JPH04361855A - 薄板連続鋳造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，双ロール式連鋳機によ
って金属溶湯例えば溶鋼から直接的に薄板を連続鋳造す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼から直接的に薄板を製造する薄板連
続鋳造法は，熱間圧延の省略，　難圧延材の製造，　急
冷凝固効果による材質特性の向上などのメリットがあり
，　数多くの提案がなされ発展の著しい分野である。な
かでも双ロール法はロール対の両ロール表面で同様な凝
固がなされるため，　凝固形態に偏りがないこと，　ロ
ール最狭隙部を通過する過程でロール表面に形成された
両方の凝固シエルが圧下されるので内部にポロシティが
残存しにくいこと，　表面肌が比較的きれいであるとい
ったことから開発研究が積極的に進められている。

【０００３】この双ロール法における鋳造スタート法に
は，大別して二種類の方法が知られている。これを図面
に従って説明すると，ひとつは図１に示したように，鋳
造スタート時においてロール対１ａ，１ｂの間隙にダミ
ーストリップ２を挟み，ロール対１ａ，１ｂの回転停止
状態で溶鋼３を注入し，所定の湯溜り４が形成した後に
ロール対１ａ，１ｂの回転を始動させ，　ダミーストリ
ップ２に連なって初期鋳片５（図２）を搬出する方法（
以後，ダミーストリップ停止スタート法と呼ぶ）である
（例えば特開平１−２２８６５０号公報）。図において
，７は注入ノズル，８は湯溜りを形成するためのサイド
ダムを示す。サイドダム８はロール対１ａ，１ｂの両サ
イドに対をなして配置される。もうひとつは，　図３に
示すように，　ロール対１ａ，１ｂが回転した状態でロ
ール間隙に注入ノズル７から溶鋼３を注入する方法であ
り（例えば特開昭６３−２９０６５４号公報），　この
場合も定常状態では湯溜りを形成しながら鋳造が行なわ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ダミーストリップ停止
スタート法では，図２に示すように，ダミーストリップ
２に初期鋳片５が合体して搬出されるので，初期鋳片５
の形状が安定しており，搬送，巻取設備への誘導が容易
である。しかし欠点として，鋳造スタート時に溶鋼３は
ダミーストリップ２からの冷却も受けるので，初期鋳片
５がダミーストリップ２と合体した箇所９では板厚が過
剰に大きくなることがある。この過大板厚部がロール対
１ａ，１ｂの最狭隙部を通過するさいに，ロール間に過
大な反力を発生させ，その結果，ロール表面に疵を発生
させたり，またサイドダム８とロール１との間に隙間を
発生させたりしてトラブルの原因となる。

【０００５】一方，ロール回転スタート法ではダミース
トリップに起因した過剰な凝固がなく，既にロールが回
転しているので凝固時間の不適正に起因した急激な板厚
増大も回避し易い。しかし欠点として，図４に示すよう
に，　初期鋳片５の先端部１０がフオーク状（ツツラ状
）の形態となる傾向がある。

【０００６】すなわち，　本発明者らの実施経験によれ
ば，　ロール最狭隙部直上から溶鋼３を膜状の流れ　（
薄板の幅方向と同じ方向に幅をもつ帯状流）　として注
入しても，スタート時において溶鋼の接触領域はロール
最狭隙部近傍のみであり冷却・凝固能力が小さいこと，
　また膜状流に偏流が生じたり流れの一部に断続的な箇
所が発生すること等がその原因であろうと思われるが，
溶鋼は断続的な凝固不良の小片としてロール間隙から落
下するのが観察された。そして，連続的な膜状流が得ら
れた箇所が初期鋳片として優先的に凝固し，先端部１０
が図４に示すようなツララ状の形態となる傾向が見られ
た。この鋭角的に突き出た部分は，搬送設備や巻取設備
で引掛かり易くトラブルの原因となる。また，　このロ
ール回転スタート法の場合，健全な初期鋳片が形成され
且つ定常の湯溜りが生成するまでに一般に時間を要する
という問題がある。

