JPH0215858A - 薄鋳片の連続鋳造方法及びその装置 - 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〉 この発明は、品・質の良好な金属薄鋳片の連続鋳造方法
及びそれに使用する装置に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、精錬技術や鋳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化したことや省力・省エネル
ギー思想の゛高まり等を背景として、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
との試みが比較的融点の低い非鉄金属ばかりか鉄系金属
にまで行われるようになってきた。

そして、金属薄鋳片を連続的に鋳造する手段として、こ
れまで次のような方法が提案されている。

（ａ）　　ベルト式壁面移動モールド（垂直又は水平）
を使用した連続鋳造法。

（ｂ）　　“５Ｍ５（シュレーマン・ジマーク）式“と
呼ばれる異形断面モールドを使用した連続鋳造方法（特
開昭６０−１５８９５５号公報、特開昭６２２２０２４
９号公報、特開昭６２−２０３６５１号公報、特開昭６
２−２０３６５２号公報参照）。

なお、この５Ｍ５式連続鋳造法は、第１０図で示される
ように（第１０図（ａ）は平面図を、そして第１０図（
ｂｌはそのＢ−Ｂ断面図、第１０図（Ｃ）はＣ−Ｃ断面
図をそれぞれ示している）、鋳型長辺１１が中央部で拡
開して注湯部１２を構成し、かつ該長辺注湯部は鋳片出
側へ下がるに従って絞られる逆三角形状又は長方形状（
図示せず）の移行面１３となった上下開放モールドによ
って連続鋳造する点を特徴とするものである。

（Ｃ）　　第１１図に略示するような、多ロール式連続
鋳造法。

しかしながら、このうちの“ベルト式壁面移動モールド
を使用する方法”には、ベルト冷却の困難さによるメン
テナンス費用やランニングコストが高いと言う問題のほ
か、この種のモールドでは配設に大きな困難性を伴いが
ちな“浸漬ノズル”による断気注湯を行わないと表面品
質を維持するのが難しいとの問題点があり、また、“５
Ｍ５式連続鋳造法”には、漸次ではあるがモールド内で
鋳片断面積を大きく減少させるためにモールド内面と鋳
片表面との間に大きな摩擦力が生し、この摩擦抵抗によ
るモールド内面の摩耗が激しくてモルト寿命が短くなる
との問題点が指摘される上、断面が漸次縮小するモール
ド構造の故にモールドオシレーションによって湯面変動
が増幅され、これが鋳片品質に悪影響を及ぼすと言う問
題もあった。

そして、前記“多ロール式連続鋳造法”には、未凝固部
でのロール圧縮が溶湯の移動を激しくするために内部品
質が悪影響を受けるとの問題や、介在物の濃縮や偏析が
生じやすいとの問題点が指摘されていた。この介在物濃
厚偏析の原因は未だ十分に明確ではないが、前記第１１
図で示すように、凝固末端でのロール圧縮がロールで未
凝固溶湯７を絞り出すように作用するので介在物が溶湯
中で上方に押しやられ、この介在物が溶湯中で濃縮され
てくると凝固シェル８部分に付着し、シェルに巻き込ま
れて鋳片中心部に点状の介在物集中部１４となって残留
するためと考えられる。

このように、従来の薄鋳片連続鋳造法は、何れも十分に
満足できる品質の薄鋳片を良好な作業性の下で安定製造
すると言う観点からは未解決な問題が多く、その成果は
、特に鉄系金属ＩＩ　ｔｔｌｉ材の工業的製造において
は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。

