JPH0252148A - 連続鋳造機、及びその方法 - 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、溶融金属、特に溶鋼から直接鋳片を製造する
連続鋳造機に関り１表面品質の良好な鋳片を安定して鋳
造するに好適な湯面シール装置を備えた連ｖｔ鋳造機に
関する。

〔従来の技術〕

近年、溶鋼から厚さ数十１以下の薄板を直接鋳造成形す
る薄板連鋳技術に関する研究開発が盛んに行われるよう
になった。その代表的な方法に双ベルト法や双ロール法
がある。これらは、いずれも湯溜りを形成する堰４辺の
うち、２辺が鋳片と同期して移動する連続鋳造法であり
、共通の解決すべき課題がある。ここでは、双ロール法
について言及するが、双ベルト法についても同じことが
いえる。

双ロール法は、互いに反対方向に回転するように対向配
置された一対の内部冷却ロールの円周上に湯溜りを形成
させ、この湯溜り内の溶湯をロール円周面上で凝固させ
ながらロール間隙で薄板に成形するものである。

第１図に示すように、鋳造中の湯溜りの表面では図の矢
印ｄで示すような潜流れが生じる。即ち、湯面がロール
円周面と接する部分では、ロールの回転につれて下方に
引きずられるように移動するので、湯溜りの中央からロ
ール円周面の方に向う流れが湯面上で発生する。この流
れのために湯面上に酸化膜（スカム）等が生成すると、
これがロール円周面の方に移動してロールと湯との間に
取り込まれ、鋳造される薄板表面にそのまま貼り付いて
スカム欠陥となる。この欠陥はそれ自体でも表面の凹凸
が大きく、さらに表面割れや湯じわの原因となる場合も
少なくない。

同様に、湯面が冷却されて湯溜り表面に凝固片が形成さ
れても、これがロールと湯との間に取り込まれて表面欠
陥となり、凝固片の大きさが甚だしいとロール間の隙間
を押し広げたり、板切れを起こしたり、あるいは、ノズ
ルと結合した凝固片がロールまでに伸長し、ロール回転
の衝撃でノズルが折損したりするトラブルが生じる。

以上のように５湯面上に発生するスカムや凝固片は双ロ
ール式連続紡造機による薄板製造においては、有害のも
のである。

前者を解決するものとして以下の発明が開示されている
。特開昭６２−１３０７４９号公報は、湯面の上に密閉
体を配設し、その中に不活性ガスを供給して湯面の酸化
によるスカムの生成を防ぐ方法である。特開昭６０−１
７０５６２号公報は、湯溜りの溶湯表面に不活性ガスを
吹付けることによってスカムの生成を防ぐ装置である。

また、特開昭５９−１９９１５２号公報は、双ロール機
全体を不活性ガス雰囲気室に納める方式である。

後者を解決するものとして、特開昭６１−７０４９号公
報、実開昭６２−１５８４０号公報が開示されている。

両者とも湯溜り上部空間に反射板を配設し、ｔｊｈｆｆ
Ｉり表面の温度低下を防止しようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

連続鋳造法では、前述のような湯の流れによって、湯面
上にスカム等が生成するとともに、湯面からの放冷によ
り凝固片も生成し、薄板表面に取り込まれて表面欠陥と
なる。

前記公報等で提案された不活性ガスでＰ１ｈ？Ｉ！Ｉり
表面を保護する方法は、湯面の表面酸化を防止しようと
するものである。しかし、不活性ガスを満面に吹き付け
ると、湯面がガスにより冷却され易くなり、湯面に凝固
片が生成し易くなるという問題が伴う。

一方、反射板を設ける方法は、凝固片の生成を防止する
上で効果はあるが、湯面が大気に開放しているので、表
面酸化を防止する上で十分でないという問題が伴う。

連続鋳造法では、スカムや凝固片のないきれいな湯面の
状態で鋳造を行う必要がある。従来提案された方法は、
単に酸化を防ぐシール効果のみか表面に凝固片が生成す
るのを防止する保温効果のみを考慮したものであり１表
面品質の良好な薄板を安定して鋳造するという観点から
は不充分であった。

また、特開昭５９−１９９＋、５２号公報に提案された
ような双ロール機全体を不活性ガス雰囲気室に納める方
式では薄板の水冷による２次冷却が行なえないだけでな
く、双ロール機のメンテナンス性や操業性においても難
点がある。

一方、鋳型が上下振動する従来の連続鋳造機では、湯面
の保熱や酸化防止のためにパウダを散布する方法が広く
実用化されているが、この方法を長辺鋳型が鋳片と同期
して移動する薄板連幼機に適用すると、このパウダが同
期鋳型に引き込まれてパウダの消費量が多くなるばかり
でなく、パウダの不均一付着により冷却能力が変動し鋳
片の表面品質が劣化するという問題があった。

