JPS61132248A - クラツド材の連続製造方法およびその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、クラッド材の連続製造方法およびその悠賃に
関し、特に連続供給する芯材の溶融金属にて連続的に包
囲しながら冷却することによる鋳ぐるみ材とする方法に
より、長尺状のクラッド鋼を連続製造する方法とその方
法の実権に好適に用いられる装置（連続鋳造機）を提案
するものである。

（従来の技術） クラッド材（以下は「クラッド鋼」について述べる）の
一般的な製造は、例えば％開昭５２−４０４８３号ある
いは褥開昭５８−１１９４７９号等に示すように、イン
ゴットケース内て設置した芯材のまわりに溶鋼を注入し
、その後分塊圧延して一定の厚みのクラッド鋼としてい
た。この従来法についてさらに詳しく説明すると、固体
芯材の表面に予めエポキシ系の酸化防止４１を塗布し、
その塗布後の芯材をインゴットケース中に吊り下げる。

その後インゴットケース内の芯材のまわりに溶領を注入
していくのである。その際、溶閉温度やインゴットケー
ス中への注入速度、あるいは酸化防止剤の種類やその膜
厚などを好適に制御しないと、芯材と浴ヂ凝固シェルと
の境界に酸化層や凝固収縮時の空隙層が生成しやすくな
るという問題点があった。

従来、上述の問題点を見服するために、鋳型への芯鋼注
入に先立ち、鋳ぐるむ芯材を予め予熱していたが、その
温度はインゴットケースの構造に制約されて７００〜１
０００　’Ｃと低く、芯材と１凝固シエルとの間に冷却
収、棒による空隙が生成し褐く、しかもその時に湯面に
４んでいるスカムをもトラップする弊害もあった。しか
もこうした従来法の場合、溶鋼注入速度が遅いケースで
は、芯材が溶鋼で機われる前に酸化防止剤が揮赦ないし
は溶けてなくなり、表面が空気酸化され易くなる。

−万圧入速度が速いケースになると、芯材表面の温度が
高くならないうちに注入を終了する結果を招き、溶鋼と
芯材のなじみが不十分となって空隙層はさらに顕著なも
のとなる。

こうした場合分塊圧延をすると、製品厚までの圧下比が
大きいので、圧延時に上記の凝固シェルと芯材間に生じ
た空隙の影響が一層顕著になる。

捷た当然のことながら分塊圧延による方法では製品の歩
留りも悪い。このことから連続鋳造によるクラッド儒の
製造技術の確立が望まれていた。

（発明が解決しようとする問題声） 本発明は、上述した従来技術が抱える問題点に鑑み、 （１）　　製品歩習りの向上を図ること、（２）　　芯
材酸化防止剤塗布を不必妥とする方法の開発を目指すこ
と、 （８）　　芯材と凝固シェル（同種または異鋼種）間の
密着性の向上を図ること、 １４）　　圧延時の境界層側れの低減を図る、ことを解
決課電とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の解決すべき課題に対し、＋１１　　ａａ
ノズルを使用せず、タンディシュとモールドを一体化す
ることにより、鋳型内へのクラ・　ラド用芯材の連続供
給を可能としてクラッド材の連鋳化を図る、 （２）　　芯材は無酸化雰囲気中で加熱する一方、不可
避的に生成する口２化膜はこの芯材をタンディシュ内溶
鋼中に通過させることにより溶解させるようにすること
、 （３）　　芯材と溶鋼との温度コントロールが容易にで
きるようにして、凝固収縮時の空隙やス刀ム噛み込み、
圧延割れなどを防ぐこと、 などに着目して次のような手段（方法、装＃）を採用す
る。

（１）　　内質部となる固形の芯材を前紡しながら上方
より鋳型内に連続的に挿入すると同時に、かかる＠型内
の残余空間には外皮を形造るための溶６金）Ａを注入し
、そしてかかる１機型の下部からは像層の凝固客１片を
連続的に引抜くことからなるクラッド材の連続製造方法
。

