JPH0751806A - 双ロール式連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、溶融金属を急速冷却させ、微細な
結晶粒をもち且つ加工性および表面性状に優れた金属薄
板を得る双ロール式連続鋳造方法を提供する。 【構成】 湯溜り部２を囲繞する箱型枠３と、一対の冷
却ロール１ａ，１ｂの下方に圧下冷却ロール５とを配置
し、かつ装置全体を１００ｍＷ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率
を有するヘリウムガス、またはヘリウム，アルゴン，窒
素のうち２種以上の混合ガス雰囲気に保持し、先ず箱型
枠内に溶融金属を注入して一定の溶湯静圧を維持する湯
溜り部２を形成し、次いで生成した凝固シェル８ａ，８
ｂを圧下して薄肉鋳片１０とし、この鋳片を冷却ロール
周面に接触させながら接点１１に誘導し、接点を通過後
は圧下冷却ロール周面に接触走行させて鋳片を７００℃
／秒の冷却速度で急冷する。 【効果】 熱間圧延工程を経ることなく結晶粒の微細化
が達成され、加工性にも優れた鋳片が得られ、また表面
性状に優れた金属薄板を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄，非鉄金属あるいは
その合金等の溶融金属を鋳造後急速凝固・冷却させて、
微細な結晶粒をもち、加工性および表面性状に優れた金
属薄板を成形する双ロール式連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内側に向って回転する一対の冷却ロール
間に溶融金属を注入し、これを急冷凝固して金属薄板を
製造する双ロール式連続鋳造方法はベッセマー法として
知られており、この方法によるときは、従来のような多
段階にわたる熱延工程を必要とすることなく、また最終
形状にする圧延も軽度なもので済むために、工程および
設備の簡略化が可能となる。

【０００３】図２は、この双ロール式連続鋳造方法を実
施する装置の一例を示し、この鋳造装置は、互いに逆方
向に回転する一対の冷却ロール２１ａ，２１ｂを適当な
間隔で配置し、ロール軸方向両端をサイド堰２２ａ，２
２ｂで仕切って湯溜り部２３を形成する。

【０００４】そして上方から湯溜り部２３に溶融金属を
注入しながら互に内側に回転させると、注入された溶融
金属は冷却ロール２１ａ，２１ｂと接触し、抜熱されて
その結果それぞれの冷却ロール２１ａ，２１ｂ表面に凝
固シェル２４ａ，２４ｂが形成される。この凝固シェル
２４ａ，２４ｂは成長しながら冷却ロール２１ａ，２１
ｂの回転に伴って接合し、さらにロールギャップ２５に
て圧下されて所定の厚さの薄板鋳片２６となり、冷却ロ
ール２１ａ，２１ｂの下方に送出されて金属薄板を製造
する。

【０００５】この方式の場合、溶融金属が急冷凝固する
ので、湯溜り部２３の凝固シェル２４ａ，２４ｂは微細
な結晶粒を形成している。しかしながらロールギャップ
２５から送出された薄肉鋳片２６は、未だ高温状態にあ
り、冷却ロール１ａ，１ｂと接触する鋳片表層部と板厚
中心部では温度差が大きくなっており、内部に未凝固部
分を含んでいる場合がある。

【０００６】この薄肉鋳片２６の内部の高温層が保有し
ている熱量は、薄肉鋳片２６がロールギャップ２５から
出た後で表層部に熱伝導で伝わり、表層の温度が上昇す
なわち復熱することになり、薄肉鋳片２６が板厚全体に
わたって結晶粒が粗大化する現象が確認されている。

【０００７】この結晶粒の粗大化は、一定の圧下を行う
熱間圧延工程を省略する本プロセスでは、従来の製造プ
ロセスである酸洗−冷間圧延−焼鈍工程を経て最終製品
にすると、表面欠陥を発生させる原因となることが知ら
れている。

【０００８】例えば、双ロール式連続鋳造で製造された
ステンレス鋼の薄肉鋳片を熱間圧延を行わずにそのまま
前記従来の製造工程で製品にするとき、ローピングと呼
ばれる肌荒れや光沢むらが発生して、著しく商品価値を
低下させる。

【０００９】このような課題に対しては、先ずロールギ
ャップから送出された薄肉鋳片を７００℃／秒以上で急
速冷却して結晶粒を５０μｍ以下の粒径に維持するこ
と、および鋳造後の薄肉鋳片に対して圧下率５０％以上
の熱間圧延を施すことで結晶粒を微細化する等が考えら
れている。

