JPS6339340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、表面性状のすぐれた、たとえば２
〜20mm厚さの金属薄板を連続鋳造によつて製造す
る方法に関する。

（従来の技術） 従来、金属薄板たとえば薄鋼板を製造するに
は、鋼塊を分塊圧延して200〜250mm厚さのスラブ
を得、このスラブをホツトストリツプミルで熱間
圧延するか、或いは溶鋼を連続鋳造してスラブを
得、これを熱間圧延するプロセスによつている。

しかしながら、これら従来技術によるときは、
大規模なホツトストリツプミルやスラブを加熱す
るエネルギを必要とする処から、薄板を溶鋼の連
続鋳造によつて直接的に得る技術の開発が望まれ
ている。

従来、溶鋼を連続鋳造する場合、鋳型内に溶鋼
を注入し、断面内の周囲を凝固させた後にこれを
下方に引抜く方法が一般に行なわれてきた。しか
し、この方法では、 溶鋼を鋳型内に注入するノズルの径と鋳型断
面寸法の関係から、厚さ数十mm以下の鋳片を得
ることは困難である、 鋳片と鋳型内壁面間の摩擦のため、鋳片引抜
速度を２ｍ／min以上にあげることは困難であ
り、２ｍ／min以上にすると凝固殻が破断し溶
鋼流が噴出（ブレークアウト）する危険があ
る、 といつた問題があつた。

これら従来の連続鋳造プロセスにおける問題を
解決して薄板の連続鋳造による効率的な製造方法
およびそのための装置を提供すべく、本発明者等
は先に特願昭56−188862号（特開昭58−90357号
公報）において片面鋳造による金属薄板の製造方
法および装置を提案した。

即ち、傾斜した無限軌道をなす平板上に溶鋼を
注ぎ薄鋼板を鋳造する方法であつて、鋳造方向と
注入溶鋼流の方向を逆に、つまり無限軌道をなす
平板が斜面を上方に向つて移動する状態下で溶鋼
を平板上に注ぎ、傾斜移動平板上における溶鋼
（溶融金属）流の下端が溶鋼の表面張力で自己保
持されるようにして連続する方法、ならびに、駆
動輪により駆動され無限軌道をなすとともに傾斜
した平面を有するベルト機構と、傾斜したベルト
平面上に溶融金属を流下供給する手段と、傾斜面
上方側に鋳片を抽出する装置と、ベルトを駆動輪
を介して斜面上方向に駆動する装置とよりなる溶
融金属の連続鋳造装置である。

この装置を第３図に示す。

第３図に於いて、１１は鋳造用ベルト或は無限
軌道であつて、矢印Ａの方向に駆動される。１２
はベルト駆動輪、１３はタンデイツシユ、１４は
溶鋼、１５は凝固薄板つまり鋳片である。

而して、この装置によつて溶鋼を薄板に連続鋳
造するときは、溶鋼１４がタンデイツシユ１３か
らベルト１１の表面上に流下供給され、重力によ
つて傾斜しているベルト１１の表面上を一定距離
流下して行く。ベルト１１は斜面を上方向（矢印
Ａの方向）に移動しているから、定常状態では溶
鋼流先端１７および後端１８はタンデイツシユ１
３からの溶鋼流下点１９からほぼ一定の相対位置
にくる。

凝固シエルはベルト１１上に溶鋼流先端１７か
ら矢印Ａの方向に進むに従つて発達し、終には溶
鋼をくぐり出て完全凝固薄板となり、巻取装置に
よつて巻取られる。

この技術によつて、２〜20mm厚さの鋼板を連続
鋳造によつて製造することができる。この技術に
よれば、傾斜しその上方側へ移動する無限軌道平
面上での溶鋼（溶融金属）が凝固し、凝固シエル
（鋳片）の抽出速度と無限軌道平面（ベルト）の
移動速度を同期させれば、ベルト表面と鋳片間の
摩擦に起因するブレークアウトを生ずることがな
いから、鋳造速度を飛躍的に高くすることができ
る。

また、片面凝固であるから、鋳造中鋳片の下面
はベルト表面に接しているが、上面は溶鋼または
雰囲気と接している状態で、鋳型のような空間を
制約するものがないからタンデイツシユから溶鋼
を供給するノズル配置に問題を生ずることもな
い。

