JPH0263651A - 薄い金属製品の連続鋳造方法と装置 - 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 本発明は、溶融金属から金属ストリップまたは薄板を直
接製造する方法と装置に関するものである。より詳細に
は、いわゆるシリンダ式連続鋳造法を用いた薄肉または
極薄肉のストリップまたは薄板、特に鋼のストリップま
たは薄板の製造方法と装置に関するものである。

従来の技術 上記のシリンダ式連続鋳造法では、回転駆動されている
主シリンダの冷却された側壁上に溶融金属を鋳造して、
側壁と接触した金属を凝固させ、こうして形成された金
属薄板を主シリンダ外壁の一部との接触状態を維持して
冷却する。

溶融金属は、通常、終端開口が主シリンダの側壁と同一
平面になっている耐熱性材料で作られた流路を介して主
シリンダ側壁に接触される。主シリンダと接触して徐々
に凝固する金属は回転主シリンダの回転動作−によって
運ばれる。

また、溶融金属は、上記供給流路の最上部の所まで維持
されていなければならない。アメリカ合衆国特許第４２
７４４７１号では、上記流路に上側固定耐熱壁を設ける
ことによってこれを達成している。

この特許では、上記上側固定耐熱壁の端部に冷却ローラ
を並設して、この冷却ローラで製品の外殻の凝固を開始
させ且つ製品の厚さを制限している。

欧州特許第０１９８６６９号には、溶融金属中に一部が
浸されて回転駆動されるローラを上記の目的のために用
いている。

しかし、これらの方法により得られた製品の表面状態は
不十分な品質であった。すなわち、凝固が主鋳造主シリ
ンダの方からのみ行われると、表面が粒状化し、また、
小径の第２０−ラまたは主シリンダを使用すると、製品
の表面に酸化被膜が生じる。

発明が解決しようとする課題 本発明は、上記形式の方法を用いて、表面欠陥の無い製
品を得ることにある。

課題を解決するための手段 本発明の対象は、回転駆動される主シリンダの冷却され
た壁面と接触するように溶融金属を供給し、しかも、こ
の溶融金属を、前記主シリンダよりも小径で且つ鋳造製
品の厚さに等しい距離だけ上記主シリンダの壁面から離
れて回転駆動されるローラによって保持し且つ液体溜ま
りの底が主シリンダと上記ローラとの間のほぼネック部
にくるように主シリンダの速度と上記ローラの速度を調
節して薄板やストリップのような薄い製品を連続鋳造す
る方法にある。

本発明では、上記ローラの外周の線速度が主シリンダの
外周の線速度よりも速くなるように上記ローラを回転駆
動する。

本発明の一実施例では、前記ローラの外周線速度は主シ
リンダの外周線速度より２〜２０％、好ましくは、６〜
１０％大きい。

本発明者達は、表面の凸凹、剥離等で現れる製品の表面
欠陥は、本発明によって無くなるか、少なくとも大幅に
減少するということを確認した。

本発明者等は、上記の表面欠陥は、特に主シリンダと上
記ローラとの間の「ネック部（頚部）」の下流側直後に
おけるストリップまたは薄板の軌道の制御が不十分であ
ることが原因であるということを見出した。すなわち、
このネック部直後では製品が主シリンダとの接触を失う
傾向にあり、従って、ネック部から一定距離の間は製品
の下面と主シリンダの外周面とを均一に接触させておか
なければならないということを発見した。従って、本発
明者達に与えられた課題は、主シリンダとの好ましい所
望の密着した接触状態を実現するために、鋳造製品のネ
ック部から先の軌道を正確に制御するということにあっ
た。

前記アメリカ合衆国特許第４２７４４７１号の場合のよ
うに、製品を案内する第２０−ラまたは複数の一連のロ
ーラを使用したとしても、この課題は解決し得ないとい
うことを理解しなければならない。

すなわち、例えこれらのローラを互いに近接配置したと
しても、第１０−ラと第２０−ラとの接触点の間には一
定の距離が必要であり、この距離の間では製品を主シリ
ンダに完全に接触させることはできない。

本発明者達が行った薄い鋼のストリップの鋳造実験によ
ると、ネック部から先ではストリップが主シリンダ壁か
ら「離れる」傾向があり、この現象が現れる範囲は鋳造
条件によって変わり、しかも、たとえ、適当な装置によ
ってネック部の下流側でストリップを案内したとしても
生じるということが確Ｓ忍された。

すなわち、製品の上側表面層はネック部の下流側で上側
ローラ　（トップローラ）と接触し続けようとする傾向
のあるため、製品の下側表面が主シリンダから離れよう
とする傾向が本質的にあることが明らかになった。

本発明者達は、主シリンダと反対方向に主シリンダの外
周線速度よりも速い外周線速度てローラを回転駆動させ
ると、製品の下側表面層と主シリンダ壁との間を所望の
ほぼ完全な接触状態に維持できるということを確謹忍し
た。

