JPH03275247A - 双ロール式薄板連続鋳造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融金属から直接薄板状の鋳片を製造する双
ロール式薄板連続鋳造方法に関する。

（従来の技術） 相反する方向に回転中のｌ対のロールの間隙に溶融金属
を注湯して金属薄板を鋳造する方法は、双ロール法とし
て知られている。この方法では、２つのロールを適当な
間隔で平行に配置し、これらのロールの上方より溶融金
属を注湯する。この溶融金属がロールと接触して冷却さ
れることにより２つのロール表面に凝固殻が形成され、
これら２枚の凝固殻はロールの回転によって下方へ移動
するとともに、ロール側への熱の移動によってその厚さ
を増し、ロール間隔が狭くなった位置で接合・圧延され
、所定の厚さの鋳片となって連続的にロールの下方へ引
き出される。この双ロール式連続鋳造方法では、ロール
サイドから溶融金属が外部へ流出するのを防止するため
、回転中のロールの側面にサイド堰を設けて鋳造する方
法が一般的である。この場合、ロール表面とサイド堰に
よって囲まれた空間にノズルを使って熔融金属を注湯す
るが、ロール間に存在する溶融金属のメニスカスが、ノ
ズルから流入する流れの影響を受りて振動する。このメ
ニスカスの振動が激しいと、鋳片の表面にしわや割れが
発生する。

そこで、この溶融金属のメニスカスに発生ずる振動を防
止するため、従来よりノズルから溶融金属プールへ注湯
する際に、できる限り変動の少ない安定な流れを形成す
ることが重要であるとして対策を講じてきた。例えば内
部に溶融金属の衝突板を設置したノズルを溶融金属プー
ルに浸漬して注湯する特開昭６１−１６５２５７号公報
の方法や、斜め上方に向いた噴出口を有するノズルを溶
融金属プールに浸漬して注湯する特開昭６０−２１６９
５６号公報の方法などがある。しかし、これらの方法に
よってメニスカスの振動を完全に除去することば無理で
ある。

また、本出願人は先に、サイド堰を用いない双ロール式
連続鋳造方法に関して、°ロール表面に磁石を接近させ
てロール間隙に磁場を発生させ、この磁場の作用によっ
てメニスカスの振動を防止するという端部形状の良好な
薄肉鋳片を得る方法を特願昭６３−９３０６０号で出願
した。しかし、サイド堰を設置した双ロール式連続鋳造
方法に関して、電磁気力の作用を利用してメニスカスの
振動を防止する方法は知られていない。

一方、溶融金属のメニスカス上には、溶融金属が酸化さ
れることによって形成される溶融酸化物、ノズルより注
湯された溶融金属に含まれている介在物、およびスラグ
などの非金属物質が浮遊しているが、これら非金属物質
がロール表面と溶融金属の間に巻き込まれると、ロール
と溶融金属との間の伝熱抵抗となって凝固殻の成長が遅
れ、鋳片表面にしわや割れが発生する。

溶融金属のメニスカス上に浮遊するこれらの溶融酸化物
、介在物、スラグなどの非金属物質がロール表面に巻き
込まれることを防止するため、この場合も注湯ノズルの
噴出口を改良し、噴出口からの吐出流がロール表面へ向
かわないようにすることが考えられるが、実際に巻き込
みを完全に防止することは至難の技である。

（発明が解決しようとする課題） 前述の通り、サイド堰を使った双ロール式連続鋳造方法
では、溶融金属のメニスカスが注湯流によって振動する
。この振動が激しいと、ロール表面近傍の熔融金属の流
れが乱れ、凝固殻の厚さが不均一になり、鋳片表面にし
わや割れが発生し、良好な性状の鋳片が製造不可能にな
る。

また、溶融金属のメニスカスに浮遊する溶融酸化物、介
在物、およびスラグなどの非金属物質がロール表面と溶
融金属の間に巻き込まれると、これが伝熱抵抗となって
凝固殻の成長が遅れ、鋳片表面のしわや割れの発生、時
として鋳片の破断を引き起こし、安定かつ良好な鋳片の
製造が困難となる。

本発明は上記問題点を解決するべく、溶融金属のメニス
カスの振動と浮遊非金属物質のロール表面への巻き込み
を防止することにより、良好な性状の薄板状鋳片を安定
に製造する薄板連続鋳造方法を提供する。