しかしながら、上に述べた鋳造による金属薄板
の製造プロセスにあつても、解決さるべき技術的
課題が存していた。

即ち、第３図に示したベルト平面上における溶
鋼流先端１７の位置は安定していなければならな
いし、かつ、ベルト幅方向に均一な溶鋼流平端平
面形状でなければならない。さもないときは、鋳
造によつて得られる薄板の下面に湯皺による模様
が形成され、薄板の表面性状を著しく損なう。

第４図および第５図に、ベルト平面上における
溶鋼流先先端１７の平面形状を示す。

ベルト平面上における溶鋼流先端１７は第４図
に示すような先端形状を呈しかつベルト移動方向
における位置も安定していることが製造製品の品
質上必要である。

かかる観点から、特願昭56−188862号（特開昭
58−90357号公報）にて本発明者等が先に提案し
た技術においてもなお解決さるべき技術的課題が
存していた。本発明者等は、さらにベルト平面上
における溶鋼流先端１７の平面形状を第４図に示
す如きベルト幅方向に一様なものとすること、な
らびに溶鋼流先端１７の位置をベルト移動方向に
おいて安定せしめる手段を、特願昭58−30362号
（特開昭59−156554号公報）にて提案した。

即ち、ベルト平面上における溶鋼流先端１７
を、ベルト平面上に堰を設けることによつてベル
ト平面上の所望の位置、所望の平面形状に安定し
て維持せしめながら、連続鋳造するようにしたの
である。

堰は断熱性の固体、または高温加熱した固体ま
たは昇華性の固体、或はガス噴流によつて形成さ
れる。第２図にその一態様を示す。

第２図に示す実施態様においては、固体の堰２
１を配設し、凝固シエル６上の溶鋼溜り７を保持
するようにしている。固体堰２１はベルト１１の
幅方向に所要の拡がりを有することは云うまでも
ない。

固体堰２１は、その支持棒２２が該支持棒２２
の外径よりも大きな寸法の内径を有する管２３に
嵌装され、従つて上下方向に変位自在であり、ベ
ルト１１の上下方向の変動に追従できるよう構成
されている。

第２図に示す固体堰２１は上に述べたように構
成しているから、固体堰２１の底面は固体堰２１
自体およびその支持棒２２の重量に等しい力でベ
ルト１１の表面に接触している。

このため、ベルト１１の上下方向の急激な変動
に対しては固体堰２１が追従し得ず、ベルト１１
の表面と固体堰２１の底面間に隙間が発生してい
た。

また、固体堰２１がベルト１１の移動に伴つて
ベルト１１表面と固体堰２１底面間の摩擦によつ
てベルト１１の移動方向に引張られ、かつ固体堰
支持棒２２とこれを嵌装している管２３との間に
ギヤツプがあるため固体堰２１が振動し、これに
よつてもベルト１１の表面と固体堰２１の底面間
に隙間が発生していた。

かくして、ベルト１１の表面と固体堰２１の底
面間に発生した隙間に溶鋼がさし込み、この溶鋼
のさし込みに起因して鋳造薄板のベルト１１との
接触面側に湯皺状の模様が形成され、鋳造製品
（薄板）の表面性状を著しく損なうという問題が
あつた。

（発明が解決しようする問題点） この発明は、上に述べた傾斜した無限軌道をな
す平板（ベルト）上に溶鋼を注ぎ、傾斜平板上方
向に鋳片を抽出するようにしたプロセスにおけ
る、ベルト表面上を流下した溶鋼流先端部に設け
た堰の底面とベルトの間に発生する隙間に起因す
る鋳造製品（薄板）の表面性状の劣化を抑止すべ
く、堰の底面とベルト表面間に隙間を発生せしめ
ない方法を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） この発発明の要旨とする処は、斜面をその上方
向に移動する金属板上に溶融金属を注ぎ、前記斜
面をなす移動金属板の斜面上方向に鋳造薄板を抽
出するようにした薄板の連続鋳造方法において、
移動金属板斜面上に注がれた溶融金属の流下先端
部にその下面の少なくとも一部が前記移動金属表
面に接する如く堰を設けるとともに、該堰を前記
移動金属板に対し弾機的に支持して鋳造すること
を特徴とする湯さし防止方法、堰の移動金属板に
対する弾機的支持が、堰の下部を弾性に富む材料
で構成するとともに堰をばねでその下面を移動金
属板表面に押し付けることによりなされる前記湯
さし防止方法、および堰の移動金属板に対する弾
機的支持が、堰支持の支点を堰の面以外の位置に
置き、該支点回りを回動する如くばねによつて堰
を移動金属板に押圧支持せしめることによりなさ
れる前記いずれかの湯さし防止方法にある。

