JP2652257B2 - 複合金属材の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、表層部と内層部の組成、すなわち化学成分
の異なる複合金属材の金属鋳片を、液状金属から連続的
に製造する場合の液状金属注入による複合金属材の連続
鋳造方法に関するものである。

（従来の技術） 連続鋳造によって複合金属材を製造する従来の方法と
して、例えば特公昭61−252898号広報に開示された技術
がある。これは第２図に示すごとく、浸漬深さの異なる
２本の浸漬ノズル２および３の吐出孔位置７および８
を、鋳造方向の異なる位置に設けて、化学成分組成の異
なる異種の液状金属を注入し、その際に２本の浸漬ノズ
ル2,3の吐出孔間に静磁場を設ける事により、異種液状
金属の混合を抑制しつつ連続的に複合金属材を製造する
方法である。

一方、複層構造も表層と内層の２種類の金属から成る
もののみを考慮していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、異種液状金属を供給する際に、２本の
ノズル２および３を使用する方法では、方形断面を持つ
スラブ鋳型１にノズルをセットする場合、それぞれのノ
ズルのセット位置を、鋳型の中心軸上から偏った位置に
設定せざるを得ず、それぞれの液状金属のノズル吐出孔
位置7,8も鋳型の中心軸から偏った位置となる。

このため鋳型１内の液状金属プール11および12内での
液状金属の流動パターン９および10は、鋳型中心軸の周
囲に左右が非対称となるが、この様に非対称な液状金属
の流動は、鋳片内部の介在物，気泡などの欠陥分布を不
均一にする。特に上部の液状金属プール11においては、
不均一な流動パターン９により介在物，気泡などの滞留
域が生ずる結果、鋳片内部に多数かつ不均一な介在物欠
陥，気泡欠陥を生ずるため、品質上の課題となってい
る。

また２本のノズルを使用した場合、鋳型１の短辺側内
壁とノズルとの距離を近く設定せざるを得ず、鋳型短辺
側内壁とノズル２および３の間の液状金属熱容量が低下
し、湯面４上にデッケル，皮はり等が頻発するため、連
続鋳造時の凝固シェル破断による液状金属の流出事故
（ブレークアウト）の原因になるという問題も生じてい
る。

さらに、複層構造も２種類の金属に限定されることな
く、今後は、３種類以上の金属による複合金属材の製造
も考慮する必要がある。

本発明は、これらの従来技術が有する課題を解決し、
優れた品質の複合金属材を安定して得ることができる連
続鋳造方法を提供する目的でなされた。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、鋳型内湯面レベ
ルより下方に、鋳片全幅に亘って鋳造方向に垂直な方向
の静磁場を鋳造方向の１箇所以上に形成させ各々の静磁
場帯を境界とした各プールに夫々の液状金属を供給する
複合金属材の連続鋳造方法であって、内部に前記プール
の数に相当する液状金属流路を持ち、それぞれの流路毎
に鋳造方向で相異なる前記各プールに開口する吐出孔を
持つ１本の浸漬ノズルを鋳型中心軸上に設置して鋳造す
ることを特徴とする複合金属材の連続鋳造方法である。

（作用） 本発明においては、従来の技術における課題を解決す
べく、静磁場によって形成された鋳型内の上下液状金属
プールにそれぞれ表層用，内層用の液状金属を供給する
際に、内部に２系列の液状金属流路を持つ１本の浸漬ノ
ズルを鋳型の中心軸上にセットする。この状態を第１図
に示す。

最初に鋳型の適当な位置に静磁場印加用の磁石15を配
設し、鋳造方向に垂直な方向の静磁場を鋳片全幅に亙っ
て形成する。こうして鋳型内に上下２層の液状金属用の
ストランド・プールを設ける。

次に液状金属を注入することになる。まず表層用の液
状金属は、液状金属流路13を通り上部の吐出孔７から上
部プール11へ供給される。同様に内層用液状金属は液状
金属流路14を通り、下部の吐出孔８から下部プール12へ
供給される。供給された液状金属は、鋳型内壁面からの
抜熱により凝固シェルを形成しながら下方へ移動してい
く。凝固シェルは成長してついには完全に凝固した鋳片
となり、鋳型下部より引出される。こうして先に凝固す
る鋳型内上部における表層部５と、それに続いて凝固す
る下部における内層部６の境界が明瞭な、すなわち両層
間の成分濃度の遷移層が薄い複合金属材を得ることがで
きる。このときそれぞれの流路に設けてある吐出孔７お
よび８を左右対称とすることによって、上下液状金属プ
ール内での流動パターン９および10を左右対称にするこ
とができる。

