JPH08238541A - 冷却基板への溶融金属および合金の供給量を一定化する方法 - Google Patents

冷却基板への溶融金属および合金の供給量を一定化する方法

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JPH08238541A
JPH08238541A JP4266495A JP4266495A JPH08238541A JP H08238541 A JPH08238541 A JP H08238541A JP 4266495 A JP4266495 A JP 4266495A JP 4266495 A JP4266495 A JP 4266495A JP H08238541 A JPH08238541 A JP H08238541A
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JP
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molten metal
alloy
cooling substrate
tundish
container
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JP4266495A
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English (en)
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Yuichi Sato
有一 佐藤
Hiroaki Sakamoto
広明 坂本
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、液体急冷法において、タン
ディッシュなどの溶融金属を受給し、かつ、冷却基板に
溶融金属を誘導する容器の湯面高さの変動を抑制し、冷
却基板に供給する溶融金属の量を一定化するための方法
を提供することにある。 【構成】 溶融金属を受給し、かつ、溶融金属を冷却基
板に誘導するための容器に、溶融金属に浸漬するよう
に、昇降可能なダミーボリュームを挿入し、この容器が
受給する溶融金属の量の変動に応じて、ダミーボリュー
ムを上下させて、容器内の溶融金属の湯面高さを一定と
しながら、容器から冷却基板へ溶融金属を供給すること
を特徴とする冷却基板への溶融金属の供給量を一定化す
る方法。 【効果】 本発明により、液体急冷法において、板厚精
度の高い高品質な薄帯の製造が可能となった。また、板
厚不良により屑化する量が少なくなったことから、生産
歩留が向上した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、溶融金属および合金
(以下、単に溶融金属と称す)を移動する冷却基板上で
急冷凝固して、線および薄い帯状の金属および合金(以
下、単に薄帯と称す)を得る液体急冷法において、冷却
基板へ溶融金属を供給する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄帯を製造するための液体急冷法とし
て、例えば、1つの高速回転している冷却ロール上に溶
融金属を供給して薄帯を得る、いわゆる単ロール法や、
一対の高速回転している冷却ロール間に溶融金属を供給
して薄帯を得る双ロール法などがある。
【0003】液体急冷法により薄帯を形成する方法にお
いて、例えば図2に示す単ロール急冷凝固薄帯製造装置
を用いる場合を例にして説明する。図2において、溶融
金属3は、タンディッシュ2に供給されている。このタ
ンディッシュ2の底壁には羽口レンガ8が設けられてお
り、この羽口レンガ8に中間ノズル9およびノズルホル
ダー10が連結されている。これらの羽口レンガ8、中
間ノズル9およびノズルホルダー10の内部に孔が設け
られており、この孔が接続されて溶湯流路11、ノズル
ホルダー10内の拡大内部空間14となる。
【0004】また、ノズルホルダー10の先端にはノズ
ルチップ12が取り付けられており、このノズルチップ
12の内部に設けたノズルスリット13が溶湯流路11
に連通している。なお、ノズルホルダー10内の拡大内
部空間14、ノズルチップ12さらにノズルスリット1
3については図3に示すが、拡大内部空間14とは、広
幅の薄帯を得るために、ノズルホルダー10内で溶湯流
路11を広げた部分を指し、ノズルスリット13とは、
ノズルチップ12中に設けた溶湯噴出用の開口を指す。
【0005】タンディッシュストッパー4を上昇させる
ことによって、タンディッシュ2内の溶融金属3は、溶
湯流路11を経由してノズルスリット13から冷却ロー
ル6に向けて流出する。このとき、タンディッシュ2内
の溶湯静圧に応じて、ノズルスリット13から冷却ロー
ルに向けて流出する溶融金属3の流量が制御される。ノ
