JPH0455043A - ストリップを鋳造する方法および装置 - 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］ この発明は、回転する単一ロールまたはベルトの上死点
前に位置されたノズルを用いる連続ストラ°ンド鋳造の
分野に関するものである。特に、この発明は薄い結晶ま
たは非晶質ストリップを連続鋳造する方法および装置に
関するものである。溶融金属は、所要のストリップ厚さ
、基体速度、基体表面、浴材料および他の条件等によっ
て決められる流量を用いる回転する冷却された基体上に
静圧下で供給される。

Ｕ発明の背景］ 薄い結晶または非晶質ストリップの鋳造は、所要の特性
および厚さの鋳造ストリップを造るように鋳造ノズルを
通る溶融の流れの厳格な制御を必要とする。鋳造ノズル
の設計に用いられる種々な角度と開口は回転する基体へ
の溶融金属の流れに重大な影響を及ぼす。

回転す・る基体上に非晶質ストリップを連続的に鋳造す
ることは、米国特許第４，１４２．５７１号、第４，２
２１，２５７号明細書に規定される様に多数の一般的な
ノズルパラメータを有している。これらパラメータは、
チル本体の頂部上の位置にて溝付の鋳造ノズルを通って
チル本体の可動する表面上に溶融金属を押しやる鋳造方
法を用いている。

また、非晶質製品は所要の等方性構造を遣るよう非常に
急速な焼入れ量を必要とする。

金属ストリップは、ニーに参照される米国特許第４．４
７５．５８３号、第４．４７９．５２８号、第４，４８
４．６１４号、第４．７４９．０２４号明細書に記載さ
れる様な鋳造装置を用いて連続鋳造される。この様な鋳
造装置は上死点がら後方に鋳造ノズルを配宜し、回転す
る基体への溶融金属の均一な流れを改善する種々なノズ
ル関係を用いることによって特徴付けられる。溶融金属
を供給する容器の壁は基体に近接して配！される均一な
幅狭い溝に収束されるように大体形成されている。

鋳造ノズルのリン１は、鋳造製品の均一性を改善するよ
うに試みる厳格な間隙と寸法と形状とを持っている。

鋳造用の従来のノズルの設計は回転する基体への溶融金
属の均一な流れを形成しない、厳格なノズルパラメータ
は、鋳造ノズルから出て広がる流れ、流れ縁の転勤、波
形の形成、持ち上がった流れ中心の形成等を制御するこ
とが見られない。

この発明はこの様な非均−な流れ状態を大いに減少して
、幾つかのノズルパラメータの厳格な制御を必要とする
鋳造ノズルの設計によって一層矛盾のない流れを提供す
るらのである。

［発明の要約コ この発明の鋳造ノズルは、溶融金属の均一な流れと減少
された渦効果を持った鋳造ストリップとを設ける幾つか
の設計的特徴を有している。鋳造ノズルの主な特徴は、
溶融金属を供給するとりべ壁傾斜と、鋳造ノズルの間隙
開口と、鋳造ノズル壁の形状と、鋳造ノズルと回転する
基体の間の間隙と、これら変数の間の一般的な関係等と
を有している。

この発明のストリップ鋳造装置は、鋳造ノズルに溶融金
属を供給するとりべ或は容器を有している。供給壁は、
鋳造ノズルへの溶融金属の滑らかな流れを設けるように
形成されている。推奨鋳造装置において、供給壁は、冷
却された回転する基体に溶融金属を垂直な角度で放出す
る鋳造ノズルに対して約１５〜９０”の角度で傾斜して
いる。

鋳造ノズルは上死点の前の位置、好適には上死点の前約
５〜９０°の角度で配置される。鋳造ノズルはストリッ
プ厚さに対して約０．２５４〜７，５２ｉ＋ｖ（０，０
１〜０．３０インチ）の溝開口を有している。約１〜１
５°の角度の収束する鋳造のノズル出口角度は、鋳造ノ
ズルの溝開口よりも小さく且つ鋳造されるストリップの
厚さよりも大きくなければならない鋳造ノズル出口間隙
と共に使用される。推奨される収束する鋳造ノズル角度
は３〜１０°である。基体に対する鋳造ノズルの溝の到
達角度は約４５〜１２０°で、好適には６０〜９０°で
ある。溶融金属は回転する基体上で鋳造されてストリッ
プに凝固される。

