JPS61259858A

JPS61259858A - 金属製品の連続鋳造方法及び装置

Info

Publication number: JPS61259858A
Application number: JP61105039A
Authority: JP
Inventors: エリック・アー・オルソン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1986-11-18
Also published as: US4936372A; EP0201069B1; CH667226A5; ATE41616T1; DE3662495D1; EP0201069A1

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】の１本発明は、特定の表面欠陥を有していない金属製品の連
続鋳造方法及びその実施のための装置に関するものであ
る。

従１１０支逝一連続鋳造製品の表面の上に生ずる欠陥の大部分は、最初
に凝固する外殻の中のクラックから成り立っており、こ
の原因は、冷却の間のおける自然収縮の妨害に見いださ
れことができる。他の決定的は要因は、外殻と、成形壁
との間の余りにも大きな摩擦であり、また、外殻の上に
働く金属の静圧にもあるが、これは、例えば、典型的に
は、開放鋳型の中への鋳造の場合にも、閉塞鋳型の中へ
の鋳造の際にも生ずるものである。外殻のクラックは、
高温度における材料の膨張性が、このようなりラックの
発生を完全に阻止するのに十分でなければ、収縮が妨害
されるすべての方向において起こることがある。しかし
ながら、この材料の十分な膨張性は、大概の場合に、期
待することはできないところである。

開放貫通鋳型を使用する従来の連続鋳造においては、外
殻の中に起こる鋳造方向に対して横方向に延びるクラッ
クの危険は、比較的少ない、なぜならば、防止手段が取
られることができるからである。これらの手段の中には
、鋳型の往復運動に組み合わせて成形壁の上への適当な
潤滑剤の使用、又は、静止している鋳型からのストラン
ドの徐々の引つ張りが含まれでいる。鋳型の特別な種類
の運動は、鋳型に、鋳造方向において、ストランドの引
っ張りに対して、ある経過が与えられることから成り立
っている。これにより、既に生じた横方向のクラックは
、修復されることができる。同じ効果が、静止鋳型が使
用される時に、２個の徐々の引き取り運動の間において
、その都度、ストランドが小さな後方運動を行う場合に
も得られる。

わずかに円すい形状の鋳型を使用することにより、その
内部内の静圧を定常的に増加させることにより、ストラ
ンドの鋳造方向に沿う外殻の中におけるクラックの形成
を防止する企てがなされているが、その成功の度合いは
、種、りである、しかしながら、種々の金属及び合金は
、異なった収縮量を有しており、更に、収縮が鋳造温度
及び鋳造速度に大いに関係するので、鋳型の最善の円す
い度を決定することは、実際上は不可能である。鋳型の
円すい度に比較して余りにも小さな収縮量を有してい　
　　□るストランドは、鋳型の中に収まったままであり
、最悪の場合には、途切れることさえある。大きな幅の
側を有している鉄スラブの連続鋳造においては、例えば
、外殻と、成形壁との間における摩擦が、主′　　　な
役目を演する。外殻は、その柔軟性のために、静圧の効
果により膨らむことがあり、これにより、普通は、鋳型
とその全長に渡って接触を維持することは事実であるが
、しかしながら、この理由のために、自然の収縮に反対
する摩擦の増加がある。これと反対に、円形、だ円形、
又は、大きな角半径を有している多角形の横断面のスト
ランドの場合には、外殻は、鋳型と接触をするために膨
張させられる。

このことは、再び、長手方向のクラックの生成の結果と
なる。

クラックの切り開きの際に、外殻が鋳型の内部にある限
りは、クラックは、しばしば、後から流れる溶融金属に
より再び補充され、この金属が、情況によっては、鋳型
の壁まで浸透し、そこで凝固することがある。しかしな
がら、この現象は、ストランドの表面の上に傷を残し、
この傷は、適当な手段、例えば、研削、はつりなどによ
り、除去されなければならない、しかしながら、最もし
ばしば、クラックは開放のままであり、これは、その深
さ及び範囲により、必ずしも、これらの手段により修復
されることはできない、その時には、ストランドのこの
特定の部分は、廃棄されなければならない、しかしなが
ら、外殻の中のクラックは、修復されようと、開放のま
まであろうと、常に、弱い箇所を意味する。若しも、外
殻が鋳型から離れ、従って、外部支持を失うならば、非
常にしばしば、溶融金属のあぶれが、この弱い箇所を突
破し、その結果は、鋳造作業の中断であり、高価な補修
作業が必要となる。

