JPH02224852A - 薄肉鋳片連続鋳造装置用冷却ドラム - 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、単ドラム方式。

ドラム−ベルト方式等の薄肉鋳片用連続鋳造装置に使用
される冷却ドラムに関する。

〔従来の技術〕

近年、金属の連続鋳造の分野では、製造コストの切り下
げ、新材質の創出等を目的として、最終形状に近い薄肉
鋳片を製造する技術の開発が強く望まれている。この要
求に対して各種の方法が提案され、その一部は工業生産
のレベルにまで達している。しかし、これまでの方法は
、生産性、鋳片品質の確保等の点で未だ充分なものとは
いえない。

これらの薄肉鋳片の連続鋳造方法の中で構造が比較的簡
単な設備を使用するものとして、鋳型の主構成要素とし
て内部水冷機構を備えた一対のドラムを使用するツイン
ドラム方式、−本の冷却ドラムを使用する単ドラム方式
、冷却ドラムとベルトとの間に湯溜り部を形成するドラ
ム−ベルト方式等がある。これらの鋳造法においては、
鋳片の表面性状を安定して高水準に維持することが重要
な課題である。

すなわち、これらの連続鋳造方法は、従来の連続鋳造設
備によって製造されるスラブの場合と異なり、以後の工
程で圧延される度合を小さくすることができる薄肉鋳片
を得ることを狙って、開発されたものである。そのため
、薄肉鋳片に肉摩変動或いは表面割れ等があると、これ
が製品表面の欠陥となり、商品価値を著しく損なう危険
性が大きい。

そこで、良好な表面品質の鋳片を安定して製造すること
を目的として、種々の方法が検討されている。その一つ
として、冷却ドラムと凝固シェルとの間に、断熱層とな
るエアギャップを形成するように、冷却ドラムの周面に
凹凸を設けることが特開昭６０−１８４４４９号公報で
提案されている。このエアギャップによって、冷却ドラ
ムの抜熱能力が小さくなり、溶融金属の緩慢な冷却が行
われる。

その結果、凝固厚みが板幅方向で均一化され、形状特性
の優れた薄肉鋳片の製造が可能になるとされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、冷却ドラムの周面に特定深さの凹凸を均一に付
け、それを所期の状態に維持するようにしただけでは、
充分な効果が安定して得られないことが判った。たとえ
ば、冷却ドラムの周面に大きな凹凸を連続して設けると
き、得られた薄肉鋳片の表面に凹凸が発生することは勿
論、その部分における熱応力の集中が促進され、逆に割
れの発生が助長される。また、冷却ドラムの周面に線状
や角状の凹凸を形成すると、凹凸の角部が割れの起点と
なって、薄肉鋳片に多数の割れを発生させる。

そこで、本発明者等は、これらの問題を解消するため、
冷却ドラムの周面に形成する凹凸に対する検討を行い、
直径が０．１−１゜２ｍｓで円形又は長円状の開口部を
もち、深さが５〜１００μｍの窪みが効果的であること
を見い出し、特願昭６２−２４０４７９号として出願し
た。このようにして冷却ドラムの周面に設けれた窪みは
、鋳造時に互いに連続しない独立したエアギャップを形
成する。その結果、凝固シェルの冷却条件が緩和され、
局部的に剛性が低い状態にある部分に応力が集中するこ
とによる悪影響を抑制している。

ところが、その後の研究によって、鋼種によっては周面
に前述の窪みを設けた冷却ドラムを使用して鋳造を行っ
た場合においても、割れ等の欠陥が発生ずることがみら
れた。この原因を調査したところ、冷却ドラムの周面に
おける窪みの分布及び変化率が割れ発生に大きな影響を
与えることを解明した。

そこで、本発明は、冷却ドラムの周面に設ける窪みの分
布形態に改良を加えることにより、割れ等の欠陥がなく
表面性状、形状特性に優れた薄肉鋳片を製造することを
目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明の連続鋳造装置用冷却ドラムは、その目的を達成
するため、直径が０，１〜１．２１１１１１の円形又は
長円状の開口部をもち、深さが５〜ｌＯＯμｍの窪みを
、周期的に変化する分布率で鋳型の一部を構成する冷却
ドラムの周面に形成し、且つ前記窪みの分布率を前記冷
却ドラムの面積率で表したとき、ドラム軸方向の面積率
変動率を５％／！ｌ１１ｍ以下にしたことを特徴とする
。