鋳造ノズルの溝開口は基体と鋳造ノズルの出口の間の間
隙に対する関係によって特徴付けられる。

鋳造ノズルの溝はストリップ剪断を低減する出口間隙距
離よりも大きい。鋳造ノズルからの溶融金属放出の収束
する角度は均一な厚さを持った流れを生じる。

この発明の主な目的は、幅広い範囲のストリップ幅と厚
さに互って改善された特質と均一性を有するストリップ
を鋳造するための改善された鋳造ノズルを提供すること
にある。

この発明の別の目的は、幅広い範囲の溶融金属組成から
非晶質および結晶ストリップまたは箔を鋳造するよう幅
広い範囲のとりべと基体とに組合わせて使用できるスト
リップ鋳造ノズルを提供することにある。

中でも、この発明の特徴は改善された表面および均一厚
さをを有したストリップまたは箔を鋳造する能力にある
。

この発明の他の特徴は、使用できる溶融金属容器内の静
的水頭の範囲を増大する能力にある。この発明の鋳造ノ
ズルによって形成される一層制限された流れ状態は、均
一なストリップを造る供給される溶融金属からの幅広い
範囲の圧力を許している。

この発明の他の目的と利点は添付口面に関連した以下の
推奨実施例に就いての詳細な説明から明らかであろう。

［実　施　例］ この発明は、湯溝すなわち容器１０への溶融金属１２の
流れを制御するストッパロッド９を有するとりべ８を備
えるよう示される鋳造装置が第１図に概略図示されてい
る。溶融金ＭＥ　１．２は、冷却されて矢印２０方向に
回転される基体１８上に鋳造ストリップ１６を造るため
に鋳造ノズル１４に供給される。鋳造ノズル１４は上死
点の前に角度を以って、一般的には上死点の前約５〜９
０゛好適には約１５〜６０°の角度で大体配置されてい
る。

第２図を参照するに、溶融金属１２は、後容器壁１．０
　ａに沿ってノズル間隙Ｇ１に対して約１５〜９０°の
傾斜角度、好適には約４５〜７５°の傾斜角度Ａを付け
ることによって流れを改善するよう形成された適宜な高
温耐火材料から造られた容器１０の壁を経て鋳造ノズル
１４に供給される。

前容器壁１０ｂは約１５〜９０°の角度、好適には６０
〜９０°の傾斜角度で一般的に造られ、第２図に角度り
て表されている。

窒化ボロンの様な耐火材から造られた鋳造ノズル１４は
、同一傾斜を持った後容器壁１０ａの延長部を一層に成
す後ノズル壁１４ａを有している。

併し乍ら、この発明の広い意味での用語の供給壁と鋳造
ノズルの間の溶融金属の流れは、連結部における円滑な
流れが設けられて供給壁とノズル壁の傾斜が異なること
を必要とする。前ノズル壁１４ｂは約１０〜４５°の角
度、一般的には約１５〜３０°の角度で緩やかに傾斜し
ている。この傾斜は図面の角度Ｂと同じである。これら
の壁の傾斜の組合せは鋳造ノズル１４への溶融金属の円
滑な流れを育す、これら前後ノズル壁１４ａ、１４ｂの
傾斜の組合せは鋳造ノズル１４への溶融金属の円滑な流
れを生じる。後ノズル壁１４ｂの上層部は、半径ｒ１で
示される様に鋳造ノズル１４が丸くなっている時に溶融
金属の流れを改善するように更に示されている。鋳造ノ
ズルの設計において肩部を丸くすることは流れ中の乱れ
を減少して、溝内の詰まりを少なくし、鋳造ノズルの破
壊と摩耗を低減して、−層均一な鋳造ストリップを造る
。

ノズル壁の傾斜は、厚さが薄くなっていて凝固を減少す
るよう助けるので、溶融金属から基体近くのノズル部分
への熱伝達を改良する。

前後ノズル壁１４ａ、１４ｂ間の間隙Ｇ１は、約０，７
６〜１．２７ｚｚ（約０．０３〜０．０５インチ）のス
トリップを鋳造するために約０．２５〜７．６２ｉｘ（
０，０１〜０．３０インチ）、一般的には約１．２７〜
２．５４ｍｍ（０．０５〜０，１０インチ）である、前
ノズル壁１４ｂは、溶融金属とストリップの流れを均一
に改善するよう半径ｒ２により示される下情曲部を有し
ている。丸くなったノズル部分子１、ｒ２はこれら部分
における摩耗や破壊をまた減少する。

