JPH10511314A - 逆鋳造槽の底 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、金属帯板が、溶湯で充填した槽の底を通され、溶湯を晶析させた後に引き出される、薄い金属鋳片、特に鋼、を製造するための方法に関する。本発明によれば、金属帯板が溝状通路内に殆ど接触することなく通され、金属溶湯は通路の孔口領域で、２相域中に５０〜９０％の結晶成分が存在するまでの温度に、冷却され、次に金属帯板は、通路の孔口領域でこの冷えた溶湯量に接触する。本発明は更に、薄い金属帯材を製造するための装置にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 逆鋳造槽の底 本発明は、金属帯板が溶湯で充填した槽の底を通され、溶湯をこの金属帯板上 に晶析させた後に、槽の上方に配置された駆動可能なロールを介して案内する、 薄い金属帯板、特に鋼帯板を製造するための方法及び装置に関する。 この帯板鋳造法は、凝固が内から外へと経過し、通常の連続鋳造におけるよう に外から内へと経過するのではないので、逆鋳造とも称される。 このような方法は、特に線材の製造において、しかし帯板を鋳造するのにも、 公知である。帯板の鋳造に関して、米国特許公報第ＵＳ３２６４６９２号が、ジ ルコン製底煉瓦を有する、この方法を実施するための鋳造槽を示している。底煉 瓦の溝状穴はそこに引き通される帯板の寸法に対する公差がごく狭く設定されて いる。 この公知の底入口の欠点は、許容帯板寸法の偏差が僅かな場合でも帯板が挟ま って動かなくなる危険が比較的高く、若しくは帯板の進行が不安定で、これに起 因して摩擦が高まることにある。 米国特許公報第ＵＳ４４７９５３０号により、線材を溶湯中に（但しこの場合 上から下へと）通し、溶湯槽の底出口に通す方法が公知である。銅線を製造する ために構想されたこの方法では、底出口を円錐形に構成するだけでなく、適切に 溶湯を線材と共に進出させることが提案されている。 やはり線材製造用の類似装置がジャーナル・オブ・メタルズ、１９６３年１０ 月、連続鋳造プロセス、７７４〜７８０頁により公知である。この論文には、モ リブデンからなり且つ水で冷却可能な底通路が記載されている。 最後に指摘した２つの刊行物は銅線の製造に係わるものであり、鋼から帯板を 製造するための方法及び装置に転用することはできない。特に線材を製造すると きには、晶析層の凸凹の故に線材の直径が不規則となり、実際に使用可能とする ために再加工されることが加わる。更に、母線材の太さが大きい（この場合一般 に６ｍｍ以上）ことに基づいて晶析が少なく、溶接性が悪い点が好ましくない。 本発明の目的は、帯板が溶湯槽に進入するとき帯板の機械的破損を防止し、摩 擦増強による未制御な引張応力比（剥離の危険）を阻止し、槽からの溶湯流出を 防止する方法及び装置を見い出すことである。 本発明はこの目的を、方法請求の範囲１及び装置請求の範囲５の特徴部分の特 徴によって達成する。 本発明によれば、槽の溝状入口穴の孔口領域で溶湯浴が強力に冷やされ、凝固 点よりも僅かに上で溶湯／結晶２相域をもたらす温度シンクがこの箇所で生じる 。 更になお、冷たい母帯板に接触するこの２相域は、それ自身で更新するシール の機能を引き受け且つ隙間及び底通路内への溶湯の浸入を防止するほどに高い粘 性を有する。 シールとして働くこの溶湯は膨張が大きく、底入口の溝状通路の内壁と通過す る帯板との間の自由空間を、溝状通路内を帯板が接触することなく通過し、特に 、生成するメニスカス内を通過することを確保する大きさに選定することができ る。 帯板と通路との間で機械的接触が殆ど起きないので、材料として銅も選択する ことができる。磨損に備えて保護するために、銅に保護層を備えておくことがで きる。皮膜として金属（クロム、ニッケル）又は酸化物（ジルコニア）又はセラ ミック（例えば窒化ホウ素）が提案される。 他の有利な１構成では、冷却要素は槽の方を向く壁が耐火物からなる層で覆わ れる。こうして冷却要素の優れた保護が達成されるだけでなく、この措置によっ て冷却要素の近傍で、水の散布に匹敵するように溶湯の温度レベルを冷たくする 調節も達成される。 