前述の月並みな連続鋳造における表面欠陥と同じ問題が
、当業界においては公知であるように、回転しつつある
冷却されたロール、又は、ベルト、又は、同様のものの
上における薄い層の鋳造においても生ずる。その場合に
は、凝縮しつつある外殻の上の金属の静圧は、通常は、
二次的に重要であることは事実である。このことは、薄
い層における、必要とされる幅方向の広がりが、益々重
大な役割を演する理由である。無論、収縮の絶対値（量
）は、鋳造製品が、どのような幅を持つべきかに依存す
る。

しかしながら、それにもかかわらず、凝固しつつある外
殻と、冷却表面との間への潤滑剤の導入は、締め出され
ることができないことであるので、技術的に非常に高価
であり、鋳造方向に対して横方向における層の自由な収
縮に対する保証は無い、起こり得る弱い箇所が、層をそ
の完全な凝固に至るまで滑らせる、−緒に移動する冷却
表面により、しかも、大概の場合に、十分に確保され、
従って、溶融金属の本来の切り開きが、ここでは、はと
んど生じないようにされる。それにもかかわらず、クラ
ックの種類の表面欠陥が、外周面にまで達する。なぜな
らば、欠陥のはつり及び研削による除去は、明らかな理
由により、考えられないからである。

スイス特許第６０４，９７０号には、成形壁、すなわち
、冷却壁の上における溶融金属の拡散が、電磁力により
制御される方法が、開示されている。しかしながら、こ
の手段は、もっばら、溶融金属が、固定された側壁と、
鋳型壁との間のすきまの中へ、金属ストリップの鋳造の
間に、浸透することを防止するために使用されているも
のである。

すべての公知の連続鋳造方法においては、貫通鋳型を使
用する月並みの種類のものであるか、薄い層が回転しつ
つある冷却表面の上において鋳造される種類のものであ
るかには関係せずに、両方は共に、溶融金属による冷却
表面の濡れが、機械的境界要素が無い箇所において、自
然の、重力により決定される、鋳造方向に対して横方向
に延びる一定の境界線を持つという特徴を有している。

この場合、境界線は、鋳造方向に延びている凝固前線の
始まりと同一である。一層詳細には、連続鋳造が貫通鋳
型の中において遂行される時には、個々の冷却表面の冷
却効果は、たとえ、境界線が、最善の経路に従ったとし
ても、外殻の冷却表面への接触が均等でないと、直ちに
、非常に変動することがある。

この関係において、冷却表面が、後続する支持ロールの
パスと整列していない水平、傾斜、あるいは、垂直鋳型
に、−要注意を払うことが必要である。これらの関係の
知識においては、現存する設備及び新規の設備の運転に
おいては、欠陥のある材料の生産の何らかの危険は、そ
れらの設備の本来の容量の全部を使用しないことにより
、避けられる。

日が　゛　よ゛と　　ロ本発明は、金属製品の連続鋳造において、クラックの形
状の表面欠陥、又は、溶融金属により再補充されるクラ
ックの傷の発生を防止し、同時に、このような設備の運
転上の信頼性及びその生産性を高めるという課題に基礎
を置くものである。

口　　を　′　るための本発明による方法は、溶融金属と、冷却表面との間の境
界線が、鋳造方向に対して横方向に且つ冷却表面の平面
の中において、自然の経路から反れている輪郭を与えら
れることを特徴とするものである。

本発明によると、境界線は、少なくとも１個の、鋳造方
向に対する垂直線に対して傾斜している線を含んでいな
ければならない。境界線の他の推奨形態は、ジグザグ形
状、又は、波形状である。その結果、凝固の間に外殻の
中に形成される応力が、通常は長手方向のクラックを生
じさせるように、際立つて鋳造方向に対して横方向に延
びる、ある経路に従うことは、もはや無くなる。