（２）　　外皮溶融金属を貯１覗するタンデインユ上に
、モールド内に通じる芯材礫込み経路て沿って、芯材定
速１１人装置および芯材前が装置を配設し、一方該タン
デイシユの底部には、溶融金属の加熱装置、および上記
芯材繰込み経路上にあって該芯材が通過する溶融金属注
出口直下にクラッド用鋳型を取付けるとともに、さらに
その延長上には鋳片ガイドロールを列設したことを特徴
とするクラッド材の連続製造装置。

（作用） 本発明の％徴は、インゴットケース、分塊圧延によって
ｆＭ造する従来法を連続＠遺失による効率の良い方式に
切りかえた点にある。今まで固体芯材を使つ舅ぐるみ法
について連続鋳面化を実現することができなかった理由
は、タンディシュとモールドとの間に注入ノズルを装着
していたために、芯材をモールド内に連続的に繰り入れ
ることに困碓があったからである。

本発明方法は、この注入ノズルを取り除き、タンディシ
ュとモールドを一体構造として芯材の連続像り入れ（挿
入）を可能にしたのである。もつともこれを可能にする
には次のような２つの問題点を解決しなければならなか
った。第１にモールドパウダーが使用できないので鋳型
と騎片間の１１」慣性を補償しなければならないこと、
第２にモールドへの溶イ４圧入量を自在にコントロール
しなければたらないことである。

そこで本発明者らは、水モデル実験や低融点金属を用い
たホットモデル実験を数多く行い倹討した結果、−ヨず
前者の＠滑性については、モールドに１．０００−１０
，０００サイクルの高い恨動数を与えることによって解
決できることがわかった。要するにモールド内に圧入し
た溶鋼は水冷モー□ルドに接して冷却するが、その際、
モールドが高い周波なで振動しているために鋳型の壁に
溶層することなく分離して凝固し、その後スムーズに下
方に引抜かれることが認められた。

後者の注入量をコントロールする方法については、主と
して水モデルによる検討の結果では、−片の下方への引
抜さ速度だけで、すなわちピンチロールの駆動力だけで
制御できることがわかった。

以上述べた方法の採用により芯材の連続供給によるクラ
ッド頻の連続鋳造が可能になることがわかった。しかし
、実際には低５独点金属を用いたホットモデル実験を道
ねたところ、さらに多くの問題点のあることがわかった
。特に重要な点は、芯材をタンディシュ内溶鋼の表面か
ら挿入してモールドへ降下する過程で、芯材の溶Ｍ！ｌ
熱により溶鋼の温度が低下し、疑同点以下になってしま
うこと、タンディシエ内溶鋼の、湯面フラックスが芯材
表面に付着すること、さらには芯材降下時に中心線から
ずれてモールドに挿入するために凝固シェルの薄い部分
に当ってシェルが破れ、その結果タンディシュ内の溶鋼
が流れ出す・・・といった問題点が見られたことである
。

これらの問題点も考慮して本発明は、第１図に示すよう
な装置を開発した。この装置はタンディシュ上に芯材の
加熱装置および挿入方向を制御しつつかつ一定の速度で
繰入れ（挿入）できる装置を配し、一方、溶鋼の加熱装
置として、取付は型成磁誘導炉をタンディシュの底部ま
たは側壁部に付帯させる。さらにタンディシュ内フラッ
クスか芯材に付着しないように、耐火物製円筒状の下部
；（連碩孔を設けたフラックス排除管を配置したもので
ある。

