JPH09103849A - 薄鋳片連続鋳造機の冷却ドラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄鋳片を製造する連続鋳造機の冷却ドラム周
面に所定深さの窪みを効率良く設けるとともに、窪みの
変形や磨滅を防止してドラム寿命の延長および鋳片の割
れ発生の防止を図る。 【構成】 薄鋳片を製造する連続鋳造機の冷却ドラム６
であって、前記冷却ドラム６の周面にはＮｉ層９と、厚
み１０〜５００μｍのＣｏ層１０とが順に形成されてお
り、前記Ｎｉ層９とＣｏ層１０の厚みの和は５００μｍ
〜２mmであり、前記Ｃｏ層１０の表面には平均深さ３０
〜１５０μｍの窪みｄが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、普通鋼、ステンレ
ス鋼、合金鋼、珪素鋼およびその他の金属の溶湯から直
接に薄鋳片を製造する単ドラム式連続鋳造機や双ドラム
式連続鋳造機の冷却ドラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属溶湯から直接に薄鋳片（板厚約１〜
１０mm）を製造する装置として、金属溶湯を回転する冷
却ドラムの周面に供給して冷却凝固する連続鋳造機が知
られている。このような連続鋳造機として冷却ドラムを
１つ用いる単ドラム式連続鋳造機と、冷却ドラムを２つ
用いる双ドラム式連続鋳造機とがある。

【０００３】そのうちの双ドラム式連続鋳造機について
は、図１に示すように、互いに反対方向へ回転する一対
の冷却ドラム１，１が、水平にかつ所定の間隙を置いて
互いに平行になるように対向設置されており、冷却ドラ
ム１，１の両端面には一対のサイド堰２（一点鎖線で示
す）が押し当てられて冷却ドラム１，１の間隙の上部に
湯溜まり部３が形成されている。

【０００４】タンディッシュ４内の金属溶湯Ｒ（以下、
単に溶湯という）を注湯ノズル５を介して湯溜まり部３
に供給すると、供給された溶湯は冷却ドラム１，１の周
面で冷却して凝固シェルｇ，ｇを形成し、凝固シェル
ｇ，ｇは矢印方向へ回転する冷却ドラム１，１の間隙で
圧着されて一体化し薄鋳片Ｓとなる。

【０００５】このような連続鋳造機の冷却ドラム１は、
外筒部１Ａの周面で溶湯を速やかに冷却し凝固シェルｇ
を速やかに形成させて効率よく鋳造するために、外筒部
１Ａの内部あるいは内面には冷却水が循環されており、
外筒部１Ａには熱伝導性の良い銅あるいは銅合金等の材
料が用いられている。

【０００６】銅あるいは銅合金等の外筒部１は長時間の
操業を行うと、熱応力により表面に微細割れが発生する
ため、外筒部１Ａの周面には熱応力に強いＮｉ層等がメ
ッキや溶射によって被覆されている。

【０００７】ところで、冷却ドラムの周面で冷却して形
成される凝固シェルは、急冷によって凝固収縮応力を受
けることにより鋳片表面に割れが発生する。そこで、冷
却ドラムの周面に深さ３０〜１５０μｍ、円相当径０．
５〜２mm程度の窪みを面積率２０〜６０％程度で設け、
窪みと凝固シェルの間にエアーギャップを形成させるこ
とにより凝固収縮応力を分散および緩和する方法が知ら
れている。

【０００８】ところが、冷却ドラム周面に設けた窪みは
磨滅し易いという問題がある。例えば、鋳造中における
冷却ドラム１，１の周面には酸化物等の異物が付着し、
付着した異物によって凝固シェルの不均一冷却を招き、
その結果、鋳片に表面割れが発生する。そこで、通常は
冷却ドラム１，１の周面に付着した異物をブラッシング
により除去しているが、このブラッシングによって窪み
の磨滅が顕著になる。したがって冷却ドラムの周面には
耐磨耗性に優れた硬度が高い材料を用いることが望まし
い。

【０００９】従来、冷却ドラムの周面に厚み２mm以上の
Ｎｉメッキを施すことで、溶湯の急冷による薄鋳片の板
厚むら発生を防止した冷却ドラムが、例えば特開平１−
１６６８６２号公報によって知られている。しかし、Ｎ
ｉは加工性が良いため冷却ドラム周面のショットブラス
トによる窪みの加工は容易であるが、長時間の操業によ
る熱負荷で軟化するため窪みが変形したり、磨滅し易
い。しかも、冷却ドラムの周面は付着した酸化物等を除
去するためにブラッシングをするため、窪みは容易に変
形や磨滅し易く、また窪みの変形や磨滅により鋳片に表
面割れが発生するという問題がある。

