JPH0815641B2 - 薄板連鋳機における注湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，溶湯から直接的に薄板を連続鋳造する双ロ
ール式連鋳機の注湯装置に関する。

〔従来の技術〕

金属溶湯から直接的に薄板を製造する薄板連続鋳造法
は，熱間圧延の省略，難圧延材の製造，急速凝固効果に
よる材質特性の向上などのメリットがあり，数多くの提
案がなされ発展の著しい分野である。なかでも双ロール
法は，ロール対の両ロール表面で同様な凝固がなされる
ため，凝固形態に偏りがないこと，ロール最近接点を通
過するまでの過程ロール表面に形成された両方の凝固シ
エルが圧下されるため内部にポロシティが残存しにくい
こと，表面肌が比較的きれいであるといったことから開
発研究が積極的に進められている。この鋳造技術は熱間
圧延工程を省略するので鋳造された薄板の品質に対して
非常に厳しい要求がなされる。特に薄板表面の品質は重
要であり，湯じわ，割れ，不純物のかみこみ等の欠陥は
極力抑える必要がある。

このような鋳造される薄板の表面欠陥を防止するに
は，双ロールの円周面上で形成される湯溜りでの湯面変
動を減少させ，また溶湯の滞留による湯面温度の低下を
防止すること，更には湯面温度分布の均一性を図ること
が重要である。すなわち湯面の変動が大きい場合には鋳
造される薄板表面に湯じわが形成され易く，また湯面上
に溶湯流の停留部が存在するとそこで溶湯温度が下が
り，表面が固まったり酸化浮遊物のスカムが生じ，これ
らが回転するロールとともに巻き込まれ薄板表面にプリ
ントされるといったことが生じる。湯溜部の溶湯温度が
鋳板の幅方向に不均一であると，薄板表面温度分布にむ
らが生じ，割れ発生の原因ともなる。

したがって，双ロール式連鋳機においては双ロール表
面に形成される湯溜りへの溶湯の供給の仕方が重要とな
る。特公昭60−39461号公報および特開昭60−130455号
公報は，いずれも注湯流の形態を一種の帯状とする方法
を開示する。しかし，特公昭60−39461号公報に記載の
スリット状の注湯ノズルでは，ノズル先端の耐火物スリ
ット加工が難しいこと，ノズル先端で溶湯が詰り易いこ
と，特に幅が広くなると注湯容器へのセットおよび連結
方法が難かしいこと，特殊な形状となるため耐火物製作
コストが高くなること，注湯容器からの注入流速度を制
御することが難しく，要求される緩やかな注入流が得難
いといったことが予想される。また，特開昭60−130455
号公報に記載されたように注入流の衝撃力を緩和するた
めに，溶湯流の中間に中継ガイド板を設けて，溶湯を一
旦ノズル下の中継ガイドにあてて注湯する方法では，中
継ガイドでの衝突の際のスプラッシュ飛散が大きいこ
と，層状の緩流を作り出すまでには至らないといったこ
とが予想される。さらに，特開昭63−207454号公報に
は，同じく注入流の衝撃力を緩和するために，溶湯がそ
の中を通過するような多孔質の耐火物の層を幅広ノズル
の中に設置した注湯ノズルが記載されているが，このよ
うな多孔質の耐火物層に注入流を衝突させてこの耐火物
の孔内に溶湯を通過させる場合には，各孔が詰まらない
という保障はなく，もし詰まると大きなトラブルになる
危険性がある。

〔発明の目的〕

本発明は，前記のような従来技術の問題点を解決し，
双ロール式連鋳機によって溶湯から薄板を直接鋳造する
さいの薄板の表面欠陥を防止することを目的とし，特に
湯溜り内での溶湯の湯面変動や停滞域の減少を図り，良
品質の薄板を安定して製造するための注湯技術の開発を
目的としたものである。

