JPH07204795A - Ni基合金薄板の製造方法 - Google Patents

Ni基合金薄板の製造方法

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JPH07204795A
JPH07204795A JP1569394A JP1569394A JPH07204795A JP H07204795 A JPH07204795 A JP H07204795A JP 1569394 A JP1569394 A JP 1569394A JP 1569394 A JP1569394 A JP 1569394A JP H07204795 A JPH07204795 A JP H07204795A
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roll
molten metal
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JP1569394A
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Yukio Yashima
幸雄 八島
Hiroshi Morikawa
広 森川
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 双ロール式連鋳機で易酸化性の活性元素を含
むNi基合金の良品質薄板を直接的に製造する。 【構成】 互いに反対方向に回転する一対の内部冷却ロ
ールを平行に対向配置し,このロール対の円周面上に湯
溜まりを形成させるためのロール軸と直交する方向の一
対のサイドダムとロール軸に沿う方向の一対の長辺ダム
を配置した双ロール式連鋳機を用いて易酸化性の活性元
素を含むNi基合金薄板を直接鋳造するにさいし,該長
辺ダムの底面とロール表面との間で1〜10mmの間隔が
維持されるように長辺ダムを配置し,定常運転中におけ
る湯溜り内の湯面レベルを該間隔に相当する高さ位置に
制御すると共に,定常運転中の鋳造速度を25m/mi
n以上に制御する。

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
るNi基合金薄板の連続鋳造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年, 溶綱から直接的に厚さが数mm以
下の薄板を鋳造成形する薄板連続鋳造技術に関する研究
開発が盛んに行われている。とりわけ,双ロール式連鋳
機による薄板連続法の適用が注目されている。双ロール
式連鋳機は周知のように互いに反対方向に回転する冷却
された一対のロールを,軸を平行にして配置し,ロール
間隔の上部空間に湯溜まりを形成しつつ,両円周面上に
形成する凝固シェルをロールギャップで圧着圧延するこ
とによって薄板を連続鋳造するものである。
【0003】この鋳造を行うに際して,ロール軸に平行
方向に湯が流れ出すのを規制するためのロール軸に直交
する方向の面を有する一対のダム(本明細書においてこ
のダムを”サイドダム”と呼ぶ)が用いられる。また,
この左右に配置されるサイドダムのほか,ロール軸に沿
う方向の面を持つ一対の前後堰(本明細書ではこれを長
辺ダムと呼ぶ)をロール対の円周面上に該サイドダムと
直交するように立ち上げ,サイドダムとこの長辺ダムと
で方形のボックス状の湯溜まりを形成する方法も良く知
られている。このようなボックス状の湯溜まりを形成す
ると,湯溜まりの波立ちがロール表面に直接当たらない
ため薄板表面の湯じわを防ぐことができる。
【0004】ところが,この長辺ダムをロール表面上に
立ち上げて長辺ダムの内面で湯溜まり内の浴湯を堰止め
るようにすると長辺ダムとロール表面の両方から抜熱さ
