JPH01228651A - 金属薄帯の連続鋳造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ツインドラム方式の連続鋳造機において、冷
却ドラムの間に形成される湯溜り部の湯面の乱れに起因
した疵、皺等の欠陥発生を防止して、表面性状の優れた
金属薄帯を鋳造する方法に関する。

〔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１１１ｍ
〜数十ｍ１程度の厚みをもつ金属薄帯を直接的に製造す
る方法が注目されている。この連続鋳造方法によるとき
、従来のような多段階にわたる熱延工程を必要とするこ
となく、また最終形状にする圧延も軽度なもので済むた
め、工程及び設備の簡略化が可能となる。

第３図は、この連続鋳造法の一つとして知られているツ
インドラム方式の連続鋳造機の設備構成を示す（特開昭
６０−１３７５６２号公報参照）。

この方式においては、互いに逆方向に回転する一対の冷
却ドラムｌａ、　ｌｂの間に、ドラム軸方向両端をサイ
ド堰２ａ、　２ｂで仕切り、湯溜り部３を形成する。こ
の湯溜り部３に溶融金属４を注入し、冷却ドラムｌａ、
　ｌｂを介して溶融金属４を抜熱することにより、それ
ぞれの冷却ドラムｌａ、　ｌｂの周面に凝固シェルを形
成させる。この凝固シェルは、成長しながら冷却ドラム
ｌａ、　ｌｂの回転に伴ってドラムギャップ５に移行す
る。ドラムギャップ５で、それぞれの冷却ドラムｌａ、
　ｌｂ周面に形成された凝固シェルは、圧接・一体化さ
れ、金属薄帯６として冷却ドラムｌａ、　　ｌｂ間から
搬出される。

このように金属薄帯６を製造する際、湯溜り部３の液面
に乱れがあると、冷却ドラムｌａ、　ｌｂの周面におけ
る冷却条件が不安定となり、凝固シェルの成長が不均一
になる。この凝固シェルをドラムギャップ５で圧接する
とき、ドラム軸方向に関して不均一な圧下刃が凝固シェ
ルに働き、金属薄帯６に割れ、皺等の欠陥を発生させる
原因となる。

そこで、たとえば特開昭５７−３２８５２号公報にあっ
ては、鋳造ドラムと液面が接する点をフラッパーと称さ
れる耐火物製の溶湯保持器でおおい、この耐火物によっ
て湯溜の冷却開始点を規制して、液面の乱れが冷却開始
点に影響を与えないような技術が小型の試ｔｉでは用い
られている実績を示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、湯溜り部３にフラッパーを配置するとき、溶融
金属４の流動が拘束され、フラッパー近傍で溶融金Ｒ４
が滞留することになる。この滞留した溶融金属４は、フ
ラッパー先端に凝固物として成長する。この凝固物がド
ラムの表面より成長した凝固シェルとつながると、凝固
物がフラッパー先端より離脱して、鋳片表面に異物とし
て残留し、鋳片表面を悪化させる。

そこで、本発明は、湯溜り部に溶融金属の滞留を促すよ
うな部材を配置することなく、注湯ノズルの浸漬状態を
制御することによって、液面の波立ちを抑制し、表面性
状の優れた金属薄帯を製造することを目的とする。

〔課題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に、
一対の冷却ドラムの間に形成された湯溜り部に供給した
溶融金属を急冷・凝固して金属薄帯を製造する際、前記
湯溜り部に浸漬した注湯ノズルの溶融金属流出口から前
記湯溜り部の液面までの距離を、鋳造速度に比例して増
加又は減少させることを特徴とする。

〔作用〕

湯溜り部３に浸漬された注湯ノズル７の流出口８から噴
出する溶融金属は、第２図（ａ）に示すように上昇流４
ａ及び下降流４ｂとなって冷却ドラムｌａ。

１ｂの周面に沿って広がる。他方、冷却ドラムｌａ。

１ｂは、第２図ら）の矢印で示す方向に回転しているの
で、その周面に形成された凝固シェル９と湯溜り部３の
溶融金属との界面に流れの境界層１０が生じる。流れの
境界層１０は、流出口８から噴出した溶融金属流に干渉
される。特に、流出口８の中心線から上にある流れの境
界層１０は、上昇流４ａによって乱され乱流状態となる
。

