JPH01503046A - 薄い金属連続素材の製造方法および装置 - 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】 発明の名称 薄い金属連続素材の製造方法および装置技術分野 本発明は、厚さが２００を下回り例えば綱から成る、薄い金属連続素材の製造方 法および装置であって、冷却されていないがエネルギポテンシャルが低い精練さ れた金属プロフ、イル（押出材）がその横断面の少なくとも１つの面にて溶湯と 接触してこれを結晶化し、その際に接触時間の長さにより金属連続素材の厚さを 調整する、薄い金属連続素材の製造方法および装置に関知された表面で結晶化さ れる際には、冷却された表面と、結晶化された加工材との間に接続が形成されな い。

したがって連続鋳造では、工程結果を破壊しないために使用鋳型が鋳造加工材と 結合するのを回避する。

慮され、増加する連続素材厚は考慮されない、従来技術の場合には、対応する幅 の連続素材において“上方へ向かう”到達可能な連続素材厚は約３００　ｖａで ありその際に３００　ｗＭＸ２．１００　ｗｍの横断面寸法がジャンボ連続素材 と称される。できるだけ薄い連続素材を目標とする方向（“下方へ向かう”連続 素材厚の変化）において連続鋳造技術の限界は一方では連続鋳造永久型の中への 鋳造加工材の鋳込み状態により与えられる。何故ならば浸漬式溶湯吐出技術はこ の場合に寸法が原因で不可能であるからである。他方では、実施するのは成功す ると予測されるが生産段階にまで発展させ完成させるには多大の費用を要する、 薄い金属連続素材の連続鋳造に対する多くの提案がこれまでに公知となっている 。

背景技術 冷却された表面での結晶化を使用した前述の連続鋳造方法は−ａｌｄｅｍａｒ　 Ｓｃｈｗａｒｚｍａｉｅｒ博士著“連続鋳造”（シュトウントガルト所在のＢｅ ｒｌｉｎｅｒ　Ｌｌｎｉｏｎ出版社刊）出版社員および４５頁に記載され公知で ある。

薄い金属連続素材を製造するための冒頭に記載の方法はＣＩ特許第３０１０４２ 号明細書により公知である。更にＥｒｈａｒｄ　Ｈｅｒｒａ＋ａｎｎ博士著°連 続鋳造ハンドブック”（ジュフセルドルフ所在のＡｌｕｍｉｍｉｕｎ出版社、第 １版。

１９５８年刊）の１０５頁に記載のように１９５１年に連続鋳造に代わる手段に 対する試験が行なわれこれについて＠Ｄｅｖｅｌｏｐａ＋ｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｎ ｔｉｎｕｏｕｓ　Ｃａｓｔｉｎｇ　ｏｆ　５ｔｅｅｌ　”誌第２１巻（１９５４ 年刊５０６頁ないし５０８頁にＭ、Ｐ、Ｎｅｗｂｙが報告している。　３．２　 ｍの厚さの帯状鋼材が１６００℃の溶銑浴槽の中を浸漬時間０．５ｓｅｃかつ１ ８０■／ｓｉｎの速度で貫通して引抜かれる。この場合に厚さが６．４１すなわ ち２倍になる。しかしながら帯状鋼材の核心部の温度は１１００℃に達するにす ぎない、この結果から、浸漬時間が横断面の最小寸法の自乗で増加するので、４ ．８鶴の帯状鋼材においては浸漬時間が１秒を上回ると見積らなければならない という教訓を得た。

技術的課題 最近になって試験により、帯状鋼材の核心部で前記の温度１１００℃に達せずま た溶湯が帯状鋼材の中に拡散しないことが分った。厚さが４．８１１ｍの場合に は両顎工材の間の接続さえも形成されない。

