JPH01271029A - 複層鋳片の連続鋳造方法及び装置 - 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、外層と内層とが明確に分離された複層構造を
もつ鋳片を、溶融状態から連続的に製造する方法及び装
置に関する。

〔従来の技術〕

連続鋳造によって複合鋼材を製造する方法とし・て、長
さの異なる２本の浸漬ノズルを鋳型内にある溶融金属の
プールに挿入し、それぞれのノズルの吐出孔位置を鋳造
方向の異なる位置に設け、異種の溶融金属を注入する方
法が、特公昭４４−２７３６１号公報で提案されている
。また、特公昭４９−４４８５９号公報では、このとき
鋳型に注入された異種金属間の混合を防止するため、鋳
型内に耐火物製の隔壁を設けることが提案されている。

本発明者等も、異種溶融金属間の混合を抑えるために、
鋳型内に注入された異種溶融金属の流動を制動する手段
として静磁場を利用した方法を開発し、特願昭６１−２
５２８９８号として出願した。この方法においては、鋳
造方向に対して垂直な方向に鋳片全幅にわたって磁力線
が延在するような静磁場を形成させ、この静磁場を境界
としてその上下に異種の溶融金属を供給している。この
静磁場により電磁ブレーキが働き、静磁場帯での溶融金
属の流れが制動される。その結果、上下層が接する位置
での上下層の混合を最低限に抑えることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、以上に掲げた連続鋳造方法においては、いず
れも鋳型内の鋳造空間に複数の浸漬ノズルを挿入してい
る。そのため、鋳造空間に注入された外層用溶融金属浴
に不規則な流れや温度分布が生じることが避けられない
。その結果、この外層用溶融金属から鋳型の内壁で形成
される凝固シェルが不均一なものとなり、一定した品質
をもつ複層鋳片が得られない。

また、製造しようとする鋳片のサイズによっては、２本
の浸漬ノズルを配置する空間を鋳型内にとることができ
なくなる場合もある。たとえば、ブルーム鋳造用鋳型等
にあっては、鋳型の内部空間が狭く、この狭い空間に対
して２本の浸漬ノズルを配置することは極めて困難であ
る。

そこで、本発明は、外層用溶融金属を収容した容器と鋳
型とを直接連結させ、外層用溶融金属の湯面を容器内に
とり、鋳型に対する外層用溶融金属を静的に供給するこ
とによって、外層となる凝固シェルの成長を安定した条
件下で行い、鋳型の内部空間が狭隘な場合にあっても、
一定した品質の複層鋳片を製造゛することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の複層鋳片の連続鋳造方法は、その目的を達成す
るために、鋳型の上に該鋳型と断熱された容器を接続し
、該容器に複層鋳片の外層を形成する溶融金属を収容し
て連続鋳造しながら、前記溶融金属から生成した凝固シ
ェル内の溶湯に静磁場を印加し、該静磁場よりも下方の
前記凝固シェル内に前記複層鋳片の内層を形成する溶融
金属を供給することを特徴とする。

また、本発明の複層鋳片の連続鋳造装置は、鋳片の外層
を形成する溶融金属を収容する容器と、該容器の底部に
直接接続された鋳型と、前記容器を貫通して前記鋳型内
に挿入され、前記鋳片の内層を形成する溶融金属を注入
するノズルとを備えており、前記鋳型内に注入された外
層用溶融金属と内層用溶融金属との間の界面に静磁場を
発生させる磁石又はソレノイドコイルを前記鋳型の外周
に配置したことを特徴とする。

〔作用〕

以下、第１図を参照しながら、本発明の連続鋳造方法及
び装置を、その作用と共に具体的に説明する。

複層鋳片の外層となる溶融金＠１は、タンデイツシユ等
の容器２に収容されており、容器２から鋳型４の内部に
供給される。このとき、外層用溶融金属１は、開口部３
を介して容器２内と鋳型４内とで連続している。したが
って、容器２から鋳型４への外層用溶融金属１の供給は
、ヘッド圧に基づいた静圧によって行われ、従来の浸漬
ノズルを使用した場合のように鋳型４内の溶融金属に対
して流動等を起こさせる運動エネルギーを与えることが
ない。

このように外層用溶融金属１を供給するとき、鋳型４内
に形成された外層用溶融金属浴１ａは、静かな状態に維
持され、またその温度分布も均一なものとなる。したが
って、この外層用溶融金属浴１ａから冷却・凝固して、
凝固シェル１ｂが鋳型４の内壁に周方向に関して均一に
形成される。特に、浸漬ノズルを使用して鋳型４内に注
湯した場合に生じていた不均一な厚みをもつ凝固シェル
の形成がみられない。

この容器２は、鋳型４と断熱されている。そのため、凝
固シェル１ｂは、鋳型４の内壁で形成される。この点、
凝固シェル１ｂの形成開始位置を一定にする上で、特に
容器２と鋳型４との境界の内壁に断熱リング（図示せず
）を設けてふくことが好ましい。