【００１０】例えば、特開昭５８−９７４６８号公報お
よび特開昭５９−１２７９５４号公報では、ピンチロー
ルにより薄肉鋳片に張力を与えて、一方の冷却ロールと
薄肉鋳片を密着させて急速冷却が行われているが、薄肉
鋳片の結晶粒の粗大化に起因するローピングと呼ばれる
肌荒れや光沢むらの発生、およびその抑制方法について
何ら具体的な言及をするものではない。

【００１１】さらに特開平２−２４７０４９号公報で
は、押付けロールによって一方の冷却ロールに冷却ロー
ルギャップから送出された薄肉鋳片を接触させて急速冷
却する方法において、薄肉鋳片の冷却速度の限界が２０
０〜５００℃／秒であるために、圧下率４０％以下の熱
間圧延工程を併用することによりγ粒径の粒径が５０μ
ｍ以下となり、後工程で圧延したときにローピングや光
沢むらの欠陥を発生させることなく、優れた表面状態お
よび材質をもつ製品が得られるとされている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】例えば、特開昭５８−
９７４６８号および特開昭５９−１２７９５４号公報で
は、ピンチロールにより薄肉鋳片に張力を与えて、一方
の冷却ロールと薄肉鋳片を密着させて急速冷却が行われ
ているが、一方の冷却ロールと薄肉鋳片との間のギャッ
プ量や熱抵抗に関する調整について何ら言及するもので
はなく、従って、薄肉鋳片の結晶粒径を５０μｍ以下に
するのに十分な７００℃／秒以上の冷却速度を達成でき
ない。

【００１３】また特開平２−２４７０４９号公報に記載
の方法は、鋳造直後の高温状態にある薄肉鋳片に対し
て、熱間圧延を施すことにより結晶粒の微細化を図る方
法であり、押付けロールによる冷却ロールと薄肉鋳片間
の抜熱によって、７００℃／秒以上の冷却速度で薄肉鋳
片を急速冷却することができないために、熱間圧延設備
が必要となっており、高価な圧延設備の設置や圧延ロー
ルのメンテナンス等が必要であり、熱延工程の省略とい
う双ロール連続鋳造方法の本来の狙いを活かしたもので
ない。

【００１４】ところで本発明者の実験においても、特開
平２−２４７０４９号公報に記載のとおりに、ピンチロ
ールまたは押付けロールによる一方の冷却ロールと薄肉
鋳片との間の抜熱による薄肉鋳片の冷却速度は、７００
℃／秒を達成することが出来なかった。

【００１５】その原因は、特に前記冷却ロール外周表面
に溶融金属の緩冷却効果を狙った凹状のディンプル加工
が施されている場合は、薄肉鋳片にディンプルが転写さ
れて凹凸状になっており、つまり一方の冷却ロールと薄
肉鋳片との間にはロール外周表面の凹状のディンプル自
体と薄肉鋳片の凹凸性状により形成されるエアーギャッ
プの多大な熱抵抗であることと、またロールギャップに
おける前記冷却ロールの外周表面温度が４００℃前後で
あり、薄肉鋳片に対する抜熱能力が低いことが実験結果
から明らかになった。

【００１６】また冷延後のローピングや光沢むらなどの
表面欠陥の発生対策として、一対の冷却ロール内の凝固
シェルをより急速冷却して、結晶粒をより微細化してお
くことが有効であることが実験結果より得られた。

【００１７】本発明は以上の知見に基づき冷却ロールと
凝固シェルおよび薄肉鋳片の間の熱抵抗を低減すること
から発明されたものであり、つまり冷却ロールと凝固シ
ェル間のギャップ量を減少させるために湯面を高くして
溶鋼静圧を大きくし、冷却ロールと凝固シェル、および
薄肉鋳片の間のギャップに存在するガス媒体を１００ｍ
Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するガスに置換する方法
によって、凝固シェルおよび薄肉鋳片を急速冷却して結
晶粒を５０μｍ以下に維持するものである。

【００１８】本発明は、双ロール式連続鋳造方法の１つ
の利点である熱間圧延工程を経ることなしで、従来の酸
洗−冷間圧延−焼鈍工程で最終製品にしたときに、表面
欠陥のないかつ伸びなど機械的な性質の良好な製品をも
つ薄肉鋳片を製造する方法および装置を提供することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の冷却ロ
ール間に形成した湯溜り部に溶融金属を注入し、これを
急冷凝固して薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造方
法において、前記冷却ロールの上部に、その全幅に亘り
湯溜り部を囲繞する箱型枠と、一対の冷却ロールの内の
一方の冷却ロールの下方に該冷却ロールを押圧する圧下
冷却ロールとを配置し、かつ湯溜り部を含むロール全体
を１００ｍＷ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するヘリウム
ガス、またはヘリウム，アルゴン，窒素のうちの２種以
上の混合ガス雰囲気に保持し、先ず箱型枠内に溶融金属
を注入して一定の溶湯静圧を維持する湯溜り部を形成
し、次いで湯溜り部の冷却ロール面に形成された凝固シ
ェルをロールギャップを通過させることにより圧下して
薄肉鋳片を鋳造し、鋳造した薄肉鋳片を一方の冷却ロー
ル周面に接触させながら該冷却ロールと圧下冷却ロール
との接点に誘導し、該接点を通過後は薄肉鋳片を圧下冷
却ロール周面に接触走行させ、前記冷却ロール及び圧下
冷却ロールそれぞれの冷却過程で薄肉鋳片を冷却するこ
とを特徴とする双ロール式連続鋳造方法である。

