JPH07100587A - 難分離性複層鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、密度が異なる内層と表層からなる
難分離性複層鋳片を、溶融状態から連続的に製造する鋳
造方法を提供する。 【構成】 表層用溶鋼の密度が内層用溶鋼の密度よりも
大きい鋼種の組合せにおいて、静磁界により分離される
位置の溶融プールの断面積が下記式の範囲になるように
鋳型のサイズを規定し、さらに表層用溶融金属供給用の
ノズルの吐出深さをメニスカス部から２００ｍｍ以内に
設置して鋳造する難分離性複層鋳片の鋳造方法である。 Δρ×（Ｗ−２ｄ）×（Ｔ−２ｄ）≦０．０５ Δρ：溶鋼密度差，Ｗ：鋳型幅，Ｔ：鋳型厚，ｄ：磁極
の中心部の凝固シェル厚 【効果】 表層部内の成分の不均一が解消し、さらに表
層と内層との混合のない複層鋳片を低コストで連続的に
製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内層と表層が組成の異
なる難分離性複層鋳片を、溶融状態から連続的に製造す
る鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造によって複合鋼材を製造する方
法として、長さの異なる２本の浸漬ノズルを鋳型内にあ
る溶融金属のプールに挿入し、それぞれのノズルの吐出
口を深さが異なる位置に設け、異種の溶融金属を注入す
る技術が特公昭４４−２７３６１号公報に開示されてい
る。

【０００３】また特公昭４９−４４８５９号公報には、
鋳型に注入された異種の溶融金属間に耐火物製の隔壁を
設け、異種の金属が相互に混合することを防止しながら
連続鋳造する技術が開示されている。

【０００４】さらに特公昭６３−１０８９４７号公報に
は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、鋳型１内に浸漬
ノズル２，３を介して注入された異種の溶融金属間に、
静磁界６を使用して両金属が混合することを防止しなが
ら複層鋳片を製造することが開示されている。

【０００５】これは鋳造方向のある長さ域の鋳片全幅に
亘って、磁力線が存在するような静磁界６を形成させ、
この静磁界６を境界としてその上下に異種の溶融金属
４，５を供給するものである。その結果、上下層が接す
る位置での上下層の混合を最小限に抑える事ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来連続鋳造において
は、鋳型内へは単一密度の金属を供給してきた。このた
め溶融金属の密度の変化が、鋳片性状へ及ぼす影響は見
られなかった。

【０００７】一方２種類の金属を鋳型内に同時に注入し
て複層鋳片を製造する技術においては、使用する金属の
組合せによっては、静磁界６の上部に位置する表層用溶
融金属の密度が下部に位置する内層用溶融金属の密度よ
りも大きい場合も生じる。

【０００８】この場合には、図２（ａ）に示すように静
磁界６を使用した場所を通過して密度の高い表層用溶融
金属が密度の低い内層金属部への流入が生じる。その結
果、鋳造される鋳片は表層用溶融金属４と内層用溶融金
属５とが混合した不完全な鋳片になる。

【０００９】さらに上述した混合の影響は、注湯量が内
層に比べて数分の一と小さい表層用プールに大きく現れ
るため、鋳片表層用の成分が目標範囲内に納まるように
表層用溶鋼中の合金量を増加させて鋳造を行うが、その
場合には、表層と内層の溶鋼の密度差がさらに拡大す
る。その場合には、鋳型内の表層用のプール内の溶鋼の
混合が悪いために、図２（ｂ）に示すように静磁界の上
部に溶鋼密度の極めて大きい溶鋼領域帯１０が生成す
る。

【００１０】さらにこの状態で鋳造を継続し、溶鋼密度
の極めて大きい溶鋼領域帯の高さがあるレベル以上に達
すると、静磁界では支えきれなくなって表層および内層
用溶鋼の混合が発生し、以後はこの状態を繰り返すため
に、定常鋳片が得られなくなる。

【００１１】本発明は上記課題を解決し、特に表層の密
度が内層の密度よりも大きい組合せの複層鋳片を連続鋳
造する難分離性複層鋳片の製造方法を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、静磁界
によって上下２箇所に区分されたそれぞれの鋳型内に密
度の異なる２種類の溶融金属を注入し、該溶融金属を冷
却，凝固せしめる鋳込み複層鋳片の表層用溶鋼の密度
が、内層用溶鋼の密度よりも大きい鋼種の組合せとした
複層鋳片の鋳造方法において、静磁界により分離される
位置の溶融プールの断面積が下記（１）式の範囲になる
ように鋳型のサイズを規定して鋳造することを特徴とす
る難分離性複層鋳片の鋳造方法である。

