JPH0542345A - 双ロール式薄板連続鋳造におけるロール間の溶融金属の保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 双ロール式薄板連続鋳造に関する。双ロール
の間に設置した堰とロール面との間隙からの溶融金属の
漏れや、堰のロール間への噛み込みによるロールの停止
を防止して、端部形状が良好で幅が均一な薄板鋳片を安
定に鋳造する。鋳片の幅変更を容易にする。 【構成】 強磁性体を有する堰５、５′を双ロール１
ａ、１ｂ間へ挿入する。この強磁性体を介してロール１
ａ、１ｂ間隙に直流磁場を印加し、かつ薄板鋳片１１が
ロール間から出て行く方向へ直流電流を印加して、ロー
ル１ａ、１ｂ間の溶融金属６に電磁力を作用させ、堰
５、５′とロール１ａ、１ｂ面との間からの溶融金属６
の漏れを防止する。堰５、５′と磁場の発生位置をロー
ル軸２ａ、２ｂ方向に変えることにより、鋳造中または
鋳造毎に鋳片幅を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属から直接薄板
状の鋳片を製造する双ロール式薄板連続鋳造におけるロ
ール間の溶融金属の保持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】双ロール式薄板連続鋳造法では、相反す
る方向に回転している二つのロールの間に溶融金属を注
湯すると、溶融金属はロール軸に平行な方向へも流れ、
溶融金属がロールの両端から流出する。この流出を防止
するため、従来、回転中のロールの側面にサイド堰を押
し当てる鋳造方法が知られており、例えば特開昭６０−
１６２５５８号公報や特開昭６１−１４４２４５号公報
に開示される上下に分割された固定サイド堰を用いる方
法、特開昭６０−１６６１４６号公報や特開昭６０−１
７０５５９号公報に開示される振動式サイド堰を用いる
方法がある。また、堰をロール両端ではなく、ロール両
端よりも内部に設置する特開昭６０−２２１１５５号公
報開示の方法もある。サイド堰を用いない鋳造方法とし
ては、ロール表面に磁石を接近させることによってロー
ル間隙に磁場を発生させ、この磁場の作用によってロー
ル間の溶融金属を保持する方法が特開昭６３−９３０６
０号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】双ロール式薄板連続鋳
造では、鋳片の端部形状が良好で幅が均一であることが
重要であり、また鋳片幅を任意に変えられる鋳造技術が
求められている。

【０００４】ロールの両端にサイド堰を設置する鋳造方
法では、鋳片の幅がロールの胴長と同じになり、鋳片の
幅変更が不可能である。また、ロール側面とサイド堰表
面との間隙へ溶融金属が侵入して鋳バリが発生し、鋳バ
リによってサイド堰表面が削られた場合には、削られた
間隙から溶融金属が流出したり鋳片表面への湯だれなど
が発生し、良好な鋳片の連続鋳造が困難になるととも
に、長時間鋳造をすることが出来ない。

【０００５】堰をロールの両端面よりも内側に設置する
方法では、ロール表面と堰との間隙に溶融金属が容易に
侵入して鋳バリや湯漏れが生じたり、ロール間に設置し
た堰がロールに噛み込まれてロールが止まったりするた
め、薄板鋳片の連続鋳造が困難である。

【０００６】サイド堰を用いず、ロール間隙に磁場を発
生させ、磁場の作用でロール間の溶融金属を保持する方
法では、ロール間の溶融金属の深さが深くなると、磁場
の作用だけでは溶融金属を保持できなくなり、溶融金属
がロールの両端より流出し、端部形状が良好な薄板鋳片
の連続鋳造が困難となる。

