JP2938319B2 - 広幅薄肉鋳片の連続鋳造用サイド堰 - Google Patents

広幅薄肉鋳片の連続鋳造用サイド堰

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JP2938319B2 JP21278793A JP21278793A JP2938319B2 JP 2938319 B2 JP2938319 B2 JP 2938319B2 JP 21278793 A JP21278793 A JP 21278793A JP 21278793 A JP21278793 A JP 21278793A JP 2938319 B2 JP2938319 B2 JP 2938319B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、双ドラム式連続鋳造装
置等の広幅薄肉鋳片の連続鋳造に用いられるサイド堰に
関する。より具体的にはこのサイド堰において、金属ケ
ースに不定形耐火物、ベース部材を介して植設されるセ
ラミックス当板の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から一般に知られている例えば双ド
ラム式連続鋳造装置を用いた連続鋳造においては、図2
に示されるように、回転する一対の冷却ドラムRa、R
bとこのドラムの両端面に当接されるサイド堰Sa,S
bによって形成される移動鋳型内に、タンディッシュ内
から内ノズルa、外ノズルbを介して溶湯eを供給し、
移動鋳型内に所定レベルの湯溜り部pをつくりつつ、冷
却ドラムで冷却して凝固シェルを形成し、この凝固シェ
ルを一対の冷却ドラムの最接近部に形成されるロ−ル・
ギャップにおいて圧接・一体化して広幅薄肉鋳片cを得
るようになっている。
【0003】このサイド堰Sa、Sbは図3に示される
ように冷却ドラムRa,Rb間の溶湯e(ハッチングを
施した部分)をシールするために必要不可欠なものであ
り、一般にはこのようなサイド堰は例えば実開昭63−
90548号に開示されているように、図4のように構
成されている。
【0004】即ち、このサイド堰1は、枠板2と底板3
とからなるサイド堰ケース4内に、断熱材5と、この断
熱材に植設されたベース部材と、このベース部材に植設
されたヒータ8を内蔵したセラミックスス層7が収容さ
れており、このセラミックス層が冷却ドラムの両端面に
直接接触して溶湯をシールする。
【0005】即ち、セラミックス層7は、鋳造中に回転
する冷却ドラムの両端面に密着して摺動するので、形状
的には該ドラム両端面に十分に適合する面を形成すると
ともに、材質的には適度の潤滑性を有することが必要で
ある。
【0006】一方、サイド堰への地金付着を防止するた
めに、鋳造開始前に、このサイド堰の加熱を行なうが、
この加熱の際に、サイド堰の各部に温度勾配を生ずるこ
とが多く、サイド堰が熱変形することが多い。この熱変
形した状態のサイド堰を冷却ドラム端面に押し当てる
と、このドラム端面とサイド堰間に間隙が不均一に生じ
て、溶湯漏れ、鋳バリ発生等の原因になる。
【0007】この熱変形した状態のサイド堰とドラム端
面との間の隙間発生を抑制するには、サイド堰の熱変形
を外力によって抑え込みつつ鋳造を行う方法、或いは、
鋳造開始前にドラムを回転させ、サイド堰のセラミック
ス層をドラム端面との摺動であらかじめ摩滅させて両者
間に適合面を形成してから鋳造することが考えられる。
【0008】従来、外力による方法として、(1)サイ
ド堰の押し付け力を著しく大きくする方法、またセラミ
ックス層を摺動摩滅させる方法としては、(2)サイド
堰のセラミックス層全体を軟質化してセラミックス層全
体の摺動摩滅を促進する方法、あるいは(3)サイド堰
のセラミックス層を熱変形で突出する部分だけを軟質化
する方法が採用されている。
【0009】しかし、上記(1)、(2)の方法では、