【００１３】

【数３】 Δρ×（Ｗ−２ｄ）×（Ｔ−２ｄ）≦０．０５ ………（１）

【００１４】また第２の本発明は、静磁界によって上下
２箇所に区分されたそれぞれの鋳型内に密度の異なる２
種類の溶融金属を注入し、該溶融金属を冷却，凝固せし
める鋳込み複層鋳片の表層用溶鋼の密度が、内層用溶鋼
の密度よりも大きい鋼種の組合せとした複層鋳片の鋳造
方法において、静磁界により分離される位置の溶融プー
ルの断面積が下記（２）式の範囲になるように鋳型のサ
イズを規定し、さらに鋳造時に使用する表層用溶融金属
供給用のノズルの吐出深さを鋳型内のメニスカス部から
２００ｍｍ以内に設置して鋳造することを特徴とする難
分離性複層鋳片の鋳造方法である。

【００１５】

【数４】 Δρ×（Ｗ−２ｄ）×（Ｔ−２ｄ）≦０．０５ ………（２）

【００１６】上記（１），（２）式において、Δρは表
層用溶鋼の密度（ρ₁ ）−内層用溶鋼の密度（ρ₂ ）で
表される溶鋼密度差（ｇ／ｃｍ² ），Ｗ：鋳型幅
（ｍ），Ｔ：鋳型厚（ｍ），ｄ：磁極の中心部の表層凝
固シェル厚（ｍ）である。

【００１７】

【作用】図１は、本発明に従い表層用溶融金属４の密度
が内層用溶融金属５の密度よりも高い溶融金属の組合せ
の複層鋳片を、連続鋳造により製造する場合の静磁界と
ノズルとの位置関係を示す図である。

【００１８】１は鋳型，２，３はそれぞれの溶融金属を
注入する浸漬ノズル，６は静磁界，また８，９は本方法
により製造される鋳片表層８，鋳片内層９よりなる複層
鋳片の断面を示す。

【００１９】図２（ａ）は、前記した従来のプロセスに
おいて使用されているように、静磁界の位置において完
全にマスバランスが取れるように表層用溶融金属を供給
して鋳造を行う場合に、密度の低い内層用溶融金属５が
密度の高い表層用溶融金属４内に浮上混合するために、
鋳片表層部に内層元素が混入する現象を表わす図面であ
る。

【００２０】また図２（ｂ）は、前記した従来のプロセ
スにおいて、鋳型内で表層用溶鋼中の合金濃度低下を補
償するために、表層用溶鋼中の合金の濃度を上げて鋳造
を行う場合に、静磁界の上部に濃化溶鋼が滞留して、溶
鋼密度の大きい領域帯１０が形成される状態を表わす図
面である。

【００２１】図３は、図２（ｂ）の状態で鋳造を行う場
合には、鋳片表面部近傍の表層部の成分が表面部では低
く、さらに磁極近傍では高くなる不完全な鋳片になるこ
とを説明する図面である。

【００２２】図４は、本発明に従い組合せる溶鋼の密度
差別に鋳造する鋳片のサイズを変更することにより、溶
鋼の混合を抑制できることを説明する図面である。

【００２３】これは静磁界の上部に内層用溶鋼よりも密
度の大きい表層用溶鋼を供給する場合には、表層用溶鋼
は静磁界を通過して内層用溶鋼中に流入するが、この流
入の程度は静磁界によって隔てられた鋳型内プールの溶
融部の面積に依存する。つまり鋳型内の静磁界部の溶融
部の面積が大きくなれば、静磁界を隔てた溶鋼の移動は
行い易くなるために、混合量は増大する。

【００２４】また溶鋼密度差（Δρ）の影響としては、
密度差の増大に従い混合量が増大する。そこでこれらの
影響をまとめたのが図４に示す関係である。図４より、
溶鋼密度差と表層用溶鋼プールと内層用溶鋼プールの界
面の溶融領域との積が０．０５を越えた場合に、鋳片表
層の濃度が急激に低下している。そのため、溶鋼の混合
を抑制しつつ複層鋳片を安定して鋳造するためには、こ
れらの値を０．０５以下にコントロールする必要があ
る。

