JPS63165054A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子ビーム溶解法と組合わせた金属の連続鋳造
方法に関し、殊に連続鋳造工程でスラブ表面に形成され
る引抜き傷やオツシレーションマーク等の表面傷をなく
して表面を平滑化し、以後の圧延工程で生ずるクラック
等の欠陥を防止する技術に関するものである。

［従来の技術］ 高真空技術や高出力電子ビーム利用技術に関する近年の
発展はめざましいものがあり、金属分野においても高合
金鋼や活性金属或は高融点合金等の溶解・鋳造に電子ビ
ーム溶解法と連続鋳造法を組合わせた方法が広く採用さ
れる様になってきている。

例えば第５図は電子ビーム溶解法を組合わせた公知の連
続鋳造法を例示する概略説明図であり、図中１は真空溶
解装置本体、２は電子ビーム照射装置、３は水冷鋳型、
４は原料金属ロッド、５はスラブ引抜き部材、６はスラ
ブ、Ｂは電子ビーム、Ｍは溶融金属を夫々示す０図示す
る如く装置本体１内は図示しない真空ポンプにょフて吸
引され高真空状態に保たれる。そして該装置本体１内に
は水冷鋳型３が配置され、その下部にスラブ引抜き部材
５が設けられると共に、該水冷鋳型３の上方部には該鋳
型３の上方開口部を指向する様に電子ビーム照射装置２
が取付けられる。金属の溶解・鋳造を行なうに当たって
は、予め準備しておいた原料金属ロッド４を水冷鋳型３
の上方開口部側へ突出しつつこれに電子ビームＢを照射
することにより、原料金属ロッド４を溶解させる。溶融
金属Ｍは水冷鋳型３内で冷却され、外周側から凝固しつ
つ引抜部材５によって連続的若しくは断続的に下方へ引
抜かれていく。スラブ６の断面形状は水冷鋳型３の幾何
学的形状を工夫することにより任意の形状とすることが
できる。

この種の電子ビーム溶解・鋳造法は、従来からＴｉやＴ
ｉ合金の如き特殊金属の溶解・鋳造に用いられてきたＶ
ＡＲ（真空アーク再溶解）法、ＶＩＭ　（真空話導溶解
）法、ＥＳＲ（エレクトロスラグ溶解）法、ＰＡＭ　（
プラズマアーク溶解）法等に比べて多くの特徴を有して
いるが、その理由の１つに、電磁場制御により電子ビー
ムを自在に走査させることができ、中空インゴットの様
な異形断面の鋳片でも容易に鋳造できるといった点が挙
げられる。しかも上記ＶＡＲ法やＶＩＭ法等では原料金
属を溶解した後バッチ的に鋳造し、これを鍛造、分塊等
の工程を経てスラブ等の圧延素材を製造するが、電子ビ
ーム溶解・鋳造法では直接スラブ等の圧延素材まで鋳造
することができる。この様なところから最近ではＴｉや
Ｔｉ合金或は高合金鋼の如き高級金属材の溶解・鋳造に
も電子ビーム溶解・鋳造法が実用化されはじめている。

［発明が解決しようとする問題点］ 電子ビーム溶解・鋳造法では、水冷鋳型内で凝固したス
ラブを順次下方へ引抜いて行くが、この引抜き法には連
続式と間欠式（断続式）がある。

連続式を採用した場合は、凝固シェルが十分成長しない
状態で引抜かれる為、凝固シェルが局部的に破損して溶
湯がスラブ表面に浸み出し、スラブ表面が荒れ易い。こ
れに対し断続式では、凝固シェルがある程度成長した時
点で間欠的に引抜かれる為、凝固シェルの破損（それに
伴う鋳片の表面荒れ）という問題は生じ難いが、断続的
に引抜き力が加わる為スラブ表面に周期的なオツシレー
ションマークが入ってくる。しかも連続式及び断続式の
如何を問わず、スラブ表面に微細な引抜き傷が生じるこ
とは避けられない。ちなみに第６図は、電子ビーム溶解
・鋳造法を採用しＴｉ合金を断続的に引抜いた場合のス
ラブ表面の凹凸模様を拡大して示したものであり、表面
には全面に亘って微細な引抜き傷が見られる他、周期的
に大きなオツシレーションマークが生じている。