前ノズル壁１４ｂの下部分と基体の間の間隔は、鋳造パ
ラメータと図面にＧ２で示される所要のストリップ厚さ
との間の釣り合いに基いて決められる。Ｇ２はＧ、の寸
法と使用される収束角度Ｃとに対する関係によって決め
られる。

基体と鋳造ノズルの間の間隔はテーパーが付けられてい
て、部分的に凝固されたストリップが鋳造ノズルを出る
迄の収束する鋳造ノズルの使用を成している。収束する
鋳造ノズルは基体１８に対して約１〜１５°の角度Ｃを
一般的に成している。

出口における鋳造ノズルの開口はＧ、で示され、少なく
とも所要のストリップ厚さに対応する高さを成している
。開口Ｇ、は、鋳造ノズルが収束していて間隔Ｇ、より
も狭いので、間隔Ｇ２よりは狭い、収束する鋳造ノズル
との組合せにおけるこれら間隔と開口の関係と、ホイー
ル上の位１と、ホイールに対する溶湯供給角度は改良さ
れた鋳造装置に起因している。

この発明の鋳造ノズルは、回転する基体により取除かれ
る溶湯流れを制御する方法および装置を設けている。ホ
イールやドラムまたはベルトの様な基体の回転速度によ
って設けられる引張作用は、鋳造ノズルを通る溶融金属
の流れ状態によって妨げられる流れ状態、すなわち拡大
作用を設ける。

圧力水頭の増大は流量を増大するが、この作用は乱れを
増大するようにして、流れ状態が表面特質に反対の影響
を及ぼすようにする。鋳造ノズルを経た溶融金属の流れ
は基体への流れに重要な影響を及ぼし、このことの理解
は過去に完全に理解されていない、この発明は、鋳造ノ
ズルを通る流れの抑制がより一層均−で鋳造ストリップ
の制御に有益な平らな流れを生じるように成すことを見
い出している。　鋳造ノズルからの加圧された流れの使
用は基体の上死点前の角度を増大するよう大きな融通性
を許す、基体の頂部から更に後方への動きは、基体の与
えられた回転速度のための溶融金属と基体の間の長い接
触時間を持った鋳造方法を庸す、基体との長い接触は凝
固の際の熱を抽出するよう全体の能力を高める。

到達角度Ａは、特に垂直な到達角度を持った鋳造ノズル
と比較して鋳造ノズルから出る流れの円滑さを改善する
よう見られる。

間隙Ｇ１、Ｇ７、Ｇ１間の関係は改善された流れと一層
均一なストリップの取得に非常に厳密である６間隙Ｇ１
が間隙Ｇ、よりも大きい時に、溶融金属の逆流の傾向は
更に一層制御可能である０間隙Ｇ、にて造られる幅狭い
流れは一層制御されて均一に成る。この間隙の関係は鋳
造ノズルに十分な流路を設けると共に、鋳造ノズルルー
フとの一定な溶湯接触を設ける０間隙Ｇ、での鋳造ノズ
ルルーフとの溶湯接触は一層均一な流れと一層均一な鋳
造製品とを資す、溶融金属による鋳造ノズルルーフとの
接触が中止されると、流れ中の波動と非均−なストリッ
プとを生じる。＠造ノズルを通る制限された流れは流れ
を狭くする傾向と、鋳造されるストリップの中心の速い
流れ領域とを減少するように為す。また、制限された流
れは流れ縁効果を最小にするように為す。

収束する鋳造ノズルの利点が表１に示される。

収束する鋳造ノズルが一層均一な流れを造り、流れを平
らに保って回転する基体と接触させることが実証されて
いる。収束する鋳造ノズルは中心または縁で流れを巻き
上げるようにしている。また、間隙Ｇ、の制御は鋳造作
用の流れの均一性に非常に重要であるが、収束する鋳造
ノズルは大きな間隙Ｇ、状態での鋳造状態を改善した０
間隙Ｇ、よりも小さな間隙Ｇ３によって、収束する鋳造
ノズルは優れた流れ特性を庸した。流れの非常に僅かな
広がり３庸すと共に、安定した平らな流れが優れた線制
御によって造られた。半径ｒ１．ｒ２の鋳造ノズルの角
部の湾曲は流れ中の渦流の形成を減少して、円滑で一層
均一な流れ状態を設けるのが見い出された。内側面と外
リップの鋭い角部は太きな圧力低下と、歪みや詰まりゃ
耐火材摩耗または破壊の恐れ等を生じる強力な再循環模
様を受けるようになる。従来技術は米国特許第４．４７
９．５２８号明細書記載の様な成る種の設計において湾
曲した角部を有しているが、乱れを低減して流れを改善
するよう使用すべき収束する鋳造ノズルを教えている。

