JP2938987B2 - 双ロール式薄板連続鋳造におけるダミーシート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は双ロール式薄板連続鋳造
による薄板鋳片の製造に関する。

【０００２】

【従来の技術】双ロール式薄板連続鋳造によると、板厚
が１〜３ｍｍの薄い金属薄板の鋳片が得られる。従って
圧延が困難な金属の薄板が製造できる。また圧延によっ
て更に薄い金属薄板を製造する際は、圧下量が少ないた
めに圧延工程を大幅に簡易化できる。

【０００３】図２は、双ロール式薄板連続鋳造機を用い
た鋳片の製造の説明図である。図２(Ａ)で溶湯５は、矢
印８方向に回転する双ロール１−１，１−２と側堰２１
で形成される湯溜り２に注入する。溶湯は双ロールで冷
却されて凝固シェル３−１，３−２を形成する。この凝
固シェル３−１と３−２は合体し、鋳片６となって、双
ロールの最小間隙部４から取り出される。

【０００４】凝固シェル３−１と３−２は、最小間隙部
４近傍で合体せしめる。図２(Ｂ)は凝固シェル３−１と
３−２が、最小間隙部４に至る前の７で合体した例であ
る。７で合体すると厚さがｔ₁よりも大きいｔ₂ｍｍの厚
さに合体するが、厚さがｔ₂ｍｍの凝固部を、ｔ₂ｍｍよ
りも狭いｔ₁ｍｍの双ロール最小間隙部を通過させる定
常作業は容易ではない。

【０００５】以上述べた如く、双ロール式薄板連続鋳造
機では、凝固シェルを最小間隙部４で合体させるため、
最小間隙部４の直前では、鋳片の板厚の中心は溶融状態
にある。従って最小間隙部４から出た直後の鋳片６には
液体状態のミクロ偏析が散在しかつ極めて高温である。
このため極めて脆弱である。

【０００６】図３は、製造した鋳片６を捲取機９に搬送
する走路の例である。図３(Ａ)はループ１０を形成した
後で巻取る例である。この際ループ１０の鋳片６の自重
は、最小間隙部４の直下の鋳片にかゝる。しかし既に述
べた如く、最小間隙部４の直下の鋳片は極めて脆弱であ
る。従って最小間隙部４の直下の鋳片がループ１０の自
重に耐えられないで、鋳片は最小間隙部４の直下で破断
し易い。

【０００７】図３(Ｂ)は下降する鋳片を滑り台１１で支
承した例である。この際鋳片は滑り台１１上を滑ってそ
の後で搬送ロール群１４によって案内される。尚鋳片の
大部分の自重は滑り台にかゝる。従って鋳片が、最小間
隙部４の直下で破断する事を防止する。図３(Ｂ)では、
平滑な傾斜面の滑り台１１の例を図示したが、水平な多
数のローラを用いて鋳片を下方から支承し傾斜誘導する
滑り台等であってもよい。

【０００８】図３(Ｃ)では、ピンチロール１２が鋳片の
両面を加圧して支承する。この際鋳片の大部分の自重は
ピンチロール１２にかゝる。従って鋳片が、最小間隙部
４の直下で破断することを防止する。

【０００９】図３では鋳片の搬送の走路を述べたが、鋳
造の開始に際しては、図３の最小間隙部４と捲取機９の
間にダミーシート１３を鋳片の走路に沿って予め張り渡
す。ダミーシート１３は、一方の端部を双ロール１−１
と１−２に噛み込ませて配し他端を捲取機９に嵌着す
る。鋳造を開始する際は、図２(Ａ)の湯溜り２内に溶湯
を注入後、双ロール１−１，１−２を矢印８方向に回転
させ同時に捲取機９を回転させてダミーシートを巻取
る。湯溜り２内のダミーシートの端部には溶湯が融着凝
固し、鋳片の先端部を形成するが、双ロールと捲取機を
回転させ、ダミーシートを捲取機９によって巻取ると、
鋳片の先端部はダミーシートに案内されて、図３(Ｂ)，
(Ｃ)で図示した走路に沿って走行し、捲取機９に至り、
ダミーシートを巻取った後で引き続いて巻取られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、図３
(Ｂ)，(Ｃ)の型式の双ロール式連続鋳造機で、軟鋼製の
帯板をダミーシートとして用いて鋳造を行ったが、ダミ
ーシートに後続して送り出された鋳片の先端部近傍にシ
ャープな折れと薄肉域が発生することを知得した。図４
は鋳造開始直後の鋳片の形状の説明図である。シャープ
な折れ１７はダミーシート１３に近い鋳片の接合部で発
生する。ダミーシート１３と鋳片とが、通常の引張りで
は破断しない強さに接合されていても、シャープな折れ
１７が発生すると、接合部が図３の搬送ロール群１４に
達しあるいは捲取機９に達して、シャープな折れ１７が
形状矯正されて平滑化する際に、シャープな折れは破断
する。１８は瘤状部で板厚が厚い。瘤状部１８に後続し
て薄肉域１６が発生する。薄肉域１６は板厚が薄いため
に鋳片は破断し易い。定常部１９は薄肉域１６に後続し
て表れる。定常部１９以降は、鋳片には折れは発生せ
ず、また鋳片の板厚には大きな変動はない。