この様に表面傷の入ったスラブをそのまま熱間圧延等に
付すと、該表面傷が残って圧延製品の表面傷として表わ
れたり或はクラック等の欠陥原因となる為、そのままで
圧延に供する訳にはいかない。その為従来例では、第７
図に示す如く連続鋳造後所定長さに切断したスラブ６の
表面を、切削具９等による機械加工に付して荒れた表層
部を切削除去し、しかる後熱間圧延装置１０等に送って
いる。

しかしながらこの機械的研削工程で生ずる歩留りロスは
３〜５％程度あり、とくにＴｉやＴｉ合金をはじめとす
る非常に高価な金属材料の場合この歩留りロスは軽視し
得す、研削工程の付加による工程数の増大及び生産効率
の低下ともあいまって製品コストを高める大きな要因と
なっている。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は、電子ビーム溶解・鋳造法によって得られ
るスラブの表面傷を簡単な手段で解消し、表面研削加工
等を行なわなくとも平滑な表面を有し、そのままでも圧
延処理等を支障なく行ない得る様なスラブを得ることの
できる技術を提供しようとするものである。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係る連続鋳造法の構成は、電子ビーム溶解装置
内で溶解した溶融金属を、該装置内に設けた水冷鋳型に
通して連続的若しくは断続的に引抜いて行く連続鋳造方
法において、引抜かれてくる高温状態のスラブを表面整
形ロール間に通し、スラブ表面を平滑化するところに要
旨を有するものである。

［作用］ 本発明の基本的な構成は、第５図に示した従来の電子ビ
ーム溶解・鋳造法とほぼ同一であるが、本発明ではスラ
ブの表面傷を、スラブ引抜ぎの最終工程で同時に解消で
きる様に構成されており、しかも表面傷解消処理は、ス
ラブの保有熱を有効に活用して効率良く遂行し得る様に
工夫している。即ち本発明では例えば第１図に示す如く
、前記第５図と同様に構成された電子ビーム溶解・鋳造
装置本体１における水冷鋳型３の直下部に、スラブ６の
通路を挟んで一対の表面整形用ロールＲ，Ｒを配置して
いる。

南国ではスラブ６を挟んで左右に一対の表面整形用ロー
ルＲ，Ｒを配置した例を示したが、更に紙面貫通方向に
同様の表面整形用ロールを設けることも有効である。そ
して連続鋳造に当たっては、水冷鋳型３から連続的に引
抜かれてくる高温状態のスラブ６を、水冷鋳型３の直下
部に配置された表面整形用ロールＲ，Ｒ間に通し挟圧力
を加えることにより表面の凹凸を押しつぶし、平滑な表
面性状に整えるものである。従ってこのスラブをそのま
ま熱間圧延に供した場合でも、圧延品の表面にスラブ由
来の表面欠陥ができたり或はクランク等を生ずる恐れは
なくなる。

ところでロール挟圧による表面整形効果は、ロールＲ，
Ｒの挟圧力及びスラブ表面の変形抵抗によって変わり、
またスラブ表面の変形抵抗はスラブを構成する金属の種
類及び表面温度によって決まってくる。例えば第２図は
純Ｔｉ及びＴｉ合金の温度と変形抵抗（有効ひずみ２０
％時の値）の関係を示したものであり、変形抵抗は金属
の種類によって著しく異なるものの、金属の種類が特定
されれば温度と変形抵抗の相間々係を正確に求めること
ができる。そして当該変形抵抗に対応する挟圧力をスラ
ブ表面に付与してやれば、スラブ表面を確実に平滑化す
ることができる。

