JP2991221B2 - 双ロール式薄板連続鋳造方法 - Google Patents

双ロール式薄板連続鋳造方法

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JP2991221B2
JP2991221B2 JP4114218A JP11421892A JP2991221B2 JP 2991221 B2 JP2991221 B2 JP 2991221B2 JP 4114218 A JP4114218 A JP 4114218A JP 11421892 A JP11421892 A JP 11421892A JP 2991221 B2 JP2991221 B2 JP 2991221B2
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利明 溝口
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はFeCu合金の溶湯から
直接的に薄板を連続鋳造するための双ロール式薄板連鋳
法の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】互いに反対方向に回転する一対の内部冷
却ロールを適当な間隙をあけて平行に対向配置し、この
間隙(ロールギャップ)上部のロール円周面上に湯溜り
を形成させ、この湯溜り中の溶湯を回転するロール円周
面で冷却しながら、該ロールギャップを経て薄板に連続
鋳造する双ロール式連鋳機が知られている。
【0003】しかしながら、ロール円周面上で凝固する
シェルは、多少なりとも厚みむらや冷却むらを生じ、こ
れらに起因して各種の表面性状の欠陥を招来する。
【0004】そこで、 特開平3―193244においては、双ロール式薄板
連鋳機で、ロール対間隙から出る薄板の幅方向の表面温
度が設定範囲に収まるようにロール回転速度を制御する
ことにより、高品質薄板の安定鋳造を図る方法が提案さ
れ、
【0005】特開平1―83342においては、冷却
ドラムの表面に特定形状、寸法、分布状態のくぼみを形
成することにより、冷却ドラムによる凝固シェルへの冷
却条件を緩和し、割れのない平滑な表面を有する鋳片を
安定して製造する方法が提案され、
【0006】特開平1―162544においては、回
転するロール表面にコーティング材を連続的に塗布し、
その塗布量をロールの表面温度に基づいて制御すること
により、薄板の冷却ムラ防止を図る方法が提案されてい
る。
【0007】しかしながら、においては、鋳片の温度
測定位置で鋳片表面温度が当然異なり、評価指標として
普遍性がなく、、においては、緩冷却化という定性
的な指標のみで、定量的な値の記述がなく、より精度の
高い表面欠陥防止方法の開発が望まれている。
【0008】さらにFeCu合金においては、固相線温
度が約1090℃と低いため通常の熱延工程を利用して
薄板を製造することは困難であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、厚さ10m
m以下のFeCu合金の薄板を双ロール式連鋳機を用い
直接製造し、又は得られた薄板をさらに熱延することな
く冷延することにより製造する方法である。
【0010】さらに詳しくは、精度及び確実性の高い表
面欠陥防止連鋳法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、 (1)Cuを20〜90重量%含有し、あるいは更にC
r,Mo,Al,La,Si,Ti,Zrから選ばれる
1種又は2種以上の元素を合計で15重量%以下含有
し、残部は実質的にFeよりなるFeCu合金の双ロー
ル式薄板連続鋳造方法において、鋳片表面温度から求ま
るロールとメタル間の熱伝達係数の変動範囲Δhを0.
10(cal/cm2 ・s・℃)以内にすることにより
鋳片欠陥を防止することを特徴とするFeCu合金の双
ロール式薄板連続鋳造方法、
【0012】(2)Cuを20〜90重量%含有し、あ
るいは更にCr,Mo,Al,La,Si,Ti,Zr
から選ばれる1種又は2種以上の元素を合計で15重量
%以下含有し、残部は実質的にFeよりなるFeCu合
金の双ロール式薄板連続鋳造方法において、鋳片表面温
度から求まるロールとメタル間の熱伝達係数を連続的に
求め、その変動範囲Δhが0.10(cal/cm2
s・℃)以内の所定範囲に収まるようにロール表面の凹
みの面積率(凹みの占める面積/ロール全表面積×10
0)、コーティング厚さ、あるいは制限板浸漬量を制御
することを特徴とするFeCu合金の双ロール式薄板連
続鋳造方法、である。
【0013】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。
【0014】本発明の基材は、20〜90wt%のCu
を含み、残部がFeを必須成分とし、その他の任意成分
として、Cr、Mo、Al、La、Si、Ti、Zrか
ら選ばれる1種又は2種以上を15wt%以下含有して
