JPH0569088A

JPH0569088A - 複合金属材の連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH0569088A
Application number: JP11217991A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Seze; 昌文瀬々; Takashi Sawai; 隆澤井; Eiichi Takeuchi; 栄一竹内
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】表層部と内層部の組成、すなわち、化学成分
の異なる複合金属材を任意のクラッド比で溶融金属から
連続的かつ工業的に安価に製造する方法を提供する。【構成】連鋳鋳型内に鋳片の厚みを横切る方向の直流
磁束を全幅に亙って付与し、該直流磁束によって鋳型鋳
造方向に形成される静磁場帯を境界としてその上下に組
成の異なる金属を供給する複層鋳片の連続鋳造方法にお
いて、鋳型以後の連続鋳造機内に設置された鋳片を厚み
方向に圧下せしめる装置を用いて未凝固鋳片を圧下する
ことにより、組成の異なる２種の金属の相対的な厚み比
を調節する。これによって、クラッド比の異なる複合金
属材を工業的に安価かつ効率良く得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表層部と内層部の組
成、すなわち、化学成分の異なる金属鋳片（複合金属
材）を溶融金属から連続的に製造する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すように、連鋳鋳型１内に鋳片
２の厚みを横切る方向の直流磁束を全幅に亙って付与
し、該直流磁束によって鋳型上下方向に形成される静磁
場帯３を境界としてその上下に互いに組成の異なる金属
を供給する複合金属材の連続鋳造方法が特開昭６３―１
０８９４７号公報等において開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の技術に
は、直流磁束により形成される静磁場帯を利用した複合
金属材の連続鋳造方法の基本概念が示されている。

【０００４】しかし、２種のスラブを圧延や圧着により
接合して複合金属材を製造する方法では２種の金属の相
対的な厚み比（クラッド比）を各々のスラブの厚みを変
えることにより広い範囲で変更可能であったのに対し
て、鋳込段階から複合金属材の製造過程が始まる前記従
来の技術では、クラッド比の変更可能範囲が鋳造条件で
限定され、特に、クラッド比を大きくするのは非常に困
難であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するため種々の研究を積み重ねた結果、以下の
手段を見い出した。すなわち、本発明は、連鋳鋳型内に
鋳片の厚みを横切る方向の直流磁束を全幅に亙って付与
し、該直流磁束によって鋳型鋳造方向に形成される静磁
場帯を境界としてその上下に互いに組成の異なる２種の
金属を供給する複合金属材の連続鋳造方法において、前
記連鋳鋳型以後の未凝固鋳片を厚み方向に圧下せしめ、
互いに組成の異なる２種の金属の相対的な厚みの比を調
整することを特徴とする複合金属材の連続鋳造方法であ
る。

【０００６】

【作用】以下に、本発明を作用とともに詳細に説明す
る。

【０００７】一般に、連鋳鋳型内の凝固シェルの成長は
次式により表すことができる。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、ｄ：凝固シェルの厚み（mm）、
ｔ：凝固開始後の時間（min)、Ｋ：凝固係数(mm/mi
n^1/2) で、Ｋは鋳型内の冷却条件に依存し通常は20〜25
程度の値である。

【００１０】次に、鋳型内で2 種の金属を分離せしめる
ために直流磁束によって鋳型鋳造方向に形成される静磁
場帯の鋳型内湯面レベルから境界位置までの距離をＬ
(m) とすると、鋳造速度Ｖ(m/min) で鋳造を行った場
合、境界位置Ｌまでに成長する表層部金属の凝固シェル
の厚みは(1)式を用いて次のように書き直すことができ
る。

【００１１】

【数２】

【００１２】クラッド比Ｃを表層部金属の全厚み／鋳片
の全厚みで定義すると、クラッド比Ｃは次式のように表
される。

【００１３】

【数３】

【００１４】ここで、Ｄ：鋳片の全厚み（鋳型厚み）(m
m)である。

【００１５】この式より、クラッド比Ｃを大きくするた
めには、凝固係数Ｋを大きくする、すなわち、鋳型内
の冷却条件を強冷却化する、湯面レベルから境界位置
までの距離Ｌを長くする、鋳造速度Ｖを小さくする、
あるいは鋳型厚みＤを小さくすればよいことがわか
る。一方、クラッド比Ｃを小さくするには、これらの逆
の操作を行えば良い。