〔作用〕

第４図は、通常の冷却ドラムの周面における凝固シェル
の成長状態を模式的に表した図である。

冷却ドラム１の周面に接する溶融金Ｗ４２は、冷却ドラ
ム１を介した抜熱によって冷却され、凝固シェル３とな
る。冷却効果の大きい個所では、凝固シェル３の成長が
早く、比較的厚いシェル３ａとなる。他方、冷却効果の
小さな個所では凝固シェル３の成長が遅れ、薄肉部３ｂ
となる。この薄肉部３ｂは、厚肉部３ａに比較して強度
が弱く、応力の集中が生じ易い個所となる。また、厚肉
部３ａの凝固収縮に伴って、薄肉部３ｂが引っ張られ、
冷却ドラム１の周面との間にエアギャップ４が発生する
。

このエアギャップ４が断熱層として働くため、薄肉部３
ｂの成長が更に遅れ、そこに割れ等の欠陥が発生する。

これに対し、冷却ドラム１の周面に窪みを設けた先願・
特願昭６２−２４０４８１号の冷却ドラムでは、エアギ
ャップ４を積極的に作り、冷却ドラム１の軸方向に関し
て多数の厚肉部３ａ及び薄肉部３ｂを所定の周期で形成
する。そして、多数の薄肉部３ｂが存在するため、応力
集中が分散され、割れ発生の原因となるような力が薄肉
部３ｂに加わることを抑制している。しかし、冷却ドラ
ムｌの周面に均一な分布で窪みを形成した場合でも、鋼
種によっては割れの発生を完全に防止することができな
い。

この割れ発生は、ステンレス＊５ＵＳ３０４等のように
凝固時に変態を伴う鋼種において、特に顕著に観察され
た。すなわち、これらの鋼種では、冷却ドラムの周面に
均一な窪みを形成することによって、マクロ的には応力
集中が分散されて、割れ発生を大幅に低減できた。しか
し、ミクロ的には、変態応力に起因すると考えられる１
０〜５０ａ＋ｍの周期的な凝固シェルの小さなうねりが
発生し、これが原因で微少な割れが認められた。

そこで、本発明においては、冷却ドラムｌの周面に設け
る窪みの分布を所定周期をもつものとすると共に、その
周期の変化率を面積率変動率で５％／　ａｍ以下にする
ことにより、冷却ドラム１の周面で生じる凝固シェル３
の厚肉部３ａ及び薄肉部３ｂの周期を制御している。こ
れにより、薄肉鋳片の変形が打ち消され、割れ等の欠陥
がない高品質の製品となる。

ここで、面積率変動率とは、窪みの刻設によって増加し
た冷却ドラム１周面の面積変化をドラム軸方向に表した
値をいう。すなわち、窪みの刻設によって、第１図に示
すように、窪みが密な個所では面積率が大きくなってお
り、粗な個所では面積率が小さくなっている。この密な
部分と粗の部分との間の面積率の変動率α（％／關）は
、曲線上の各点における接線の勾配で表される。

ここで、面積率変動率を５％／ｍｍ以下とすることが必
要である。これは、面積率変動率が５％／關を超えた場
合、その部分の両側の面積率の差が大きくなりすぎるた
めに、鋳片の温度ムラが激しくなり、それに伴い鋳片の
熱投ｉ１量の差、強度の差が生じ、割れの原因となるた
めである。

なお、窪みの周期Ｗを５〜４０　ｍ、　　面積率の変化
量りを１０〜３０％とすることが好ましい。これは、先
にも述べたように凝固シェル自体の変形は、実験事実と
して多くの場合１０〜５０鰭の範囲でうねりを生じるこ
とが確認され、しかもこの範囲のうねりを冷却ドラム周
面に形成した窪みの変化で強制的に打ち消すためには、
凝固シェルの変形モード内に少なくとも２点の窪み変化
が存在しなければ効果のないことが明らかとなった理由
による。また、面積率に関しては、差が小さすぎても効
果は低減し、変化１ｈは１０〜３０％の範囲が最適であ
ることが判った。一方、窪みの周期Ｗと面積率の変化１
ｈとの関係は、正弦函数を主とするが、本実験結果では
正弦函数からずれた連続成敗であっても、あまり有意差
のないことが確認された。

〔実施例〕

第２図は、冷却ドラムの周面に設けた窪みの分布例を示
した図である。ただし、冷却ドラムの軸方向を、第２図
において左右方向に揃えている。

第２図（ａ）の例では、冷却ドラムの軸方向に関し２０
市の周期Ｗで窪みの面積率を最高３０％から最低１５％
（変化ｆｆ１ｈ＝１５％）で周期的に変化させ、且つド
ラム軸方向にみた面積率変動率αを３．５％／ｌｌ１１
以下にしている。更に、周方向に関しても同様な分布を
もって窪みの個数を変化させている。

他方、第２図ら）の例では、冷却ドラムの軸方向に関し
、１５ｇｍ５の周期Ｗで窪みの面積率を最高４０％から
最低１０％（変化ｆｆ１ｈ＝３０％）で周期的に変化さ
せ、面積率変動率を２．０％／鰭以下にしている。