れるので,長辺ダムの内壁下縁とロール円周面とのコー
ナー部に溶湯の凝固物(3重点シェルと呼ぶ)が生成し
易くなる。この3重点シェルが離脱して鋳造される薄板
表面に押し込まれると薄板製品の欠陥を形成する。この
3重点シェルの生成を防ぐ方法として,同一出願人に係
る特開平2-92440 号公報において,長辺ダムをロール表
面から若干の隙間をもって浮かせて配置し且つ湯面レベ
ルを該隙間に位置するように運転する薄板連続鋳造装置
が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】Ni基合金を該薄板連
鋳機を用いて鋳造する場合,通常のNi基合金には易酸
化性元素であるAl,Ti,Nb,Ta,Si,Mn,VまたはCr
等が含有されることが多いので, これらの活性な元素が
鋳造中に大気と反応し, 湯面上にその酸化生成物すなわ
ち酸化物膜 (ここではスカムと呼ぶ) の生成が顕著とな
る。
【0006】特に, 前述の長辺ダムを用いる装置におい
て,長辺ダムをロール表面から若干浮かせて配置し且つ
湯面がその隙間に位置するように運転する場合に, その
隙間の溶湯表面にスカムが生成すると, これが薄板表面
に巻き込まれる現象が生じ,これが原因で製品の表面欠
陥となる。
【0007】さらに, このスカムが湯面上で固化した場
合には湯面レベルの正確な検出ができなくなって, 鋳片
品質を確保するために最も重要な操業要件である湯面レ
ベルを一定に保つことが困難となり, 板表面性状の劣化
を招くと共に, 極端な場合は板切れ等による鋳造の中断
を余儀なくされることも生じる。
【0008】本発明者らは既にこのような湯面の酸化を
防止すべく湯溜まり内の湯面上に不活性ガスと還元性の
ガスを供給する方法を提案しているが (特願平4-169913
号)活性な元素を含むNi基合金を鋳造する場合にはこの
方法のみでは完全にスカムの生成を防止することが困難
であることがわかった。
【0009】したがって本発明の目的は, 該双ロール式
連鋳機でNi基合金を鋳造するに際して, 特にロール表
面と長辺ダム底面との間の隙間における溶湯の表面に生
じるスカムの生成を防止し, 良好な品質のNi基合金の
薄板を製造する技術を確立することにある。
【0010】
【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内部冷却ロールを平行に対向
配置し,このロール対の円周面上に湯溜まりを形成させ
るためのロール軸と直交する方向の一対のサイドダムと
ロール軸に沿う方向の一対の長辺ダムを配置してなる双
ロール式連鋳機を用いて易酸化性の活性元素を含むNi
基合金薄板を直接鋳造するにさいし,該長辺ダムの底面
とロール表面との間で1〜10mmの間隔が維持されるよ
うに長辺ダムを配置し,定常運転中における湯溜り内の
湯面レベルを該間隔に相当する高さ位置に制御すると共
に,定常運転中の鋳造速度を25m/min以上に制御
することを特徴とするNi基合金薄板の製造方法を提供
する。
【0011】ここで,易酸化性の活性元素としては,A
l;1.00mass%以下, Ti;2.75mass%以下, Nb+Ta;0.
70〜5.50mass%, Si;1.00mass%以下, Mn;1.00mass
%以下, V;0.40mass%以下またはCr;14.00〜23.00ma
ss%の一種または二種以上などがある。
【0012】〔発明の詳述〕本発明法に適用する双ロー
ル式連鋳機は,同一出願人に係る特開平2-92440 号公報
に記載されたものと同様に,ロール円周面から若干の隙
間をもって立ち上げた長辺ダムをもつものを使用する。
この連鋳機の全体構成は図1に,また長辺ダムの配置状
態を図2に示した。
【0013】図1において,1a,1bは互いに反対方向に
回転する一対の内部冷却ロール, 2a,2bはロール側面に
