JPH1177252A

JPH1177252A - ロール式横注ぎ連続鋳造装置のサイド堰

Info

Publication number: JPH1177252A
Application number: JP25141397A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fushimi; 哲郎伏見; Takeo Wakui; 健男涌井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】サイド堰本体の交換が容易にでき、固着シェ
ルの生成を確実に防止でき、湯差しや湯漏れのない安定
鋳造が可能なロール式横注ぎ連続鋳造装置を提供する。【解決手段】ロールに圧着して設置され、ロールに導
かれる溶融金属の湯だまりを形成するためのロール式横
注ぎ連続鋳造装置のサイド堰において、サイド堰本体１
１と、サイド堰本体１１を背面側から加熱するためのヒ
ータユニット１９とを別体で形成し、両者を着脱自在に
組立てる構成にし、サイド堰本体１１がロールとの摺動
部にセラミックス摺動体１３を備えていることを特徴と
するロール式横注ぎ連続鋳造装置のサイド堰。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、単ロール方式や
双ロール方式で連続鋳造する構成のロール式横注ぎ連続
鋳造装置のサイド堰に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷却ロールを用いて、溶融金属から１〜
１０ｍｍ程度の厚さの薄肉鋳片を連続的に製造する鋳造
法がある。この鋳造法は、鋳込みから凝固過程が縦方向
に進行する縦注ぎ式と、凝固過程が横方向に進行する横
注ぎ式に大別できる。

【０００３】縦注ぎ式では、一対の冷却ロールを所定の
間隔をおいて水平方向に配置し、ロール端面に横方向か
らサイド堰を押し付けることにより、湯だまり部を形成
する。そして、一対のロールを互いに逆方向に回転させ
ることによって、ロール上で急冷凝固させた金属薄板を
下方へ連続的に鋳造する。

【０００４】横注ぎ式は、上下一対のロールを用いた双
ロール方式と、下ロールのみの単ロール方式がある。両
方式とも、湯だまりの形式は縦注ぎ式とは異なってい
る。すなわち、双ロール方式では、湯だまりは、下ロー
ルの胴長方向の周面と半径方向の周面、及び上ロールの
端面で形成される。一方、単ロールの場合は、前記２者
で形成される。

【０００５】横注ぎ式の湯だまりを形成するノズルは、
下ロールの軸方向の周面をシールする底ノズルと、下ロ
ールの半径方向の周面をシールするサイドノズル（サイ
ド堰）に分割されたものが一般的である。双ロール方式
では、サイドノズルが上ロール端面もシールする。溶融
金属は、下ロールまたは上下ロールで急冷凝固され、金
属薄板となって水平方向へ連続的に押し出される。

【０００６】これらの鋳造法では、金属はロール表面で
冷却されて凝固する。その際、安定した鋳造を行うため
には、金属の凝固したシェルがサイド堰部分に固着しな
いようにする必要がある。

【０００７】サイド堰への固着シェルを防止するため、
縦注ぎ式ではサイド堰を予熱する方法が採られる。

【０００８】例えば、実公平３−４４３６３や特開平３
−２０７５５５号公報には、サイド堰のベース部材に埋
め込んだヒータによって、サイド堰を予熱する方法が開
示されている。このサイド堰は、枠板と底板から成るサ
イド堰ケースに断熱材を埋め込み、断熱材にベース部材
を植設し、べース部材にヒータとセラミックス層を植設
し、このセラミックス層をロール端面に直接接触させて
溶湯をシールする構造となっている。

【０００９】また、実開昭６３−１５０７４１や特開平
７−６８３５２号公報には、ベース部材として、コラン
ダム質や高アルミナ質を用いることが開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来タイプのサイド堰では、サイド堰ケース、断熱材、
ベース部材、ヒータ、及びセラミックス層は強固に一体
固着されている。このため、ロールとの摺動によって、
セラミックス層が摩耗したり、溶湯によってベース部材
が損傷した場合や、鋳造スケジュールの１トライ毎にサ
イド堰を交換する場合には、これら一式を全て交換しな
ければならない。

【００１１】前述のように、サイド堰は、ケースに連結
された押圧装置によりロール端面に押圧され、溶鋼をシ
ールする。このため、一式を交換するには、常にこの連
結部分の分解・組立てが必要となり、操業上大きな支障
があった。

