JPH01284466A

JPH01284466A - 簿鋳片の連続鋳造機

Info

Publication number: JPH01284466A
Application number: JP11198588A
Authority: JP
Inventors: Tokiaki Nagamichi; 常昭長道; Takeshi Nakai; 中井　健
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1989-11-15

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）この発明は、無端状金属ベルトを使用した薄鋳片の連続
鋳造機に関する。

（従来の技術）従来、鋼板は、銅製鋳型内に溶鋼を連続的に供給し、冷
却・凝固させ、厚さ２００〜３０ｈ−のスラブを製造し
、このスラブを熱間圧延機および冷間圧延機によって圧
延して製造していた。しかしながら、前記熱間圧延工程
における消費エネルギーが極めて大きいことから、熱間
圧延工程に替わる省エネルギー型鋼板製造設備の実現が
望まれていた。

このような状況下にあって、溶鋼から直接薄鋳片または
薄板を製造する方法あるいは装置が種々提案されている
０例えば、本出願人が提案した特開昭６１−１８０６２
８号公報に開示の無端軌道式連続鋳造機もその発明の一
つである。この型式の薄鋳片連続鋳造機は、第３図に示
すように、駆動ローラー１により循環される一組の無端
状金属ベルト２と、これら両金属ベルトの両端部近傍で
挟持され、金属ベルト２と共に循環するダムブロック３
を備え、前記金属ベルト２とダムブロック３とで鋳造空
間を形成したことを主要構成とするものである。

そして、この鋳造機で薄鋳片を製造する場合には、前記
鋳造空間に給湯機４から溶鋼５を注入し、金属ベルト２
の鋳造面に凝固殻６を生成させ、順次凝固させて鋳片８
とし、この鋳片８を後方に連続的に引き抜いて製造する
のである。

ところで、薄鋳片連続鋳造機を使用して鋳片を製造する
場合、鋳片表面に縦割れが発生することがある。その原
因は主に下記の■と■である。

■一つは凝固組織上の問題であり、通常の厚肉スラブと
同様に、？容鋼中の炭素量が０．０９〜０．３０％の中
炭素鋼の場合に多発する。これに関しては、これまでに
も種々研究が行われ、炭素量が０．０９〜０．３０％の
溶鋼は包晶反応域のため、オーステナイト単相となる温
度が高く、オーステナイト粒が粗大化して割れ感受性が
高くなることに加えて、包晶反応により凝固時の収縮量
が大きいため、凝固中に急冷されると凝固反応が均一に
進行せず、凝固殻の厚さが不均一になり、それに起因し
て縦割れが発生すると言われている。

■この他に、中炭素鋼に限らず、この鋳造機固有の問題
によっても縦割れが発生する。それは、溶鋼が金属ベル
ト間に注入され、凝固殻が生成する際に、メニスカス近
傍において、急激な抜熱のために抜熱量にむらが生じ、
初期凝固殻の厚さが不均一となるからである。そして、
凝固殻の薄い部分に凝固収縮応力、熱応力、ベルトの振
動等が加わり、縮割れが発生すると考えられる。すなわ
ち、第３図に示すような鋳造機においては、金属ベルト
２の鋳造面は約１６００°Ｃの溶ｉ１５に接し、その裏
面は冷却水７で冷やされる苛酷な条件で運転されるため
に、金属ベルト２の厚さ方向に急勾配の温度差を生じ、
熱膨張による歪が発生する。この歪により金属ベルト２
は、第４図（ａｌ　（ｂｌに示すように、幅方向（ａ）
および鋳込み方向い）に変形する。

そして、この金属ベルト２の波打ち変形量は、第５図に
示すように、金属ベルトの熱膨張に大きく影響される。

その結果、金属ベルト２に接している鋳造表面の冷却速
度がばらつき、これに起因して凝固殻６の厚さが不均一
になる。即ち、下側ベルトにおいては、第６図（ａ）（
ｂ）に示すように、溶鋼５の注湯直後（ａ）から凝固が
進行すると、メニスカスから離れるにつれて、成長する
凝固殻が金属ベルトへの抜熱に対する砥抗となって、金
属ベルトの温度上昇が低減される上、金属ベルトが冷却
されているために、金属ベルトの熱変形量が低下し、凝
固殻６と金属ベルト２が局部的に離反する。このため、
冷却水７による均等な冷却が行われず、凹部を存する不
均一凝固殻６が生成されると考えられる。当然、上側ベ
ルトも下側ベルトと同様に不均一凝固殻が形成される。