この乱流域の高さＨが湯溜り部３の液面３ａに達すると
メニスカス１１部が異常に変動して、冷却ドラムｌａ、
　ｌｂの周面に最初に生成される凝固シェル９が極めて
不安定なものとなる。その結果、冷却ドラムｌａ、　　
ｌｂのドラム軸方向に関して凝固ンエル９の肉厚が変動
し、疵、皺等の欠陥が多発する。

本発明においては、注湯ノズル７の浸漬深さを制御する
ことにより、乱流域の高さＨを湯溜り部３の液面３ａに
達しない値とし、湯溜り部３の液面３ａが冷却ドラムｌ
ａ、　ｌｂに接触する個所、すなわちメニスカス１１近
傍における溶融金属の乱れを抑制している。これにより
、凝固シェル９の生成条件を安定化させ、肉厚変動の少
ない金属薄帯を製造することが可能となる。

注湯ノズル７を浸漬する深さは、具体的には次のように
して定められる。乱流域の高さＨは、注湯ノズル７から
の溶融金属流出速度ひ。（ｍ／秒）及び第２図（ｄ）で
示す流出口８から冷却ドラムｌａ。

１ｂ周面までの水平距離Ｉ２（ｍ）との間に、次式で示
す関係にある。

Ｈ＝　ｋ−ｖ　ｏ・ｌ　Ｉ／４ ＝ｋ・（Ｑ／ｄ−ｗ）・１１／４　・・・（１）ただし
、Ｑは、吐出流量（ｍ”７秒） ｄは、流出口８の高さ（ｍ） Ｗは、流出口８の幅（ｍ） （１１式は、主に水モデル実験の結果で得られた式であ
るが、乱流域の高さＨは、溶融金属流出速度び。に比例
し、注湯ノズル７の流出口８と冷却ドラムｌａ、　ｌｂ
周面までの距離ｌの１／４乗に比例した。比例定数には
実機の０．６倍の規模の水モデルでに＝２が得られた。

この値をフルード数を一致させて、実機にあてはめると
に＝３程度の値となる。

ここで、吐出流ＩＱは、鋳造速度ｔｚ、（ｍ／秒）と鋳
造する金属薄帯の板厚ｔ（ｍ）との関係において、次式
で表される。

Ｑ＝ｔｒ、、ｔ　　　　　　　　・・・（２）したがっ
て、乱流域の高さＨを表す（１）式は、次の（３）式に
書き替えられる。

−ｗ 乱流域の高さＨは、流出口８の中心からの値である。こ
の乱流域の高さＨが湯溜り部３の液面３ａよりも低いと
きには、乱流の影響がメニスカス１１に現れず、安定し
た条件下で凝固シェル９の生成が開始される。ところで
、同一の設備構成においては流出口８の高さｄ及び幅Ｗ
は一定であり、また同一サイズの金属薄帯を製造する場
合には鋳造板厚を及び水平距離ｌも一定となる。したが
って乱流域の高さＨは、鋳造速度びＲに比例した値とな
る。

このようにして、鋳造速度ｖｌ　との関係において乱流
域の高さ■１を設定するとき、メニスカス１１の近傍に
乱流が生じず、凝固シェル９の生成がドラム軸方向に関
して均一になる。その結果、ドラムギャップで圧接され
る凝固シェル９に均一な圧下刃が働き、疵９割れ、ｍ等
がない優れた表面性状の金属薄帯が得られる。

〔実施例〕

径１２０Ｏｎ＋＋ｎでドラム軸方向長さ８００ｍの冷却
ドラムを対として配置し、定常状態でドラム軸方向長さ
８００ｓで幅２８０ｍ＋＋ｎの湯溜り部を形成した。こ
の湯溜り部に注湯ノズルを浸漬し、５ＵＳ３０４のステ
ンレス鋼組成をもち温度１４６５℃の溶鋼を６００〜１
４００ｋｇ／分の流量で注入した。

第１図は、得られた金属薄帯の割れの発生限界を、注湯
ノズルの浸漬深さ、鋳造速度との関係において表したグ
ラフである。図中、板厚２關と４ｍＩＩＩについて、そ
れぞれ割れの発生限界を示した。