芸びに以上説明したような対策を、崩した後に、再び５
トン容量の溶鋼のホットモデルでの実験を実施し最適操
業法についての検討を行った。まずモールド内部にダミ
ーバーをセットする。ダミーバーの尾端部は引抜ぎ用ビ
ンチロール１４ＶＣ接ａする。一方芯材は加熱装置（高
周波ｇ４方式）のワークコイル内にセットし、全体を定
速善人装置で支持して２く。ここで受鋼鍋からタンディ
シュに容」を受は入れる。そしてモールドに撮動を与え
つつピンチロールをｈ慮：、ＪＪさせて鋳片を降下させ
る。さら’、ｌＣＱ込みが安定した後の壬意の時期に芯
グの加熱と降下操り込みを開妬し、同時に溶世加謔装置
（列えば溝型訪導方式）により溶閑の昇熱を訛４始する
。

芯材の降下に当っては、芯Ｊと凝固シェルとの溶性前後
に２ける速度湘ｊ倒を高い情度で行うことが２峰どある
。つ１り両名の接触時の速度が一片の！降下速度よりも
大きすき゛ると鋳片の凝固シェルを突き破る可能性があ
り、逆て小さすぎると一片降下速度が大となるために引
張り力が作用し芯材が途中で切断するおそれがある。

作業に当って芯材が凝固シェルに接触した後溶着すれば
、あとは定運装入装置のスイッチを切り、鋳込み終了ま
でただ芯材が直立するように支持しているだけで十分連
続−命が可能である。

なお芯材を加熱し装入（挿入）する際に重要な他のこと
は、芯材を％酸化雰囲気で加熱し、かつ温度管理を確実
に行うことである。そのためには□加熱装置全体を不活
性ガス雰曲気にする大気シールボックス５や光ファイバ
ー、幅対温度計等を用いて芯材表面温度をチェックする
１ＷＩＩ温訝１５が必安になる。また、俗情温度の管理
も重要であり、熱電対１６によってタンディシュ内とモ
ールド内の２ケ所の測温をして、最適の鋳込温度を保持
することが必安となる。芯材の表面温度を潴々変化させ
て鋳造しく但し溶鋼温度はΔＴ＝２５”Ｃ一定）、得ら
れた鋳片について最適温度範囲を調査したところによれ
ば、芯材表面温度２・まタンデイシニ内突入位黄（元フ
ァイバーによる測温請設置位ｉ・テ）において、ｄ法点
よりも５０゛Ｃから２７０″Ｃ（氏いのが良い。５０゛
Ｃより融点に近くなると、芯材がタンディシュ内溶鋼中
を降下する間に表面から除々に塔ＳＬ、ｄ＜なってしま
う。逆に２７０　’Ｃよりもさらに似くなると、芯鋼温
度の低下が大きくなり、それを補償するための溶鋼の加
熱装置の貝荷が著しく大きくなり、市販の加熱装置の能
力を超えてしまう。また２７０’Ｃより低くても、この
値に近いところでは、芯材と溶鋼の融着性が乏しいため
に両者の境界に嬌固収縮に俸う隙間が若干見られる。膵
片傅査結果からは芯材表面温度の最適値は、融点下５０
゛Ｃ〜２２０″Ｃであることがわかった。

なお、芯材加熱装置内不活性ガス雰囲気中のｉ累分圧は
、５０　ｐｐｍ以下にする必要があり、それ以上では芯
材表面にスケール層が生成することがわかった。

一方、タンディシュ内溶卯ｉを適温に雄侍するために用
いる＠４加熱裟、ｉは、芯材による抜熱に伴う俗調低温
化を十分補うことのできるものでなければならない。今
、鋳片全体の容量に対して芯材力ζその１１５である場
合、芯材と溶鋼との温度差（５０’Ｃ−２２０″Ｃ）か
ら生じる溶鋼の温度降下ｊは、鋳込み全量を１００トン
とし、それを６０分で鋳造するとすれば、約５６　Ｋｃ
ａｌ／ｑ〜２４６ＫｃａＡ／ｓであり、そのためにｒｆ
−２４０ＫＷから１０４０　ＫＷ容量のｃｉ４ｍインダ
クターを必要とすることがわかった。

