JPS63192539A - 金属薄帯の連続鋳造方法及び装置 - 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、走行ベルト上で溶融金属を冷却・凝固するこ
とにより、銅帯等の金属薄帯を連続的に製造する方法及
び装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、溶鋼等の溶融金属から最終形状に近い数ｍｍ程度
の厚みをもつ薄帯を直接的に製造する連続鋳造方法が注
目されている。この方法によるとき熱延工程を必要とす
ることがなく、また最終形状にするための圧延も軽度な
もので済むため、工程及び設備の簡略化が図られる。

このような金属薄帯の連続鋳造方法としては、ツインド
ラム方式、ベルト方式等がある。

ツインドラム方式においては、一対の冷却ドラムを対向
配置し、それら冷却ドラム上に湯溜り部を形成し、ここ
に注湯された溶融金属を冷却・凝固し、冷却ドラムのギ
ャップから送り出すことにより、金属薄帯を製造してい
る。他方、ベルト方式においては、たとえば無端走行す
るベルトの上に湯溜り部を形成し、ここに注湯された溶
融金属をベルトを介した抜熱によって冷却・凝固し、生
成したシェルをベルトの走行に伴って湯溜り部から送り
出し、金属薄帯を製造している。

このベルト方式によるとき、溶融金属は、一方向から冷
却され、ベルトと反対側の面は開放されている。そのた
め、タンディシュ等の容器から溶融金属をベルト上の湯
溜り部に供給するノズルの配置に対する拘束が少なくな
る。

本発明者等は、このベルト方式において、湯溜り部の側
面を仕切る堰を移動可能にした鋳造装置を開発し、これ
を特願昭６０ｉ５５２４７号として出願した。

第７図は、この先願で提案された装置を示す。

この装置においては、金属製のベルト１が一対のブー！
＋２８．２ｂに掛は渡されており、無限軌道を走行する
ようになっている。そして、一方のプーリ２ａを高く保
持することにより、ベルト１の無限軌道は、ブーＩＪ２
ａに向かって上昇するものとなる。

このベルト１の周囲には、チェーン等によって連結した
複数の耐熱ブロック３が配置され、これら耐熱ブロック
３は、ベル）１の走行に同期して移動する。

耐熱ブロック３は、ベルト１が直線状に走行する上部で
湯溜り部４の側部を仕切るサイド堰５となる。他方、湯
溜り部４の後方には、固定堰６が設けられている。これ
によって、ベルト１の進行方向のみが開放された湯溜り
部４が形成される。

この湯溜り部４に、注湯装置７から溶融金属８が注湯さ
れる。

注湯された溶融金属８は、ベルト１の裏面に配置されて
いる冷却装置９により抜熱され、冷却・凝固して凝固シ
ェル１０となる。この凝固シェル１０は、ベルト１の移
動に伴って、第７図において右方向に搬送される。この
搬送の過程で抜熱が継続しているので、凝固シェル１０
は所定の厚みをもつ薄帯１１に成長し、湯溜り部４から
送り出される。

この薄帯１１は、次いで加圧ロール１２によって目標板
厚に圧延され、巻取り装置１３によって薄板コイル１４
として巻き取られる。なお、加圧ロール１２は、本質的
な板厚変動を伴うことなく、薄帯１１の表面性状を整え
るような加工を行うものとして、作動させることもでき
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようにベルト１上で溶融金属８を凝固させる際、凝
固シェル１０の両性側のベルト部はサイド堰に接してお
り、溶鋼には接していない。そのため、ベルト１の両端
部が中央部に比較して低温となり、熱応力が発生する。

このとき、ベルト１の両端がサイド堰５により保持され
ているため、熱応力によってベルト１の中央部が溶融金
属８側に湾曲したり、Ｓ字状に変形することになる。

ベルト１が変形すると、凝固シェル１０とベルト１との
間のエアギャップが幅方向に不均一になって、凝固シェ
ル１０の幅方向に沿った温度分布が変動の大きなものと
なる。その結果、凝固シェル１０に内部応力が生じる。