〔発明の構成〕

前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするとこ
ろは，互いに反対方向に回転する一対の内部冷却ロール
を軸を平行にして対向配置し，このロール対の上方にセ
ットされた注湯容器からロール対の円周面上に溶湯を連
続注入し，ロール対の円周面上に供給された溶湯をロー
ル円周面で冷却しつつロール間隙を経て薄板に連続鋳造
する薄板連鋳機において，鋳造される薄板の幅方向に沿
ってスリット状開口を底部にもつ中間容器を，前記の注
湯容器とロール対の円周面上に形成される湯溜りとの間
に配置し，注湯容器から流下する溶湯ストリームをこの
中間容器で一旦受け止めてから前記スリット状開口を経
て該湯溜りに帯状ストリームとして供給するようにした
ものであり，該中間容器の該スリットに沿う方向の内部
両側面を該スリットの位置する底部に向けて先細りとな
る傾斜をもたせ，注湯容器の底部に上端が接続され且つ
該中間容器の内部両側面の方向に吐出口を向けた管状ノ
ズルを介して注湯容器から流下する溶湯ストリームを該
内部両側面に衝突させ，この両側面に衝突した溶湯スト
リームを該両側面に沿って該スリット状開口に直接流下
させるようにしたことを特徴とする。

そのさい，管下部の側壁には吐出口が相対して二個設
けられた管状ノズルを，その二個の吐出口の向きが中間
容器のスリットの方向と直交する方向に向くように，注
湯容器の底部に垂直方向にセットし，且つこの管状ノズ
ルの全体が中間容器内に収まるように中間容器を注湯容
器の底部にセットし，管状ノズルから吐出する溶湯スト
リームを中間容器の壁に衝突させて中間容器内に一旦受
け止めるようにするのがよい。

以下に図面の実施例について説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明装置の稼働中の状態を図解的に示した
もので,1a,1bは互いに反対方向に回転する一対の内部冷
却ロールであり，軸を平行にして対向配置される。この
ロール対1a,1bの円周面上には湯溜り２が形成される
が，このロール軸方向への溶湯の流出を堰き止める一対
のサイドダム３がロールサイド部に設置される。湯溜り
２内の溶湯はロール対1a,1bの各円周面上で冷却されて
凝固シエル4a,4bを形成し，この凝固シエル4a,4bがロー
ル対間隙を経て圧着圧延され，薄板５が鋳造される。６
は注湯容器であり，湯溜り２の湯面レベルよりも上方の
位置に設置され，重力を利用して注湯容器６内の溶湯が
湯溜り２に連続供給されるのであるが，本発明において
は，その間に，中間容器７と管状ノズル８がセットされ
る。

中間容器７は，第２図の切欠き斜視図に示したような
形状の箱型ノズルである。すなわち，その底部中央にス
リット状の開口９を有し，このスリット状開口９が位置
する底部中央部が最下部となるように，スリット状開口
９の両縁から上広がりに延びる傾斜側面部10a,10bを長
辺側の側壁11a,11bの一部として下方に有し，これらの
側壁と短辺側の側壁12a,12b（12bの側は第２図では切り
欠いてあるので見えない）との間で箱型容器を形成して
いる。図示の例では，スリット状開口９は，傾斜側面部
10a,10bの幅一杯，つまり短辺側の側壁12a,12bに当接す
るまでの長さをもって形状されているが，短辺側の側壁
12a,12bに当接する手前の位置までとして図例より短い
長さとしてもよい。しかし，鋳造される薄板の幅の60％
以上の長さとすることが望ましい。中間容器７は鋼板製
の外被の内側に耐火物を内張して構成されており，第１
図に示すようにその全体が注湯容器６の底部に接続でき
るようにしてある。内張は，施工が容易なボード状の耐
火物（セラミックフアイバーボード,MgOボードなど）を
用いるとよい。注湯容器６にこの中間容器７を接続する
には，外被鋼板を注湯容器６の底部にボルト等によって
固定する方式が便宜である。スリット状開口９のスリッ
ト巾は，溶鋼を対象とした場合,5〜10mm程度とすること
が適切であることがわかった。スリット巾が5mmより小
さくなると，注湯が詰まる場合があり，スリット巾が10
mmより大きくなると，これから吐出する溶湯量が多くな
り，注湯量を制御する際に，スリットの一部からしか供
給されないといったさみだれ状の注湯になる場合もあっ
て，巾広の帯状の吐出流を得るという効果が減殺されて
しまうことがある。