【００１６】しかしながら、一般に凝固係数Ｋを変化
させることは、連鋳操業上実用的ではない。

【００１７】なぜならば、凝固係数Ｋは連続鋳造機（鋳
型）に固有の値をとり、鋳片出側での凝固シェルの強度
を確保しブレークアウト（シェル破断による溶鋼流出）
等の操業障害を回避するため、それに十分な凝固シェル
厚みが得られるよう、通常はできるだけ強冷となるよう
に２０〜２５（mm/min^1/2)程度の値に設定されているか
らである。

【００１８】この値は冷却水量、水温の調節あるいはモ
ールドパウダー等の選定により変化させることはできる
もののその影響は小さい。

【００１９】また、湯面レベルから境界位置までの距
離Ｌを変更する方法としては、静磁場帯の位置や２種の
溶融金属の注湯量の比を変えて境界を移動させるかある
いは鋳型内湯面レベルを変えるなどの方法が考えられ
る。

【００２０】しかし、これらの方法は設備、操業面で難
しく実用的ではない。特に、クラッド比を大きくするに
は湯面レベルから境界位置までの距離Ｌを長くすること
になるため、当然境界の上下に互いに組成の異なる２種
の金属を供給するための浸漬ノズルの長さも長くなり、
ノズル耐火物の溶損による溶鋼汚染や折損による操業障
害等につながる恐れがあり好ましくない。

【００２１】また、鋳型自体も大型化するため、鋳型に
振動を付与するにも大きな設備を必要とするなどの問題
も生じる。

【００２２】よって、クラッド比Ｃを変化させる実用的
手段としては、鋳造速度Ｖおよび鋳型厚みＤを調節
する方法が一般的と考えられる。

【００２３】しかし、クラッド比を大きくするために、
低速鋳造を行おうとすると生産性が低下するばかりでな
く、２種の金属を供給するための浸漬ノズルの閉塞や鋳
型メニスカスでの溶鋼表面の凝固（いわゆるデッケルと
称されている皮張り）等が起こり、操業障害および鋳片
の品質劣化が生じやすくなるといった問題が生じる。

【００２４】また、鋳型厚みを小さくすることも、同様
に生産性が低下し、かつ、浸漬ノズルの径を細かくせね
ばならないため、ノズル設計・製作が難しいばかりか前
記したような浸漬ノズルの閉塞による操業障害や鋳片の
品質劣化も生じやすくなる。

【００２５】以上のように、いわゆる注入系の操業因子
を制御することでクラッド比を調整することは工業技術
的に限界がある。

【００２６】そこで、本発明者らはクラッド比を変更す
る方法、特に拡大する方法について研究を重ね、図１に
示すように、鋳型以後の未凝固鋳片を厚み方向に圧下可
能な設備を設置し、該設備で未凝固鋳片を圧下せしめる
ことで、表層の絶対厚みをほとんど減少させることなく
内層の未凝固部の厚みを集中的に減少させて、注入系の
操業因子に影響を与えずに工業上効率良くクラッド比を
変更できることを知見した。

【００２７】なお、図１(a) は全く圧下を加えないとき
の状態を示し、図１(b) は本発明の圧下を加えたときの
状態を示す。

【００２８】すなわち、未凝固鋳片の総圧下量をＤ₀(m
m) とすると本発明を適用した場合のクラッド比Ｃは次
式のように書くことができる。

【００２９】

【数４】

【００３０】総圧下率をＲ＝Ｄ₀／Ｄと定義すると(4)
式は次のように書き変えられる。

【００３１】

【数５】

【００３２】ここで、Ｃ’は圧下を加えない場合（Ｒ＝
０）のクラッド比である。

【００３３】図２に総圧下率Ｒとクラッド比の拡大率Ｃ
／Ｃ’の関係を示す。本発明を適用することでクラッド
比の可変範囲を従来技術に対して大幅に拡大できること
がわかる。たとえば、総圧下率Ｒ＝０．５の圧下を加え
た場合には、クラッド比Ｃは従来の圧下を加えない場合
のクラッド比Ｃ’の２倍に拡大する。

