JPH07276004A

JPH07276004A - 双ロール式連続鋳造法における鋳片クラウン及び板厚制御方法

Info

Publication number: JPH07276004A
Application number: JP9545494A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Mizoguchi; 利明溝口; Yoshiyuki Uejima; 良之上島
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】生産性を変動させることなく、簡単かつ確実
に鋳片クラウン・板厚を制御することができ、且つ製造
コストを低減することができる双ロール式連続鋳造法に
おける鋳片クラウン及び板厚制御方法を提供する。【構成】一対の水冷鋳造ロール２ａ，２ｂ間に形成さ
れた湯溜り部４を一種または二種以上を混合した不活性
ガスでシールし、このシールガスの供給温度及び／又は
ガスの混合比率を調整することにより、溶湯Ｌから鋳造
ロール２ａ，２ｂへの熱流束を変化させて、鋳造中に鋳
片クラウン・板厚を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄板鋳片を連続的に鋳
造する双ロール式連続鋳造法における鋳片クラウン及び
板厚制御方法に係り、特に湯溜り部をシールする不活性
ガスの種類・供給温度による熱伝導率の違いに着目した
双ロール式連続鋳造法における鋳片クラウン及び板厚制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、双ロール式連続鋳造装置はベッ
セマー式連続鋳造法を応用した装置として知られてお
り、水冷された一対の鋳造ロール間に溶融金属を注入し
て凝固させることにより、金属薄板を製造している。

【０００３】この種の双ロール式連続鋳造装置１１によ
る薄板製造は、図８に示すようにして行われる。図示さ
れているように、所定の間隔で配置した一対の鋳造ロー
ル１２ａ，１２ｂ間にその上方から溶湯Ｌを注入すると
共に、これら内部水冷構造を有する鋳造ロール１２ａ，
１２ｂを内側下方へと回転させる。すると、溶湯Ｌは鋳
造ロール１２ａ，１２ｂに接触して冷却され、凝固シェ
ルＳとして各鋳造ロール１２ａ，１２ｂの表面に弧状に
凝固する。各凝固シェルＳは鋳造ロール１２ａ，１２ｂ
の回転に伴って近接され、ロール間隔の最小部（以下、
「ロールキス点」という。）Ｋで圧着されて所定厚の鋳
片Ｃとなり、鋳造ロール１２ａ，１２ｂ間から下方へ鋳
片Ｃが抜き出される。

【０００４】この場合、凝固シェルＳの凝固が開始する
のは、溶湯Ｌが各鋳造ロール１２ａ，１２ｂに接触した
点（以下、「凝固開始点」という。）Ｆである。各鋳造
ロール１２ａ，１２ｂの凝固開始点Ｆから凝固し始めた
各凝固シェルＳはロールキス点Ｋに至るまで成長を続
け、該ロールキス点Ｋで各凝固シェルＳが圧着されて所
定厚の鋳片Ｃとなる。

【０００５】このようにして薄板鋳片Ｃが製造される
が、高品質の薄板製品を得るには鋳片クラウン及び板厚
を所望の値に制御することが重要である。かかる鋳片ク
ラウンを制御する関連技術としては、特開昭６１−３７
３５４号公報（以下、「先行技術１」という。）に開示
されている「ドラム式薄板連続鋳造機における水冷ドラ
ム」や、特開平２−３０７６５２号公報（以下、「先行
技術２」という。）に開示されている「薄物連続鋳造に
おけるクラウン制御方法」がある。

【０００６】この先行技術１に開示された発明は、「互
いに平行な一対の水冷ドラム間に溶鋼を連続的に供給
し、板状に凝固せしめて薄板を連続的に鋳造するドラム
式薄板連続鋳造機において、予め水冷ドラムに熱変形に
相当する鼓形形状を付与し、鋳造中は水冷ドラムが直円
筒状になること」を要旨としている。