【００１１】以上述べた如く、双ロール薄板連続鋳造で
は、シャープな折れや薄肉域が発生し、通常の方法では
捲取機に至る過程で破断し易い。本発明は、これ等の破
断を防止することが可能なダミーシートの提供を課題と
している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】特開昭６３−２２４８４
７号は、先端部に、純鉄線、軟鋼線、ステンレス鋼で代
表される高融点材料をとりつけたダミーシートである。
特開昭６３−２２４８４７号には記載されていないが、
本発明者等の知見によると、図３の(Ｂ)，(Ｃ)の型式の
双ロール式連続鋳造機では、上記の純鉄線、軟鋼線、ス
テンレス鋼をとりつけただけでは、破断の防止に不十分
である。

【００１３】例えばＮiを５０重量％含有するＮi−Ｃu
合金薄板や、Ｆeを５０重量％含有するＦe−Ｃu合金薄
板や、Ｃoを３０重量％含有するＣo−Ｃu合金薄板は、
弱電機器に使用されているが、圧延によって薄板を製造
する事は難しい。

【００１４】双ロール式薄板連続鋳造法によると溶湯か
ら直接薄板を製造する事ができる。しかしこれ等の弱電
機器用合金は、特に高温では脆弱であるために、図４で
述べたシャープな折れ１７や薄肉域１６が発生すると破
断し易い。

【００１５】後で詳述するが、双ロール式連続鋳造で
は、シャープな折れ１７や薄肉域１６の発生を完全に防
止する事は容易ではない。従って本発明者等は、シャー
プな折れ１７や薄肉域１６が発生しても、鋳片を破断せ
しめない手段を研究した。

【００１６】即ち、ダミーシート１３の、鋳片を連結す
る側の端部に、各種の金属製の補強材２０を湯溜り内に
延在するように接合したダミーシートを研究した。図１
はこの方法で得られた鋳造開始直後の鋳片の縦断面の説
明図である。即ち補強材２０は、一端は軟鋼製のダミー
シート１３の端部に接合され、シャープな折れ１７や薄
肉域１６を縦に貫通して、他端を定常部１９で鋳片と融
着せしめる。このダミーシートを用いると、鋳片は捲取
機に巻取られる搬送の間に、シャープな折れ１７や薄肉
域１６でワレが発生しても、補強材が十分に強い場合
は、補強材によって相互に連結されて、ワレが発生した
部分が破断する事を防止する。

【００１７】しかし本発明者等の知見によると、先に述
べた弱電機器用合金では、鋳造開始直後に双ロールから
送り出された鋳片の温度は１０００〜１３００℃で高温
であり、厚さが薄くあるいは線径が細い通常の純鉄や軟
鋼やステンレス鋼の補強材では強度が不十分なために、
鋳片の破断防止が不確実である。例えば板厚が厚い純鉄
や軟鋼やステンレス鋼の板を補強材として用いると、補
強材の強度は上昇するが、後で述べる如く瘤１８が大き
くなり過ぎて操業が難しい。

【００１８】本発明者等は、厚さが薄くあるいは線径が
細い純鉄や軟鋼やステンレス鋼の補強材であっても、こ
れにセラミック被覆を施すと、強い力で鋳片を補強し
て、鋳片の破断を極めて有効に防止する事を知得して本
発明をなすに至った。

【００１９】即ち本発明は、鋳片を連結する側の端部
に、セラミック被覆した線状、網状、薄板状の金属の補
強材を湯溜り内に延在するように接合した事を特徴とす
るダミーシートである。

【００２０】本発明で補強材として用いる線状、網状、
薄板状の金属としては、純鉄や軟鋼やステンレス鋼の、
直径が０.３〜１.２ｍｍの線状物や、直径が０.３〜１.
２ｍｍの線で製造した網状物や、厚さが０.２〜１.０ｍ
ｍの板状物を挙げることができる。