もよいFeCu合金である。
【0015】Fe―Cu合金は電子、磁気部品材料とし
て非常に有望であり、Cuは20%から90%の範囲で
含有する。すなわち、電気伝導率を高めるためには少な
くとも20%以上のCuが必要である。
【0016】また、Feは強度を付与するために添加す
る。その添加範囲は用途に応じて電気伝導率と強度との
バランスをとった上で、他の添加元素との兼ね合いから
決めるが、これが多くなると耐食性を損なうことがあ
る。
【0017】Cr、Moは耐食性を向上させるために必
要に応じて添加する。
【0018】Al、La、Si、Ti、Zrは均一な微
細組織を得るために必要に応じて添加する。
【0019】従来、ロール表面へのくぼみ形成、コーテ
ィング、制限板付与の如き方法が提案され、試みられた
が、前記したような問題点がある他、結果の精度、確実
性が未だ不充分であった。
【0020】本発明者は、鋳造条件によらず、式(1)
〜(6) (基礎式)
【0021】
【数1】 ∂H/∂Z=(k/ρu)(∂2T/∂y2) ・・・(1)
【0022】
【数2】H=cT+(1−gs)ΔH ・・・(2)
【0023】
【数3】
【0024】(境界条件)
【0025】
【数4】 鋳片表面でk(∂T/∂y)=h(T−TR) ・・・(4)
【0026】
【数5】鋳片中心でk(∂T/∂y)=0 ・・・
(5)
【0027】ただし H:鋳造金属のエンタルピー Z:メニスカスからの距離、 k:鋳造金属の熱伝導率(cal/cm・s・℃)、 ρ:密度(g/cm3)、 u:鋳造速度、 T:鋳造金属の温度、Tmax、Tminを代入(実測値から
求める)、 y:鋳片表面からの厚さ方向への距離(任意に与え
る)、 c:比熱(cal/g・℃)、 Tl:液相線温度(℃)、 Ts:固相線温度(℃)、 ΔH:潜熱(cal/g)、 (1)〜(4)式でhを求めることができる。
【0028】(出所:Proceedings of
the First European Confer
ence on Advanced Material
s and Processes, 1(1989),
p93,DeutscheGesselsehaft
fuer Metallkunde EV)
【0029】で表される伝熱計算からロールとメタル間
の熱伝達係数hの変動値Δhを求め、ΔhとFeCu合
金に特徴的な表面欠陥である微小凹み発生個数との関係
及びΔhとFeCu合金に特徴的な表面欠陥であるブリ
ードの発生個数との関係を調べたところ、図1〜図6に
示したとおり、驚くべきことにΔh≦0.10とするこ
とにより、鋳片欠陥をほぼ完全に防止できることを見い
だした。
【0030】この理由については明らかではないが、Δ
hはロールとメタル間へのガスの巻込み、接触位置の変
動の評価指数となっているためと思われる。
【0031】Δhは、hの最高値hmaxと最低値hmin
差式(6) によって求められる。
【0032】
【数6】Δh=hmax−hmin ・・・(6)
【0033】hは実施例に具体的に示すごとく、ロール
キス点からの一定距離(実施例では80cm)における
測定温度からTmax及びTminを求め、これから式(1)
〜(5)によってhmax及びhminが定まり、式(6)に
よりΔhが求められる。
【0034】鋳片の表面温度測定手段としては、通常の
2色温度計や赤外線温度計やサーモグラフィ装置などで
よい。
【0035】現在鋳片欠陥の判定は鋳片酸洗後に目視観
察によっているが、本発明においては、実施例のごと
く、各種鋼種における欠陥防止の臨界Δhが実験から得
られる。鋳造中のΔhを管理することによって、欠陥発
生位置、個数、頻度等を鋳片の目視検査なく、管理する
ことができ、コスト的、時間的にもメリットが大であ
る。
【0036】なお、表面性状が悪化したとき、得られた
Δhに応じ、凹み面積率を大きく、コーティング厚さを
厚く、あるいは制限板浸漬量を大きくするなどして鋳片
表面性状を管理することができる(図8)。
【0037】
【実施例】400mmφ×350mmwの銅製内部水冷
ロールからなる双ロール式薄板連鋳機で、溶湯組成とし
て第1表のものを鋳造した。
【0038】
【表1】
【0039】鋳造板厚は2〜3mmであり、鋳造速度は
35〜85m/minであった。
【0040】又、冷却ロール/メタル間接触弧長は約1
70mm、鋳造温度は1450〜1500℃であった。
【0041】総括熱伝達係数は水冷ロールの表面をNi
メッキ、制限板、ディンプル等によって変化させ、鋳片
表面に形成した微小凹み、及びブリードを測定し、図1
〜図6に示した。
【0042】なお、鋳片表面温度は走査型赤外線放射温
度計でドラムキス点から80cm点における鋳片全表面
幅範囲に亘って求め、式(1)〜(6)によってΔhを
求めた。
【0043】Fe―30wt%Cu合金の鋳片表面温度
推移の1例を図7に示す。
【0044】次に図1〜7の実験条件並びに鋳片表面温
度推移計算条件の詳細を示す。 (1)実験条件:Δhを変化させるための手段として以