（課題を解決するための手段） 第１の本発明は、１対のロールと１対のサイド堰から成
る空間に溶融金属を注湯し、この溶融金属を凝固さセて
圧延することにより薄板状の鋳片を製造する双ロール式
薄板連続鋳造方法において、強磁性体、常磁性体、また
は強磁性体と常磁性体の複合構造のいずれか１つから成
る内部冷却可能なロールを用い、溶融金属のメニスカス
の近傍にロールの上方より１つ以上の内部冷却可能な磁
石を接近させて、ロール表面と溶融金属のメニスカスと
の境界近傍に磁場を印加し、この磁場の作用によって前
記熔融金属のメニスカスの振動を抑制することを特徴と
する双ロール式薄板連続鋳造方法である。

第２の本発明は、１対のロールと１対のサイ）堰から成
る空間に熔融金属を注湯し、この溶融金属を凝固させて
圧延することにより薄板状の鋳片を製造する双ロール式
薄板連続鋳造方法において、強磁性体、常磁性体、また
は強磁性体と常磁性体の複合構造のいずれか■つから成
る内部冷却可能なロールを用い、溶融金属のメニスカス
の近傍にロールの上方より１つ以」二の内部冷却可能な
磁石を接近させて、ロール表面と溶融金属のメニスカス
との境界近傍に磁場を印加し、かつ前記溶融金属を注湯
するノズルを溶融金属プール内に浸漬させて、外部より
溶融金属プール内にロール軸と平行な方向に電流を流し
、磁場と電流の相互作用によって溶融金属のメニスカス
の振動を抑制し、同時にメニスカス近傍の溶融金属をロ
ール表面からロール間中央へ向かって流動させることを
特徴とする双ロール式薄板連続鋳造方法である。この場
合、表面に絶縁体または低電気伝導体のコーティング層
を設けたロールを用いることは好ましい。

（作　用） 第１図はロールの直上に設置した２個の電磁石または永
久磁石を用いて、強磁性体のロール表面と溶融金属のメ
ニスカスの境界近傍に磁場を発生させる一例を示す。１
ａ、１ｂは磁石であり、ロール２ａは強磁性体３ａと常
磁性体のロール軸４ａから構成されており、ロール２ｂ
も同し構成である。

第１図で、磁石１ａの例えば磁極Ｎをロール表面と溶融
金属表面の境界近傍へ、磁極Ｓを図に示ずような位置に
接近させると、磁石１ａから発生した磁場が強磁性体３
ａを伝播することによってロール表面と磁石の磁極Ｎ、
Ｓの間に各々磁場が発生ずる。この磁場の強さは磁石１
ａの磁力が強いほど、また磁石１ａのＮ極とＳ極が強磁
性体３ａに各々非接触でより接近するほど強くなる。同
様に磁石１ｂを強磁性体３ｂに接近させると、磁石１ｂ
の磁極Ｎ、Ｓと強磁性体３ｂの間に各々磁場が発生ずる
。

次に、このように磁石の磁極とロール表面の間に発生さ
せた磁場を使って溶融金属のメニスカスの振動を抑制す
る方法を第２図を使って説明する。

第２図は磁場によるメニスカスの振動抑制の状況を模式
的に示したものである。溶融金属のメニスカスに磁場を
印加すると、溶融金属内に誘導電流と電磁気力が発生し
、この電磁気力によってメニスカスの振動が抑制される
。すなわち、溶融金属はノズル５を通して回転中のロー
ルの間隙に注湯され、溶融金属のプール７を形成するが
、ロール表面Ｓと磁石の磁極Ｎの間および近傍に存在す
る溶融金属のメニスカス９の振動は磁場の作用によって
抑制される。

このようにロール表面近傍の溶融金属メニスカスの振動
が抑制されると、ロール表面と溶融金属との界面へ局所
的に気体が巻き込まれることがなくなり、ロール表面と
溶融金属との間の伝熱抵抗が一様になると同時に、溶融
金属とロール表面との接触開始位置がロール軸と平行に
一直線に並び、ロール表面と鋳造金属との接触時間が一
様になるため、局所的な凝固遅れはなくなって均一な凝
固殻の成長が促される結果、しわや割れのない鋳片を製
造できる。