【００２０】

【作用】従来の双ロール式連続鋳造に比して本発明は、
先ず冷却ロール上部に湯溜り部を囲繞する箱型枠を設置
し、箱型枠内に加熱度を１０℃以下とした溶融金属を注
入して湯溜り部にて一定の溶湯静圧を維持するようにし
ている。従って凝固の際に生ずる冷却ロールと凝固シェ
ル間のギャップ量は、溶湯静圧の増大により減少して接
触が密となる。

【００２１】さらに湯溜り部を含むロール全体を高い熱
伝導率を有する１００ｍＷ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有
するヘリウムガス、またはヘリウム，アルゴン，窒素の
うちの２種以上の混合ガス雰囲気に保持しているので、
冷却ロールと形成された凝固シェル間の抜熱量が増加し
て凝固シェルが急冷される。

【００２２】ここで本発明において、雰囲気ガスの熱伝
導率を１００ｍＷ／ｍ・Ｋ以上としたのは、この熱伝導
率がアルゴンガスの熱伝導率（４３．５ｍＷ／ｍ・Ｋ）
の２倍以上であれば、少なくとも薄肉鋳片を７００℃／
秒で急速冷却する効果があることが実験結果から判った
ので、１００ｍＷ／ｍ・Ｋとした。

【００２３】また鋳造した薄肉鋳片を一方の冷却ロール
周面、さらには圧下冷却ロールに接触させながら冷却走
行させる過程においても、その雰囲気を高い熱伝導率を
有するヘリウムガスまたは混合ガスとしているので、そ
れぞれのロールによる抜熱量は増加して冷却効率は向上
し、上記それぞれの冷却過程で薄肉鋳片を７００℃／秒
の冷却速度で急冷することが可能となる。

【００２４】なお表１に、本発明で雰囲気ガスとして使
用するヘリウムガス，アルゴンガス，窒素および空気の
１０００Ｋ付近における熱伝導率を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】このように本発明では、双ロール式連続鋳
造装置により薄肉鋳片を鋳造するに際して、湯溜り部を
囲繞する箱型枠を設置して溶湯静圧をあげて冷却ロール
と凝固シェル間のギャップ量を減少させ、また湯溜り部
を含むロール全体を高い熱伝導率を有するヘリウムガス
雰囲気に保持するようにしている。

【００２７】従って凝固シェルおよび薄肉鋳片の冷却効
率は向上し、従って鋳片を７００℃／秒の冷却速度で急
冷されるので、薄肉鋳片の結晶粒が５０μｍ以下に微細
化され、加工性にも優れ、ローピングや肌荒れ，光沢ム
ラ，皺等のない表面性状に優れた金属薄板を得ることが
できる。

【００２８】

【実施例】図１は本発明の鋳造方法を実施するに好適な
双ロール式連続鋳造装置の一例を示す略側面図である。

【００２９】本装置は、互いに逆方向に回転する一対の
冷却ロール１ａ，１ｂを適宜間隔で配置し、冷却ロール
１ａ，１ｂの上部には、ロール全幅に亘り湯溜り部２を
囲繞するように適宜高さの箱型枠３を配置する。なお４
はタンディッシュからの注入ノズルである。

【００３０】さらに一対の内の一方の冷却ロール１ａの
下方に、冷却手段を内蔵し且つ薄肉鋳片を冷却ロール１
ａに押圧する圧下冷却ロール５を配置する。また上記湯
溜り部２を含むロール全体１ａ，１ｂ，５を密閉枠６で
覆い、この枠内を１００ｍＷ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を
有するヘリウムガス、またはヘリウム，アルゴン，窒素
のうち２種以上の混合ガス雰囲気に保持する。なお７は
ヘリウムガス等の供給ノズルである。

【００３１】先ず注入ノズル４より箱型枠３内に溶融金
属を注入して一定の溶湯静圧ｄを維持する湯溜り部２を
形成する。この注入された溶融金属は、湯溜り部２内の
冷却ロール１ａ，１ｂ面で冷却されて凝固シェル８ａ，
８ｂを形成する。