また、凝固シェル１０上にある溶融金属８の厚みも変動
するため、凝固シェル１０に加わる溶融金属８の静圧も
幅方向に沿って異なったものとなる。これらの幅方向に
関する条件が相違することにより、凝固シェル１０の一
部に応力が集中し、薄帯１１に板厚不均一や表面割れ、
縦筋等の欠陥となって現れる。また、ベルト１に大きな
熱応力が作用するため、ベルト１の耐久性も劣化する。

そこで、本発明は、溶融金属に接するベルトの形状を改
良することにより、ベルトの異常な変形による欠陥の発
生を防止し、ベルトの耐久性を向上させると共に、優れ
た品質の金属薄帯を製造することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の連続鋳造方法は、その目的を達成するため、走
行するベルトの上に注湯された溶融金属を冷却・凝固す
ることにより金属薄帯を製造する際、少なくとも溶融金
属と接触する前記ベルトの表面を上方または下方に向か
って湾曲させ、該湾曲表面に溶融金属を注湯することを
特徴とする。

また、この方法を実施する連続鋳造装置は、ベルト走行
経路の途中に形成された湯溜り部の下位側に、凸クラウ
ンをもつ下ロールと凹クラウンをもつ上ロールからなる
、または凹クラウンをもつ下ロールと凸クラウンをもつ
上ロールからなるベルト変形機構を設け、且つ湯溜り部
の下方に配置されるガイドロールを前記ベルト変形機構
により湾曲されたベルトの形状に対応した曲面をもつ周
面形状としたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本実施例で使用した連続鋳造装置の要部を示
す。なお、装置全体としては、基本的に第７図と同様で
あるので、以下の説明においては同図に付した符番て適
宜説明する。

この連続鋳造装置において、下位側のプーリ２ｂを離れ
たベルト１は、湯溜り部４より下位側に配置されている
ベルト変形機構１６によって湾曲される。このベルト変
形機構１６は、第２図および第３図に示すように、凹ク
ラウンをもつ上ロール１７ａと凸クラウンをもつ下ロー
ル１７ｂ、または凸クラウンをもつ上ロール１７ｃ　と
凹クラウンをもつ下ロール１７ｄを対として組合わせた
ものである。これらロール１７ａ、　１７ｂの間隙、ま
たは１７ｃ、　１７ｄの間隙をベルト１が通過するとき
、ベルト１は、その間隙形状に対応して、上または下に
凸となった形状に湾曲する。

この湾曲したベルト１が、湯溜り部４に搬送される。湯
溜り部４では、ベルト１の上に凝固シェル１０を生成・
成長させるために、ベルト１の裏面に高圧水等の冷媒を
噴射ノズル１８から吹き付けている。そして、湯溜り部
４においてベルト１を支持する案内ロール１９は、噴射
ノズル１８から噴射された冷媒の流れを遮らない周面形
状に成形されている。

第４図は、この案内ロール１９の一例を示すものである
。すなわち、軸方向に多数の突起２０が形成されてふり
、これら突起２０の間が冷媒を通過させる空洞部２１と
なる。これによって、噴射ノズル１８から噴出された冷
媒は、案内ロール１９に遮られることなく、ベルト１の
裏面全体に行き渡る。このとき、案内ロール１９に設け
られる突起２０のそれぞれを、ベルト１の湾曲形状に対
応する長さとしている。したがって、湯溜り部４におい
ても、ベルト１は上に向かって凸となる形状に維持され
、その上に生成・成長する凝固シェル１０も同様に湾曲
した形状となる。