さて、鋳造の最終段階では、芯材の供給を＠鋼の鋳込み
終了よりも少し早目に終了させ、溶−で芯材頂部を覆う
ようにする方が良い。これは鋳込み最終部の速い冷却に
よって芯材と俗世との凝固シェル間に凝固時に隙間が生
じて、その隙間から空気が侵入して境界酸化を生じない
ようにするためである。

使用する芯材の成分については、溶鋼と激しく反応する
よつｌｆもの、非常に融点の低いもの、以外は何でも良
い。形状も、モールドへのひっかかり易いもの以外は少
々変化していても問題はない。

重要なことは、温度管理を最適にして、芯材の表・面が
＠鋼中で少し溶解する状態で凝固シェルに到達させるこ
とにあり、これによって境界空隙やスケール層のない良
好なりラッド鋼の製造が可能である。

本発明の利点は、芯材表直にフラックスが付着しても最
適加熱が行われれば溶−中を降下する間に表面がｍＷ４
してしまうので、フラックスが除去されるなど有利な点
が多い。

（実施例） 第１図は、本＠明のとくにクラッド俸連続製造装置につ
いて示すもので、図示の１は受鋼取鍋、２がタンディシ
ュであってその内部に前記取鍋より溶鋼３を受入れる。

タンディシュ２０ｍ　２　ａの上には、上からｆｇ＠受
入れ側と反対の位置に芯材定速挿入装置４、芯材加熱性
＠′６を亘列にかつその並びがモールド９に通じる経路
の延長上に設ける。この芯材加熱９捷６はシール装置５
を介して覆い、同時に加熱芯材１２を大気からシールす
る。

９はタンディシュフラックスの侵入防止に用いる排除管
であり、この排除・θ７の下部には＃−鋼連通路８設け
る。そして、芯材１２挿入方向て一致するタンディシュ
２の底部には直凄モールド９を配設する他、溝型の誘導
加熱方式を採用する溶鋼の加熱装置１０を取外し可能に
配設する。図示の１１は凝固シェル、１３はダミーパー
、１４はビンチロール、１５は芯材表面温度の測温器、
１６は溶憎温度を計る熱′市対、１７はガイドロール、
１８はフラックスを示す。

次に上記の装置を使ってクラッド鋼を連続鋳造法によっ
て製造する実施例について説明する。

タンディジ；Ｌ、２内の溶鋼８保有蛍は約２０トンで、
内部に設置するフラッグス排除當７（材・ｄは例えばア
ルミナグラファイト質）に溶鋼が通過する通路８　（７
０ｔｒａφ）を６個設けた。タンディシエｚ下の一体構
造のモールド９Ｋ、２０００サイクル／秒の振動を与え
た。モールド９０寸法は４００Ｘ３５０Ｂ、芯材１２の
寸法は２００　ｌ！ｔφ一定とし、楠込みか安定するモ
ールド内への狂人間だ後約５分後に芯材をＡｒガス下で
加熱し降下させ、同時に溶・３個の加熱を行った。得ら
れた結果をル１表に示す。

第　１　表 グレード３　：　　　　　　　　　　　　　　　　５〜
ＬＯ！Ｊこの表から判るように、実験屋１〜＆８は、溶
鋼側は普通鋼（０／１．０％、Ｓ工１０．２５％。

Ｉｎ１０．８０％、　Ｐｌｏ−０２０％、　Ｓ１０．０
０１％。

Ａｌ１７０．０８５％）で、芯材側はステンＶス鋼（Ｓ
ＵＳ　−３０４）の例である。鋳込み速度を０．７〜１
．１ｍ／ｍｉｎまで３点の変化をつけて鋳造した。取鍋
からタンディシュへの注入温度は、芯鋼過熱度を約３０
”Ｃとした１５５０°Ｃとし、芯材は加熱して１３９０
　”Ｃに昇温した。鋳込み中の洛ｉ温度低下を補償する
ために、溶鋼加熱装部６のコイルに７５０　ＫＷの電力
投入を間欠的に行った。得られた鋳片の断面を研寄し、
芯材と溶鋼の凝固層との融着状態をマクロエツチングに
よる鋳造組織やＳ−プリントおよび染色法により調量し
た結果は全て良好であり、染色法により判定できるグレ
ードは鋳込速度が１．１　ｍ／ｍｉｎと大きい場合がグ
レード４（染色点が４ケ以下）となった。ほかの２例は
グレード５（染色点なし）を示した。

