JPS59166354A - 広幅薄肉鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、熱間圧延を必要とせず、冷間圧延のみで薄
板材を直接的に製造できる表面性状の良好な広幅薄肉鋳
片が高速度で得られる連続鋳造方法に関するものである
。

近年、省力化・省エネルギー化の思想は産業界の隅々に
まで浸透して来ており、金属産業の分野においてもこれ
らを背景として、熱間圧延や熱間鍛造等の大型予備加工
処理を施すことなく金属薄板材を低コスト・高能率で製
造しようとの気、運が益々高くなっている。

しかし、このように冷間圧延のみによって鋳片から薄板
材を直接的に製造しようとすると、例えば鉄鋼の場合で
は、広幅で肉厚が４０ｙ以下程度の薄鋳片を速い速度で
鋳造する必要があり、従って、このような要件を満たす
連続鋳造技術の開発が切望されているのが現状であった
。

ところで、最近になって、例えは銅、亜鉛、アルミニウ
ム、鉛等の非鉄金属薄板材の鋳造に、第１図に示される
ようなツインベルト法（ヘズレット法）や、第２図に示
されるようなツインロ工ル法（例えばハンター法）が実
用化され、溶湯から広幅薄鋳片を極めて能率良く製造で
きるとの理由で各方面への応用が期待されるようになっ
てきた。

第１図に示されるむのは、ツインベルト法によって金属
薄鋳片を製造している状態を示す概略模式図であり、内
面側から強制冷却され、上下各グーＩＪ−１，ｌ’の回
転により一方向に回転移動する無端ベルト２．２’間へ
、スキンマー３．溶湯供給樋４等を有丈る給湯装置５よ
り金属溶湯６をオーバーフローさせて注入すると、注入
溶湯は無端ベルトの移動とともに該ベルトとの間に相対
的なスリップを生ずることなく同方向に移動して冷却凝
固されるので、凝固した薄鋳片７を連続的に無理なく取
り出せるようになっている。なお、給湯装置５への溶湯
の供給は、取鍋８や溶湯保持炉によって行われる。また
、符号９で示されるものは、無端ベル）２．２’ととも
に鋳型壁を構成するダムブロックである。

一方、第２図に示されるものは、ツインロール法によっ
て金属薄鋳片を製造している状態を示す概略模式図であ
り、冷却水によって内部から冷却されながら回転してい
る中空の上下鋳造ロール１０．１０’間へ溶湯供給ノズ
ル１１より金属溶湯を連続的に供給すると、供給された
溶湯は鋳造ロールによって冷却・凝固され、該鋳造ロー
ル１０゜１０′の回転につれて薄鋳片となって後方から
連続的に取り出される形式のものである。

そして、これらの広幅薄鋳片連続鋳造法の実際操業例と
して、 （ａ）亜鉛を対象に、ツインベルト法にて、厚さ：約１
０ｍ、幅、約１０１００Ｏの鋳片を、鋳造速度：約１０
　ｍ　／ｍＩ７＋で製造している、（ｂ）　　銅を対象
に、ツインベルト法にて、厚さ。

約１５Ｍ、幅：約１０’ＯＣ］ｍｍの鋳片を、鋳造速度
：約６　ｍ　／ｍｖｒで製造している、（Ｃ）　　アル
ミニウムを対象に、ツインロール法にて、厚さ２約４朋
２幅：約２０００ｔｎｙｎの鋳片を、鋳造速度　約１．
５　ｍ　／ｍｉｎで製造している、との報告がなされて
おり、いずれも速い速度で薄鋳片の製造が行われている
ことがわかる。

しかしながら、ツインベルト法にて広幅薄鋳片を製造す
る場合には、第１図に示されるように、溶湯供給樋にて
前方へ下り勾配で５〜１０’程度傾斜した極めて薄い鋳
型内へ鋳込みを行うため、溶湯は、−匪、下側の水冷無
端ベルト表面に衝突してから溶融金属プールに乱流と々
って拡散することとなるので、水冷無端ベルトに接触し
た溶湯の一部のみか瞬時に凝固して部分的な凝固シェル
を形成するという現象が生ずる。そして、この部分的な
凝固シェルは、移動する鋳型によって下手側に運ばれ々
がらその途中で溶融金属プールの溶湯にて繕われ、全面
的な殻となるので、得られた鋳片の表面には多くの二重
肌が形成されるという好ましくない結果がもたらされる
ものであった。もつとも、融点が比較的低い態量にツイ
ンベルト法を適用したときには、表面肌の程度のそれほ
ど悪くはない、圧延素材として適用することが可能な鋳
片を得ることができるけれども、より高融点の銅に適用
すると二重肌の生成が著しく、得られる鋳片は電解素材
としての用途しか見出せないものであった。