なお、溶融金属が極めて高温である場合には、磁石の磁
極内部を水冷し、かつ磁極の外面を耐火物で覆い、磁極
の温度が磁極材料のキュリー温度（強磁性体が常磁性状
態へ磁気転位する温度）以下になるようにするのが望ま
しい。

強磁性体のロールの表面と溶融金属のメニスカスとの境
界付近に磁場を発生させる方法はこの他にもある。第３
図は１個の磁石を使って、強磁性０ 体ノロールの表面と溶融金属のメニスカスとの境界付近
に磁場を発生させる方法を示す。磁石１の磁極Ｎ、Ｓを
各々ロール２ａ、２ｂと溶融金属のメニスカスの境界に
接近させると、各々の磁極とロール表面の間に磁場が発
生する。

次に、第４図は、常磁性体のロールの外部に設置した電
磁石や永久磁石を使って溶融金属のメニスカスに磁場を
印加する方法の一例を示す。■は磁石であり、ロール２
ａは常磁性体３ｃと常磁性体のロール軸４ａから構成さ
れており、ロール２ｂも同し構成である。磁石１の磁極
Ｎ、Ｓを熔融金属のメニスカスに接近させると、磁極Ｎ
とＳの間に発生している磁場が溶融金属のメニスカスに
も伝わる。

このよ゛うにメニスカスに磁場を印加してメニスカスの
振動を抑制する状況の模式図を第５図に示す。溶融金属
はノズル５を通して回転中のロールの間隙に注湯され、
溶融金属のプール７を形成するが、磁石１の磁極ＮとＳ
の間に発生している磁場の作用によりメニスカスの振動
が抑制される。

常磁性体のロールを用い、溶融金属のメニスカスに磁場
を印加する方法はこの他にもある。第６図は２個の磁石
を使って溶融金属のメニスカスに磁場を発生させる方法
を示す。磁石１ａの磁極Ｎ、Ｓ、および磁石１ｂの磁極
Ｎ、Ｓを各々溶融金属のメニスカスに接近させると、各
々の磁石の磁極間に発生している磁場がメニスカスに伝
わり、この磁場の作用によってメニスカスの振動が抑制
される。

次に、溶融金属に磁場と電流の両方を印加し、メニスカ
スの振動防止のみならず、メニスカス上に浮遊している
非金属物質がロール表面に巻き込まれないようにする方
法を説明する。まず、磁場の印加方法については、前述
の第１．３．４．６図で説明した方法と同じであるが、
電流の印加方法については、溶融金属の内部に電極を設
置し、ロール軸と平行な方向に電流を流す。電極の設置
方法としては、両側のサイド堰各々に溶融金属と接触す
るように１つあるいは２つ以上の電極を埋め込む方法、
または両側のサイド堰各々の内面に１ ２ 沿って溶融金属内部に１つあるいは２つ以上の電極を浸
漬する方法などがある。

第３図に示したように１つの磁石を使って磁場を印加す
る場合には、第７図に示すように、片方のサイド堰に１
つの電極１３を溶融金属と接触するように埋め込み、他
方のサイド堰にも同様に１つの電極を埋め込んで、これ
ら１対の電極間に電流を流す。なお、溶融金属の中に発
生する電磁気力は磁束密度と電流の積に比例するため、
磁場のより強い領域に電流を流すほど、また印加する電
流値が大きいほど電磁気力は大きくなる。

第８図は、常磁性体のロールを用いた場合で、上方より
電磁石または永久磁石を溶融金属のメニスカス近傍に接
近させることによってメニスカスに磁場を印加し、さら
に、ロール軸と平行な方向に電流を印加して、これらの
磁場と電流の作用によって、メニスカスの振動並びにメ
ニスカス上の浮遊非金属物質のロール表面への巻き込み
を防止する方法の一例を模式的に示す。浸漬したノズル
５を通して注湯された溶融金属のメニスカスには金属溶
融酸化物、介在物、スラグなどの非金属物質１２が浮遊
している。しかし、磁石１の電極Ｎ、Ｓの間に発生して
いる磁場が溶融金属に伝わり、ロール軸と平行な方向に
流れる電流Ｉと磁場１０によって電磁気力が働く結果、
溶融金属の表層がノズルの方向へ流れ、メニスカスに浮
かんでいる非金属物質がノズル近くに集積するため、こ
の非金属物質がロール表面に巻き込まれることばない。

