JP3119724B2 - 金属薄板の連続鋳造方法 - Google Patents

金属薄板の連続鋳造方法

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JP3119724B2 JP04169913A JP16991392A JP3119724B2 JP 3119724 B2 JP3119724 B2 JP 3119724B2 JP 04169913 A JP04169913 A JP 04169913A JP 16991392 A JP16991392 A JP 16991392A JP 3119724 B2 JP3119724 B2 JP 3119724B2
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隆 山内
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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,金属溶湯,特に溶鋼か
ら直接薄板を製造するロール式薄板連続鋳造方法におい
て得られる薄板の板表面品質の向上に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年,溶鋼から直接的に厚さが数mm以下
の薄板に鋳造成形する薄板連続鋳造技術に関する研究開
発が盛んに行われている。とりわけ双ロール式連鋳機に
よる薄板連鋳法の適用が注目されている。双ロール式連
鋳機は,周知のように互いに反対方向に回転する冷却さ
れたロールを軸を平行にして対向配置し,ロール間隙の
上部空間に湯溜りを形成しつつ両円周面上に形成する凝
固シエルをロールギヤップで圧着圧延することによって
薄板を連続製造するものである。
【0003】かような双ロール式連鋳機において,連続
注入される溶湯の酸化(湯溜りの湯面での酸化)を防止
することは,製造される板表面の品質を管理する上で重
要な課題の一つである。この技術に関して,例えば特開
昭58-58963号公報や特開昭60-170562号公報は,湯面上
に不活性ガスを供給することを提案している。しかしい
ずれの技術も易酸化性元素であるAl,Ti,Si,Mn,Cr
等を含有する鉄基合金,ニッケル基合金, コバルト基合
金等では湯面の酸化防止効果は必ずしも十分ではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】易酸化性元素であるA
l,Ti,Si,Mn,Crのいずれか1種または2種以上を含
有した鉄基合金,ニッケル基合金またはコバルト基合金
では, 鋳造雰囲気中に僅かな酸素が存在しても, 該合金
中のこれらの元素が僅かな酸素と反応し,湯面上にその
反応生成物すなわち酸化物膜が生成する。生成した酸化
物膜は回転するロール円周面上に形成される凝固シエル
に巻き込まれ,該ロールの回転に伴って連続的に円周面
から取り出される金属薄板の巻き込み欠陥となる。
【0005】この巻き込み欠陥は後続の冷間圧延時の表
面割れの原因となる。このため冷延前に研削して十分に
除去しておく必要がある。研削工程は負荷のかかる余分
な工程であり,また研削すれば歩留まりの低下は避けら
れない。そして酸化物膜を除去しても, その除去した箇
所の凝固組織は周囲の組織に比べて粗大化しているの
で,酸化物膜を除去した部分が冷延の際に表面割れに至
ることがある。
【0006】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば,互い
に反対方向に回転する冷却されたロールを軸を平行にし
て対向配置し,ロール間隙の上部空間に湯溜りを形成し
つつ両円周面上に形成する凝固シエルをロールギヤップ
で圧着圧延することによって薄板を連続製造する金属薄
板の連続鋳造方法において,該湯溜り内の湯面上に不活
性ガスと還元性ガスの混合ガスを供給して,湯面上の雰
囲気中の酸素分圧を0.1%以下に維持することを特徴と
する金属薄板の連続鋳造方法を提供する。不活性ガスと
還元性ガスの混合ガスとしては,アルゴンガスに3〜5
重量%の水素ガスを混合したガスを用いる
【0007】
【作用】双ロール式薄板連鋳において, 湯面近傍の酸素
分圧を出来るだけ低くすれば,合金溶湯中に含まれるA
l,Ti,Si,Mn,Cr等の易酸化性元素の酸化反応の進行
を抑えることができる。湯溜り周辺部を真空状態にして
も酸素分圧を下げることができるが,真空度をかなり上
げないことには易酸化性元素の反応を抑えることは困難
であり,またそれを実現するためには装置の構造が複雑
となることが避けられない。
【0008】湯面のシールガスとして不活性ガスを用い
れば,湯面近傍の酸素分圧を下げることができるが,こ
れだけでは易酸化性元素の酸化を十分に防止できる程の
効果は低い。
【0009】不活性ガスに代えて,還元性のガスを用い