本発明は、上述の問題点を解消して１表面品質の良好な
鋳片を安定して鋳造するのに好適な連続鋳造機を提供す
ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段〕 本発明は、上記目的を達成する手段として１周囲を堰止
められた湯溜りに形成される湯面−１一方に設けられた
カバー及び湯面に対向している反射板から成る湯面シー
ル装置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成され
る空間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する連続鋳
造機において、前記カバーと反射板の間に非酸化性ガス
を予熱する手段をＭ！！置するものであり、該予熱され
た非酸化性ガスを前記供給手段から、湯面シール装置と
堰及び湯面から形成される空間へ供給することを特徴と
するものである。

前記非酸化性ガス予熱手段は、カバーと湯面に対向して
いる反射板との間隙にガス流路を設け、該流路を非酸化
性ガスが通過する間に反射板からの熱伝達により非酸化
性ガスを予熱するものである。

なお、本発明では、非酸化性ガスを予熱する手段を上記
記載の手段に限定する必要はなく、予熱手段は湯面シー
ル手段とは別に設けてもよい。

また、本発明は、双ロール式、双ベルト式連続鋳逍機に
適用できる。

〔作用〕

鋳型内溶湯湯面上方にカバー及び湯面に対向している反
射板から成る湯面シール装置を設け、湯面からの熱放散
を低減し湯面の温度低下によって湯面に凝固片が生成す
るのを極力防止している。

しかしながら、スカム発生防止のために予熱さハていな
い非酸化性ガスをカバー内に供給すると、非酸化性ガス
が湯面を冷却し、極薄い凝固片を湯面に生じさせてしま
い、鋳片の欠陥となってしまう、これを防ぐには湯面に
非酸化性ガスが到達する時の温度が５００”Ｃ以上あれ
ばよいことが実験的に判明した。本発明では非酸化性ガ
スを５００℃以上に予熱して供給するのでこのような問
題は生じない。ここで、非酸化性ガスとはＨｅ、Ａｒや
Ｎ２のような不活性ガスや中性ガス及び炭化水素ガス、
　）ｉｚ　＋　Ｃｏのような還元性ガスさらにはそれら
の混合ガスを指す。ガス流量は、少なすぎると湯面の酸
化防止効果がなく、逆に、多すぎると湯面冷却量が増え
るだけでなく不経済である。

限定的ではないが、湯面の単位面積あたり０．０２〜０
　、２２　Ｎ　Ｑ　／ｍ１ｎ−ｅｓ”が適当である。

非酸化性ガスを加熱するには、非酸化性ガス供給手段の
途中に電気ヒータを設ける方法も考えられるが。

（１）加熱エネルギーが必要である。

（２）ヒータから密閉体までの途中配管から熱が逃げる
。

という問題がある。一般に、非酸化性ガスはその熱容量
が小さく冷却され易いので断熱が困難である上、鋳造開
始時なかなか配管及び断熱材が加熱されないので、配管
を高温に予熱しておく必要がある。

本発明は、以下のようにして非酸化性ガスの予熱を行う
。

前記カバー及び湯面に対向している反射板から成る湯面
シール装置において、カバーと反射板との間にガス流路
を設ける０反射板は湯面からの輻射熱を受けて高温にな
っているので、このガス流路に非酸化性ガスを流すと、
熱伝達により反射板から非酸化性ガスに熱が伝わり、非
酸化性ガスを加熱することができる。

ここで、熱伝達を効率良く行わせる為に反射板とカバー
との間を狭くすることにより、非酸化性ガスの流速を大
きく、かつ、非酸化性ガスと熱反射板との接触面積を大
きくする。

ここで１本発明によりどの程度湯面からの熱放散を防止
出来るかを定量的に説明する。

今、ロール径がφ８３０＋ａ＋ｉ、面長が８　＝　６０
０１１ｍ、ロール最狭隙部間隔が２　、１　ｔｔｒｍな
る双ロール式連鋳機で５ＵＳ３０４を鋳造するケースを
考える。ロール中心から湯面までの鉛直方向距離を１６
０１ｆｉｌ１１とすると湯面面積Ａｒは０．０４０ｍｚ
となり、ここからの単位時間当りの輻射熱ｑ腫は湯面の
輻射率を０．２として （１）カバーがない場合 ＝３８６０ｋｃａ１２／ｈ ここに、 ＯＩｌ：溶湯温度＝１５００℃ θａ：雰囲気温度＝２７℃ この量は湯面の表面状態に大きく依存し、湯面が酸化し
たり湯面に凝固片が形成されると、輻射率は０．５〜０
．８にまでなり、これによりｑｎ＋も大きく増加するも
のである。

