JP3395387B2 - 広幅薄鋳片の連続鋳造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、広幅薄鋳片の連続鋳造
法、特に広幅薄鋳片の鋳造開始時の内部品質の改善を図
る連続鋳造法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、精錬技術や鍛造技術の著しい進歩
により品質性状の良好な鋳片の製造が容易に行われるよ
うになったことや、省力・省エネルギー思想の高まり等
を背景にして、熱間圧延工程の大幅な省略や熱間圧延を
施すことなく溶湯から直接的かつ連続的に薄板材を製造
しようとの試みが、アルミニウム、銅などの比較的融点
の低い非鉄金属ばかりでなく鉄系金属にまで行われるよ
うになってきた。 【０００３】この薄鋳片を連続的に鋳造する手段とし
て、これまで以下のような方法が提案されている。 (1) ベルト式壁面移動モールドを使用した連続鋳造法
（ベルト式連続鋳造法）。 (2) 異形断面モールドを使用した連続鋳造方法(SMS方
式、異形断面モールド鋳造法) 。 (3) 双ロール式連続鋳造法。 【０００４】しかし、(1) ベルト式連続鋳造法は、ベル
ト冷却が難しいことからメンテナンス費用やランニング
コストが高いという問題のほか、この種の鋳型では配設
に大きな困難性を伴いがちな浸漬ノズルによる断気鋳造
を行わないと表面品質を維持することが非常に難しいと
いう問題点があること、また、(2) 異形断面モールド鋳
造法には、漸次ではあるが鋳型内の断面積を減少させる
ために鋳型内面と鋳片表面との間に大きな摩擦力が生
じ、この摩擦抵抗による鋳型内面の摩耗が激しく鋳型寿
命が短くなるという問題点が指摘されていること、ま
た、(3) 双ロール式連続鋳造法は、未凝固部でのロール
圧下時に溶湯の流動が激しく介在物の浮上分離が困難な
ことや、偏析が生じ易いという問題点が存在する。 【０００５】このように、従来の薄鋳片連続鋳造法は、
何れも充分に満足できる品質の薄鋳片を作業性が良く、
安定して製造するという観点からは未解決な問題が多
く、特に鉄系金属薄板材の工業的製造において熱間圧延
を伴う従来法に代替し得るほどの域に達していないのが
現状であった。 【０００６】そこで、従来にあっても、以上の方法に代
わる方法として、鋳型厚みは従来と同等として鋳造した
鋳片を凝固段階にある連続鋳造装置内で圧下し、薄鋳片
を製造する方法が提案されている。いわゆる未凝固圧下
法あるいは未凝固圧下鋳造法である。 【０００７】すなわち、この方法は、鋳片内に未凝固層
が残存する段階で圧下を加える技術である。圧下するこ
とによって、中心部の濃化溶鋼を鋳造方向上流方向、つ
まり鋳型方向に排出し、薄肉化を達成するとともに完全
凝固させるために鋳片の中心偏析の改善が期待できる。 【０００８】こうした目的を達成する技術としては、す
でにいくつか提案されており、例えば特開昭59−202145
号公報、同60−162563号公報、同60−162564号公報、特
開平１−202350号公報、同３−124352号公報等に開示さ
れた発明が挙げられるが、まだ十分な成果が得られてい
るとは言えない。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】従来このような未凝固
圧下法では、ダミーバ通過後圧下開始から目標の厚みに
至るまでに長さ方向で徐々に厚みが変化している鋳片が
得られる。このダミーバの位置から目標厚さに至るまで
の鋳片は、その後の加工が難しく通常切り捨てられるた
め、歩留向上の観点でこの部分の長さを短くする必要が
あった。 【００１０】しかし、そのような欠点を解消するため
に、鋳造が定常状態で行われるようになってから、すべ
ての圧下ロールを目標板厚さになるまで一斉に圧下させ
るなどして圧下を急激に進行させると、圧下による体積
変化の溶鋼逆流量と鋳片断面積変化に伴うスループット
変化量が、給湯量とのバランスを大きく乱すために湯面
レベル制御が困難になり、操業安定性を害する。近年の
圧延技術の向上は、こうした鋳造方向に厚みの変化をと
もなったスラブの圧延を可能にしつつあり、ここに示し
た操業安定性を害すような急激な圧下を必要としなくな
りつつある。しかし、依然として以下に示すような品質
上の問題が大きく、現状切り捨てられざるを得ない。 【００１１】すなわち、ローラーエプロン帯に配置され
て一連の圧下用ロールで圧下を開始する際には、ダミー
バが最後の圧下用ロールを通過して一斉に圧下を開始す
ると、図２(a) 、(b) に図示するように、幅方向や鋳造
方向の不均一凝固が原因となり、凝固遅れ部へ濃化溶鋼
が排出される。この濃化溶鋼は、鋳造方向の上流部への