【００１０】一方、冷却ドラム周面の肌荒れや割れ発生
を防止するために、冷却ドラム周面に厚み０．２〜０．
６mmのＮｉメッキを施し、Ｎｉメッキ層の表面に厚み
０．０１〜０．０５mmのＣｒメッキを施した冷却ドラム
が、例えば特開平１−２５４３５７号公報によって知ら
れている。しかし、Ｃｒメッキ層は硬度が高いため窪み
は変形や磨滅し難いが、長時間の操業を行うと、その表
面に微細割れが発生して一部が欠落するため寿命が短い
という問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、冷却ドラム
周面にショットブラストによって所定深さの窪み加工を
効率良く行うとともに窪みの変形や磨滅を防止すること
により、鋳片の割れ発生防止およびドラム寿命の延長を
図ることを課題する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による薄鋳片連続
鋳造機の冷却ドラムは、その周面には第１層としてＮｉ
層と、第２層として厚み１０〜５００μｍのＣｏ層また
はＣｏ合金層とが順に形成されており、前記第１層と第
２層の厚みの和は５００μｍ〜２mmであり、前記第２層
の表面には平均深さ３０〜１５０μｍの窪みが形成され
ている。

【００１３】また、他の冷却ドラムは、その周面には第
１層としての厚み５００μｍ〜２mmのＮｉ層と、第２層
として厚み１０〜３０μｍのコーティング層とが順に形
成されており、前記コーティング層の表面には平均深さ
３０〜１５０μｍの窪みが形成されている。

【００１４】本発明においてＣｏ合金とは、Ｃｏを７０
％以上含む合金であり、例えばＣｏを７０〜９９％含み
残りはＮｉであるＣｏ−Ｎｉ合金、Ｗを０．１〜１．０
％含み残りはＣｏであるＣＯ−Ｗ合金等が用いられる。
また、コーティング層としては、例えばＣｏ−Ｃｒ−Ａ
ｌ−Ｙ合金、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｓｉ合金等の合金や、
タングステンカーバイド（ＷＣ）、クロムカーバイト
（ＣｒＣ）等のセラミックスが用いられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の請求項１に沿う
冷却ドラム断面の一部を拡大して示し、図３は、本発明
の請求項２に沿う冷却ドラム断面の一部を拡大して示し
ている。図２および図３において、冷却ドラム６，７の
外筒部６Ａ，７Ａの内面には冷却水が循環する冷却水孔
（図示しない）が設けられており、外筒部６Ａ，７Ａは
その周面で凝固シェルを速やかに形成させるために、熱
伝導性の良い銅あるいは銅合金の材料が用いられてい
る。

【００１６】銅あるいは銅合金の外筒部６Ａ，７Ａは熱
伝導度が大き過ぎるため、その表面は高温の溶湯と接触
する度に急速加熱され、長時間の操業で微細割れが発生
する。また、凝固シェルは熱伝導度の大きい外筒部６
Ａ，７Ａによって急冷されるため、それによる収縮応力
によって鋳片に表面割れが発生する。外筒部６Ａの微細
割れ発生および鋳片の表面割れ発生を防止するために、
外筒部６Ａ，７Ａの表面には熱伝導度を調整するＮｉが
メッキや溶射によって被覆されてＮｉ層９が形成されて
いる。

【００１７】Ｎｉは加工性が良いため、ショットブラス
トなどによる窪みの所定の深さの加工が容易であるが、
加熱によって軟化し易く、冷却ドラム周面のブラッシン
グ等により変形や磨滅し易い。したがって、Ｎｉ層９に
窪みを設けると、窪みが変形や磨滅してドラム寿命が短
くなり、また窪みの変形や磨滅により鋳片に表面割れが
発生する。

【００１８】窪みの変形や磨滅および鋳片の表面割れ発
生を防止するために、Ｎｉ層９の表面には第２層とし
て、図２ではＣｏがメッキや溶射によって被覆されてＣ
ｏ層１０が形成されており、図３ではＣｏ−ＮｉやＣｏ
−Ｗ等のＣｏ合金がメッキや溶射によって被覆されてＣ
ｏ合金層１１が形成されている。Ｃｏ層１０およびＣｏ
合金層１１は加熱による軟化が起こり難いため、フラッ
シング等により変形や磨滅し難い。

【００１９】Ｃｏ層１０およびＣｏ合金層１１の厚み
は、１０μｍ未満では溶湯の熱によってＮｉ層９が加熱
されて軟化し窪みが変形や磨滅する。一方、５００μｍ
超ではＮｉ層９との熱膨張差によって亀裂が発生し剥離
し易くなる。剥離すると窪みが浅くなるため鋳片に表面
割れが発生する。従って、Ｃｏ層１０およびＣｏ合金層
１１の厚みは１０〜５００μｍとした。