したがって本発明の課題は、例えば、厚さが２０ｍを下回る鋼から成る、薄い金 属連続素材の製造方法であって、最終製品（板材、帯材、管、プロフィル）に近 い製品の製造を可能にし冷間および熱間成形費用を最小にするだけでなく、構造 が均一である製品を経済的な量で製造することができる、薄い金属連続素材の製 造方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記問題は、冒頭に記載の方法に基いて本発明により、厚さが０．１鶴ないし１ ．４鶴に選定された金属プロフィルが最長、冷却されていない金属プロフィルの 低いエネルギポテンシャルと、金属プロフィルが溶融しない前の溶湯の高いエネ ルギポテンシャルとの間のエネルギポテンシャル差と機能的に関連する時間にわ たり溶湯と接触しその際に最大許容接触時間に相応して、金属プロフィルと、こ れに（相境界なしに）付着している結晶と溶湯加工材とから成る、約６ないし１ ０倍の連続全素材厚を有する金属連続素材が溶湯から引抜かれることにより解決 される。

発明の利点 この方法は主に３つの利点を有する。

ａ）　金属プロフィルの厚さが小さいので、接触した溶湯が初めに急冷するにも かかわらず内部まで加熱される。

ｂ）　得られる金属連続素材の組織が均一である・すなわち溶湯が金属プロフィ ルの中に深く拡散し後に圧延により、十分に均一な構造が得られる。

Ｃ）　材料循環が、連続全素材の厚さが１０倍の場合に１０％に限られるのでこ の方法は経済的である。

さらに、薄い金属プロフィルの大きな束はより容易に扱かうことができる。更に 、多くの薄い金属プロフィルからいわゆる層状加工材を製造することができる。

更にこの方法に要する発展手段は比較的僅かでありこの方法は比較的簡単な装置 で実施できる。この方法の場合の大きな利点は、例えば板材や帯材の場合に圧延 に適切な自然エツジが形成されこれが圧延工程を助ける点である。全体的に見て 、本発明による方法においては（例えば鋼等の）液状製品から仕上り製品への変 換に要する費用は最小である。

他の１つの利点は、この方法を非連続的にでも連続的にでも容易に実施すること ができる点である。

特に強調すべき利点は、連続鋳造と異なり、冷却されていない金属体と溶湯との 間の接触時間を変えるだけで金属連続素材の厚さを設定または調整することがで きる点である。連続鋳造の場合にはこのために連続鋳造永久型の狭幅面プレート の調整のために費用の比較的大きい装置を使用するので連続鋳造の際にまず初め のうちは厚さを変えることができない、薄い金属プロフィルの場合には更に、金 属プロフィルを成形するために使用する溶湯用の加工材は完全に同種である必要 はない。

発明の実施形態 薄い金属連続素材を連続的に製造するために本発明の別の１つの実施例において は、決められた横断面と固体状の組織状態とを有する金属プロフィル連続素材が 、類憤の種類の溶湯の中へ導入され所定の時間にわたり溶湯に囲まれてこれを貫 通して引抜かれその際にこの金属プロフィル連続素材の内部は最大で固相温度に 加熱され引続いて、溶湯に囲まれている金属プロフィル連続素材は溶湯の外で、 制御される冷却工程にかけられる。

特に大きい１つの利点は、金属プロフィル連続素材が下から上へ動かされて溶湯 を貫通することである。

このようにして横断面の周りに付着した溶湯加工材の厚さは均一となる。

本発明の１つの発展形においては金属プロフィル連続素材は多くのサイクルにて そｄ都度の１つの溶湯の中を貫通して引抜かれる。この工程は、特に厚い金属連 続素材の製造に用いられる。

長い接触時間に相応して、本発明の別の１つの特徴においては金属プロフィル連 続素材が所定の道に沿って溶湯の中を貫通して動かされる。

更に本発明により、種々の加工材層から成る、薄い金属連続素材を成形すること ができる。このために”金属連続素材が多くのサイクルにてその都度異なる溶湯 浴槽容器の中を貫通して動かされる。

連続鋳造の他の１つのこれまでの欠点は鋳造速度にあった。冷却されない金属体 または、冷却されない金属プロフィル連続素材の引抜き速度を相応に高めること により本発明においては連続全素材を、溶湯から取出した後ただちに熱間成形工 程及び／又は冷間成形工程にかけることができる。

本発明を実施する存利な装置は、金属プロフィル連続素材のための入口と、連続 全素材のための出口とを有する溶湯容器を設けることと、溶湯流入口を設けるこ とと、金属プロフィル連続素材用の入口及び／又は出口が溶湯に対して密閉され ていることにより構成される。

