JPH0847760A - 広幅薄鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳型コーナ部の線状疵の発生を防止できる未
凝固圧下による広幅薄鋳片連続鋳造方法を提供する。 【構成】 鋳型短辺の冷却水流速を長辺に比べて1/2
以下にし、かつ、鋳型短辺銅板表面に縦溝を設けて緩冷
却して短辺の凝固シェル厚を長辺に比べて薄くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広幅薄鋳片の連続鋳造
方法、特に広幅薄スラブの高速鋳造時に鋳片形状の矯正
を行う連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、精錬技術や鋳造技術の著しい進歩
により品質性状の良好な鋳片の製造が容易に行われるよ
うになったことや、省力・省エネルギー思想の高まり等
を背景にして、熱間圧延工程の大幅な省略や熱間圧延を
施すことなく溶湯から直接的かつ連続的に薄板材を製造
しようとの試みが、アルミニウム、銅などの比較的融点
の低い非鉄金属ばかりでなく鉄系金属にまで行われるよ
うになってきた。

【０００３】この薄鋳片を連続的に鋳造する手段とし
て、これまで以下のような方法が提案されている。 (1) ベルト式壁面移動モールドを使用した連続鋳造法
（ベルト式連続鋳造法）。 (2) 異形断面モールドを使用した連続鋳造方法（ＳＭＳ
方式、異形断面モールド鋳造法) 。 (3) 双ロール式連続鋳造法。

【０００４】しかし、(1) ベルト式連続鋳造法は、ベル
ト冷却の困難さによるメンテナンス費用やランニングコ
ストが高いという問題のほか、この種のモールドでは配
設に大きな困難性を伴いがちな浸漬ノズルによる断気鋳
造を行わないと表面品質を維持することが非常に難しい
という問題点があること、また、(2) 異形断面モールド
鋳造法には、漸次ではあるが鋳型内の断面積を減少させ
るために鋳型内面と鋳片表面との間に大きな摩擦力が生
じ、この摩擦抵抗による鋳型内面の摩耗が激しく鋳型寿
命が短くなるという問題点が指摘されていること、ま
た、(3) 双ロール式連続鋳造法は、未凝固部でのロール
圧下時に溶湯の流動が激しく介在物の浮上分離が困難な
ことや、偏析が生じ易いという問題点が存在する。

【０００５】このように、従来の薄鋳片連続鋳造法は、
何れも充分に満足できる品質の薄鋳片を良好な作業性の
下で安定製造するという観点からは未解決な問題が多
く、特に鉄系金属薄板材の工業的製造において熱間圧延
を伴う従来法に代替し得るほどの域に達していないのが
現状であった。

【０００６】そこで、従来にあっても、以上の方法に代
わる方法として、鋳型厚みは従来と同等として鋳造した
鋳片を凝固段階にある連続鋳造装置内で圧下し、薄鋳片
を製造する方法が提案されている。いわゆる未凝固圧下
法または未凝固圧下鋳造法である。

【０００７】すなわち、この方法は、鋳片内に未凝固層
が残存する段階で圧下を加える技術である。圧下するこ
とによって、中心部の濃化溶鋼を鋳造方向の上流方向、
つまり鋳型方向に排出し、薄肉化を達成するとともに完
全凝固させるために鋳片の中心偏析の改善が期待でき
る。

【０００８】こうした目的を達成する技術として、すで
にいくつか提案されており、例えば目的別に整理する
と、次のものが挙げられる。 (1) 中心偏析低減 (特開昭59−202145号号公報、同60−
162563号公報、同60−162564号公報、特開平１−202350
号公報、同３−124352号公報) 。 (2) 内部割れ低減 (特開昭51−128666号公報、同61−99
54号公報) 。 (3) 圧下制御方法 (特開平１−202350号公報、同２−52
159 号公報) 。 (4) 圧下ロール (特開平２−295658号公報、同３−1243
52号公報) 。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、鋳造中の鋳片
を圧下することにより発生が懸念される表面割れについ
てはほどんど記述されたものがなく、したがって、その
対策についても適切な方法を提供しているものは見あた
らない。

【００１０】本発明者らは、未凝固圧下法において、連
続鋳造装置内で30mmの未凝固圧下を実施したところ、鋳
片形状は図１に横断面図で示すような形状となることが
分かった。その特徴は、圧下後の鋳片短辺形状が凸型
変形を呈すること、鋳片コーナ部分がほぼ直角の形状
として残ることである。