いずれもセラミックス層全体の摩滅が急速に進むために
長時間鋳造を継続することができない。また上記(3)
の方法では、例えば、セラミックス層7を平面的に2種
類の領域に分け、サイド堰の熱変形によって突出する中
央領域7aには軟質セラミックスを用い、周辺領域7b
には硬質セラミックスを用いている。
【0010】しかしこの場合には、潤滑性を持つ軟質領
域が摩滅して、ドラム端面との適合性が得られる前に、
硬質領域がドラム端面と接触し始めるために潤滑性が低
下し、鋳片端部の横割れの発生原因となるといった問題
があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、冷却ドラム
と接触するセラミックス層(当板)の構造を改善するこ
とによって、ドラム端面とサイド堰間の隙間発生を防止
して、溶湯のシール性を確保するとともに、十分な耐性
を確保して長時間鋳造を可能にしたサイド堰構造を提供
するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転する一対
の冷却ドラムの両端面に当接されこの一対の冷却ドラム
との間に移動鋳型を形成する広幅薄肉鋳片の連続鋳造用
サイド堰であって、金属ケースに収容された不定形耐火
物と、この不定形耐火物に植設されたベース部材と、こ
のべ−ス部材に冷却ドラム端面と摺動するごとく植設さ
れたセラミックス当板と、上記ベース部材に埋設された
ヒータとからなり、上記セラミックス当板の上端部を自
己潤滑性に優れたBN含有量の高い材料で、下端部をガ
ラスを含みクリープ変態能に優れた材料でそれぞれ形成
し、中間部を耐熱衝撃性と耐摩耗性に優れた材料を張り
合わせて形成したことを特徴とする広幅薄肉鋳片の連続
鋳造用サイド堰である。
【0013】
【作用】本発明においては、サイド堰のセラミックス当
板の上端部を自己潤滑性に優れたBN質材料で形成して
いるので、このBN質材料の微粉末がセラミックス当板
の中間部を形成する耐熱衝撃性、耐摩耗性にすぐれた材
料とドラム端面間に入り込み、この微粉末効果でセラミ
ックス当板の中間部の摩耗到達を遅延させることがで
き、その寿命を大幅延長できる。
【0014】またセラミックス当板の下端部をガラスを
含みクリープ変態能に優れた材料で形成しているので高
温下でのガラス化効果(滑り効果)で、一対のドラムの
圧着で滲み出そうとする半凝固鋳片を適度に抑えるとと
もに、このサイド堰下端部の欠け落ち現象を防止するこ
とができ、鋳片の良好な側端形状を長時間に亘って安定
維持し、連続鋳造操業を安定化し、均質な鋳片を鋳造す
ることができる。
【0015】
【実施例】以下に本発明を図1(a)〜(b)に示す実
施例に基づいて説明する。本発明のサイド堰9は、金属
ケース10と、この金属ケースに収容された不定形耐火
物11と、この不定形耐火物に植設されたベース部材1
2と、このベース部材に冷却ドラムRa,Rbの端面と
摺動するごとく植設されたY字型のセラミックス当板1
3と、上記ベース部材に埋設されたヒータ14とからな
っている。
【0016】上記セラミックス当板13は、上端部13
aと中間部13bと下端部13cの3つの部分からなっ
ており、上端部は例えば、自己潤滑性にすぐれたBNを
主成分とする耐火物からなり、ホットプレスにより下記
中間部の厚みより僅かに厚めに成型されたものである。
ここで上端部とは通常操業時のメニスカス位置より上部
の面積比率で5〜40%(対セラミックス当板面積)の
範囲を示す。なお、ここで言う自己潤滑性に優れた耐火
物とは、耐火性を有するとともに、固体潤滑剤として優
れた機能を有するものであり、BNを70%以上含み、
ドラム端面と摺動して、この摺動面において自ら摩滅し
固体潤滑性を有する微粉末を発生するものである。BN
が70%以下では適度の固体潤滑性を発現しない。(こ
こで言う固体潤滑性の尺度としてトルク値から算出した