く課題を解決するための手段〉 本発明者は、上述のような観点から、鋼等の鉄系金属藩
板材であっても品質劣化や作業性悪化を伴うことなく安
定かつ低コストで製造し得る連続鋳造手段を提供すべく
、種々の実験・検討を繰り返しながら研究を重ねた結果
、「幅方向中央部に浸漬ノズルが侵入し得るだけの断面
膨出部を確保した他は目的とする薄鋳片厚と同様で、か
つ入側から出側まで実質的に同様な断面形状の上下開放
モールドを使用して連続鋳造を行うと共に、該モルトか
ら引き抜かれてくる鋳片の厚さ方向膨出部（前記モール
ド断面膨出部の存在により膨出した部分）を該鋳片内に
未凝固部が残留している間に振動プレス（小ストローク
で高速圧縮のプレス）にて順次圧縮すれば、モールドへ
の注湯法として“通常の浸漬ノズルによる断気注湯”が
格別な平文てを講じることなく極く普通に採用できる上
、モールド内では実質的に鋳片断面の変化がないのでオ
シレーションが加わっても湯面変動が少なく、またモー
ルド内面と鋳片表面との間に格別に大きな摩擦力が生じ
ることもないので、鋳込み作業が通常の厚鋳片の連続鋳
造時のように安定化し、モルトから連続的に引き抜かれ
る鋳片は表面性状の良好な好ましいものとなる。しかも
モールドから引き抜かれてくる鋳片は未凝固部が残留し
ている間に小ストローク・高速圧縮の振動プレスで順次
形が整えられるので所定厚への成形が容易で、かつ内部
溶湯の移動も少ないことから介在物の濃縮・偏析が極力
抑えられることとなり、これ等の各種効果が相乗されて
非常に品質の良好な薄鋳片を良好な作業性の下で容易か
つ安定に製造できるようになる」との知見が得られたの
である。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 「第１図（第１図（ａ）は平面図、第１図（ｂ）はその
Ａ−Ａ断面図である）及び第２図で略示するように、長
辺壁１．■に挟まれた両短辺壁２，２の寸法が目的とす
る薄鋳片厚と実質的に同じで、長辺壁中央部における長
辺壁同士の距離ａが浸漬ノズル３の使用を可能とする分
だけ膨らんだ横断面形状を有する上下開放モールド４の
下流の引き抜かれた鋳片内に未凝固部が残留する範囲内
の位置に、前記モールＦ長辺壁中央部のモールド横断面
膨出部に相当する部位における対向面距離を入側から出
側方向にかけて漸次絞った傾斜押圧面５を有する振動プ
レス６を配置し、前記モールド４から引き抜かれてくる
未凝固部の残留する鋳片を上記振動プレス６で両側から
厚み方向へ圧縮して順次所定厚さとすることにより、良
品質の薄鋳片を作業性良く連続鋳造し得るようにした点
」 に特徴を有し、更には、 「薄鋳片の連続鋳造設備を、長辺壁ｉｔ　１に挟まれた
両短辺壁２，２の寸法が目的とする薄鋳片厚と実質的□
に同じで、長辺壁中央部における長辺壁同士の距Ｍａが
浸漬ノズル３の使用を可能とする分だけ膨らんだ横断面
形状を有する上下開放モールド４の下流の引き抜かれた
鋳片内に未凝固部が残留する範囲内の位置に配置したと
ころの、前記モルト長辺壁中央部のモールド横断面膨出
部に相当する部位における対向面距離を入側から出側方
向にかけて漸次絞った傾斜押圧面５を有する振動プレス
６とを備えて成る構成とした点」をも特徴とするもので
ある。なお、第２図において、符号７は溶湯、８は凝固
シェル、９はサポートロールである。

なお、本発明に係るモールドは、横断面における左右短
辺長は目的とする薄鋳片の厚さと同一で、長辺壁の中央
部付近は浸漬ノズルによる注湯が容易なように上記短辺
長よりも広い間隔となるように膨出した横断面形状とさ
れたところの“変形断面”を持つものであるが、前記第
１図に略示した如く、その入側から出側にかけての横断
面形状は何れの部位をとっても実質的に同じ形状とされ
ている。勿論、ここで言う「実質的に同じ」とは、例え
ば第１θ図で示した３Ｍ３式モールドのように断面１形
状が入側から出側へかけて目立って変化することがない
と言う意味であって、モールド入側から出側へかけて若
干断面が絞られた程度のものは「′実質的に同じ」なる
範曜に含まれることは言うまでもない。そして、このよ
うに入側から出側へかけて断面を若干絞ったモールドは
鋳片の収縮代に対して効果的に適合できることから、む
しろ積極的に採用されるべきものである。

