JPS6149749A - クラツド鋼鋳片の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分訝〕 この発明は、連続鋳造によって品質の浸れたクラッド鋼
鋳片全、低コストで歩留り高く能率的ｊ）て製造するこ
とができるクラッド鋼消片の連・胱坊造方法に関するも
のである。

〔従来技術とその問題点〕

クラッド鋼材の製造方法として１次の方法が知られてい
る。

（１）圧延法 （２）爆着法 （３）　　肉盛法 （４）　　鋳ぐるみ法 圧延法は、母材と合せ材とを重ね合せて４周を溶接し、
熱間圧延によって圧着させること刀・らなる方法である
。しかしなから、この方法は、接合する表面を研摩した
後、その４周を溶接し、さらに酸化防止のため母材と合
せ材のあいだの隙間を真空にするなど、圧延の前処理に
手間が刀λかるので、製造コストが高くなり且つ量産が
難しい。

爆着法は、母材と合せ材と火薬とを重ねて、爆発による
衝撃波で接着させることからなる方法である。この方法
は、広範囲の金属に適用できる長所がある反面、製造可
能面積に上限があり、また高価な火薬を用いることなど
のために、製造コストがきわめて高く、且つ、爆発音が
大きいこと刀１ら、環境上の問題もある。

肉感法は、母材表面に合せ材ヲ置接肉盛溶凄することか
・らなる方法である。この方法は、母材の成形加工後の
クラッド化が可能である利点がある反面、溶量作業に手
間がか７１１’　ｖ、且つ、大面積のものの製造にはむ
いていないなど生産性が悪い。

鋳ぐるみ法は、合せ材を鋳型内にセットし、母材でちる
溶鋼を鋳型に注入して合せ材ヲ鋳ぐるむことにより複合
鋼塊を調製し、この複合鋼塊を圧延して産着させること
刀・らなる方法である。し刀・しながら、この方法は、
一定寸法以上の厚さを有する合せ材を必要とするので、
クラッド比が限定され、且つ、介在物のかみこみ、合せ
材表面の絞。

化などに対する対策を必要とするなどの問題がある。と
くに、合せ材の溶損、圧延でのメタルフａ−によるクラ
ッド比の変化などによって、歩留の大巾な低下が生ずる
ことは最大の問題である。

上述したように、従来のクラッド鋼の製造方法は、いず
れも生産性が低く、製造コストが高いので、コストメリ
ットが出にくく需要拡大は離しいのが実情である。

そこで、近年連続鋳造によってクラッド鋼鋳片を製造す
る研究がなされており、例えば、特開昭５３−２３４１
号および特開昭５８−６５５４９号　　　゛には、１つ
の合せ材の表面または１対の合せ材間に、母材としての
溶鋼全供給しつつ鋳造することによってクラッド鋼鋳片
を製造すること７）＞らなる方法が開示されている。

第３図は、上述した従来方法の概略説明図である。取鍋
１内の母材としての溶鋼５は、取鍋１の下方に設けられ
たタンディツシュ２内に、取鍋１の底部に設けられたノ
ズル３を通って注入される。

タンディツシュ２の下部には、水平の溶鋼排出口４が設
けられており、タンディツシュ２内の母材としての溶鋼
５は、水平の溶鋼排出口４を通って排出される。

一方、合せ材鋼帯６は、払い出し装置としての被イオフ
リール７刀１う１駆動ロール８によって水平に引出され
て、タンディツシュ２の下部に水平に設けられた溶鋼排
出口４の下方に導かれ、タンディツシュ２の下面に沿っ
て水平に移動する。９は溶鋼排出口４の下方位置を起点
として、合せ材鋼帯６の移動通路に沿って設けられた冷
却装置である。

タンディツシュ２からその溶鋼排出口４を通って排出さ
れた母材としての、溶鋼５は、水平に移動する合せ材鋼
帯６の表面上に供給されて合せ材鋼帯６に溶着し、冷却
装置９により合せ材鋼帯６の裏面から冷却されて、合せ
材鋼帯６の表面上に凝固し、かくして、連続的にクラッ
ド鋼鋳片１０が製造される。

し７７瓢しながら上述した方法には、次のような問題が
ある。

（１）　　合せ材鋼帯６と母材としての溶鋼５とが完全
に溶着するためには、両者の接触界面がある程度の高温
状態（例えば固相ｉ尿温度）になっている必要がある。

しかしながら、合せ材゛鋼帯６は常温である刀為ら、＃
鋼５が供給されても、その界面温度が溶着に必要な温度
まで達男るのに時間が７１７刀・る一方、低温の合せ材
鋼帯６との接；独によって、溶鋼５に凝固シェルが生成
しやすくなるため、合せ材鋼帯６と溶鋼５の間に未溶着
部分が生ずる。

