JPH0413053B2 - - Google Patents

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、
ドアム−ベルド方式等の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、新材質の創出などを目的として、最
終形状に近い薄肉鋳片の鋳造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
比較的簡単なものとして、鋳造の主構成要素に内
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、一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。これ等
の鋳造方法においては、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
造設備によつ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つて、開発さ
れたものである。そのため、薄肉鋳片の表面に肉
厚変動等があると、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、良好な表面品質が鋳片を安定して得る
手段として、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エルとの間に断
熱層となるエアギヤツプを形成するように、冷却
ドラムの表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。このエアギヤツ
プによつて、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に均一化され、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問題点〕

しかし、本発明者等の実験によれば、冷却ドラ
ムの表面に特定深さの凹凸を均一に付け、それを
初期の常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つた。たと
えば、冷却ドラムの表面に大きな凹凸を互いに連
続して設けるとき、得られた薄肉鋳片の表面に凹
凸が生成することは勿論、連続している凹凸の部
分において熱応力の集中が促進され、かえつて割
れの発生が助長される。また、冷却ドラムの表面
に線状、角状の凹凸を形状すると、これら凹化の
角の部分が割れの起点となり、薄肉鋳片に多数の
割れが発生する。

このようなことから、冷却ドラムの表面に設け
る凹凸の分布の均一性を確保し、凹凸の深さを特
定することはもちろん、凹凸の形状や凹部（窪
み）の大きさが薄肉鋳片の表面性状に大きな影響
を与えることが判つた。

本発明は、この知見に基づき完成されたもので
あり、特定された形状の窪みを冷却ドラムの表面
に設けることによつて、割れ、肉厚変動等のない
優れた表面性状及び形状特性をもつ薄肉鋳片を製
造することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の冷却ドラムは、その目的を達成するた
め、直径が0.1〜1.2mmの円形又は長円形の開口部
をもち、深さが５〜100μｍの窪みを、互いに接
することなく均一に鋳型の一部を構成するドラム
表面に形成したことを特徴とする。

ここで重要なことは、本発明における窪みは、
凹凸ではなく、凹部を形成することを意味する点
である。

〔作用〕 本発明の冷却ドラムには、その表面に多数の円
形又は長円形の窪みが形成されている。この冷却
ドラムの表面で凝固シエルが形成されたとき、こ
の窪みは、互いに連続しない独立したエアギヤツ
プを形成する。そのため、このエアギヤツプによ
つて緩冷却された未だ剛性の低い状態にある高温
部分は、凝固シエルの表面上に連続することな
く、互いに分断された分布となつている。そし
て、この周囲を、冷却ドラムに直接接触すること
によつて充分に冷却された剛性の大きな部分が取
り囲む。その結果、剛性の低い部分に集中する熱
応力が小さなものとなり、またその部分が互いに
独立した状態にあるため、凝固シエルの収縮に伴
う割れが複数の剛性の低い部分にまたがつて発生
することがなくなることは勿論、各々の剛性の低
い部分においても割れの発生が抑制される。

このようにして、互いに連続することのない窪
みを冷却ドラム表面に形成することによつて凝固
シエルの冷却条件を緩和すると共に、局部的に剛
性が低い状態にある部分の応力が集中することに
よる悪影響を抑制している。

〔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。

第５図は、本発明が適用されたツインドラム方
式の連続鋳造装置を示す。

溶融金属は、タンデイツシユ１等の中間容器か
ら、一対の冷却ドラム２及びサイド堰（図示せ
ず）で仕切られた湯溜り部３に注入される。注入
された溶融金属は、冷却ドラム２の抜熱によつ
て、その表面で冷却・凝固する。このようにし
て、それぞれの冷却ドラム２の表面に形成された
凝固シエルは、冷却ドラム２の回転に伴つて下方
に移動し、キツシングポイント４で圧接、一体化
されて、一枚の薄肉鋳片５として冷却ドラム２の
間から送り出される。この薄肉鋳片５は、ループ
を描きながらピンチロール６に向けて搬送され
る。