溝状通路は、整備不要の安価な仕方で、２部分からなるように構成することが できる。一方の部分は既に述べたように銅からなり、溶湯から離れた方の部分は 耐火物若しくは耐火煉瓦で構成されている。 メニスカスの位置を確実に調節するために、本発明は、冷却要素が槽の内部方 向に開口する円錐を備えることを提案する。 冷却媒体として液体が、しかし気体も、提案される。水が使用される場合、排 除することのできない冷却要素の破損時に損害を防止するために、水は吸引式に 送られる。 特別の１構成では、蛇行状に案内される冷却管が使用される。使用される管コ イルは、冷却材がまず溝の近傍でそれに沿って案内されるように構成されている 。通路の孔口領域での金属溶湯からの抜熱は溶湯浴温度に基づいて制御される。 溶湯が過度に強く冷却される場合、溶湯は加熱装置によって、例えばプラズマバ ーナによって、希望する温度に調整することができる。 本発明の１例が添付図面に示されている。 図１は、鋳造装置の略示断面図である。 図２は、冷却コイルの配置を示す。 図３は、底入口穴の一部を示す。 図１に示す溶湯槽は槽底１１と槽側壁１２とを有し、これらの側壁は金属槽殻 １３と耐火内張り１４とを有する。 底は通路２０を有し、この通路は溶湯Ｓに向き合う孔口に金属通路部分２２を 有し、この通路部分はこの場合冷却箱２５として構成されている。 冷却箱２５は媒体供給管３１を介して容器３４に、若しくは媒体排出管３２を 介してポンプ３３に接続されている。 帯板Ｂは案内ロール４１によって案内されて通路２０を通して溶湯Ｓに向かっ て槽内に送られる。この帯板Ｂに層Ｋが晶析し、この層は槽の上方で平滑ロール ４２によって搬送され、最終寸法近くにまで平滑にされる。 熱エネルギーを計測し且つ制御するための装置５１が媒体排出管３２に接続さ れている。 図２は金属通路部分２２を通る水平断面図を示す。金属通路部分２２はこの場 合冷却管２６として構成されて、供給管３１及び排出管３２に接続されている。 蛇行状に案内される冷却管２６の中心で帯板Ｂが溝２０を通る。 図のａ）に示す配置では帯板の両側にそれぞれ２つの管がある。矢印は冷却媒 体の流れ方向を示す。冷却媒体はまず帯板の周りを案内されて、引き続き帯板の 領域内で冷却管コイルと平行に冷却媒体排出管に供給されることがわかる。 図のｂ）では合計３つの管が平行に並べて配置されている。図の右側に示すよ うに、冷却管は帯板の近傍で、しかも溝２０が槽内部方向で円錐形に開くように 、斜めにしておくことができる。 図に示すように、円形断面の管を、四角管に入れ換えて使用することができる 。 図３に一部示す槽は金属槽殻１３と、右側ではラミング材(Stampfmasse)とし て、左側では煉瓦(Stein)として構成されている耐火内張りとを有する。 通路２０は耐火通路部分２１に積み上げられている隆起部を有し、この通路部 分は図の左半分では耐火煉瓦２３として、図の右半分では耐火ラミング材２４と して構成されている。 溶湯に接近している金属通路部分２２は図の左半分では冷却管２６として、図 の右半分では冷却箱２５として構成されている。槽内部方向でこの通路部分２２ が耐火層１５で覆われている。 通路２０は、板厚ｄの帯板Ｂを通す通路内法幅Ｄを有する。 溶湯Ｓに通される帯板Ｂに、帯板方向で層Ｋが晶析する。 更に、溶湯Ｓの等温線が図３に記入されている。金属通路部分２２の領域で溝 状通路内に凝固点Ｔ_SOL近くの温度シンクが生じることがわかる。この溶湯／結 晶２相域は溶湯が溝状通路を通って溶湯槽から流出するのを防止する。 この２相域から出発して他の等温線が融解温度Ｔ_SOLに至るまで示されている 。溝の領域で帯板Ｂと冷却箱２５との間で冷却管２６の下にメニスカスＭが生じ る。金属通路部分２２の正面の形状に依存してメニスカスがその形状で生じ、正 面が円錐形に構成されている場合メニスカスは溝状通路２０内深くに入り込む。 溶湯Ｓ自体はまだ完全には凝固しておらず、なお延性があり、但し通路からの溶 湯流出が防止される程度に固まっている。 符号の説明槽 １１ 槽底 １２ 槽側壁 １３ 金属槽殻 １４ 耐火内張り １５ 耐火層 ２０ 通路 ２１ 耐火通路部分 ２２ 金属通路部分 ２３ 煉瓦 ２４ ラミング材 ２５ 冷却箱 ２６ 冷却管冷却装置 ３１ 媒体供給管 ３２ 媒体排出管 ３３ ポンプ ３４ 容器帯板搬送機構 ４１ 案内ロール ４２ 平滑ロール計測・制御装置 ５１ 熱エネルギー Ｓ 溶湯 Ｂ 帯板 Ｋ 晶析層 ｄ 板厚 Ｄ 通路内法幅 Ｍ メニスカス