【００２５】次に表層用溶鋼供給用の浸漬ノズルの浸漬
深さの影響としては、浸漬ノズル深さが深い場合には、
溶鋼の吐出流は鋳型内メニスカス部には供給されず、直
接静磁界部に落下流入する。そのためこれを防止するに
は、鋳型内の表層用のプール内の混合を向上させる必要
がある。

【００２６】これにについては図５の鋳型内の表層用ノ
ズルの浸漬深さと、鋳型内のメニスカス部の磁極上端部
の２箇所の溶鋼濃度の実験結果より、浸漬深さ（ノズル
の吐出口の位置）が２００ｍｍよりも深くなる場合に
は、メニスカス部と静磁界の上端の濃度が異なってお
り、表層用プール内での混合が低下している。そのた
め、浸漬ノズルの吐出口位置はメニスカスから２００ｍ
ｍよりも浅くすることが必要である。

【００２７】本方法に従い、表層用溶融金属の供給速度
を増加して供給すると、上記の難分離材の混合は最小限
に抑制できる。

【００２８】

【実施例】実施例１として、水平断面が２５０×１５０
０ｍｍの内部空間を持つ連鋳鋳型を用いて、表層にアル
ミキルド鋼（ρ₁ ＝７．０１ｇ／ｃｍ³ ），内層にＳｉ
を１％含む鋼（ρ₂ ＝６．８２ｇ／ｃｍ³ ）の構造を持
つ複層鋳片を、連続鋳造法により鋳造速度１ｍ／分で製
造した。この場合の鋳片の表層の厚みは２５ｍｍであ
り、溶鋼密度差は０．２１ｇ／ｃｍ³ である。

【００２９】当初従来法の図２に示すように、２種溶融
金属の境界が静磁界の中心位置になるように表層用溶融
金属を供給して鋳造を行った。ところが［Ｓｉ］は鉄に
比べて密度が小さいため、この組合せの溶融金属を用い
た鋳造では、混合抑制用の静磁界を隔てて上部に密度の
大きい［Ｓｉ］を含まない表層用溶融金属が位置し、下
部に密度の小さい［Ｓｉ］を含んだ内層用溶融金属を供
給することになる。

【００３０】この場合には、静磁界を通過して密度の小
さい内層用溶融金属が表層用溶融金属への混入が生じ
る。そのため、このような金属の組合せの場合に製造さ
れた鋳片は、表層と内層の成分の混合した鋳片となって
しまった。

【００３１】ここでこの際のΔρと静磁界部の溶融部の
面積の積は０．０５８であったため、図１に示すように
鋳造する際の鋳型の厚みを２００ｍｍまで縮小して、こ
の値を０．０４程度まで縮小して鋳造を行った。その結
果、製造される鋳片は表層と内層との混合のない複層鋳
片になった。

【００３２】またここで、表層用溶融金属の内層部への
混合が発生するが、この混入量は少なく、また静磁界の
下部で完全に混合したために製造された鋳片の内層部に
おける成分の不均一は生じなかった。

【００３３】実施例２として、水平断面が２５０×１５
００ｍｍの内部空間を持つ連鋳鋳型を用いて、表層に
［Ｎｉ］を５％含む鋼（ρ₁ ＝７．２８ｇ／ｃｍ³ ）、
内層にアルミキルド鋼（ρ₂ ＝７．０１ｇ／ｃｍ³ ）の
構造を持つ複層鋳片を、連続鋳造法により、鋳造速度１
ｍ／分で製造した。この際の表層用ノズルの吐出口は、
鋳型内のメニスカスから２５０ｍｍ位置で鋳造を行っ
た。

【００３４】本鋳造で得られる鋳片の表層の厚みは２５
ｍｍである。本組合せでは、密度の大きい表層用の溶鋼
が密度の小さい内層用の溶鋼中に混入することが予想さ
れたため、表層用溶鋼中の［Ｎｉ］濃度を必要とされる
４％から５％まで濃化させて添加した。そのために鋳造
時の密度差は０．２８ｇ／ｃｍ³ まで拡大した。

【００３５】当初は従来法の図２に示すように、２種溶
融金属の境界が静磁界の中心位置になるように表層用溶
融金属を供給して鋳造を行った。ところがこの組合せの
溶融金属を用いた鋳造では、混合抑制用の静磁界を隔て
て上部の密度の大きい表層用溶融金属が下部の密度の小
さい内層用溶融金属中に流入してしまい、そのために鋳
造される鋳片は図２（ａ）のように鋳片の表層の中で濃
度が不均一になった不完全な鋳片となってしまった。