このように中炭素鋼でない鋼でも凝固殻が不均一となり
、凝固殻の薄い部分に生ずる熱応力により、凝固殻の固
液界面や表面に割れが発生するのである。

以上説明した理由により、鋳片表面縦割れが発生した場
合には、後続の圧延工程に移送する前に庇取を行う必要
がある。このため、鋳片温度が低下し、ホットチャージ
やダイレクトローリングを行えず、生産工程上の大きな
問題になっている。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、薄鋳片連続鋳造機により薄鋳片を鋳造する
際に発生する表面割れ、即ち、■中炭素鋼（Ｃ＋０．０
９〜０．３０χ）の場合に生ずる包晶反応に起因する不
均一凝固による割れ、■金属ベルトの熱変形に起因する
不均一凝固による割れ、等を防止できる薄鋳片の連続鋳
造機を提供するものである。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、薄鋳片連続鋳造機により薄鋳片を鋳造す
る際に発生する表面割れについて種々検討を重ねた結果
、金属ベルトを形状記憶合金とし、この金属ベルトの幅
方向断面を波型に形成してベルト幅方向に溶鋼からの抜
熱量に差異をつけると、初期凝固殻生成時の鋳片表面に
微細な凹部を多数形成させることができ、この凹部が存
在することによって、（１）中炭素鋼の初期凝固殻厚さを均一に生成させるこ
とができる、（２）金属ベルトと鋳片との接触面積が減少するので抜
熱量が低減し、金属ベルトの温度上昇を抑制することが
できる、との知見を得て、本発明を完成するに到った。

即ち、この発明の要旨は「駆動ローラーにより循環され
所定の間隔をなして対向配置された−組の無端状金属ベ
ルトと、これら金属ベルトの両端部近傍で挟持され、金
属ベルトと共に循環するダムブロックを備え、前記金属
ベルトとダムブロックとで包囲されて鋳造空間を形成す
る薄鋳片連続鋳造機において、前記無端状金属ベルトを
形状記憶合金とし、この金属ヘルドの帰還域に金属ベル
トの異形化手段を備えたことを特徴とする薄鋳片連続鋳
造機」にある。

（作用）以下、本発明の薄鋳片連続鋳造機について、詳しく説明
する。第２図は本発明の鋳造機に使用する金属ベルトの
１態様であり、連続鋳造機の鋳造域に入る前の幅方向断
面を示している。このような断面が幅方向に波型に形成
された金属ベルトが鋳造域に入り、ベルト表面に初期凝
固殻が生成されると、断面が波型に形成されているため
に、波型の山と谷とで溶鋼からの抜熱量に差が生じ、初
期凝固殻表面に微細な凹部が生成される。この微細な凹
部の存在によって緩冷却され、均一厚さの初期凝固殻が
生成される。このあと均等な冷却を行えば、健全な凝固
殻が形成される。ところが、前記金属ベルトの波型は、
初期凝固殻生成後の均等冷却を妨げるため、この波型を
偏平化する必要がある。そこで、本発明においては、無
端状金属ベルトに形状記憶合金を使用し、この金属ベル
トが鋳造域に入る前に、Ｍｄ点（加工により塑性変形を
残さずにマルテンサイト変態を生じさせることのできる
最高の温度）以下に冷却するとともに異形化ローラーに
より押圧して波型に変形する。そして、この波型変形金
属ベルトによって、前述のように均一厚さの初期凝固殻
を形成した後、溶鋼の熱によってメニスカス部でＡｆ点
（マルテンサイト逆変態が終了する温度）以上に昇温し
、ベルトを偏平化するのである。そうすると、金属ベル
トを均等に冷却できるので、健全な凝固殻が形成され表
面欠陥の無い鋳造を製造できる。