【００１２】また、横注ぎ式のサイド堰は、縦注ぎ式に
比べて形状が複雑である。

【００１３】すなわち、サイド堰の下ロール周面は、サ
イド堰ベース部材に植設された摺動材（セラミックス
層）と接触摺動するが、ベース部材、断熱層、ケースと
は一定の間隔を保った構造となる。それゆえ、サイド堰
下部は下ロール周面に沿ったＲ形状、又はこれに近い多
角形にする必要があり、先端（キスポイント側）は例え
ば先細形状になっている。

【００１４】このため、縦注ぎ式では、例えば実開昭６
３−１５０７４１公報に見られるように、湯だまり部全
体を加熱するようにヒータを配置することができる。し
かし、横注ぎ式では、その設置スペースの制限から、サ
イド堰全体に均一にヒータを配置することは困難であっ
た。

【００１５】従って、横注ぎ式のサイド堰では、最も凝
固シェルの発生を防止したい部位の加熱が十分に行えな
かった。

【００１６】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解消し、サイド堰本体を容易に交換することがで
き、固着シェルの生成を確実に防止でき、安定操業が可
能なロール式横注ぎ連続鋳造装置を提供することであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、ロールに圧
着して設置され、ロールに導かれる溶融金属の湯だまり
を形成するためのロール式横注ぎ連続鋳造装置のサイド
堰において、サイド堰本体（１１）と、サイド堰本体
（１１）を背面側から加熱するためのヒータユニット
（１９）とを別体で形成し、両者を着脱自在に組立てる
構成にし、サイド堰本体（１１）がロールとの摺動部に
セラミックス摺動体（１３）を備えていることを特徴と
するロール式横注ぎ連続鋳造装置のサイド堰を要旨とし
ている。

【００１８】

【発明の実施の態様】本願発明のサイド堰は、薄肉鋳片
を単ロール又は双ロール方式で連続鋳造するロール式横
注ぎ連続鋳造装置において、サイド堰本体と、これを背
面から加熱するヒータユニットとを別体で形成し、両者
を着脱可能に組立てる構成になっている。

【００１９】このような構成にすれば、サイド堰本体の
みを容易に交換することができ、一体型の従来のサイド
堰の欠点を解消できる。

【００２０】サイド堰本体とヒータユニットは、断熱施
工した水冷式金属ケースに収容することができる。

【００２１】また、予熱が十分にできないという横注ぎ
方式特有の問題点に関しては、熱伝導率の高いアルミナ
−黒鉛質又は黒鉛質耐火物を用いることにより解決でき
る。

【００２２】更に、サイド堰本体の固定部の断熱材は、
他の断熱層よりも硬いもの（強度が高いもの）を用いる
ことが好ましい。これを基準として位置関係の誤差を極
少にし、予熱によるサイド堰本体の熱膨張を、ばね部材
を介して下ロール摺動部の反対方向に吸収することによ
り、寸法変化を少なくできる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳述する。

【００２４】図１は本発明の双ロール横注ぎ式連続鋳造
装置のサイド堰の一実施例を示す正面図、図２は図１か
らサイド堰本体のみを取り去った状態を示す図、図３は
図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図６は底
ノズルとサイド堰（ノズル）の外形を示す斜視図であ
る。

【００２５】連続鋳造装置は上ロール３と下ロール４を
備えている。この上下ロール３、４に対して底ノズル１
が図１の左方より配置され、底ノズル１の両側面を挟み
込むようにサイド堰本体１１が組み立てられる。

【００２６】サイド堰本体１１と上ロール端面との摺動
部、及び、サイド堰１１と下ロール４との摺動部には、
セラミックス摺動体１３が埋設され接着されている。

【００２７】サイド堰本体１１の裏側には、ユニット化
されたヒータユニット１９が配設される。

【００２８】サイド堰本体１１と、これを加熱するヒー
タユニット１９は、必要に応じて水冷装置を備えたサイ
ド堰ケース１２に配置される。

【００２９】ケース１２内には、不定形耐火物から成る
断熱材１５を施工し、その内側に例えばボックス３４と
二珪化モリブデンのようなヒータ１４を組み込んで、ヒ
ータユニット１９を形成する。尚、ヒータユニットの収
まる部位の寸法は、ヒータユニットより若干大きめに製
作し、この隙間をセラミックファイバフェルト等の充填
により固定すれば良い。

【００３０】サイド堰本体１１は、ヒータ１４に負荷を
かけないように、サイド堰ケース１２の内側に施工され
た硬質断熱材のア面、イ面及びウ面に密着させ、上と横
（図では右方）から皿ばね１７（スプリング）を介して
固定される。

