JPH0377747A - 薄肉鋳片の連続鋳造方法 - 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、単ドラム方式、ドラム−
ベルト方式等の薄肉鋳片の連続鋳造方法に関し、特に一
対の冷却回転ドラムで凝固殻を形成して表面性状、品質
の優れた薄肉鋳片を製造する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、金属の連続鋳造の分野において、製造コストの低
減、新材質の創出等を目的として、最終製品形状に近い
薄肉鋳片を内部に冷却機構を設けたドラム式連続鋳造装
置により鋳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、例えば実開昭５８−１５７２５０号、特
開昭６０−１８４４４９号あるいは特開昭６２−１３０
７４９号公報など各種の方法が提案されている。

上記特開昭６０−１８４４４９号公報は、鋳片凝固厚み
の均一化、表面割れの防止を目的として冷却ドラム表面
に凹凸を設ける方法が、又、特開昭６２−１３０７４９
号公報は、鋳造時の巻き込みによって鋳片表面品質を劣
化させるスカムの発生を防止するために不活性ガス雰囲
気内で鋳造する方法について述べられたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、本発明者等の実験によれば、前記諸提案の技術
のみでは、表面品質、形状の優れた鋳片を安定して得る
ことが困難であることがわかった。

例えば、特開昭６０−１８４４４９号公報のドラム表面
凹凸は、約４μ−以上の大きさに設定されているが、鋳
片厚さとの関係を十分認識していないため、鋳片表面割
れの防止あるいは製品板表面品質向上の観点から問題が
多い。すなわち、薄手鋳片の場合に、あまり大きな凹凸
が鋳片表面に形成されるとその部分における熱応力の集
中が促進されて、微細な割れが発生し、冷延後の製品板
の表面欠陥として残存する。又、厚手鋳片において、鋳
片厚に比較して凹凸が小さいと、薄手鋳片の場合とは逆
に凝固収縮応力の分散が十分に行われず、この場合には
開口性の大きな表面割れ発生の原因となる。

一方、特開昭６２−１３０７４９号公報は、その回転鋳
型表面に凹凸が形成されていないため、急冷による熱収
縮量の増大によって局所的な応力集中が生じ表面割れが
発生する。

本発明は、か覧る従来技術の問題点、すなわち薄手鋳片
の表面割れ、表面品質欠陥発生の問題点を鋳片厚みが変
更になった場合でも解決することができる鋳造方法を提
供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前述の問題点を解決するために、−対の冷却
ドラムの湯溜り部に鋳造する鋳片の板厚に応じた割合で
溶湯吸収性（可溶性）ガス（例えばＮ！ガス）と溶湯非
吸収性（非可溶性）ガス（例えばＡｒガス）を混合して
供給し、か＼る雰囲気下で表面に窪みを形成した冷却ド
ラムによって薄肉鋳片を連続的に鋳造することにより鋳
片表面の凹凸転写高さを鋳片厚に応した最適の高さに調
整することを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の前記手段は、次のような研究の底梁によって得
られたものである。

先ず本発明者等は、第１図に示す一対の回転冷却ドラム
式連続鋳造機により、湯溜り部へ溶湯吸収性ガス、例え
ば、Ｎｔ富ガス導入した状態で薄手鋳片を鋳造した。な
お、本鋳造機は、溶湯８を収容するタンデイツシュｌの
下方に注湯ノズル２を設け、その下位に湯溜り部７を形
成するように一対の冷却ドラム３．４を配置し、さらに
上記湯溜り部７を大気と遮断するシールチャンバー５を
タンデイツシュ１と冷却ドラム３．４の間に設置するこ
とによって構成されている。上記冷却ドラム３，４の表
面には深さ３０μ■、直径０．５閣、面積率３０％程度
の窪みが配置されている。又、６はサイド堰、９および
ｌＯはブラシロールである。