他方、ツインロール法にて広幅薄鋳片を製造する場合に
は、二重肌の形成されることもなく、圧延材として十分
に満足できる鋳片を得ることができるけれども、第２図
から針明らかなようにツインロール法は原理的に凝固域
（ノズルから供給された溶湯が凝固するまでの領域）が
短かく、従って鋳造速度の上限は鋳片厚さによって必然
的に決ってしまうので、一定速度以上に鋳造速度を上げ
ることは極めて困難であシ、生産性において今一つ満足
できるものではなかったのである。

これらとは別に、今日最も一般化しており、かつ鉄鋼等
の高融点金属に主として”適用されている第４図に示さ
れるような連続鋳造法では、鋳片の厚さを１００ｉｎ程
度にまで薄肉化するのが精々であり、それよりも更に薄
いものを鋳造しようとしても、 （１）特定の孔径を必要とする浸沿ノズルを溶鋼プール
に挿入することが難しい、 （１１）鋳片が鋳型壁と摺動する形式であるので、鋳造
速度を無理に上けると凝固シ、エルが薄くなって摩擦力
のために破れるという、いわゆるブレークアウト事故を
招く、 等の問題のだめ、その実用化は不可能であるとされてい
る。なお、第３図に示されるものは、周知の如き、取鍋
８からの溶湯をタンディツシュ１２で一旦受けてから鋳
型１４に鋳込み、鋳型下方から連続的に引き抜く形式の
通常の連続鋳造法の模式図であり、符号１３は鋳造パウ
ダー、１５は冷却水スプレーノズル、１６は凝固シェル
を示している。

この発明は、上述のよう外観点から、鉄・非鉄金属の別
なく二重肌に起因する不良鋳肌等の発生を有効に防止し
、良好な表面性状の広幅′＄ｉ薄鋳片を高速度で生産性
良く製造する方法を見出すべくなされた研究の結果生み
出されたものであり、内面側から強制冷却されながら一
方向に回転移動する単一の無端ベルトと、その両側端に
側壁を形成するだめのダムブロックとで構成される鋳型
を、前記無端ベルトがその移動方向に上り勾配となるよ
うに傾斜させて設置し、無端ベルト移動方向上手側で前
記鋳型に密着配置された溶湯供給樋から連続的に金属溶
湯を供給することにより、表面性状の良好な広幅薄肉鋳
片を高速度で製造し得るようにした点に特徴を有するも
のである。

なお、内面側から強制冷却されながら一方向に回転移動
する単一の無端ベルトとは、第１図に示したようなツイ
ンベルトキャスターの下側部分と実質的に同じものであ
り、該無端ベルトの両側端に巻き掛けされ、これと同期
して移動する２連のダムブロック（移動式側壁）とで移
動鋳型が構成されるのである。

また、溶湯供給樋とは、ツインベルト法で使用されるも
のとほぼ同様の、タンディツシュ等に付設された剛大物
製広幅樋を指すが、この発明の方法の場合には、樋先下
面の一部を無端ベルト表面に、そして樋先側壁をダムブ
ロックに密着して配置するのである。そして、ここで言
う「密着」とは、溶湯シール材を介して両者を密着させ
る場合や２　ｍｍ以下の隙間を隔てて対向させる場合を
も含むものであるか、無端ベルト及びダムブロックと樋
との摩擦防止対策等の手間が不要な２　ｍＩｎ以下の隙
間を隔てて対向させる手段が最も好ましい手段と言える
。このように、無端ベルト及びダムブロックと樋先端部
とに隙間を持たせておけば、両者間の特別な潤滑対策を
必要とせず、しかも該隙間が２Ｈ以下であれば、ベルト
やダムブロックノ回転移動によって粘性を有する金属溶
湯は前記隙間へ侵入するのと反対の方向へ引き寄せられ
る状態となるので、溶湯漏れを起すこともないのである
。

第４図は、この発明の広幅薄肉鋳片の連続鋳造方法の例
を示す概略模式図であるか、鋳造装置は、左右のブーＩ
Ｊ−１８，’１８’に巻き川けされて矢印方向に回転移
動する水冷無端ベルト１つ、及びこの水冷無端ベルト］
９の両側端に巻き掛けさ７ｔ１て該ベルトと同期して移
動するダムブロック０とを具備する鋳造機と、この無端
ベルト移動方向−Ｆ子側に配置した給湯装置５とから構
成されており、更に前記水冷無端ベルトはその移動方向
に角度θの上り勾配が設けられているとともに、給湯装
置５の溶湯供給樋４先端部外面（は水冷無端ベルト１９
表面及びダムブロック９内部とそれぞれ２ｍの間隔を保
って対向配置されているものである。