この形式の鋳造では、凝固中の上側表面層（上側表面層
）と下側表面層（下側表面層）との間に液体のプール（
液体溜まり）が保持されているということを考慮しなけ
ればならない。下側表面層は溶融金属が最初に主シリン
ダと接触した点から主シリンダ上に形成され、その厚さ
はしだいに増加していく。同様に、上側表面層もローラ
に接触して形成される。上記液体溜まりの底をほぼネッ
ク部の所に位置させて、液体溜まりの底がネック部の上
流側にある場合に生じる製品のローリング（ｌａｍｉｎ
ａｇｅ）によって主シリンダ表面上およびローラ表面上
で大きな応力が生じるのを防止し且つ液体溜まりの底が
ネック部の下流側にある場合に起こる湯もれの危険を防
ぐことは公知である。

本発明者達の実験によって、ローラの外周速度を主シリ
ンダの外周速度よりも約２％以下しか速くしなかった場
合には、上側表面層の速度を下側表面層の速度よりも速
くすることができず、液体溜まりの底でこれら２つの殻
の間にできる機械的結合作用によって、主シリンダに向
かって製品が下向きに折り曲げられるということが分か
った。

逆に、ローラの外周速度を主シリンダの外周速度よりも
約２０％以上速くした場合には、実際に両者の速度差を
大きくすることができるが、主シリンダの速度が同じで
且つ製品の厚さが同じ場合でも、液体溜まりの底がネッ
ク部のかなり下流側に来てしまう。これは特に上側ロー
ラ上に形成される表面膜が極めて薄いために起きるもの
と考えられる。この場合の２つの表面膜の状態は好まし
いものではなく、共通の軌道上を進まなくなる。

上記の主シリンダとローラとの速度差が、製品の下側表
面層と上側表面層との速度差に等しくないということは
よく理解されるであろう。すなわち、ローラは上側表面
層上で滑動し、その結果、上側表面層を製品の引き抜き
方向に「押す」ようにする。この滑動作用は、速度差が
大きくなるに連れて大きくなり、上側表面層を押す作用
も同時に大きくなる。しかし、上側ローラの速度とこの
上側ローラ上に形成される上側表面層との間の速度差は
、単に主シリンダとローラとの間の速度差だけでなく、
ローラと製品の上側表面層との間の機械的「結合」に影
響する他のパラメータ、例えば、ローラの表面状態、表
面の凸凹、表面の清浄度等にも依存するということは明
らかである。

本発明の他の対象は、上述の方法を実施するための装置
にある。薄い製品を連続鋳造するためのこの形式の装置
は、側壁が冷却された回転駆動される主シリンダと、溶
融金属を主シリンダの前記壁上に供給する流路と、主シ
リンダと平行に主シリンダから製品の所望の厚さにほぼ
等しい距離だけ離れて配置された冷却ローラとを具備し
、このローラは、前記供給流路の終端の上部を少なくと
も部分的に閉じている。

本発明の特徴は、上記ローラの外周の線速度を主シリン
ダの外周の線速度よりも速い値に調整するために、ロー
ラの速度を主シリンダの速度と独立に調節することが可
能なローラの回転駆動手段を具備している点にある。

本発明の上記以外の利点は特徴は、本発明の方法および
装置の実施例を示す下記の説明からより明らかになるで
あろう。

実施例 添付の唯一の図面は、薄い鋼ストリップを連続鋳造する
ための装置を図示している。

この装置は、モータ２により矢印Ｆ１の方向に回転駆動
される主シリンダ１を具備している。この主シリンダｌ
の回転速度は、種々の鋳造条件に適合できるように調整
可能になっている。主シリンダ１は、通常の方法、例え
ば、冷却液体を内部に循環させる方法により冷却される
側壁１１を有する。

ローラ３は、金属ストリップ１０の所望の厚さにほぼ等
しい距離だけ主シリンダ１から離れて主シリンダ１に平
行に配置されている。このローラ３の側壁も冷却されて
いる。ローラ３は、モータ４により矢印Ｆ２の方向に回
転駆動され、その速度は、調整手段５により調整するこ
とができる。

ローラ３は、主シリンダ１の垂線に対する角度αが０〜
４５°の間である扇形内に位置している。

耐熱性材料で作られた溶融金属供給流路６は、主シリン
ダ１に隣接して配置されている。この流路６の終端部６
１と主シリンダ壁との間には、溶融金属の漏れを防ぎ且
つ主シリンダ壁の摩耗を防ぐための最小隙間が設けられ
ている。

同様に、流路の上側壁６２は、ローラ３に隣接している
。しかし、この上側壁６２は、溶融金属がローラ３を超
えて溢れないように溶融金属７の表面位置を制御できる
場合には不要である。

主シリンダ１の近傍で凝固したス）　ＩＪツブ１０を主
シリンダ１から離して案内する点にスクレーパ８が配置
されている。

一例として実験設備で製造されたストリップ１０の厚さ
は約１　ｍｍの厚さである。主シリンダ１の直径は６６
０　ｍｍであり、ローラ３の直径は２００　ｍｍである
。これらの値は単に一例として示したもので、これと異
なる値にしてもよいことは明らかである。

