JPH0252151A - 薄帯連続鋳造装置用冷却ドラム - 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、ツインドラム方式、単ドラム方式。

ドラム−ベルト方式等の薄帯連続鋳造装置に使用される
冷却ドラムに関する。

〔従来の技術〕

近年、金属の連続鋳造の分野では、製造コストの切り下
げ、新材質の創出等を目的として、最終形状に近い３肉
鋳片を製造する技術の開発が強く望まれている。この要
求に対して各種の方法が提案され、その一部は工業生産
のレベルにまで達している。しかし、これまでの方法は
、生産性、鋳片品質の確保等の点で未だ充分なものとは
いえなこれらの薄肉鋳片の連続鋳造方法の中で構造が比
較的簡単な設備を使用するものとして、鋳型の主構成要
素として内部水冷機構を備えた一対のドラムを使用する
ツインドラム方式、−本の冷却ドラムを使用する単ドラ
ム方式、冷却ドラムとベルトとの間に湯溜り部を形成す
るドラム−ベルト方式等がある。これらの鋳造法におい
ては、鋳片の表面性状を安定して高水準に維持すること
が重要な課題である。

すなわち、これらの連続鋳造方法は、従来の連続鋳造設
備によって製造されるスラブの場合と異なり、以後の工
程で圧延される度合を小さくすることができる薄肉鋳片
を得ることを狙って、開発されたものである。そのため
、薄肉鋳片に肉厚変動或いは表面割れ等があると、これ
が製品表面の欠陥となり、商品価値を著しく損なう危険
性が大きい。

そこで、良好な表面品質の鋳片を安定して製造すること
を目的として、種々の方法が検討されている。その一つ
として、冷却ドラムと凝固シェルとの間に、断熱層とな
るエアギャップを形成するように、冷却ドラムの周面に
凹凸を設けることが特開昭６０−１８４４４９号公報で
提案されている。このエアギャップによって、冷却ドラ
ムの抜熱能力が小さくなり、溶融金属の緩慢な冷却が行
われる。

その結果、凝固厚みが板幅方向で均一化され、形状特性
の浸れた薄肉鋳片の製造が可能になるとされている。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 しかし、冷却ドラムの周面に特定深さの凹凸を均一に付
け、それを所期の状態に維持するようにしただけでは、
充分な効果が安定して得られないことが判った。たとえ
ば、冷却ドラムの局面に大きな凹凸を連続して設けると
き、得られた薄肉鋳片の表面に凹凸が発生することは勿
論、その部分における熱応力の集中が促進され、逆に割
れの発生が助長される。また、冷却ドラムの周面に線状
や角状の凹凸を形成すると、凹凸の角部が割れの起点と
なって、薄肉鋳片に多数の割れを発生させる。

そこで、本発明者等は、これらの問題を解消するため、
冷却ドラムの周面に形成する凹凸に対する検討を行い、
直径が０．１〜１．２＋ｕ＋で円形又は長円状の開口部
をもち、深さが５〜１００μｍの窪みが効果的であるこ
とを見い出し、特願昭６２−２４０４７９号として出願
した。このようにして冷却ドラムの周面に設けれた窪み
は、紡造時に互いに連続しない独立したエアギャップを
形成する。その結果、凝固シェルの冷却条件が媛和され
、局部的に剛性が低い状態にある部分に応力が集中する
ことによる悪影響を抑制している。

ところが、その後の研究によって、鋼種によっては周面
に前述の窪みを設けた冷却ドラムを使用して鋳造を行っ
た場合においても、割れ等の欠陥が発生することがみら
れた。この原因を調査したところ、冷却ドラムの周面に
おける窪みの分布が割れ発生に大きな影響を与えること
を解明した。

そこで、本発明は、冷却ドラムの周面に設ける窪みの分
布に改良を加えるこきにより、割れ等の欠陥がなく表面
性状、形状特性に優れた薄肉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〕