摺接しているサイドダム, 3a,3bはロール軸に平行に,
サイドダムと直角に配設した長辺ダムである。図1の例
では注入器4を用いて,サイドダム2と長辺ダム3とで
囲われる湯溜りに注湯する例を示しており,5は湯溜り
内の湯面,6は注入器に湯を供給する親ノズル,7は鋳
造される薄板を示している。長辺ダム底面とロール表面
は略平行であり,両者の間には所定の隙間9があけられ
る。長辺ダム3とサイドダム2の接触部は湯が漏れない
程度に接触させてある。
【0014】図2は定常運転中における長辺ダム3bの部
分を拡大して示したものである (長辺ダム3aの側も全く
同様に対照的に現れる)。図示のように長辺ダム3は,
その底面8がロールの表面Rから隙間9を開けて設置さ
れ,且つその設置位置は,この隙間9に定常運転中の湯
面レベル5がくるところに定められる。すなわち,長辺
ダム3はその内面10外面11との間に所定の厚み12
を有するが,この厚み範囲において長辺ダムの底面8を
ほぼフラットな面 (好ましくはロールの円周面Rに対応
した曲面) に形成し,内面10と底面8とが交わる内側
下縁13の高さ位置と, 外面11と底面8とが交わる外
側下縁14の高さ位置との間に,定常運転中での湯面5
の高さが収まるように,湯面レベルを調節しながら鋳造
される。
【0015】本発明らはこの双ロール式連鋳機によって
種々のNi基合金を鋳造し,得られた薄板の品質を調査
した。その結果,活性元素を含むNi基合金であって
も,該連鋳機の定常運転中における鋳造速度を25m/
min以上とし,且つ長辺ダムの底部とロール円周との
間隙9を1〜10mmに調節した場合にはスカムの巻き
込み欠陥が生じないことがわかった。この現象は次のよ
うに説明され得る。
【0016】図2に示すように隙間9に侵入した溶湯の
先端15は,その表面張力により丸まった形状をなし,
加えて,ロール表面と溶湯との間で摩擦力が存在するた
めにロールの回転に伴って溶湯の引き込み力が生じるこ
とから,この部分の溶湯には図中の矢印で示すような円
運動が生じることになる。
【0017】この円運動の速度はロールの回転速度と比
例して上昇する筈である。回転同期式の双ロール連鋳機
の場合にはロール周速度は鋳造速度と同一である。従っ
て,所定の鋳造速度を超えて鋳造した板にスカムの巻き
込み欠陥が認められないのはこの溶湯の円運動の速度に
関連していると考えることができる。
【0018】つまり,円運動の速度が大きい場合には,
溶湯中の易酸化性元素の雰囲気による酸化が進行するよ
りも速く湯面の更新が生じ,結果的に湯面制御や巻き込
み欠陥として問題となるようなスカムの生成が生じな
い。
【0019】これに対して,円運動の速度が小さい場合
には湯面の更新が緩慢で同一の湯面が長く雰囲気にさら
されるために易酸化性元素の酸化物の生成・粗大化を招
き,これが板表面に巻き込まれスカム欠陥を生じること
になる。
【0020】このような機構から考えるとロール表面と
長辺ダムの間隔9にも適正値が存在し,その間隔が1m
m未満では溶湯の侵入そのものが生じ難く,当然湯面の
更新も生じない。また,1mm未満ではたとえ溶湯静圧
によって溶湯が侵入しても長辺ダムとロール表面への抜
熱のために3重点シェルが生成し,安定鋳造を阻害する
とともに,このシェルの巻き込み欠陥を招くことにな
る。
【0021】一方,間隔が10mmを超えると,ロール
による溶湯の引き込み力がロール表面近傍のみに作用
し,長辺ダム底面近傍の溶湯には流動が生じず,湯面の
更新が起こらないために,この部分でのスカムの生成,
粗大化を招くことになる。
【0022】本発明では鋳造速度の上限は特には規定し
ないが,双ロール連鋳法においては溶湯の完全凝固をロ
ールの最近接点以内とする必要があり,これを超えても
凝固が完了していない場合は板の裂断を招くことにな