ズルスリット13から流出した溶融金属3は、冷却ロー
ル6の表面で急速に冷却されて薄帯7となる。なお、図
2において、装置全体に関する理解を容易にするため、
冷却ロール6はタンディッシュ2の縮尺率よりも大きな
縮尺率で描かれている。
【0006】いずれの方法であっても、液体急冷法によ
り得られる薄帯の板厚は、例えば、1mm未満と小さく、
冷却速度としては102 K/秒以上である。単ロール法
においては、原理的に良好な薄帯を得るために、その板
厚にはこのような制限がある。一方、双ロール法では、
1mm以上の板厚の薄帯の製造も、製造因子を制御するこ
とにより不可能ではないが、本発明で対象としている液
体急冷法は、単に、薄い材料を製造するだけではなく、
急冷凝固により各種特性の改善を目的とする場合、すな
わち、冷却速度が102 K/秒以上の場合、板厚を用い
て示すと、板厚が1mm未満の薄帯を製造する場合に限定
する。
【0007】このような制限から、例えば、従来の凝固
技術である普通造塊法や連続鋳造法に比較して、本発明
で対象としている液体急冷法の場合、冷却基板への溶融
金属の供給量に大きな違いがある。すなわち、例えば、
一般に採用されている鋼などの連続鋳造法の場合、鋳型
に供給できる溶融金属の量は、例えば、鋼の場合、数ト
ン/分のオーダーであり、さらに、普通造塊法ではそれ
以上の供給も可能である。
【0008】これに対して、本発明で対象にしている液
体急冷法においては、10kg/分のオーダーと、かなり
供給量を少なくしなければならない。例えば、単ロール
法で通常製造される薄帯の板厚は0.1mmである。この
場合の冷却ロールの周速は、およそ5m/秒で、薄帯の
板幅はせいぜい200mmであるから、例えば、鉄を主成
分とすると、その溶融金属の供給量はおよそ50kg/分
に制御しなければならない。
【0009】一方、液体急冷法の場合に留まらず、いか
なる製造プロセスにおいても、製造される製品には、そ
の板厚が均一であることが要求されるが、特に、液体急
冷法の場合は、既に薄い製品であることや、機械的性質
上の問題から圧延などの二次加工が困難で、鋳造後に板
厚を均一にすることは困難である。よって、液体急冷法
での製造においては、均一な板厚の薄帯とすることが強
く求められていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】薄帯の板厚を均一にす
るためには、ノズルから冷却基板に噴出する溶融金属の
量を一定にする必要がある。前述のように、液体急冷法
においては、冷却基板に供給する溶融金属の量は、10
kg/分のオーダーと少量であることから、液体急冷法で
は、供給量の僅かな変動でも製品の板厚に及ぼす影響は
大きかった。液体急冷法では、溶融金属を、例えば前述
のように、タンディッシュを介して冷却基板上に供給す
るが、鋳造中この溶融金属の供給量は、主にタンディッ
シュ内の溶融金属の湯面高さ(以下、単に湯面高さと称
す)によって制御する。
【0011】よって、この湯面高さの変動は、冷却基板
への溶融金属の供給量の変動を生み、薄帯の板厚の変動
につながる。湯面高さの原因は、タンディッシュへの供
給量の変動などによるが、タンディッシュへの供給量の
変動を抑制するのは非常に難しく、湯面高さの変動は避
けられず、より均一な板厚からなる薄帯の製造は困難で
あった。
【0012】本発明の目的は、液体急冷法において、タ
ンディッシュなどの溶融金属を受給し、かつ、冷却基板
に溶融金属を誘導する容器の湯面高さの変動を抑制し、
冷却基板に供給する溶融金属の量を一定化する方法を提
供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の構成を
要旨とする。溶融金属および合金を、高速で移動する冷
却基板上で急冷凝固する液体急冷法で線および薄い帯状
の金属および合金を製造する際の、冷却基板への溶融金
属および合金を供給する方法において、溶融金属および
合金を受給し、かつ、溶融金属および合金を前記冷却基
板に誘導するための容器に、溶融金属および合金に浸漬
するように、昇降可能なダミーボリュームを挿入し、前
記容器が受給する溶融金属および合金の量の変動に応じ
て、前記ダミーボリュームを上下させて、前記容器内の
溶融金属および合金の湯面高さを一定としながら、前記
容器から前記冷却基板へ溶融金属および合金を供給する
ことを特徴とする、冷却基板への溶融金属および合金の
供給量を一定化する方法である。
【0014】
【作用】以下に、本発明の方法について、図1に示す模
式図を用いて説明する。図1に示すように、本発明の方
法は、タンディッシュストッパー4を解放し、タンディ
ッシュ2中の溶融金属3を、羽口レンガ8、中間ノズル
9およびノズルホルダー10の孔が接続されて形成され
た溶湯流路11を介して、高速回転している冷却ロール
6に噴出し、薄帯7を製造する方法において、ダミーボ
リューム1をタンディッシュ2中の溶融金属3に浸漬さ