以上の鋳造機において、溶湯８はタンデイツシュｌより
注湯ノズル２を介して湯溜り部７に溜り、回転する冷却
ドラム３，４により急速に冷却・凝固されて鋳片８−１
が形成される。シールチャンバー５にはガス供給パイプ
５−１によりＮ２ガスが連続的に供給されるので、Ｎ２
ガスの雰囲気中で鋳造されることになる。

本発明者等は、オーステナイト系ステンレス鯛を対象と
して上記方法で鋳造し、鋳造後の鋳片の表面状態の観察
を行った。その結果を第２図に示す。

第２図（ａ）は鋳造時に発生する冷却ドラムの富み部へ
の鋳片表面の転写プロフィールを示し、また同図（ロ）
は顕微鏡による鋳片断面組織観察結果を示す、第２図（
ａ）、（ロ）から明らかなように、冷却ドラム窪み部分
に相当する箇所は鋳片表面が凸状に形成され、しかもそ
の凸部の中央部の組織は周りに比べてや＼大きくなると
いう特徴を有している。

次に、本発明者等はシールチャンバー５に溶湯非吸収性
（非可溶性）ガス、例えばＡｒガスを導入して上記と同
様の試験を行った。その結果を第３図に示す、第３図（
ａ）から冷却ドラムの窪み部への鋳片表面の転写プロフ
ィールは、Ｎ２ガスを使用した第２図（ａ）の場合とは
異なり凹状に形成されている。また、冷却ドラム窪み部
分に相当する箇所は、組織が著しく粗大化している。

以上の結果より、薄手鋳片の連続鋳造方法においてシー
ルチャンバー内のシールガスの種類によって、冷却ドラ
ム表面の窪みに対応する鋳片表面の転写プロフィールと
組織の異なることが判明した。

一般に、連続鋳造機の回転冷却ドラムは冷却機構を内蔵
した銅ロール表面にニッケルメッキして構成されるが、
鋳造する溶湯が例えばオーステナイト系ステンレス鋼の
場合、溶鋼の温度が１５００°Ｃ近くになるので、これ
に耐え得るドラムとするため受熱したドラムから充分抜
熱する冷却機構が必要である。しかし、本発明のような
薄肉鋳片を対象とした場合には鋳片への冷却効果が大き
過ぎて表面割れが発生し易く、これを防止するためドラ
ムの抜熱量をコントロールする窪みがドラム表面に必要
となる０通常、窪みの深さは５〜１００μ閤の範囲で、
実用的には３０μｍ前後である。か＼るドラムを用い、
溶湯吸収性ガス、例えばＮ２ガス雰囲気で鋳造すると、
ドラム表面窪み内に存在するＮ２ガスが湯溜り部のメニ
スカス部で溶湯中に吸収され、ドラムの窪み部分が減圧
状態となって溶湯の浸入が容易となるために鋳片表面に
凸転写のプロフィールが形成される。一方、溶湯非吸収
性ガス、例えばＡｒガス雰囲気で鋳造すると、ドラム窪
み内のＡｒガスは溶湯に吸収されず残存し、さらに受熱
によって膨脹するために窪み部への溶湯の浸入が妨げら
れ凹転写プロフィールが形成されるのである。

薄肉鋳片を鋳造する際、通常は直径０．５　ＩＩＩｍ、
深さ３０μｍ前後の窪みを有する一対の冷却ドラムを用
い、この冷却ドラムの回転速度を変えることにより鋳片
厚みを調整している。従って、表面割れを防止するには
、板厚に応じて冷却ドラムの抜熱量を調整する必要があ
るが、鋳片厚み毎にドラム表面の窪みの形態（面積率、
径、深さなど）を変えた冷却ドラムを準備、使用するこ
とは実技的ではない。