さて、金属ベルト２を異形化するには、第１図に示すよ
うな手段によって行うことができる。同図に示すように
、金属ベルト２の帰還域に異形化ローラー９を内蔵した
密閉容器ＩＯを配置し、この密閉容器１０内に冷却媒体
（例えば、液体窒素、Ｈｅ等）を吹き込んで金属ベルト
２を？ｌｄｌ原点に冷却するとともに、異形化ローラー
９で金属ベルト２を押圧して波状にするのである。一方
、金属ベルトを平準化するには、溶鋼の温度、鋳造速度
等に合わせて、冷却水７の水量を調整して行う、なお、
本発明において使用することのできる形状記憶合金には
、Ｐｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎ１−Ｃ系、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｃｒ
−３ｔ系、Ｆｅ−Ｐｔ系などがある。

（実施例）第１図に示す薄鋳片連続鋳造機に７０χＦｅ−３０χ旧
系形状記憶合金製金属ベルトを使用し、幅１０００ａ＋
ｍ、厚さ５０ＩＩＩＩ＋の薄鋳片を鋳造した。このとき
使用した金属ペルトノＭｄ点は一１５０°Ｃ，Ａｆ点は
１８０℃であり、異形化後の金属ベルト寸法は、厚さ２
ｍｍ、ピッチ０．７ｍｍ、山と谷の差０．２５　ＬＩＩ
ｍの波型であった。

冷媒は液体窒素を用い、溶鋼は第１表に示す中炭素鋼と
低炭素鋼の２網種を使用した。また、この発明の効果を
確かめるために、通常の軟鋼製金属ベルトを用いた鋳造
も行った。

第１表　　　　（重量％）第１表において、残部、はＦｅである。

鋳造の結果を第７図に示す、この図から分かるように、
金属ベルトに形状記憶合金を使用した場合には、低炭素
鋼、中炭素鋼のいずれも凝固殻厚さの不均一度は極めて
小さい、このため、鋳片表面割れも非常に少な（なって
いる、一方、従来の軟鋼製金属ベルトを使用した場合は
、凝固殻厚さの不均一度は大きいため、表面割れが多発
していることが分かる。ここで、凝固殻厚さの不均一度
とは、凝固殻厚さの変動量を示す標準偏差で定められる
もので、この値が大きいほど凝固殻厚さの不均一度Ｙが
大きいことになる。

なお、ｎは凝固殻厚さの測定点数、Ｘ、は一定間隔で測
定した凝固殻厚さ、Ｙは凝固殻厚さの平均値、である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の薄鋳片連続鋳造機を用い
れば、薄鋳片鋳造初期の不均一凝固を防止できるため、
表面割れの無い薄鋳片を製造できる。しかも、二〇薄鋳
片連続鋳造機は、どのような鋼種の鋳造にも適用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄鋳片連続鋳造機の略式断面図、第２図は本発明の金属ベルトの幅方向断面図、第３図は
従来の薄鋳片連続鋳造機の略式断面図、第４図（ａｌ［
有］）は金属ベルトの熱変形を示す図、第５図は金属ベ
ルトの熱膨張率と波打ち振幅との関係を示す図、第６図（ａ）　（ｂ）は不拘−厚さの凝固殻が形成され
る状態を示す図、第７図は凝固殻厚さ不均一度と鋳片表面割れ長さとの関
係を示す図、である。１は駆動ローラー、２は金属ベルト、３はダムブロック
、４は給湯槽、５は溶鋼、６は凝固殻、７は冷却水、８
は薄鋳片、９は異形化ローラー、１０は密閉容器

Claims

【特許請求の範囲】

駆動ローラーにより循環され所定の間隔をなして対向配
置された一組の無端状金属ベルトと、これら両金属ベル
トの両端部で挟持され、金属ベルトと共に循環するダム
ブロックを備え、前記両金属ベルトとダムブロックとで
包囲された鋳造空間を形成する薄鋳片連続鋳造機におい
て、前記無端状金属ベルトを形状記憶合金とし、この金
属ベルトの帰還域に金属ベルトの異形化手段を設けたこ
とを特徴とする薄鋳片の連続鋳造機。