【０００７】よって本発明は，　上記のような従来技術
の問題を解消し，良好な形状で適正な板厚の初期鋳片を
迅速に形成する薄板連続鋳造法の提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，互いに
反対方向に回転する一対の冷却ロールを軸を平行にして
対向配置し，このロール対の両側部にサイドダムを配置
し，このサイドダムとロール対の円周面で囲われる空間
に金属溶湯を注湯ノズルによって連続的に注入しながら
，ロール対の円周面で形成する凝固シエルをロール対の
間隙で圧着しつつ薄板に連続鋳造する方法において，鋳
造スタート時にロールを回転させたうえ注湯ノズルから
の注入流をいずれか一方の該ロールの円周面上に片寄ら
せて供給し，この一方のロールの円周面上で初期凝固シ
エルが形成されてから該注入流を本来の注入位置に復帰
させることを特徴とする薄板連続鋳造法を提供する。

【０００９】本発明の実施にさいしてダミーストリップ
は用いないで鋳造をスタートさせ，注湯ノズルとしては
ロール軸に沿う方向のスリット状の吐出口を有するもの
を使用する。また，注入流の本来の注入位置（定常運転
時の位置）はロール対の最狭隙部の直上位置とする。

【００１０】〔発明の詳述〕本発明者らは，ダミースト
リップ停止スタート法で発生する初期鋳片の過剰な板厚
増大を回避する観点から，ロール回転スタート法の改善
を試みた。ロール回転スタート法において先端部１０が
ツララ状となるのを防止するには，まず注湯ノズルから
の偏流を低減することが必要であるが，鋳造スタート時
は，注湯ノズル内部の溶湯流れが定常状態となる以前に
吐出口からロール間隙に溶湯が注入されるので，注湯ノ
ズル自体で偏流を低減することが困難である。この点は
，膜状流を得るために，　スリット状の吐出口を底面に
もつ注湯ノズルを用いた場合に一層顕著である。

【００１１】従って一度注湯ノズルから吐出した注入流
を何らかの手段によって整流することが必要となるが，
その手段として本発明は双ロールのうち一方のロールの
円周面を利用する。すなわち，　図５に示したように，
鋳造スタート時において注湯ノズル７からの注入流３を
一方のロール１ａの円周面上に供給する。

【００１２】そのさい，注湯ノズルとしては，図７に示
したように，底部にスリット状の吐出口１１を有するも
のを使用し，このスリット状吐出口１１をロール軸に沿
う方向にして鋳造スタート時だけロール１ａの上に配置
し，定常状態ではやはりロール軸に沿う方向にしてロー
ル対１ａ，１ｂの最狭隙部の直上の本来の位置に復帰さ
せる。

【００１３】このようにして，鋳造スタート時だけ吐出
口１１をロール最狭隙部直上からロール半径方向に対し
て片側に偏らせた状態で注入を開始し，ロール最狭隙部
より上方に位置する一方のロール１ａの表面（ロール１
ｂの表面でもよい）　にいったん注入流３を衝突させる
。この衝突によって注入流は一方のロール表面上でほぼ
均一な厚みをもつ流れに整流される。すなわち，スリッ
ト状吐出口１１から吐出する膜状流のうち局部的に流量
が大きな箇所ほどロール表面に衝突したさいに大きく広
がり，局部的に流量の小さな箇所を補う現象が生じて，
ロール表面上を流下する間にロール軸方向の流量と厚み
の均一化を自然に図ることができる。

【００１４】そして，本発明法によれば，前記の均一化
のほかに，ロール対１ａ，１ｂの最狭隙部からの注入流
３の片寄りの大きさ（以下，偏り量という）を調節する
ことによって，鋳造初期に最狭隙部を通過するさいの凝
固シエルの厚みを自在にコントロールできる点で実操業
的に有利である。すなわち，注入流３の偏り量を大きく
するに従って，必然的に溶湯がロール表面と接触する冷
却弧長（延長）Ｌは大きくなる。したがって，鋳造に用
いるスリット状吐出口１１の開口の大きさ　（スリット
厚み）　や設定したロール間隙に応じてこの偏り量を適
正に設定すれば，図３の従来のロール回転スタート法で
問題となったロール最狭隙部における冷却・凝固の不足
等の問題が解消されると同時に，最狭隙部を通過するさ
いの凝固シエルの厚みを適切な厚みに調節ができ，健全
な初期鋳片の形成並びに必要な湯溜りの形成が迅速に行
なえる。これによって，図６に示したような健全な初期
鋳片５がスタート時から形成される。