【０００７】鋳片の端部形状が不良で幅が不均一の場
合、製品化の工程で鋳片端部を切断して幅を均一にする
必要があり、歩留まりの低下と作業工程の増加が問題と
なる。

【０００８】本発明は上記の問題点を解決し、端部形状
が良好で均一幅の薄板鋳片を安定に製造でき、かつ鋳片
の幅変更と長時間鋳造が可能な薄板連続鋳造方法を提供
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、一対の
ロールの間隙に溶融金属を注湯し、この金属を凝固させ
て圧延することにより薄板状の鋳片を製造する双ロール
式薄板連続鋳造において、二つのロールの間に堰を挿入
して溶融金属を保持する際、耐火物または不良電導体と
強磁性体からなる複合構造の堰をロール間に挿入し、堰
の強磁性体を介してロールの間隙に直流磁界を印加し、
かつ、堰の耐火物もしくは不良電導体に埋め込まれた電
極または溶融金属に浸漬された電極を通して、ロール間
から薄板鋳片が出ていく方向に直流電流を印加すること
によって、ロール間の溶融金属にロール軸方向の中央部
に向かう電磁力を作用させ、ロール間に挿入した堰とロ
ール面の間隙からの溶融金属の漏れを抑制することを特
徴とする双ロール式薄板連続鋳造におけるロール間の溶
融金属の保持方法である。また、ロール間隙の磁場発生
位置、および、耐火物または不良電導体と強磁性体から
なる複合構造の堰の位置を変えることにより、鋳造毎ま
たは鋳造途中に薄板鋳片の幅を所望の値に変化させるこ
とも可能である。

【００１０】

【作用】図１（ａ）、（ｂ）は、強磁性体を有する堰
５、５′をロール１ａ、１ｂ間に挿入し、強磁性体を介
してロール１ａ、１ｂ間に直流磁場を印加し、かつ薄板
鋳片１１がロール１ａ、１ｂ間隙から出ていく方向へ直
流電流を印加することによりロール１ａ、１ｂ間の溶融
金属６を保持する方法を示す図面であり、図１（ａ）は
平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ′の位置の断
面図である。

【００１１】ロールの間隙に磁場を印加する方法として
は、各々のロールの内部に磁石を設置してロール間隙に
磁場を発生させる方法や、ロールを強磁性体、または強
磁性体と常磁性体もしくは非磁性体とからなる複合構造
とし、ロールの外部に設置した磁石をロールの強磁性体
に接近させてロール間隙に磁場を発生させる方法がある
が、図１は後者を示している。即ち、図１において、ロ
ール１ａ、１ｂは強磁性体３ａ、３ｂ、３ａ′、３
ｂ′、および常磁性体または非磁性体４ａ、４ｂから構
成されており、外部から永久磁石や電磁石の磁極をこれ
らの強磁性体３ａ、３ｂ、３ａ′、３ｂ′に接近させる
ことにより、強磁性体３ａと３ｂの間隙、および強磁性
体３ａ′と３ｂ′の間隙に磁場を発生させることが出来
る。これらの方法によってロールの間隙に磁場を発生さ
せる場合、いずれの方法でも、ロール間の間隙が大きく
なるに従って磁束密度が弱くなるため、溶融金属をロー
ル間に注湯すると溶融金属の上部ほど磁束密度が小さく
なる。そこで、図１に示すように、強磁性体を有する堰
５、５′をロール１ａ、１ｂに巻き込まれないように、
ロール１ａ、１ｂからほんの僅か離れた位置に設置する
と、ロール１ａ、１ｂと堰５、５′の間に磁気回路が形
成され、ロール１ａ、１ｂと堰５、５′の間の磁束密度
を極めて大きい値に維持できる。

【００１２】図２は、電極を埋め込んだ耐火物または不
良電導体と強磁性体からなる複合構造の堰の一例を示す
図である。この場合、堰は、電極１４と電線１５が埋め
込まれた耐火物または不良電導体１３と、この背面に位
置する強磁性体１６から構成されており、電極１４は溶
融金属に接することが出来るように表面に露出してい
る。なお、電極１４と電線１５が強磁性体１６と接触し
ないことが必要であり、また、鋳造に使用する際、電極
１４が露出した面に溶融金属が接するように設置する。

【００１３】なお、電極１４は堰に埋め込まずに、堰の
近傍の溶融金属に浸漬させてもよく、なるべく堰とロー
ル面のコーナー付近の溶融金属に電極を浸漬することに
より、堰とロール面のコーナー付近に電流を流すのが好
ましい。また、ロールを経て電流が他へ漏電しないよう
に、例えば、ロール軸と軸受けのところで絶縁を施した
り、またはロール面に絶縁材を被覆することが、安全上
および溶融金属内に電磁力を発生させる効果の点から必
要である。

【００１４】上述のようにロール間隙に磁場を発生さ
せ、さらに、図１（ｂ）に示すように、直流電源８を使
って、溶融金属６内に薄板鋳片１１がロール１ａ、１ｂ
間から出ていく方向に電流を印加すると、直流磁場と直
流電流の作用によって、溶融金属６にロール軸２ａ、２
ｂ方向の中央部へ向かう電磁力が作用する。