本発明の薄帯連続鋳造装置用冷却ドラムは、その目的を
達成するために、直径が０．１〜１．２鮒の円形又は長
円状の開口部をもち、深さが５〜１００μｍの窪みを、
互いに接することなく鋳型の一部を構成する冷却ドラム
の周面に形成し、且つ前記窪みの分布率を前記冷却ドラ
ムの軸方向及び周方向に関して周期的に単独或いは同時
に変化させ、該周期的変化の周期Ｗを５ｆｆｌＩＩ≦Ｗ
≦４０ｍｍ、前記窪みの面積率の差で表した波高りを１
０％≦ｈ≦３０％に維持することを特徴とする。

〔作用〕

第４図は、通常の冷却ドラムの周面における凝固／エル
の成長状態を模式的に表した図である。

冷却ドラム１０周面に接する溶融金団２は、冷却ドラム
ｌを介した抜熱によって冷却され、凝固ンエル３となる
。冷却効果の大きい個所では、凝固ンエル３の成長が早
く、比較的厚いシェル３ａとなる。他方、冷却効果の小
さな個所では凝固ンエル３の成長が遅れ、薄肉部３ｂと
なる。この薄肉部３ｂは、肉厚部３ａに比較して強度が
弱く、応力の集中が生じ易い個所となる。また、肉厚部
３ａの凝固収縮に伴って、Ｊ内部３ｂが引っ張られ、冷
却ドラム１の周面との間にエアギャップ４が発生する。

このエアギャップ４が断熱層として働くため、薄肉部３
ｂの成長が更に遅れ、そこに割れ等の欠陥が発生する。

これに対し、冷却ドラム１の周面に窪みを設けた先願・
特願昭６２−２４０４８１号の冷却ドラムでは、エアギ
ャップ４を積極的に作り、冷却とラム１の軸方向に関し
て多数の肉厚部３ａ及び薄肉部３ｂ’を所定の周期で形
成する。そして、多数の薄肉１％３ｂが存在するため、
応力集中が分散され、割れ発生の原因となるような力が
薄肉Ｕｂに加わることを抑制している。しかし、冷却ド
ラムｌの周面に均一な分布で窪みを形成した場合でも、
鋼種によっては割れの発生を完全に防止することができ
ない。

これは、ステンレス１ｓＵｓ３０４等のように凝固時に
変態を伴う鋼種において、特に顕著に観察された。すな
わち、これらの鋼種では、冷却ドラｌ、の周面に均一な
窪みを形成することにより、マクロ的には応力集中が分
散されて、割れ発生を大幅に低減できたつしかし、ミク
ロ的には、変態応力に起因すると考えられるＩＯ〜５（
１ｍｍの周期的な凝固シェルの小さなうねりが発生し、
これが原因で微少な割れが認められた。

そこで、本発明においては、冷却ドラム１の周面に設け
る窪みの分布を所定周期をもつものとすることにより、
冷却ドラム１の周面で生じる凝固ジェル３の肉厚部３ａ
及び薄肉部３ｂの周期を制御している。これにより、薄
肉鋳片の変形が打ち清され、割れ等の欠陥がない高品質
の製品となる。

なお、窪みの周期Ｗを５〜４０＋ｎｍ、　　面積率の変
化ｌｈを１０〜３０％としたのは、先にも述べたように
凝固シェル自体の変形は、実験事実として多くの場合１
０〜５０［１Ｉ１１の範囲でうねりを生じることが確認
され、しかもこの範囲のうねりを冷却ドラム周面に形成
した窪みの変化で強制的に打ち消すためには、凝固シェ
ルの変形モード内に少なくとも２点の窪み変化が存在し
なければ効果のないことが明らかとなった理由による。

また、面ＩＳに関しては、差が小さすぎても効果は低減
し、１０〜３０％の範囲が最適であることが判った。一
方、窪みの周期Ｗと面積率の変化ｚｈとの関係は、正弧
函数を主とするが、本実験結果では正弧函数からずれた
連続函数であっても、あまり有意差のないことが確認さ
れた。

