JPH0712524B2

JPH0712524B2 - 金属薄帯連続鋳造装置における注湯方法

Info

Publication number: JPH0712524B2
Application number: JP1983787A
Authority: JP
Inventors: 重典田中; 紀代美塩
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-01-29
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPS63188454A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、たとえばツインドラム法のように、冷却ドラ
ムの表面に形成される湯溜り部に、冷却ドラムの長手方
向に関して一様な流れとして溶融金属を注湯する方法に
関する。

〔従来の技術〕

最近、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い数mm程度の
厚みをもつ薄帯を直接的に製造する方法が注目されてい
る。この連続鋳造方法によるときには、熱延工程を必要
とすることがなく、また最終形状にする圧延も軽度なも
ので良いため、工程及び設備の簡略化が図られる。

このような連続鋳造法の一つとして、ツインドラム法が
ある。この方式においては、互いに逆方向に回転する一
対の冷却ドラムを水平に配置し、その一対の冷却ドラム
及び場合によってはサイド堰により区画された凹部に湯
溜り部を形成する。この湯溜り部に収容された溶融金属
は、冷却ドラムと接する部分が冷却・凝固して凝固シェ
ルとなる。この凝固シェルは、冷却ドラムの回転につれ
て一対の冷却ドラムが互いに最も接近した位置で向かい
合う、いわゆるロールギャップ部に移動する。このロー
ルギャップ部では、それぞれの冷却ドラム表面で形成さ
れた凝固シェルが互いに圧接・一体化されて、目的とす
る金属薄帯となる。

また、このツインドラム法の外に、一つの冷却ドラムを
使用し、その冷却ドラムの周面に湯溜り部を形成して、
同様に急冷凝固によって金属薄帯を製造する単ロール法
も知られている。

このように、冷却ドラムの表面で溶融金属を急冷・凝固
して凝固シェルを作る際、たとえばタンディッシュ等の
容器から供給される溶融金属が、冷却ドラムの長手方向
に沿って変動し易い。この供給された溶融金属の流れが
不均一であるとき、その溶融金属が冷却ドラムによって
冷却・凝固されて生じる金属薄帯の板厚が、幅方向にば
らつくことになる。また、その変動が著しい場合、得ら
れた金属薄帯の長手方向に沿って破断が生じ、製品とし
て不適当なものとなる。

また、湯溜り部における溶融金属の熱容量が冷却ドラム
長手方向に沿って一様なものではなくなるので、局部的
に応力が集中し易くなり、得られた金属薄帯における形
状不良の原因となる。

そこで、本発明者等は、第４図に示すような二重構造の
注湯ノズルを開発し、これを特願昭61−123581号として
出願した。この注湯ノズルは、中空円筒状の内ノズル１
とそれを取り囲む外ノズル２との二重構造をもってい
る。そして、内ノズル１の先端近傍の円周面には、円周
方向に関して対称な位置に２個の開口部３が設けられて
いる。他方、外ノズル２には、下方に向かって末広がり
で偏平な内部空間があり、その下部の多孔質耐火物４を
取り付けている。

このような注湯ノズルを使用して溶融金属を冷却ドラム
の表面にある湯溜り部に送り出すとき、内ノズル１から
流出した溶融金属は、多孔質耐火物４の長手方向に沿っ
て広がり、次いで多孔質耐火物４による整流効果を受け
る。その結果、多孔質耐火物４を通過した溶融金属流の
多孔質耐火物４長手方向に沿った流動変動が抑えられ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第４図に示した注湯ノズルを使用した場
合にあっても、注湯条件が変動すると第５図（ａ）及び
（ｂ）に示すように、多孔質耐火物４から流出する溶融
金属流が一様な流れとならないことが生じる。

すなわち、同図（ａ）は、内ノズル１の開口部３から流
出する溶融金属流ａが、外ノズルの内部空間で横方向に
広がり、しかも多孔質耐火物４の上に溜まっている溶融
金属ｂの量が少ないか、或いは多孔質耐火物４に対する
内ノズル１先端の位置が高すぎる場合を示す。このよう
なときには、溶融金属流ａの運動エネルギーが多孔質耐
火物４上の一部に加わり、その部分で多孔質耐火物４を
通過する溶融金属の量が多くなる。そのため、多孔質耐
火物４を通過した溶融金属流ｃに図示のような変動が生
じる。

他方、同図（ｂ）は、内ノズル１先端と多孔質耐火物４
との距離が小さすぎるか、多孔質耐火物４上に溜まって
いる溶融金属ｂの量が多すぎる場合を示す。このときに
は、内ノズル１の開口部３から流出する溶融金属流ａの
運動エネルギーが多孔質耐火物４の全長に行きわたるこ
となく、内ノズル１を中心とした多孔質耐火物４の中央
部分に限られる。そのため、多孔質耐火物４を通過する
溶融金属流ｃは、中央部の流量が大きくなった流れとな
る。