本発明笑施例ム４〜轟６は、芯鋼側が上述と同じ普通鋼
で芯材側が高炭素ｍｌ（Ｃ１０，７０％）の列である。

溶鋼温度は１５５０°Ｃ１芯材温度は１８４０°Ｃとし
た。得られた鋳片の断面品質は総てグレード５を示した
。

次に本発明例のＡ７〜扁９は、溶鋼側を高炭素鋼（Ｃ１
０，７０％）とし、芯材側を普通鋼にし、芯材の融点を
溶鋼よりも高くした例である。＃鋼温度は１５００°Ｃ
１芯材温反は１４２０″Ｃとした。得られた鋳片の断面
部の品質は芯材（普通１ｓ４）表面の融着がやや不十分
となり、鋳込み速度が０．７と０．９　ｍ／ｍｉｎの２
例ではグレード４を示したが１．１　ｍ／１１１ｉｎの
場合はグレード３（染色点５〜１０個）となった。この
原因を光学顕倣境で刺青したところ、凝固時の収縮によ
る空隙であったが、製品にまで圧延すると密着し、間粗
にならないことがわかった。

本発明例Ａ　Ｌ　Ｏ〜１２は、溶鋼と同じ材質を芯材に
達んだ例である。鋳片の品′誓はグレード４で良好であ
り、厚み中心部の中心偏析は芯材の組織が′反眼されて
いるために生じていない。

これに対しＡ　１３〜１ｌＦｈ　ｌ　５で示す従来法の
場合芯材の使用しない通常の連続鋳造法で鋳込んだ鋳片
の品質を示し、中心偏析を起こしていることが明瞭に観
察された。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、固体芯材を連続供
給しながらクラッド材を連続鋳造法によって得ることが
でざ、しかもスカム付５Ｆや凝固収縮時の空隙、酸化層
などが全くなく良質のクラッド材を得ることができ、さ
らには圧延時の境界層≦１１れなども少なくなるので、
ひいてはコスト安になるという憂れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の断面図である。 １・・・受鋼取鍋　　　　　２・・・タンディシュ８・
・・溶鋼　　　　　　　４・・・芯材定速挿入装置５・
・・シール装置　　　　６・・・芯冴加熱装置７・・・
フラックス排除管　　８・・・溶鋒通路９・・・モール
ド　　　　　１０・・・溝型誘導加熱装置１１・・・凝
固シェル　　　　１２・・・芯材１３・・・タミーパー
　　　　１４・・・ピンチ口−ル１５・・・芯材表面温
度測温藷具 １６・・・溶鋼測温用熱雷対

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内質部となる固形の芯材を加熱しながら上方より鋳
   型内に連続的に挿入すると同時に、かかる鋳型内の残余
   空間には外皮を形造るための溶融金属を注入し、そして
   かかる鋳型の下部からは複層の凝固鋳片を連続的に引抜
   くことからなるクラッド材の連続製造方法。 ２、外皮溶融金属を貯蔵するタンデイシユ上に、モール
   ド内に通じる芯材繰込み経路に沿つて、芯材定速挿入装
   置および芯材加熱装置を配設し、一方該タンデイシユの
   底部には、溶融金属の加熱装置および上記芯材繰込み経
   路上にあつて該芯材が通過する溶融金属注出口直下にク
   ラッド用鋳型を取付けるとともに、さらにその延長上に
   は鋳片ガイドロールを列設したことを特徴とするクラッ
   ド材の連続製造装置。