【００１５】図３は、ロール間隙の溶融金属を電磁力で
保持する方法を模式的に示したものである。ロール１
ａ、１ｂと堰５の間および堰５の下側のロール間隙に磁
束密度Ｂの直流磁場が存在するとき、溶融金属６に電流
Ｊを印加することによって、磁場と電流の作用により、
ロール軸方向の中央部に向かう電磁力Ｆが溶融金属６に
働く。ロール１ａ、１ｂ間に挿入した堰５の強磁性体に
よって、ロール１ａ、１ｂと堰５の間隙付近は磁束密度
が極めて大きくなるため、特にロール１ａ、１ｂと堰５
の間隙付近の溶融金属６に働く電磁力が極めて強くな
り、堰５とロール１ａ、１ｂの間隙からの溶融金属６の
漏れは抑制される。

【００１６】したがって、図１において、ロール１ａ、
１ｂ間隙に直流磁場と直流電流を印加し、ロール１ａと
１ｂを相反する方向に回転させ、注湯ノズル７を通して
溶融金属６をロール間に注湯すると、二つのロール１
ａ、１ｂ面に各々溶融金属６の凝固シェルが形成され、
これらの凝固シェルがロール１ａ、１ｂ間隙で圧着さ
れ、ロール１ａ、１ｂと堰５の間から溶融金属６が漏れ
ることなく、端部形状が良好で幅が均一な鋳片１１を連
続的に製造することができる。

【００１７】図４は、磁場の発生場所と堰の位置を変え
ることによって鋳片幅を変化させる方法の一例を示す。
図４ではロール１ａは内部水冷可能で、強磁性体１７
ａ、１８ａ、１８ａ′、１７ａ′と、常磁性体または非
磁性体２１ａ、２２ａ、２１ａ′を有し、もう一つのロ
ール１ｂの構造もロール１ａと同じである。図４に示す
ように、外部から永久磁石または電磁石の磁極２３ａ、
２３ｂ、２３ａ′、２３ｂ′をロールの強磁性体に接近
させて、ロールの強磁性体１７ａと１７ｂの間隙、およ
び１７ａ′と１７ｂ′の間隙に磁場を発生させ、強磁性
体を有する堰５、５′をロール１ａ、１ｂ間に設置する
と、堰５、５′とロール１ａ、１ｂの間隙に極めて強い
磁場ができる。このようにロール間隙に磁場を発生させ
て、かつ、溶融金属内に薄板鋳片がロール間から出てい
く方向に直流電流を印加すると、ロール軸方向の中央部
へ向かう電磁力が溶融金属に作用し、堰とロールの間隙
からの溶融金属の漏れを防止できる。図４において、鋳
造中に堰５をロールの強磁性体１７ａ、１７ｂの幅の範
囲内で、また堰５′をロールの強磁性体１７ａ′、１７
ｂ′の幅の範囲内で移動させることにより、薄板鋳片の
幅を変えることが出来る。なお、ロールと堰の間隙の磁
束密度をより高く維持するために、堰の移動に合わせて
外部磁石の磁極の位置を変更することが望ましい。ま
た、鋳造毎の幅変更であれば、例えば、堰５はそのまま
の位置に保持して、堰５′および磁極２３ａ′、２３
ｂ′をロールの強磁性体１８ａ′と１８ｂ′の位置に変
えることにより、大幅に鋳片の幅を変更することが可能
である。

【００１８】

【実施例】

実施例１：図１に示す双ロール装置と図２に示す堰を使
って、ロールを静止した状態で溶融金属をロール間隙に
注湯し、溶融金属に直流磁場と直流電流を印加して、ロ
ールと堰の間隙からの溶融金属の漏れの防止が可能か否
かを実験して確かめた。ロールの強磁性体として鉄、非
磁性体として塩化ビニール、堰の強磁性体として鉄、電
極として銅、不良電導体としてエポキシ樹脂を用いた。
ロールの直径は４００ｍｍ、胴長は１４０ｍｍであり、
二つの強磁性体のロール軸方向の長さは各々２０ｍｍ
で、非磁性体の長さは１００ｍｍである。操作条件とし
て、ロール間隙は４ｍｍ、ロールと堰の隙間は約０．５
ｍｍとし、ロール間に印加した直流磁場の磁束密度は０
〜０．９テスラ、直流電流は０〜１１０Ａの範囲で変化
させ、注湯流量を調整することによりロール間の溶融金
属の高さを種々変化させた。なお、溶融金属としては、
融点が約３０℃のガリウムを用いた。

