JPH01210154A - 薄板の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳造モールドの作用を成す回転する水冷され
た冷却ロール（以下単に「ロール」という）の円周面に
沿って金属溶湯を凝固させつつ引き上げ、一定幅の薄板
（以下「薄スラブ」という）を連続的に製造する方法に
関するものである。

（従来の技術及びその課題） 厚さ数１ｍｌの薄スラブを工業規模で生産するための装
置として、■２個の回転するロール間や、■循環移動す
る冷却ベルト間に上方より金属溶湯を供給する方式、あ
るいは■タンデイツシュに貯留された金属溶湯に対して
ロールの一部が前記溶湯の表面と接触するように配置し
て鋳片をロールの回転と共に引き上げる方式についての
開発が試みられているが、これらはいずれも一定幅の鋳
片を得るための方法に技術的未解決な問題が多く、実操
業に供されるには至っていない。

従来の鋳造方法の問題点を第７図に基づいて説明する。

第７図に示す上注ぎ方式では、一定幅の薄スラブ４を得
るため、互いに逆方向に等速度で回転するロール１の両
端にサイドシール３が配置されている。従って、ロール
１近くのサイドシール３の表面にはサイドシール３に固
着した凝固シェル５が成長するため、一定幅の薄スラブ
４を安定して製造できない。

そこで、サイドシールとロール間での溶湯の凝固を防ぐ
方法として、サイドシールとロールの間隙にガス等の流
体を供給してシールすることによって解決せんとする装
置が特開昭６０−２３４７４５号公報に開示されている
が、この装置ではガス流量の制御や溶湯へのガス巻き込
みによる鋳片品質の劣化等の問題を内在しており、また
薄スラブ幅の一定化も難しい。

また、電磁力を利用して溶湯の凝固を防止する方法とし
て、上注ぎ方式を対象にした装置が特開昭６１−１１１
７４７号公報に開示されている。

この装置は溶湯溜めの側部せきの下部とロール頂部間の
凝固防止を狙ったものであり、薄スラブの幅を一定化す
ることと目的を異にしている。従って、前述のサイドシ
ールとロール間の凝固防止には効果はない。

その他、サイドシールに固着して成長する凝固シェルを
除去することを目的とする装置が特開昭５８−１６３５
５３号公報等に開示されているが、実用化されているも
のはほとんどない。

更に、ロールとサイドシール間は地金差しを防止するた
めに間隙を極力小さく保つ必要があるが、溶湯と接触す
るロール及びサイドシールの熱歪等のために前記間隙を
地金差しの防止が可能な０．５酊以下に精度良く維持す
ることは極めて困難である。

以上のように従来の方法ではいずれも一定幅でかつ高品
質な薄スラブを連続鋳造できないというのが実情である
。

本発明は上記した従来方式にあった課題を解決し、サイ
ドシールにおける凝固シェルの成長を効果的に防止し得
て一定幅の薄スラブを安定して製造できる連続鋳造方法
を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の第１は、回転する冷却ロールの円周面に沿って
金属溶湯を凝固させて薄板を連続的に製造する方法にお
いて、前記冷却ロールの両端面に沿って配置されたサイ
ドシールの内部または該サイドシールによって冷却ロー
ルから隔てられた該サイドシールの外側に、高周波電流
の通電が可能なコイルを配設し、電磁力によってサイド
シールと金属溶湯との接触を防止しつつ鋳造することを
要旨とする薄板の連続鋳造方法である。

また、本発明の第２は回転する冷却ロールの円周面に沿
って金属溶湯を凝固させて薄板を連続的に製造する方法
において、冷却ロールの両端で、該冷却ロールの端面に
沿いかつ端部から冷却ロールの溶湯浸漬部の円周面に沿
って伸びたサイドシールの円周部先端の内部に、高周波
電流の通電が可能なコイルを配設し、電磁力によってサ
イドシール先端部と金属溶湯との接触を防止しつつ鋳造
することを要旨とする薄板の連続鋳造方法である。

すなわち本発明は、サイドシールを持つ構造の薄スラブ
の連続鋳造装置及びその装置を用いて薄スラブを連続鋳
造する方法において、電磁力を利用して溶湯をサイドシ
ールから分離し、両者の接触を防止することにより、一
定幅の薄板を安定して鋳造することを特徴とするもので
ある。

しかして、この電磁力を利用する際には以下の点を考慮
する必要がある。

１）コイルの巻数 コイルの両端に印加する電圧は電磁気の知識より Ｅ　ｏｃ　ω　Ｌ　　Ｊ　　ｏｃ　　ω　ｎ　”　　Ｊ
　　　　　　　　　　　　・・・　　■ここで、Ｅ：電
　　圧 ω：角振動数 ｎ：巻　数 Ｊ：電　流 Ｌ：インダクタンス と表される。

絶縁上の安全を考慮するとｎ＝１、すなわち−巻きコイ
ルが望ましい。

２）コイルの配置 コイルに高周波電流を流すことにより発生する磁気圧力
はコイルからの距離の２乗に逆比例して減衰するので、
できる限りサイドシールから溶湯を分離すべき場所にコ
イルを接近させて配置することが望ましい。

