JPH0259152A - 薄帯連続鋳造装置への溶融金属供給方法 - 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、ツインドラム方式、単ドラム方式、ツインベ
ルト方式等の薄帯連続鋳造装置への溶融金属の供給方法
に関するものである。

〔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薄肉鋳片
を製造する技術の開発研究が精力的に行われており、各
種の方法が開発され、その一部はすでに工業生産のレベ
ルにまで達している。しかし、これまでの方法は生産性
、鋳造品質の点で未だ十分とはいえない。

これらの薄肉鋳片の連続鋳造方法の中で構造が比較的Ｐ
Ｊ単な設備を使用するものとして、鋳造用鋳型の主構成
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、−木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の間に渇留り部を形成す
るドラム−ベルト方式がある。これらの鋳造法は、圧延
工程を簡素化するため、もしくは熱延がむずかしい材質
を直接冷延するため、製品になるべく近い形状の鋳片を
製造することを目的としている。

これらの金属材料の中には非掌に純度の高いものも含ま
れ、これらは−船釣に需要量が少ない。

したがって、数トンの溶解量でも製造、販売が可能であ
る。これらの高純鋼の溶解、直接鋳造プロセスとしては
、雰囲気溶解炉と薄帯連鋳機を直結させることが考えら
れる。すなわち、雰囲気溶解炉内で精錬してＰ、Ｓ等の
不純物を除去したあと、大気からの酸素、窒素の吸収を
防止して不活性霊囲気内で鋳造できれば、高純度金属の
薄帯を直接製造できる。

このような雰囲気溶解炉は、溶解または精錬を行うため
の炉の機能と、注入を行うための取鍋の機能を合わせ持
っており、例えば、Ｉ　ＲＳ　Ｉ　Ｄ炉がＰｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇ　７ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｅｔａｌｌｕ
ｒｇｙ（１９８２）Ｔｏｋｙｏ、　ｐ、２５−２　に開
示されている。このＩ　Ｒ３Ｉ　Ｄ炉は、その概略を第
５図に示すように、誘導溶解炉１５の炉底部の羽口１６
に連接してスライディングノズル１２を有するもので、
あらかじめスライディングノズル１２を閉じた状態で炉
底部の羽口１６内を珪砂、シリカ等の粒状耐火物の詰め
物で塞ぎ、溶融金属５の精錬を行う。１ｒｉＩ錬を終了
した後、スライディングノズル１２を開き、炉底部の羽
口１６内の粒状耐火物の詰め物を図示していない機械的
な除去装置によって落下除去してから、誘導溶解炉１５
内の溶融金属５を例えば特開昭６１−２７６７５１号公
報に示されているような薄板連続鋳造装置に供給するこ
とができる。

また、雰囲気溶解炉ではないが、別の溶解炉で溶解した
溶融金属を取鍋炉に移し、真空脱ガス・合金やフラック
ス添加・加熱可能な装置として、例えば、ＡＳＥＡ−３
ＫＦ法取鍋炉が「鉄鋼製造法」　（日本鉄鋼協会績、昭
和４７年４月１０日、９．７８４　、丸善株式会社発行
）に記載されている。

この取鍋炉は、その概略を第６図に示すように、誘導溶
解装置を有する取鍋炉１３の炉底部の羽口１６をあらか
じめ耐火物などでふさいでおぎ、溶鋼１４の精錬を行フ
てかう、ストッパー（図示していない）を溶鋼中に挿入
する。次いで羽口内の耐火物を図示していない機械的な
除去装置によって落下除去してから、取鍋炉１３内の溶
鋼１４を前述したような薄板連続鋳造装置に供給するこ
とができる。