なお、本例において、周方向に関する面積率の変化も、
たとえば面積率の小さな個所が周方向に連続することが
ないように、ところどころに面積率の大きな個所を設け
ているが、勿論なくても効果が得られる。また、図示す
るように、面積率の変化も、周方向に関して若干ふらつ
かせている。

なお、第２図（ａ）及び（ハ）何れの例においても、つ
の窪みは、深さが３０μｍで直径０．５市の円形状開口
部をもつものにとして刻設した。

このように窪みを形成した冷却ドラムを、第３図に示す
ように組み込み、薄肉鋳片を製造した。

すなわち、タンデイツシュ５から注入された溶融金＊２
は、一対の冷却ドラム１０間でプールを形成する。それ
ぞれの冷却ドラム１の周面で成長した凝固シェルは、キ
ッシングポイント６で圧接され、薄肉鋳片７として送り
出され、ピンチロール８等を経由して次工程に搬送され
る。なお、冷却ドラム１の周辺には、クリーニングブラ
シ９．ドラムコータ１０等を配置する場合もある。

この装置を使用して、温度１５００℃のステンレス鋼組
成をもつ溶鋼から、６５ｍ／分の鋳造速度で肉厚２．４
ｍ、　　板幅８００報の薄肉鋳片７を製造した。得られ
た薄肉鋳片７の表面状態を測定したところ、冷却ドラム
１０種類に起因して第１表に示すように割れ発生状況が
異なっていた。なお、割れ発生指数は、鋳片表面積１　
ｍ’当たりの縦割れ長さ（ｍ）で表している。

第１表から明らかなように、周面を平滑に仕上げた冷却
ドラム１を使用して鋳造を行った場合、得られた薄肉鋳
片７には多数の割れが発生していた。これに対し、深さ
３０μｍで直径０，５罪の円形状開口部をもつ窪みを周
期的に形成した冷却ドラム１を使用した場合、割れ発生
率は、１７１０以下に低減した。しかし、この場合にも
、若干の割れが発生することが避けられない。

そこで、第２図（ａ）及び（ｂ）に示すように窪みを周
期的に変化させ、且つ面積率変動率αを５％／酷以下に
した冷却ドラノ・１を使用し鋳造を行ったところ、割れ
発生は実質的になくなった。これは、前述した窪みの周
期的変化で割れ発生を抑え込むメカニズムに対する考察
を支持するものである。

次いで、窪みの周期Ｗ及び面積率の変化Ｑｈをそれぞれ
５關及び１５％で一定にし、面積率変動率αが割れ発生
に与える影響を調べた。第２表は、その実験結果を表し
たものである。第２表から明らかなように、面積率変動
率αが５％／市を超えて大きくなりすぎると、窪みを粗
に形成した部分と密に形成した部分とにおける冷却条件
の相違が顕著になり、境界部分に割れが生じ易くなった
。

これに対し、面積率変動率αを最高で５％／ｗ以下に抑
えるとき、窪みを周期的に形成した効果が発揮され、優
れた品質の薄肉鋳片が得られた。なお、第２表において
は、面積率変動率αを最高値で表している。

第２表面積率変動率αと割れ発生指数の関係〔発明の効
果〕 以上に説明したように、本発明においては、局面に形成
する窪みの分布に周期的な変化を与え、且つ面積率変動
率を５％／ｌ以下にすることによって、薄肉鋳片の変形
を打ち消すように凝固シェルの成長を行わせている。そ
の結果、割れ等の欠陥がなく優れた表面性状をもつ薄肉
鋳片を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却ドラム局面に刻設した窪みの周期Ｗと面積
率の変化量との関係を表したグラフであり、第２図は窪
み分布に関する例を示し、第３図はこの冷却ドラムを組
み込んだ薄肉鋳片用達ｉ！鋳造装置を示す概略図であり
、第４図は凝固シエ）しの成長状態を模式的に示す図で
ある。 １：冷却ドラム　　　　　２：溶融金属３：凝固シェル
　　　　　３ａ＝肉厚部３ｂ：蒲肉部 ５：タンデイツシユ ７：薄肉鋳片 ９：クリーニングブラシ α：面積率変動率 ｈ：面積率の変化量 ４：エアギャップ ６：キッシングポイント ８：ビンチロール １０ニドラムコータ Ｗ：窪みの周期

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直径が０．１〜１．２ｍｍの円形又は長円状の開口
   部をもち、深さが５〜１００μｍの窪みを、周期的に変
   化する分布率で鋳型の一部を構成する冷却ドラムの周面
   に形成し、且つ前記窪みの分布率を前記冷却ドラムの面
   積率で表したとき、ドラム軸方向の面積率変動率を５％
   ／ｍｍ以下にしたことを特徴とする薄肉鋳片連続鋳造装
   置用冷却ドラム。