JPH02290651A - 薄肉鋳片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、双ロール方式で優れた形状特性及び表面性状
の薄肉鋳片を製造する方法及び装首に閲する。

〔従来の技術〕

近年、鋼の連続鋳造の分野では薄肉鋳片の鋳造技術の開
発が進められており、双ロール方式．ＩＬロール方式．
双ベルト方式，単ベルト方式，ロールーベルト方式など
の各種の方式が提案され、その一部は工業生産のレベル
まで達している。しかし、未だ、生産性，鋳片品質の確
保等の点で、いずれも完成の域に至っているとは言い難
い。

薄肉鋳片の鋳造において古くから度々実験されているも
のとして、例えば垂直又は傾斜型の双ロール方式の連続
鋳造設備がある。この場合も、設備の耐久性、操業上の
問題と共に、鋳造された薄肉鋳片の品質上で解決すべき
問題がある。その一つとして、鋳片内部組織の不均質を
防止することがある。因に、内部組織が不均質の薄肉鋳
片を充分な熱処理なしで圧延した場合、冷延製品の表面
が平滑性を欠いたり、割れ発生等の欠陥が発生したり、
加工性に不足する状態になる。その結果、製品の商品価
値が著しく損なわれる。

双ロール方式の連続鋳造設備で薄肉鋳片を製造するとき
、機内における凝固の開始から完了までの時間は比較的
短いが、凝固完了直後の鋳片温度が１４００℃前後と極
めて高いため、鋳片内部組織の均質化が不安定となりや
すく、スラブやビレット等の連続鋳造における二次冷却
体で行うスプレー冷却のような手段では、これらの組織
の不均質化現象を阻止することは難しい。

このような現象の発生を防止する手段として、冷却ロー
ルを使用して薄肉鋳片を接触させ、急速冷却する方法が
知られている。すなわち、気体の動圧，ピンチロールの
牽引力．押付けロールの圧力等によって、キッシングポ
イントから出て来た薄肉鋳片を一方の冷却ロールの周面
に一定の長さにわたって巻き付け、接触伝熱によって薄
肉鋳片の保有熱を冷却ロールにより急速に抜熱しようと
するものである。

たとえば、特公昭６３−１９２５８号公報では、キッシ
ングポイントより下流側の冷却ロールの周面に近接した
位置で薄肉鋳片に冷却用気体を噴射させると共に、この
噴射位置より下流側に配置されたピンチロールにより薄
肉鋳片に張力を与え、薄肉鋳片を冷却ロールの円周方向
所定範囲の表面に引き続き密着させている。これにより
、薄肉鋳片は、冷却ロールの周面を介した接触伝熱によ
って急冷され、均一で黒色酸化被膜のない良質の製品が
得られるとされている。

また、特開昭６３−６８２４８号公報では、大径の主ロ
ールと小径の補助ロールを組み合わせたロール式連続鋳
造設備が開示されている。そして、キッシングポイント
よりも下流側にある主ロールの外周に、鋳造部のロール
ギャップと同じ間隔をもって小径の水冷式補助ロールを
稠密に配置している。

これにより、キッシングポイントを出た後の薄肉鋳片を
支持する機能と、薄肉鋳片を冷却する能力が向上する。

そのため、凝固が完了していない薄肉鋳片がキッシング
ポイントを出た後にブレークアウトすることが回避され
、薄肉鋳片の連続鋳造を円滑に行うことができるとされ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特公昭６３−１９２５８号公報の提案は、実施例に関す
る記載で述べられているように、１００　μｍ程度の極
めて薄い板材を製造することを狙っている。そのため、
一方の冷却ロールの周面に薄肉鋳片が巻き付いて実質的
なロール径が増大しても、そのロール径の増加分は無視
できる程度に小さなものであり、双方の冷却ロールを同
一の回転速度で駆動させても周速差は微小であり、横割
れ等の発生の心配はあまりない。

