JPH0536148B2 - - Google Patents

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
形状に近い薄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
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、一本の冷却ド
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
続鋳造設備によつ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つて、開発
されたものである。そのため、薄肉鋳片の表面に
肉厚変動等があると、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エル
との間に、断熱層となるエアギヤツプを形成する
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
エアギヤツプによつて、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
状特性の優れた薄肉鋳片の製造が可能になるとさ
れている。

〔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
ことが判つた。たとえば、冷却ドラムの周面に極
端に大きな凹凸を連続して設けた場合、得られた
薄肉鋳片の表面に冷却ドラムの凹凸が転写された
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つ
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0.1〜1.2mm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、溶融金属と冷却ドラムと
の密着性を高めると共に、鋳造時に互いに連続し
ない独立した小さなエアギヤツプを形成する。そ
の結果、凝固シエルの冷却条件が緩和され、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、その後の研究によつて、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つ
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大きさ及びその隣接間
距離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、窪みの大きさ及び隣接間距
離を特定することにより、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0.1〜1.2mmの円
形又は長円状の開口部をもち、深さが５〜100μ
ｍ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
みの直径をＤmmとし、隣接する窪み間の距離をＬ
mmとするとき、直径Ｄと隣接間距離Ｌとの間に、 0.05D＋0.1≦Ｌ≦1.4D＋0.5、Ｌ≦1.2 の関係を維持したことを特徴とする。

〔作用〕

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

冷却ドラム１の周面に接する溶融金属２は、冷
却ドラム１を介した抜熱によつて冷却され、凝固
シエル３となる。冷却効果の大きい個所では、凝
固シエル３の成長が早く、比較的厚いシエル３ａ
となる。他方、冷却効果の小さな個所では凝固シ
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の凝固収縮に伴つて、薄肉部３ｂが引つ張ら
れ、冷却ドラム１の周面との間にエアギヤツプ４
が発生する。このエアギヤツプ４が断熱層として
働くため、薄肉部３ｂ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、
溶融金属と冷却ドラムとの密着性が得られ、且つ
小さなエアギヤツプが作られるため、冷却ドラム
１の軸方向に関して多数の肉厚部３ａ及び薄肉部
３ｂが割れに至る大きなエアギヤツプができない
程度の間隔で形成される。そして、多数の薄肉部
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部３ｂに加わる
ことを抑制している。

しかし、このような窪みによつても、割れの発
生を完全に防止することができないことがある。
なぜなら、冷却ドラムの周面に均一に凹凸を設け
て、溶融金属と冷却ドラムとの密着性を良くして
も、窪みの直径Ｄと間隔Ｌの設定が適切でない場
合、形成されるエアギヤツプは小さくならず、薄
肉部に応力が集中して割れ発生につながり易くな
るからである。

凹凸の効果を得ることができる最適な条件とし
ては、窪みにより凝固シエルを拘束して、凝固
シエルが冷却ドラムから離れないようにし、冷却
が均一に進む状態にすること、及び第１図に示
すように凹部、凸部共に小さなエアギヤツプａ，
ｂを形成して、これらエアギヤツプａ，ｂによつ
て緩冷却状態にすることが掲げられる。したがつ
て、窪みの配置方法、すなわち窪みの直径Ｄ及び
隣接間距離Ｌが凹凸の効果を左右するうえで重要
なパラメータとなる。なお、隣接間距離Ｌとは、
第２図に示すように、隣接する窪み５の最も接近
した距離をいう。

そこで、本発明においては、冷却ドラム１の周
面に設ける窪みの直径Ｄ及び隣接間距離Ｌを特定
している。第３図は、この直径Ｄと隣接間距離Ｌ
との関係を表したものである。

直径Ｄが極端に小さい窪みの場合（Ｄ＜0.1mm、
第３図の領域）、溶融金属が窪みに入り込むこ
とができないため、溶融金属と冷却ドラムとの間
に良好な密着性が得られない。そのため、窪みで
凝固シエルを拘束できず、凝固シエルが冷却ドラ
ムから離れてしまつて、均一な冷却状態を保つこ
とができない。このため、凹凸の効果を得ること
ができない。

また、直径Ｄが極端に大きい場合（Ｄ＞1.2mm、
第３図の領域）、直径Ｄが凹凸のない冷却ドラ
ムに発生するエアギヤツプよりもサイズが大きい
ため、窪みの内部で大きなエアギヤツプを生じ、
小さなエアギヤツプを形成することができず、小
さなエアギヤツプが均一に分散した状態とはなら
ない。その結果、凝固シエルの冷却が不均一とな
り、凹凸の効果を得ることができない。

