JPH0333424B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属の連続鋳造機に関するもの
であり、特に、広幅の薄鋼板用薄肉鋳片を連続鋳
造するための絞り込み式連続鋳造機に関するもの
である。

近年、鋼板の製造分野においては、省エネルギ
ーと歩留の向上、省力化、省在庫さらは品質の向
上を目的として鋳造と圧延とを連続化することが
試みられている。

従来の連続鋳造法を利用して薄鋼板を製造する
一般的方法では、連続鋳造機によつて溶鋼から厚
さ150〜300mm程度の鋳片を製造し、この鋳片を熱
間圧延および冷間圧延して0.5〜２mm程度の薄鋼
板を製造している。この方法は鋳塊より分塊圧延
を経て鋳片を得る方法に比べると、製造歩留り、
省力化および省エネルギーの点で優れている。し
かし、通常の連続鋳造機では、鋳造速度を2.0
ｍ／min以上に高くすると、円滑な鋳造が困難で
あるとともに鋳片の表面ならびに内部欠陥が増加
するので、圧延装置との連続化が極めて困難であ
る。したがつて、連続鋳造法を利用する場合も、
薄鋼板を得るためには、鋳片を均一な温度に再加
熱して粗圧延および仕上圧延する必要がある。

連続鋳造により溶鋼から厚さが30mm以下の薄肉
鋳片を直接に鋳造することができれば、薄鋼板を
得るための幾つかの粗圧延工程を省略することが
可能であり、さらに溶鋼から厚さ数mmの薄鋼板を
直接鋳造することができれば、圧延工程を著しく
簡略化でき、それだけ設備費や加工費を低減する
ことが可能となる。

かかる見地に基づいて、溶鋼から薄鋼板用薄肉
鋳片を直接に製造する種々の試みがなされている
が、未だ工業的規模には達していないのが現状で
ある。

第１図は、このような試みの一例を示す概略図
であり、一対の無終端金属ベルト１，１′を対向
配置して案内ロール２，２′，３，３′および４，
４′によつてそれぞれ案内支持して一定の距離に
わたつて鋳造溶鋼を保持する間隙を維持しつつ循
環させるように設け、これらの金属ベルト１，
１′に挾まれて金属ベルトの両側縁近傍にそれぞ
れ短辺面側板（図示せず）を配置し、対向する金
属ベルト部分の裏側に金属パツド５，５′をそれ
ぞれ配置し、金属パツドを内部に設けた冷却流体
路（図示せず）からベルト側パツド表面に開口す
るノズル孔を経て冷却用流体を金属ベルト１，
１′と金属パツド５，５′との間に加圧して流し、
冷却流体膜によつて溶鋼を金属ベルトを介して冷
却および支持するように構成し、かようにして金
属ベルト１，１′と短辺面側板とによつて構成さ
れた鋳造空間内に注入ノズル６によつて溶鋼７を
注入し、金属ベルト面および短辺面側板に沿つて
溶鋼７を冷却凝固させ、薄肉鋳片８を得ようとす
るものである。

しかし、第１図に示すような構成では、鋳造空
間内に溶鋼を供給するための注入ノズル６の溶鋼
流路の厚み方向の寸法を数mm〜数十mmのように小
さくしなければならないという要請があり、ま
た、注入ノズル６の先端における耐火物の厚みも
薄くしなければならないため、注入ノズル６内で
溶鋼が凝固して詰りを生じたり、また、耐火物が
侵食されて長時間の連続使用に耐えられないなど
の致命的な欠陥があつた。

かかる点を解決した改良技術として、第２図に
示すようなものが提案されている。図示の連続鋳
造機においては、対向する一対の金属ベルト１，
１′と短辺面側板９とによつて構成される鋳造空
間が、所望の鋳片厚みよりも大きい厚みから所望
の鋳片厚みまで、金属ベルトの移動方向である下
方に進むにしたがつて厚みを減少するように金属
ベルト１，１′短辺面側板９およびロール１０，
１０′および１１，１１′が配置され、これらによ
り下方に向けて先細の漏斗状溶鋼保持部１２ａ
と、これに引き続く所望の鋳片厚みに対応する一
定厚みの溶鋼凝固部１２ｂとが画成されている。