他方，管状ノズル８は，その全体が中間容器７内に収
納されるように，注湯容器６の底部に垂直にしてセット
される。この管状ノズル８は，その下部側壁に二個の吐
出口13a,13bが相対して設けられたものである。すなわ
ち，管状ノズル８の底部は閉塞しており，管状ノズル８
内を流下した溶湯は底部に衝突し，途中の側壁に設けた
吐出口13a,13bから横向きに溶湯流が吐出するようにし
てある。この横向きの吐出流が中間容器７の長辺側の側
壁11a,11b,好ましくは傾斜側面部10a,10bにほぼ直角に
衝突するように，管状ノズル８と中間容器７との相対的
な位置決めがなされる。

また，中間容器７はその底部のスリット状開口９が，
鋳造される薄板の幅方向に整合するようにセットされ
る。第１図の例では，ロール対1a,1bは同径の内部冷却
ロールが使用され，それらの軸が同じ水平レベル位置と
なるように平行にして対向配置されており，したがっ
て，ロール対1a,1bの円周面上に形成される湯溜り２は
ロール間隙を通る垂直面に対して互いに対称な容積形状
をもつものである。中間容器７のスリット状開口９がロ
ール間隙の垂直面内に位置するように中間容器をセット
することによって，ロール間隙の垂直面上つまり湯溜り
の中心に帯状の溶湯が供給されることになる。

このように構成した本発明装置によると，注湯容器６
内の溶湯は，管状ノズル８を介して中間容器７内に供給
され，ここでその流下ストリームを一旦受け止めたう
え，その下部のスリット状開口９から帯状の流れとして
湯溜り２に供給される。したがって，注湯容器６内の湯
面レベルの変化によって管状ノズル８からの吐出流の流
速や流量が変化しても，注湯容器６内に一旦受け止めら
れることによって緩和され，その変化が直接的に湯溜り
２に伝達されることはない。しかも，注湯容器６内に一
旦受け止められた溶湯は底部のスリット状開口９から厚
みの薄い帯状の流れとなって湯溜り２に流下するので，
波立ちを可及的に少なくすることができる。この結果，
湯溜り２内の湯面変動を軽微にすることができると共に
薄板の幅方向への均一な注湯ができ，湯面での湯流れの
停滞域も無くすことができる。

特に実施例に示した管状ノズル８および注湯容器６を
図示の関係をもってセットした場合には，管状ノズル８
の側壁下部に設けた吐出口13a,13bから水平方向（横方
向）へのベクトルを多くもつ吐出流が得られ且つその吐
出流が注湯容器６の壁面に衝突してから注湯容器６内に
受け止められるので，流下する流体がもつ運動エネルギ
ーが大きく吸収され，注湯容器６内の湯面が変化しても
スリット状開口９からは定常的な流速をもつ帯状流が流
出する。そして，ロール対1a,1bの最狭隙部の垂直面に
対して互いに対称な形状の注湯容器６を使用し，その中
心に管状ノズル８をセットし，両方の吐出口13a,13bか
ら該垂直面を境にして互いに相対する方向に溶湯を吐出
させ，スリット状開口９から該垂直面内に帯状に湯溜り
２に溶湯を供給すれば，湯溜り２内での湯面の停滞域が
完全に無くなり，湯面変動も極微に低減させることがで
き，定常運動を継続することができる。