流動性が確保できていれば、完全に排出され中心偏析の
ない鋳片が得られる。 【００１２】しかしながら、上記一連の圧下ロール群を
一斉に圧下した場合には、圧下される全ての部分で厚み
方向中央部の固相率が増加するとともに流動性も低下し
ていく。したがって、図２(c) 、(d) に示すように、凝
固遅れ部に排出された濃化溶鋼が本来排出されるべき鋳
造方向上流部の流動性が低下し、その位置でトラップさ
れて濃化溶鋼集中により著しい偏析を生じてしまうとい
う問題を有している。 【００１３】また、ダミーバ通過後、一斉に圧下した場
合、濃化溶鋼の流れは複雑で、鋳造方向上流部のみとは
限らず、下流部にも流れるために、こうした場合にも偏
析となって残存してしまう可能性があり問題である。 【００１４】凝固遅れ部にトラップされる濃化溶鋼に起
因する偏析を防止するためには、まず第一に濃化溶鋼が
トラップされるような凝固遅れ部をなくす、すなわち幅
方向および鋳造方向の不均一凝固を解消する手段が考え
られる。 【００１５】しかしながら、そのためには、先ず不均一
凝固が幅方向、鋳造方向のどの位置に生じていて、どれ
くらいの不均一度であるかといった知見を得る必要があ
る。さらに、不均一凝固現象は、鋼種によっても異なる
ために、対策および実質的な改善に至るまでには膨大な
数の実験を要し、困難である。とうてい実用的とは考え
られない。 【００１６】かくして、本発明の目的は、連続鋳造法の
開始操作において、鋳造開始時から定常状態に移るまで
のいわゆる遷移過程の凝固偏析を解消した未凝固圧下法
による連続鋳造方法を提供することである。 【００１７】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決するための手段について種々検討を重ねた結
果、各ロールにおいて鋳造開始直後に目的圧下量にす
る、つまり上流側から順次圧下を開始してゆくと、下流
側に未凝固部分が寄せ集められる傾向があるとの知見を
得、本発明に至った。 【００１８】ここに、本発明の要旨とするところは、広
幅薄鋳片の連続鋳造方法において、鋳造中の未凝固層を
有する鋳片をローラーエプロン帯で圧下することにより
薄鋳片を製造する未凝固圧下鋳造法において、ダミーバ
通過後、鋳造方向下流側に位置する圧下ロールから、上
流側に位置する圧下ロールに向けて順次、未凝固圧下を
開始していくことを特徴とする広幅薄鋳片の連続鋳造方
法である。 【００１９】したがって、本発明に係る鋳造方法によれ
ば、不均一凝固を解消する必要もなく、濃化溶鋼を鋳造
方向上流部へ排出させることができ、容易に中心偏析の
ない鋳片を得ることができる。 【００２０】 【作用】次に、本発明による作用効果についてさらに具
体的に説明する。図１は、広幅鋳片を未凝固層７が存在
するローラーエプロン帯６において、未凝固圧延を行う
圧下ロール群１〜５を有した連続鋳造設備の概念図であ
る。 【００２１】本発明によれば、このような設備において
圧下を行う際に、ダミーバ通過後、好ましくはその後可
及的速やかに鋳造方向下流側に位置するロール群５から
圧下を開始し、その後ロール群４→ロール群３→・・・
→ロール群１の順で圧下を行う。ロール群５の圧下を開
始した時、鋳造方向上流部のロール群４〜１にあたる部
分の未凝固層７は圧下をしていないため、濃化溶鋼が上
流部へ排出されるための流路および流動性が確保され
る。 【００２２】ロール圧下は通常各ロール群毎に制御する
ため、各ロール群の圧下を順次上流方向に向かって行え
ばよく、各ロール群では一斉にロール圧下を行ってもよ
いが、各ロール群単位でも、鋳造方向下流側に位置する
ロールの圧下を上流側のロール圧下よりも先行させるほ
うが好ましいことは云うまでもない。 【００２３】まず、本発明法によれば、図２に示すよう
に、未凝固層の残存する鋳片部 (図２(a) 、(b) 参照)
を鋳造方向の下流部すなわちクレータエンド側から圧下
し、完全凝固させるとともに濃化溶鋼を鋳造上流部すな
わち鋳型方向だけに排出していくために、濃化溶鋼が凝
固遅れ部にトラップされることなく中心偏析のない鋳片
を得ることができる。図２(e) はこの関係を模式的に示
すもので、下流側から圧下を開始するため図中矢印で示
すように濃化溶鋼が容易に上部に排出されるのが分か
る。 【００２４】このとき、濃化溶鋼を残さないためにも、
圧下を行うローラエプロン帯は、クレータエンドよりも
鋳造方向下流側での範囲に設置されている必要がある。
さらに、圧下速度について言及するならば、好ましくは
濃化溶鋼が排出される空間の狭い、すなわち未凝固層の
少ない鋳造方向下流側では圧下速度を小さくとり確実に
濃化溶鋼を排出させ、鋳造方向上流部に向かうにしたが