そこで、本発明は、この二重構造の注湯ノズルを使用し
て溶融金属を注湯するに際し、多孔質耐火物から流出す
る溶融金属流をより均一化された流れとすることによっ
て、供給される溶融金属の冷却ドラム長手方向に関する
流量を均一にし、欠陥のない金属薄帯を製造するに必要
な溶湯プールを形成することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の注湯方法は、その目的を達成するために、金属
薄帯連続鋳造装置の冷却ドラムの長手方向に沿って管部
の先端近傍の周面の相対する位置に開口部が形成された
内ノズルと、前記冷却ドラムの長手方向に沿った底面形
状及び末広がりの縦断面形状をもち底部に多孔質耐火物
が取り付けられている外ノズルからなる二重構造の注湯
ノズルを用いて前記冷却ドラムの表面に形成される湯溜
り部に溶融金属を注湯するとき、前記内ノズルの先端中
心から前記多孔質耐火物の上面までの距離ｈ（cm）を前
記外ノズルの吐出口の内側幅Ｌ（cm）との関係におい
て、1/12L＜ｈ＜1/5Lに維持し、且つ前記多孔質耐火物
の厚みｔ（cm）を、前記外ノズルの吐出口の内側幅Ｌ
（cm）及び長さＷ（cm），前記多孔質耐火物のセルサイ
ズＳ並びに溶融金属の流量Ｑ（cm₃／秒）との関係にお
いてｔ＞α・Ｌ×Ｗ×S/Q（ただし、αは鋳造温度及び
溶融金属の種類に応じて定まる１〜３の係数）に維持す
ることを特徴とする。ここでセルサイズＳは24.5mmの長
さ内にある多孔質耐火物のセル数である。

〔作用〕

第１図は、本発明で規定する条件を保って注湯している
ときの状態を概念的に示す図である。

内ノズルは、その先端が多孔質耐火物４の表面から高さ
ｈ（cm）の位置に維持されている。この高さｈは、外ノ
ズル２の吐出口の内側幅Ｌ（cm）に対して1/12L＜ｈ＜1
/5Lの関係にある。このｈの値は、発明者が水モデル装
置および溶鋼を用いて測定した結果より経験的に求めた
値である。第５図（ａ）に示すように、内ノズル１の先
端の高さが多孔質耐火物上面に対して1/5Lより大きい時
には、吐出流分布Ｃにノズル両端からの流量が多い偏り
ができる。また、内ノズルの高さが1/12Lより小さい時
には第５図（ｂ）に示すように吐出流分布Ｃがノズル幅
方向の中央に偏るため、吐出流分布Ｃを均一にするため
には1/12L＜ｈ＜1/5Lが適切であることがわかった。

また、多孔質耐火物４の厚みｔ（cm）は、次式の関係に
保たれている。

ｔ＞α・Ｌ×Ｗ×S/Q ただし、Ｗは外ノズル２の内側長さ（cm）,Sは多孔質耐
火物４のセルサイズ（inch^-1）,Qは溶融金属の流量（cm
₃／秒），αは鋳造温度及び溶融金属の温度や種類に応
じて定まる１〜３の係数である。

上記の関係式は、溶湯を用いた多孔質耐火物の流出特性
実験の結果と水モデルおよび溶鋼を用いたノズルの流出
特性結果より求めたものである。すなわち、内ノズルの
高さｈを規定しても多孔質耐火物４の厚みが関係式で求
まる数値以上でないと均一な吐出流分布Ｃが得られない
場合がある。これを水モデルの実験結果より説明する
と、内ノズル１の開口部３が多孔質耐火物４の上面に溜
まる溶鋼のプール内に浸漬しないと、均一な吐出流が得
られないためと考えられる。さらに、溶融金属の温度や
種類によい多孔質耐火物４の通過抵抗が異なるためαの
値は１〜３に変化する。

第２図は、このｔ＞α・Ｌ×Ｗ×S/Qの関係を具体的に
表したグラフである。この図における斜線部分は、幅方
向に沿った溶融金属流ｃの流量分布が±７％以内に抑え
られている範囲を示す。

このように、内ノズル１の高さh,外ノズル２のサイズ等
を定めるとき、内ノズル１から流出する溶融金属流ａの
運動エネルギーは、一部に偏ることなく、多孔質耐火物
４の前面に万遍なく伝えられる。そのため、多孔質耐火
物４上に溜まった溶融金属ｂが、均一な圧力で多孔質耐
火物４を通過することになり、溶融金属流ｃの幅方向の
流動変化が少ないものとなる。