以下に、この発明を詳細に説明する。

先に本発明者等が、特願昭58−30362号で提案
してベルト表面における溶鋼流先端部における堰
構造においては、ベルト１１がその面に垂直な方
向に急激に変位したときに、堰がその底面とベル
ト表面間に隙間を生ぜしめない速度でベルトのそ
の面に垂直な方向の変位に追従して変位し得ない
ことに起因して、ベルト表面と堰底面間に隙間を
生じていた。

そこで、この発明においては、堰をベルトを表
面に対し弾機的に支持押圧せしめるようにした。
本発明を実施するための装置の一例を第１図に示
す。第１図において、１１はベルト、１，２は堰
部材、３はフレームである。４はばねであつて、
堰部材１，２によつて形成されるコーナー部をベ
ルト１１表面に押圧、支持する。

５は支点であつて、堰部材１，２およびフレー
ム３によつて構成される堰は、この支点５回りを
回動する如く変位する。

６は凝固シエル、７は溶鋼溜りである。

堰を弾機的にベルト１１表面に対し押圧支持せ
しめる場合、ベルト１１のその面に垂直な方向の
変位に対しては、堰はその変位速度以上の速度で
ベルト１１に追従して変位し得るものでなければ
ならない。

ところで、ベルト１１と堰およびばねの関係を
第６図に示すようにモデル化して考えると、運動
方程式は、 mx¨₁＋ｃ（x〓₁−x〓₂）＋ｋ（x₁−x₂）＝０………(
1) によつて与えられる。ここで、ｍは堰の質量、x₁
は堰の変位量、x₂はベルトの変位量、ｃは減衰係
数、ｋはばね定数である。

ベルト変位（x₂）にAsinω₀t（Ａ：振幅、ω₀：
角速度、ｔ：時間）を代入して(1)式を解くと、 （ここで、ｑ＝ωn√１−²、ζ＝ｃ／c_C、c_C＝２
√、ωn＝√、ｍ＝Ｗ／ｇ、φtan^-1
［（ζω₀／ωn）／（１−ω₀ ²／ωn²）］）となる。

この(2)式の右辺第１項は０となるので、定常状
態では、 湯のさし込みを防止するには、ベルトと堰の間
隙（x₁−x₂）を0.1mm以下にするようなばね定数
ｋをもつたばねを選択しなければならない。

本発明における一実施例では、x₁−x₂＝0.1×
10^-3ｍ、Ａ＝２×10^-3ｍ、ζ＝0.01、ｍ＝1.02Kg
s²／ｍ、ω₀＝20.9rad／ｓで鋳造を実施した。

これらの値を(3)式に代入すると、ばね定数ｋは
ｋ＝9.4Kg／mmとなる。したがつて、堰とベルト
の間隙を0.1mm以下として連続鋳造を行うには、
9.4Kg／mm以上のばね定数をもつばね４が必要で
ある。

一方、ばね定数の上限は、ベルト駆動力とベル
トと堰底面間の摩擦力によつて制限される。かか
る観点から、この実施例ではばね定数ｋはｋ＝15
Kg／mmを持つたばねを用いた。

ところで、先に本発明者等が特願昭58−30362
号において提案したベルト表面の溶鋼流先端部に
おける堰構造においては、固体堰２１がベルト１
１の移動に伴つてベルト１１表面と固体堰２１底
面間の摩擦によつてベルト１１の移動方向に引張
られ、かつ固体堰支持棒２２とこれを嵌装してい
る管２３との間にギヤツプがあるため固体堰２１
が振動し、これによつてもベルト１１の表面と固
体堰２１の底面間に隙間が発生していた。