この発明は、金属流れの均一性と鋳造ストリップの特質
を増大する制限された鋳造ノズル通路を見い出している
。

間隙Ｇ１の間隙寸法は開口すなわち間隙Ｇ、よりも大き
くなるよう厳格に形成されている。他の鋳造ノズル設計
の範囲がこの発明のノズルパラメータの幾らかと重複す
るが、特別なノズル間隙と流れパラメータは何等示唆さ
れてなく、この発明の鋳造ノズル設計の結果を教えてい
ない。

表　　　　１ 角　　度　到達角度　　二次間隙　　出口角度鴎　　Ｂ
ＴＤＧ　　　　Ｅ　　　　Ｇ、ＩＩＩ（インチ）　　Ｃ
−＝末広１１５°９０”１．２７０＜０．０５）＋５２
車　　　　１５　　　　　　　９０　　　　　１．２７
０　　（０，０５）　　　　　　−５３１５６０３，８
１０（０，１５）　　　　＋５４　　　　１５　　　　
　６０　　　１．２７０（０，０５）　　　　−５５１
５６０３，８１０（０，１５）　　　　−５６１１５６
０１，２７０（０，０５）　　　　　−５７１５９０３
，８１０（０，１５）　　　　−５８１５９０３，８１
０（０，１５）　　　　＋５９　　　４５　　　　　６
．０　　　１．２７０　（０，０５）　　　　＋５１０
＊　　　４５　　　　　６０　　　１．２７０（０，０
５）　　　　−５ＩＣ４５９０１，２７０（０，０５＞
　　　　−５１２４５６０３，８１０（０，１５＞　　
　　−５１３４５９０３，８！Ｏ（０，１５）　　　　
＋５１４　　　４５　　　　６０　　　３．８１０　（
０，１５）　　　　＋５１５　　　４５　　　　９０　
　　３．８１０（０，１５）　　　　＋５１６　　　４
５　　　　９０　　　３．８１０（０，１５）　　　　
−５但し、軍団はこの発明の鋳造ノズルである。

表１に示されるウォターモデル検討の結果はこの発明の
鋳造ノズルの流れ特性を確認している。

溶融金属圧力水頭が７．６〜２０．３ｃｚ（３〜１６イ
ンチ）ｒｒＡで変化して基体速度が０．β１〜６，１１
ｚ分（２〜２ｏフイ一ト／分）の２．１３ｚ（７フイー
ト）直径のホイールが３．８１．２．５４．１．２７ｚ
肩（０，１５，０１０，００５インチ）のノズル間隙Ｇ
、で検討された。ストリップ厚さは６，３５〜２．４１
置置（０，０２５〜００９５インチ）の間で変化し、７
．６２ｃｚ（３インチ）幅であった。流れ状態の考察は
幅広い範囲の状態に互ってこの発明の優れた鋳造ノズル
設計の利点を支持した。試験５．７．１２．１６は、二
次間隙Ｇ、がノズル間隙Ｇ１よりも大きなために均一な
流れ状態を造らなかった。収束する鋳造ノズルの使用は
末広の鋳造ノズルの試験と比較して流れを改善したが、
この発明の全利点を得るように所要の間隙間係を維持す
るよう必要とされた。２０．３ｃｚ　（１６インチ）の
溶融金属圧力水頭を持ち約１５８２℃（２８８０°Ｆ）
の鋳造温度の低炭素溶融鋼が２．１３度（７フイート）
直径の銅ホイールの上で鋳造された。ノズル間隙Ｇ１は
２．５４ｍｍ（０．１０インチ）であった、基体速度は
種々のノズルパラメータと流量およびストリップ特性の
影響とを検討するよう０．６１〜６．１ｚ／分（２〜２
０フイ一ト／分）で変化された。約７．６２ｃｚ（３イ
ンチ）幅で約０．８８９〜１．０１ｉｎ（Ｑ。

０３５〜０．０４インチ）厚さの均一な鋳造ストリップ
が、この発明に従ったホイール上の放出および鋳造位置
の到達角度を持ったこの発明の収束する鋳造ノズルによ
って製造された。間隙Ｇ１よりも大きな間隙Ｇ、を有し
た鋳造ノズル設計はこの発明の間隙関係に基く所要の流
れ状態とストリップ特性を造らなかった。