【００１１】しかし、このような断面形状の場合、コー
ナ部の形状が圧延時の線状疵として残存する危険性が大
である。かくして、本発明の目的は、かかるコーナ部の
線状疵の発生を防止できる広幅薄鋳片の連続鋳造方法を
提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明者らは、
かかる課題を達成するための手段について種々検討を重
ねたところ、冷却水の速度を調節することで鋳型短辺の
冷却速度を緩和することによってそのような目的が達成
されることを知り、本発明を完成した。

【００１３】よって、本発明の要旨とするところは、広
幅薄鋳片の連続鋳造方法において、鋳造中の未凝固層を
有する鋳片をローラエプロン帯で圧下することにより薄
鋳片を製造する未凝固圧下鋳造法において、鋳型短辺の
冷却水流速を長辺の1/2 以下にし、かつ、鋳型短辺銅板
表面に縦溝を設けて緩冷却することを特徴とする広幅薄
鋳片の連続鋳造方法であり、それにより短辺の凝固シェ
ル厚を長辺に比べて薄くすることができる。

【００１４】本発明の好適態様によれば、上記鋳型で鋳
造した鋳片を鋳型直下で短辺コーナ部を直角から鈍角に
整形することにより圧延時の線状疵発生を防止するよう
にしてもよい。

【００１５】

【作用】次に、本発明の作用について添付図面を参照し
ながらさらに具体的に説明する。まず、鋳片コーナ部の
形状は鋳型内初期凝固の段階で決まる現象である。

【００１６】前述の図１からも分かるように、鋳型内で
は鋳片コーナ部は鋳型長辺および短辺の両側から冷却さ
れるため、強固な凝固シェルの形成が行われて、未凝固
圧下時に変形が起こらず直角なコーナ形状が残存したも
のと考えられる。

【００１７】また、未凝固圧下による鋳片短辺の変形は
短辺の座屈変形が主体でコーナ部を除く領域において幅
方向への張り出しが大きく現れている。そこで、鋳型内
での短辺凝固シェルを強固に形成させない手段が直角な
コーナ部を形成させない方法として有力である。

【００１８】その手段として、本発明によれば、短辺
銅板表面に溝を設けて、鋳型短辺からの抜熱量を低下さ
せる、鋳型短辺冷却水流速を鋳型長辺冷却水流速の1/
2 に低下させて抜熱量を低減させる方法が考えられる。
抜熱量低減への寄与は、それぞれ約30％、10％であり、
これらの組み合わせにより鋳型内での凝固シェル厚を従
来例の凝固シェル厚の約65％にまで薄くすることがで
き、また、表面温度を高温に維持することが可能とな
り、圧下時の短辺張り出し変形が容易になることが判明
した。

【００１９】本発明によれば、鋳型内での緩冷却法は、
特に未凝固圧下法との組み合わせにより短辺形状を変更
することで、連続鋳造終了後の圧延時の疵発生を抑制す
る効果を発揮する。

【００２０】また、本発明の好適態様によれば、上述の
ように短辺凝固シェルの厚さを薄くするとともに、鋳片
コーナ部の直角部分を鋳型直下のロールで整形すること
により鈍角とすることで、未凝固圧下時には線状疵の発
生を抑制する効果がある。一種の面取りであって、角度
自体は線状疵防止効果がある限り特に制限はない。鋳型
直下のロールの模式図を図２に示す。短辺整形を鋳型直
下で行うのは、鋳片温度が高く変形が容易であるためで
ある。

【００２１】ここで、本発明における短辺の冷却緩和の
具体的程度を検討する。目標の薄スラブ厚を一例として
50mmとすると、連続鋳造機ピンチロール出側でのスラブ
厚が50mmとなるようにマシン内で未凝固圧下することが
必要である。この際、鋳型厚みを従来の浸漬ノズルが挿
入できる厚み、例えば、100 〜150 mm幅方向一定とする
と鋳片中央部は未凝固層が存在するので50mm厚に圧下可
能であるが、短辺も50mm厚に圧下される。

【００２２】但し、図１に示すように短辺形状は幅方向
に大きく張り出した形状であり、特に、コーナ部の約５
mmが直角な形状で残存する。この形状を有するスラブを
圧延に供したところ、両端部に線状疵が発生した。この
コーナ部は鋳型長辺・短辺の両面から冷却を受けるた
め、表面温度が低く強度が高い状態を維持している。し
たがって、鋳型内での冷却強度を小さくし凝固を遅らせ
ると共に、表面温度を高く維持して圧下時に変形しやす
くすることが考えられる。