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年４月１日 【補正内容】 明細書 逆鋳造槽の底 本発明は、金属帯板が溶湯で充填した槽の底を通され、溶湯をこの金属帯板上 に晶析させた後に、槽の上方に配置された駆動可能なロールを介して案内する、 薄い金属帯板、特に鋼帯板を製造するための方法及び装置に関する。 この帯板鋳造法は、凝固が内から外へと経過し、通常の連続鋳造におけるよう に外から内へと経過するのではないので、逆鋳造とも称される。 このような方法は、特に線材の製造において、しかし帯板を鋳造するのにも、 公知である。帯板の鋳造に関して、米国特許公報第ＵＳ３２６４６９２号が、ジ ルコン製底煉瓦を有する、この方法を実施するための鋳造槽を示している。底煉 瓦の溝状穴はそこに引き通される帯板の寸法に対する公差がごく狭く設定されて いる。 この公知の底入口の欠点は、許容帯板寸法の偏差が僅かな場合でも帯板が挟ま って動かなくなる危険が比較的高く、若しくは帯板の進行が不安定で、これに起 因して摩擦が高まることにある。 国際出願第ＷＯ−Ａ−８７０７１９２号により公知の、薄い金属帯材を製造す るための装置は、耐火内張りを備えた槽を有し、金属帯板を導入するための穴が この槽の底に設けられており、この穴が溝状通路として構成されている。一層大 きな総厚の帯板を得るために、帯板は複数のサイクルで溶湯に通すことができる 。 薄い金属鋳片を製造する他の装置がドイツ公開特許公報第ＤＥ−Ａ−３６３８ ２４９号により公知である。そこでは、通路壁と被覆されるべき帯板との間に一 定の距離が保たれる。 最後になお米国特許公報第ＵＳ３２６４６９２号に触れておく。そこに記載さ れた装置では、入口通路用に特定の材料が使用される。材料の膨張で通路内での 金属帯板の付着が生じないことが達成されるはずである。 米国特許公報第ＵＳ４４７９５３０号により、線材を溶湯中に（但しこの場合 上から下へと）通し、溶湯槽の底出口に通す方法が公知である。銅線を製造する ために構想されたこの方法では、底出口を円錐形に構成するだけでなく、適切に 溶湯を線材と共に進出させることが提案されている。 やはり線材製造用の類似装置がジャーナル・オブ・メタルズ、１９６３年１０ 月、連続鋳造プロセス、７７４〜７８０頁により公知である。この論文には、モ リブデンからなり且つ水で冷却可能な底通路が記載されている。 最後に指摘した２つの刊行物は銅線の製造に係わるものであり、鋼から帯板を 請求の範囲（補正） １． 金属帯板が、溶湯で充填した槽の底を通され、溶湯をこの金属帯板上 に晶析させた後に、槽の上方に配置された駆動可能なロールを介して引き出す、 薄い金属帯材を製造するための方法において、以下の工程を特徴とする方法： ａ）金属帯板が溝状通路内を壁に殆ど接触することなく槽内部方向に通され 、 ｂ）５０〜９０％の結晶成分を有する溶湯／結晶２相域が凝固点の僅かに上 に存在するまでの温度に、金属溶湯が通路の孔口領域で集中的に冷却され、 ｃ）金属帯板が、通路の孔口領域でこの冷えた溶湯量に接触して、メニスカ スを生成し、且つメニスカスの近傍領域で、固相線点の僅かに上の温度を有する 溶湯／結晶２相域中の溶湯を冷やす。 ２． 通路の孔口領域にメニスカスがあるように、帯板の速度が選定される ことを特徴とする、請求の範囲１記載の方法。 ３． 冷却媒体による抜熱が帯板の速度に基づいて制御されることを特徴と する、請求の範囲１又は２記載の方法。 ４． 抜熱が溶湯浴温度に基づいて制御されることを特徴とする、請求の範 囲１〜３のいずれか１項記載の方法。 ５． 耐火内張りを備え溶湯が充填可能な槽を有し、金属帯板を導入するた めに設けられる穴がこの槽の底に設けられている、請求の範囲１に記載された方 法を実施するための、薄い金属鋳片を製造するための装置において、穴が溝状通 路（２０）として構成されており、その内壁が金属帯板（Ｂ）の表面から０．