また、雰囲気溶解炉ではないが、別の溶解炉で溶解した
溶鋼をあらかじめストッパーを取り付けた取鍋に移し、
真空脱ガスを行う方法は、いわゆる取鍋脱ガス法として
非常に古くからあり、前述の「鉄鋼製造法」　（日本鉄
鋼協会績、９．７５２）に記載されている。しかしなが
ら、取鍋脱ガス法を行った後に溶鋼を薄板連続鋳造装置
に供給する方法では、別の溶解炉から真空脱ガス用取鍋
に移す際に、溶鋼の温度損失や大気中からの酸素や窒素
の吸収、さらには真空脱ガス用取鍋内での精錬機能がな
いことなどから、単なる脱ガス機能を有するのみの取鍋
から溶鋼を薄板連続鋳造装置に供給して高純鋼を製造す
ることは極めて困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者等は、容器底にスライディングノズルを有する
誘導溶解炉で鋼を溶解した後、ツインドラム方式の薄帯
連続鋳造装置に溶湯を供給する実験を行った。

この結果、初期にはスライディングノズルの開孔が不良
であり、酸素でノズル内部を溶かさなければならない等
の問題が生じたが、これはスライディングノズル内の詰
め物である粒状耐火物の組成を変えることで解決できた
。しかし、この詰め物により新たな問題が生じた。すな
わち、スライディングノズルを通った溶湯は直接薄帯の
連８Ｉ！機に供給されるため、スライディングノズル内
にある詰め物としての粒状耐火物は溶湯とともに供給さ
れ、一部の粒状耐火物は溶湯に巻き込まれ、鋳造された
鋳片内に残留し、残りは湯面に一時浮上した後、再び鋳
型と溶湯の間に間欠的に巻き込まれ、鋳片表面に島状に
付着した。このため、鋳造開始から耐火物の巻き込みが
終了するまでの鋳片の表面は凹凸が激しくなり、約４０
ｍの鋳片が圧延不能となった。

そこで、スライディングノズルを使用して溶湯を薄帯連
続鋳造装置に供給する方法は問題があることが明らかと
なり、次に従来より用いられているストッパ一方式によ
る溶湯供給実験を行った。

この時、ストッパーに要求される課題が明らかになった
。

薄茶連続鋳造する場合、溶湯の供給量制御を精度よく行
わないと湯面レベルの変動がおこり、溶湯表面に凹凸が
生じることがあり、溶湯供給量の制御をストッパーで行
うことが重要である。ところが、炉底部の羽口に密着す
るようにストッパーを設置した溶解炉で実験すると、溶
解中にストッパーの先端の一部と羽目が焼きつき、溶解
後、ストッパーを作動させるとストッパー焼きつき部が
欠損して、羽口とストッパー間のす籾まの形状が注湯開
始前の形状と変わったものになり、湯面レベルを検出し
てストッパーの開度を調整しても予測値との差が大きく
なって、ストッパーの開度を微調整して湯量の供給量を
安定して調整することが困難となり、ハンチングを生じ
ることがあった。さらに、ストッパーの欠損が大きくな
ると溶湯の供給量制御が不可能になり、溶湯供給を停止
することも出来ず、鋳造を停止せざるを得なくなった。

また、前述のＡＳＥＡ−３ＫＦ法取鍋炉におけるように
、溶解炉の炉底部の羽口をあらかじめ耐火物でふさいで
おき、溶解を終了した後にストッパーを溶鋼中に挿入し
、ついで羽口内の耐火物を除去装置によって落下除去し
てから溶解炉内の溶湯を薄板連続鋳造装置に供給する方
法では、ストッパーを溶鋼中に挿入する際に炉底部の羽
口が見えないので、ストッパー挿入の確実性が低く、さ
らに、羽口内の耐火物を完全に落下除去することは困難
であり、羽口内に残留した耐火物はそのまま鋳造時に溶
湯に巻き込まれて鋳片の巨大介在物の原因になりやすい
。