この装置を稼動尽せると、回転移動する水冷無端ベルト
１９とダム１０ツク９とで移動鋳型が形成される。

金属溶湯６ば、取鍋８から給湯装置５に一旦収容され、
スキンマー３をくぐり抜けてオーバーフローシ、溶湯供
給樋４の先端から格別な落差もなく同−湯面を保ったま
ま前記鋳型中へ供給される。

水冷無端ベルト１９に触れた金属溶湯６は凝固／エル１
７を形成するか、この水冷無端ベルト１９は上方に移動
するため前記凝固７エルは次第に成長し、やがては所定
の鋳片厚さになって溶融金属プールから抜は出すので、
広幅薄肉鋳片７を連続的に得ることができるのである。

つきに、この発明の方法によって得られる広幅薄肉鋳片
の厚さがとのような因子によって決定されるかを、ｌＪ
ｄ図を参照しなから説明する。

一般に、溶湯の凝固速度は凝固厚さに対して６則て表わ
されるので、鋳片１塁さを１　＜　、、　）、水冷無端
ベルト１９の移動速度をＶ　（ｍ／ｍ１ｎ）、凝固域の
長さを１−　（ｍｍ　）　、水冷ベルトの・凝固係数を
に（ｍｙｔｈ　／　ｍｉｎ　’ａ　）とすルト、という
関係が成立し、また、溶融金属プールの深さをｈ　（＝
ｕｎ　）　、水冷無端ベル）１９の傾斜角度をθ（度）
とすると。

なる関係が成立している。

さて、水冷ベルトの凝固係数には、溶融金属の種類及び
冷却水速度によって変わるものであるが、程度であるの
で、無端ベルトの傾斜角度θを２°として鉄鋼の鋳込み
を行う際、水冷無端ベルトの移動速度Ｖをインライン圧
延速度としても問題のない２４ｍ　／ｍｌｎとすれば、
溶融金属ブー）ｖ深さｈが２２０朋で厚さくｔ）：ｌＯ
闘の鋳片を、ｈが５７朋で厚さくｔ）：５ｍａの鋳片を
得られることが上記（１）及び（２）式から導き出され
るのである。なお、このときの凝固域の長さｔは、それ
ぞれ６ｍ及び１．５ｍとなる。そしてこの場合、ダムブ
ロック９で形成される鋳型側壁の間隔を１ｍに設定すれ
ば、鉄鋼鋳片の生産速度はそれぞれ約１．７　ｔ／ｍｉ
ｎ及び約０．８６　ｔ　／ｍｉｎとなり、第３図で示し
た通常の連続鋳造方法での生産速度と十分に対抗できる
ものとなる。

ｉ　ｆｃ、水冷無端ベルト１９の長さや傾斜角度θの影
響について検討した結果をつきに説明する。

第４図からも明らかなように、水冷無端ベルト１９の長
さを長くすると凝固域の長さｔを大きくとることかでき
、従って鋳片の肉厚をより厚くすることや水冷無端ベル
ト１９の移動速度を上けて鋳片生産速度を上げることが
可能となる。しかしながら、水冷無端ベル）１９の剛性
とその設備費との兼ね合いから、凝固域の長さｔとして
６ｍを取れる程度を上限とするのが好ましいよ°うであ
る。

水冷無端ベルト１９の傾斜角度θを大きくとると（特に
θを２°以上とすると）凝固域の長さｔが短かくなって
しまい、同じ厚さの鋳片を得るのに溶融金属プールの深
さｈを大きくする必要を生ずる。そして、溶融金属プー
ルの深さを大きくするには耐火物性樋の側壁高さを高く
することが必要になり、樋強度上の新たな問題を生ずる
こととなる。一方、傾斜角度θを小さくとると、溶融金
属プールの深さｈを浅くすることができるが、θを零に
近づけ過ぎると浅い溶融金属プールが長く広がることと
なって表面の放熱面積が増え、凝固が溶湯表面からも進
行して中心偏析を生ずるなど、良好鋳片を得難くなる。