摩擦係数μが用いられ、ここではμが0.4以下のもの
を用いることが好ましい。)
【0017】中間部は例えば、Si3 4 −BN−Al
N質耐火物からなり、反応焼結により形成されたもの
で、耐熱衝撃性および耐摩耗性に優れたものである。こ
こで中間部とはメニスカス位置の下部で下記下端部の上
端までの範囲40〜75%の範囲を示す。
【0018】Si3 4 −BN−AlN質耐火物として
はBNを30〜50%,AlNを5〜15%含み,残部
Si3 4 を30〜65%,からなる耐火物が、適度の
耐熱衝撃性を有しまたドラムの耐摩耗性とのバランス
(ドラムより耐摩耗性が適度に低いことが好ましい。)
上、適度の耐摩耗性を有しており、適性が高いものと言
える。
【0019】下端部は例えば、Si3 4 −BN質耐火
物で、CaO−B2 3 質のガラス化成分を含み、ホッ
トプレスにより成型されたもので、クリープ変態能に優
れたものである。ここで下端部とは最下端から面積比率
(対セラミックス当板面積)で約20〜30%の範囲を
示す。
【0020】なお、ここで言うクリープ変態能に優れる
とは、耐火物組織内に粒界を形成するガラス化成分が1
000〜1200℃の温度領域で、適度に軟化して外力
に対する滑り性を発現し適度に変形し破断し難い性質を
有することを意味する。
【0021】このクリープ変態能の尺度は、一定の荷重
の下で時間の経過とともに材料が変形する速度で表さ
れ、ここでは温度1400℃、荷重2kgf/mm2 にて、1
-4〜10-2領域のものを用いることが好ましい。
【0022】このような条件を満足する耐火物として
は、BNを50〜70%、Si3 4を20〜50%を
含み,残部がガラス化成分でCaO,B2 3 からなる
耐火物が、適度の耐熱衝撃性、耐摩耗性とともに、適度
のクリープ変形能を発現させるものとして、適性の高い
ものである。
【0023】ガラス化成分が3%以下ではクリープ変形
能を発現しないし、20%以上では軟化過剰になり半凝
固鋳片の滲み出しを抑えることができずサイド堰として
の機能を失ってしまう。
【0024】これらのセラミックス当板を構成する各部
はそれぞれ一体化されたものでも、分割片を組み立てた
ものでも良い。また各部間あるいは各部内での分割片間
は接着してもよいが、熱膨張に対する柔軟性を得るため
にも、無接着にして伸縮を拘束しないことが好ましい。
【0025】このようにして構成された本発明のサイド
堰を、図3に示すような双ドラム式連続鋳造装置のサイ
ド堰として用いて、連続鋳造操業を実施し、幅1200
mm,厚さ5mmの広幅薄肉鋳片を鋳造した。
【0026】その結果、本サイド堰のセラミックス当板
の上端部は、回転する冷却ドラム端面との摺動により、
短時間で中間部表面レベルまで摩滅し、そこで発生した
微粉末が中間部の表面と冷却ドラム端面間に入り込み固
体潤滑剤として作用し、特に中間部の摩耗が抑制され、
また下端部が長時間に亘って欠損を生ずることがなく、
長時間に亘って、形状の良好な鋳片を安定的に鋳造する
ことがてきた。
【0027】これに対して、セラミックス当板の全部分
を、反応焼結により形成したSi34 −BN−AlN
質の耐火物で形成した従来のサイド堰を用いた場合で
は、下端部が短時間で欠損して、鋳片側端部の形状不良
を生じ、また中間部が短時間で摩耗し、連続鋳造操業の
続行が不能になった。
【0028】本発明のサイド堰を用いれば前記従来のサ
イド堰を用いた場合に比し、そのセラミックス当板の寿
命を数倍に延長することができた。
【0029】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。例えばセラミックス当板の上端部を形成
する耐火物としては、WS,MoS2 、C等も適性を有
する。また、中間部を形成する耐火物としてはZrB2
−BN、Al2 3 −Cr23 −Zr2 等も適性があ
る。さらに、下端部を形成する耐火物としてはホットプ