第５図は、案内ロール１９の他の一例を示すものである
。すなわち、軸方向に多数の突起２０が形成されており
、これら突起２０の間が冷媒を通過させる空洞部２１と
なる。これによって、噴射ノズル１８から噴出された冷
媒は、案内ロール１９に遮られることなく、ベルト１の
裏面全体に行き渡る。このとき、案内ロール１９に設け
られる突起２０のそれぞれを、ベルト１の湾曲形状に対
応する長さとしている。したがって、湯溜り部４におい
ても、ベルト１は上に向かって凹となる形状に維持され
、その上に生成・成長する凝固シェル１０も同様に湾曲
した形状となる。

このように予めベルト１を湾曲させておき、その湾曲形
状に応じた凝固シェル１０を形成することにより、熱応
力に起因してベルト１が不規則に変形することが防がれ
る。すなわち、従来方式のベルトにあっては、ベルトが
初期には平面状で湾曲しておらず、その創外側部がサイ
ド堰５により拘束された状態で熱負荷を受けて膨張する
ため、ベルトが座屈変形を起こしやすく、山型或いはＳ
字型等に不規則に変形し易い。その結果、凝固シェル１
０とベルト１との間に生じるエアギャップが不規則で不
連続なものとなり、所期の冷却条件で溶融金属を冷却・
凝固させることが困難になる。この点、本実施例におい
ては、熱応力変形と同じモードに予め曲げられているの
で、不測の変形を生じることがない。そして、このベル
ト１上に生成した凝固シェル１０も、当初からベルト１
の湾曲形状に倣った形状に成長するので、凝固シェル１
０とベルト１との間に生じるエアギャップも予想通りの
ものとなる。したがって、凝固シェル１０の形状が安定
化する。

また、ベルト１に加わる熱負荷も、湾曲した方向にベル
ト１が膨張することにより吸収されるので、局部的な力
がベルト１に作用することがなくなる。その結果、ベル
ト１の耐久性も向上する。

なお、湾曲部の高さＨ（上に向かって凹となる形状にあ
っては、湾曲部の低さ）は、湾曲部の幅Ｗおよびベルト
厚みｄとの関係において）（＞　５　ｍｍ・・・・・・
・・（１）の範囲に維持することが好ましい。

すなわち、Ｈは、通常観察されるベルト熱変形量２〜５
　ｍｍよりも大でなければ湾曲させた効果が十分でない
ので、Ｈ＞５ｍｍとする。また一方、ベルト表面の曲げ
歪εが塑性歪域に入ることはベルトの疲労破壊を生じや
すくするので、前記（２）式の条件が必要となる。これ
を第６図により説明する。

−例として、ベルトの曲率半径Ｒを一定とすると、Ｗ、
Ｈ，Ｒの間には（３）式が成立する。

また、ベルト表面の曲げ歪εはベルト厚みｄと曲率半径
Ｒにより（４）式で表される。

ε＝　□　・　・　・　・　・　・　・（４）Ｒ 従って、（３）式と（４）式から Ｒ ８Ｈ２ 塑性歪を生じないためには、通常εが０．０２以下であ
る必要があるから、（５）式から（２）式が導かれる。

なお、本発明の例として上述の例においては曲率半径Ｒ
を一定として説明したが、必ずしも曲率半径が一定であ
る必要はない。ｄ、Ｈ，Ｗの組合わせが〔１〕式、（２
）式を満足するように尖点を有しない曲面であればよい
。

ベルト１の走行に伴って湯溜り部４から搬出された凝固
シェル１０は、軽圧下ロール２２ａ、　２２ｂに向けて
送られる。この軽圧下ロール２２ａ、　２２ｂ　モ、ベ
ルト変形機構１６のロール１７ａ、　　１７ｂまたは１
７ｃ、　　１７ｄと同様に、凸クラウンまたは凹クラウ
ンをもつ上０−ル２２ａ　と凹クラウンまたは凸クラウ
ンをもつ下ロール２２ｂからなる。この軽圧下ロール２
２ａ、　２２ｂのロールギャップを通過することにより
、凝固シェル１０の表面が整形される。次いで、整形さ
れた薄帯１１を加圧ロール１２（第７図参照）に送り、
目標板厚に圧延する。このとき、軽圧下ロール２２ａ、
　２２ｂによる加工によって、加圧ロール１２に対する
圧延負荷が軽減される。