【０００７】また、先行技術２に開示された発明は、
「一対の冷却ドラムの表面に供給した溶融金属を急冷・
凝固して薄肉鋳片を連続鋳造する際に、前記冷却ドラム
のドラムギャップから送り出される薄肉鋳片のプロフィ
ールを測定し、該測定結果に基づいて前記冷却ドラムに
供給される冷却水の流量を調整すること」を要旨として
いる。

【０００８】一方、鋳片板厚を制御する関連技術として
は、特開昭５８−１４８０５６号公報（以下、「先行技
術３」という。）に開示されている「双ロール型鋳造圧
延機」や、特開昭６３−２２４８４６号公報（以下、
「先行技術４」という。）に開示されている「金属薄帯
の連続鋳造法及び装置」がある。

【０００９】この先行技術３に開示された発明は、「二
個のロールによって形成される溶融金属の湯溜り部に、
ロールと溶融金属との接触面積を調節するための制限板
を設けたこと」を要旨としている。

【００１０】また、先行技術４に開示された発明は、
「冷却ドラムの表面に供給した溶湯を急冷凝固して金属
薄帯を製造する際、冷却ドラムの表面にある溶融金属の
現在の湯面を検出し、その湯面が冷却ドラムの表面に接
触した個所に生じた凝固シェルがロールギャップ部に到
達する時間Ｔに成長する凝固シェルの肉厚を演算し、該
演算値に基づき前記冷却ドラムの表面に供給する溶融金
属の流量及び前記時間Ｔ経過後の冷却ドラムの回転速度
を制御すること」を要旨としている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先行技術１
に開示された発明にあっては、鋳造板厚毎に水冷ドラム
の熱膨張量が異なるので、様々の板厚において適正クラ
ウン量を満足するためには板厚に応じた多数の水冷ドラ
ムを用意する必要があるという問題があった。

【００１２】また、先行技術２に開示された発明にあっ
ては、水冷ドラムの幅方向に冷却水量を独立して制御す
る必要があるので、水冷ドラムの内部構造が複雑になる
という問題があった。

【００１３】さらに、先行技術３に開示された発明にあ
っては、制限板を使用しているので、設備操作が煩雑化
し、製造コストが増大するという問題があった。

【００１４】そして、先行技術４に開示された発明にあ
っては、ロールの回転速度や溶融金属の流量を変化させ
るので、生産性の変動に繋がるという問題があった。

【００１５】本発明の目的は、上記課題に鑑み、生産性
を変動させることなく、簡単かつ確実に鋳片クラウン・
板厚を制御することができ、且つ製造コストを低減する
ことができる双ロール式連続鋳造法における鋳片クラウ
ン及び板厚制御方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る双ロール式連続鋳造法における鋳片クラウン
及び板厚制御方法は、一対の水冷鋳造ロール間に形成さ
れた湯溜り部内に溶湯を注入して連続的に薄板鋳片を製
造する双ロール式連続鋳造法において、上記湯溜り部を
一種または二種以上を混合した不活性ガスでシールし、
該シールガスの供給温度及び／又はガスの混合比を調整
して、上記溶湯から鋳造ロールへの熱流束を変化させ、
鋳造中の鋳片クラウン・板厚を制御するものである。

【００１７】上記構成において、好ましくは、上記制御
後の鋳片クラウン・板厚を鋳造中に測定して、上記シー
ルガスの供給温度及び／又はガスの混合比を調整する。

【００１８】

【作用】図１に示すように、鋳造中の凝固シェルＳと鋳
造ロール２ａ，２ｂとの間に位置する溶湯メニスカス部
Ｍでは、溶湯静圧が小さいため、湯溜ま部４をシールす
る不活性ガスの巻き込みが生じる。このシールガスの巻
き込み厚さは、溶湯とロール間の接触時間（溶湯とロー
ルの接触弧長と鋳造速度との比）によって略一義的に決
定される。従って、ある溶湯とロール間の接触時間にお
いて、溶湯Ｌから鋳造ロール２ａ，２ｂへの移動熱量を
制御するためには、シールガスの熱伝導率を変化させれ
ば良い。