反対に、収縮は、鋳造方向に対して垂直に対応する距離
よりも、より長い距離に渡って行われ、このようにして
、外殻が許し得る程度を越えて膨張することを阻止する
ようにする。

及−に匠以下一本発明をその実施例を示す添付図面に基づいて詳
細に説明する。

まず、第１及び２図を参照するが、これらの図に示され
た装置により、円形横断面のストランドが、月並みの、
開放された連続鋳造鋳型の中において製造されるもので
ある。鋳型１は、主として、冷却表面３を有している銅
管２と、これを包囲している水ジャケット４とから成り
立っている０図において、鋳造レベルが５により、また
、冷却表面の金属による濡れの境界線、すなわち、凝固
前線フの始まりと同意義である濡れの境界線が、６によ
り示されている。

注湯管８を経て鋳型１へ供給される溶融金属９は、冷却
表面３と接触して凝固する。このような接触の無□”　
い箇所においては、外殻１０の形成は、少なくとも、遅
延される。鋳型１の回りを適当に延びている電気導体１
１が、電磁的に交番磁界を生成するが、この磁界は、溶
融金属９を、冷却表面３から、ある予定された領域内に
離して置く、磁界の反発力（矢印１２により現されてい
る方向に作用をする）は、ある程度までは一定であるが
、しかしながら、溶融金属の静圧は、鋳造レベル５から
の距離りと共に増加するので、線１３により示される溶
融金属前線７は、順次冷却表面３に、それらが実際にそ
の表面に接触するまで接近する。それ故、外殻の形成の
開始が、従来のように、鋳造方向に対して垂直に延びる
平面の上では無く、反れている、制御された境界線６に
沿つ行われるが、その最高点及び最低点は、はぼ、距離
りに対応する幅の内部に横たわっている。その結果、早
期に凝固した領域の中における外殻は、十分な適当な強
度を得、また、後に凝固する領域内においては、可塑的
変形性を得、このようにして、鋳造方向と平行なりラッ
クの生成の危険は、事実上閉め出される。その上、外殻
と、冷却表面との間の接触の全時間が長くされるが１、
これは、外殻の厚さの急速な成長の結果を生じさせ、そ
れ故、より高い鋳造性能を許すようにする。

第３及び４図は、非常に薄い層２３を生成するために、
ロールの対２１ａ、２１ｂにより駆動され且つ案内され
るバンド２２の形状の回転する冷却表面２０を有してい
る装置を示すものである。溶融金属２４は、冷却表面２
０と接触すると、薄い製品を与えるように、実際上直ち
に凝固する。この過程は、層２３の瞬間的な収縮を意味
し、その力は、層と冷却表面２０との間の摩擦を考慮す
ると、普通には、長手方向のクラックを生じさせる。こ
の実施例は、他の注湯ろうと２５を示しているが、これ
は、溶融金属２４のバンド２２の上への供給及びバンド
２２の幅の上への均一な分布に役立ち、この場合、その
壁２Ｂ、２７．２８．２９は、冷却表面２０の濡れの制
限を確実にする。鋳造方向と反対方向の壁と一致してい
る境界線２９は、好適には、鋳造方向の垂直線に対して
、ある傾斜を有して配置されることが望ましい、このこ
とは、それ自体で、大多数の場合に、長手方向における
クラックの形成の危険を完全に排除する。なぜならば、
生成される層の収縮が、境界線２９に対して、ある角度
を有して延びるからである。無論、境界線は、第６ａ及
び６ｂ図に示される線と同様又は類似の形状の線３０を
持つこともできる。

前に説明された実施例と同様に、第５図は、注湯ろうと
３１が、冷却表面３６の溶融金属３７による濡れを制限
するために、矢の形状の壁３２．３３．３４．３５を有
している。この図から、若しも、境界線が、鋳造方向に
対して直角に測られて、層の幅よりも、より長いならば
、本質的に改善されることは、明瞭に見られることがで
きるところである。

第１及び２図に示された実施例と同様に、この場合にも
、また、電磁的に交番磁場を生成するために電気導体３
８が、境界線を決定するために適当な方法で配置される
ことができる。電流の強さ及び（又は）周波数を制御す
るための手段が、反発力を制御するために設けられるこ
ともできる。同じ目的を達成するために、電気導体３８
は、また、溶融金属及び冷却表面に関して、調節可能に
配置されるごともできる。