（２）合せ材鋼帯６は、母材としての溶鋼５の供給時に
生ずる急激な温度変化、即ち室温７１λら７００〜１０
００℃への急激な温度上昇によって、溶鋼５の供給位置
近傍において変形（反りや曲がＶ）および座屈が生じや
すい。

（３）　　鋳造後の、冷却段階のクラッド鋼鋳片にも変
形および座屈が生じやすい。

上記（２）および（３）に述べた変形および座屈は、急
激な温度変「ヒによる熱膨張および収縮（熱歪）や、鋼
帯の厚さ方向における極端な温度の不均一によって発生
するものであり、クラッド鋼鋳片の安定した製造を妨げ
る大きな問題点である。

〔発明の目的〕

従って、この発明の目的は、連続鋳造によってクラッド
鋼鋳片全製造するに当り、健全な溶着面を有し且つ変形
や座屈のない品質の優れたクラッド鋼鋳片を、歩留り高
く安定して連続的に製造する方法全提供することにちる
。

〔発明の概要〕

この発明の方法は、連続的に移動°する、１つの合せ材
鋼帯の表面上または１対の合せ材鋼帯の間に、母材とし
ての溶鋼を供給して、前記溶鋼を前記合せ材鋼帯に溶着
させ、次いで、前記合せ材鋼帯の前記溶鋼の溶Ｎ直と反
対側の面全強制冷却して、前記合せ材鋼帯に溶着した溶
鋼を凝固させることによりクラッド鋼鋳片を連、読的に
製造するクラッド鋼鋳片の連続鋳造方法において、前記
母材としての溶鋼が供給される前に、前記合せ材鋼帯を
、前記溶鋼が供給される側の表面こ度が、３００℃刀・
ら、前記合せ材鋼帯の固相テ尿温度よりも２００℃低い
温度の範囲内になるように予熱し、そして、前記予熱を
複数段にわけ、１回の予熱による鋼帯の温度上昇金４０
０℃以内として段階的に行ない、次いで、前記母材とし
ての溶鋼を供給し、前記溶鋼の供給された合せ材鋼帯の
背面を、所定時間の間、断熱材で保温した後、段階的に
強制冷却することに特黴全有するものである。

〔発明の構成〕

第１図は、この発明の方法に使用される装置の１つの実
施態様として、１つの合せ材鋼帯の表面上に母材として
の溶ｇ４全供給し、片面クラッド鋼鋳片を製造する装置
を示す説明図である。取鍋１の下方（ではタンディツシ
ュ２が設けられ、クンディツシュ２の下部には水平の溶
鋼排出口４が設けられている。取鍋１内の母材としての
溶鋼５は、取鍋ｌの底部に設けられたノズル３を通って
タンディツシュ２内に注入され、タンディツシュ２内の
溶ｍ５は、水平の溶鋼排出口４を通って排出される。

コイル状に巻小れている合せ材鋼帯６は、駆動ロール８
によって、払い出し装置としてのペイオフリール７η１
ら水平に引出され、ローラ１３によってタンディツシュ
２の下部に水平に設けられた溶鋼排出口４の下方に導η
）れ、タンディツシュ２の下面に沿って移動する。

タンディツシュ２の入側における、合せ材鋼帯６の移動
通路に沿って、合せ材鋼帯６の形状全矯正するための矯
正ロール１１と、合せ材鋼帯６を予熱するための、第１
加熱炉１２ａ、第２加熱炉１２ｂおよび第３加熱炉１２
ｃとが設けられている。第１加熱炉１２ａ、第２加熱炉
１２ｂ１第３加熱炉１２ｃは、この順に、加熱温度が次
第に高くなるように設定されており、最も高温の第３加
熱炉１２ｃは、クンディツシュ２の直前に設けられてい
る。加熱炉１２ａ　、１２ｂ　、１２ｃ内は、合せ材鋼
帯６の酸化を防止するために不活性ガス雰囲気に保つこ
とが望ましい。