同様に、隣接間距離Ｌが極端に大きい窪みの場
合（Ｌ＞1.2mm、第３図の領域）、隣接間距離Ｌ
が凹凸のない冷却ドラムに発生するエアギヤツプ
よりもサイズが大きいため、凸部で大きなエアギ
ヤツプを生じ、小さなエアギヤツプを形成するこ
とができず、小さなエアギヤツプが均一に分散し
た状態にならない。そのため、凝固シエルの冷却
が不均一となつて、凹凸の効果を得ることができ
ない。

したがつて、凹凸の効果を得るために必要な条
件としては、0.1mm≦Ｄ≦1.2mm、Ｌ≦1.2mmという
ことになり、これが第３図において破線で示され
た領域として表されている。

更に、この破線領域のうち、Ｄ＜0.5mmの領域
においては、窪みに溶融金属が入り込みにくい状
態となるため、窪みによる凝固シエルの拘束が弱
い。その上、隣接間距離Ｌが大きい場合、窪みに
よる凝固シエルの拘束は更に弱まり、凝固が促進
して凝固シエルが収縮すると、窪みから凝固シエ
ルが離れることになり、冷却が均一に進まなくな
る。この現象は、実験によりＬ＞1.4D＋0.5の場
合に起きることが確認されており、第３図の領域
に対応する。したがつて、この領域において
凹凸の効果を得ることができない。

また、隣接間距離Ｌが極端に小さい場合には、
凸部が溶融金属と密着してしまい、第１図に示し
たエアギヤツプｂが形成されず、小さなエアギヤ
ツプが均一に分散した状態にならない。この現象
は、実験によりＬ＜0.05D＋0.1の場合に起きるこ
とが確認されており、第３図の領域に対応す
る。したがつて、この領域においても、凹凸の
効果を得ることができない。

以上のことから、凹凸の効果が得られるのは、
直径Ｄが0.1〜1.2mm、隣接間距離Ｌが1.2mm以下で
あつて、0.05D＋0.1≦Ｌ≦1.4D＋0.5の範囲であ
る。

このようにして特定された直径Ｄと隣接間距離
Ｌとの関係を維持して窪み５を周面に形成した冷
却ドラム１を使用して鋳造を行うとき、冷却ドラ
ム１周面で成長する凝固シエル３の形状が規制さ
れ、割れ等の欠陥がない高品質の製品となる。

〔実施例〕

連続鋳造装置としては、冷却ドラム１を一対と
して配置し、その間に溶融金属を注入して湯溜り
部を形成し、それぞれの冷却ドラム１周面で凝固
シエルを成長させ、キツシングポイントで一体に
する通常のツインドラム方式の装置を使用し、温
度1500℃のステンレス鋼組成をもつ溶鋼から、65
ｍ／分の鋳造速度で肉厚2.4mm、板幅800mmの薄肉
鋳片を製造した。

そして、得られた薄肉鋳片の表面割れを観察し
て、窪み５の直径Ｄ及び隣接間距離Ｌとの関係を
調べた。その結果を、第３図に示す。なお、割れ
発生指数は、薄肉鋳片１m²当りの縦割れ長さｍで
表している。図中、印○で示しているものは割れ
発生指数0.01ｍ／m²以下、印△で示しているもの
は割れ発生指数0.2ｍ／m²未満、印×で示してい
るものは割れ発生指数0.2ｍ／m²以上のものであ
る。

第３図から明らかなように、本発明で特定した
直径Ｄ及び隣接間距離Ｌの領域において、割れは
ほとんど発生しておらず、この領域においては凹
凸の効果が得られるとする本発明の有意性が確認
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、冷却
ドラムの周面に刻設する窪みの直径Ｄと隣接間距
離Ｌとの関係を特定することにより、未だ強度的
に充分でない凝固シエルの薄肉部に過大な応力が
集中することを回避して、凝固シエルの成長を行
わせている。また、このように特定された窪みに
よつて、成長する凝固シエルの形状モードも制御
される。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形成する凹凸を示す
図、第２図は冷却ドラム周面に刻設した窪みの直
径Ｄ及び隣接間距離Ｌを示す図であり、第３図は
本発明の効果を具体的に表したグラフであり、第
４図は凝固シエルの成長状態を模式的に示す図で
ある。 １：冷却ドラム、２：溶融金属、３：凝固シエ
ル、３ａ：肉厚部、３ｂ：薄肉部、４：エアギヤ
ツプ、５：窪み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、且つ前記窪みの直径をＤmmとし、隣
   接する窪み間の距離をＬmmとするとき、直径Ｄと
   隣接間距離Ｌとの間に、 0.05D＋0.1≦Ｌ≦1.4D＋0.5、Ｌ≦1.2 の関係を維持したことを特徴とする薄帯連続鋳造
   装置用冷却ドラム。