【００２３】鋳型内の緩冷却方法は、特に定めるもので
はないが、冷却水流速の低減、鋳型銅板表面への溝
加工の効果が大きいことが知られている。これらの方法
を併用して緩冷却したスラブを未凝固圧下に供すること
により、鋳片コーナ部が直角な形状から外れ、圧延時に
も線状疵とならない。

【００２４】さらに、本発明の好適例でも示すように、
鋳型直下でサポートロールにより短辺を整形することが
可能で、圧下時の変形がよりスムースに行え、コーナ部
も鈍角の形状を呈するので、後工程での圧延時に疵とし
て残存しないことが判った。

【００２５】鋳型短辺冷却水流速は、鋳型長辺冷却水流
速の1/2 以下に制御することにより緩冷却効果が大き
く、約10％程度抜熱量を低減することができる。また、
溝加工による緩冷却効果は溝形状にも依存するが、概ね
約30％の抜熱量低減効果が認められる。したがって、こ
れらの組み合わせにより鋳型直下のコーナ部表面温度を
かなり高温に維持可能で圧下時の変形を容易にしてい
る。次に、本発明の作用効果をその実施例に基づいてさ
らに具体的に説明する。

【００２６】

【実施例】湾曲型連続鋳造機において、表１に示す成分
の低炭素アルミキルド鋼を鋳造速度5.0 m/min で鋳造し
た。目標鋳片サイズは、50mm厚、1500mm幅であるが、鋳
型サイズは100 mm厚、1500mm幅を適用し、連続鋳造装置
内で鋳造中に未凝固部を有する鋳片を圧下し50mm厚に鋳
造した。鋳造装置内の圧下ゾーンは、ローラエプロン帯
の１seg から５segの３ｍ長さの間とした。圧下パター
ンとしては、各セグメント当たり10mmの均等圧下とし
た。

【００２７】２ストランド方式の連続鋳造装置の第一ス
トランド側で本発明法を実施し、鋳型短辺の冷却水流速
を3.5 m/sec に低下させ、鋳型短辺銅板表面には幅0.5
mm、深さ0.3 mm、ピッチ0.8 mmの縦溝加工を施した。な
お、鋳型長辺の冷却水流速は7.0m/secとした。

【００２８】一方、第二ストランド側では従来通り、長
辺、短辺とも鋳型内冷却水流速7.0m/sec の通常銅板鋳
型を用いて鋳造し、両ストランド共に同じ条件下で未凝
固圧下を実施した。

【００２９】

【表１】

【００３０】鋳造後のスラブ横断面の形状の比較を図３
(a) 、(b) に示す。図３(b) に示すように本発明法を適
用した第一ストランド側では、短辺形状はなだらかな凸
型を呈しているのが判る。

【００３１】両ストランドから得られたスラブを圧延し
た結果を図４にグラフで示す。本発明法を適用した第一
ストランド側から得られたスラブの圧延材には線状疵の
発生は認められないが、従来法の第二ストランド側で
は、ほぼ全長にわたって線状疵が認められた。この結果
から本発明法の有効性が確認された。

【００３２】一方、鋳型厚みを50mmとすると浸漬ノズル
が鋳型内に挿入できず、従来の浸漬ノズル給湯は不可能
である。その意味で、スラブサイズが50mm厚の鋳片製造
において連続鋳造装置内での未凝固圧下技術は非常に有
効であることはいうまでもない。

【００３３】

【発明の効果】本発明は未凝固圧下を伴う広幅薄鋳片の
連続鋳造法において、鋳片形状を整形することにより、
後工程の圧延時の線状疵とならない方法を提供するもの
で、圧延材の表面品質向上に大きく寄与する結果をもた
らした。

【図面の簡単な説明】

【図１】未凝固圧下鋳片の横断面形状を表す概略説明図
である。

【図２】鋳型直下の短辺整形ロールの説明図である。

【図３】本発明を適用したスラブ横断面と従来材との比
較を示す説明図である。

【図４】本発明による圧延時の効果を示すグラフであ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広幅薄鋳片の連続鋳造方法において、鋳
   造中の未凝固層を有する鋳片をローラエプロン帯で圧下
   することにより薄鋳片を製造する未凝固圧下鋳造法にお
   いて、鋳型短辺の冷却水流速を長辺の1/2 以下にし、か
   つ、鋳型短辺銅板表面に縦溝を設けて緩冷却することを
   特徴とする広幅薄鋳片の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 上記鋳型で鋳造した鋳片を鋳型直下で短
   辺コーナ部を直角から鈍角に整形することを特徴とする
   請求項１記載の広幅薄鋳片の連続鋳造方法。