【００３４】また、本発明によれば、鋳造中に連続的か
つ任意に圧下量を調整することで、要求されるクラッド
比が異なる種々の製品を１キャスト（１度の鋳造機会）
の中で連続的かつ効率良く製造できるなどの利点が生じ
る。

【００３５】図１では、鋳片の未凝固圧下設備として、
油圧方式の圧下ロール帯８を示したがもちろんアンビル
等の面形状の圧下設備でも同様の効果が得られる。

【００３６】

【実施例】表１に示すようなＡ：１８―８ステンレス
鋼、Ｂ：一般低炭鋼の２種類の溶鋼を別々のタンディッ
シュに保持し、図３に示すように別々の浸漬ノズル４、
４’を用いて静磁場帯３の上部にＡを、下部にＢを注入
した。

【００３７】

【表１】

【００３８】鋳型１の形状は１５０〜２５０mm（厚）×
１２００mm（幅）、鋳造速度は０．５〜１．５m/min と
した。静磁場帯３の位置は鋳型１内メニスカス６より４
５０mm〜７００mm下方とし、２種の金属の注入量の比を
調整することで境界位置を４５０〜７００mmの範囲で変
化させた。また、直流磁束密度は０．５テスラである。

【００３９】図１は、使用した連続鋳造装置の概要を示
すものである。垂直型連鋳機を用い鋳型直下のメニスカ
スから２〜６ｍの位置に油圧方式による圧下ロール帯８
を、これ以後の部分には鋳片厚みの連続的な変化に対応
できるように油圧方式の軽圧下セグメントロール９を設
置した。

【００４０】この連続鋳造装置では、本発明者らの研究
より凝固シェルの成長が

【００４１】

【数６】

【００４２】で表されることから、圧下ロール帯８での
凝固シェル厚みｄは約３３〜５６mmと推定される。総圧
下量Ｄ₀としては最大１２５mmの圧下を行い鋳造後の鋳
片のクラッド比を調査した。

【００４３】表２に製造条件とクラッド比の関係を示
す。本発明によりクラッド比の調整可能範囲が大幅に拡
大することがわかる。

【００４４】

【表２】

【００４５】

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、表
層部と内層部の組成、すなわち、化学成分の異なる複合
金属材のクラッド比の調整範囲が拡大して工業的に安価
かつ効率の良い複合金属材の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した連続鋳造装置の概要図であ
る。（ａ）は無圧下、（ｂ）は圧下（本発明例）を示す

【図２】総圧下率とクラッド比の関係を示す図である。

【図２】鋳型注入の模式図である。

【符号の説明】

１鋳型２鋳片３静磁場帯４表層用浸漬ノズル４’内層用浸漬ノズル５表層凝固シェル５’内層凝固シェル６メニスカス７コイル８油圧式圧下ロール帯９厚み調整機構付セグメントロール１０引抜ロール

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２】総圧下率とクラッド比の関係を示す図である。

【図３】鋳型注入の模式図である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１（ａ）】

【図１（ｂ）】

【図２】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２２Ｄ 11/20 Ｃ 7362−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連鋳鋳型内に鋳片の厚みを横切る方向の
直流磁束を全幅に亙って付与し、該直流磁束によって鋳
型鋳造方向に形成される静磁場帯を境界としてその上下
に互いに組成の異なる２種の金属を供給する複合金属材
の連続鋳造方法において、前記連鋳鋳型以後の未凝固鋳
片を厚み方向に圧下せしめ、互いに組成の異なる２種の
金属の相対的な厚みの比を調整することを特徴とする複
合金属材の連続鋳造方法。