本発明において、溶湯をサイドシールから分離すべき場
所はサイドシールとロールの境界近傍であり、境界に沿
ってコイルを配置することが好ましい。

また、可動式のサイドシールの場合は、サイドシールの
内部にコイルを配置し、サイドシールの移動とともにコ
イルも移動させる方式が一層好ましい。

３）コイルの構造 コイルはできる限り溶湯に接近させて配置することが好
ましい。従って、ロールの回転軸に垂直で平坦なサイド
シールの端面に平行な面をコイルが持つことが望ましく
、その結果、コイルの外形を例えば長方形にすることが
電磁力の能率を向上するために一層望ましい。

通電にともないコイルにはジュール熱が発生するのでコ
イル内部には冷却剤が流通可能な通路を有する構造が好
ましく、伝熱面積を増加する意味から通路の数が複数存
在することが一層望ましい。

４）周波数 周波数の増加とともに磁界の浸透深さ（以下、表皮深さ
という）は減少し、磁力線の導体透過能が低下するため
、磁気圧力は導体に有効に作用し電磁力の能率は向上す
る。円柱導体モデルによる理論および種々の金属溶湯を
用いた実験結果に基づいて検討した結果、電磁力の能率
を飽和するために必要な臨界周波数ｆ０は溶湯の電気伝
導度σと薄スラブの幅に依存し、はぼ下記０式で表され
ることが判明した。

一般に、磁界の浸透深さδは０式で表される。

δ＝　　π・　・σ・μ。　・・・　■ただしｆ：高周
波電流の周波数　ｃｙｃｌｅσ：金属溶湯の電気伝導度
ｍｈｏ／ｒｅμ。：真空中の透磁率＝４πＸｌ０−’Ｉ
Ｉ／ｍ薄スラブの幅の１７２をａとし０式を変形すると
０式が得られる。

金属溶湯を能率よ（保持させるためには、円柱導体モデ
ルによる検討結果からａ／δ≧５であるからａ／δ＝５
のときの周波数を臨界周波数ｆ０とするとｆｏは０式で
表される。

必要以上に周波数を高めた場合は表皮深さの減少ととも
に電流密度が増加し、ジュール熱損失が増加するので好
ましくない。逆に臨界周波数より低い周波数では電磁力
の能率が低下するので好ましくない。金属溶湯を用いて
種々検討を重ねた結果、実用上可能な周波数ｆは下記０
式を満足することが必要と判明した。

０．５ｆＯ＜　ｆ　＜　５　ｆ。

（実　施　例） 以下本発明を第１図〜第６図に示す実施例に基づいて説
明する。なお、第１図〜第６図中、従来例の第７図と同
一番号は同一部分あるいは相当部分を示し、詳細な説明
を省略する。

その１） 第１図は固定した幅の薄スラブを引上げ方式により製造
する場合のコイル６の配置例を示す概略図であり、本実
施例では円筒状の冷却ロールｌの両端面近くを通過する
ように−巻きの帯状コイル６を配置した。コイル６の断
面は内部が空洞の長方形状を成しており、冷却水が循環
可能な構造になっている。

第２図はロール１とサイドシール３がＦＡ　接する近傍
の断面を表した図面であり、溶湯２としては１５４０℃
の低炭素アルミキルドの溶鋼を用いた。

そしてロール１の浸漬深さは３０鶴、サイドシール３は
耐火物製で溶ｔｌｉｉ１２とコイル６の間の耐火物の厚
さは２０酊であった。またコイル６の内部は水冷構造で
、その大きさは外寸が１００　ｎＸ３０ｎで長さが３ｍ
、肉厚が１０鶴であり、２０℃の冷却用水道水を３ｍ／
ｓｅｃの流速でコイル６内を流した。なおロール１の直
径は６００　ｍｍ、幅は６０ＯＮであり、周速２Ｑｍ／
ｗｉｎの速度で回転させた。

コイル６に通電する高周波電流の周波数は１　ｋ　Ｈｚ
　ｓ電流は２Ｘ１０’Ａであり、そのときの電圧は５０
Ｖ程度で、コイル６の力率は０．１であった。かかる条
件で得られた薄スラブは厚さが２．ＩＮ、幅は５８５酊
であり、極めて均一な幅と厚さの薄スラブを連続的に１
５分以上製造することができた。

薄スラブの幅の値から、ロール１の表面では溶鋼２はサ
イドシール３表面より７〜８ｍｍの間は存在しなかった
ものと推察され、この値は理論的予測値ともほぼ一致し
た。

その２） 第３図に示すようにコイル６の断面形状を除いてほぼ実
施例その１）と類似の装置を用いて薄スラブの製造を行
った。コイル６内の冷却水の流速が４ｍ／ｓｅｃであっ
た点を除いて実験条件は実施例その１）と同じである。