【００２１】本発明でセラミックス被覆は、上記の線
状、網状、薄板状の金属に、ＢＮ系、ジルコニア系、ア
ルミナ系のセラミックスを噴射あるいはハケ塗りし、常
温で乾燥する事によって達成できる。

【００２２】本発明で補強材は湯溜り中に延在せしめる
が、補強材の長さは、鋳造開始の際の湯溜り２の溶湯浴
面よりも上方に突出する長さとする事が好ましい。本発
明では、例えばダミーシートとなる軟鋼の帯板の端部
に、線状、網状、板状の補強材を接合するが、この接合
は例えば溶接によっても行う事ができるし、また例えば
当て金を用いて、補強材をダミーシートとなる帯板と当
て金の間に挟みつけて接合する事によっても行うことが
できる。

【００２３】

【作用】セラミック被覆した金属の補強材は、下記の理
由で、鋳片の破断防止に有効に作用すると想考される。

【００２４】本発明で、シャープな折れ１７や薄肉域１
６を貫通して配し鋳片の破断を防止するためには、補強
材は例えば２００ｍｍ以上の長さとして湯溜り中に延在
せしめる。セラミック被覆が施されていない例えば純鉄
や軟鋼やステンレス鋼の補強材は、例えば先に述べた弱
電機器用合金においては、湯溜り内の溶湯によって合金
化され溶損する。セラミック被覆した金属の補強材の場
合は、セラミック被覆層が、弱電機器用合金溶湯と補強
材との接触を遮断し、補強材の合金化や溶損を防止す
る。

【００２５】また例えば弱電機器用合金では、鋳造開始
直後に双ロールから送り出された鋳片の温度は１１００
〜１３００℃であるために、セラミック被覆が施されて
いない例えば純鉄や軟鋼やステンレス鋼の補強材では、
補強材も１１００〜１３００℃に加熱される。しかし１
１００〜１３００℃に加熱されている時間が長いと補強
材は脆化しあるいは強度が低下する。セラミック被覆し
た金属の補強材の場合は、セラミック被覆層が断熱層と
して作用するため、補強材が高温に保持される時間が短
かく、補強材の脆化や強度の低下が少ない。

【００２６】図４で、シャープな折れ１７の発生原因は
必ずしも詳かではないが、大凡下記の如くと想考され
る。図５は鋳造開始直後の双ロール式連続鋳造作業であ
る。双ロール１−１，１−２はＶ₁の周速度で回動し、
同時に捲取機９も双ロールと同期した周速度例えばＶ₁
で回動する。この際鋳片６は双ロールからＶ₁の速度で
送り出される。またダミーシートの捲取機側９'はＶ₁の
速度で巻取られる。しかしダミーシート１３には巻きぐ
せや捩れ等があるため、走路に対して図５の波状で示し
た遊びがある。ダミーシートの双ロール側１１'は、巻
取りによってこの遊びが消失した後にＶ₁の速度となる
が、捲取機を回転させた直後はこの遊びのためにＶ₁よ
りも小さいＶ₂の速度で移動する。従って図５の４と１
１’との間には圧縮応力が発生するが、鋳片とダミーシ
ートの接合部は弱いために、この圧縮応力でシャープな
折れ１７が形成される。

【００２７】図４で、薄肉域１６の発生原因も必ずしも
詳かではないが、大凡下記の如くに発生すると想考され
る。図６(Ａ)は図２の凝固シェル３−２の形成の説明図
である。湯溜りの湯面がａ'の時は、凝固シェルの凝固
はロール１−２上のａ点が４に達するまでの時間進行
し、最小間隙部４における凝固シェルは４から４ａに至
る厚さとなる。湯溜りの湯面がｂ'の時は、最小間隙部4
における凝固シェルは同様に４から４ｂに至る厚さとな
る。以上の如く、湯面が高いと凝固シェルは厚く湯面が
低くなると薄くなる。図６(Ｂ)は双ロールが回動する直
前である。双ロールの回動の前には予め溶湯を所定の高
さまで注入するが、この注入の間に溶湯の凝固は進行
し、回動が開始する際には、最小間隙部ｔ₁よりも厚い
ｔ₂ｍｍの合体した凝固シェルが形成されている。厚さ
がｔ₂ｍｍの合体した凝固シェルは、図６(Ｃ)の如く、
通過の間だけ双ロールを最小間隙部がｔ₁からｔ₂となる
ように左右に移動させて通過させるが、この双ロールの
移動によって湯溜りの容積は増大し、溶湯の湯面は低下
する。また図６(Ｃ)で、時間Ｔ₀からＴ₀＋αに至るα秒
の間に溶湯から取り出される凝固物の体積はｍ₁であ
り、Ｔ₀＋αからＴ₀＋２αに至るα秒の間に溶湯から取
り出される凝固物の体積はｍ₂である。即ちＴ₀＋αから
Ｔ₀＋２αに至るα秒の間にはｍ₁よりも大きいｍ₂の凝
固物が湯溜りから取り出される。従って溶湯の湯面は一
層低下する。以上の如く、双ロールを回転させた直後は
湯溜り内の溶湯の湯面は急に低下するが、湯面が低下す
ると、図６(Ａ)で述べた如く凝固シェル(鋳片)の厚さが
薄くなり、薄肉域を形成する。

