JPS626742A - 連鋳機用ロ−ル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶鋼から直接的に薄鋼板などを連続的に鋳造
するロール式の薄板連鋳装置に使用するロールに関する
。

〔従来の技術〕

互いに反対方向に回転する一対の内部冷却ロールを鋳片
の厚みに相当する間隙をあけて平行に対向配置し、この
間隙上部のロール円周面上にロール円周面を底面とする
湯溜りを形成させ、この湯溜りの中に溶湯を連続的に注
入しながら、この湯溜り中の湯を２回転するロール円周
面で冷却しつつ該間隙を経て薄板にまで直接的に連続鋳
造するいわゆる双ロール式連鋳機が知られている。この
ような双ロール連鋳機を綱の連鋳に適用して、溶鋼から
直接的に薄鋼板を製造しようとする提案もなされている
。

この種の双ロール式連鋳機による鋼の薄板連鋳について
は数々の発明提案がなされてはいるものの従来において
これが実操業された例が少なく。

このために実績データが不足しているのが実情である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、双ロール式連鋳機による綱の薄板連鋳の
開発に取り組み、実験機によって稼動実績を積み重ねて
きたところ、鋼の薄板連鋳には次のような解決しなけれ
ばならない問題があることが判明した。それは、鋳造さ
れた薄板鋳片の中央部の粒状晶層内の粒間に、小さい空
隙（本明細書ではこれをポロシティ−と呼ぶことにする
）が生ずるという問題である。いったんこのポロシティ
−が発生すると、これは後の圧延工程でも圧着しがたい
ために製品欠陥として残る。

第１図〜第３図は、内部冷却ロール（ロール円周面が金
属製）を使用した双ロール式連鋳機で鋳造した鋼の薄板
鋳片（板厚１０ｍｍ以下）に生じるポロシティ−の発生
状況を図解したものであり、第１図は鋳造された薄板の
鋳造方向に沿った断面（双ロールの軸と直角方向の断面
）を表し、第２図は第１図の一部分を拡大した図、そし
て、第３図は第２図の一部分をさらに拡大した図である
８図示のように、普通の稼動条件においては、板の両表
面から内部に向けてデンドライト１の発達したシェル部
２に挟まれて９粒状品層３が存在した鋳造組織となる。

そして２通常の場合１両方のシェル部２は対照的な関係
をもって、よく発達した部分（厚い部分）と発達しない
部分（薄い部分）が繰り返され、薄い部分に挟まれた粒
状晶層３の内部にポロシティ−４が発生し、厚い部分に
挟まれた部分ではこれが発生しない、このポロシティ−
４は第３図の拡大図に見られるように０粒状晶５の粒子
間の空隙である。

このポロシティ−の発藤原因を究明し、その発生を防止
しないことには双ロール式連鋳機による鯛の直接薄板の
連鋳の実操業は実現しえないと言っても過言ではない。

本発明はこの問題の解決を目的としてなされたものであ
る。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は、前記のポロシティ−の発生を抑制するための
内部冷却ロールとして、少なくとも湯と接触することに
なる部分を構成する材料が、０．７〜６重量％のＡｌお
よび５〜２６重量％のＣｒを含有する耐酸化鋼で形成さ
れている連鋳機用ロールを提供するものである。このロ
ールは、低熱伝導性物質の層が湯と接触する最外表面に
鋳造中もしくは前処理によって容易に形成され、この低
熱伝導性物質の層が緩冷却作用を供して前記のポロシテ
ィ−の発生を効果的に抑制することができる。

この緩冷却作用を供する低熱伝導性物質の層は。

鋳造前に施された酸化処理によって、耐酸化鋼中のＡＩ
が酸化した＾１２０．から実質的になるものであう、で
もよいし、或いは鋳造中においてに形成された。耐酸化
鋼中のＡＪが酸化したＡ　ｊ！　１０．、から実質的に
なるものであってもよい。