そこで、本発明は、溶解炉と薄帯連続鋳造機を直接する
際、ストッパーと羽口が焼きつかず、かつストッパーの
欠損が生じないで溶解炉から供給する溶湯の流量を制御
可能にすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、底部に溶融金属流出用の上広羽口とその下に
連接した浸漬ノズルとを有し、前記上広羽口に先端を接
して上下に開閉可能なストッパーを内挿した溶解炉から
、前記浸漬ノズルを介してその直下に位置する薄帯連続
鋳造装置へ溶融金属を供給する方法において、溶解開始
前にあらかじめ前記上広羽口とストッパー先端部の間に
繊維質の耐火物を挿入することを特徴とする薄帯連続鋳
造装置への溶融金属供給方法である。

（作　用） 以下、図面を参照しながら本発明をその作用と共に具体
的に説明する。

第１図は本発明をツインドラム方式の連続鋳造装置に適
用した例を示す。

溶解炉１内で金属を溶解後、冷却ドラム６ａ６ｂの間に
溶解炉１から浸漬ノズル３を介して溶融金属が注入され
、湯溜り部７が形成される。冷却トラム６ａ、６ｂを介
した抜熱により冷却、凝固して凝固シェルとなり、キッ
シングポイント８から薄肉鋳片９として送り出される。

溶解炉１はその底部に溶融金属流出用の上広羽口１１を
有し、上広羽口１１に先端を接して上下に開閉可能なス
トッパー２を内挿している。本発明法においては、溶解
開始前にあらかじめ、上広羽口１１とストッパー先端部
２ａの間に繊維質の耐火物４を隙間なく、また重ならな
いように挿入する。

繊維質の耐火物４は厚さ２〜６ｍｍ、高さ２０〜５０ｍ
ｍの紙状または布状とすることによって、上広羽口１１
とストッパー先端部２ａの間を隙間なくすることができ
る。繊維質の耐火物４の厚さが２ｍｍ未満では厚みが薄
いので、溶解途中に上広羽口１１とストッパー先端部２
ａが焼き付きを発生する場合があり、また厚さが６ｍｍ
超では熔解開始前に第１図に示すストッパー開度制御部
１０によりストッパー先端部２ａを上広羽口１１に押し
付けても、溶融金属の熱によって繊維質の耐火物４が軟
化して収縮し、かえってストッパー先端部２ａと上広羽
口１１との隙間の状態が不安定となる。また、高さが２
０ｍＩＩ＋未満では上広羽口１１とストッパー先端部２
ａの間を完全に隙間なく装着するには作業性が劣り、一
方、高さがｆｙｏｍｍ超では作業性に問題はないが、不
必要に大き過ぎるので、それ以上の高さは必要はない。

また、繊維質の耐火物４の材質としては、ストツバー先
端部２ａと上広羽口１１との接触部が溶解中に十分に耐
えて装着時の形状を保つために、耐熱温度が１３００〜
１４００℃であることが望ましく、例えばＡＩｌ、０３
−５ｉＯ，買の紙や布が使用できる。

このように、繊維質の耐火物４を上広羽口１１とストッ
パー先端部２ａの間に隙間なく、また重ならないように
挿入した後に、溶解炉１内に装入した金属を溶解する。

金属溶解中はストッパー２が閉じられているため、繊維
質の耐火物４はストッパー先端部２ａと上広羽口１１に
はさまれ、ストッパー先端部２ａと上広羽口１１の隙間
を完全に防ぐことができるので、溶融金属が漏れる事を
防止し、かつストッパー先端部２ａと上広羽口１１の直
接接触を防ぎ、ストッパー先端部２ａの変形、欠損及び
焼き付きを防止する。また、溶融金属注湯中は、繊維質
の耐火物４はストッパー先端部２ａと上広羽口１１に押
しつぶされ、厚さが１ｍ＋ｎ程度以下となっている。

そして、この繊維質の耐火物４は上広羽口１１と圧着し
、かつストッパー先端部２ａの材質が溶湯との濡れ性が
悪い材料、例えばアルミナ−グラファイト系の耐火物で
あると、繊維質の耐火物４とストッパー先端部２ａはス
トッパー２を操作して鋳造を開始する際に容易に離れる
ので、繊維質の耐火物４は鋳造中に溶融金属中に巻き込
まれることはない。また、鋳造中にストッパー先端部２
ａの形状が安定しているので、薄帯連続鋳造中の湯溜り
部のメニスカスが一定になるように、ストッパー先端部
２ａと上広羽口１１の間隙を安定して調整することによ
って注湯量を制御できる。