レスで焼結させたAlN−BN等も適性がある。
【0030】したがって、冷却ドラム条件(端面の材
質、寸法、形状等)、サイド堰条件(構造、寸法、形
状、材料の組み合わせ等)、連続鋳造の操業条件(温
度、速度、寸法等)に応じて、これらの条件を選定、組
み合わせて用いるものである。
【0031】
【発明の効果】本発明においては、本発明においては、
サイド堰のセラミックス当板の上端部を自己潤滑性に優
れたBN質材料で形成しているので、このBN質材料の
微粉末がセラミックス当板の中間部を形成する耐熱衝撃
性、耐摩耗性にすぐれた材料とドラム端面間に入り込
み、この微粉末効果でセラミックス当板の中間部の摩耗
到達を遅延させることができ、その寿命を大幅延長でき
る。
【0032】またセラミックス当板の下端部をガラスを
含みクリープ変態能に優れた材料で形成しているので、
高温下でのガラス化効果で、このサイド堰下端部の欠け
落ち現象を防止することができ、一対のドラムの圧着で
滲み出そうとする半凝固鋳片を適度に抑え、その側端形
状を長時間に亘って安定維持し、連続鋳造操業を安定化
し、均質な鋳片を鋳造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す説明図であり、(a)図
は湯溜り部側から見たサイド堰の正面説明図、(b)図
は(a)図の側断面説明図。
【図2】本発明を実施する双ドラム式の広幅薄肉鋳片の
連続鋳造装置例を示す立面説明図。
【図3】(a)図は、本発明を実施する双ドラム式の広
幅薄肉鋳片の連続鋳造装置例におけるサイド堰配置状態
を示す平面説明図。(b)図は、(a)図の正面説明
図。
【図4】従来の双ドラム式連続鋳造装置例におけるサイ
ド堰例を示し、(a)図は湯溜り部側から見た正面説明
図、(b)図は(a)図のAa−Ab矢視断面説明図。
【符号の説明】
1 サイド堰 2 枠板 3 底板 4 サイド堰ケース 5 耐火物 6 ベース材 7 セラミックス層 7a 中央領域(セラミックス層) 7b 周辺領域(セラミックス層) 8 ヒータ 9 サイド堰 10 金属ケース 11 不定形耐火物 12 ベース部材 13 セラミックス当板 13a 上端部(セラミックス当板) 13b 中間部(セラミックス当板) 13c 下端部(セラミックス当板) 14 ヒータ a 内ノズル b 外ノズル c 鋳片 e 溶湯 M メニスカス p 湯溜り部 Ra,Rb 冷却ドラム Sa,Sb サイド堰
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−207554(JP,A) 特開 平7−60410(JP,A) 特開 平7−96354(JP,A) 実公 平5−4926(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/06 330

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転する一対の冷却ドラムの両端面に当
    接されこの一対の冷却ドラムとの間に移動鋳型を形成す
    る広幅薄肉鋳片の連続鋳造用サイド堰であって、金属ケ
    ースに収容された不定形耐火物と、この不定形耐火物に
    植設されたベ−ス部材と、このべ−ス部材に冷却ドラム
    端面と摺動するごとく植設されたセラミックス当板と、
    上記ベース部材に埋設されたヒータとからなり、上記セ
    ラミックス当板の上端部を自己潤滑性に優れたBN含有
    量の高い材料で、下端部をガラスを含みクリープ変態能
    に優れた材料でそれぞれ形成し、中間部を耐熱衝撃性と
    耐摩耗性に優れた材料を張り合わせて形成したことを特
    徴とする広幅薄肉鋳片の連続鋳造用サイド堰。
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