ただし、フレミングの左手の法則に基づいて磁場及び電
流の方向から求めた運動の方向がノズルに向かう方向と
なるように、磁極Ｎ、Ｓの配置並びに電流の方向を決め
る必要がある。また、前述したのと同し理由から、磁場
の作用によって、特にロール表面近傍のメニスカスの振
動が低減される。

なお、ロール表面に絶縁体または低電気伝導体のコーテ
ィング層を設けると、印加した電流がロールを伝わって
流れることがなくなり、溶融金属内部をより多く流れる
ことになって、溶融金属に発生する電磁気力が大きくな
るため、非金属物質をノズル近くに集積させる効果は増
大する。

３ ４ （実施例） 実施例１ 長さ１１００ｎｒ、直径３００ｍｍの鉄（強磁性体）の
１対のロールを用い、第３図に示したようにノズル５を
通してロール２ａ、２ｂの間隙と耐火物製のサイド堰６
とによって形成される空間にオーステナイト系ステンレ
ス鋼の溶湯を注湯し、電磁石を使ってロール表面に近い
熔融金属のメニスカスに磁場を印加して、薄板鋳造を行
った。磁石の磁極の内部を水冷し、磁極の外表面は厚さ
３ｍｍのアルくす板で覆い、磁極が高温になるのを防い
だ。鋳造条件としては、電磁石の磁極とロール表面との
間の磁束密度は０〜２テスラ、ロール回転速度は１（］
−９０ｒｐｍ、、溶湯の注湯流量は０、３〜１、２　ｋ
ｇ　／　ｓ　ｅ　ｃの範囲で種々変化させた。また、ロ
ール表面と鋳造金属との接触距離は、約１１８ｍｍで一
定となるように、注湯＠量を調節した。その結果、厚さ
が約１．１〜３．２ｎｎｍ、幅約１００ｍｍの鋳片が得
られた。まず、磁場を印力■しない場合にはメニスカス
の振動があり、メニスカス上に浮かんでいた溶融酸化物
がロール表面に巻き込まれ、これらに起因したしわや割
れが鋳片表面に発生した。しかも、鋳片厚さが厚いほど
、しわや割れの発生頻度が大きい。

さらに、メニスカスの振動やロール表面への酸化物の巻
き込みが激しいと、薄い鋳片の場合でも鋳片が破断する
ことがあった。これに対して、磁場を印加した場合には
、酸化物が時々ロール表面に巻き込まれたものの、磁場
を印加しない場合と比較してしわや割れがずっと少なく
、鋳片破断の極めて少ない薄板鋳片を製造できた。

実施例２ 表面に厚さ１ｍｍのタングステンカーバイド層を塗布（
コーティング）した長さ１００＋ｎｍ、直径３００ｍの
銅（常磁性体）の１対のロールを用い、第７図に示した
ようにノズル５を通してロール２ａ１２ｂの間隙とサイ
ド堰６とによって形成される空間にオーステナイト系ス
テンレス鋼の溶湯を注温し、電磁石を使って溶融金属の
メニスカスに磁場を印加して、さらにサイド堰に埋め込
んだ電極から溶融金属内部に直流電流をロール軸と平行
な方向に５ ６ 印加し、薄板鋳造を行った。なお、磁石の磁極の内部を
水冷し、磁極の外表面は厚さ３ｍｍのアル嵩す板で覆い
、磁極が高温になるのを防いだ。また、ロール軸と軸受
けとの間や、鋳片と地面との間を絶縁し、印加した電流
が他に流れるのを防いだ。

直流電流の向きは、第７図において紙面に垂直で下から
上に向かう方向とした。鋳造条件としては、電磁石の磁
極間の磁束密度はＯ〜０．５テスラ、電流は０〜５００
アンペア、ロール回転速度は１０〜９０ｒｐｍ、溶湯の
注湯流量は０．３〜１．２ｋｇ／ｓｅｃの範囲で種々変
化させた。ロール表面と鋳造金属との接触距離は、約１
１８ｎｒｍで一定となるように注湯流量を調節した。そ
の結果、厚さが約０．９〜２．７ｍｍ、幅約１００ｍの
薄板鋳片が得られた。ます、電流を印加しない場合には
、メニスカスに浮かんでいた溶融酸化物が時々ロール表
面に巻き込まれ、これに起因したしわや割れが鋳片表面
に発生した。それに対して、電流を印加した場合には、
酸化物の巻き込みがなく、しわや割れのない薄板鋳片を
製造できた。