【００２８】図５のダミーシートの遊びや、図６のｔ₂
は作業によって変動するため高精度の制御は難しい。従
って双ロール式薄板連続鋳造においては、シャープな折
れや薄肉域が不測に発生するが、本発明のダミーシート
においては補強材がシャープな折れや薄肉域を補強して
鋳片の破断を防止する。

【００２９】

【実施例１】直径が０.６ｍｍで長さが２００ｍｍの、
表１に示す各種の補強材の線を、軟鋼製のダミーシート
の端部に、ダミーシートの幅１０ｍｍ当り５本宛連結
し、これらのダミーシートを用いて、Ｎi−Ｃu合金(Ｎ
i：５０％，Ｃu：５０％)、Ｆe−Ｃu合金(Ｆe：５０
％，Ｃu：５０％)、Ｃo−Ｃu合金(Ｃo：５０％，Ｃu：
５０％)の溶湯を鋳造した。尚鋳造に際して、湯溜り２
の溶湯の浴面は最小間隙部から大凡１５０ｍｍの高さで
あった。

【００３０】表１で、Ｎo１〜Ｎo６は本発明例で、補強
材はＢＮ系、Ａl₂Ｏ₃系、ＺrＯ₂系のセラミックスで被
覆した。Ｎo７，Ｎo８は比較例でセラミックスの被覆を
行っていない。

【００３１】

【表１】

【００３２】 ＊ ○：ダミーシートと鋳片の連結部が破断せず ×：ダミーシートと鋳片の連結部が破断 表１に見られる如く、セラミックスの被覆がない場合は
ダミーシートと鋳片の連結部が破断するが、本発明でセ
ラミックスの被覆を行った場合には連結部の破断がな
い。

【００３３】

【実施例２】板厚が０.３ｍｍで長さが２００ｍｍの、
表２に示す各補強材の薄板を、軟鋼製のダミーシートの
端部に一枚宛連結し、これらのダミーシートを用いて、
実施例１と同じ、Ｎi−Ｃu合金、Ｆe−Ｃu合金、Ｃo−
Ｃu合金の溶湯を鋳造した。この際も湯溜り２の溶湯の
浴面は最小間隙部から大凡１５０ｍｍの高さである。

【００３４】表２で、Ｎo１〜Ｎo６は本発明例で、Ｎo
７，Ｎo８は比較例である。

【００３５】

【表２】

【００３６】 ＊ ○：ダミーシートと鋳片の連結部が破断せず ×：ダミーシートと鋳片の連結部が破断 表２にみられる如く、セラミックスの被覆を行った補強
材を用いた本発明例は、連結部の破断はなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明のダミーシートを用いると、鋳造
開始直後の鋳片部が捲取機に搬送される過程で、鋳片に
ワレが発生しても鋳片を破断させる事がない。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明のダミーシートの作用の説明図、図２
は、双ロール式薄板連続鋳造機による鋳片の製造の説明
図、図３は、鋳片を捲取りロール９に搬送する走路の説
明図、図４は鋳造開始直後の鋳片の形状の説明図、図５
は鋳片の折れを説明する図、図６は鋳片の薄肉域を説明
する図、である。

【符号の説明】

１(１−１，１−２)：双ロール、 ２：湯溜り、 ３
(３−１，３−２)：凝固シェル、 ４：最小間隙部、
５：注入溶湯流、 ６：鋳片、 ９：捲取機、１０：ル
ープ、 １１：滑り台、 １２：ピンチロール、 １
３：ダミーシート、 １４：搬送ロール、 １６：薄肉
域、 １７：シャープな折れ、 １８：瘤状部、 １
９：定常部、 ２０：補強材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 博亘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社中央研究本部内 (56)参考文献 特開 平４−266462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−224847（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−228650（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−185046（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−106432（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/00 - 11/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳片を連結する側の端部に、セラミック
   被覆した線状、網状、薄板状の金属の補強材を湯溜り内
   に延在するように接合した事を特徴とする、双ロール式
   薄板連続鋳造におけるダミーシート。