【００１９】即ち、上記鋳片クラウン及び板厚制御方法
の構成によれば、シールガスの熱伝導率を変化させる手
段として、一種または二種以上を混合した不活性ガスを
シールガスとして使用し、その供給温度及び／又はガス
の混合比を調整している。こうしてシールガスの熱伝導
率を変化させると、上記溶湯から鋳造ロールへの熱流束
が変化するので、鋳造中に鋳片クラウン・板厚が制御さ
れる。

【００２０】また、上述の如く制御した後の鋳片クラウ
ン・板厚を鋳造中に測定し、その測定値をシールガスの
供給温度及び／又はガスの混合比の調整のためフィード
バックすれば、鋳片クラウン・板厚がより正確に制御さ
れる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る双ロール式連続鋳造法に
おける鋳片クラウン及び板厚制御方法の好適実施例を添
付図面に基づいて詳細に説明する。本実施例の双ロール
式連続鋳造法における鋳片クラウン及び板厚制御方法
は、一般的な双ロール式連続鋳造装置を使用して行う。
即ち、図１に示したように、双ロール式連続鋳造装置１
には、水冷機能を備えた一対の鋳造ロール２ａ，２ｂが
所定の間隔で配置されている。これら鋳造ロール２ａ，
２ｂの両端部には側堰３が設けられており、これらによ
って区画された部分に溶鋼Ｌを溜めるための湯溜り部４
が形成されている。

【００２２】この湯溜り部４にはその上方から溶鋼Ｌが
注入され、上記内部水冷式の鋳造ロール２ａ，２ｂを内
側下方へと回転させると、溶鋼Ｌは鋳造ロール２ａ，２
ｂに接触して冷却され、凝固シェルＳとして各鋳造ロー
ル２ａ，２ｂの表面に弧状に凝固する。各凝固シェルＳ
は鋳造ロール２ａ，２ｂの回転に伴って近接され、ロー
ルキス点Ｋで圧着されて所定厚の鋳片Ｃとなり、鋳造ロ
ール２ａ，２ｂ間から下方へ抜き出される。

【００２３】また、上記鋳造ロール２ａ，２ｂの下流側
には、必要に応じて凝固した鋳片Ｃを所望の板厚に圧下
するためのインライン圧延機（図示せず）が具備されて
おり、これを通過した薄板鋳片Ｃは、該インライン圧延
機の下流側に設置されたコイラー（図示せず）によって
順次巻き取られる。

【００２４】さて、溶鋼Ｌが注入される湯溜り部４は、
その酸化を防止するため、不活性ガスによってシールさ
れている。本実施例の鋳片クラウン及び板厚制御方法に
あっては、上記湯溜り部４をヘリウム（Ｈｅ），ネオン
（Ｎｅ），アルゴン（Ａｒ）等の一種または二種以上を
混合した不活性ガスでシールする。このように一種また
は二種以上を混合した不活性ガスを使用するのは、ガス
の種類によって熱伝導率が相違するからである。

【００２５】また、ガスの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、
ガスの種類のみならず、図２に示すように、ガスの温度
（℃）によっても相違する。ガスの温度（℃）が上昇す
るにつれて、ガスの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）が大きくな
ることが判る。

【００２６】上述したように、シールガスの巻き込み厚
さは、鋳造速度によって略一義的に決定されるので、あ
る鋳造速度において、溶湯Ｌから鋳造ロール２ａ，２ｂ
への移動熱量を制御するためには、シールガスの熱伝導
率を変化させれば良い。従って、本実施例にあっては、
シールガスの熱伝導率を変化させる手段として、その供
給温度及び／又はガスの混合比を調整する。

【００２７】このように、シールガスの供給温度及び／
又はガスの混合比を調整すれば、結果として溶湯Ｌから
鋳造ロール２ａ，２ｂへの熱流束が変化するが、かかる
熱流束ｑは以下の式により求めることができる。