したがつて、このような連続鋳造機では、注入
ノズル１３より溶鋼保持部１２ａに注入された溶
鋼１４は第３図に示すように、主として金属ベル
ト１，１′に接する面から凝固殻１５を成長しつ
つ厚みｔを次第に減少され、所望の厚みにロール
１１，１１′によつて絞り込まれて溶鋼凝固部１
２ｂに導かれ、この溶鋼凝固部において、第４図
に示すように凝固殻１５が成長して溶鋼凝固部の
下端出口において凝固を完了し、薄肉鋳片８とな
つて引抜かれる。

上述したように、第２図に示す連続鋳造機は、
下方に向け先細形状の漏斗状溶鋼保持部１２ａに
おいて注入溶鋼の厚みを徐々に減少させるよう構
成されていることによつて絞り込み式連続鋳造機
と称せられ、溶鋼保持部１２ａの上端注入口部分
における厚み方向の寸法を大きくできるため、第
１図に示す例におけるような薄型の注入ノズル６
を用いることによる問題が解消され、注入ノズル
１３の下端部を溶鋼１４中に浸漬して溶鋼を無酸
化注入し得る利点がある。

しかし、第２図に示す絞り込み式連続鋳造機で
は、前述したように、溶鋼保持部１２ａにおい
て、未凝固溶鋼１４を薄い凝固殻１５によつて内
包した未凝固鋳片を厚み方向に絞り込むことが必
要である。これがため、絞り込みロール１１，１
１′を先細形状の溶鋼保持部１２ａから所望の一
定厚みの溶鋼凝固部分１２ｂに移る部分に設けて
ロール１１，１１′によつて絞り込み力を金属ベ
ルト１，１′を介して未凝固鋳片に加えるように
構成している。したがつて、未凝固溶鋼１４が薄
い凝固殻１５によつて内包された未凝固鋳片が絞
り込みロールにより強制的に加えられる絞り力に
よつてバルジングを起してブレークする問題があ
るとともに得られる鋳片の側面に深いしわ状の欠
陥やクラツクが生ずるという問題がある。

本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、
多くの鋳造実験結果からこのような鋳片側面の欠
陥を防止するとともに絞り込み抵抗をできるだけ
小さくするためには、溶鋼保持部１２ａにおいて
短辺凝固殻を殆んど生成させないことが必要であ
ることを確め、かかる事実の認識に基づきなされ
たものである。

以下、本発明を図面につき説明する。

第５図は本発明による薄鋼板用薄肉鋳片の連続
鋳造機の溶鋼絞り込み部分を線図的に示してお
り、図に示すように、下方に向け先細形状の溶鋼
保持部１２ａにおける短辺面側板９の内側面に熱
伝導率の小さい耐火物層１６を内張りして溶鋼保
持部１２ａにおいては短辺面凝固殻が実質的に成
長することがないようにし、これにより、第２図
に示すような絞り込みロール１１，１１′を省略
し、先細の溶鋼保持部１２ａから一定厚の溶鋼凝
固部１２ｂにかけて所定の絞り込み作用を与える
ように短辺面側板の形状および寸法を適切に選定
し、金属ベルトの裏側に配置される金属パツド１
７，１７′から噴出される加圧冷却水による冷却
水膜により金属ベルト１，１′を介して溶鋼を支
持し、溶鋼保持部内で溶鋼に絞り込み作用を加え
るよう構成する。

先細形状の短辺面側板９のテーパー角度、すな
わち溶鋼保持部１２ａの厚みの減少率は、垂直方
向長さ１ｍ当り金属の自然凝固収縮率である２％
以上にすることが必要であり、薄肉鋳片を経済的
かつ大量に生産するためには、第７図および第８
図に示す短辺面側板９の湯面部（メニスカス）９
ａでの幅2D、所望鋳片厚さに対応する一定幅の
下端部の幅2dおよびテーパー角度θが下記の範
囲内になるように短辺面側板９の形状および寸法
を選定することが必要である。

ｄ＝10〜30mm Ｄ≧60mm Ｄ／ｄ＝２〜16 θ≦30° θ＝tan^-1（Ｄ−ｄ）／Ｈ ただし、Ｈは湯面部９ａから一定幅2dの部分
９ｂの上端９ｃまでの垂直距離を示す。なお、第
７図は溶鋼保持部１２ａの金属ベルト１，１′に
よる長辺面が一定半径R₁の曲線に沿つて弯曲し
ている場合を、第８図は厚さ2Dの湯面からＨ−
ｈの垂直距離までは直線に沿つて傾斜し、垂直距
離ｈの部分は一定半径R₂の曲線に沿つて弯曲し
ている場合を示す。