この様なところから本発明を実施するに当たっては、第
３図に略示する如く表面整形用ロールＲ，Ｒ配設位置の
直上方部にスラブ表面温度検知センサー１１を取付けて
おき、該センサー１１によって測定される表面温度を演
算器１２へ人力してスラブ表面の変形抵抗を割り出し、
ロール挟圧力制御装置１３を経て表面整形用ロールＲ，
Ｒの挟圧力をコントロールする様にすれば、最小限の挟
圧力で安定した表面平滑化効果を得ることができる。但
しこの様な制御機構は必須と言う訳ではなく、金属の種
類に応じてやや大きめの挟圧力を付加しておけば、挟圧
力を一定とした場合でも十分に本発明の目的を果たすこ
とができる。また場合によってはスラブの引抜き方向に
複数組の整形用ロールを配列し、下位のロールの挟圧力
を徐々に高めることによって整形効果を高めることも有
効である。

［実施例］ 電子ビーム溶解・鋳造法により断続式引抜法を採用して
得たＴｉスラブ（表面形状は第６図の通り：１８０Ｘ５
０ｍｍ）を使用し、本発明を模擬した下記の方法で表面
平滑化試験を行なフた。

即ち実験用電子ビーム溶解炉内へ２個１組の表面整形用
ロールを水平に配設しておく。そして同溶解炉内で上記
Ｔｉスラブ表面に１５ＫＷの電子ビームを数分間照射し
、２色温度計により測定される表面温度を約９００℃に
予熱して上記表面整形ロール間に通した。尚ロールの挟
圧力は０．８トンとした。

得られた表面整形スラブを冷却した後表面荒さを調べた
ところ、第４図に示す如くスラブ表面の粗大な凹凸は解
消され、圧延物の品質には殆んど悪影響をもたらすこと
のない如く微細な凹凸のみとなっていることが確認され
た。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、その効果を要約す
れば次の通りである。

■水冷鋳型から引抜かれた直後の挟圧処理で表面傷な激
減乃至解消し平滑化することができるので、以後表面研
削処理等を行なわなくともそのままで熱間圧延に供する
ことができ、研削ロスによる歩留り低下が防止されるば
かりでなく生産性も高めることができる。殊に本発明で
は高温状態にあるスラブ表面を整形用ロールで挟圧する
方法を採用しているので、スラブ表面に相当大きな凹凸
がある場合でも確実に平滑化することができる。

■整形用ロールは遊転式としてスラブ表面に押付けるだ
けでよく積極回転設備に要する負担が少なくてすむ。

■水冷鋳型から抜出された直後の鋳片保有熱を変形抵抗
低減の為の熱源として利用することができる ■鋳造後の表面研削を省略し得るところから、素材金属
の溶解から鋳造、表面処理及び熱間圧延を連続化するこ
ともでき、生産性を飛躍的に高めることができる。しか
もスラブの表面傷が解消されているので熱間圧延製品の
品質に対する信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略断面説明図、第２図
は純Ｔｉ及びＴｉ合金の温度と変形抵抗の関係を示すグ
ラフ、第３図は表面平滑化の為のより具体的な制御例を
示す説明図、第４図は本発明法により得たスラブの表面
性状を示す図、第５図は公知の電子ビーム溶解・鋳造法
を例示する概略断面説明図、第６図は従来法で得た鋳片
の表面性状を示す図、第７図は従来法で得たスラブの後
処理例を示す略図である。 １・・・電子ビーム溶解装置本体 ２・・・電子ビーム照射装置 ３・・・水冷鋳型　　　　　　４・・・原料金属ロッド
５・・・鋳片引抜部材　　　　６・・・鋳片１１・・・
温度検知器　　　　　１２・・・演算器１３・・・ロー
ル挟圧力制御装置 Ｍ・・・溶融金属　　　　　　Ｂ・・・電子ビームＲ・
・・表面整形用ロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビーム溶解装置内で溶解した溶融金属を、該装置内
   に設けた水冷鋳型に通して連続的若しくは断続的に引抜
   いて行く連続鋳造方法において、引抜かれてくる高温状
   態のスラブを表面整形ロール間に通し、スラブ表面を平
   滑化することを特徴とする連続鋳造方法。