また、冷却ドラムの窪みに凝固シェルの一部が凸状とな
って入り込むと鋳片に作用する熱応力が各凸状部分に分
散されて、特定箇所（例えば凝固遅れ部）への応力集中
が緩和されるため表面割れが発生しにく盲なるが、凸部
があまりに大きくなり過ぎると、冷延製品板での光沢む
ら等の原因となる。更に、凸部が小さ過ぎたり、又凹の
状態になると、緩冷却効果はあるものの凝固シェルが収
縮する際、冷却ドラム表面を任意にすべり弱い箇所に熱
応力が集中して開口性の大きな割れが発生する。特に程
度の激しい凹状態では前記第３図に示すように組織の粗
大化が激しく最終製品の品質に悪い影響を与える。

本発明は鋳造雰囲気ガスの上記特性に基づき、鋳片厚に
応じ、又は凝固殻の凹凸の状態に応じて、Ｎ２ガスとＡ
ｒガスの混合割合を調整して、最適の表面状態を極めて
容易に実現しうるものである。

本発明者等は以上の技術認識を次のような試験によって
確認した。

すなわち、Ｓｔ／Ｓ　３０４組織をもつオーステナイト
系ステンレス鋼を前述の連続鋳造機を用いて、板幅８０
０ｍｍ、板厚２ａＩＩＩと５ｍ＋ｓの薄肉鋳片に鋳造し
た。

鋳造時の雰囲気ガスとして、Ｎ２とＡｒの混合割合を種
々変化させたガスを使用し、また、冷却ドラム表面に直
径０．５　ｍ、深さ３０ｕＩＩ＋の窪みが面積率３０％
の割合で加工されている冷却ドラムを使用した。

第４図は上記条件で得られた鋳片のドラム窪みへの転写
プロフィール（凹凸高さ）を雰囲気ガス混合割合に対し
て図示したものである。同図から明らかなように溶湯吸
収性ガス、すなわちＮ２ガスの割合が増加するに従って
鋳片表面の転写凹凸高さ（凹転写の場合には深さ）は増
大している。

また、転写の高さ（深さ）は、板厚の薄い場合（２閣厚
）の方が厚い場合（５ｍ＋ｓ厚）に比べて顕著である。

次に第４図に示す転写プロフィールを有する鋳片の表面
割れならびに５０％冷延後の光沢むら発生状況について
調査を実施した。その結果を第１表に示す。同表に見ら
れるように、鋳片割れを防止するには、２閣厚鋳片では
Ｎ２濃度約４０％以上の条件で、また、厚手５閣厚鋳片
ではＮ２濃度を約５０％以上にして鋳片表面の凸転写高
さを約５μ−以上確保する条件で鋳造を実施すれば良い
ことが判った。さらに、たとえ鋳片割れは全く発生しな
くても凸転写高さが約１５μ−を越えると冷延後の光沢
むらが顕著となり、製品表面品質を著しく低下させるこ
とが明らかとなった。

以上述べたように、本発明のＮ、ガスとＡｒガスの混合
割合を鋳片厚みに応じて適正範囲にコントロールすれば
、表面割れがなく、しかも平均した結晶粒の鋳片を得る
ことができる。

なお、本発明に用いる溶湯吸収性（可溶性）ガスにはＮ
！ガスの他にＨｌ　、Ｃｏｔ　、Ｃｏ、ＮＨ。

などがあり、又溶湯非吸収性ガスにはＡｒガスの他にＨ
ｅなどが使用される。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

〔実施例〕

（１）常法により溶製した第２表に化学成分を示す。

オーステナイト系ステンレス鋼を第１図に示したツイン
ドラム方式の連続鋳造機を用いて板幅８００−１板厚２
ｍの薄肉鋳片に鋳造した。

鋳造条件は次の通りであった。

鋳造雰囲気ガス （イ）　　Ｎ、Ａｒ混合ガスにおけるＮ２濃度５０％ （０）　　　　　同　　　上　　　　　　　　　　　−
７０％鋳造速度　　　　　８０ｍ／分 冷却ドラム表面窪−−−−−−−直径０．５ｍ、　Ｆｌ
す３０ａｔａ、面積率３０％、 得られた鋳片の表面転写凹凸高さは （ｎの場合　・−・−・−・　　３μｍ（（２）の場合
　・・−・−１０μ− であり、いずれも鋳片表面の割れ発生はなく、また冷延
後の光沢むらも認められなかった。