以下に本発明の内容を具体的に説明する。

本発明者らは、前記のポロシティ−の発生原因は、内部
冷却ロール円周面で形成される凝固シェルの熱歪みに原
因があることをつきとめることができた。すなわちロー
ル円周面上で凝固したシェルはロール円周面からの冷却
によって熱収縮を起こし、この熱収縮によって、ロール
円周面との間に僅かの間隙を成る程度規則的な間隔をあ
けて生じるようになる。この間隙を生ずると冷却が不十
分となるのでこの部分の凝固シェルはその発達速度が遅
（なるり、その結果として薄いシェル部分を形成する。

他方、板厚中心部は最終凝固するさいに収縮するので、
この収縮量を圧下をかけてキャンセルすることが必要と
なるが、薄いシェル部分と厚いシェル部分が形成される
と、ロール間の最狭間隙部で圧下をかけても、シェルの
薄い部分の厚み中心部では、シェルの厚い部分に妨害さ
れて圧下が及ばなくなる。したがって、このシェルの薄
い部分にポロシティ−が発生するのである。

本発明は、凝固シェルとロール円周面との間で発生する
凝固シェルの熱歪みに基づ（間隙の発生を一種の断熱層
（低熱伝導性物質の層）を内部冷却ロールの最外表面に
介在させることによって防止したものであり、この低熱
伝導性物質の層を八！を含有する耐酸化鋼の酸化被膜に
よって形成したものである。この酸化被膜の存在によっ
て、この上に形成されるシェルの冷却を緩和させること
ができ、この冷却の緩和によりシェルの熱歪みの発生が
抑制される結果、シェルとロール円周面との間の間隙の
発生が抑制され、シェル厚が均一化されポロシティ−発
生が効果的に抑制できたものである。

使用する耐酸化鋼は鋼中にＡｌを０．７重量％以上含有
することが必要である。この鋼中のＡｆｆが高温の酸化
性雰囲気下で鋼表面に緻密で耐剥離性の良い酸化物層（
ＡＪ、Ｏ，の層）を生成し、耐酸化層を形成すると同時
に本発明において重要な役割を果たす低熱伝導性物質の
層を形成する。しかし、鋼中のへ！含有量が６％を越え
ると、この鋼目体の製造性並びに加工性が低下するので
不利となる。また使用する耐酸化鋼は鋼中にＣｒを５〜
２６％含有することが望ましい、このＣｒは鋼の耐酸化
性並びに耐食性を向上させると共に鋼の異常酸化を防止
する作用を供する。すなわち、緻密で耐剥離性の良い八
１２０．の層を形成するのにＣｒは効果的に作用するの
で、５〜２６％のＣｒを含有することが望ましく１本発
明においてこのＣｒは必要なものである。その他の成分
は、鋼の異常酸化が生じない範囲であれば、鋼の材質向
上の面で含有させてもよいし、含有させなくてもよく１
本発明において限定的ではない。

この耐酸化鋼を溶鋼と接触することになるロール面の材
料として使用すると、溶鋼の鋳造中において自然に表面
が酸化して主としてＡ　ｌ　ｔｏｓからなる酸化物層（
低熱伝導性物質の層）が形成されるが、予め該表面を高
温酸化雰囲気に供することによって、実質的に＾１２０
．からなる低熱伝導性物質の層を該表面に形成させてお
いてもよい。形成する酸化物の層が３μ隋以下であると
ロール円周面の冷却能力の低下効果が認められず、した
がって、前記のポロシティ−の発生を抑制する効果が得
られない。

本発明ロールの特徴の一つは、このようにロール円周面
に酸化物層からなる低熱伝導性物質の層を形成して緩冷
却を行えるようにした点にあり。

もう一つの特徴は、形成した酸化物層が自己補償作用を
もつことである。形成した酸化物層がなんらかの原因で
剥離した場合でも、鋳造運転中に緻密な酸化物層が迅速
且つ容易に形成され、自己補償がなされるのである。双
ロール法のようにロール対間で圧下が伴うような鋳造機
においては、被膜を形成したロールを使用する場合には
圧下刃によってその被膜の剥離や破損の問題がつきまと
うが１本発明のロールではこの問題は被膜の自己補償作
用によって効果的に解決され得るのである。