【００３１】ボックス３４とヒータ１４は、断熱材１５
内に着脱容易に嵌め込まれている。

【００３２】サイド堰本体側には硬質断熱層１５ａが配
置され、反対側には低熱伝導性断熱層１５ｂが配置され
ている（図３参照）。

【００３３】以上のように、本発明のサイド堰は、ヒー
タユニット１９とサイド堰本体１１を別体で形成し、両
者をサイド堰ケース１２に着脱可能に組み込む構成にな
っている。それゆえ、本発明では、サイド堰本体１１の
みを取替えでき、その作業時間を大幅に短縮できる。

【００３４】更に、本発明では、ヒータユニット１９と
サイド堰本体１１とが分割されているため、ヒータ自体
の破損が少なく、大幅に寿命を延長できる。

【００３５】本発明では、サイド堰本体１１は、その裏
面に配置されたヒータ１４によって加熱される。セラミ
ックス摺動体１３も予熱が必要であるが、ヒータ１４に
よって有効に加熱される部分は上ロールの溶鋼接触開始
側２１（図１参照）のみである。底ノズル先端２２とキ
スポイント側２３は、図３に示すように厚さｄの硬質断
熱層１５ａが介在するため、殆ど加熱効果が得られな
い。

【００３６】従って、実開昭６３−１５０７４１や特開
平７−６８３５２のように、サイド堰本体にコランダム
質や高アルミナ質を用いたものでは、熱伝導率が小さ
く、十分な予熱ができない。このため、本発明のサイド
堰本体１１は、熱伝導率の高い材料で構成される。

【００３７】サイド堰本体１１を形成するアルミナ−黒
鉛質耐火物は、十分な耐熱衝撃性と耐食性を得るため、
アルミナを３０〜６０重量％、黒鉛を２０〜５０重量
％、シリカを１０〜３０重量％含有することが好まし
い。

【００３８】アルミナが６０重量％を超える場合、黒鉛
が２０重量％未満の場合、シリカが１０重量％未満の場
合には、十分な耐熱衝撃性が得られない。また、アルミ
ナが３０重量％未満の場合、黒鉛が５０重量％を超える
場合、シリカが３０重量％を超える場合には、耐食性が
十分でなくなる。

【００３９】アルミナ黒鉛質の熱伝導率は、１５Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であることが好ましい。これ未満では、サイド
堰本体全体を均一に加熱することが困難となる。黒鉛が
２０重量％未満では１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を得
ることは難しい。

【００４０】サイド堰本体１１を黒鉛質耐火物で形成し
た場合に、溶鋼と接する部分には、高アルミナ質、アル
ミナ−黒鉛質のような耐食性の高い材料を貼り、黒鉛質
本体が溶損しないようにすることが好ましい。

【００４１】高アルミナ質耐火物の熱伝導率が一般に２
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるのに対し、黒鉛質耐火物の熱伝導
率は５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。それゆえ、高熱伝導率
のアルミナ−黒鉛質、黒鉛質耐火物を用いることによ
り、サイド堰本体１１を均一に加熱することが可能とな
る。

【００４２】サイド堰本体１１を熱伝導率の高い材料と
することにより、サイド堰本体１１内部にヒータを埋め
込まなくとも、サイド堰本体１１の背面から加熱するだ
けで、これを十分に均一に加熱することが可能となる。

【００４３】横注ぎ式のサイド堰では、湯だまりを形成
するために、下ロール４の周面をシールする必要があ
る。このため、シール（摺動）部材であるサイド堰本体
１１のセラミックス摺動体１３は、図１に示すように、
下ロール面の曲率に合わせた形状とする。

【００４４】セラミックス摺動体１３は単体ではこの加
工が可能である。しかし、サイド堰ケース１２に固定す
る際には、固定時の位置関係を正しい位置に固定すると
ともに、予熱時の熱膨張による狂いが生じないようにす
る必要がある。

【００４５】このため、本発明では、サイド堰本体１１
を固定する部位１５ａに他の断熱層よりも高強度の（硬
い）ものを施工する。

【００４６】単に位置決めするだけならば、金属ケース
（例えば鉄板）そのものをサイド堰本体１１の設置基準
面としても良いが、その場合にはこの部位からの熱伝導
でサイド堰本体１１の温度が低下してしまい、本来の目
的を達することはできない。