これに対し、鋳造雰囲気内のＮ□Ａｒ混合ガスにおける
Ｎ！濃度を ０９３０％、　　（ロ）１００％ に調節したとき、鋳片表面の転写凹凸高さはＩ／→　−
５μ−１に）　　１５μｍ であり、その表面性状は、 ＆→　鋳片割れ　・−・−＝　　０．０５　ｔａ／ｒｒ
ｒ光沢むら　−一−−−−・　軽微、 に）鋳片割れ　・−・−なし、 光沢むら　　　　多い、 であって、いずれも製品表面品質は不良であった。

（２）実施例（１）と同じ化学成分をもつオーステナイ
ト系ステンレス鋼を同様の連続鋳造機を用いて板幅８０
０ｍ、板厚５閣の薄肉鋳片に鋳造した。鋳造条件は下記
の雰囲気ガス＆ｌ戒を除いて実施例（１）と同様であっ
た。

休）Ｎ、、Ａｒ混合ガスにおけるＮ、１１度８０％ （→　　　　同　　　上　　　　　　　　　　　−１０
０％得られた鋳片の表面転写凹凸高さは Ｏ）の場合　　−１７μ■ 匈の場合　　−２０ｔｌｌｌ であり、いずれも鋳片表面割れ、光沢むら共に認められ
なかった。

一方、鋳造雰囲気のＮｚ、Ａｒ混合ガスにおけるＮ！濃
度を （ト）　　０％、　　　　　（チ）３０　％に調節した
とき、鋳片表面の転写凹凸高さは（ｈ）−１４％、（チ
）−５μ輸 であり、その表面性状は （ト）鋳片割れ　−−一−−・−・　１．５　曽／ｒ＋
？光沢むら　・−・−・−多い （チ）鋳片割れ　・＝−＝−０，４ｔａ　／　ｒｒｒ光
沢むら　　　　軽微 であって、いずれも製品表面品質は不良であった。

（発明の効果） 本発明は上述の如く鋳造時の薄肉鋳片の表面状態を雰囲
気ガスの成分をコントロールすることにより任意に調整
可能で、得られた鋳片は割れや結晶粒の粗密のない表面
性状をもつものとなり特に冷延製品の表面品質の厳しい
ステンレス鋼板を製造するに際し、極めて大きな工業的
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す連続鋳造機の一部断面
側面図、第２図（ａ）（ｂ）はＮ２ガス雰囲気で鋳造し
たときの顕微鏡組織と転写プロフィールを示す図、第３
図（ａ）（ロ）はＡｒガス雰囲気で鋳造したときの顕微
鏡組織と転写プロフィールを示す図、第４図は雰囲気ガ
スの混合割合と鋳片表面凹凸転写高さとの関係を示す図
である。 ｌ・・・タンデイツシュ、２・・・注湯ノズル、３．４
・・・冷却ドラム、　５・・・シールチャンバー６・・
・サイド堰、　　　７・・・湯溜り部、８・・・溶湯、
　　　　　９，１０・・・ブラシロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に冷却機構を備え、且つ表面に窪みを有する一
   対の回転冷却ドラム間に形成された湯溜り部に溶湯吸収
   性（可溶性）ガスと非吸収性（非可溶性）ガスの混合ガ
   スを供給して、かゝる混合ガス雰囲気内で鋳片を鋳造す
   ることを特徴とする薄肉鋳片の連続鋳造方法。 ２、溶湯吸収性ガスが窒素ガスである請求項１記載の方
   法。 ３、溶湯非吸収性ガスがアルゴンガスである請求項１記
   載の方法。 ４、鋳片厚に応じてガス混合割合を調整する請求項１記
   載の方法。