形成する酸化物層の厚みとも関連するが２本発明のロー
ルは１例えば稼動中における酸化物層の熱伝達係数が０
．０５ｃａｌ／（ｃＪ、ｓｅｅ、　’Ｃ）以下を示すロ
ールとすることができる。

熱伝達係数の測定は例えば次のようにして行うことがで
きる。本発明に従うロール円周部材と同じ材質のメタル
でブロックを作り、このブロックの一表面にロール円周
部材と同じ非メタル材料の被膜を形成させる。そのブロ
ックをスーパーヒート１０〜３０℃の溶鋼中に所定の時
間（約５秒以下）浸漬する。そのさい、ブロックは被膜
を施した面から一次元熱伝導となるように充分な大きさ
とする。第７図に示すように、ブロック内の適当な位置
に熱電対を挿入し、温度上昇を記録する。浸漬後の各時
間Ｔにおける溶鋼およびブロック内の各位置χの温度は
次の４１１〜（３）で表される。

ｉ）Ｏ≦χ≦χ、においては ｄＴ　　　　　ｄ”Ｔ □＝α１□　　　　　　　　　・・・（１）ｄｔ　　　
　　ｄχ２ ｉｉ　）　　χ＝χ１においては。

ｄｔ　　　　　　　　　　　　　　ｄχｉｉｉ　）　　
χ、≦χ≦χ２においては。

ｄＴ　　　　　ｄ　”Ｔ □＝α２□　　　　　　　　　　・・・（３）ｄｔ　　
　　　ｄχま ただし、Ｔ；温度、　　　ｔＨ待時間　　χ；厚み方向
の距離、　　α；熱拡散率（−に／ρｃ）、　　　ρ；
密度。

Ｃ；比熱、　　　ｈ；熱伝達係数、Ｔ１；界面温度、Ｔ
ｏ；初ｔｌＪＪ　＆度５であり、各添字１はブロン々を
、そして添字２は溶鋼（或いはシェル）を表す。

＋１１〜（３）式を初期条件（ｔ、０）　として０≦χ
≦χ。

でＴ−Ｔ、’　、　　χ１　≦χ≦χ２でＴ”Ｔｘ’　
、境界条件としテＺ　−Ｏｉ”Ｔ＝Ｔ＋”　、　　Ｚ　
−Ｚ＋　ｉ？Ｔ−Ｔ＊’　（Ｄモトニ数値的に解き、ブ
ロック内での温度上昇測定値に合うようにｈの値を定め
る。これが求める熱伝達係数りの値となる。尚、この計
算の際に被膜の厚みは無視される。

以下に図面の実施例に従って本発明の連鋳機ロールを具
体的に説明する。

〔実施例〕

第４図は１本発明にしたがう双ロール式連鋳機の例の要
部を示しており、互いに反対方向に回転する一対の内部
冷却ロール６ａ、６ｂを平行に対向配置し、且つこのロ
ール対６ａ、６ｂの最近接部の上方にロール円周面を底
面とする湯溜り７を形成し。

この湯溜り７に注入された溶鋼をロール対６ａ、６ｂの
間隙を経て薄板状鋳片Ｐとして連続的に鋳造するように
した双ロール式連鋳機を示している。湯溜り７は、ロー
ル対６ａ、６ｂの溶鋼と接触することになるロール円周
面Ｒを底面とし、ロール対６ａ、６ｂの両サイド面Ｓに
接して囲った耐火性のサイドダム８ａ、８ｂを側壁とし
て形成されているが、このサイドダムはロール円周面Ｒ
の上に立ち上げてもよい、このロール円周面Ｒが本発明
では０．７〜６重量％のＡｌおよび５〜２６重量％のＣ
ｒを含有する耐酸化鋼で形成されている。そして、その
最外面に酸化物層からなる低熱伝導性物質の被膜が形成
されている。