【００１５】以下に溶鋼を用いて本発明者らが行なった
試験操業に基いて本発明の効果を一層明らかにする。

【００１６】

【実施例】ロール胴長６００ｍｍ，　ロール直径φ８３
０ｍｍの一対の内部冷却ロールからなる双ロール式連鋳
機を用いて，　ＳＵＳ３０４のステンレス鋼からなる１
５００℃の溶鋼の鋳造を行なった。注湯ノズルとしては
，図７に示した形状のものを使用した。底部のスリット
状吐出口１１は，その狭い方の開口幅は３ｍｍ，　長い
方の開口幅は　４５０ｍｍである。ロール間隙は２ｍｍ
，　３ｍｍ　または　５ｍｍに設定した。スリット状開
口１１の長手方向がロール軸と平行となるように双ロー
ルの上方にセットし，鋳造スタート時においてそのロー
ル最狭隙部直上からの偏り量を０〜２００　ｍｍの範囲
で種々変化させた。注入を始めるさいには双ロールを回
転させておいた。その初期ロール周速は１５ｍ／ｍｉｎ
，　鋳造スタート時の溶鋼の注入流量を６０Ｌ／ｍｉｎ
としてテストを行い，　吐出口１１の偏り量が初期鋳片
の形状及び初期鋳片の形成時間に及ぼす影響を調べ，図
７に示す結果を得た。

【００１７】図７に見られるとおり，溶鋼吐出口６の偏
り量が大きくなるにつれて，各ロール間隙における初期
鋳片の形成時間は小さくなる傾向がみられる。また初期
鋳片の形状は吐出口１１の偏り量が大きくなるにつれて
，図４のツララ状から図６に示すような均一な形状に移
行していくが，初期鋳片の形成時間が２ｓｅｃ以下とな
ると問題のない形状となることがわかった。しかし吐出
口１１の偏り量を必要以上に大きくすると，初期鋳片の
冷却，凝固が過剰となり過大なロール分離力を発生させ
ることがあるので，本試験条件では初期鋳片の形成時間
が２ｓｅｃ以下となるように最小の吐出口１１の偏り量
を設定すればよいことがわかった。

【００１８】また，この適正な偏り量は一般式で表せば
数１に従って決定すればよい。

【００１９】

【数１】数１の記号は次のものを表す。 Ｘ：ロール対の最狭隙部からの注入流の偏位の大きさ　
（偏り量＝ｍｍ） α：比例定数 Ｒ：ロール半径（ｍｍ） Ｖ：鋳造速度（ｍｍ／ｓｅｃ） Ｄ：ロール間隙＝凝固シエル厚　（ｍｍ）Ａ，　Ｂ：用
いるロールと溶湯から与えられる凝固定数Ｌ：ロールの
冷却延長　（ｍｍ） 計算に用いる角度はｒａｄ（ラジアン）　である。 発明者らのテストに用いた双ロール式連鋳機の場合，一
方のロール表面で成長する凝固シエル厚Ｄ（ｍｍ）は数
２で与えられる。

【００２０】

【数２】 ここで，Ｌ；冷却弧長（ｍｍ），Ｖ；鋳造速度（ｍｍ／
ｓｅｃ）である。冷却弧長Ｌを図５に示す範囲の円周長
さとすると，偏り量ＸとＬとの関係は数３で示される。

【００２１】

【数３】 ここで，Ｒ；ロール半径（ｍｍ）であり，角度はｒａｄ
である。数２と数３から偏り量Ｘは数４で示される。

【００２２】

【数４】

【００２３】前記試験では，図８に示したように，初期
鋳片の形成時間が２ｓｅｃ以下で形状が良好となるから
，数４に比例定数として０．２を与えることによって，
本試験での適正な偏り量Ｘは数５で与えられる。

【００２４】

【数５】 該比例定数は注湯ノズルの吐出口の形状や溶鋼流量に依
存する値である。したがって，用いる装置によってその
都度最適な比例定数を求めておくことが必要である。

【００２５】本発明法に従って注湯流を一方のロール側
に片寄らせるのは鋳造スタート時だけとし，健全な初期
鋳片が形成された後は本来の位置に復帰させて鋳造を続
行するのがよい。前記試験において，鋳造スタート時と
同じ状態で一方のロール側に注湯流を片寄らせたまま鋳
造を連続的に続行したところ，形成された湯溜りの表面
が，　注湯位置を中心として表面積の広い側と狭い側で
は状況が異なることが認められた。すなわち，　表面積
の広い側では湯溜り表面の温度が低下して皮はりが生じ
たり，表面積の狭い側では注湯流に起因した波立ちが凝
固開始点　（ロール表面と湯溜り表面の境界部）　で大
きくなり，湯じわ等の鋳片表面欠陥が発生する場合があ
ることが確認された。