せ、鋳造中のタンディッシュ2内の湯面高さ(図1中の
hで示す高さ)の変動に応じて、このダミーボリューム
1を上下させることにより湯面高さを一定にして、溶融
金属3を冷却ロール6に供給する方法である。
【0015】この方法により、冷却ロール6に供給する
溶融金属3の量を一定にすることが可能となり、よっ
て、均一な板厚からなる薄帯が得られるようになる。な
お、タンディッシュ2への溶融金属3の供給は、溶融金
属3を保持した取鍋などの容器から、例えば、特開昭5
9−042161号公報記載のサイホン方式により、予
め10kg/分のオーダーに少量流量制御された状態で、
例えば、図1に示すように、ロングノズル5を介してな
される。鋳造中の湯面高さの変動は、主にタンディッシ
ュ2に供給される溶融金属3の量の変動によって発生す
る。
【0016】ダミーボリューム1の上下動の仕方を具体
的に述べると、タンディッシュ2への溶融金属3の供給
量の変動などにより、例えば、湯面高さが所定の値より
低くなったら、ダミーボリューム1を下げて湯面高さを
上げ、湯面高さが所定の値になるようにする。また、湯
面高さが所定の値より高くなったら、ダミーボリューム
1を上げて湯面高さを下げ、湯面高さが所定の値になる
ようにする。
【0017】なお、湯面高さの変動に応じてのダミーボ
リューム1の上下動は、例えば、各種センサーにより湯
面高さを正確に検出し、この測定信号を演算制御器へ伝
え、この演算制御器で測定信号を基にダミーボリューム
1の上下すべき量を演算し、その演算結果をダミーボリ
ューム1の制御系にフィードバックすることにより行
う。好ましい湯面高さの値や湯面高さの検出方法などに
ついては、実施例にて具体的に述べる。
【0018】なお、本発明の方法においては、タンディ
ッシュと冷却ロールの位置関係について特に限定しな
い。つまり、冷却ロールに対してタンディッシュを横に
置く場合を用いて説明したが、タンディッシュの位置は
冷却ロールの直上や斜めの位置になっても構わない。但
し、タンディッシュの位置が変わっても、ノズルスリッ
トが冷却ロールの面に対向するように、タンディッシュ
の位置に応じてタンディッシュの羽口、中間ノズル、ノ
ズルホルダーなどの位置を変える必要がある。
【0019】また、本発明の方法で用いるダミーボリュ
ームの好ましい寸法や材質については、実施例にて述べ
るが、用いる際には、ダミーボリュームの損傷や、溶融
金属の温度低下を極力防止するため、溶融金属を供給す
る前に、バーナーを用いる方法や通電加熱などにより充
分予熱する必要がある。
【0020】本発明の方法に適用し得る金属は、非晶質
になりやすい合金や圧延などの加工が困難な金属および
合金の場合に特に利点が大きが、これらに限定されるも
のではなく、各種の溶融金属からの薄帯の製造に適用可
能である。
【0021】また、本発明の方法において採用される基
本的な製造装置は、既に述べたように溶融金属をノズル
を介して冷却基板の上に噴出し、熱的接触によって急冷
凝固させる、液体急冷装置の内、いわゆる単ロール装置
および双ロール装置である。単ロール装置には、ドラム
の内壁を使う遠心急冷装置やエンドレスタイプのベルト
を使う装置や、これらの改良型、例えば補助ロールや、
ロール表面温度制御装置を付属させたもの、あるいは減
圧下ないし真空中または不活性ガス中での鋳造も含まれ
る。
【0022】次に、本発明の方法において採用される鋳
造条件および具体的な鋳造の作業について説明する。溶
融金属の噴出圧力は0.01〜3kg/cm2 で、主にタン
ディッシュ内の湯面高さを用いて制御する。冷却ロール
の回転速度(表面速度)は5〜60m/秒の範囲であ
る。これらの条件は目的とする薄帯の板厚やその他の製
造条件に合わせて最適な値を選択する。
【0023】
【実施例】図2に示すような単ロール薄帯製造装置を用
いて、Fe−B12−Si6.5 −C1 (原子%)合金薄帯
の製造を行った。合金の溶解は、高周波誘導装置を取り
付けた取鍋を用いた。タンディッシュには図1に示すよ
うな、ダミーボリュームを取り付けた。このダミーボリ
ュームは、アルミナ−カーボン製で、外側にはBNを数
mmほど塗布した。内部には予備加熱ができるように通電
加熱装置を取り付けた。また、制御盤を介して油圧シリ
ンダーと連結して上下動ができるようにした。なお、こ
のダミーボリュームの寸法は外寸で、縦、横がそれぞれ
180mmで、高さを200mmとした。
【0024】取鍋での合金の溶解を開始すると同時に、
ダミーボリュームおよびタンディッシュを予熱した。な
お、ダミーボリュームの予熱は、予め装備した通電加熱
装置により行い、タンディッシュはガスバーナーを用い
て予熱した。合金が溶解した後、これらの予熱を停止
し、タンディッシュへの溶融合金の供給を開始した。
【0025】タンディッシュ内の溶融合金の湯面高さが
250mmとなったところで、タンディッシュストッパー