ところが、たとえば１叩以上の比較的肉厚の薄肉鋳片を
同径，等速の一対の冷却ロールによって製造しようとす
るときには、その薄肉鋳片の厚みに起因して次のような
問題が生じる。すなわち、薄肉鋳片が巻き付いた一方の
冷却ロールは、薄肉鋳片の厚み分だけロール径が実質的
に増加したことになる。そこで、双方の冷却ロールを同
じ回転速度で駆動すると、薄肉鋳片が巻き付いた側の冷
却ロールは、他方の冷却ロールよりも周速度が大きくな
る。この周速差によって、未だ充分な強度を発現してい
ない薄肉鋳片の表面に剪断力が作用し、横割れ等の欠陥
が発生する原因となる。

他方、特開昭６３−６８２４８号公報記載の方法は、薄
肉鋳片のブレークアウトを防止することを狙ったもので
ある。しかし、この方法においては、主ロールと補助ロ
ールの周速について具体的な説明がなく、主ロールと補
助ロールの周速差による横割れ等の発生防止について全
く言及がなく、この横割れ防止対策が講じられていると
は言い難い。

そこで、本発明は、凝固完了直後における一対の冷却ロ
ール間における実質的な周速度差をなくして、キッシン
グポイントから出てくる凝固完了直後の薄肉鋳片の表層
部に横割れを発生せず、且つ内部組織を均質化できる薄
肉鋳片の鋳造方法及び装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の連続鋳造方法は、その目的を達成するために、
周速度比を調整自在な一対の冷却ロールの間に形成した
湯溜り部に溶融金属を注入し、これを急冷・凝固させて
薄肉鋳片を鋳造する際、キッシングポイントから送り出
された直後の薄肉鋳片を一方の冷却ロールの周面に接触
走行させて冷却するようにした薄肉鋳片の鋳造方法にお
いて、該薄肉鋳片の肉厚に応じて冷却ロールの一方又は
双方の周速度を調整して、前記一方の冷却ロールに接し
ている薄肉鋳片の外面の周速度とこの薄肉鋳片の外面に
接する他方の冷却ロールの外周面における周速度を一致
させることを特徴とする。

また、本発明の連続鋳造装置は、湯溜り部を形成する一
対の冷却ロールと、該冷却ロールのキッシングポイント
から送り出された薄肉鋳片を一方の冷却ロールの周面に
押し付けながら走行させる押付けロールと、前記冷却ロ
ールのそれぞれを回転駆動させる駆動装置とを備えてお
り、該駆動装置が互いに独立して制御されることを特徴
とする。

ここで、キッシングポイントから押付けロールまでの一
方の冷却ロールの周面に対向して、該周面に薄肉鋳片を
押圧する押圧手段を付加することができる。この押圧手
段としては、キッシングポイント側で冷却ロールに対す
る押圧力を大きくした複数の補助押付けロール、薄肉鋳
片の表面に液冷媒を噴射させるノズル等が使用される。

また、押付けロールとしては、内部又は外部に冷却手段
を備えているものが使用される。更に、キッシングポイ
ントから送り出された薄肉鋳片と接触する側の冷却ロー
ルを、他方の冷却ロールよりも大径にすることもできる
。

〔作用〕

本発明においては、キッシングポイントを出た直後の薄
肉鋳片を、押付けロールによって一方の冷却ロールの周
面に押し付ける。冷却ロールの周面を介して接触伝熱に
よって、薄肉鋳片を急冷する。これによって、凝固完了
後の鋳片組織の不均質化が抑制される。このとき、薄肉
鋳片が押し付けられた側の冷却ロールは、薄肉鋳片の肉
厚分だけロール径が実質的に増加したことになる。

この状態で双方の冷却ロールを同一の回転速度で回転さ
せると、前述したように周速度差に起因した応力が薄肉
鋳片に発生する。そこで、該薄肉鋳片の厚みに応じて薄
肉鋳片が巻き付けられた側の冷却ロールの回転数を落と
し、その周速度を、他方の冷却ロールの周速度に一致さ
せる。

このとき、肉厚ｔの薄肉鋳片が巻き付けられる側の冷却
ロールのロール径をｄ１，回転速度をＶとし、他方の冷
却ロールのロール径をｄ２，回転速度をｖ２とするとき
、回転速度Ｖ．及びｖ２の間に、ｖ＋／ｖｈ＝ｄｚ／（
ａ＋±２ｔ）　　　・・＝（１）の関係を維持すること
が必要である。また、同じロール径ｄの冷却ロールを使
用する場合には、回転速度比を、 Ｖｌ／Ｖ２＝１−２　ｔ／（ｄ＋２　ｔ）　・・・・（
２）に維持する。