第３加熱炉１２ｃの出側刀・ら、タンディツシュ２の溶
鋼排出口４を通って所定距離の間の合せ材鋼帯６の移動
通路に沿い、合せ材鋼帯６の裏面に接近させて、加熱炉
１２ａ、１２ｂ、１２Ｃにより予熱された合せ材鋼帯６
の裏面刀・らの熱放散全防止するための耐火物製の断熱
材１４が設けられている。なお断熱材１４は、合せ材鋼
帯６の全面を覆う断熱室状となし、その内部を不活性ガ
ス雰囲気にすれば、より効果的である。

１５は、タンディツシュ２のｉ溶鋼排出口４の出側に、
その表面上に母材としての溶Ｍ５が供給され几合せ材鋼
帯６の移動通路に沿って、その両側方に配設され友、固
定の、−２之は、無端帯刀≧らなる移動式のサイドブロ
ックである。

タンディツシュ２の溶鋼排出口４の出側には、溶鋼排出
口４小ら一定間隔全おいて、合せ材５・４帯６の移動通
路に沿い、その表面上に母材としての溶鋼５が供給され
た合せ材鋼帯６をその裏面刀１ら冷却するための、冷却
水を噴射する上向きの複数のスプレーノズルからなる、
第１冷却帯１８ａ、第２冷却帯１８ｂ、第３冷却帯１８
ｃが設けられている。

１６は、タンディツシュ２の溶鋼排出口４と第１冷却帯
１８ａとの間に設けられた、母材としての溶！ｊｔ！４
５が供給された合せ材鋼帯６の裏面を、所定時間の間、
断熱材１４で保温するための断熱保温帯、１７は、断熱
保温帯１６に続く空冷帯である。

駆動ロール８によりペイオフリール７７）−ラ引出され
て、−一２１３により水平に移動する合せ材鋼帯６は、
第１加熱炉１２ａ、第２加熱炉１２ｂおよび第３加熱炉
１２ｃによってその表面が段階的に所定温度に予熱され
、次いで、その表面上に、タンディツシュ２の溶鋼排出
口４小ら母材としての溶ｇ！４５が供給される５゜溶鋼
５と合せ材鋼帯６とは、合せ材鋼帯６が第１加熱炉１８
ａ、第２加熱炉１８ｂ、第３加熱炉１８ｃによって、段
階的に所定温度にまで予熱されているので、変形督よび
座屈が生ずることなく完全に溶着する。

次いで、溶鋼５が溶着した合せ材鋼帯６は、少なくとも
短辺側の凝固が終るまでサイドブロック１５によりサポ
ートされて移動し、断熱保温帯１６でその裏面が所定時
間保温され、空冷帯１７で弱冷却され几後、第１冷却帯
１８ａ、第２冷却帯１８ｂ、第３冷却帯１８Ｃによυ段
階的に冷却されて溶鋼５が凝固し、クラッド鋼鋳片１０
となる。

合せ材鋼帯６を移動させるための財勤ロール８は、ペイ
オフリール７とタンディツシュ２との間の適宜の位置お
よびタンディツシュ２より下流側の適宜の位置に設けら
れ、ペイオフリール７刀瓢ら引出された合せ材鋼帯６を
、所定の速度で加熱炉１２ａ　、１２ｂ　、１２ｃ＠経
てタンディツシュ２の溶鋼排出口４の下方に導き、そし
て、前記溶鋼排出口４から合せ材鋼帯６の表面上に溶鋼
５が供給され溶着したクラッド鋼鋳片１０を、所定の速
度で移動させる。

上述した装置によってクラッド鋼刺片を製造するに当り
、母材の厚さは、タンディツシュ２の溶鋼排出口４から
排出される溶鋼５の流量または合せ材鋼帯６の移動速度
によって制御することができる。

この発明（でおいては、母材としての溶鋼が供給される
直前における合せ材鋼帯を、前記溶鋼が供給される側の
表面温度が、３００′Ｃ７１−ら、前記合せ材鋼帯の固
相線温度よりも２００℃低い温度の範囲内になるように
予熱することが必要である。

即ち、母材としての；溶鋼が供給される直前（（おける
合せ材鋼帯を、上述した範囲内の温度まで予熱すること
によって、合せ材鋼帯の表面上に溶鋼が供給されたとき
に、両者の界面全迅速に溶着に必要な高温にすることが
できる。従って、合せ材鋼帯の表面上に供給された溶鋼
が冷却されて凝固シェルが生成することはなく、健全な
溶着界面を有するクラッド鋼鋳片を安定して製造するこ
とができる。