（２）カバーがある場合 この場合にはカバーの外表面積Ａａを湯面面積Ａｒの５
倍程度に、外表面温度を１５０ｍ程度に出来るから、外
表面積の輻射率を１．０　としてもカバーの外表面から
の単位時′間当りの輻射熱（Ｉｌｌは＝２３３ｋｃａＱ
／ｈ ここに、 θＳ：Ｓ：カバー面温度＝１５０℃ Ａａ：カバーの外表面積＝５ＸＡｒ であり、カバーにより放熱量を密閉体が無い場合の約６
％に低減出来ることが分かる。

一方、非酸化性ガスを室温から５００℃にまで加熱する
のに要する熱Ｊｔｑｇが、に記（１１１１以上であれば
カバーの湯面保熱効果が失われて不都合であるが、この
熱ｔｑｇは、非酸化性ガスとしてアルゴンガスを用いる
と ｑｇ”ρ・ｃ−（１６０／１０００・（５００−Ｏａ）
＝　１８２ｋｃａＱ／　ｈ ここに、 ρ：アルゴンガスの密度＝　１．０３５ｋｇ／　ｍ３Ｃ
：アルゴンガスの比熱＝０．１２４ ｋｃａ　Ｑ　／　ｋｇ・’Ｃ Ｑ：アルゴンガスの流量＝５ＯＮＱ／ｍ１ｎ（これは０
　、１２５　Ｎ　Ｑ　／＋ｓｉｎ−ｃｍｚに相当）と、
湯面から放散する熱量と比べて、非酸化性ガスを加熱す
るのに要する熱量は非常に小さく、非酸化性ガスをカバ
ー内で予熱しても、これによるカバーの湯面保熱効果を
それほど低減しないことが分かる。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図〜第３図を用いて説明す
る。矢印Ｃにて示される方向に回転師動されている２つ
の内部水冷銅合金製ロール１（Ａ）。

１（Ｂ）とロール１（Ａ）と１（Ｂ）両端に設けられた
サイドダム２とで形成される湯溜り３内に５溶融金属を
ノズル４を介して供給する。溶融金属はロール１（Ａ）
、１（Ｂ）により冷却され、徐々に凝固し鋳片５となっ
て下方へ引き抜かれる。ノズル４先端は湯溜り３内部に
浸漬され、溶湯吐出口６は湯面７より下方に開口してい
るので、吐出流による湯面７の波立ちが抑制される。

本発明に係る湯面シール装置８は、カバー９及び湯面７
側に対向している熱反射板１０から成っている。カバー
９と熱反射板とは間隙を形成しており、非酸化性ガスを
通すためのガス流路１１である、熱反射板１０は、例え
ば、ステンレス鋼板等の耐熱性鋼板であるのが適当であ
る６熱反射板１０は湯面７からの輻射により高温に加熱
されている。また、湯面７からの輻射熱が熱反射板１０
により多く戻されるように、熱反射板１０は外向きに凸
の形状をしている。カバー９と熱反射板１０より形成さ
れているガス流路１１、第２図に示すように複数本の幅
広スリットが加工されており、スリット内に非酸化性ガ
スを流す。スリット深さしは２〜５１ｍｍとし１幅す及
び本数は非酸化性ガスのスリット内流速がＬｍ／ｓｅｅ
以りになるように適宜選定される。

非酸化性ガスは矢印ａで示すように供給口から分岐管１
２．カバー９に設けた開口１３を経てガス流路１１に供
給され、スリットを通過する間に加熱され、加熱された
非酸化性ガスは熱反射板１０に設けられた吐出１］１４
から矢印す方向に吐出される６吐出ロ１４の開口面積は
スリツＩ−面積より大きくして非酸化性ガスの吐出速度
を１ｍ／ｓｅｃ以Ｆにするのが望ましい。これは、吐出
流が湯面７に衝突する時の速度を小さくして非酸化性ガ
スが湯面７を冷却するのを抑えるためである。

特に、ノズル・１／！Ｉ囲の下向きガス流は、加熱によ
り空気より軽くなった非酸化性ガスがノズル４とシール
装ｖ１８との隙間から上方へ逃げる量を低減させる働き
をしている。

熱反射板１０の熱は非酸化性ガスに伝わるだけでなくカ
バー９にも逃げるので、カバー９の外表面には断熱材１
５を施工し、湯面７からの熱放散を可能な限り防いでい
る。

カバー９の周囲とロールＩＡ・ＩＢ、サイドダム２間の
隙間を耐火性ウール等で出来ているガスシール材１６で
シールし、吐出１］１４からカバ−９内部に供給された
非酸化性ガスが外部に流出するのを防止している６ 本発明の好適な第３の実施例を第５図を用いて説明する
。