る。従って,ロール径や溶湯高さ,鋳造に用いるロール
での溶湯の凝固定数k,並びに板厚が定まれば, 自ずと
用いる連鋳機によって板破断が生じない限界の最大鋳造
速度が規定されることになる。なお,凝固定数kは,凝
固シェル厚みd (mm),凝固時間t(sec) としたときの
関係式 d=k・t1/2 の定数 (単位mm・sec-1/2) で
ある。
【0023】
【実施例】前述の図1の双ロール式連鋳機を用いてNi
基合金の鋳造試験を行った。連鋳のロール半径は200
mmである。鋳造した合金の種類と,鋳造条件(鋳造速
度,長辺ダムとロール表面との間隔,鋳造板厚)を表1
に示した。各合金は真空誘導炉で500Kg溶製し,こ
れから表示の鋳造条件で板幅300mmの薄板を得た。
【0024】鋳造にあたっては,図2に示すように湯面
レベル5が長辺ダムとロール表面との間隔9の位置に保
持されるようにコントロールした。ロール最近接点から
湯面までの高さは150mm水準である。また湯面のシー
ルガスとしてアルゴンに5重量%の水素ガスを混入した
ガスを使用し,これを毎分50リットルの流量で供給し
た。溶湯の注入はシールガスを流し初めて5分後に開始
した。なお別途測定した凝固定数kはいずれの合金とも
1.85mm・sec-1/2であった。
【0025】溶製した表1の各合金の成分量はそれぞれ
次の範囲で調整した。なお合金名ハステロイは米国キャ
ボット社の登録商標である。
【0026】〔NCF718の場合〕 Ni:50〜55mass%,Cr:17〜21mass%,M
o:2.8 〜3.3 mass%,Al:0.20〜0.80ma
ss%,Ti:0.65〜1.15mass%,Nb+Ta:
4.75〜5.50mass%,残部がFeおよび不可避不
純物。
【0027】〔NCF625の場合〕 Cr:20〜23mass%,Mo:8.0 〜10.0 mass
%,Al:0.4 0mass%以下,Ti:0.40mass%以
下,Nb+Ta:3.15〜4.15mass%,Fe:5.0
mass%以下,残部がNiおよび不可避不純物。
【0028】〔NCF750の場合〕 Cr:14〜17mass%,Al:0.4 〜1.0 mass%,
Ti:2.25〜2.75mass%,Nb+Ta:0.7 〜
1.2mass%,Fe:5.0 〜9.0 mass%,残部がNi
および不可避不純物。
【0029】〔ハステロイCの場合〕 Fe:4〜7mass%,Cr:14.5 〜16.5 mass%,
Mo:15〜17mass%,W:3.0 〜4.5 mass%,
Mn:1.0 mass%以下,V:0.35mass%以下,C
o:2.5mass%以下,残部がNiおよび不可避不純物。
【0030】〔ハステロイC−276の場合〕 Fe:4〜7mass%,Cr:14.5〜16.5mass%,
Mo:15〜17mass%,W:3.0 〜4.5 mass%,
Mn:1.0 mass%以下,V:0.35mass%以下,C
o:2.5mass%以下,残部がNiおよび不可避不純物。
【0031】また,これら合金の各ヒート毎の実際の分
析値を表2に示した。各ヒートにおて鋳造時の湯面観察
を行なうと共に鋳造後の板に巻き込まれたスカム欠陥を
調査し,これによって,ロール表面と長辺ダムの底面の
間に生成するスカムの発生量を評価し, その結果を表1
に併記した。また各ヒートにおける湯面レベルの制御性
の良否結果も表1に示した。表1においてヒートNo.1
〜10は定常運転時の鋳造速度を全て25m/min以
上として鋳造したチャージである。また,ヒートNo.1
1〜18は本発明で規定する条件を外れる比較例であ
る。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】表1の結果に見られるように,ヒートNo.