このように、溶融金属プールの深さｈは、この発明の方
法を実施する上で大きな意味を有するものの１つである
か、とのｈの変動の影響をつきに説明する。

前記（１）及び（２）式を組合せることにより、溶融金
属プールの深さｈの微小変動ｄｈに対する鋳片厚さｔの
変化ｄｔは１つぎの（３）式で表わされる。

］ いま、水冷無端ベルト１９の傾斜角度θが２°。

移動度が２４　ｍ　７ｍｍ　、得られる鋳片の厚さが１
０間の場合、溶融金属プールの深さは２２０ｉａとなる
が、このとき第３図に示す鉄鋼の従来の連続鋳造法によ
る鋳型１４内湯面レーミル変動程度、即ちｄｈが３朋程
度のレベル変動が生じたとすると、前記（３）式よりｄ
ｔが０Ｏ７Ｂとなり、０７％の肉厚差を生ずるにすぎず
、これは十分に許容できる小さな値であることがわかる
。

ついで、この発明を実施例により具体的に説明する。

実施例　１ 凝固域の長さｔが６ｍを十分に確保できる水冷無端ベル
トを傾斜角：２°にて上り勾配に配置し。

底板厚さ：３０ｍｍ、溶湯流路の幅：４８ＣＩＩＩＸの
溶融シリカ製樋をその上手側に、樋先外表面とダムグロ
ック内側面及び水冷無端ベルト表面との間に０６〜１ｌ
ＴｎＩＩＬの隙間を持たせて対向配置して、第４図に示
される如き連続鋳造装置を構成した。

続いて、上記溶融シリカ製樋にて第１表に示される如き
成分組成の溶鋼を鋳込んだ。そして、溶鋼プールの深さ
が深くなるにつれて無端ベルトの移動速度を上げて行き
、最終的に該速度Ｖを２０ｍ　／ｍｉｎまでもって行っ
た。

第　　　１　　　表 この結果、厚さ：約８．　’ｉｆ　ｖｉ　、幅：６００
朋の、表面性状の良好な広幅薄鋳片を得ることができた
。

なお、溶鋼プール深さ制御はマイクロ波湯面計にて行っ
たが、得られた鋳片厚さは変動の極めて小さいものであ
った。また、鋳込み後、樋耐火物に残゛つだ変色を調べ
、溶鋼プール深さが約１３５朋であったことを確認した
。

実施例　２ 無端ベルトの移動速度■を１２　ｍ　／ｍｉｎとしたほ
かは実施例１と全く同じ条件にて鋳片を製造した。

このような条件では、約５３朋厚の広幅薄鋳片を得るこ
とかできたが、鋳造途中の鋳片上面は突起物が無数にあ
る鋳肌となったので、溶鋼プール上面を通常の連続鋳造
法で飲用しているパウダーで被覆したところ、良好な鋳
肌とすることができだ。

この場合、樋耐火物の変色痕からみて溶鋼プール深さが
３２８と推定されたが、非常に浅い溶鋼プールであった
のでその表面からの放熱が相対的に大きく、上面からも
凝固シェルの成長したことが窺われた。

上述のように、この発明によれは、二重肌に起因する不
良鋳肌等の発生のない良好な表面性状の広幅極薄鋳片を
、高速度で生産性良く製造することができ、冷間圧延の
みでの薄板材の製造を可能にするなど、工業上有用な効
果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はツインベルト法にて薄鋳片を製造している状態
を示す概略模式図、第２図はツインロール法にて薄鋳片
を製造している状態を示す概略模式図、第３図は通常の
連続鋳造法を示す概略模式図、第４図はこの発明の広幅
薄肉鋳片連続鋳造方法の１例を示す概略模式図である。 図面において、 １・・・上プーリ−１／・・下プーリ−，２・・・上ヘ
ル）　、　　　　　２／・・・下ベルト、３・・・スキ
ンマー、　　　４・・・溶湯供給樋、５・・給湯装置、
　　　　６・・金属溶湯、７・・・薄鋳片、　　　　　
８・取鍋、９・・・ダム１０ツク、　　　１０・・・上
鋳造ロール、１０’・・・下鋳造ロールｔ’　　１１・
溶湯供給ノズル、１２・・タンディツシュ、１３・・・
鋳造パウダー。 １４・・鋳ｍ、　　　　　　　　１５　・冷却水スプレ
ーノズル、１６．１．７・・・凝固シェル、１８．１８
’・・・プーリー、１９・・・水冷無端ベルト。 出願人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内面側から強制冷却されなから一方向に回転移動する単
   一の無端ベルトと、その両側端に側壁を形成スるだめの
   ダムブロックとで構成される鋳型を、前記無端ベルトが
   その移動方向に上り勾配となるように傾斜させて設置し
   、無端ベルト移動方向上手側で前記鋳型に密着配置され
   た溶湯供給樋から連続的に金属溶湯を供給−することを
   特徴とする広幅薄肉鋳片の連続鋳造方法。