このようにして本発明によると，湯溜り２に供給する
注入流の速度変化に起因する湯面の変動や注入流の形態
変化による湯面流れの停滞域を無くすることができるの
で，湯面変動による薄板表面の湯じわの発生，停滞域に
よる皮張りやスカムの発生を回避することが可能とな
り，また薄板の表面の温度や温度分布も均一となって表
面欠陥や割れのない良品質の薄板を安定して鋳造するこ
とができる。そして，管状ノズル８および中間容器７を
注湯容器６にセットしたり取外したりする操作も簡易に
行なうことが出来ると共にスプラッシュも中間容器７内
で捕捉することができるので，作業性も非常によい。

本発明者らは，径φ800mm,幅600mmの図示の双ロール
式連鋳機を使用し，図示の関係をもって管状ノズルと注
湯容器をセットし，スリット長さが450mmでスリット幅
が5mmのスリット状開口から溶鋼流を湯溜りに供給し，
鋳造速度30〜50m/min,薄板厚み２〜3mmの鋳造条件で鋼
の薄板連鋳を行った。その結果，湯溜り内湯面の変動幅
は約±5mmと非常に小さく，湯溜りの停留域発生による
湯面の皮はり現象やスカムの生成が解消され湯面温度は
高くなっていることが確認された。そして鋳造された薄
板には，表面欠陥である湯じわの発生が，管状ノズルか
ら直接的に湯溜りに溶湯を注入した場合に比べ，約1/5
に低減した。また，湯面の皮張り，スカム発生が解消さ
れたことにより薄板表面のスカムのプリントがなくな
り，薄板の表面温度分布が均一になったことにより割れ
発生も生じなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の要部を示す稼働中の略断面図，第
２図は本発明に従う注湯装置の切欠斜視図である。 1a,1b……双ロール,2……湯溜り,3……サイドダム,5…
…鋳造される薄板,6……注湯容器,7……中間容器,8……
管状ノズル,9……スリット状開口,10a,10b……中間容器
の傾斜側面部,13a,13b……管状ノズルの吐出口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 秀美 山口県新南陽市大字富田4976番地 日新製 鋼株式会社周南製鋼所内 (72)発明者 矢葺 隆 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭63−207454（ＪＰ，Ａ)

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
   ロールを軸を平行にして対向配置し，このロール対の上
   方にセットされた注湯容器からロール対の円周面上に溶
   湯を連続注入し，ロール対の円周面上に供給された溶湯
   をロール円周面で冷却しつつロール間隙を経て薄板に連
   続鋳造する薄板連鋳機において，鋳造される薄板の幅方
   向に沿ったスリット状開口の底部にもつ中間容器を，前
   記の注湯容器とロール対の円周面上に形成される湯溜り
   との間に配置し，注湯容器から流下する溶湯ストリーム
   をこの中間容器で一旦受け止めてから前記スリット状開
   口を経て該湯溜りに帯状ストリームとして供給するよう
   にした薄板連鋳機における注湯装置であって，該中間容
   器の該スリットに沿う方向の内部両側面が該スリットの
   位置する底部に向けて先細りとなる傾斜を有し，注湯容
   器の底部に上端が接続され且つ該中間容器の内部両側面
   の方向に吐出口を向けた管状ノズルを介して注湯容器か
   ら流下する溶湯ストリームを該内部両側面に衝突させ，
   この両側面に衝突した溶湯ストリームを該両側面に沿っ
   て該スリット状開口に直接流下させるようにした薄板連
   鋳機における注湯装置。
2. 【請求項２】中間容器のスリット状開口は，鋳造される
   板幅の60％以上の長さをもつ請求項１に記載の注湯装
   置。
3. 【請求項３】ロール対は，同径ロールをそれらの軸を同
   じ水平レベル位置に平行にして対向配置され，該スリッ
   ト状開口がこのロール対のロール間隙の垂直面内に位置
   するように中間容器がセットされる請求項１または２に
   記載の注湯装置。