【００２８】即ち、ｄｇ：巻き込まれたガスの厚さ，ｋ
ｇ：ガスの熱伝導率，ｈｒ：鋳造ロールへの伝熱抵抗と
すると、熱伝導率ｈ＝１／（ｄｇ／ｋｇ＋１／ｈｒ）で
ある。また、Ｔｓ：溶湯表面温度，Ｔｒ：鋳造ロールの
表面温度とすると、熱流束ｑ＝ｈ（Ｔｓ−Ｔｒ）であ
る。従って、ガスの熱伝導率ｋｇが大きくなると熱流束
ｑが大きくなり、一方、ガスの熱伝導率ｋｇが小さくな
ると熱流束ｑが小さくなる。

【００２９】以上のように、本実施例の鋳片クラウン及
び板厚制御方法は、シールガスの供給温度及び／又はガ
スの混合比を調整してガスの熱伝導率ｋｇを変化させる
ことにより、溶湯Ｌから鋳造ロール２ａ，２ｂへの熱流
束ｑを変化させて、鋳造中に鋳片クラウン・板厚を制御
するものである。

【００３０】次に、本実施例の鋳片クラウン及び板厚制
御方法の作用効果を確認すべく、以下の条件下で、ガス
温度と鋳片クラウン又は板厚との関係を求める実験を行
った。鋳造ロール２ａ，２ｂは、ロール幅：３５０ｍ
ｍ，ロール径：４００ｍｍφの寸法に形成されており、
内部水冷方式のＣｕロールである。また、鋳造ロール２
ａ，２ｂは、図３に示すように、（ａ）の鋳造前の状態
でデッドフラットであり、（ｂ）の鋳造中の状態で太鼓
状に膨張するように形成されている。

【００３１】鋳造条件は、鋳造速度：３５ｍ／ｍｉｎ，
鋳造板厚：２．２〜３．１ｍｍに設定されている。ま
た、鋳造ロール２ａ，２ｂと溶湯Ｌとの接触弧長は１７
５ｍｍに設定されており、鋳造温度は１５７０℃に設定
されている。さらに、鋳造材料には、低炭素鋼（ＪＩＳ
規格ＳＰＨＣ，ＳＳ４００相当）を採用した。

【００３２】以上のような条件下で、実験１は、Ｈｅ，
Ｎ₂，Ａｒ，Ｈｅ−３０％Ａｒ，Ｈｅ−６０％Ａｒのガ
スについて、ガス温度を０〜１２００℃まで変化させ
て、各ガスの温度に対する鋳片クラウン量を求めた。

【００３３】図４は、上記実験１の結果を、ガスの温度
（℃）と鋳片クラウン量（μｍ）との関係で表したグラ
フである。図示されているように、各ガスの温度が上昇
するにつれて、それぞれの熱伝導率が大きくなるため、
鋳片クラウン量（Δｄ₁＋Δｄ₂）が増大することが判
った。

【００３４】図５は、実験１の結果をＨｅガス中のＡｒ
濃度（％）と鋳片クラウン量（μｍ）との関係で表した
グラフである。図示されているようにＨｅガス中のＡｒ
濃度が減少するにつれて、熱伝導率が大きくなるため、
鋳片クラウン量が増大することが判った。

【００３５】即ち、鋳片クラウン量を増大させるために
はシールガスの供給温度及び／又は熱伝導率のよいガス
の混合比率を上げれば良く、一方、鋳片クラウン量を減
少させるためにはシールガスの供給温度及び／又は熱伝
導率のよいガスの混合比率を下げれば良い。

【００３６】また、実験１と同様の条件下で、実験２
は、Ｈｅ，Ｎ₂，Ａｒ，Ｈｅ−３０％Ａｒ，Ｈｅ−６０
％Ａｒガスについて、ガス温度を０〜１２００℃まで変
化させて、各ガスの温度に対する鋳片板厚を求めた。