このように薄肉鋳片が巻き付けられる側の冷却ロールの
回転速度を落とすことによって、薄肉鋳片の表面側の周
速度を、その表面に接する他方の冷却ロールの周速度に
一致させる。その結果、薄肉鋳片の表面と他方の冷却ロ
ールの周面との間に応力の発生がな＜、横割れ等の欠陥
発生が防止され、特に１〜９　ｍｍの中間厚の薄肉鋳片
の連続鋳造に適用して顕著な効果を奏する。また、得ら
れた薄肉鋳片は急冷により組織が均質化され、表面性状
にも優れており、特にステンレス薄肉鋳片の製造に適し
、後工程である圧延工程での光沢ムラ等の表面性状欠陥
や内部欠陥を発生することがなく、また、加工性にも優
れた製品が得られる。

〔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。

本実施例で使用した連続鋳造設備の概略を第１図に示す
。本実施例においては、一対の冷却ロールｌａ，　ｌｂ
を互いに平行に配置し、その周面のロール軸方向両端部
をサイド堰（図示せず）で仕切り、湯溜り部２を区画ず
る。この楊溜り部２に、タンディッンユ等の中間容器か
ら注湯ノズルを介して溶鋼を注入した。注入された溶鋼
は、冷却ロールｌａ，　ｌｂを介した抜熱によって冷却
・凝固し、それぞれの冷却ロールｌａ，　ｌｂの周面に
凝固／エルとなって成長する。

凝固ンエルは、冷却ロールｌａ，　ｌｂの回転に伴って
キッシングポイント３に向けて搬送され、キッシングポ
イント３の近傍で張り合わされて一枚の薄肉鋳片４とな
る。キッシングポイント３かラ出た後の薄肉鋳片４は、
内部に水冷機構をもつ押付けロール５によって、一方の
冷却ロール１ａの周面に押し付けられながら走行する。

このとき、薄肉鋳片４は、冷却ロールｌａの周面に密着
した状態にあるため、その保有熱は冷却ロール１ａを介
して抜熱される。その結果、薄肉鋳片４が急冷され、組
織の不均質化が抑制される。

このように薄肉鋳片４を冷却ロール１ａに密着させた状
態でキッシングポイント３から送り出すとき、冷却ロー
ル１ａの実質的なロール径が薄肉鋳片４の厚み分だけ増
加したことになる。そこで、このロール径の実質的な変
動に基づく周速度差を相殺するため、冷却ロールｌａ，
　ｌｂをそれぞれ別個の駆動装置５ａ，　５ｂで駆動し
、冷却ロールｌａに巻き付いた薄肉鋳片４の表面の周速
がキッシングポイント３において対向する冷却ロール１
ｂの周速度と同一になるように、個々の駆動装ｉｔ６ａ
，　６ｂを制御する。したがって、キッンングポイント
３において薄肉鋳片４内に円周方向の応力が発生するこ
とがなくなり、比較的厚内の薄肉鋳片４を製造する場合
にも、薄肉鋳片４に横割れを発生させることなく、押付
けロール５を使用して薄肉鋳片４を急冷することができ
る。

なお、駆動装置５ａ，　５ｂによる冷却ロールｌａ，　
ｌｂの周速制御は、薄肉鋳片４の厚みのプリセット，冷
却ロールｌａ，　ｌｂのロールギャップ検出値等のイン
プットによって行われる。また、押付けロール５の直径
は、薄肉鋳片４が充分に冷却されて、冷却ロール１ａか
ら剥離するときの許容歪みを考慮して決められる。冷却
ロール１ａから剥離された薄肉鋳片４は、ピンチロール
７を経て圧延等の後工程に搬送される。

キッシングポイント３から押付けロール５まで薄肉鋳片
４が走行する間に、薄肉鋳片４と冷却ロール１ａとの間
の接触状態を向上させるため、第２図に示すように各種
の手段を採用することができる。