このとき、湯溜り部３の溶融金属と接触する冷
却ドラム２の表面には、第１図に拡大して示すよ
うに、直径が0.1〜1.2mmの円形状開口部をもち、
深さが５〜100μｍの窪み１１が、互いに接する
ことなく、均一に且つ稠密に配置されている。こ
の円形状開口部をもつ窪み１１は、線状、矩形
状、偏平状の開口部をもつ窪みと異なり、割れ発
生の起点となる角の部分がない。また、窪み１１
の開口部としては、円形状の他に、長円形状のも
のも使用される。開口部を長円形とする場合、短
径と長径との比を0.6以上とすることが好ましい。
この場合、短径及び長径のいずれも、0.1〜1.2mm
の範囲に維持する。この意味で、本願明細書にお
ける開口部の直径とは、これら短径及び長径を包
含する意味で使用している。

本発明者等の実験によると、窪み１１の直径が
0.1mm未満では緩冷却効果が少ないばかりか、ク
リーニングが難しく、ドラム表面の打疵や汚れの
影響を受け易くて、加工も難しい。他方、窪み１
１の直径が1.2mmをこえると、窪み１１自体が微
小割れの起点になり易くなり、かつ、窪み１１に
溶融金属が侵入して、得られた薄肉鋳片の表面に
多数の微細な突起が生成される。また、窪み１１
が5μｍ未満の浅いものであると、そこに形成さ
れるエアギヤツプの断熱効果が著しく低下する。
加えて、窪みに溶湯が侵入して鋳片の表面に多数
の微細な突起が生成され、製品の品質上も好まし
く無い。他方、100μｍを越える深さをもつ窪み
１１にあつては、開口直径1.2mm以下に窪みに関
する限り、効果の増大は認められず、また冷却ド
ラムの表面強度が低下して摩擦量が増加した。

第２図は、窪み１１の開口部の直径及び深さが
鋳片の表面性状に与える影響を表したグラフであ
る。

領域Ａの窪みを設けた冷却ドラムを使用して、
薄肉鋳片を鋳造したとき、得られた鋳片は比較的
平滑な表面をもち、ドラム表面に設けた窪みの悪
影響も見られなかつた。ところが、領域Ｂ及びＣ
の窪みを設けた冷却ドラムを使用した場合にあつ
ては、充分なエアギヤツプが確保されないため、
緩冷却の効果がみられず、得られた鋳片には、強
冷却鋳片に顕著に現れる凹み及び連続した割れが
検出された。また、領域Ｄの窪みをもつ冷却ドラ
ムの場合には、冷却ドラムの表面に設けた窪みに
溶融金属が侵入し、ドラム表面の模様が鋳片に転
写され、後続する圧延工程で表面欠陥として残つ
た。更に、領域Ｅの窪みをもつ冷却ドラムでは、
得られた鋳片の表面性状に関する限り領域Ａの場
合と大差なかつたが、使用中に冷却ドラム表面の
窪み形状に変化があり、長時間の鋳造には適さな
かつた。

本発明における窪み１１の形状や分布の仕方
は、好適なエアギヤツプを形成する上で大きな影
響をもつ。すなわち、窪み１１の成形には高度な
精度が求められるので、普通の工作機械によるよ
りも、エツチング、放電加工、プラズマ加工、電
子ビーム加工、レーザ加工等によつて窪み１１を
形成することが好ましい。

第３図（第１図の−線断面図）は、このよ
うな手段によつて窪みが形成された冷却ドラムの
表面部分を示す。すなわち、冷却ドラム２は、合
金鋼製のスリーブ１２の表面にニツケルメツキ層
１３が形成されており、このニツケルメツキ層１
３に窪み１１が前述した適宜の手段によつて形成
される。尚、窪み１１とは反対側にあるスリーブ
１２の裏面は、水冷面１４とされている。