この実施例その２）では冷却水の通路７がフィン８によ
り複数に分離されて伝熱面積がひろいために、実施例そ
の１）に比べて冷却水の流速を低下できる点に特徴があ
る。

製造された薄スラブの品質は実施例その１）の場合とほ
ぼ同等であり、操業も極めて順調で、１５分以上連続し
て薄スラブを製造することができた。

その３） 第４図はロール１の回転軸に沿う方向に移動可能なサイ
ドシール３の内部にコイル６が配置された場合の実施例
を示した図面である。

溶鋼２とコイル６およびロール１とコイル６を仕切るサ
イドシール３の材質は耐火物であり、その間厚さはとも
に２０ｍであった。

また、ロールの長さは８００　ｍであり、製造される薄
スラブの幅は４００〜７００鶴の範囲で可変な構造にな
っている。しかして、両側のサイド“シール３の間隔を
６００ｆｉに設定した状態で薄スラブの製造を行った。

得られたスラブの厚さは実施例その】）の場合と同程度
であったが、薄スラブの幅は５８９ｕと実施例その１）
の場合より４ｎ程度広かった。これはロールの端部によ
り磁力線が曲げられたことによる影響と考えられる。

第４図では回転軸に沿い移動可能なサイドシールを示し
たが、同様な形状で固定型のサイドシールにも適用可能
なことは言うまでもない。

その４） 第５図は固定した幅のスラブを上注ぎ方式により製造す
る場合のコイル６の配置の概略を示したものであり、２
個の円筒状のロール１の両端面近くを通過するように−
巻きの帯状コイル６を配置した。サイドシール３の近傍
の断面を第６図に示す。

本実施例に使用した耐火物製のサイドシール３の厚さは
２０ＷＩＩ、ロール１の回転軸を基準としたメニスカス
レベルは３０ｍである。

実施例その１）とほぼ類似の鋳造条件で薄スラブの製造
を行ったところ厚さが１．２　ｍ、幅が５８５１１Ａの
薄スラブを連続して１５分以上製造することができた。

以上、実施例では薄スラブの幅の変動で本発明の効果を
示したが、薄スラブの幅方向の両端部では従来法に比べ
本発明の方法は厚さの変動も小さいことが確認された。

次に上記した実施例その１）〜その４）の結果と従来法
による結果との比較を下記表に示す。

表 上記表より明らかな如く、本発明によれば従来法と比較
して、板幅の変動及び板厚さの変動を可及的少なくし得
て、かつ長時間の連続鋳造が行えることが判明した。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、サイドシールに固
着した凝固シェルの成長現象が起こらないために薄スラ
ブの先細り現象が現れない。従って、連続鋳造時間は従
来法に比較して極めて長く、またスラブの幅、厚さなど
も均一であり、−段と高品質の薄スラブを得ることがで
きる。

また、サイドシールに金属溶湯が接触した場合でも、電
磁ホールドの副次効果として消費電力の１〜２割は溶湯
の誘導加熱に消費されるので固着した凝固シェルがサイ
ドシールに成長する現象は認められない。

さらに、電磁力により、溶湯をサイドシールから５〜１
０１ｍ程度排除することが可能なため、サイドシールと
ロールの間隙を大きくすることができる。従ってロール
および耐火物製のサイドシールの熱歪に起因するトラブ
ルの解消効果もあり、上記の安定操業に結びつく。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の実施例の要部を示す図面で、
第１図は引上げ方式の場合のコイルの配置例を示す図面
、第２図は冷却水通路が単一の場合のコイルを用いた際
のロールとサイドシールの隣接近傍の断面図、第３図は
冷却水通路が複数の場合の第２図と同様の図面、第４図
はロールの回転軸に沿う方向に移動可能なサイドシール
の内部にコイルを配置した場合の図面、第５図は上注ぎ
方式の場合の第１図と同様の図面、第６図は上注ぎ方式
の場合のサイドシール近傍の断面図、第７図は上注ぎ方
式の場合の従来方法の説明図で、（イ）は平面図、（ロ
）は側面図である。 １はロール、２は金属溶湯、３はサイドシール、６はコ
イル。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転する冷却ロールの円周面に沿って金属溶湯を
   凝固させて薄板を連続的に製造する方法において、前記
   冷却ロールの両端面に沿って配置されたサイドシールの
   内部または該サイドシールによって冷却ロールから隔て
   られた該サイドシールの外側に、高周波電流の通電が可
   能なコイルを配設し、電磁力によってサイドシールと金
   属溶湯との接触を防止しつつ鋳造することを特徴とする
   薄板の連続鋳造方法。
2. （２）回転する冷却ロールの円周面に沿って金属溶湯を
   凝固させて薄板を連続的に製造する方法において、冷却
   ロールの両端で、該冷却ロールの端面に沿いかつ端部か
   ら冷却ロールの溶湯浸漬部の円周面に沿って伸びたサイ
   ドシールの円周部先端の内部に、高周波電流の通伝が可
   能なコイルを配設し、電磁力によってサイドシール先端
   部と金属溶湯との接触を防止しつつ鋳造することを特徴
   とする薄板の連続鋳造方法。