1〜10の本発明で規定する条件で鋳造したものは,活
性元素を含むNi基合金であってもスカム生成による湯
面レベル制御への影響は全く無く,得られる薄板にも,
ヒートNo.1と8を除けば鋳造初期の非定常域を除いて
スカムの巻き込み欠陥は全く認められなかった。またヒ
ート1と8のものでもスカムの巻き込み欠陥は極めて小
数であり後工程で問題となるものではなかった。
【0035】一方,比較例として示したヒートNo.11
〜16は鋳造速度を25m/min未満とした以外は,
ヒートNo.1〜10と同様の鋳造条件で鋳造したもので
あるが,そのうち,鋳造速度が14m/minと16m
/minのヒートNo.11とヒートNo.14では,鋳造
時に多量のスカムの発生が認められ,湯面制御が不能と
なり,鋳造半ばで鋳造停止を余儀なくされた。また,得
られた鋳造板には多数のスカムの巻き込み欠陥が認めら
れた。
【0036】また,ヒートNo.11と14に比べると鋳
造速度を速くしたヒートNo.12,13,15および1
6では,ヒートNo.11と14に比べると鋳造時のスカ
ムの発生は少なく,完鋳することができたが,得られた
鋳造板にはスカムの巻き込みによる欠陥が認められた。
【0037】比較例のヒートNo.17は,鋳造速度は2
9m/minであるが,長辺ダムとロール表面の間隔を
0.5mmとしたものである。この場合には,隙間部分
の流動が確保できないため鋳造時に3重点シェルが生成
し,湯面レベルの制御を困難とすると共に,得られた鋳
片にも3重点シェルの巻き込み欠陥が認められた。
【0038】比較例のヒートNo.18は,鋳造速度は3
1m/minであるが,長辺ダムとロール表面の間隔を
11mmと広くしたものである。この場合は湯面が広い
ためロール近傍の溶湯表面は更新されるが,長辺ダム側
の溶湯には淀みが生じ,この部分に多数のスカムや凝固
シェルが形成され,得られた鋳造板にもこれらが巻き込
まれた欠陥が多数認められた。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば,易酸化性の活性元素を
含むNi基合金であっても,双ロール式連鋳機でスカム
を生成することなく良好な品質の薄板を直接的に製造す
ることができる。したがって,後工程の研磨工程等が省
力されるうえ,通常の熱間・冷間加工法等に比べると格
段の省設備,省工程が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法を実施する薄板連鋳装置の例を示す斜
視図である。
【図2】図1の長辺ダムとロール表面間の隙間部分を説
明するための略断面図である。 1a,1b;内部冷却ロール, 2a,2b;サイドダム, 3a,3b;長辺ダム, 4;注入器, 5;湯面, 6;親ノズル, 7;鋳造される薄板, 8:長辺ダムの底面 9;長辺ダムとロール円周面との間の隙間, 10:長辺ダム内面, 11;長辺ダム外面, 12;長辺ダム厚み, 13;長辺ダム内側下縁, 14:長辺ダムの外側下縁, 15:溶湯の先端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 19/03 Z

Claims (3)

    【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内部冷
    却ロールを平行に対向配置し,このロール対の円周面上
    に湯溜まりを形成させるためのロール軸と直交する方向
    の一対のサイドダムとロール軸に沿う方向の一対の長辺
    ダムを配置してなる双ロール式連鋳機を用いて易酸化性
    の活性元素を含むNi基合金薄板を直接鋳造するにさい
    し,該長辺ダムの底面とロール表面との間で1〜10mm
    の間隔が維持されるように長辺ダムを配置し,定常運転
    中における湯溜り内の湯面レベルを該間隔に相当する高
    さ位置に制御すると共に,定常運転中の鋳造速度を25
    m/min以上に制御することを特徴とするNi基合金
    薄板の製造方法。
  2. 【請求項2】 易酸化性の活性元素はAl;1.00mass%
    以下, Ti;2.75mass%以下, Nb+Ta;0.70〜5.50mass
    %, Si;1.00mass%以下, Mn;1.00mass%以下, V;
    0.40mass%以下またはCr;14.00〜23.00mass%の一種ま
    たは二種以上である請求項1に記載のNi基合金薄板の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 湯溜り内の湯面には非酸化性のガスがシ
    ールガスとして供給される請求項1または2に記載のN
    i基合金薄板の製造方法。
JP1569394A 1994-01-17 1994-01-17 Ni基合金薄板の製造方法 Withdrawn JPH07204795A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7021364B2 (en) 2001-12-21 2006-04-04 Posco Apparatus for preventing the contamination of casting rolls and bulging of strip in a twin roll strip caster
JP2008093708A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Setsunan Univ 双ロール式縦型鋳造装置及び複合材料シート製造方法
JP2012096289A (ja) * 2011-10-27 2012-05-24 Josho Gakuen 双ロール式縦型鋳造装置及び複合材料シート製造方法

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