次いで、本発明の効果を具体的に説明する。幅４５０　
ｍｍのベルト１を、ベルト変形機構１６によって高さＨ
＝３０ａｕｎ、幅をまず中央上向きに凸とし、次に中央
上向きに凹の円弧状に湾曲変形させた。そして、普通鋼
組成をもつ温度１５６０℃の溶鋼を湯溜り部４に注湯し
、厚み７　ｍｍの薄帯１１を製造した。

得られた薄帯１１は、いずれも表面粗さ５０μであり、
また亀裂、縦筋等の表面欠陥がみられなかった。

他方、湾曲させずに平坦なままのベルトを使用して鋳造
を行った場合、ベルトが熱応力によって複雑な形状に変
形し、この上に形成された凝固シェル１０も幅方向の肉
厚変動の大きなものとなった。

その結果、得られた薄帯１１は、表面粗さが１５０μと
粗いものになり、縦筋が３．８本７ｍ”の割合で検出さ
れた。

なお、以上においては、サイド堰５を移動式にしたもの
を備えた装置について説明したが、サイド堰５としては
、これに拘束されることなく、固定式のものを使用する
こともできる。或いは、上方に指向する突起を両端部に
設けたベルト１を用いることにより、サイド堰５を省略
することも可能である。なお、サイド堰５が当たる部分
のベルト１は、コルゲート状又はフラットのいずれであ
っても良い。更には、単ベルト式、ベルトードラム式等
の他の形式のベルトを使用した連続鋳造装置にも適用で
きることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、熱応力変形
と同じモードに予約湾曲させたベルト上で凝固シェルを
成長させているので、熱応力が凝固シェルに集中的に加
わることが防止される。したがって、亀裂や縦筋等の表
面欠陥のない優れた金属薄帯が製造される。また、湯溜
り部を保持するベルトも、加わった熱応力を幅方向の収
縮によって吸収するため、不規則な変形を生じることが
なく、凝固シェルの形成・成長条件を安定化させる。し
かも、ベルト自体の耐久性も改善される。

このようにして、本発明により、品質の優れた金属薄帯
を能率良く製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の連続鋳造装置の要部を示し、第
２図は該装置におけるベルト変形機構を示し、第３図は
該装置における他のベルト変形機構を示す。第４図は湯
溜り部の下方に配置された案内ロールを示し、第５図は
湯溜り部の下方に配置された他の案内ロールを示す。第
６図は本発明における湾曲ロールの適正湾曲度合の説明
図であり、第７図は本発明者等が先に提案した連続鋳造
装置を示す。 特許出願人　　新日本製鐵　株式會社 代　　理　　人　　　小　　堀　　　益　　（ばか２名
）ムロ口 安Ｊ−４ト ’＜　°°°゛ ’＜　°’−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行するベルトの上に注湯された溶融金属を冷却・
   凝固することにより金属薄帯を製造する際に、少なくと
   も溶融金属と接触する前記ベルトの表面を上方または下
   方に向かって湾曲させ、該湾曲表面に溶融金属を注湯す
   ることを特徴とする金属薄帯の連続鋳造方法。 ２、ベルト走行経路の途中に形成された湯溜り部の下位
   側に、凸クラウンをもつ下ロールと凹クラウンをもつ上
   ロールからなる、または凹クラウンをもつ下ロールと凸
   クラウンをもつ上ロールからなるベルト変形機構を設け
   、且つ湯溜り部の下方に配置されるガイドロールを前記
   ベルト変形機構により湾曲されたベルトの形状に対応し
   た曲面をもつ周面形状としたことを特徴とする金属薄帯
   の連続鋳造装置。