【００２０】一方、Ｎｉ層９、Ｃｏ層１０およびＣｏ合
金層１１は、熱伝導度を小さくする効果をもつが、Ｎｉ
層９とＣｏ層１０またはＣｏ合金層１１との厚みの和が
５００μｍ未満では、熱伝導度を小さくする効果が不足
して、外筒部６Ａ，７Ａの温度が低くなり過ぎ、その結
果、凝固シェルの急冷による収縮応力により鋳片に表面
割れが発生する。

【００２１】即ち、Ｎｉ層９とＣｏ層１０またはＣｏ合
金層１１とで５００μｍ以上の厚みが必要であるが、前
記のようにＣｏ層１０およびＣｏ合金層１１は、その厚
みが５００μ以下であることが必要であるため、熱伝導
度を十分に小さくできない。したがって、外筒部６Ａ，
７Ａの表面にはＮｉ層を形成することが必要である。

【００２２】また、Ｎｉ層９とＣｏ層１０またはＣｏ合
金層１１との厚みの和が、２．０mm超では、熱伝導度が
小さくなり過ぎてＮｉ層９は温度が高くなって軟化し易
くなる。その結果、Ｃｏ層１０およびＣｏ合金層１１は
窪みが変形や磨滅し易くなるため、この厚みは２．０mm
以下が必要である。Ｃｏ合金層１１に含まれるＣｏ含有
率は、７０％未満では熱影響による軟化現象が起こり、
窪みが変形や磨滅し易くなるため７０％以上を必要とす
る。

【００２３】Ｃｏ層１０およびＣｏ合金層１１の表面に
は例えばショットブラストによって窪みｄが形成されて
いる。窪みｄの平均深さが３０μｍ未満では、凝固シェ
ルの急冷による収縮応力緩和作用が小さいため、鋳片に
表面割れが発生する。一方、窪みｄの平均深さが１５０
μｍ超では、窪みｄの一部に溶湯が深く入り込んで鋳片
表面に凸状欠陥が発生し、これがスケール噛込み疵とな
り、また製品の表面光沢を悪くする。したがって、窪み
ｄの平均深さは３０〜１５０μｍとした。なお、窪みｄ
は円乃至は楕円であり、円相当の直径は０．５〜２mm程
度、面積率は２０〜６０％程度である。

【００２４】図４は、本発明の請求項３に沿う冷却ドラ
ムの一部を拡大して示している。

【００２５】図４において、冷却ドラム８の外筒部８Ａ
の周面には、熱伝導度を調整する厚み５００μｍ以上の
Ｎｉ層１２がメッキや溶射によって形成されている。Ｎ
ｉ層１２は熱伝導度を小さくする作用をもつが、その厚
みが５００μｍ未満では、熱伝導度を小さくする効果が
不足して、外筒部８Ａの温度が低くなり過ぎ、その結
果、凝固シェルの急冷による収縮応力により鋳片に表面
割れが発生する。一方、Ｎｉ層１２の厚みが２mm超で
は、熱伝導度が小さくなり過ぎてＮｉ層１２の温度が高
くなり、この結果、このＮｉ層が軟化して窪みが変形ま
たは磨滅し易くなる。したがって、Ｎｉ層１２の厚みは
５００μｍ〜２mmを必要とする。

【００２６】Ｎｉ層１２の表面には例えばショットブラ
ストによって窪みｄが形成されており、その表面には第
２層としてＣｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系合金やタングステン
カーバイド（ＷＣ）等が溶射されてコーティング層１３
が形成されている。そしてコーティング層１３の表面に
はＮｉ層１２の表面に形成されたショットブラストによ
って平均深さ３０〜１５０μｍの窪みｄが形成されてい
る。

【００２７】コーティング層１３は加熱による軟化が起
こり難いため、ブラッシング等により変形や磨滅し難
い。コーティング層１３の厚みは１０μｍ未満では、溶
湯の熱によってＮｉ層１２が加熱されて軟化し窪みが変
形や磨滅する。一方、コーティング層１３の厚みが３０
μｍ超では、Ｎｉ層１２との熱膨張差によって亀裂が発
生し剥離し易くなる。従って、コーティング層１３の厚
みは１０〜３０μｍとした。

【００２８】

【実施例】図１に示した双ドラム式連続鋳造機の冷却ド
ラムに図２〜図４に示した冷却ドラムを用いてＳＵＳ３
０４ステンレス溶鋼を厚み３．０mm、幅１３３０mmの薄
鋳片に鋳造した。冷却ドラムの外筒部は銅製とし、外筒
部の周面には表１に示す被覆層を形成した。

【００２９】鋳造した溶鋼重量が約３００Ton に達した
とき、冷却ドラム周面の窪みの平均深さを測定し、また
そのとき鋳造した薄鋳片の表面割れを観察した。表面割
れの長さは、薄鋳片の長さ１ｍ当たりで観察された表面
割れの合計長さの平均値である。