また、ここで言う「振動プレス」とは、押圧型が小スト
ロークかつ高速で進退する振動状の動きをするものを指
すが、プレスのストロークは片側で２〜３■１．押圧サ
イクルは４〜５回／ｓｅｃ程度に調整するのが良く　（
ストロークは鋳片のバルジングを考えると余り大きくは
できず、また押圧サイクルも余り小さくし過ぎると鋳片
とプレス押圧面との接触抵抗が増加してプレス押圧面の
摩耗につながる）、モールドから引き抜かれた鋳片を偏
平に整形するための押圧面の傾斜θ　（第３図参照）は
、大きくし過ぎると鋳片に大きな歪力が加わって表面疵
を招くことになるので１０°以下程度とするのが適当で
ある。ただ、プレスにより鋳片を圧縮する場合、振動状
の圧縮であったとしても鋳片内の未凝固溶湯が上部へ押
し上げられてモールド内湯面の変動を生じがちとなるが
、これの防止策としてはモールドオシレーションサイク
ルとプレスサイクルとを同期させて場面変動を相殺させ
るのが極めて有効である。そのため、モールドオシレー
ションとプレスとのそれぞれのサイクルを同期させる制
御機器を設けることが好ましい。

振動プレスの配設位置は、鋳片の未凝固末端以降の位置
ではとプレス圧縮による整形効果が得られなくなるが、
それ以外のモールドの直下から鋳片の未凝固末端部まで
の間であれば何れの位置であっても良い。従って、第２
図で示す如くにモールド直下に設置しても良いし、第４
図で示したようにモールドから多少離した鋳片の未凝固
末端部に配置しても何ら差し支えない。

そして、本発明は、鋼の薄鋳片製造に適用した場合の便
益が特に大きいものであるが、鋼以外の非鉄金属材料薄
鋳片の製造にも適用し得るものであることは言うまでも
ない。

く作用〉 次に、前述の第２図を参照しながら本発明に係る薄鋳片
の連続鋳造工程例を説明する。

まず、本発明に係るモールド４は一般的な厚鋳片連続鋳
造用の浸漬ノズル３を挿入することが可能であるので、
通常通りに格別な平置てを講しることなく浸漬ノズル３
によるモールド４への断気注湯が実施される。従って、
場面の酸化等による鋳片表面性状の悪化は簡単かつ効果
的に防止される〔なお、第５図は、第２図のア、イ、つ
、工。

オで示した各位置に対応する溶湯の凝固状況及び鋳片形
状を示しているが、第５図（ア）は注湯されたモールド
内湯面（モールド横断面形状）の形状である〕。

そして、モールド４の内面には、一般的な厚鋳片連続鋳
造用のものと同様、鋳片引抜方向に極端な形状変化部が
存在しないので鋳片表面とモールド内面との摩擦状態に
悪化を来たすことがなく、モールド内面の摩耗が一般的
な厚鋳片連続鋳造用のものに比して激しくなることはな
い。その上、前記モールド形状のためにモールドオシレ
ーションによって場面変動が増幅されることもない。

モールド４から引き抜かれた直後の鋳片は第５図（イ）
で示すように内部に未凝固部を含んでいるが、このよう
な状態のうちに鋳片は振動プレス６により厚み方向へ圧
縮される。圧縮される鋳片は内部に未凝固部を含んでい
る上、その圧縮部が鋳片幅方向中央部の膨出部に限られ
るため、小ストローク・高速の振動プレスによっても容
易に整形することが可能で、かつ振動プレス６が対向面
距離を入側から出側方向にかけて漸次絞った傾斜押圧面
５を有しているので鋳片の移動につれて前記膨出部の圧
縮整形が非常に円滑になされ、無理なく所定の鋳片厚み
にまで形状が整えられる。しかも、プレスのストローク
が小さい上に高速圧縮であるため鋳片内部の溶湯の移動
が少なく、均一分散（拡散）作用も加わるために介在物
の濃縮・偏析が効果的に抑えられるばかりか、場面変動
への影響も極めて少ない。なお、プレス圧縮の場面変動
への影響の更なる抑制は、前述したように制御機器を組
み込んでモールドオシレーションとプレスのサイクルを
同期させることで容易に達成することができる。