れば,湯面近傍の酸素分圧を効果的に下げることができ
る。代表的な還元性ガスとして純水素ガスがあるが,湯
面のシールガスとして用いるには爆発の危険性が大きく
て使用できない。
【0010】不活性ガスに還元性ガスを適量配合した混
合ガスを用いると,湯面近傍の酸素分圧を一層下げるこ
とができる。不活性ガスに水素ガスを適量(5重量%以
下)配合した混合ガスを用いると湯面近傍の酸素分圧を
低くしながら且つ前記の危険を回避できる。
【0011】図1は,後記の実施例と同じ双ロール式連
鋳機を用いて湯面近傍の酸素分圧を測定した結果を示
す。試験は,ガス流量は毎分50リットルの一定条件下
で,不活性ガスとしてアルゴンガスに水素ガスを0〜5
重量%の範囲で混合したガスを湯面上に流し続け,1分
経過から5分経過までの湯面近傍の酸素分圧の経時変化
を測定した。
【0012】図1に見られるように,湯面シールガスが
アルゴンガス単独およびアルゴンガスに1重量%水素ガ
スを加えた混合ガスの場合では,ガスを流し始めて約3
分後に湯面近傍の酸素分圧は0.7%となり, それ以降は
ガスを流し続けても湯面近傍の酸素分圧は0.7%より減
少しない。アルゴンガスに2重量%水素ガスを加えた混
合ガスの場合には,ガスを流し始めて約3分後,湯面近
傍の酸素分圧は0.2%となり, それ以降はガスを流し続
けても湯面近傍の酸素分圧は0.2%より減少しない。
【0013】これに対し,アルゴンガスに3〜5重量%
水素ガスを加えた混合ガスの場合には,ガスを流し始め
て約1分後に湯面近傍の酸素分圧はすでに0.05%に達
し, さらにガスを流し続けると湯面近傍の酸素分圧はさ
らに漸減し, 約5分後に0.03%となった。
【0014】このように,アルゴンガスに3〜5重量%
水素ガスを加えた混合ガスを湯面ジールガスとして用い
れば湯面近傍の酸素分圧を効果的に減少させることがで
きることがわかった。
【0015】とくにアルゴンガスは空気より比重が大き
いので,比重の小さい水素ガスを5重量%以下にまで混
合した状態では,空気より重くなる。このため,湯面近
傍を耐火物等で囲った空間に形成し,この空間に該混合
ガスを流し続ければ,空間内の空気が上方に追い出され
置換状態が良好に維持される。また,囲う耐火物の下端
に隙間が生じていても,この隙間から混合ガスがその自
重で流出するので,空間内への空気の侵入が防止され
る。
【0016】このような作用を得るには,不活性ガスと
水素ガスとを予め混合した状態に湯面上に供給すること
が効果的である。
【0017】このようにして,本発明によれば,湯面上
での酸素分圧を極端に低くすることによって,易酸化性
元素を含有する合金であっても,該元素の湯面酸化が防
止される結果,該酸化物膜の巻き込みによる薄板表面の
巻き込み欠陥が防止されることはもとより,該酸化物膜
の巻き込みによる,組織変化も防止できる。
【0018】すなわち,該酸化物膜の巻き込み欠陥が生
じる状態では,鋳造時にロール円周面と金属との熱伝達
が阻害されるので,当該部分だけ冷却速度が遅くなり,
該欠陥の下層の金属組織は粗大なデンドライト組織とな
る。かような粗大なデンドライト組織が生じた部分は靭
性が低下し,例え冷延前に該欠陥部分を研削除去しても
粗大なデンドライト組織は残るので,これが冷延時に表
面割れの起因となる。本発明によれば,鋳造中にかよう
なデンドライト組織が部分的に発生するのを防止できる
という作用を供する。
【0019】
【実施例】易酸化性元素を含有する合金としてアロイC
-276 (Ni-15Cr-16Mo-5.5Fe合金) のNi基合金を選
び, これらの合金を溶解して, 300 mm幅×600mmφの銅
合金製の内部水冷式ロールを用いた双ロール式連鋳機を
用いて板厚2mmの薄板連鋳板を製造する試験を行った。
供試合金の化学組成を表1に示した。
【0020】
【表1】
【0021】試験は,湯溜りの湯面上の空間を耐火物製
の壁で囲い,大気雰囲気とは連通しているこの囲いの中
に,シールガスを毎分50リットルの流量で供給した。シ
ールガスとして,アルゴンガスに5重量%の水素ガスを
加えた混合ガスを用いた。また比較のために,アルゴン
ガス単独を使用した場合も実施した。溶湯の注入はシー
ルガスを流し始めて5分後に行った。
【0022】鋳造後,得られた薄板連鋳板の板表面を観
察し,単位面積あたりの酸化物膜の巻き込み欠陥数を調
べた。その結果を図2に示した。図2において,実施例
1〜3はそれぞれ表1の組成の合金を用いてアルゴン−
5%水素の混合ガスを用いた場合,比較例1〜3はそれ
ぞれ表1の組成の合金を用いてアルゴンガス単独を用い
た場合を示す。
【0023】図2に見られるように,シールガスがアル
ゴンガス単独の比較例1〜3では,酸化物膜の巻き込み
欠陥数は薄板連鋳板の表面において平均約11ケ所/m2
観察された。この巻き込み欠陥は板表面を片面約0.65mm