【００４７】従って、当該断熱材としては、位置決め可
能な強度（硬度）を有する断熱材を使用することが好ま
しい。本発明者らは種々の検討の結果、この部位の圧縮
強度が２０ＭＰａ以上必要であるとの知見を得た。

【００４８】なお、この硬質断熱層１５ａの厚さｄは、
この部分の熱伝導率とヒータの発熱量とのバランスから
適宜決定すれば良い。同様に、これ以外の断熱層１５ｂ
の厚さも、ヒータボックス１２の大きさと前記硬質断熱
層１５ａの厚さｄに基づいて決定できる。

【００４９】サイド堰本体１１を押し付ける相手の断熱
材１５ａは、圧縮強度が２０ＭＰａ以上であることが好
ましい。これ以下では、サイド堰の着脱を繰り返すうち
に断熱材部分が欠け、正しい位置に固定できなくなる恐
れがある。

【００５０】サイド堰本体１１の背面部分の断熱材１５
ａは、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好
ましい。熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋを超える場合に
は、サイド堰本体からの熱の流出が多くなりすぎ、サイ
ド堰本体１１を十分に加熱することができない。

【００５１】強度と熱伝導率の両条件を満足できるキャ
スタブルがない場合には、施工部位別に不定形耐火物の
材質を変更することも可能である。

【００５２】次に、予熱時のサイド堰本体１１の熱膨張
対策について説明する。

【００５３】サイド堰本体１１は予熱で熱膨張するが、
横注ぎ式では、下ロールとの間に隙間ができないよう、
熱膨張を逃がしてやる必要がある。周知のように耐火物
を強固に固定すると必ず割れが生ずるため、この対策が
必要となる。

【００５４】しかし、単にルーズな固定では、下ロール
とセラミックス摺動体１３の間に隙間ができてしまう。

【００５５】そこで、サイド堰ケース１２に図２に示す
ア、イ、ウの硬質断熱層１５ａを施工し、この面に向っ
て皿ばね１７やスプリングを介してボルト１８で締付け
る。熱膨張は、すべて皿ばね１７の方向へ逃げるため、
下ロールとの間の寸法関係に殆ど誤差が生じないように
なる。仮に、寸法関係誤差が生じても操業上支障のない
程度になる。

【００５６】固定する皿ばね１７の強さは、サイド堰本
体１１の下ロール４への押付け力よりも大きく熱膨張時
の応力以下となるように適宜決定すれば良い。

【００５７】また、この部分もサイド堰本体１１の予熱
で高温となるので、皿ばね１７を例えばエアで冷却した
り水冷ジャケットのケーシングに収めて使用する（図４
参照）。更に、固定ネジ１８、皿ばね１７をサイド堰ケ
ース外部に取付けても良い。

【００５８】実施例１図１に示すサイド堰を用いた横注ぎ式の連続鋳造装置に
よって、ＳＵＳ３０４の鋳造を３０分間行った。

【００５９】装置の概寸は、ロール径が１０００ｍｍ、
胴長が１０００ｍｍであった。

【００６０】サイド堰は、ケース内部を水冷式の鋼板溶
接構造とし、硬質断熱層は熱計算の結果からその厚さｄ
を３０ｍｍとし、圧縮強さは６５ＭＰａのものを用い
た。また、それ以外の断熱層は熱伝導率０．２Ｗ／ｍ・
Ｋのものを採用した。

【００６１】ユニット化したヒータは１０ｋＷのものを
用い、硬質断熱層以外の断熱層にその隙間が３ｍｍとな
るように凹部を加工し、ヒータとの隙間にフェルト状の
アルミナファイバーを充填し固定した。

【００６２】サイド堰本体は、Ａ１₂０₃：４８％、
Ｃ：３０％、ＳｉＯ₂：２０％の組成を有し、熱伝導率
が２２Ｗ／ｍ・Ｋのアルミナ−黒鉛質を用いた。セラミ
ック摺動材はサイド堰本体の溝へ埋め込んで無機系接着
剤（商品名：スミセラム）で固定した。

【００６３】また、比較のため、サイド堰本体にＡｌ₂
０₃９６％、熱伝導率１．３Ｗ／ｍ・Ｋの高アルミナ質
キャスタブルを使用した従来のサイド堰を用いて同様の
実験を行った。