３ 〜１．０ｍｍの距離を有することを特徴とする装置。 ６． 通路（２０）の通路部分（２２）が鋼製であることを特徴とする、請 求の範囲５記載の装置。 ７． 通路（２０）の通路部分（２２）が銅製であり、磨損に備えた保護層 （２７）を備えていることを特徴とする、請求の範囲５記載の装置。 ８． 冷却媒体が気体であることを特徴とする、請求の範囲５記載の装置。 ９． 通路（２０）の通路部分（２２）が媒体供給管（３１）及び媒体排出 管（３２）を介して搬送部（３３）に接続されており、この搬送部でもって冷却 水が吸引式に移動可能であることを特徴とする、請求の範囲７記載の装置。 １０． 通路（２０）の通路部分（２２）が、槽内部方向に開口する円錐形状 を有することを特徴とする、請求の範囲７記載の装置。 １１． 通路部分が、槽内部の方を向く壁を、耐火物からなる層（１５）で覆 われていることを特徴とする、請求の範囲１０記載の装置。 １２． 金属通路部分（２２）からの抜熱若しくは給熱を計測し且つ制御する ための装置（５１）が設けられていることを特徴とする、請求の範囲５〜１１の いずれか１項記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 フォンダーバンク，ミヒャエル ドイツ連邦共和国、デー 46509 クサン テン、エーミール−バルト−シュトラーセ ７ (72)発明者 プレシウチュニッヒ，フリッツ−ペーター ドイツ連邦共和国、デー 47269 デュイ スブルク、ライザーヴェーク 69 (72)発明者 フォン・ハーゲン，インゴ ドイツ連邦共和国、デー 47800 クレー フェルト、シューマンシュトラーセ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 金属帯板が、溶湯で充填した槽の底を通され、溶湯をこの金属帯板上 に晶析させた後に、槽の上方に配置された駆動可能なロールを介して引き出す、 薄い金属帯材を製造するための方法において、以下の工程を特徴とする方法： ａ）金属帯板が溝状通路内を壁に殆ど接触することなく槽内部方向に通され 、 ｂ）金属溶湯が通路の孔口領域で、２相域中に５０〜９０％の結晶成分が存 在するまでの温度に冷却され、 ｃ）金属帯板が、通路の孔口領域でこの冷えた溶湯量に接触して、メニスカ スを生成し、且つメニスカスの近傍領域で、固相線点の僅かに上の温度を有する 溶湯・結晶２相域中の溶湯を冷やす。 ２． 通路の孔口領域にメニスカスがあるように、帯板の速度が選定される ことを特徴とする、請求の範囲１記載の方法。 ３． 冷却媒体による抜熱が帯板の速度に基づいて制御されることを特徴と する、請求の範囲１又は２記載の方法。 ４． 抜熱が溶湯浴温度に基づいて制御されることを特徴とする、請求の範 囲１〜３のいずれか１項記載の方法。 ５． 耐火内張りを備え溶湯が充填可能な槽を有し、金属帯板を導入するた めに設けられる穴がこの槽の底に設けられている、請求の範囲１に記載された方 法を実施するための、薄い金属鋳片を製造するための装置において、穴（２０） が溝状通路として構成されており、その内壁が金属帯板（Ｂ）の表面から０．３ 〜１．０ｍｍの距離を有することを特徴とする装置。 ６． 冷却要素（２２）が鋼製であることを特徴とする、請求の範囲５記載 の装置。 ７． 冷却要素（２２）が磨損に備えた保護層（２７）を備えた銅製である ことを特徴とする、請求の範囲５記載の装置。 ８． 冷却媒体が気体であることを特徴とする、請求の範囲５記載の装置。 ９． 冷却要素（２２）が媒体供給管（３１）及び媒体排出管（３２）を介 して搬送部（３３）に接続されており、この搬送部でもって冷却水が吸引式に移 動可能であることを特徴とする、請求の範囲７記載の装置。 １０． 冷却要素（２２）が、槽内部方向に開口する円錐形状を有することを 特徴とする、請求の範囲７記載の装置。 １１． 冷却要素の槽内部の方を向く壁が耐火物からなる層（１５）で覆われ ていることを特徴とする、請求の範囲１０記載の装置。 １２． 金属通路部分（２２）からの抜熱若しくは給熱を計測し且つ制御する ための装置（５１）が設けられていることを特徴とする、請求の範囲５〜１１の いずれか１項記載の装置。