溶湯容器の中の溶湯の温度調整は、溶湯容器に加熱及び／又は冷却素子を設ける ことにより可能となる。

次に本発明を実施例に基いて図を用いて説明する。

第１図は溶湯容器の垂直横断面図、第２図は冷却されていない金属体または、冷 却されていない金属プロフィル連続素材の横断面図、第３図は第２図に示されて いる金属プロフィル連続素材を基にして得られた連続全素材の横断面図、第４図 は横断面が厚い金属プロフィル連続素材の横断面図、第５図は第４図に示されて いる連続全素材の横断面図、第６図は別の溶湯容器の垂直横断面図である。

例えば鋼から成る薄い金属製連続素材の製造工程は溶湯容器１にて行なわれ溶湯 は加熱及び／又は冷却素子２によりその都度所望の温度に調整されるので溶湯４ のエネルギポテンシャルを前述のように高くすることが可能である。場合に応じ て溶湯４を電磁かくはん装Ｗ３によりかくはんして溶湯４内の温度を、均一化す る。

冷却されていない金属プロフィル（押出材）５は、予熱されて到来した場合にも 低いエネルギポテンシャルを有する。連続工程には、前もって決められている断 面５ｂと、固体状の組織状態とを存する、冷却されていない金属プロフィル連続 素材５ａが用いられる。溶湯４および金属プロフィル５または金属プロフィル連 続素材５ａは通常の場合には、本質的に一致する分析結果を有する。溶湯４を貫 通して引抜く際に、金属プロフイル５または金属プロフィル連続素材５ａの内部 ５ｃは最高で固相温度に加熱されるように接触時間は保持される。第１図に示さ れている例においては金属プロフィル５として矩形の断面５ｂすなわち帯状断面 が仮定されている。金属プロフィル連ａ素材５ａは下から入口１ａを通過して上 方に向かって溶湯４の中を貫通して動かされる。出口１ｂを離れた後、連続全素 材６は、酸化に対して保護する大気の中に冷たくなるまでまたは成形機械の中へ 入るまで保持され成形機械にて連続全素材６は熱間成形加工及び／又は冷間成形 加工される。連続全素材６の厚さは、前述のように多くのサイクルにより更に増 加させることができその際に金属連続素材はサイクルとサイクルとの間に同様に 、不活性ガスが充填されている空間の中で冷却される。この冷却は、各サイクル の後に溶湯加工材を（相境界なしに）金属連続素材に付着するために限界内に保 持されなくてはならない、この場合に、個々の溶湯容器１の中で異なる加工材料 から成る溶湯４すなわちいわゆる層状加工材を製造することもできる。この場合 に消費される溶湯４は連続して、相応の金属的静圧力により流入溶湯７により補 足されその際に溶湯レベル７ａは調整される。

溶湯４が、耐火材から成る溶湯容器１の入口１ａを通過して流出しないように、 押圧装置８ａを有する耐火密閉部材８および、例えばアルゴン等の不活性ガスが 大きい圧力にて導入されている、耐火密閉部材８を囲む圧力容器９が設けられて いる。このために圧力容器９はガス流入口１０を有しリップパツキン１１が、ガ ス漏れに対して入口１ａに設けられている。

金属プロフィル連続素材５ａの横断面５ｂは矩形に選定しであるが、試験により 分ったように広幅面における、連続全素材の厚さ１２に対して自然エツジ１３が 形成される。自然エツジ１３は、金属製連続材を圧延する際に非常に有利である 。

種々の溶湯用加工材を使用する場合にも、溶湯４が拡散により連続全素材６の柔 かい内部５ｃの中に浸透することにより相境界のない加工材構造が得られる。

前述の工程は、すでに述べたように多数回繰返すことができその際にその都度、 最も遅くとも圧延工程後に新しい溶湯が、既に凝固しているかまたは凝固過程中 の層の表面に相境界なしに付着する。

第６図に示されている代わりの実施例は、前述のような溶湯容器１を示している 。出口１ｂの個所で容器底部１４はロール１５および１６の分だけ湾曲している 　（図の右半部）かまたはロール１６が容器底部１４を形成する。