〔実施例〕

第３図は、第１図に示した注湯ノズルを金属薄帯連続鋳
造装置に組み込んだ状態を示している。

この連続鋳造装置は、一対の冷却ドラム5a,5bを備えて
いる。これら冷却ドラム5a,5bの表面と冷却ドラム5a,5b
側面に配置されたサイド堰6a,6bによって、湯溜り部７
が区画されている。

この湯溜り部７の長手方向に沿って、第１図に示した注
湯ノズルを配置する。これにより、多孔質耐火物４を通
過した溶融金属流ｃは、湯溜り部７の全長に渡り均一な
流量分布をもって注湯される。

このようにして湯溜り部７に生じた溶湯プールは、冷却
ドラム5a,5bに接する部分が冷却ドラム5a,5bの表面を介
した抜熱により冷却・凝固し、凝固シェルとなる。この
凝固シェルは、冷却ドラム5a,5bの回転に伴って成長し
ながら移動する。そして、それぞれの冷却ドラム5a,5b
表面に生成した凝固シェルは、冷却ドラム5a,5bの間隙
が最も狭くなっているロールギャップ部で圧接・一体化
されて、金属薄帯８となって排出される。

この溶融金属から金属薄帯８が生成される過程で、湯溜
り部７に供給される溶融金属の量が、冷却ドラム5a,5b
の長手方向に沿って均一であるため、溶融金属が部分的
に供給過剰となったり、供給不足となったりすることが
ない。そのため、凝固シェルの生成及び成長は、冷却ド
ラム5a,5bの長手方向に関して均一に行われる。したが
って、金属薄帯８の幅方向に関する厚み変動も小さなも
のとなる。

ここで、ｈ＝8cm,L＝75cm,W＝5cm,t＝5cm及びＳ＝13と
して、温度1520℃の普通鋼（α＝1.2）の溶湯を流量Ｑ
＝1000cm₃／秒の割合で注湯し、厚み2.5mmの金属薄帯８
を鋳造した。得られた金属薄帯８の幅方向に沿った厚み
変動は、±２％であった。

なお、第１図の注湯ノズルにおいては、内ノズル１の周
面に設けた開口部３を円形状としているが、これに拘束
されることなく、たとえば内ノズル１の長手方向に沿っ
たスリットとして開口部３を形成することもできる。こ
の場合には、内ノズル１から流出する溶融金属流ａが、
外ノズル２の内部空間に一層広がり易いので、より効果
的である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の注湯方法によるとき、
冷却ドラムの長手方向に沿って均一な流れとして溶融金
属を湯溜り部に送給することができる。そのため、溶湯
プールと冷却ドラム表面との接触状態が冷却ドラム長手
方向に沿って均一化し、その長手方法に関して一様な凝
固シェルが生成及び成長し、幅方向に厚み変動の少ない
金属薄帯が得られる。また、溶融金属の供給過剰や供給
不足を局部的に生じることがないので、金属薄帯に縦割
れが発生することが確実に抑えられる。このようにし
て、本発明によるとき、優れた品質の金属薄帯を製造す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による注湯を行っている場合の溶融金属
の流動状態を示し、第２図は流量分布の変動が少ない多
孔質耐火物の厚みと外ノズルのサイズ等との関係を示す
グラフであり、第３図は金属薄帯を連続鋳造している状
態を示す。また、第４図は本発明者等が先に出願した二
重構造の注湯ノズルを示し、第５図は流量分布に変動が
大きな溶融金属流が生じていることを説明する図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属薄帯連続鋳造装置の冷却ドラムの長手
方向に沿って管部の先端近傍の周面の相対する位置に開
口部が形成された内ノズルと、前記冷却ドラムの長手方
向に沿った底面形状及び末広がりの縦断面形状をもち底
部に多孔質耐火物が取り付けられている外ノズルからな
る二重構造の注湯ノズルを用いて、前記冷却ドラムの表
面に形成される湯溜り部に溶融金属を注湯するとき、前記内ノズルの先端中心から前記多孔質耐火物の上面ま
での距離ｈ（cm）を前記外ノズルの吐出口の内側幅Ｌ
（cm）との関係において、1/12L＜ｈ＜1/5Lに維持し、且つ前記多孔質耐火物の厚みｔ（cm）を、前記外ノズル
の吐出口の内側幅Ｌ（cm）及び長さＷ（cm），前記多孔
質耐火物のセルサイズＳ並びに溶融金属の流量Ｑ（cm₃
／秒）との関係においてｔ＞α・Ｌ×Ｗ×S/Q（ただ
し、αは鋳造温度及び溶融金属の種類に応じて定まる１
〜３の係数）に維持することを特徴とする金属薄帯連続
鋳造装置における注湯方法。