【００３７】図６は、上記実験２の結果を、ガスの温度
（℃）と鋳片板厚（ｍｍ）との関係で表したグラフであ
る。図示されているように、各ガスの温度が上昇するに
つれて、それぞれの熱伝導率が大きくなるため、鋳片板
厚が増大することが判った。

【００３８】図７は、実験２の結果を、Ｈｅガス中のＡ
ｒ濃度（％）と鋳片クラウン量（μｍ）との関係で表し
たグラフである。図示されているようにＨｅガス中のＡ
ｒ濃度が減少するにつれて、熱伝導率が大きくなるた
め、鋳片板厚が増大することが判った。

【００３９】即ち、実験１と同様に、鋳片板厚を増大さ
せるためにはシールガスの供給温度及び／又は熱伝導率
のよいガスの混合比率を上げれば良く、一方、鋳片板厚
を減少させるためにはシールガスの供給温度及び／又は
熱伝導率のよいガスの混合比率を下げれば良い。

【００４０】このように本実施例の鋳片クラウン及び板
厚制御方法は、シールガスの供給温度及び／又はガスの
混合比率を調整するだけで、簡単かつ確実に鋳片クラウ
ン・板厚を制御することができるので、生産性を変動さ
せることない。また、既設の設備を使用することができ
るので、汎用性に富み、製造コストを低減することがで
きる。

【００４１】さらに、上述のように制御した後の鋳片ク
ラウン・板厚を鋳造中に測定して、この測定値を上記シ
ールガスの供給温度及び／又はガスの混合比率調整へフ
ィードバックするようにすれば、鋳片クラウン・板厚を
より正確に制御することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る双ロー
ル式連続鋳造法における鋳片クラウン及び板厚制御方法
によれば、生産性を変動させることなく、簡単かつ確実
に鋳片クラウン・板厚を制御することができ、且つ製造
コストを低減することができるという優れた効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する双ロール式連続鋳造装置の一
例を示す要部側面図である。

【図２】ガスの温度とガスの熱伝導率との関係を示すグ
ラフである。

【図３】実験１及び実験２に使用する鋳造ロールを示
し、（ａ）はその鋳造前の状態、（ｂ）その鋳造中の状
態である。

【図４】実験１の結果を、ガスの温度と鋳片クラウン量
との関係を示すグラフである。

【図５】実験１の結果を、Ｈｅガス中のＡｒ濃度と鋳片
クラウン量との関係について示すグラフである。

【図６】実験２の結果を、ガスの温度と鋳片板厚との関
係を示すグラフである。

【図７】実験２の結果を、Ｈｅガス中のＡｒ濃度と鋳片
クラウン量との関係について示すグラフである。

【図８】従来の双ロール式連続鋳造装置の一例を示す要
部側面図である。

【符号の説明】

１双ロール式連続鋳造装置２ａ，２ｂ鋳造ロール３側堰４湯溜り部１１双ロール式連続鋳造装置１２ａ，１２ｂ鋳造ロールＣ鋳片Ｆ凝固開始点Ｋロールキス点Ｌ溶湯（溶鋼）Ｍ溶湯メニスカス部Ｓ凝固シェル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の水冷鋳造ロール間に形成された湯溜
り部内に溶湯を注入して連続的に薄板鋳片を製造する双
ロール式連続鋳造法において、上記湯溜り部を一種または二種以上を混合した不活性ガ
スでシールし、該シールガスの供給温度及び／又はガス
の混合比を調整して、上記溶湯から鋳造ロールへの熱流
束を変化させ、鋳造中の鋳片クラウン・板厚を制御する
ことを特徴とする双ロール式連続鋳造法における鋳片ク
ラウン及び板厚制御方法。
【請求項２】制御後の鋳片クラウン・板厚を鋳造中に測
定して、シールガスの供給温度及び／又はガスの混合比
を調整する請求項１に記載した双ロール式連続鋳造法に
おける鋳片クラウン及び板厚制御方法。