場を発生さ
せ、かつ溶融金属中に下限値として0.1A/mm²の電流を流
すことによって、コールドシャトの発生を阻止し得るこ
とが判明した。

【００１２】図３には、上述の第１の実施例の変形実施
例が示され、この変形実施例では、永久磁石４０が堰部
材１８の背面側に配置され、このとき該永久磁石４０の
Ｎ極側がその背面と向かい合わせられる。この場合に
は、堰部材１８に隣接する溶融金属部分をそこから引き
離す電磁気力Ｆは幾分上側に向くように作用することに
なる。なお、図３の実施例では、上述した鋳造条件と同
じ条件下では、コールドシャトの発生を阻止するための
下限値として、0.5Teslaの磁場、0.05A/mm² の電流が必
要であった。

【００１３】以上に述べた第１の実施例およびその変形
実施例において、溶融金属溜まり２２の流出を充分に阻
止し得る電磁気力Ｆを発生させることも可能であり、電
磁気力Ｆだけで溶融金属溜まり２２を保持させ得る。ま
た、耐熱ブロック片１６がセラミック等の非導電性材料
から作られる場合には、ジルコニウムダイボライト等の
耐熱溶融性材料から作られた電極板を金属溶融溜まり２
２内に直接浸漬させて所定方向に電流を流すことも可能
である。更に、永久磁石４０および４２の代わりに電磁
石を用いてもよいことは言うまでもない。

【００１４】溶融金属は電気導電性流体であり、この電
気電導性流体に磁場が印加された場合にその電気導電性
流体にどのような影響が与えられるかについては種々の
研究が行われている。例えば、図４に示すように、ｚ軸
方向に拡がった溶融金属５０のｘｙ平面に平行な方向に
振動磁場（表面最大値）としてＨ(A/m) を印加した場合
（なお、ｙ軸はｘ軸およびｚ軸に直角でしかもそれらの
交点を通る）には、溶融金属５０はｚ軸に沿う電磁気力
Ｆを受け、これを単位表面積当たりの圧力Ｐで示すと、
Ｐは以下の式っで表せる。Ｐ＝（μＨ²／４）ここで、μは透磁率(H/m) なお、上式の導出については、日本鉄鋼協会編１２９・
１３０回西山記念技術口座「電磁気を利用したマテリア
ル・プロセッシング」の55頁から58頁に詳しく述べられ
ている。

【００１５】図４に示したような電磁気力Ｆを利用した
第２の実施例が図５および６に示されている。本実施例
でも、その基本的な構成は図９に示した単ベルト方式連
続鋳造装置と同様であり、図９の単ベルト方式連続鋳造
装置の構成要素と同様な構成要素については同じ参照符
号が用いられる。堰部材１８の背面にはリード線を巻回
して形成したコイル５２がジグザク状に折り返して配置
され、その折返し部が例えば図５から明らかなように堰
部材１８の背面の上下に５列となるようにされる。コイ
ル５２の両端は図６に示すように交流電源５４に接続さ
れ、これにより堰部材１８の背面全体に亘ってそれに対
して平行な方向に振動する磁場が発生させらる。かくし
て、図４で説明したように、堰部材１８に隣接する溶融
金属部分にはそれを該堰部材１８から引き離すようにな
った電磁気力Ｆが作用し、その結果堰部材１８への溶融
金属の析出が排除されて、コールドシャットの発生は確
実に阻止され得る。なお、この第２の実施例では、先に
述べた鋳造条件と同じ条件下では、コールドシャトの発
生を阻止するための下限値として、2,000Aのコイル電流
が必要であった（コイル５２が５ターン、すなわちその
折返し部が５列の場合）。

【００１６】図７および図８を参照すると、上述の第２
の実施例の変形実施例が示され、この実施例では、コイ
ル５２が堰部材１８の背面側と無端ベルト１０の上側走
行部の下方側と間を順次巻き付けられ、その巻付け部分
が図７から明らかなように該堰部材１８の背面側および
該上側走行部側でそれぞれ５列となるようにされる。図
８に示すように、コイル５２の両端が交流電源５４に接
続されると、堰部材１８に隣接する溶融金属部分をそこ
から引き離すべく作用する電磁気力Ｆは幾分上側に向く
方向となる。というのは、かかる電磁気力は堰部材１８
側から得られる電磁気力と無端ベルト１０の上側走行部
側から得られる電磁気力との合力として得られるからで
ある。なお、この変形実施例の場合も、先に述べた鋳造
条件と同じ条件下では、コールドシャトの発生を阻止す
るための下限値として、2,000Aのコイル電流が必要であ
った（コイル５２が５ターン、すなわちその巻付け部が
５列の場合）。

【００１７】以上に述べた第２の実施例およびその変形
実施例においても、溶融金属溜まり２２の流出を充分に
阻止し得る電磁気力Ｆを発生させることも可能であり、
この場合には堰部材１８を省くことも可能である。な
お、図７および図８の実施例では、単一のコイル５２が
堰部材１８の背面側と無端ベルト１０の上側走行部の下
方側と間を順次巻き付けられたが、堰部材１８の背面側
と無端ベルト１０の上側走行部の下方側とでそれぞれ個
別にコイルを設けるようにしてもよい。

【００１８】以上の記載から明らかなように、本発明に
よれば、溶融金属溜まりを該堰部材から電磁気力でもっ
て引き離すことが可能であるので、コールドシャットの
発生を完全に阻止することができる。かくして、本発明
による単ベルト方式連続鋳造装置にあっては、きわめて
信頼度の高い連続鋳造運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による単ベルト方式連続鋳造装置の第１
の実施例を示す概略側面図である。

【図２】図１の部分平面図である。

【図３】図１に示した第１の実施例の変形実施例を示す
概略側面図である。

【図４】本発明による単ベルト方式連続鋳造装置の第２
の実施例の原理を説明する説明図である。

【図５】本発明による単ベルト方式連続鋳造装置の第２
の実施例を示す概略側面図である。

【図６】図５の部分平面図である。

【図７】図５に示した第２の実施例の変形実施例を示す
概略側面図である。

【図８】図７の部分平面図である。

【図９】従来の単ベルト方式連続鋳造装置を示す概略側
面図である。

【図１０】図９に示した従来の単ベルト方式連続鋳造装
置の問題点を経時的に説明する説明図である。

【符号の説明】

１０…無端ベルト１２…駆動プーリ１４…従動プーリ１６…耐熱ブロック片１８…堰部材２０…タンデッシュ２２…溶融金属溜まり２４…冷却器２６…金属薄板４０…永久磁石４２…永久磁石４８…直流電源５２…コイル５４…交流電源

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水平または上向きに傾斜して走行する無
端ベルト（１０）の上面と後部の堰部材（１８）と前記
無端ベルトと同期して移動する耐熱ブロック片（１６）
郡からなるサイド堰とで溶融金属湯溜まり（２２）を形
成し、その底部側から冷却して該ベルト（１０）上に金
属薄板（２６）を形成する単ベルト方式連続鋳造装置に
おいて、前記堰部材（１８）から溶融金属湯溜まり（２２）を少
なくともその底部側で引き離すために該溶融金属湯溜ま
り（２２）に該ベルトの走行方向に電磁気力を付与する
電磁気力発生手段（４０、４２、４８：５２、５４）を
設けたことを特徴とする単ベルト方式連続鋳造装置。