(約650μm) の深さまで研磨しないと除去できなかっ
た。
【0024】一方, 湯面のシールガスとして前記の混合
ガスを用いた実施例1〜3では,板表面の単位面積あた
りの酸化物膜の巻き込み欠陥数は最も多く観察された板
においも平均約 0.7ケ所/m2であった。また,この巻
き込み欠陥は片面約 0.015mm(約15μm) 程度の研磨で十
分除去可能であった。
【0025】次いで, 酸化物膜を除去した各比較例およ
び各実施例の試験片から板厚0.1mmの冷延板を各々作製
した。得られた冷延板を観察したところ表2の結果が得
られた。すなわち,比較例の試験片はいずれも酸化物膜
を除去した箇所から割れが発生していたのに対し,実施
例の試験片では酸化物膜を除去した箇所からは割れは認
められなかった。
【0026】
【表2】
【0027】この差が現れた原因については,次のよう
に考えることができる。比較例のように大きな巻き込み
欠陥が生じた場合には,鋳造時にロール円周面と金属と
の熱伝達が阻害される結果,その部分の冷却速度が遅く
なり,該欠陥の下層の金属組織は粗大なデンドライト組
織となる。かような粗大なデンドライト組織が生じた部
分は靭性が低下し,冷延時に表面割れの起因となる。
【0028】一方,実施例の場合では,巻き込み欠陥が
存在したとしてもその深さは極めて浅いので,この部分
で他の部分と冷却速度の差が現れることは殆んどない。
従って,この部分に冷延時に割れの発生につながる粗大
なデンドライトは形成されなかったものと考えられる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば,Al,Ti,Si,Mn,Cr
等の易酸化性元素を含有する鉄基合金やNi合金等を対
象とした薄板連続鋳造時において,表面品質の優れた金
属薄板を歩留りよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 湯面に表示のシールガスを供給したときの酸
素分圧の経時変化を示した図である。
【図2】 明細書実施例に記載したアロイC-276の合金
の鋳造において,湯面のシールガスをアルゴンガス単独
(比較例) とアルゴンに5重量%の水素ガスを加えた混
合ガス(実施例)とした場合に得られた薄板連鋳板の板
表面の単位面積あたりの酸化物膜の巻き込み欠陥数を示
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 隆 東京都千代田区丸の内3丁目4番1号 日新製鋼株式会社内 (72)発明者 長谷川 守弘 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新 製鋼株式会社鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 平1−271037(JP,A) 特開 平3−248747(JP,A) 特開 平4−300049(JP,A) 特開 平3−66459(JP,A) 特開 平2−52148(JP,A) 特開 昭62−130749(JP,A) 特開 平3−216241(JP,A) 特開 昭62−77151(JP,A) 特開 平5−245596(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/06 330 B22D 11/106

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに反対方向に回転する冷却されたロ
    ールを軸を平行にして対向配置し,ロール間隙の上部空
    間に湯溜りを形成しつつ両円周面上に形成する凝固シエ
    ルをロールギヤップで圧着圧延することによって薄板を
    連続製造する金属薄板の連続鋳造方法において,該湯溜
    り内の湯面上に,アルゴンガスに3〜5重量%の水素ガ
    スを混合した混合ガスを供給して,湯面上の雰囲気中の
    酸素分圧を0.1%以下に維持することを特徴とする金属
    薄板の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 湯面上の雰囲気中の酸素分圧は0.05%以
    下に維持される請求項1に記載の金属薄板の連続鋳造方
    法。
  3. 【請求項3】 鋳造される溶湯は,合金成分としてAl,
    Ti,Si,MnまたはCrの一種または二種以上を含有する
    鉄基合金, Ni基合金またはCo基合金である請求項1
    たは2に記載の金属薄板の連続鋳造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100493745C (zh) * 2006-06-23 2009-06-03 宝山钢铁股份有限公司 双辊薄带连铸方法

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