予熱された合せ材鋼帯の温度が３００℃未満では、上記
作用に所望の効果が得られない。一方、予熱された合せ
材鋼帯の温度が、その固相線温度よりも２００℃低い温
度奮起えて高いと、合せ材鋼帯の引張シ強度が著しく低
下する結果、合せ材鋼帯が変形または破断したり、また
、合せ材鋼帯の表面に供給された溶鋼によってその温度
が上昇しすぎて、合せ材鋼帯が溶損または溶断する問題
が生ずる。

上述した合せ材鋼帯の予熱は、複数基の加熱炉によって
段階的に行ない、１回の予熱による鋼帯の温度上昇は、
４００℃以内とすることが必要であり、そして、母材と
しての溶鋼が溶着した合せ材鋼帯の冷却は、所定時間の
間、上記鋼帯の裏面を保温した後、複数の冷却帯により
段階的に冷却することが必要である。

第２図は、合せ材鋼帯の予熱温度および溶鋼が溶着した
合せ材鋼帯の冷却温度の一例を示すグラフである。図面
かられ刀）るように、合せ材鋼帯は、第１加熱炉１２ａ
で約４００℃に予熱され、第２加熱炉１２ｂで約７５０
℃に予熱され、そして、第３加熱炉１２Ｃで約１１００
℃に予熱される。

そして、溶鋼が溶着した合せ材鋼帯は、断熱保＠帯１６
で約１４００℃に保持され、空冷帯１７で約１１５０℃
まで徐冷された後、第１冷却帯１８ａで約８５０℃に、
第２冷却帯１８ｂ−１？約７ｏｏ℃にそして第３冷却帯
１８Ｃで約３５０℃にまで冷却される。

連続的に供給される鋼帯を加熱炉で加熱する場合、前後
の温度差が何度以内であれば座屈・変形金起こさないか
については、合せ材鋼帯の材質。

加熱方式１合せ材鋼帯の支持方法などによって異なるが
、熱膨張によって発生する歪を簡単なモデル式で表わす
と次のようになる。

この式で、Ｘは加熱開始位置からの距離、Ｘｏは加熱開
始位置から、鋼帯温度が定常温度になる位置までの距離
、εは距離Ｘにおける歪、αは合せ材鋼帯の課膨張係数
、△Ｔは加熱前と加熱後の合せ材鋼帯の温度差である。

上式は距離Ｘについての２次関数であり、Ｘについて微
分すると、α・△Ｔ ε’＝　　　　　（２ｘ　　Ｘｏ）　　となる。

　０Ｚ 従って、ｘ＝ｘｏ／２で歪εは最大となる。このときの
歪εｍａｘは・ εｍａｘ”α・△Ｔ／４ 弾性限歪εｃｒ　ｋ　Ｏ，２％とすると、温度変化によ
って座屈変形を起こさない条件ε。ｒ≧εｍａｘは、合
せ、材鋼帯が普通炭素＠（α＝８．８〜１４．４Ｘ１０
　　Ｋｌの場合はΔＴ≦５７０．ステンレス鋼（α＝１
１．５〜２０．２Ｘ１０−６に−”）の場合はΔＴ≦４
００となる。従って１回の加熱での鋼帯温度の上昇’（
ｉ−４００℃以内とすれば、合せ材鋼帯はまったく変形
座屈を起こすことなく予熱可能である。

なお加熱炉は、ガス炉、電気抵抗炉、誘導加熱炉等、鋼
帯の材質、加熱温度などの条件を考瓜して適宜選択可能
であり、これらの併用も可能である。

一方、冷却の際には、溶鋼が溶着した鋼帯をただちに水
冷すると、合せ材鋼帯と母材としてのｉ溶鋼との熟成１
縮率の差によって界面近傍に歪が生じ、その歪が大きい
場合には、合せ材と母材とが剥離することもある。また
、冷却時の厚み方向の温度の不均一により、溶鋼が溶着
した鋼帯が変形することもちる。これらを防止するには
、空冷などによジ弱冷却を行ない、加熱時と同様、歪を
生じない程度に徐々に冷却することが効果的である。た
だし、その場合でも、注湯口近傍は断熱保温帯とし１合
せ材と母材の十分な溶Ｍ　ｋ実現することが必要である
。

〔発明の実施例〕

次に、この発明？更に実施例により詳述する。

第１図に示した装置を用いて、ステンレス・クラッド鋼
澗片を製造した。厚さ５聾１幅１０００．＝、＋ｌｌｉ
の、１８−８ステンレス鋼（ＳＵＳ　３０４）の鋼帯を
合せ材とし、母材として普通炭素９１４　（０，１０％
Ｃ含有）の容鋼ヲ供給した。合せ材のステンレス鋼帯は
、熱延コイルであるが、あらかじめ酸洗して使用した。