そして、振動プレス６によって形状と厚みが整えられた
鋳片〔第５図（１）〕はそのまま冷却・凝固され、所望
の薄鋳片〔第５図（才）〕　とされる。

以上は、モールド４の直下に振動プレス６を配設して薄
鋳片を連続鋳造する第２図に基づいた説明であるが、第
４図のようにモールド４から多少離間させて振動プレス
６を配設した場合も実質的に変わることがな（、その際
の各位置における溶湯の凝固状況及び鋳片形状は、第４
図中のア、イ。

つ、オの位置にも対応させて同記号で第５図に示した通
りである。

ところで、本発明を実施するに際しては、対向面距離を
入側から出側方向にかけて漸次絞った傾斜押圧面を有し
た振動プレスで順次鋳片の厚み整形を行う関係上、モー
ルド横断回通りに形状が固定されたダミーバーヘッドの
使用はできない。そのため、例えば第６図で示すような
ヒンジ型のダミーバーヘッド１０を使用するのが良い。

第６図は、プレス押圧面の対向面距離が大きい位置から
順次小さい位置に移動したときの横断面最大厚部におけ
るヒンジ型ダミーバーヘッド１０の状態を示したもので
あり、プレス押圧面の対向面距離が小さくなれば、それ
に伴ってダミーバーヘッドの開度も無理なく小さく追従
するので格別に不都合を生じることがない。

続いて、本発明を実施例によって説明する。

〈実施例〉 まず、各部寸法が第７図で示される如き、モルト４の下
流に振動プレス６を配設した連続鋳造設備〔モールド横
断面の寸法・形状は第８図（Ｗ）で示す通り〕を使用し
、常法通りの浸潤ノズルによる断気注湯によって低炭素
アルミキルド鋼溶湯を鋳込むと共に、モールド４から引
き抜かれた凝固完了前の鋳片を振動プレス６にて順次圧
縮して薄鋳片（厚さ５０鰭）とした。