【００２６】従って鋳造スタート時だけ注湯ノズルの吐
出口をロール最狭隙部直上から一方に片寄らせて注入し
，初期鋳片が形成した後は該吐出口をロール最狭隙部直
上の本来の注湯位置に戻すのがよい。このためには，注
湯ノズルを鋳造スタート時とその後とで移動できるよう
にすることが必要である。その機構については注湯流を
移動できるものであればどのようなものでもよいが，例
えば注湯ノズルの上部に連結したタンデッシュ（図示し
ない）側で油圧装置等を用いて駆動させるのが便宜であ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明法によれば，ダミーストリップ停
止スタート法のように初期鋳片の過剰な板厚増大が生ず
るようなことが回避できる。そして，鋳造スタート時に
おける初期鋳片の形状が安定し，　初期鋳片の搬送・巻
取設備への誘導が容易化し，初期鋳片の形成および湯溜
りの形成が迅速に行なわれる。したがって，鋳造スター
ト後の鋳片品質が向上し操業の安定化に大きく貢献でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のダミーストリップ停止スタート法を説明
するための略断面図である。

【図２】ダミーストリップと合体した初期鋳片の形状例
を示す斜視図である。

【図３】従来のロール回転スタート法を説明するための
略断面図である。

【図４】ロール回転スタート法によって得られる初期鋳
片の形状例を示す斜視図である。

【図５】本発明に従う鋳造スタート法の注湯状況を示す
略断面図である。

【図６】本発明法によって得られる初期鋳片の形状例を
示す斜視図である。

【図７】注湯ノズルの例を示す斜視図である。

【図８】注湯ノズルの吐出口の偏り量と初期鋳片形成時
間との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ　ロール対 ２　　ダミーストリップ ３　　注湯流 ４　　湯溜り ５　　初期鋳片 ７　　注湯ノズル ８　　サイドダム １１　　スリット状吐出口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　互いに反対方向に回転する一対の冷却
   ロールを軸を平行にして対向配置し，このロール対の両
   側部にサイドダムを配置し，このサイドダムとロール対
   の円周面で囲われる空間に金属溶湯を注湯ノズルによっ
   て連続的に注入しながら，ロール対の円周面で形成する
   凝固シエルをロール対の間隙で圧着しつつ薄板に連続鋳
   造する方法において，鋳造スタート時に該ロール対を回
   転させながら該注湯ノズルからの注入流をいずれか一方
   の該ロールの円周面上に片寄らせて供給し，この一方の
   ロールの円周面上で初期凝固シエルが形成されてから該
   注入流を本来の注入位置に復帰させることを特徴とする
   薄板連続鋳造法。
2. 【請求項２】　　注入ノズルは，ロール軸に沿う方向の
   スリット状の吐出口を有する請求項１に記載の薄板連続
   鋳造法。
3. 【請求項３】　　注入流の本来の注入位置は，ロール対
   の最狭隙部の直上位置である請求項１または２に記載の
   薄板連続鋳造法。
4. 【請求項４】　　鋳造スタートは，ダミーストリップを
   用いないで実施する請求項１，２または３に記載の薄板
   連続鋳造法。
5. 【請求項５】　　スタート時に一方のロールの円周面上
   に片寄らせる注入流の偏位の大きさ　（偏り量）　は，
   数１に従って決定する請求項１，２，３または４に記載
   の薄板連続鋳造法。 【数１】 ここで， Ｘ：ロール対の最狭隙部からの注入流の偏位の大きさ　
   （偏り量＝ｍｍ） α：比例定数 Ｒ：ロール半径（ｍｍ） Ｖ：鋳造速度（ｍｍ／ｓｅｃ） Ｄ：ロール間隙＝凝固シエル厚　（ｍｍ）Ａ，　Ｂ：用
   いるロールと溶湯から与えられる凝固定数Ｌ：ロールの
   冷却延長　（ｍｍ） 計算に用いる角度はｒａｄ（ラジアン）　である。