を解放し、溶融合金を回転する冷却ロール上に噴出し
た。タンディッシュ内の湯面高さを予め装着したボアス
コープによって検出し、この測定信号を演算制御器へ伝
え、ダミーボリュームの上下のストローク量を演算し、
その結果をダミーボリュームの制御盤にフィードバック
して、湯面高さを一定にするようダミーボリュームを上
下動させた。
【0026】なお、その他の製造条件については下記の
通りであった。 注湯時の取鍋内溶融合金温度:1350℃ ノズル開口形状:120mm×0.7mmの矩形状スリット
を1.5mm間隔に2本並べた開口 ロール表面速度:20m/s ノズルギャップ:0.3mm ダミーボリュームの予熱温度:1200℃
【0027】結果として、ボアスコープで検出した鋳造
中のタンディッシュの湯面高さの変動は、±6mmの範囲
内に入っていた。鋳造の結果、幅がおよそ120mmの外
観が良好な薄帯が得られた。得られた薄帯から、長手方
向で間隔を一定とした位置で、それぞれ長さ20mmのサ
ンプルを採取し、それらの板厚を測定した。なお、板厚
の測定は、薄帯の重量、薄帯の長さ、幅および合金の密
度(7.26g/cm3)から算出した。その結果、サン
プルの平均板厚は52μmで、全てのサンプルの板厚
は、±3μmの範囲に入っていた。
【0028】以上の結果から、タンディッシュにダミー
ボリュームを用いることにより、板厚精度のかなり高い
薄帯が得られることがわかった。これは、ダミーボリュ
ームを用いることにより、タンディッシュ内の湯面高さ
の変動を抑えられたことによると判断される。
【0029】〔比較例〕図2に示すような単ロール薄帯
製造装置を用いて、Fe−B12−Si6.5 −C1 (原子
%)合金薄帯の製造を行った。但し、タンディッシュ内
には何も挿入せずに鋳造した。その他の鋳造条件は、実
施例と同様とした。
【0030】結果として、ボアスコープで検出した鋳造
中のタンディッシュの湯面高さの変動は、±17mmと大
きかった。また、鋳造の結果、幅がおよそ120mmの薄
帯が得られた。得られた薄帯から長手方向で間隔を均等
とした位置で、それぞれ長さ20mmのサンプルを採取
し、それらの板厚を測定した。その結果、サンプルの平
均板厚は51μmで、板厚変動は、±10μmと大きか
った。以上の結果から、タンディッシュにダミーボリュ
ームを用いずに鋳造したことから、タンディッシュ内の
湯面高さの変動を抑えることができずに、板厚変動の大
きな薄帯となったと判断される。
【0031】
【発明の効果】本発明により、液体急冷法において、板
厚精度の高い高品質な薄帯の製造が可能となった。ま
た、板厚不良により屑化する量が少なくなったことか
ら、生産歩留が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を説明する模式図である。
【図2】単ロール急冷凝固薄帯製造装置を用いての鋳造
の様子を説明する模式図である。
【図3】単ロール急冷凝固薄帯製造装置を用いての鋳造
の様子を説明する拡大模式図である。
【符号の説明】
1 ダミーボリューム 2 タンディッシュ 3 溶融金属 4 タンディッシュストッパー 5 ロングノズル 6 冷却ロール 7 薄帯 8 羽口レンガ 9 中間ノズル 10 ノズルホルダー 11 溶湯流路 12 ノズルチップ 13 ノズルスリット 14 拡大内部空間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属および合金を、高速で移動する
    冷却基板上で急冷凝固する液体急冷法で線および薄い帯
    状の金属および合金を製造する際の、冷却基板への溶融
    金属および合金を供給する方法において、溶融金属およ
    び合金を受給し、かつ、溶融金属および合金を前記冷却
    基板に誘導するための容器に、溶融金属および合金に浸
    漬するように、昇降可能なダミーボリュームを挿入し、
    前記容器が受給する溶融金属および合金の量の変動に応
    じて、前記ダミーボリュームを上下させて、前記容器内
    の溶融金属および合金の湯面高さを一定としながら、前
    記容器から前記冷却基板へ溶融金属および合金を供給す
    ることを特徴とする冷却基板への溶融金属および合金の
    供給量を一定化する方法。
JP4266495A 1995-03-02 1995-03-02 冷却基板への溶融金属および合金の供給量を一定化する方法 Pending JPH08238541A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002248547A (ja) * 2001-02-21 2002-09-03 Ulvac Japan Ltd 溶湯の供給装置および供給方法
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Effective date: 20030401