この発明の推奨実施例が図示の目的のために以上に説明
されたが、この発明の精神および範囲を逸脱することな
く種々の変更が可能なことが当業者には明らかであろう
。

【図面の簡単な説明】

第１図はストリップの連続鋳造に使用されるこの発明の
代表的な装置を示す一部断面概要図、第２図はこの発明
のノズルの断面図である０図中、８、トリベ、９：スト
ッパーロッド、１０；容器、１２：溶融金属、１４．鋳
造ノズル、１６．ストリップ、１８：基体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）溶融金属を供給する後とりべ壁と前とりべ壁を有
   する溶融金属を受けて保持するとりべ、鋳造すべきスト
   リップほどに少なくとも幅広の冷却された回転する基体
   、 基体に対して４５〜１２０゜の角度を成していて後とり
   べ壁に連結された後注入ノズル壁と、前注入ノズル壁と
   、約０．２５４〜７．６２ｍｍ（０．０１〜０．３イン
   チ）の前後注入ノズル壁間のノズル溝間隙と、該ノズル
   溝間隙よりも小さな出口ノズル間隙を持った収束する放
   出オリフィスとを有し、とりべに連結された鋳造ノズル
   、 を備えた金属ストリップの連続鋳造装置。 （２）収束する放出オリフィスが１〜１５゜の角度を持
   っている請求項１記載の連続鋳造装置。 （３）前注入ノズル壁および後注入ノズル壁の間の間隙
   が約１．２７〜２．５４ｍｍ（０．０５〜０．１０イン
   チ）である請求項１記載の連続鋳造装置。 （４）後とりべ壁および後注入ノズル壁が約１５〜９０
   ゜の傾斜を持っている請求項１記載の連続鋳造装置。 （５）前とりべ壁が約１５〜９０゜の角度で傾斜してい
   る請求項１記載の連続鋳造装置。（６）鋳造ノズルが基
   体の頂部の前５〜９０゜の位置に設けられている請求項
   １記載の連続鋳造装置。 （７）鋳造ノズルが基体の頂部の前１５〜６０゜の位置
   に設けられている請求項６記載の連続鋳造装置。 （８）前注入ノズル壁が約５〜４５゜の角度で傾斜して
   いる請求項１記載の連続鋳造装置。 （９）基体が水冷される銅ホィールである請求項１記載
   の連続鋳造装置。 （１０）基体がベルトである請求項１記載の連続鋳造装
   置。 （１１）鋳造ノズルが窒化ボロンで造られた請求項１記
   載の連続鋳造装置。 （１２）とりべ、収束する鋳造ノズル、回転する基体を
   備えた連続鋳造装置において、鋳造ノズルは、鋳造ノズ
   ルの下に基体間隔よりも大きくなつた溝開口を有するこ
   とを特徴とする連続鋳造装置。 （１３）鋳造ノズルが基体の頂部の前約１５〜６０゜に
   位置されている請求項６記載の連続鋳造装置。 （１４）溶融金属の源を設け、 約０．２５４〜２．５４ｍｍ（０．０１〜０．１０イン
   チ）の溝開口と収束し且つ溝開口よりも小さいオリフィ
   ス開口とを有する鋳造ノズルに溶融金属を供給し、 オリフィスから冷却された回転する基体に溶融金属を鋳
   造して、鋳造ノズルの増大された制限に基づいて基体に
   滑らかな金属流れを設けることから成る金属ストリップ
   を連続鋳造する方法。 （１５）鋳造ノズルの溝を通る溶融金属の流れを制限し
   、鋳造ノズルの溝の開口よりも小さく基体上の鋳造ノズ
   ルのオリフィス間隔を調節し、鋳造ノズルからの放出点
   でオリフィス上の鋳造ノズルと接触しない溶融金属の流
   れを設けるように回転する基体の速度を調節することか
   ら成る、溶融金属が溶融金属源から鋳造ノズルの下の回
   転する基体に鋳造のために鋳造ノズル上に供給される連
   続ストリップ鋳造ノズルの溶融金属圧力水頭要件を低減
   する方法。 （１６）減少された渦電流を鋳造ノズルに有する溶融金
   属の滑らかな流れを設けるように１５〜９０゜の傾斜の
   後壁と１５〜９０゜の傾斜の前壁とを有する耐火壁間の
   鋳造ノズルに溶融金属が供給される請求項１５記載の方
   法。