薄肉鋳片の厚さ（2d）が20mmより薄くなると
安定した鋳造が困難であり、また、60mmを越える
と鋳造は可能であるが、鋳造後の圧延用ロールス
タンド数が多くなり、薄肉鋳片を鋳造することに
よるメリツトがなくなる。

また、湯面部の厚さ（2D）が120mmより小さい
と浸漬注入ノズルを用いる大量生産に適した注入
方式に困難をきたすばかりでなく、注入ノズルの
価格が高価になるとともに注入ノズルに十分な厚
さが確保できないので損耗が早く長時間の使用に
耐えられなくなり、薄肉鋳片の製造コストが高く
なるという欠点がある。

また、Ｄ／ｄが16より大になり、または、θが
30°を越えると絞り込み抵抗が大きくなつて鋳片
の引き抜きが著しく困難になるという欠点が生ず
る。

上述の構成になる本発明の数値例につき説明す
るに、第５図に示す溶鋼絞り込み部分を有する薄
鋼板用薄肉鋳片の連続鋳造機を用い、湯面部の厚
さ2D＝200mm、溶鋼凝固部での厚さ2d−35mm、湯
面部からの高さＨ＝500mm、幅1050mmの溶鋼保持
部を設け、これに浸漬注入ノズルを用いて低炭素
Alギルド鋼を鋳造速度15ｍ／minで鋳造し、コイ
ル状に巻き取つた。このコイルを保熱炉に装入
し、温度の均一化をはかつた後、直ちに圧延し、
厚さ0.8mmの薄鋼板を製造した。得られた薄鋼板
の品質は、通常の連続鋳造装置で鋳造した後、粗
圧延および仕上圧延したものと同様に良好であつ
た。これに反し、比較例として、湯面部での厚さ
2D＝200mm、溶鋼凝固部での厚さ2d＝15mm、湯面
部からの高さＨ＝500mm、幅1050mmの溶鋼保持部
を用いた例では、凝固殻の破断による漏鋼事故を
生じ連続した鋳造が困難であつた。

第９図および第１０図は本発明の１の実施例を
示し、第９図は、金属製短辺面側板９の内面に内
張りされる耐火物層１６をアルミナグラフアイト
板と、この表面に溶射したジルコニア（ZrO₂）
を主成分とする耐火物の溶射被覆層１９とで構成
した例を示し、第１０図は金属製短辺面側板９の
表面に直接溶射したジルコニアを主成分とする耐
火物の溶射被覆層１９だけで構成した例を示す。

耐火物層１６を第６図に示すように、金属製短
辺面側板９に耐火物板１６を貼り付けまたは嵌め
込んで構成する場合、耐火物板として溶鋼および
スラグによる侵食を防止でき、金属製側板との密
着強度および耐スポーリング性を必要とされる。
したがつて、かかる性質を有する耐火物板１６と
しては、例えば、カーボンを含有したアルミナグ
ラフアイト板が知られている。しかし、この種の
カーボンを含有する耐火物板は一般に熱伝導度が
大きいため、凝固殻の成長を防止するためには耐
火物の厚みを100〜150mmのように厚くする必要が
ある。かかる厚さでは、重量が大きくなり、取付
および取外しが困難であるばかりでなく、一体物
であるために使用中にクラツクや侵食が生じた場
合に部分補修がきかず、耐火物板全体を交換する
必要が生じ、また、上述した材質のものでは２ヒ
ート程度の寿命しかなく、耐火物コストが高くな
るという問題がある。したがつて、上述したアル
ミナグラフアイト製耐火物板を用いて耐火物層１
６を設ける場合には、第９図に示すようにジルコ
ニアのような耐火物を耐火物板上に溶射して溶射
被覆層を設けるのが好ましい。

かようにアルミナグラフアイト製耐火物板上に
第９図に示すようにジルコニアを主成分とする耐
火物の溶射被覆層１９を設ける場合には、例え
ば、耐火物板の厚さを25mmとし、これにジルコニ
アの溶射被覆層を厚さ2.5mmで設けることによつ
て６ヒートの連続使用に耐える耐火物層が得られ
る。また、第１０図に示すように金属製側板９に
直接溶射する場合には、厚さ５mmのジルコニア溶
射被覆で４ヒートの連続使用に耐える耐火物層が
得られる。

上述したように、ジルコニアの溶射被覆層を用
いることにより、耐火物層１６の厚みを合理的厚
みになし得るばかりでなく、溶射被覆層が一部欠
落した場合に、部分的溶射補修によつて寿命を延
長することができ、耐火物コストの低減とともに
金属製側板の交換による非稼働時間も著しく低減
させることができる。