【００１９】この実験の結果の一例として、ロール間の
磁束密度が０．９テスラのときの結果を図５に示す。図
５より、溶融金属への直流磁場と直流電流の印加により
発生する電磁力によって保持できる溶融金属の高さＨ
（ｃｍ）は、印加した電流Ｉ（Ａ）の増加に伴って高く
なることが分かる。このように、本発明により、ロール
間に挿入した堰とロールの間隙からの溶融金属の漏れを
抑制することが出来た。

【００２０】実施例２：図１に示す双ロール鋳造装置を
使って、オーステナイト系ステンレス鋼の鋳造実験を行
った。ロールの強磁性体として鉄、常磁性体としてオー
ステナイト系ステンレス鋼を用いた。堰としては、電極
を埋め込んだものと埋め込まないものを使い、電極を埋
め込んだ場合、堰の強磁性体として鉄、電極としてタン
グステン、耐火物としてボロンナイトライドを用い、電
極を埋め込まない場合には、複数のタングステン電極を
堰の近傍の溶融金属に浸漬して電流を印加した。なお、
電流がロールを経て漏電しないように、ロールの軸受け
部で絶縁を施した。ロールの直径は３００ｍｍ、胴長は
１３０ｍｍであり、二つの強磁性体のロール軸方向の長
さは各々４０ｍｍ、常磁性体の長さは５０ｍｍである。
操作条件として、ロール回転速度は１０〜９０ｒｐｍ、
溶融金属の注湯流量は０．３〜１．２ｋｇ／ｓｅｃの範
囲で種々変化させ、ロール間の溶融金属の高さが約１０
０ｍｍで一定になるように注湯流量を調整した。また、
ロールと堰の隙間は約０．５ｍｍとし、電磁石の電極を
ロールの強磁性体に接近させることによってロール間に
印加した直流磁場の磁束密度は０〜２テスラ、直流電流
は０〜５００Ａの範囲で変化させた。

【００２１】実験の結果、溶融金属に印加する磁場と電
流の強さが弱いと、ロールと堰の間隙から溶融金属が漏
れたり、この間隙で溶融金属が凝固することによって堰
がロールに噛み込まれてロールが止まることが生じた
が、磁場と電流の強さをある程度以上大きくすると、ロ
ールと堰の間隙から溶融金属が漏れることなく、厚さが
約１．１〜３．２ｍｍで、端部形状が良好で幅が均一な
薄板状鋳片が得られた。なお、電流を印加するための電
極を堰に埋め込んだ場合と溶融金属に浸漬した場合のい
ずれでも、ロール間の溶融金属を保持することができ
た。これらの実験条件下では、ロール間の磁束密度が１
テスラの場合、印加する直流電流を約２００Ａ以上にす
れば、堰とロールの間隙からの溶融金属の漏れを防止す
ることができる。この実験の結果からも明らかなよう
に、本発明によれば、高温の金属に対してもロール間の
溶融金属を保持することが可能である。

【００２２】実施例３：図４に示すロールを用いて、オ
ーステナイト系ステンレス鋼の鋳造実験を行った。ロー
ルの強磁性体として鉄、常磁性体としてオーステナイト
系ステンレス鋼、堰の強磁性体として鉄、電極としてタ
ングステン、耐火物としてボロンナイトライドを用い
た。ロールの直径は３００ｍｍ、胴長は２００ｍｍであ
り、四つの強磁性体のロール軸方向の長さは各々３０ｍ
ｍ、常磁性体２１ａと２１ａ′の長さは各々２０ｍｍ、
常磁性体２２ａの長さは４０ｍｍである。操作条件とし
て、ロール回転速度は１０〜９０ｒｐｍ、溶融金属の注
湯流量は０．３〜２．５ｋｇ／ｓｅｃの範囲で種々変化
させ、ロール間の溶融金属の高さは約１００ｍｍで一定
になるように、注湯流量を調整した。また、ロールと堰
の隙間は約０．５ｍｍとし、ロール間に印加した直流磁
場の磁束密度は１テスラ、直流電流は０〜５００Ａの範
囲で変化させた。また、堰と電磁石の磁極の移動によっ
てロール間の磁場の発生場所を次のケースのように種々
変化させ、鋳造実験を行った。