本実施例の細部の構造は第１の実施例と同様であり説明
を省略する。これは湯溜り３を形成する周囲の堰３１が
固定あるいは同期して上下振動する連鋳機に適用したも
のである。限定的ではないが、前者は長辺堰を有する双
ロール式、単ロール式あるいは水平式連鋳機の注湯部、
後者は従来方式あるいは漏斗状鋳型を有する連鋳機の注
湯部が該当゛シ、堰上面にシール装置８を固設した。こ
の場合は、堰３１の内壁が湾曲しておらず鉛直なので熱
反射板１０は湯面７と平行にして反射熱が全面に均一に
分布するようにする。

このタイプの連鋳機は前述のように湯面酸化防止あるい
は保熱のためにパウダを湯面に散布する方法も採り得る
が、これには。

（１）定期的に人手でパウダを投入したり、投入したパ
ウダが湯面全体に満遍無く行き渡るように掻き混ぜたり
しなければならず１作業環境が悪い、また、最近の自動
化の進んだ設備においてこの作業の為だけにオペレータ
を配置するのは無駄である。

（２）機械にてパウダを投入する方法ではまだ湯面全体
への均一散布の点で完全でなく、完全にしようとすれば
機械が複雑・高価なものとなる。

といった問題があり、本実施例ではパウダ投入が不要に
なるので、これらの問題を解決出来る。

以上の実施例では説明を省いたが、湯面高さや湯面にス
カム・凝固片が生成したかどうかを監視する為に、サイ
ドダムあるいは湯面シール装置の一部に透明部分を設け
たり、ファイバースコープを取付けたりの変更を本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で行ない得ることは勿論である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、湯面の温度を低下させることなく湯面
を非酸化性雰囲気に保てるので５表面品質の良好な鋳片
を安定してｎ造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す中心断面図であり
、第２図は第１図の！−１断面図、第３図は第１図の（
Ｉ　−ｎ矢視図である。 第４図は本発明の第２の実施例を示し、第３図に相当す
る矢視図である。 第５図は本発明の第３の実施例を示す中心断面図である
。 １（Ａ）、１（Ｂ）・・・ロール、２・・・サイドダム
、３・・・湯溜り、４・・・ノズル、５・・・鋳片、６
・・・溶湯吐出口、７・・・湯面、８・・・湯面シール
装置、９・・・カバー１０・・・熱反射板、１１・・・
ガス流路、１２・・・分岐管、１３・・・開口、１４・
・・吐出口、１５・・・断熱材、１６・・・シール材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周囲を堰止められた湯溜りの上方に設けられたカバ
   ー及び湯面に対向している反射板から成る湯面シール装
   置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成される空
   間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する連続鋳造機
   において、前記カバーと反射板の間に設けられた非酸化
   性ガスを予熱する手段により予熱された非酸化性ガスを
   、前記供給手段から供給することを特徴とする連続鋳造
   機。 ２、周囲を堰止められた湯溜りの上方に設けられたカバ
   ー及び湯面に対向している反射板から成る湯面シール装
   置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成される空
   間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する連続鋳造機
   において、非酸化性ガスを予熱する手段により予熱され
   た非酸化ガスを、前記供給手段から供給することを特徴
   とする連続鋳造機。 ３、対向配置された一対のロールと、該回転体と近接し
   ている一対の堰とで形成された鋳造空間の上方に設けら
   れたカバー及び湯面に対向している反射板から成る湯面
   シール装置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成
   される空間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する双
   ロール式連続鋳造機において、前記カバーと反射板の間
   に設けられた非酸化性ガスを予熱する手段により予熱さ
   れた非酸化性ガスを、前記供給手段から供給することを
   特徴とする双ロール式連続鋳造機。 ４、対向配置された一対のベルトと、該回転体と近接し
   ている一対の堰とで形成された鋳造空間の上方に設けら
   れたカバー及び湯面に対向している反射板から成る湯面
   シール装置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成
   される空間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する双
   ベルト式連続鋳造機において、前記カバーと反射板の間
   に設けられた非酸化性ガスを予熱する手段により予熱さ
   れた非酸化性ガスを、前記供給手段から供給することを
   特徴とする双ベルト式連続鋳造機。 ５、周囲を堰止められた湯溜りの上方に設けられたカバ
   ー及び湯面に対向している反射板から成る湯面シール装
   置と、該湯面シール装置と堰及び湯面から形成される空
   間に非酸化性ガスを供給する手段とを有する連続鋳造機
   において、前記カバーと反射板の間に設けられた手段に
   より非酸化性ガスを予熱し、該非酸化性ガスを前記供給
   手段から前記空間に供給することを特徴とする連続鋳造
   方法。