他方、内層を形成する溶融金属５は、容器２及び外層用
溶融金属浴１ａを貫通して鋳型４内に侵入させた注湯ノ
ズル６から鋳型４内に注入され、外層用溶融金属浴１ａ
の下方に内層用溶融金属浴５ａを形成する。この内層用
溶融金［５は、鋳型４からの抜熱によって、凝固シェル
ｌｂの内側で冷却・凝固して凝固シェｔ’ｋ　５　ｂと
なる。

ここで、外層用溶融金属浴１ａと内層用溶融金属浴５ａ
との間の界面７及びその近傍に静磁場を印加するため、
表層が凝固開始する位置から所定の距離だけ下方で鋳片
の一定の相対する面を挾むように、磁石８を配置してい
ることは、先願である特願昭６１−２５２８９８号と同
様である。この静磁場により、鋳型４内における溶融金
＠１．５の流動が抑制され、互いに混合することなく外
層用溶融金属浴１ａ及び内層用溶融金属浴５ａが上下に
分離された状態で維持される。なお、磁石８に代えてソ
レノイドコイルを鋳型４の周囲に捲回し、これに直流電
流を通電することによって、鋳造方向と平行な磁力線を
もつ磁場を発生させても同様な制動力が得られる。

この電磁的な制動力によって、外層用溶融金属浴１ａ及
び内層用溶融金属浴５ａから凝固シェル１ｂ及び凝固シ
ェル５ｂがそれぞれ成長し、両者が互いに混じり合うこ
とがなくなる。また、外層用溶融金ｌ１ｉｉ１１を静的
に供給しているため、外層用の凝固シェル１ｂが均一な
厚みをもつものとなり、得られた複層鋳片の層状構造が
一定する。なお、外層及び内層の厚みは、容器２内にお
ける外層用溶融金属１の湯面レベル、注湯ノズル６から
の内層用溶融金Ｊｉｉ５の供給量及び静磁場帯の位置を
調整することによって、制御することができる。

しかも、鋳型４゛内に挿入するノズルは、内層用溶融金
属５注入用の注湯ノズル６だけで良いことから、鋳型４
の内部空間が狭い場合にあっても注湯作業に支障を来す
ことがない。そして、注湯ノズル６を鋳型４の中央部に
保持できるため、注湯ノズル６から流出した内層用溶融
金［５が凝固シェル１ｂ、　５ｂに到達するまでの距離
を大きくとることができ、高温状態のままで内層用溶融
金ｌ１ｉｉＩ５が凝固シェルｌｂ、　５ｂに接触するこ
とに起因する再溶解が防止される。

〔実施例〕

実施例１゜ 外層用溶融金属１として、５Ｏ３３０４組成をもち温度
１５００℃の溶鋼を使用し、容器２内の湯面レベルから
界面７までの距離を１０００ｍｍに維持した。

他方、内層用溶融金属５としては、普通鋼組成をもち温
度１５５０℃の溶鋼を使用し、注湯ノズル６から流量１
１５２ｋｇ／分の割合で鋳型４に注入した。また、鋳型
４上端から６００ｍｍ下方にある界面７における外層用
溶融金属浴１ａと内層用溶融金属浴５ａとの流動を抑制
するため、５０００ガウスの静磁場を印加した。この条
件下で、鋳造速度１ｍ／分で２００ｍｆｆ１×１０００
ｍｍの断面をもち、外層の厚みが２０ｍｍの鋳片を製造
した。

第２図は、得られた鋳片における外層の厚み変動を表し
たグラフである。なお、第２図には、２本の浸漬ノズル
を鋳型４に挿入して鋳造を行った従来の方法によって得
られた鋳片を比較例として掲げている。この対比から明
らかなように、本実施例で得られた鋳片の外層は、一定
した厚みをもっていることが判る。これは、外層用溶融
金ａｔを静的に供給し、外層用溶融金属浴１ａに右ける
外層用溶融金属１が高温状態のままで凝固シェル１ｂに
接触して再溶解することが軽減されていることに起因す
るものと考えられる。また、外層から内層にかけてのＣ
ｒ含有量の変化は急峻であり、外層と内層とは極めて明
確な境界をもって−いた。

実施例２゜ 鋳型４の形状を、内側直径１７０＋ｎ＋ｎの丸サイズと
した。他方、強度及びコストの観点から注湯ノズル６を
短くするため、容器２の形状は高さを４００閣と低めに
した。また、器壁を介した放熱を抑制するために、容器
２の縦方向長さ及び横方向長さを、それぞれ４００＋ｎ
ｍ及び３００ｍｍと小さめにした。そして、容器２と鋳
型４の境界の内壁に断熱リングを設け、この断熱リング
の下方１０００＋＋＋ｍの位置を中心として、鋳造方向
に関して±１００　ｍｍの範囲に、磁石８によって磁束
密度３０００ガウスをもつ静磁場帯を形成した。