このときの薄鋳片連続鋳造条件は次の通りであった。

薄鋳片サイズ：５０龍厚Ｘ１８００龍幅。

モールドオシレーション：　２４０ｃｙｃ１．／ｗｉｎ
。

鋳造速度（ｖｃ）　　：　６　ｍ／ｍｉｎ。

凝固係数（Ｋ）　　：　２８ｍ−ｍ１ｎ振動プレス押圧
面の傾斜角度〔θ〕　：８゜振動プレス圧下量：片側水
平１．９ｍｍ／ｃｙｃ１．。

振動プレスサイクル：　４　ｃｙｃｌ、／ｓｅｅ（−２
４０ｃｐｍ）、モールドのオシレーシ ョンサイクルに同期さ せた。

プレス時間：１５０ｍｍ厚から５０龍厚にまで２８サイ
クルで７秒間。

なお、第８図は、この際の第７図におけるＷ。

Ｘ、Ｙ、Ｚ部の溶湯凝固状況及び鋳片形状を示したもの
で、図中のｔは凝固シェル厚（龍）である。

因に、振動プレス入側における凝固シェル厚は図示しな
かったが、その値は約２３．１ｍｍであった。

この試験の間中、鋳造作業は極めて円滑に行われ、表面
状態及び内質とも非常に良好な薄鋳片の得られることが
確認された。

また、これとは別に、第９図で示される如きモルト直下
に振動プレスを配設した設備による同様条件の連続鋳造
試験をも実施したが、上記と同様に良好な結果が得られ
た。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、モールドの摩
耗やモールド冷却の困難性を招くことがなく、付属設備
として能力が小さくて済む振動プレスを導入するだけで
表面性状並びに内質の優れた薄鋳片を安定して連続鋳造
することが可能となり、高品質の薄鋳片をコスト安く提
供できるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る上下開放モールドの例であり、
第１図（ａｌは平面図を、そして第１図（ｂ）はそのＡ
−Ａ断面概略図を示す。 第２図は、本発明に従った薄鋳片の連続鋳造方法例の説
明図である。 第３図は、振動プレスの押圧面傾斜角の説明図である。 第４図は、本発明に従った薄鋳片連続鋳造方法の別個を
説明した概念図である。 第５図は、本発明に従った薄鋳片の連続鋳造方法例での
各部位における溶湯凝固状況及び鋳片形状を示した概略
図で、第５図（ｙ）、　（イ）、（つ）、（１）。 （才）はそれぞれ第２図又は第４図の相当部位に対応し
たものである。 第６図は、本発明に適用するのが好適なヒンジ型ダミー
バーヘッドの、厚肉部から薄肉部へかけての形状変化状
況を示した説明図である。 第７図は、実施例で適用した薄鋳片連続鋳造装置の各部
寸法を示した概略図である。 第８図は、実施例での装置各部位における溶湯凝固状況
及び鋳片形状を示した概略図で、第８図（Ｗ）、　（Ｘ
）、　（Ｙ）、　（Ｚ）はそれぞれ第７図の相当部位に
対応したものである。 第９図は、実施例で適用した別の薄鋳片連続鋳造装置の
各部寸法を示した概略図である。 第１０図は、従来のＳＭＳ式薄鋳片連続鋳造法に適用さ
れるモールドの概略図であり、第１Ｏ図（ａｌは平面図
を、第１θ図（ｂｌはそのＢ−Ｂ断面図を、そして第１
０図（Ｃ）はＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示す。 第１１図は、従来の多ロール式薄鋳片連続鋳造法の説明
図である。 図面において、 １・・・長辺壁。 ３・・・浸漬ノズル ５・・・傾斜押圧面 ７　・・骨容湯。 ９・・・サポート口 １０・・・ヒンジ型ダミ １１・・・鋳型長辺。 １３・・・移行面 ・・・短辺壁。 ・・・モールド ・・・振動プレス。 ・・・凝固シェル。 ル バーヘッド １２・・・注湯部。 Ｉ４・・・介在物集中部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長辺壁に挟まれた両短辺壁の寸法が目的とする薄
   鋳片厚と実質的に同じで、長辺壁中央部における長辺壁
   同士の距離が浸漬ノズルの使用を可能とする分だけ膨ら
   んだ横断面形状を有する上下開放モールドの下流の引き
   抜かれた鋳片内に未凝固部が残留する範囲内の位置に、
   前記モールド長辺壁中央部のモールド横断面膨出部に相
   当する部位における対向面距離を入側から出側方向にか
   けて漸次絞った傾斜押圧面を有する振動プレスを配置し
   、前記モールドから引き抜かれてくる未凝固部の残留す
   る鋳片を上記振動プレスで両側から厚み方向へ圧縮して
   順次所定厚さとすることを特徴とする、薄鋳片の連続鋳
   造方法。
2. （２）長辺壁に挟まれた両短辺壁の寸法が目的とする薄
   鋳片厚と実質的に同じで、長辺壁中央部における長辺壁
   同士の距離が浸漬ノズルの使用を可能とする分だけ膨ら
   んだ横断面形状を有する上下開放モールドの下流の引き
   抜かれた鋳片内に未凝固部が残留する範囲内の位置に配
   置したところの、前記モールド長辺壁中央部のモールド
   横断面膨出部に相当する部位における対向面距離を入側
   から出側方向にかけて漸次絞った傾斜押圧面を有する振
   動プレスとを備えて成ることを特徴とする、薄鋳片の連
   続鋳造装置。