ロール対６ａ、６ｂの回転軸９ａ、９ｂは、その中に冷
却水通水管路を設けた二重管構造を有している。

その内管１０ａ、　ｌｐｂにポンプ１１によって冷却水
が通水され、ロール対６ａ、６ｂのロール円周面Ｒの内
側から冷却したあと、内管１０ａ、　１０ｂと外管との
間隙通路から系外に排出される。

第５図はロール円周面Ｒの裏側の冷却水通路１２を図解
的に示したものである。この冷却水通路１２はロール円
周面Ｒの裏面に沿ってスパイラル状に形成され１回転軸
９ａ　、　９ｂの内管１０ａ、　１０ｂからこの通路１
２に冷却水が供給され、この通路を循環したあと、冷却
済みの水は回転軸９ａ、９ｂの内管１０ａ、ｌＯｂと外
管との間隙からロール外に排出されるようになっている
。

第６図は、ロール円周面Ｒ部（例えば第５図のＡ部分）
の稼動中の状態を拡大して示した略断面図である。溶鋼
と接触することになる表内周面Ｒと冷却水と接触する真
円周面Ｂとの間の距離がロール面の厚みＴとなるが、こ
の厚みＴを構成する・材料として、０．７〜６１１量％
のＡｊおよび５〜２６重量％のＣｒを含有する耐酸化鋼
を使用しており。

この厚みＴのうち、その真円周面Ｂの側は耐酸化鋼自身
の層１３であり、その表内周面Ｒにこの耐酸化鋼を酸化
して形成された酸化物の被膜１４が形成されている。な
お、第６図は稼動中の部分を概念的に示しているので、
真円周面Ｂは、前記の冷却水通路１２内の冷却水１５と
接触し１表内周面Ｒは前記の湯溜り７内の溶８１６また
は形成されたシェル１７と接触している。本発明のロー
ルでは、耐酸化鋼層１３の上に形成される酸化物の被膜
１４が低熱伝導性であるから、この上に形成されるシェ
ル１７の冷却が抑制され、シェル１７が収縮してこの被
膜１４とシェル１７との間で隙間を作るようなことが防
止され、その結果として、シェル厚が均一となりポロシ
ティ−の発生が防止される。ロール円周面Ｒの材料が金
属である場合には、つまり、金属の表面がシェル１７と
直接的に接触するようなロールを使用した場合には、第
１図〜第３図で説明したようにポロシティ−４が発生す
ることになる。

なお２本発明のロールにおいて、少なくとも溶鋼（ひい
ては溶鋼から形成されるシェル）と接触することになる
部分は、０．７〜６重量％のＡｊおよび・５〜２６重量
％のＣｒを含有する耐酸化鋼を使用することが必要であ
るが、これ以外の部分（例えばロール裏円周面側）を構
成するロール材料はこの耐酸化鋼であってもよいし、そ
の他の材料であってもよい、また、耐酸化鋼を使用した
部分の表面には、既述のように、予め酸化物の被膜を形
成させておいてもよいし、鋳、道中にこの被膜を自然に
形成させてもよい、この酸化物の層は、その大半は耐酸
化鋼中のＡｊ！が酸化したＡ　１　ｇｏｓからなるが１
鋼中の他の元素の酸化物や鋼中元素以外の外部から入り
こんだ酸化物を含んでいることもある。重要なことはこ
の酸化物が剥離し難い低熱伝導性物質の層を均一に形成
することである。また本発明のロールは単ロール式連鋳
機に用いてもシェル厚を均一化するうえで有効である。

図示した装置による稼動例を以下に挙げる。

例１ ０−ル対６ａ、６ｂの円周面を形成するロール材料とし
て、第１表に示す成分からなる肉厚１５■閘の耐酸化鋼
を使用し、直径３００１！ｌＩｌ×幅１００ｍｍの鋳造
ロールとした。