第２図（ａ）は、キッシングポイント３と押付けロール
５との間に、冷却ロール１ａの周面に沿って複数の補助
押付けロール３ａ，　３ｂを配置したものである。これ
ら補助押付けロール８ａ，　８ｂによって、冷却ロール
１ａの周面に対する薄肉鋳片４の接触状態が改善される
。このとき、最上段の補助押付けロール８ａによる押し
力を、下流側にある補助押付けロール８ｂの押し力より
も大きくすることが好ましい。これにより、薄肉鋳片４
の熱収縮に起因した引張り力がキッシングポイント３域
にある脆弱な薄肉鋳片４に加わることが大幅に軽減され
る。

第２図（ｂ）は、冷却ロール１ａで薄肉鋳片４を接触冷
却するときの冷却能力の不足を補い、且つ冷却ムラの発
生を防止するために、冷却ロール１ａ周面にある薄肉鋳
片４に対して液冷媒を吹き付けている状態を示す。この
液冷媒の吹付けにより、特に厚めの薄肉鋳片４を鋳造す
るとき、より均一な冷却ができる。しかし、液冷媒がキ
ッシングポイント３を直撃しないように、ノズルチップ
９の選択が必要とされる。そこで、ノズルチップ９のノ
ズル孔を開口した側に複数のルーバ１０を取り付け、ノ
ズル孔から噴射される液冷媒を、このルーバ１０によっ
て薄肉鋳片４の表面に案内している。

第２図（Ｃ）では、押付けロール５を外部冷却方式とし
ている。すなわち、押付けロール５の周面に冷却水ノズ
ルｌ１を対向させ、この冷却水ノズル１１から噴射され
た冷却水で押付けロール５の周面を冷却している。この
方式によるとき、押付けロール５の小型化が図られ、振
動等の悪影響を冷却ロール１ａに与えることが抑えられ
る。

第２図（ｄ）では、双方の冷却ロールｌａ，　ｌｂのう
ち薄肉鋳片４の接触冷却に使用される冷却ロール１ａを
、他方の冷却ロール１ｂよりもロール径の大きなものと
している。この場合、薄肉鋳片４が接触冷却される長さ
を大きくとることが容易であり、鋳片押し付けのための
ロール，液冷媒ノズルの装着や維持が容易になる。

なお、以上に説明した第２図（ａ）〜（ｄ）の何れにあ
っても、冷却ロールｌａ，　ｌｂは、第１図に示すよう
にそれぞれ別個の駆動装置５ａ，　６ｂに接続されてお
り、駆動装置５ａ，　５ｂの制御によって薄肉鋳片４の
表面における周速度を他方の冷却ロール１ｂの周速度に
一致させている。

このように周速度を異ならせて冷却ロールｌａ，ｌｂを
回転させながら薄肉鋳片４の鋳造を行う方法は、特に薄
肉鋳片４の厚みｔがロール径ｄの１／５００を超えるよ
うになったとき、顕著な効果を発揮する。すなわち、ｔ
／ｄが１　／５００以下では前述した（２）式で２　ｔ
／（ｄ＋２　ｔ）＝０としても実操業上に問題を生じな
い。しかし、ｔ／ｄが１　／５００を超えるようになる
と、この補正項橙取り込んで冷却ロールｌａ，　ｌｂの
実質的な周速を一致させることが必要になる。

また、本発明は急速冷却が可能であり、冷却ロール間の
周速度差による漢割れ発生の危険度の高い１〜９胴のス
テンレス薄鋳片の鋳造に適用して、顕著な効果を奏する
ものである。

次いで、具体的な操業データを示す。

ＳＯＳ３０４組成をもち温度１５００℃のステンレス溶
鋼を湯溜り部２に注湯し、肉厚２ｍｍで板幅８００市の
薄肉鋳片４を鋳造速度９０ｍ／分で鋳造した。

使用した冷却ロールｌａ，　　ｌｂは、共にロール径が
１２００ｍであった。そして、キッシングポイント３か
ら出た薄肉鋳片４を、冷却ロール１ａの周面に沿って４
５０　ｍｍ走行させた後、周面から離間させて後工程に
搬送した。