【００６４】サイド堰本体は、図１に示すように、皿ば
ねによる押圧方向が下ロール面と底ノズル側へ向うよう
に固定した。

【００６５】以上のようなサイド堰を用いて鋳造を行
い、次の結果を得た。

【００６６】１．サイド堰、ヒータ、断熱材が一体とな
った従来構造のサイド堰では、サイド堰の交換時間に３
０分以上を要したのに対して、本発明では１０分と約１
／３の時間に短縮できた。また、ヒータの破損が皆無と
なった。

【００６７】２．サイド堰本体に高熱伝導率の材質を使
用した本発明のサイド堰では、サイド堰本体の底ノズル
先端部の予熱温度を１０００℃以上にすることができ、
鋳造時の固着シェルの生成がなかった。これに対して、
高アルミナ質キャスタブルをサイド堰本体に用いた従来
例では予熱温度の限界が６００℃であり、鋳造中に固着
シェルが生成し、鋳造が不安定となり、鋳片欠陥も発生
した。

【００６８】３．本発明のサイド堰では、予熱、鋳造を
通して、サイド堰本体が熱応力によって割れることはな
かった。また、下ロールの半径方向の周面をシールする
セラミック摺動材のＲ部の寸法変化は、無視できるほど
小さく、鋳造に支障はなかった。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、サイド堰本体と、これ
を加熱するヒータユニットを分割し、両者を着脱可能に
組立てる構成にしたことにより、サイド堰本体の交換時
間を大幅に短縮することが可能である。更に、ヒータユ
ニット（ヒータ本体）等の破損も少なくでき、大幅なコ
ストダウンが可能である。

【００７０】また、熱伝導率の高い材料を使用すること
により、横注ぎ式特有の問題であるサイド堰の加熱不足
も解決され、固着シェルの生成を防止でき、安定鋳造が
可能となる。

【００７１】更に、サイド堰本体の固定部に硬質断熱層
を設け、この面に対して固定力を作用させる構造とする
ことにより、寸法変化を極小にすることができ、湯差し
や湯漏れのない鋳造が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の双ロール横注ぎ式連続鋳造装置のサイ
ド堰の一実施例。

【図２】本発明の双ロール横注ぎ式連続鋳造装置のサイ
ド堰のヒータボックス。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図。

【図４】図１の双ロール横注ぎ式連続鋳造装置における
水冷ジャケットタイプのサイド堰押さえを示す図。

【図５】図１の双ロール横注ぎ式連続鋳造装置における
外付けタイプのサイド堰押さえを示す図。

【図６】横注ぎ式連続鋳造用ノズルの外形を示す斜視
図。

【符号の説明】

１底ノズル２サイド堰（ノズル）３上ロール４下ロール５湯面１１サイド堰（ノズル）本体１２サイド堰ケース１３セラミック摺動材１４ヒータ１５断熱材１５ａ硬質断熱層１５ｂ低熱伝導性断熱層１６下ロール１７皿ばね（スプリング）１８固定用ねじ１９ヒータユニット２１溶鋼接触開始側２２底ノズル先端２３キスポイント側

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロールに圧着して設置され、ロールに導
かれる溶融金属の湯だまりを形成するためのロール式横
注ぎ連続鋳造装置のサイド堰において、サイド堰本体
（１１）と、サイド堰本体（１１）を背面側から加熱す
るためのヒータユニット（１９）とを別体で形成し、両
者を着脱自在に組立てる構成にし、サイド堰本体（１
１）がロールとの摺動部にセラミックス摺動体（１３）
を備えていることを特徴とするロール式横注ぎ連続鋳造
装置のサイド堰。
【請求項２】サイド堰本体（１１）がアルミナ−黒鉛
質耐火物で形成されることを特徴とする請求項１に記載
のロール式横注ぎ連続鋳造装置のサイド堰。
【請求項３】サイド堰本体（１１）が黒鉛質耐火物で
形成されることを特徴とする請求項１に記載のロール式
横注ぎ連続鋳造装置のサイド堰。
【請求項４】ヒータユニット（１９）に少なくとも２
種類の断熱材を配置し、サイド堰本体が接する部分には
圧縮強さが２０ＭＰａ以上の断熱材（１５ａ）を配置
し、他の部分には熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の断
熱材（１５ｂ）を配置することを特徴とする請求項１に
記載のロール式横注ぎ連続鋳造装置のサイド堰。
【請求項５】ばね部材（１７）を介してサイド堰本体
（１１）を押圧固定し、ロール周面の反対方向にサイド
堰本体を熱膨張させる構成にしたことを特徴とする請求
項１に記載のロール式横注ぎ連続鋳造装置のサイド堰。