合せ材としてのステンレス鋼帯を、アルゴン＋３％水素
雰囲気にした加熱炉で予熱し、その表面上に溶鋼を約４
０＋ｏ＋の厚さになるように供給した。このときのステ
ンレス鋼帯の予熱は、第１図に示すように３つの加熱炉
で行なｈ１第１加熱炉１２ａで約４００℃に、第２加熱
炉１２ｂで約７５０℃にそして第３加熱炉１２ｃで約１
１００℃に予熱した。

このようにして約１１００℃に予熱された合せ材鋼帯の
表面上に、母材としての溶ｆＡヲ約４０調の厚さとなる
ように供給した。溶鋼の供給温度は１５７０℃、鋳造速
度（鋼帯の移動速度）は２　ｍ／１Ｉｌｎであり、溶鋼
の供給口の断面形状は扁平スリット状で、溶鋼吐出流の
向きは合せ材鋼帯に対して２５°とした。

母材としての溶鋼が供給された合せ材鋼帯は、溶鋼供給
位置法ら５０口の間の断熱保温帯１６において、その裏
面を断熱材で保温し、次いで、５０口の長さの空冷帯１
７において徐冷した後、その冷却水量が段階的に増加し
ている第１冷却帯１８ａ、第２冷却帯１８ｂ１第３冷却
帯１８ｃにおいて、段階的に冷却した。

その結果、健全な溶着界面を有するクラッド鋼鋳片を、
変形や座屈が生ずることなく製造することができた。

この発明は、上述した１つの合せ材鋼帯の表面上に母材
としての溶鋼を供給し、片面クラッド鋼鋳片′５ｒ：製
造する場合に限られるものではなく、１対の合せ材鋼帯
の間に母材としての溶鋼全供給し、両面クラッド鋼鋳片
を製造子る場合にも適用し得ること勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明方法によれば、界面に未
溶着部分のない健全な溶着界面を有する品質の優れたク
ラッド′ｗ４鋳片ｔ、変形や座屈が生ずることなく、歩
留り高く安定して経済的に製造することができる工業上
澄れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法に使用される装置の１つの実
施態様を示す説明図、第２図は合せ材鋼帯の予熱温度お
よび溶鋼の供給された合せ材鋼帯の冷却温度の一例を示
すグラフ、箒３図は従来の装置の一例を示す説明図であ
る。図面において、１・・・取鍋、　　　　　　　２・
・タンｒイツ／ユ、３・・・ノズル、　　　　　　４・
・・溶鋼排出口、５・・・溶鋼、　　　　　　　６・・
・合せ材鋼帯、７・・・ペイオフリール、　　８・・・
駆動０−　ル、９・・・冷却装置、　　　　　１０・・
・クラッド鋼鋳片、１１・・・矯正ロール、　　　１２
ａ・・・第１加熱炉、１２ｂ・・・第２加熱炉、　　　
１２ｃ・・・第３加熱炉、１３・・・ローラ、　　　　
　１４・・・断熱材、１５・・・サイドブロック、１６
・・・断熱保温帯、１７・・・空冷帯、　　　　　１８
ａ・・・第１冷却帯、１８ｂ・・・第２冷却帯、　　　
１８ｃ・・・第３冷却帯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　連続的に移動する、１つの合せ材鋼帯の表面上または
   １対の合せ材鋼帯の間に、母材としての溶鋼を供給して
   、前記溶鋼を前記合せ材鋼帯に溶着させ、次いで、前記
   合せ材鋼帯の前記溶鋼の溶着面と反対側の面を強制冷却
   して、前記合せ材鋼帯に溶着した溶鋼を凝固させること
   によりクラッド鋼鋳片を連続的に製造するクラッド鋼鋳
   片の連続鋳造方法において、 前記母材としての溶鋼が供給される前に、前記合せ材鋼
   帯を、前記溶鋼が供給される側の表面温度が、３００℃
   から、前記合せ材鋼帯の固相線温度よりも２００℃低い
   温度の範囲内になるように予熱し、そして、前記予熱を
   複数段にわけ、１回の予熱による鋼帯の温度上昇を４０
   ０℃以内として段階的に行ない、次いで、前記母材とし
   ての溶鋼を供給し、前記溶鋼の供給された合せ材鋼帯の
   裏面を、所定時間の間、断熱材で保温した後、段階的に
   強制冷却することを特徴とするクラッド鋼鋳片の連続鋳
   造方法。