【００２３】（ケース１）強磁性体１７ａと１７ｂの
間、および１７ａ′と１７ｂ′の間で磁場発生。

【００２４】（ケース２）強磁性体１８ａと１８ｂの
間、および１８ａ′と１８ｂ′の間で磁場発生。

【００２５】その結果、印加する直流電流が小さい場合
は、溶融金属がロールと堰の隙間から漏れたり、この間
隙で溶融金属が凝固することによって堰がロールに噛み
込まれてロールが止まることが生じ、安定した鋳造が出
来なかったが、磁場と電流の強さがある程度以上大きく
なると、ロールと堰の間隙から溶融金属が漏れることな
く、厚さが約１〜３ｍｍで鋳片幅がケース１の場合には
約１５０〜１９０ｍｍ、ケース２の場合には約５０〜９
０ｍｍで、端部形状が良好で均一幅の薄板鋳片が製造で
き、大幅な鋳片幅の変更が可能であることが明らかにな
った。

【００２６】

【発明の効果】本発明により、ロールと堰の間隙からの
溶融金属の漏れやロールによる堰の噛み込みを防止し
て、ロール間の溶融金属を保持することが可能となり、
端部形状が良好で幅が均一な薄板鋳片の製造ができ、ま
た鋳片の幅変更を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロール間に挿入した堰を使って溶融金属を保持
する方法を示す図面であり、図１（ａ）は平面図、図１
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ′の位置の断面図である。

【図２】電極を埋め込んだ堰を示す図面である。

【図３】ロール間隙の溶融金属を電磁力で保持する方法
を模式的に示す図面である。

【図４】磁場の発生場所と堰の位置を変えることによっ
て鋳片幅を変化させる方法を示す図面である。

【図５】実験で得られた溶融金属の保持高さと印加した
電流値の関係を示す図面である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ ロール ２ａ、２ｂ ロール軸 ３ａ、３ｂ、３ａ′、３ｂ′ 強磁性体 ４ａ、４ｂ 常磁性体または非磁性体 ５、５′ 堰 ６ 溶融金属 ７ 注湯ノズル ８ 直流電源 ９ 電流の流れる方向 １０ 下部電極 １１ 鋳片 １１′ 鋳片の移動方向 １２ ロールの回転方向 １３ 耐火物または不良電導体 １４ 電極 １５ 電線 １６ 強磁性体 １７ａ、１７ｂ、１７ａ′、１７ｂ′ 強磁性体 １８ａ、１８ｂ、１８ａ′、１８ｂ′ 強磁性体 ２１ａ、２１ｂ、２１ａ′、２１ｂ′ 常磁性体または
非磁性体 ２２ａ、２２ｂ 常磁性体または非磁性体 ２３ａ、２３ｂ、２３ａ′、２３ｂ′ 磁極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のロールの間隙に溶融金属を注湯
   し、この金属を凝固させて圧延することにより薄板状の
   鋳片を製造する双ロール式薄板連続鋳造において、二つ
   のロールの間に堰を挿入して溶融金属を保持する際、耐
   火物または不良電導体と強磁性体からなる複合構造の堰
   をロール間に挿入し、堰の強磁性体を介してロールの間
   隙に直流磁界を印加し、かつ、堰の耐火物もしくは不良
   電導体に埋め込まれた電極または溶融金属に浸漬された
   電極を通して、ロール間から薄板鋳片が出ていく方向に
   直流電流を印加することによって、ロール間の溶融金属
   にロール軸方向の中央部に向かう電磁力を作用させ、ロ
   ール間に挿入した堰とロール面の間隙からの溶融金属の
   漏れを抑制することを特徴とする双ロール式薄板連続鋳
   造におけるロール間の溶融金属の保持方法。
2. 【請求項２】 ロール間隙の磁場発生位置、および、耐
   火物または不良電導体と強磁性体からなる複合構造の堰
   の位置を変えることにより、鋳造毎または鋳造途中に薄
   板鋳片の幅を所望の値に変化させることを特徴とする請
   求項１記載の双ロール式薄板連続鋳造におけるロール間
   の溶融金属の保持方法。