この様な流動パターンは、ストランドプール内での非
金属介在物の滞留域を解消するのみならず、鋳片内非金
属介在物の分布状態も均一化させるため、複合金属材の
鋳片品質を大幅に向上させることが可能となる。

さらに上部の吐出孔７を水平に対して５〜80゜上向き
に設ける事によって、ノズルと鋳型短辺側内壁との間に
十分な間隔を有する湯面４に、高温の液状金属流９が創
出される。このため、湯面の皮はり，デッケル等の発生
を防止することができ、重大な操業事故の原因となるブ
レークアウトの発生頻度も激減するため、安定した操業
が可能となる。

なおこの際に、ノズルＮの構造は二重管構造に限定す
る必要はなく、例えば、正方形あるいは矩形断面を有す
る長尺ノズルの両側面に正方形あるいは矩形断面を持つ
２本の短尺ノズルを組合せて１本とする等も可能であ
る。またノズルＮの材質としては、溶融シリカ，アルミ
ナグラファイト等、現在使用されているどの様なノズル
材質を用いてもかまわない。

また、外層用液状金属と内層用液状金属とを異なる種
類の金属とする必要はなく、同じ金属を用いることも可
能である。

さらに浸漬ノズルの液状金属流路を３系列以上とし、
前記の静磁場と同じ静磁場を上下に複数レベル設けてス
トランド・プールを液状金属流路と同数のプールに分割
し、各プールに対して浸漬ノズルのそれぞれの液状金属
流路下端の吐出孔から対応する液状金属を供給すること
によって、内層を複数の層で形成することができる。

（実施例） 実施例１ 比較例としての第２図の２本ノズル２および３を使用
して鋳造した場合と、本発明例である第１の実施例の第
１図の二重管ノズルＮを使用して鋳造した場合の比較検
討を行なった。

まず鋳造時のノズル以外の条件は全て同一とした。す
なわち鋳片の表層，内層には表１に示す化学組成を持つ
溶鋼を、それぞれ1,580℃および1,500℃の温度に保ちつ
つ鋳型１内に同時に注入した。このときのそれぞれの浸
漬ノズルの材質はアルミナグラファイト、浸漬量は表層
用溶鋼供給ノズルが100mm,内層用溶鋼供給ノズルが1,00
0mmとした。また両溶鋼の混合を抑制するための静磁場
の磁束密度は1Tesla,静磁場の幅は上下吐出孔の中心か
ら±300mm,鋳造速度は1m/min,表層と内層の溶鋼供給量
の比は1:4,鋳片のサイズは幅1,000mm厚さ200mm,全溶鋼
の鋳造量は120tonとした。

なお浸漬ノズル吐出口の向きは、２本のノズルを使用
した比較例では、第２図のように表層用が水平方向、内
層用が鉛直方向下向き、一方二重管ノズルを使用した本
発明例では、第１図のように表層用が上向き15゜、内層
用が下向き15゜とした。

第３図には、２本のノズルを使用して鋳造した場合
と、本発明例による二重管ノズルＮを使用して鋳造した
場合の、鋳片内非金属介在物の分布状態の調査結果を示
す。

従来の２本のノズルを使用した場合、表層，内層境界
面近傍での介在物個数が多くなっているのにたいし、本
発明例による二重管ノズルを使用した場合は、前記介在
物個数が激減し、また鋳片幅方向でのその分布状態は、
どこでもほぼ同じであり、均一化された。

次に第４図には、鋳造速度に対するブレークアウトの
発生率を、２本のノズルを使用した従来例の場合と、本
発明例の二重管ノズルを使用した場合について比較して
示した。この第４図から明らかなように、操業事故であ
るブレークアウト回数も激減し、本発明ノズルが安定操
業にも絶大な効果が有ることが判明した。