〔実施例〕

第２図は、冷却ドラムの周面に設けた窪みの分布例を示
した図である。ただし、冷却ドラムの軸方向を、第２図
において左右方向に揃えている。

第２図（ａ）の例では、冷却ドラムの軸方向に関し２０
Ｉｌ１ｍの周期Ｗで窪みの面積率を最高３０％から最低
１５％（波高ｈ＝１５％）で周期的に変化させている。

更に、周方向に関しても同様な分布をもって窪みの個数
を変化させている。

他方、第２図ら）の例では冷却ドラムの軸方向に関して
、１５＋ｍｍの周期Ｗで窪みの面積率を最高４０％から
最低１０％（波高ｈ；３０％）で周期的に変化させてい
る。なお、本例においては、周方向に関する面積率の変
化も、たとえば面積率の小さな個所が周方向に連続する
ことがないように、ところどころに面積率の大きな個所
を設けているが、勿論なくても効果が得られる。また、
図示するように、面積率の変化も、周方向に関して若干
ふらつかせている。

なお、第２図（ａ）及びら）何れの例においても、つの
窪みは、深さが３０μｍで直径０．５印の円形状開口部
をもつものにとして刻設した。

このように窪みを形成した冷却ドラムを、第３図に示す
ように組み込み、薄肉鋳片を製造した。

すなわち、タンデイツシュ５から注入された溶融金属２
は、一対の冷却ドラム１の間でプールを形成する。それ
ぞれの冷却ドラム１０周面で成長した凝固シェルは、キ
ッンングポイント６で圧接され、薄肉鋳片７として送り
出され、ピンチロール８等を経由して次工程に搬送され
る。なお、冷却ドラムｌの周辺には、クリーニングブラ
ン９．ドラムコータ１０等を配置する場合もある。

この装置を使用して、温度１５００℃のステンレス鋼組
成をもつ溶鋼から、６５ｍ／分の鋳造速度で肉厚２．４
ｍｌ１１．　　板幅８００ｍｍの薄肉鋳片７を製造した
。得られた薄肉鋳片７の表面状態を測定したところ、冷
却ドラム１の種類に起因して第１表に示すように割れ発
生状況が異なっていた。なお、割れ発生指数は、鋳造長
さ１ｍ当たりの縦割れ長さ（ｃｍ）で表している。

第１表から明らかなように、周面を平滑に仕上げた冷却
ドラム１を使用して鋳造を行った場合、得られた薄肉鋳
片７には多数の割れが発生していた。これに対し、深さ
３０μｍで直径０．５市の円形状開口部をもつ窪みを周
期的に形成した冷却ドラム１を使用した場合、割れ発生
率は、■７１０以下に低減した。しかし、この場合にも
、若干の割れが発生することが避けられない。

そこで、第２図（ａ）及びら）に示すように窪みを周期
的に変化させた冷却ドラムｌを使用して鋳造を行ったと
ころ、割れ発生を実質的に皆無とすることができた。こ
れは、前述した窪みの周期的変化で割れ発生を抑え込む
メカニズムに対する考察を支持するものである。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、周面に形成
する窪みの分布に周期的な変化を与えることにより、薄
肉鋳片の変形を打ち消すように凝固シェルの成長を行わ
せている。その結果、割れ等の欠陥がなく優れた表面性
状をもつ薄肉鋳片を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却ドラム周面に刻設した窪みの周期Ｗと波高
りとの関係を表したグラフであり、第２図は窪み分布に
関する例を示し、第３図はこの冷却ドラムを組み込んだ
薄帯連続鋳造装置を示す概略図であり、第４図は凝固シ
ェルの成長状態を模式的に示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直径が０．１〜１．２ｍｍの円形又は長円状の開口
   部をもち、深さが５〜１００μｍの窪みを、互いに接す
   ることなく鋳型の一部を構成する冷却ドラムの周面に形
   成し、且つ前記窪みの分布率を前記冷却ドラムの軸方向
   及び周方向に関して周期的に単独或いは同時に変化させ
   、該周期的変化の周期Ｗを５ｍｍ≦Ｗ≦４０ｍｍ、前記
   窪みの面積率の差で表した波高ｈを１０％≦ｈ≦３０％
   に維持することを特徴とする薄帯連続鋳造装置用冷却ド
   ラム。