（発明の効果） 本発明の双ロール式薄板連続鋳造方法においては、溶融
金属のメニスカスに磁場、または磁場と電流を印加し、
これらの作用によってメニスカスの振動、またはそれＧ
こ加えてメニスカスに浮遊している非金属物質のロール
表面への巻き込みを防止し、鋳片表面のしわや割れの発
生、あるいは鋳片の破断を抑制ないしは防止して、良好
な性状の薄板鋳片を安定して製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は強磁性体のロールと２つの磁石を使ってメニス
カスに磁場を印加する方法を示す図、第２図は磁場によ
るメニスカスの振動の抑制状況を模式的に示す図、 第３図は強磁性体のロールと１つの磁石を使ってメニス
カスに磁場を印加する方法を示す図、第４図は常磁性体
のロールと１つの磁石を使ってメニスカスに磁場を印加
する方法を示す図、第５図は磁場によるメニスカスの振
動の抑制状況を模式的に示す図、 ７ ８ 第６図は常磁性体のロールと２つの磁石を使ってメニス
カスに磁場を印加する方法を示す図、第７図はロール間
隙の溶融金属に磁場と電流を印加する方法を示す図、 第８図は磁場と電流の作用によってメニスカスに浮遊し
ている非金属物質のロール表面への巻き込みを防止する
方法を示す図である。 １．１　ａ、１　ｂ−磁石、２ａ、２ｂ・−・ロール、
３ａ、３ｂ・・・強磁性体、３ｃ、３ｄ・・・常磁性体
、４ａ、４ｂ・・・ロール軸、５・・・ノズル、６・・
・サイド堰、７・・・溶融金属のプール、８・・・薄板
状鋳片、９・・・メニスカス、１０・・・磁場、１１・
・・ロール間の中心面、１２・・・非金属物質、１３・
・・電極、１４・・・凝固殻、■・・・電流、Ｂ・・・
磁束、Ｆ・・・ローレンツ力、■・・・流速。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）１対のロールと１対のサイド堰から成る空間に溶
   融金属を注湯し、この溶融金属を凝固させて圧延するこ
   とにより薄板状の鋳片を製造する双ロール式薄板連続鋳
   造方法において、強磁性体、常磁性体、または強磁性体
   と常磁性体の複合構造のいずれか１つから成る内部冷却
   可能なロールを用い、溶融金属のメニスカスの近傍にロ
   ールの上方より１つ以上の内部冷却可能な磁石を接近さ
   せて、ロール表面と溶融金属のメニスカスとの境界近傍
   に磁場を印加し、この磁場の作用によって前記溶融金属
   のメニスカスの振動を抑制することを特徴とする双ロー
   ル式薄板連続鋳造方法。
2. （２）１対のロールと１対のサイド堰から成る空間に溶
   融金属を注湯し、この溶融金属を凝固させて圧延するこ
   とにより薄板状の鋳片を製造する双ロール式薄板連続鋳
   造方法において、強磁性体、常磁性体、または強磁性体
   と常磁性体の複合構造のいずれか１つから成る内部冷却
   可能なロールを用い、溶融金属のメニスカスの近傍にロ
   ールの上方より１つ以上の内部冷却可能な磁石を接近さ
   せて、ロール表面と溶融金属のメニスカスとの境界近傍
   に磁場を印加し、かつ前記溶融金属を注湯するノズルを
   溶融金属プール内に浸漬させて、外部より溶融金属プー
   ル内にロール軸と平行な方向に電流を流し、磁場と電流
   の相互作用によって溶融金属のメニスカスの振動を抑制
   し、同時にメニスカス近傍の溶融金属をロール表面から
   ロール間中央へ向かって流動させることを特徴とする双
   ロール式薄板連続鋳造方法。
3. （３）表面に絶縁体または低電気伝導体のコーティング
   層を設けたロールを用いることを特徴とする請求項２記
   載の双ロール式薄板連続鋳造方法。