主シリンダとローラの直径の比も変えることができる。

しか、ローラの直径は主シリンダの直径よりも小さいこ
とが好ましい。

鋳造時には、主シリンダとローラは回転駆動される。溶
融金属７は、流路６に供給され、その浴面の高さはロー
ラの軸線よりわずかに低い位置に維持するのが好ましい
。

ローラ３の外周の線速度は、主シリンダ１の外周の線速
度よりも速くなるように調整する。この速度差は、好ま
しくは約６〜１０％であるが、２〜２０％の範囲にする
ことができる。

溶融金属７は主シリンダ１とローラ３の冷却さた壁に接
して凝固し、各冷却表面上に凝固した表面膜を形成する
。各表面膜の厚さは鋳造方向に沿って大きくなる。上記
の例の場合には、ローラ３は主シリンダ１よりも直径が
小さい。主シリンダの側壁とローラの側壁は同じ特性（
鋼壁）になっており、各壁面上で同じ熱交換条件で冷却
が行われるようになっている。従って、上記の例の場合
には、鋳造金属とローラ３とが接している接触弧のネッ
ク部までの長さが、主シリンダ１と接している対応する
部分の長さよりも短く、しかも、ローラ３の外周の線速
度が主シリンダ１の外周の線速度よりも速いため、鋳造
金属とローラ壁とが接触している時間は、主シリンダ壁
と接触している時間よりも短い。その結果、主シリンダ
１上で形成される表面膜１０′は、ローラ３上で形成さ
れる表面膜１０″よりも厚くなる。これら２つの表面膜
１０′および１０″″は、主シリンダとローラとのほぼ
ネック部で合流する。

なお、両方の表面膜と液体金属との間に明確な境界が有
るわけではなく、金属は液体状態からペースト状態の領
域を経て固体状態に徐々に進むということは理解できよ
う。上記のペースト状態の領域の位置は、特に主シリン
ダおよびローラの速度または主シリンダおよびローラの
壁の冷却強度を制御することで調節することができる。

この場合には、ネック部の下流側で断面全体が凝固した
製品が得られるようにする。

発明の効果 本発明に従う装置および方法により、表面状態が良く、
前記の欠点のない製品、すなわち、薄板または帯状板を
得ることが可能になる。

本発明は、実施例に示した装置と方法に制限されるもの
ではない。

特に、主シリンダとローラの駆動モータを１個にし、そ
れらの間に変速機を介在させて、鋳造速度を例えば数十
〜数百ｍ／分に調整することができる。

主シリンダに対するローラの位置も変更することができ
、上記の角度は任意の値を取ることができる。

同様に、上記の速度差は、鋳造条件、主シリンダとロー
ラの冷却程度、主シリンダとローラの特性および表面状
態、さらには、必要に応じて用いられる潤滑剤の有無に
応じて決定される。

本発明は、鋼量外の金属の鋳造にも応用できることは明
らかである。

プを連続鋳造するための装置の概念図である。

〔主な参照番号〕

１・・・主シリンダ、 ３・・・ローラ、 ６・・・流路、 ８・・・スクレーパ、 ・・モータ、 速度調節手段、 溶融金属、 ストリップ

【図面の簡単な説明】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属を回転駆動されている主シリンダの冷却
   された壁面に接触するように供給し、しかも、この溶融
   金属を、前記主シリンダよりも小径で且つ鋳造製品の厚
   さに等しい距離だけ上記主シリンダの壁面から離れて回
   転駆動されるローラによって保持し且つ溶融金属の液体
   溜まりの底が主シリンダ（１）と上記ローラ（３）との
   間のほぼネック部にくるように主シリンダ（１）の速度
   と上記ローラ（３）の速度を調節して薄板およびストリ
   ップ等の薄い製品を連続鋳造する方法において、 上記ローラ（３）の外周の線速度が主シリンダ（１）の
   外周の線速度よりも速くなるように上記ローラ（３）を
   回転駆動することを特徴とする方法。
2. （２）上記ローラ（３）の外周の線速度が主シリンダ（
   １）の外周の線速度よりも２〜２０％大きいことを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
3. （３）側壁が冷却され且つ回転駆動される主シリンダと
   、溶融金属をこの主シリンダの前記側壁上に供給する供
   給流路と、主シリンダと平行に主シリンダから製品の所
   望の厚さにほぼ等しい距離だけ離れて配置された冷却ロ
   ーラとを具備し、この冷却ローラが、前記供給流路の終
   端の上側区域を少なくとも部分的に閉じていような薄い
   製品の連続鋳造装置において、 上記ローラ（３）の速度を主シリンダ（１）の速度と独
   立して調節することが可能な上記ローラの回転駆動手段
   を具備していることを特徴とする装置。
4. （４）上記ローラ（３）が、主シリンダ（１）の垂線に
   対する角度αが０〜４５°の扇形の範囲内に位置してい
   ることを特徴とする請求項３に記載の装置。