最後に、第６ａ及び６ｂ図は、他の推奨境界線４０．４
１を示すものであるが、これらの線は、薄い層の鋳造の
場合においても、月並みな開放鋳型の中への連続鋳造に
おいても、長手方向におけるクラックの発生を阻止する
のに有効なものである。この場合、境界線が、対応して
成形された電気導体により決定されるか（第１及び２図
における符号１１又は第３〜５図における符号３８を参
照）、又は、壁自体の輪郭により決定されるかく第４図
における符号２９．３０又は第５図における符号３４参
照）は、重要なことでは無い０両方の手段が、同様に、
本発明により、冷却表面の金属による濡れに影響を与え
るのに有効である。

冷却表面４２は、平な面、又は、多角形、又は、円形の
連続鋳造鋳型の冷却表面の発展であるものと理解された
い、無論、回転冷却表面の上における鋳造の時には、鋳
造方向と同一方向の壁４３．４４が、対向している壁に
対する反対物として形成されることが重要である。この
ことは、凝固距ｍ　ｓ、ｓ＋、従って、各長手方向の断
面の凝固時間うで同一のままであることを確実とし、そ
の結果、一様な厚さの層が生ずる。ある情況においては
、凝固距離ｓ、ｓ、は、はんの数ｌＩＩｍの範囲を持つ
だけであることができ、特に、例えば、不定形組織を有
している材料の生産において、極端に短い凝固時間を有
する非常に薄い層が鋳造される時には、はんの数１の範
囲を有するだけであることができる。

ｌ乳些１」本発明は、上記のような構成及び作用を有しているので
、連続鋳造により鋳造された鋳造品に表面欠陥の無い製
造方法及び装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例として、本発明による連
続鋳造鋳型を示す縦断面図、第２図は、第１図のＩＩ−
ＩＩ線による横断面図、第３図は、本発明の第二実施例
として、回転冷却表面を有している装置を示す縦断面図
、第４図は、第３図の平面図、第５図は、第４図に示さ
れた装置と同様ではあるが、他の実施例を示す平面図、
第６ａ及び６ｂ図は、境界線の推奨形状を示す平面図で
ある。１・・・鋳型、２・・・銅管、３．４２・・・冷却表面
、５・・・鋳造レベル、６・・・境界線、フ・・・凝固
前線、９．２４．３フ・・・溶融金属、１１．３８・・
・電気導体、２０・・・回転冷却面、２１・・・ロール
、２３・・・バンド、２６．２７．２８．２９．３２．
３３．３４．３５日９．１

Claims

【特許請求の範囲】１、溶融金属が冷却表面の上において凝固させられるよ
うになっている金属製品の連続鋳造方法において、溶融
金属と、冷却表面との間の境界線が、鋳造方向に対して
横方向に且つ冷却表面内において自然の経路から反れて
いる輪郭を与えられるようにすることを特徴とする方法
。２、境界線が、鋳造方向の垂直線に対して、少なくとも
１個の傾斜線を有している特許請求の範囲第１項記載の
方法。３、境界線が、ジグザグ形状、又は、波形状を与えられ
ている特許請求の範囲第２項記載の方法。４、溶融金属が、冷却表面の上において凝固されるよう
になっている金属製品の製造装置において、交流を供給
される導体が、境界線を決定するようになっていること
を特徴とする装置。５、電流の強度及び（又は）周波数を調節するための手
段を設けられている特許請求の範囲第４項記載の装置。６、導体が、冷却表面に関して調節自在に配置されてい
る特許請求の範囲第４又は５項記載の装置。７、溶融金属が、冷却表面の上において凝固されるよう
になっている金属製品の連続鋳造装置において、薄い層
が回転面の上において鋳造される際に、境界線が、鋳造
方向から反れている注湯ろうとの壁により決定されるよ
うになっていることを特徴とする装置。８、鋳造方向に向いている壁が、他の壁の境界線の反対
部を形成している輪郭を有している特許請求の範囲第７
項記載の装置。