実施例２ 第５図は第２の実施例の方法を示す図で、三重管ノズ
ルＮ′を使用して表層，中間層及び内層から成る複合金
属材を連続鋳造している状態を示す。基本的構成は、第
１図の二重管ノズルＮの場合を三重管に拡張し、静磁場
15,15′を上下２レベルに設けた点が異なる。

鋳造点の条件は以下の通りである。すなわち鋳片の表
層，中間層及び内層には表２に示す化学組成を持つ溶鋼
を、それぞれ1,580℃、1,540℃および1,500℃の温度に
保ちつつ鋳型１内に同時に注入した。このときの浸漬ノ
ズルＮ′の材質はアルミナグラファイト、浸漬量は表層
用溶鋼供給ノズルが100mm,中間層用溶鋼供給ノズルが70
0mm,また内層用溶鋼供給ノズルが1,300mmとし、吐出口
の向きは表層用７が上向き15゜、中間層用８′が水平方
向，また内層用８が下向き15゜とした。また溶鋼同士の
混合を抑制するための上下２段の静磁場の磁束密度はい
ずれも1Tesla,静磁場の幅もいずれも上下吐出孔の中心
から±200mm,鋳造速度は1m/min,表層と中間層と内層の
溶綱供給量の比は1:1:3,鋳片のサイズは幅1,000mm厚さ2
00mm,全溶綱の鋳造量は120tonとした。

前記第３図に、本発明例による三重管ノズルＮ′を使
用して鋳造した場合の鋳片内非金属介在物の分布状態の
調査結果を同時に示す。本発明例によるノズルを使用し
た方法でも鋳片内非金属介在物は少なく、鋳片幅方向で
その分布状態が均一化されていることがわかる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明においては、従来２本ある
いは３本以上使用しなければならないノズルを１本にま
とめることにより、ノズルを鋳型中心軸上にセット可能
とし、ストランドプール内液状金属流動を左右対称とす
ることにより、プール内での介在物などの滞留を解消し
て鋳片品質を大幅に向上させるとともに、鋳型短辺側内
壁−ノズル間の距離を十分確保でき、湯面上の皮はり，
デッケルの生成などを抑制することができるため、安定
した複合金属材の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明例の二重管ノズルを使用して複合金属材
を連続鋳造している状態を示す図面、第２図は従来法例
による２本のノズルを使用して複合金属材を連続鋳造し
ている状態を示す図面、第３図は従来の２本のノズルの
場合と本発明例の１本のノズル（二重管及び三重管）の
場合の介在物個数分布を示す図面、第４図は従来の２本
のノズルの場合と本発明例の１本のノズルの場合のブレ
ークアウト発生回数の比較を示す図面、第５図は本発明
例の三重管ノズルを使用して、複合金属材を連続鋳造し
ている状態を示す図面である。 １……鋳型、２……浸漬ノズル（表層用）、３……浸漬
ノズル（内層用）、４……湯面、５……鋳片外層、６…
…鋳片内層、６′……鋳片中間層、７……表層用液状金
属吐出孔、８……内層用液状金属吐出孔、８′……中間
層用液状金属吐出孔、９……上部プール内流動パター
ン、10……下部プール内流動パターン、10′……中間部
プール内流動パターン、11……上部液状金属プール、12
……下部液状金属プール、12′……中間部液状金属プー
ル、13……浸漬ノズル内表層液状金属流路、14……浸漬
ノズル内内層液状金属流路、14′……浸漬ノズル内中間
層液状金属流路、15,15′……静磁場印加用磁石、Ｎ…
…ノズル（二重管）、Ｎ′……ノズル（三重管）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳型内湯面レベルより下方に、鋳片全幅に
   亘って鋳造方向に垂直な方向の静磁場を鋳造方向の１箇
   所以上に形成させ、各々の静磁場帯を境界とした各プー
   ルに夫々の液状金属を供給する複合金属材の連続鋳造方
   法であって、内部に前記プールの数に相当する液状金属
   流路を持ち、それぞれの流路毎に鋳造方向で相異なる前
   記各プールに開孔する吐出孔を持つ１本の浸漬ノズルを
   鋳型中心軸上に設置して鋳造することを特徴とする複合
   金属材の連続鋳造方法。