いずれの場合１；も割れ発生を防止するためには、湯面
変動量を４　ｓ以下に抑えることが必要であった。すな
わち、実際に鋳造しているときに、冷却ドラムと溶爛面
が接しているメニスカス部をビデオカメラで観察して、
メニスカス部の挙動と金属薄帯に発生している縦割れの
位置とを対応させると、湯面変動量が４　ｍｍ以上ある
と縦割れが発生するという結果を得ることができた。こ
の４　ｍｍの湯面変動量発生限界線も鋳造速度、注湯ノ
ズルの浸漬深さとの関係において整理できて、それは第
１図の割れ発生限界線と一致した。

湯面変動量を４　＋ｎｍ以下にするため、注湯ノズルの
浸漬深さを鋳造速度との関係で規制する手段を採用した
。すなわち、板厚２ｍｌ１１の金属薄帯を製造するとき
、第１図へに示すように鋳造速度が５０ｍ／分（−０，
８３ｍ／秒）と遅いときには、注湯ノズルの浸漬深さが
３０ｍｍであれば、第２図（Ｃ）を使用して説明した乱
流域が湯溜り部３の液面３ａに達することなく湯面変動
量は４　＋ｎｍ以下となり、安定した条件下で凝固シェ
ル９の成長が行われた。しかし、第１図已に示すように
速度が７２ｍ／分（＝１．２ｍ／秒）の条件では、ノズ
ル浸漬深さが同様に３０市であっても湯面変動量は３　
ｍｍと大きくなり、金属薄帯表面に縦割れが現れた。ま
た、第１図Ｃに示すように鋳造速度を１２０　ｍ　／分
（＝２．Ｏｍ／秒）まで増加させたとき、注湯ノズルの
浸漬深さを６０＋ｎｍと大きくすることにより、湯溜り
部３の液面３ａに乱流域の影響が現れることを防止し、
割れのない金属薄帯を製造することができた。しかし、
速度を更に増して、第１図りに示すようにノズル浸漬深
さ６０ｍｍ、　　鋳造速度１３２ｍ／分（２，２ｍ　／
秒）テハ割しカ検出された。

さらに板厚４印の金属薄帯を製造するとき、注湯ノズル
の浸漬深さを一定値８０ｍ＋ｎに維持して鋳造速度を変
化させたところ、鋳造速度８０ｍ／分（−１、３３ｍ　
／秒、第１図Ｅ）では金属薄帯の表面に割れがみられな
かった。しかし、鋳造速度が８４ｍ／分（＝１．４　ｍ
／秒、第１図Ｆ）を超えたとき、多数の割れが表面に検
出された。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、鋳造速度の
増加に伴って注湯ノズルの浸漬深さを大きくすることに
より、注）易ノズルから噴出される溶融金属によって生
じる乱流の影響がメニスカス近傍に現れることを防止し
ている。したがって、冷却ドラムの周面で最初に生じる
凝固シェルの生成条件が安定したものとなり、幅方向に
関する肉厚変動の少ない凝固シェルがドラムギャップで
圧下される。その結果、不均一な圧下刃が凝固シェルに
作用することがなく、得られた金属薄帯の表面性状は優
れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の効果を具体的に表したグラフであり、
第２図は湯溜り部における溶融金属の挙動を説明するた
めの図である。他方、第３図は、従来のツインドラム方
式の連続鋳造機を示す。 特許出願人　　　　新日本製鐵　株式會社（ほか１名） 代　理　人　　　　　小　堀　　　益　（ほか２名）第
　１　　図 Ｖ＊（ｍ／′ｓ） 竿　２　　図 十ｄ カス −の高ピ ］８の漕 」 中　３　　図 ｂ １さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一対の冷却ドラムの間に形成された湯溜り部に供給
   した溶融金属を急冷・凝固して金属薄帯を製造する際、
   前記湯溜り部に浸漬した注湯ノズルの溶融金属流出口か
   ら前記湯溜り部の液面までの距離を、鋳造速度に比例し
   て増加又は減少させることを特徴とする金属薄帯の連続
   鋳造方法。