って圧下速度を大きくとるようにするのが好ましい。 【００２５】鋳造方向上流部の圧下を開始するときに
は、下流部の圧下はすでに進行しているためスループッ
ト変化は少なく、湯面レベル変動に及ぼす因子は圧下に
よる体積変化分だけになるので圧下速度を大きくとるこ
とができる。また、本発明法によれば圧下による体積変
化分が逆流するタイミングを少しずつずらすことになる
ため、湯面レベル変動を最小限に抑えることができる。 【００２６】各ロールの圧下が完了すれば、鋳造は定常
状態に至り、以後安定した連続鋳造が可能となる。次
に、本発明の作用を実施例に基づいてさらに具体的に詳
述する。 【００２７】 【実施例】図１に示す湾曲型連続鋳造機において、表１
に示す成分の中炭素アルミキルド鋼を鋳造速度3.0 m/mi
n で鋳造した。 【００２８】目標スラブサイズは、50mm厚、1500mm幅ス
ラブであるが、鋳型サイズは100 mm厚、1500mm幅を適用
し連続鋳造装置内で鋳造中に未凝固部を有するスラブを
圧下して50mm厚に圧下鋳造した。 【００２９】本例において連続鋳造装置内の圧下ゾーン
は、ローラエプロン帯の１seg(ロール群) から５seg(ロ
ール群) の３ｍ長さの間とした。圧下パターンとして
は、各セグメント当たり20mmの均等圧下とした。圧下セ
グメントのロールには、両端100 mmの範囲に高さ５mmの
円錐形の突起を円周方向に15mmピッチで千鳥に設置し
た。 【００３０】浸漬ノズルは、外形が60mm×150 mmの偏平
型ノズルを使用し、鋳型内溶湯表面はパウダーで被覆し
た。このようにすることで狭幅鋳型での鋳造時に問題と
なる浸漬ノズルと凝固シェルとのブリッジング等の操業
上のトラブルの発生もなく安定鋳造が可能であった。 【００３１】一方、鋳型厚みを50mmとすると浸漬ノズル
が鋳型内に挿入できず、従来の浸漬ノズル給湯は不可能
である。その意味で、スラブサイズが50mm厚の鋳片製造
において連続鋳造装置内での未凝固圧下技術は非常に有
効であることが判明した。 【００３２】次に、同様にして本発明の効果を確認する
ために、表２に示すような圧下方法で、鋳造を行い中心
偏析度の比較を行った。その結果を図３にグラフで示
す。なお、偏析グレードの相対評価は式１に示した中心
偏析度が1.0 に近いほど良好で、1.0 よりも大きくなる
ほど不良であることを示す。 【００３３】 【数１】 【００３４】これらの結果からも分かるように、圧下順
を本発明以外の条件としたＡおよびＢの条件で得られた
鋳片には、局所的に強度の偏析の存在が認められ、平均
的な偏析グレードとしても、本発明の条件で得られた鋳
片よりもグレードが低く、本発明の有効性が示された。
また、本発明の条件Ｃで湯面レベル変動も少なく安定な
操業ができた。 【００３５】 【表１】 【００３６】 【発明の効果】本発明法により、広幅薄鋳片の未凝固圧
下鋳造法における中心偏析を改善でき、湯面レベル変動
の少ない安定な操業が達成された。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明法を説明するための連続鋳造装置の概略
図である。 【図２】図２(a) 〜(e) は凝固遅れ部に濃化溶鋼が排出
される過程を示す模式図である。 【図３】本発明法の中心偏析に及ぼす効果を示すグラフ
である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−182515（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−15956（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−249254（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−124352（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−90261（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/128 350 B22D 11/20

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 広幅薄鋳片の連続鋳造方法において、鋳
   造中の未凝固層を有する鋳片をローラーエプロン帯で圧
   下することにより薄鋳片を製造する未凝固圧下鋳造法に
   おいて、ダミーバ通過後、鋳造方向下流側に位置する圧
   下ロールから、上流側に位置する圧下ロールに向けて順
   次、未凝固圧下を開始していくことを特徴とする広幅薄
   鋳片の連続鋳造方法。