【００３２】この凝固シェル８ａ，８ｂは、凝固に際し
て収縮して通常冷却ロール１ａ，１ｂと凝固シェル８
ａ，８ｂ間にギャップを生ずるが、溶湯静圧ｄにより圧
縮されてギャップ量が減少し、接触度が密となる。次い
でこの凝固シェル８ａ，８ｂは、冷却ロール１ａ，１ｂ
の回転に伴いロールギャップ９で圧下されて薄肉鋳片１
０が鋳造される。

【００３３】さらに鋳造された薄肉鋳片１０は、冷却ロ
ール１ａ周面に接しながら該ロール１ａと圧下冷却ロー
ル５との接点１１間に誘導され、該接点１１を通過後は
引き続き薄肉鋳片１０を圧下冷却ロール５周面に接触走
行させ、前記それぞれの冷却ロール１ａ，１ｂ、圧下冷
却ロール５による冷却過程で薄肉鋳片を７００℃／秒の
冷却速度で急冷して金属薄板１２を製造する。

【００３４】このようにして製造された金属薄板１２
は、高い熱伝導率を有する雰囲気ガス中にて、また各冷
却ロールとの接触も密に保たれるので冷却効率は向上
し、鋳片の結晶粒が５０μｍ以下に微細化され、加工性
のよい薄肉鋳片を得ることができる。また雰囲気ガスは
非酸化ガスであるので、溶融金属や薄肉鋳片の酸化を防
止する効果もある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の双ロール式
連続鋳造方法は、湯溜り部を囲繞する箱型枠を設置して
溶湯静圧をあげ、また湯溜り部を含むロール全体を高い
熱伝導率を有する１００ｍＷ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を
有するヘリウムガス、またはヘリウム，アルゴン，窒素
のうち２種以上の混合ガス雰囲気に保持するという簡単
な手段により薄肉鋳片の冷却効率は向上し、鋳片を７０
０℃／秒の冷却速度で急冷することが可能となり、従来
の熱間圧延工程を経ることなく、この冷却によって鋳片
の復熱による鋳片表面温度の上昇を防ぎつつ結晶粒の微
細化が達成され、かつ加工性にも優れた鋳片が得られ、
後工程の圧延後においても、ローピングや肌荒れ，光沢
ムラ，皺等のない表面性状に優れた金属薄板を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳造方法を実施するに好適な双ロール
式連続鋳造装置の一例を示す略側面図である。

【図２】従来の双ロール式連続鋳造装置の一例を示し、
（ａ）図は略側図面、（ｂ）図はその鳥瞰図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 冷却ロール ２ 湯溜り部 ３ 箱型枠 ４ 注入ノズル ５ 圧下冷却ロール ６ 密閉枠 ７ ガス供給ノズル ８ａ，８ｂ 凝固シェル ９ ロールギャップ １０ 薄肉鋳片 １１ ロールの接点 １２ 金属薄板 ２１ａ，２１ｂ 冷却ロール ２２ａ，２２ｂ サイド堰 ２３ 湯溜り部 ２４ａ，２４ｂ 凝固シェル ２５ ロールギャップ ２６ 薄肉鋳片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の冷却ロール間に形成した湯溜り部
   に溶融金属を注入し、これを急冷凝固して薄肉鋳片を製
   造する双ロール式連続鋳造方法において、前記冷却ロー
   ルの上部に、その全幅に亘り湯溜り部を囲繞する箱型枠
   と、一対の冷却ロールの内の一方の冷却ロールの下方に
   該冷却ロールを押圧する圧下冷却ロールとを配置し、か
   つ湯溜り部を含むロール全体を１００ｍＷ／ｍ・Ｋ以上
   の熱伝導率を有するヘリウムガス、またはヘリウム，ア
   ルゴン，窒素のうちの２種以上の混合ガス雰囲気に保持
   し、先ず箱型枠内に溶融金属を注入して一定の溶湯静圧
   を維持する湯溜り部を形成し、次いで湯溜り部の冷却ロ
   ール面に形成された凝固シェルをロールギャップを通過
   させることにより圧下して薄肉鋳片を鋳造し、鋳造した
   薄肉鋳片を一方の冷却ロール周面に接触させながら該冷
   却ロールと圧下冷却ロールとの接点に誘導し、該接点を
   通過後は薄肉鋳片を圧下冷却ロール周面に接触走行さ
   せ、前記冷却ロール及び圧下冷却ロールそれぞれの冷却
   過程で薄肉鋳片を冷却することを特徴とする双ロール式
   連続鋳造方法。