〔実施例〕

繊維質の耐火物４として、耐熱温度が１３００℃で、厚
みが４ｍｍのＡＩｌ　２０ｓ−５ＩＯｓ質の紙を第２図
に示すような形状にした。これを、第１図に示すような
側壁外部に誘導溶解装置と、底部に上広羽口１１と、上
広羽口１１の下に連接した浸漬ノズル３とを有し、上下
に開閉可能なストッパー２を内挿した溶解炉１を用いて
、溶解開始前にあらかじめ、その詳細を第３図に示すよ
うに上広羽口１１とストッパー先端部２ａの間に隙間な
く、また重ならないように挿入した。上広羽口１１の材
質はアルミナ質、またストッパー２の材質はアルミナ−
グラファイトである。

そして１７％Ｃｒ系ステンレス鋼を溶解炉１において不
活性ガス雰囲気下で溶解した後、浸漬ノズル３を介して
その直下に位置する薄帯連続鋳造装置へ熔融金属を供給
した。

その結果、溶解途中の渇漏れ、ストッパー焼き付き等の
トラブルは全く発生しなかった。第４図に湯溜り部７の
湯面レベルの鋳造時間に対する変化例を示す。鋳造開始
から約１０秒で目標レベルに達し、溶解炉内の溶鋼が無
くなるまで同一レベルを保持する事が出来た。鋳片と溶
鋼との酸素、窒素濃度の差はなく、高純度の鋳片を得る
ことかでと、不活性ガス雰囲気下の溶解、鋳造の効果が
確認できた。また、鋳片表面にはストッパーを用いたと
きのような異物の巻き込みは見られなかった。

なお、繊維質の耐火物４としては耐熱温度が１３００〜
１４００℃で、厚みが２〜６＋ｎｍの＾ｊ２２０ｓ−５
ｉ０３質の紙または布であれば、Ｃｒ系ステンレス鋼、
Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｏ系ステン
レス鋼のいずれにおいても高純度の鋳片を安定して製造
できた。

また、Ｔ【およびｒｔ金合金本発明法により溶解、鋳造
した結果も、いずれもステンレス鋼と同様に問題なく良
好な鋳片が得られた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明により、金属を熔解し、
直接薄帯連続鋳造装置で鋳造する場合に、ストッパー先
端部及びノズルの変形、欠損、焼き付きを防止し、異物
巻き込みの無い薄肉鋳片を安定して鋳造する事が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図は本発明に
用いる繊維質の耐火物の例を示す図、第３図は本発明の
実施例の詳細を示す図、第４図は本発明の効果の一例を
示す図、第５図および第６図は従来の溶解炉の例を示す
図である。 １：ｍＨ炉、２：ストッパー　２ａ：ストツバ−先端部
、３：浸漬ノズル、４：繊維質の耐火物、５：溶融金属
、６ａ、６ｂ：？ｉ却トドラム７：湯溜り部、８：キツ
シングポイント、９：薄肉鋳片、１０：ストッパー開度
制御部、１１：上広羽口、１２ニスライデイングノズル
、１３：取鍋炉、１４：溶鋼、１５：誘導溶解炉、１６
：羽口。 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）底部に溶融金属流出用の上広羽口とその下に連接
   した浸漬ノズルとを有し、前記上広羽口に先端を接して
   上下に開閉可能なストッパーを内挿した溶解炉から、前
   記浸漬ノズルを介してその直下に位置する薄帯連続鋳造
   装置へ溶融金属を供給する方法において、溶解開始前に
   あらかじめ前記上広羽口とストッパー先端部の間に繊維
   質の耐火物を挿入することを特徴とする薄帯連続鋳造装
   置への溶融金属供給方法。