下の実験を行った。
【0045】
【表2】
【0046】ディンプルは深さ約60μm、1〜1.5
mm径の凹みをランダムに配列、面積率=凹みの占める
面積/ロール全表面積×100とした。
【0047】フラッパー(=制限板)はAl23系耐火
物、先端部がロールと密着するように設置した。
【0048】(2)実験結果 鋳造金属A、B、CでΔhを0.1以下にすることで、
FeCuの表面欠陥(微小凹み、ブリード)をすべて防
止することができた。
【0049】(3)鋳片表面温度測定 本実験ではロール直下(ロールキス点より80cm下)
に赤外線放射温度計を設置し、鋳片表面温度を測定し
た。
【0050】測定結果は図7中ある範囲をもつが、この
時の最高温度をTmax、最低温度をTminとする。
【0051】(4)Δhの求め方 (1)式〜(4)式で、未知数はhのみなので、実測の
max、Tminに一致するように、hを決定する。
【0052】Tmaxに計算結果が一致するように得られ
たhをhmax、Tminから得られたhをhminとするとΔ
hは(5)式から決定される。
【0053】各実験毎に実測値と計算値からΔhを求
め、鋳片の表面欠陥(微小凹みとブリード)との関係を
表わしたのが図1〜6である。
【0054】なお、Δhの計算においては次の数値を使
用した。
【0055】k=0.12cal/cm・s・℃ hmax=0.256cal/cm2・s・℃ hmin=0.104cal/cm2・s・℃ ρ=7.6g/cm3 c=0.147cal/g・℃ u=58.3cm/s(35m/min) TR=150℃ TO(鋳造温度)=1480℃ Tl(液相線温度)=1440℃ Ts(固相線温度)=1090℃ ΔH(潜熱)=60cal/g
【0056】
【発明の効果】双ロール式連続鋳造によるFeCu合金
の鋳造において、実機生産で欠陥発生位置、頻度を鋳片
表面の目視検査なしに判定することができる。また、鋳
造機に依らずディンプル、コーティング、制限板等の使
用条件の設定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】Fe―30Cu鋳造におけるΔhと微小凹み発
生個数の関係図である。
【図2】Fe―30Cu鋳造におけるΔhとブリードの
発生個数の関係図である。
【図3】Fe―50Cu鋳造におけるΔhと微小凹み発
生個数の関係図である。
【図4】Fe―50Cu鋳造におけるΔhとブリードの
発生個数の関係図である。
【図5】Fe―80Cu鋳造におけるΔhと微小凹み発
生個数の関係図である。
【図6】Fe―80Cu鋳造におけるΔhとブリードの
発生個数の関係図である。
【図7】Fe―30Cu合金の鋳片表面温度推移を示す
グラフである。
【図8】Δhによる表面欠陥発生位置、個数、頻度の管
理方法の説明図である。
【符号の説明】
1 ロール 2 鋳片 3 コイラー 4 赤外線放射温度計 5 cpu
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−318048(JP,A) 特開 平5−285608(JP,A) 特開 昭63−137148(JP,A) 特開 昭63−293147(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/06 330 B22D 11/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cuを20〜90重量%含有し、あるい
    は更にCr,Mo,Al,La,Si,Ti,Zrから
    選ばれる1種又は2種以上の元素を合計で15重量%以
    下含有し、残部は実質的にFeよりなるFeCu合金の
    双ロール式薄板連続鋳造方法において、鋳片表面温度か
    ら求まるロールとメタル間の熱伝達係数の変動範囲Δh
    を0.10(cal/cm2 ・s・℃)以内にすること
    により鋳片欠陥を防止することを特徴とするFeCu合
    金の双ロール式薄板連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 Cuを20〜90重量%含有し、あるい
    は更にCr,Mo,Al,La,Si,Ti,Zrから
    選ばれる1種又は2種以上の元素を合計で15重量%以
    下含有し、残部は実質的にFeよりなるFeCu合金の
    双ロール式薄板連続鋳造方法において、鋳片表面温度か
    ら求まるロールとメタル間の熱伝達係数を連続的に求
    め、その変動範囲Δhが0.10(cal/cm2 ・s
    ・℃)以内の所定範囲に収まるようにロール表面の凹み
    の面積率(凹みの占める面積/ロール全表面積×10
    0)、コーティング厚さ、あるいは制限板浸漬量を制御
    することを特徴とするFeCu合金の双ロール式薄板連
    続鋳造方法。
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