第１表 このロールをエレマ炉で１１００℃Ｘ　３０ｈｒの酸化
処理を行って、ロール円周面Ｒに厚さ１０μｍの酸化物
の被膜１４を形成させた。サイドダム８ａ、８ｂを第４
図のように配置して形成された湯溜り７に５ＵＳ３０４
の溶鋼を１５００℃で注入しながらロール対６ａ、６ｂ
を回転させ、その最近接部から連続的に薄板として引き
抜いた。ロール対６ａ、６ｂの最近接部の間隙は５ｍｍ
、　ロールの回転数は６　ｒｐｎ＋であった。本文に説
明した試験法によって、酸化被膜１４の熱伝達係数を求
めた。その結果、酸化被膜１４の熱伝達係数は０．０４
８＜ａｌ／　（ｃＩｌｌ”、ｓｅｅ、　℃）であった。

得られた薄板断面（４１ｅＩｌ厚Ｘ　１００ｍｍ幅）の
凝固＆Ｉｌ織を調査したところシェルの厚さの標準偏差
は０．１５ｍｍとムラが少なく、板厚中心部にポロシテ
ィ−の残存は認められなかった。また、鋳造後のロール
円周面Ｒの酸化物層はほぼ鋳造前の厚みを保持していた
。

例２ 第２表に示す成分の耐酸化鋼を使用し、そのロール円周
面Ｒ上に９００℃ｘ　３０ｈｒの酸化処理を行うことに
より厚さが２０μ曙の酸化物の層を形成させた以外は１
例１と実質上同じ条件で５ＵＳ３０４の薄板を製造した
。例１と同様に熱伝達係数を求めると０．０４５ｃａｌ
／　Ｃｃｍ”、ｓｅｃ、　”Ｃ））であった。

第２表 得られた薄板断面の凝固組織を調査したところシェルの
厚さの標準偏差は０．１３ｍｍとムラが小さくポロシテ
ィ−は認められなかった。また、ロール円周面の酸化物
層は剥離していなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属表面ロールを使用したときに得られる薄板
鋳片の断面を示す図、第２図は第１図の部分拡大図、第
３図は第２図の部分拡大図、第４図は本発明の実施例装
置の要部を示す斜視図、第５図は本発明に従う内部冷却
ロールの冷却水通路の例を示す切り欠き図５第６図は溶
鋼と接触することになる内部冷却ロールの表面構造を示
す略断面図、第７図は熱伝達係数の測定法を説明するた
めの図である。 ｌ・・デンドライト、　　２・・凝固シェル。 ３・・粒状晶層、　　４・・ポロシティ−２５・・粒状
晶、　　６ａ、６ｂ・・ロール対、　　７・・湯溜り、
　　８ａ、８ｂ・・サイドダム、　　９ａ、９ｂ・・回
転軸、１２・・冷却水通路、１３　　・・耐酸化鋼の層
、１４・・酸化物の層からなる低熱伝導性物質の被膜、
１７　　・・被膜１４の上に形成されたシェル、　　Ｐ
・・薄板状鋳片、　　Ｒ・・溶鋼と接触することになる
ロール円周面、　　Ｂ・・冷却水と接触するロール裏表
面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ロール式連鋳機に使用する内部冷却ロールであ
   って、少なくとも湯と接触することになる部分を構成す
   る材料として、０．７〜６重量％のＡｌおよび５〜２６
   重量％のＣｒを含有する耐酸化鋼を使用した連鋳機用ロ
   ール。
2. （２）、前記の耐酸化鋼の湯と接触する最外表面に、低
   熱伝導性物質の層が形成されている特許請求の範囲第１
   項記載のロール。
3. （３）、低熱伝導性物質の層は、鋳造前に施された酸化
   処理によって、該耐酸化鋼中のＡｌが酸化したＡｌ＿２
   Ｏ＿３から実質的になる層である特許請求の範囲第２項
   記載のロール。
4. （４）、低熱伝導性物質の層は、鋳造中においてに形成
   された、耐酸化鋼中のＡｌが酸化したＡｌ＿２Ｏ＿３か
   ら実質的になる層である特許請求の範囲第２項記載のロ
   ール。