そこで、本発明においては、先に述べたように
堰部材１，２およびフレーム３によつて構成され
る堰は支点５回りを回動する如く構成した。この
ように構成することによつて、この系においては
機械系のガタは消去され、機械系のガタに起因す
る堰底面とベルト１１表面間における隙間の発生
はよりよく抑止されることになつた。

さらに、この発明においては、堰部材１，２の
少なくともベルト１１表面に接するコーナ部は、
弾性部材、たとえばセラミツクフアイバ、アルミ
ナフアイバ、ガラス繊維、石綿等で構成される。

この発明は以上述べたように構成したから、堰
はベルト１１の急激な上下振動に対しても常にベ
ルト表面に密着していて隙間が生じない。

なお、上記説明は溶鋼から薄鋼板を連続鋳造す
る場合について行つてきたが、この発明は溶鋼の
連続鋳造に限るものではなく、鋼以外の金属の連
続鋳造にも適用されうるものであることは勿論で
ある。

（実施例） 先に述べた、ばね定数ｋ＝15Kg／mmのばね４を
もつ第１図に示す装置に用いて、溶鋼を10mm厚さ
の鋼帯に鋳造した。

このときの鋳片（鋼帯）のベルト接触面側の部
分スケツチ図を第７図に示す。鋳片表面に湯皺の
ない良好な表面性状をもつた鋼帯が得られた。

比較のために第２図に示す従来の装置を用いて
溶鋼を鋼帯に鋳造したときの鋼帯のベルト接触面
側の部分スケツチ図を第８図に示す。鋳片（鋼
帯）の広範囲に堰底面とベルト面に溶鋼さし込ん
だことに起因する湯皺が発生している。

（発明の効果） この発明は、以上述べたように構成しかつ作用
せしめるようにしたから、溶融金属から薄板を連
続鋳造するに際し、固体堰とベルト間の溶融金属
のさし込みに起因する鋳造薄板の表面性状の劣化
を防ぎ、表面性状のすぐれた金属薄板の製造を可
能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一例を説
明する立面図、第２図は従来の装置を用いて溶鋼
先端を保持する一例を説明する立面図、第３図は
連続鋳造プロセスを説明する立面図、第４図およ
び第５図は第３図に示すプロセスにおける注入流
下端部の平面形状を示す平面図、第６図はベルト
と堰およびばねの関係をしめすばね系モデルを示
す図、第７図はこの発明に係る方法によつて溶鋼
を鋼板に鋳造したときの表面性状を示す部分スケ
ツチ図、第８図は従来技術によつて溶鋼を鋼板に
鋳造したときの表面性状を示す部分スケツチ図で
ある。 １，２……堰部材、３……フレーム、４……ば
ね、５……支点、６……凝固シエル、７……溶鋼
湯溜り、１１……鋳造用ベルトまたは無限軌道、
１２……鋳型駆動輪、１３……タンデイツシユ、
１４……未凝固溶鋼、１５……凝固薄板、１７，
１７′……溶鋼先端、１８……溶鋼後端、１９…
…溶鋼落下点、２１……固体堰、２２……固体堰
支持棒、２３……管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 斜面をその上方向に移動する金属板上に溶融
   金属を注ぎ、前記斜面をなす移動金属板の斜面上
   方向に鋳造薄板を抽出するようにした薄板の連続
   鋳造方法において、 移動金属板斜面上に注がれた溶融金属の流下先
   端部にその下面の少なくとも一部が前記移動金属
   表面に接する如く堰を設けるとともに、該堰を前
   記移動金属板に対し弾機的に支持して鋳造するこ
   とを特徴とする湯さし防止方法。 ２ 堰の移動金属板に対する弾機的支持が、堰の
   下部を弾性に富む材料で構成するとともに堰をば
   ねでその下面を移動金属板表面に押し付けること
   によりなされる特許請求の範囲第１項記載の湯さ
   し防止方法。 ３ 堰の移動金属板に対する弾機的支持が、堰支
   持の支点を堰の面以外の位置に置き、該支点回り
   を回動する如くばねによつて堰を移動金属板に押
   圧支持せしめることによりなされる特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の湯さし防止方法。