ロール１５と１６とは互いに逆方向で駆動することができる。湾曲部を有する容 器底部の場合にはそれぞれのロールは金属製であり場合に応じて冷却される。他 方の場合（図の左半部）にはロール１５はセラミック製かまたは、熱を伝達しに くい加工材から成る。双方の場合にロール１５および１６は熱間成形工程を行な うことができる。非常に重要なのはこの場合には、第１図の実施例とは逆に金属 プロフィル５または金属プロフィル連続材５ａが上から下への方向で本内される ことである。

第６図に示されている実施例の場合にも、連続鋳造における伝導的熱導出とは異 なり、比較的冷たい金属体のエネルギポテンシャルを容量的に使用される。

国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．厚さが２０ｍｍを下回り例えば鋼から成る、薄い金属連続素材の製造方法で あって、エネルギポテンシャルが低く冷却されず精練されていない金属プロフィ ルルがその横断面の少なくとも１つの面にて溶湯と接触しこの溶湯を結晶させ、 その際に接触時間の長さにより金属連続素材の厚さが調整される薄い金属連続素 材の製造方法において、肉厚が０．１ないし１．４ｍｍに選定されている金属プ ロフィル（５）が、最長、冷却されていない前記金属プロフィル（５）の低いエ ネルギポテンシャルと、前記金属プロフィル（５）が溶融する前の溶湯（４）の 高いエネルギポテンシャルとの間のエネルギポテンシャル差と機能的に関連して いる時間にわたり溶湯（４）と接触して保持され、その際に最大許容接触時間に 相応して、前記金属プロフィル（５）と、これに（相境界なしに）付着している 結晶と溶湯加工材とから成る、約６ないし１０倍の連続全素材厚１２を有する金 属連続素材が溶湯（４）から引抜かれることを特徴とする薄い金属連続素材の製 造方法。
2. ２．所定の横断面（５ｂ）と固体状の組織状態とを有する金属プロフィル連続素 材（５ａ）が類似の種類の溶湯（４）の中に導入され所定の時間にわたり溶湯（ ４）に囲まれてこの中を貫通して引き抜かれその際に前記金属プロフィル連続素 材（５ａ）の内部（５ｃ）が最大で固相温度に加熱され、その後に、前記溶湯（ ４）に囲まれている金属プロフィル連続素材（５ａ）が溶湯（４）の外で、制御 される冷却工程にかけられることを特徴とする請求の範囲第１項記載の薄い金属 連続素材の製造方法。
3. ３．前記金属プロフィル連続素材（５ａ）が下から上へ溶湯（４）を貫通して動 かされることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の薄い金属連続素 材の製造方法。
4. ４．前記金属プロフィル連続素材（５ａ）が多くのサイクルにてその都度１つの 溶湯（４）を貫通して動かされることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３ 項のうちのいずれか１項記載の薄い金属連続素材の製造方法。
5. ５．前記金属プロフィル連続素材（５ａ）が前述の方法にて前記溶湯（４）の中 を貫通して動かされることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のうちの いずれか１項に記載の薄い金属連続素材の製造方法。
6. ６．前記金属プロフィル連続素材（５ａ）が多くのサイクルにてその都度異なる 溶湯容器（１）の中を貫通して動かされる請求の範囲第１項ないし第５項のうち のいずれか１項に記載の薄い金属連続素材の製造方法。
7. ７．前記連続全素材（６）が、前記溶湯（４）から引き抜かれた直後に熱間成形 工程及び／又は冷間成形工程にかけられることを特徴とする請求の範囲第１項な いし第６項のうちのいずれか１項に記載の薄い金属連続素材の製造方法。
8. ８．前記金属プロフィル連続素材（５ａ）のための入口（１ａ）と、前記連続全 素材（６）のための出口（１ｂ）とを有する溶湯容器（１）が設けられているこ とと、前記金属プロフィル連続素材（５ａ）のための前記入口（１ａ）および前 記出口（１ｂ）が前記溶湯（４）に対して密閉されていることを特徴とする請求 の範囲第１項ないし第７項のうちの１項に記載の薄い金属連続素材の製造方法。
9. ９．前記溶湯容器（１）に加熱素子及び／又は冷却素子（２）が設けられている 請求の範囲第８項記載の薄い金属連続素材の製造方法。