【００３０】表１に示す比較例の鋳造Ｎｏ．１１では第
１層と第２層の厚みの和が不足したため、凝固シェルの
急冷による収縮応力により薄鋳片に表面割れが発生し
た。鋳造Ｎｏ．１２，１５では第２層の厚みが不足した
ため窪みと対応する第１層の凸部が軟化し変形して窪み
の深さが浅くなり、薄鋳片には表面割れが発生した。

【００３１】鋳造Ｎｏ．１３，１６では第２層は厚過ぎ
により亀裂が発生して一部分で剥離し、薄鋳片には表面
割れが多量発生した。鋳造Ｎｏ．１４では第２層のＣｏ
成分含有率が低いため、熱による軟化が起こり、窪みの
変形や磨滅が生じて、薄鋳片には表面割れが発生した。

【００３２】鋳造Ｎｏ．１７〜２２は第１層のみを形成
した例であるが、鋳造Ｎｏ．１７ではＮｉ層の軟化によ
り窪みの変形や磨滅が生じて窪み深さの低減量が特に大
きく、薄鋳片には表面割れが発生した。鋳造Ｎｏ．１
９，２１，２２では、Ｃｏ層、Ｃｏ−Ｗ層およびＷＣ層
の厚過ぎにより、熱応力が蓄積して亀裂が発生するとと
もに一部分で剥離し、その結果、薄鋳片に表面割れが発
生した。鋳造Ｎｏ．１８，２０では、Ｎｉ層あるいはＣ
ｏ−Ｎｉ層が薄いため、凝固シェルの急冷による凝固収
縮応力の緩和作用が十分に得られず、その結果、薄鋳片
には表面割れが発生した。これに対して、本発明例では
窪みの損耗量が少なく、薄鋳片に表面割れは発生しなか
った。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】本発明の請求項１及び２に沿う冷却ドラ
ムは、その周面にはＣｏ層またはＣｏ合金層が被覆され
ているため窪みは変形や磨滅し難い。また本発明の請求
項３に沿う冷却ドラムは、窪みが形成された面にコーテ
ィング層が被覆されているため窪みは変形や磨滅し難
い。その結果、本発明の冷却ドラムは、その周面に所定
深さの窪みを短時間で且つ低コストで形成できるととも
に、ドラム寿命が延長し、また窪みの損耗による鋳片の
表面割れ発生を防止して表面性状の優れた薄鋳片を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の双ドラム式連続鋳造機を示す一部断面側
面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す冷却ドラムの一部拡大
断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す冷却ドラムの一部拡
大断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す冷却ドラムの一部拡
大断面図である。

【符号の説明】

１…冷却ドラム １Ａ…冷却ドラムの外筒部 ２…サイド堰 ３…湯溜まり部 ４…タンディッシュ ５…注湯ノズル ６〜８…冷却ドラム ９…Ｎｉ層（第１層） １０…Ｃｏ層（第２層） １１…Ｃｏ合金層（第２層） １２…Ｎｉ層（第１層） １３…コーティング層（第２層） ｇ…凝固シェル Ｒ…金属溶湯 Ｓ…薄鋳片 ｄ…冷却ドラム周面の窪み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐原 端史 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 水地 功 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 岡 秀毅 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 齋藤 達己 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 竜口 得 福岡県北九州市八幡東区枝光２丁目１番15 号 三島光産株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄鋳片を製造する連続鋳造機の冷却ドラ
   ムであって、前記冷却ドラムの周面にはＮｉ層と厚み１
   ０〜５００μｍのＣｏ層とが順に形成されており、前記
   Ｎｉ層とＣｏ層の厚みの和は５００μｍ〜２mmであり、
   前記Ｃｏ層の表面には平均深さ３０〜１５０μｍの窪み
   が形成されていることを特徴とする薄鋳片連続鋳造機の
   冷却ドラム。
2. 【請求項２】 薄鋳片を製造する連続鋳造機の冷却ドラ
   ムであって、前記冷却ドラムの周面にはＮｉ層とＣｏを
   ７０％以上含む厚み１０〜５００μｍのＣｏ合金層とが
   順に形成されており、前記Ｎｉ層とＣｏ合金層の厚みの
   和は５００μｍ〜２mmであり、前記Ｃｏ合金層の表面に
   は平均深さ３０〜１５０μｍの窪みが形成されているこ
   とを特徴とする薄鋳片連続鋳造機の冷却ドラム。
3. 【請求項３】 薄鋳片を製造する連続鋳造機の冷却ドラ
   ムであって、前記冷却ドラムの周面には厚み５００μｍ
   〜２mmのＮｉ層と、厚み１０〜３０μｍのコーティング
   層とが順に形成されており、前記コーティング層の表面
   には平均深さ３０〜１５０μｍの窪みが形成されている
   ことを特徴とする薄鋳片連続鋳造機の冷却ドラム。