【００３６】そこで、図１に示すように、鋳造する際の
鋳型の幅を１０００ｍｍで厚みを２００ｍｍまで縮小
し、さらに表層用の浸漬ノズルの吐出口の位置が鋳型内
のメニスカス部から１００ｍｍまで浅くさせて鋳造を行
った。その結果、製造される鋳片は、表層部内の成分の
不均一が解消し、さらに表層と内層との混合のない複層
鋳片になった。

【００３７】またこの場合に、表層用溶融金属の内層部
への混合が発生するが、この混入量は少なく、また静磁
界の下部で完全に混合したために、製造された鋳片の内
層部における成分の不均一は生じなかった。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の複層鋳片の
製造方法によれば、表層の密度が内層の密度よりも大き
い金属の組合せによる複層鋳片の鋳造においても、表層
部内の成分の不均一が解消し、さらに表層と内層との混
合のない複層鋳片を低コストで連続的に製造することが
可能となり、複層鋳片の品質ならびに生産性の向上を図
り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示し、表層用溶鋼金属の供給
速度を増加して複層鋳片を製造する状態を示す図面であ
る。

【図２】（ａ）図は比較例として、従来の方法により溶
融金属を供給する場合に、密度の大きい表層用溶融金属
が内層用溶融金属と混合する現象を表わす図面，（ｂ）
図は表層用溶鋼と内層用溶鋼の密度差がさらに大きい場
合の表層用溶鋼プール内に成分の不均一層が生成する状
態を説明する図面である。

【図３】従来例と本発明例の鋳片の表面から内部方向の
成分の分析結果の比較を示し、本発明に従い鋳造するこ
とにより、表層部内の成分の不均一は解消することを説
明する図面である。

【図４】本発明例による鋳造の場合の溶鋼の密度差と静
磁界使用領域の溶融領域の積をコントロールする事によ
り混合を防止することを説明する図面である。

【図５】表層用の浸漬ノズルの吐出位置を浅くすること
により、溶鋼の均一性が向上して均一な濃度の鋳片を鋳
造できることを説明する図面である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２，３ 浸漬ノズル ４ 表層用溶融金属 ５ 内層用溶融金属 ６ 静磁界 ７ 複層鋳片 ８ 鋳片表層 ９ 鋳片内層 １０ 鋳型内静磁界上部の濃化溶鋼領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁界によって上下２箇所に区分された
   それぞれの鋳型内に密度の異なる２種類の溶融金属を注
   入し、該溶融金属を冷却，凝固せしめる鋳込み複層鋳片
   の表層用溶鋼の密度が、内層用溶鋼の密度よりも大きい
   鋼種の組合せとした複層鋳片の鋳造方法において、静磁
   界により分離される位置の溶融プールの断面積が数１の
   範囲になるように鋳型のサイズを規定して鋳造すること
   を特徴とする難分離性複層鋳片の鋳造方法。 【数１】Δρ×（Ｗ−２ｄ）×（Ｔ−２ｄ）≦０．０５ ここで、Δρは表層用溶鋼の密度（ρ₁ ）−内層用溶鋼
   の密度（ρ₂ ）で表される溶鋼密度差，Ｗ：鋳型幅
   （ｍ），Ｔ：鋳型厚（ｍ），ｄ：磁極の中心部の凝固シ
   ェル厚（ｍ）である。
2. 【請求項２】 静磁界によって上下２箇所に区分された
   それぞれの鋳型内に密度の異なる２種類の溶融金属を注
   入し、該溶融金属を冷却，凝固せしめる鋳込み複層鋳片
   の表層用溶鋼の密度が、内層用溶鋼の密度よりも大きい
   鋼種の組合せとした複層鋳片の鋳造方法において、静磁
   界により分離される位置の溶融プールの断面積が数２の
   範囲になるように鋳型のサイズを規定し、さらに鋳造時
   に使用する表層用溶融金属供給用のノズルの吐出深さを
   鋳型内のメニスカス部から２００ｍｍ以内に設置して鋳
   造することを特徴とする難分離性複層鋳片の鋳造方法。 【数２】Δρ×（Ｗ−２ｄ）×（Ｔ−２ｄ）≦０．０５ ここで、Δρは表層用溶鋼の密度（ρ₁ ）−内層用溶鋼
   の密度（ρ₂ ）で表される溶鋼密度差（ｇ／ｃｍ² ），
   Ｗ：鋳型幅（ｍ），Ｔ：鋳型厚（ｍ），ｄ：磁極の中心
   部の凝固シェル厚（ｍ）である。