第１１図は本発明の他の実施例を示し、この例
においては、先細形状の短辺面側板９の溶鋼湯面
部９ａの金属ベルト１，１′との摺動部を急冷金
属板９Ａで構成している。この金属板９Ａの上部
溶鋼接触部は鋳造時の湯面変動を考慮して決定さ
れ、湯面より100〜200mm、好ましくは、150mm程
度下方に延長して設けられる。この図示の短辺面
側板９は、例えば、上端９ｃの幅が300mm、湯面
部９ａにおける幅が約200mm、下部平行部９ｂの
幅が30mm、全長1050mmの先細形状を有し、その溶
鋼面側の上端９ｃより400mm、下端９ｄより300mm
の部分９Ａ，９Ｂを急冷金属板で構成し、約350
mmの長さの中間部を耐火物層１６で構成してい
る。

かように構成することによつて、例えば幅850
mm、厚さ30mmの低炭素Alギルド鋼薄肉鋳片を引
抜速度7.2ｍ／minで鋳造して約２時間のような
長時間の連続鋳造が可能となり、凝固殻の破断に
よる漏鋼事故をほとんどなくすことができ、著し
い改善効果が得られる。

第１１図に示す例のように、短辺面の固定側板
の溶鋼湯面部の金属ベルトとの摺動部を急冷金属
板９Ａによつて構成する結果として、この急冷金
属板９Ａとの接触により溶鋼が冷却されて凝固殻
が生成されるが、１〜２ｍ／minの引抜速度での
厚肉鋳片の連続鋳造の場合に比べ、厚さ数十mmの
薄肉鋳片を直接に鋳造する場合には、引抜速度が
５ｍ／min以上、通常は７〜30ｍ／minのように
極めて高いため、湯面近くの急冷金属板９Ａによ
つて形成される凝固殻の厚みは薄く、また、その
温度も高いので極めて容易に変形でき、絞り込み
抵抗の増大は問題にならぬ程度であるばかりでな
く、回転する金属ベルト１，１′と固定の短辺面
側板９との間の速度差によつて急冷金属板９Ａの
面上に生成しようとする凝固殻が金属ベルト面に
生成した凝固殻により固定の短辺面側板の急冷金
属板９ａから分離される結果として絞り込み抵抗
は殆んど増大しない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の薄鋼板用薄肉鋳片
の連続鋳造機の鋳型部分の線図的縦断面図、第３
図は第２図の−線上の横断面図、第４図は第
２図の−線上の横断面図、第５図は本発明に
よる連続鋳造機の鋳型の溶鋼絞り込み部分の線図
的縦断面図、第６図は先細形状の短辺面側板の斜
視図、第７図および第８図は溶鋼絞り込み部分の
先細形状寸法の説明図、第９図〜第１１図は先細
形状の耐火物内張り付き短辺面側板の他の実施例
を示す斜視図である。 １，１′……金属ベルト、９……短辺面側板、
１２ａ……溶鋼保持部、１２ｂ……溶鋼凝固部、
１３……注入ノズル、１４……溶鋼、１６……耐
火物層、１７……冷却用金属パツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳片長辺側の鋳型壁面を形成しかつ鋳片と同
   期して移動される一対の対向配置された金属ベル
   トと、これらの一対の金属ベルトの両側縁部に挟
   まれて配置され鋳片短辺側の鋳型壁面を形成する
   固定の先細形状の短辺面側板とを具える薄肉鋳片
   鋳造用絞り込み式連続鋳造機において、前記短辺
   面側板の溶融金属と接する側を耐火物または金属
   板で構成し、この耐火物または金属板の表面にジ
   ルコニアなどの耐侵食性を有する熱伝導率の低い
   耐火物の溶射被覆層を設け、前記短辺面側板の湯
   面部での幅2D、所望鋳片厚さに対応する下端部
   の幅2dおよびテーパー角 θ＝tan^-1（Ｄ−ｄ）／Ｈ（ただし、Ｈは湯面部
   から一定幅2dの部分の上端までの垂直距離）を
   それぞれ ｄ＝10〜30mm Ｄ≧60mm Ｄ／ｄ＝２〜16 θ≦30° の範囲内で選定したことを特徴とする絞り込み式
   連続鋳造機。 ２ 前記短辺面側板の溶融金属と接する側の表面
   耐火物の上端位置を溶融金属の湯面レベルより下
   方に位置させ、湯面部に急冷金属板を配設したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の連
   続鋳造機。