このとき、冷却ロールｌａの回転速度を２４．Ｏｒｐｍ
に維持し、冷却ロール１ｂの回転速度を２４．　ｌｒｐ
ｍ　に維持した。これにより、薄肉鋳片４の表面と冷却
ロール１ｂ周面との間の界面において、薄肉鋳片４表面
及び冷却ロール１ｂの周速度は、共に２４ｍ／分と一致
していた。この状態で得られた薄肉鋳片４には、横割れ
等の表面欠陥が発生しておらず、内部組織も均質であっ
た。この薄肉鋳片４を圧延したとき、光沢ムラ等の表面
欠陥や内部欠陥のない優れた製品を得ることができた。

他方、冷却ロールｌａ，　ｌｂを同一回転速度で駆動し
、他は同じ条件下で薄肉鋳片４を鋳造したところ、得ら
れた薄肉鋳片４の表面にかなりの横割れが発生した。こ
の横割れは、薄肉鋳片４を圧延するときに板破断等を起
こす原因となるため、圧延に供せずスクラップ化した。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、キッシング
ポイントから出て来た薄肉鋳片を一方の冷却ロールの周
面に接触させて、薄肉鋳片の保有熱を冷却ロールを介し
て抜熱するとき、冷却ロールの回転速度を調整すること
によって、薄肉鋳片に周速度差に起因する応力が加わる
ことを防止している。これにより、薄肉鋳片に剪断力等
が働くことがなくなり、優れた形状特性をもつ製品が得
られる。また、製造された薄肉鋳片は、急冷されて組織
が均質化されており、後工程で圧延した場合に光沢ムラ
等の表面欠陥や割れ等の内部欠陥を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例で使用した設備構成の概略を示し
、第２図は一方の冷却ロールに対する薄肉鋳片の押圧状
態を改善するための手段を数例示す。 ｌａ，ｌｂ：冷却ロール　　２：湯溜り部３：キッシン
グポイント４：薄肉鋳片 ５；押付けロール　　　６ａ，　６ｂ：駆勅装置７：ピ
ンチロール　　　８ａ，　８ｂ：補助押付けロール９：
ノズルチップ　　　ｌＯ：ルーバ ｌ１：冷却水ノズル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周速度比を調整自在な一対の冷却ロールの間に形成
   した湯溜り部に溶融金属を注入し、これを急冷・凝固さ
   せて薄肉鋳片を鋳造する際、キッシングポイントから送
   り出された直後の薄肉鋳片を一方の冷却ロールの周面に
   接触走行させて冷却するようにした薄肉鋳片の鋳造方法
   において、該薄肉鋳片の肉厚に応じて冷却ロールの一方
   又は双方の周速度を調整して前記一方の冷却ロールに接
   している薄肉鋳片の外面周速度とこの薄肉鋳片の外面に
   接する他方の冷却ロールの外周面における周速度を一致
   させることを特徴とする薄肉鋳片の連続鋳造方法。 ２、湯溜り部を形成する一対の冷却ロールと、該冷却ロ
   ールのキッシングポイントから送り出された薄肉鋳片を
   一方の冷却ロールの周面に押し付けながら走行させる押
   付けロールと、前記冷却ロールのそれぞれを回転駆動さ
   せる駆動装置とを備えており、該駆動装置が互いに独立
   して制御されることを特徴とする薄肉鋳片の連続鋳造装
   置。 ３、請求項２記載のキッシングポイントから押付けロー
   ルまでの一方の冷却ロールの周面に対向して、該周面に
   薄肉鋳片を押圧する押圧手段を付加したことを特徴とす
   る薄肉鋳片の連続鋳造装置。 ４、請求項３記載の押圧手段が、複数の補助押付けロー
   ルであり、キッシングポイント側の補助押付けロールの
   冷却ロールに対する押圧力を大きくしたことを特徴とす
   る薄肉鋳片の連続鋳造装置。 ５、請求項３記載の押圧手段が、薄肉鋳片の表面に液冷
   媒を噴射させるノズルであることを特徴とする薄肉鋳片
   の連続鋳造装置。 ６、請求項２記載の押付けロールが、内部又は外部に冷
   却手段を備えていることを特徴とする薄肉鋳片の連続鋳
   造装置。 ７、請求項２記載の冷却ロールのうち、キッシングポイ
   ントから送り出された薄肉鋳片を押付けロールで押し付
   ける側の冷却ロールの径を、他方の冷却ロールの径より
   も薄肉鋳片の厚み分大径にしたことを特徴とする薄肉鋳
   片の連続鋳造装置。