この窪み１１を形成することにより、冷却ドラ
ム２の表面で形成された凝固シエルイ１５は、窪
み１１のない部分で冷却ドラム２の表面に直接接
触し、窪み１１のある部分ではエアギヤツプを介
して冷却ドラム２に対向する。このエアギヤツプ
が前述した緩冷却効果をもたらす原因となる。そ
こで、冷却ドラム２の全表面に対するエアギヤツ
プ、換言すれば冷却ドラム２の表面に対する凝固
シエル１５の接触面積率を調整することにより、
冷却ドラム２の冷却能を調整することが可能とな
る。

第４図は、この冷却ドラム２の表面に対する凝
固シエル１５の接触率を、溶融金属が冷却ドラム
に触れて鋳片となり冷却ドラムから離れるまでの
時間、すなわち凝固時間との関係において調べた
ものである。この凝固時間が長くなると、冷却ド
ラムから離れるときの鋳片の厚みが大きくなる。

そこで、この凝固時間に対応して、第４図のハ
ツチング領域にある接触面積率をもつ窪み１１付
き冷却ドラム２を使用することにより、所定の肉
厚を確保して、且つ健全な表面性状をもつ薄肉鋳
片が製造される。すなわち、厚肉の鋳片を製造す
るためには凝固時間を長くする必要がある。しか
し、冷却ドラム２と接触している間に鋳片の表面
温度が低下するため、領域Ａで示すように、温度
低下に伴つた熱収縮によつて、鋳片の表面に引張
り応力が加わる結果、脆弱部に割れが発生する。
そこで、領域Ｂに示すように、冷却時間が長い場
合には、接触面積率を小さくすることにより、鋳
片から冷却ドラムに伝わる熱量を少なくし、鋳片
を緩冷却する。その結果、鋳片の表面温度が大き
く下降することがなく、鋳片表面の熱収縮量が低
減され、割れが防止される。しかし、領域Ｃに示
すように、接触面積率を小さくし過ぎると、この
段階にある鋳片の表面層全部が未だ充分な強度を
もつていないため、冷却ドラムを離れた鋳片は、
その形状を維持することができずに、破断するこ
ととなる。

一方、このようにして窪み１１を表面に形成し
た冷却ドラム２を使用して薄肉鋳片を製造すると
き、その窪み１１には酸化物、不純物等が堆積・
付着し易い。このような堆積・付着があると、窪
み１１を設けた効果が低減する。そこで、第５図
に示すように、冷却ドラム２の表面に対向してク
リーニングブラシ７を配置することが好ましい。
このクリーニングブラシ７によつて、冷却ドラム
２の表面、特に窪み１１に堆積している付着物が
除去される。

こうして清浄化された冷却ドラム２の表面に対
し、更にドラムコーター８によつて、ジルコン又
はアルミナ等を主成分とするドラム塗布材を塗布
することもできる。これにより、鋳片の一層と品
質向上とドラム寿命の延長が図られる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、冷
却ドラムの表面に、それぞれが独立した円形又は
長円形の開口部をもつ窪みを不連続に形成するこ
とによつて、冷却条件を緩和し、平滑な表面をも
つ薄肉鋳片が製造される。また、この窪みは、不
連続であつて、角の部分のない円形又は長円形の
開口部を持つているので、亀裂発生の起点となる
ことがない。したがつて、得られた薄肉鋳片は割
れのない表面性状をもつものとなり、これを後続
する工程で圧延した場合にあつても、割れ、破断
等の問題を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却ドラムの表面に設けた窪
みを示す平面図であり、第２図はその窪みの大き
さが薄肉鋳片の表面性状に与える影響を示し、第
３図は第１図の−線断面図、第４図は凝固時
間及び冷却ドラムの接触面積率が薄肉鋳片の欠陥
発生に与える影響を表し、第５図は本発明の冷却
ドラムを組み込んだツインドラム方式の連続鋳造
機を示す全体図を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直径が0.1〜1.2mmの円形又は長円形の開口部
   をもち、深さが５〜100μｍの窪みを、互いに接
   することなく均一に鋳型の一部を構成するドラム
   表面に形成したことを特徴とする薄肉鋳片の連続
   鋳造装置用冷却ドラム。