この条件下で、５ＵＳ３０４組成をもつ溶融金属１を容
器２から鋳型４に注入した。他方、静磁場帯の下方には
、−船中炭素鋼組成をもつ溶融金属５を注湯ノズル６か
ら注入した。そして、鋳造速度１．　Ｏｍ　／分で複層
鋳片を連続鋳造した。

得られた複層鋳片は、５ＵＳ３０４組成をもつ厚さ３０
ｎ＋ｍの外層を備えた直径１７０ｍｍの丸ブルームであ
った。また、外層を構成する５ＵＳ３０４と内層を構成
する中炭素鋼との境界には、厚み約１　ｍｍの混合層が
形成されているに過ぎなかった。

実施例３゜ 鋳型４として、内側の一辺が１５０ｍｍの正方形内部空
間をもつものを使用した。また、容器２としては実施例
２と同様なものを使用した。そして、容器２と鋳型４と
の境界の内壁に設けた断熱リングよりも下方１２００＋
ｎｍの位置を中心として、鋳造方向に関して±１００１
ｎＩＩ＋の範囲に磁石８によって磁束密度３０００ガウ
スをもつ静磁場帯を形成した。

この条件下で、容器２に一役中炭素鋼組成をもつ溶融金
属ｌを注湯し、静磁場帯の下方に８２．０重量％を含有
する１８−８ステンレス鋼組成をもつ溶融金属５を注湯
ノズル６から注入した。そして、鋳造速度１．２　ｍ　
／分で複層鋳片を連続鋳造した。

得られた複層鋳片は一辺が１５０ｍｍの角ブルームであ
り、外層が厚さ３０ｍｍの炭素鋼で内層がＢ含有１８−
８ステンレス鋼の複層構造をもっていた。この外層と内
層との境界には、厚さ約１　ｍｍの混合層が形成されて
いるに過ぎなかった。

・　Ｂ含有１８−８ステンレス鋼は、凝固割れを起こし
やすいため、従来′の連続鋳造方法では不向きな材料と
されていた。これに対し、本実施例では、炭素鋼からな
る外層が形成された後で、Ｂ含有１８−８ステンレス鋼
が注湯されて緩冷却されるので、内層に凝固割れが生じ
なかった。また、Ｂ含有１８−８ステンレス鋼は熱間加
工の困難な材料であるが、本実施例で得られた鋳片は、
炭素鋼の外層で覆われているため、圧延割れ等の欠陥を
生じることなく熱間加工され、より小さな断面をもつ材
料が得られた。しかも、加工した後で外層の炭素鋼を除
去する場合、外層の厚さが均一で且つ境界部にある混合
層が薄いため、酸洗等によって炭素鋼を容易に除去する
ことができ、必要形状をもつＢ含有１８−８ステンレス
鋼が得られた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、外層となる
溶融金属を容器から鋳型に連続させているため、静的な
状態での注湯が可能となる。そのため、鋳型内溶融金属
の温度が均一となり、鋳型内壁に生成した凝固シェルが
鋳片の周方向に関して均一に成長し、一定した厚みの外
層をもつ複層鋳片を製造することができる。また、鋳型
内に挿入するノズルは、内層となる溶融金属を注入する
ものだけで良いために、鋳型の内部空間が狭隘な場合に
あっても、何ら支障をきたすことなく鋳造作業を行うこ
とができる。更に、本発明によるとき、内層用金属とし
て従来は連続鋳造できなかった材料、或いは連続鋳造は
できても熱間加工できなかった材料を使用することがで
きるため、内層と外層との組合せを広範囲にわたって選
択することができ、需要に応じた複層鋳片が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連続鋳造装置を示す概略図であり、第
２図は本発明の効果を具体的に表したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳型の上に該鋳型と断熱された容器を接続し、該容
   器に複層鋳片の外層を形成する溶融金属を収容して連続
   鋳造しながら、前記溶融金属から生成した凝固シェル内
   の溶湯に静磁場を印加し、該静磁場よりも下方の前記凝
   固シェル内に前記複層鋳片の内層を形成する溶融金属を
   供給することを特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法。 ２、鋳片の外層を形成する溶融金属を収容する容器と、
   該容器の底部に直接接続された鋳型と、前記容器を貫通
   して前記鋳型内に挿入され、前記鋳片の内層を形成する
   溶融金属を注入するノズルとを備えており、前記鋳型内
   に注入された外層用溶融金属と内層用溶融金属との間の
   界面に静磁場を発生させる磁石又はソレノイドコイルを
   前記鋳型の外周に配置したことを特徴とする複層鋳片の
   連続鋳造装置。