JPH09192790A

JPH09192790A - ベルト式連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH09192790A
Application number: JP750396A
Authority: JP
Inventors: Kiyonobu Sakaguchi; 清信坂口; Hitoshi Matsuzaki; 均松崎; Katsuyuki Yoshikawa; 克之吉川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】対の鋳造ベルトで形成される鋳型内に溶融金
属を供給して薄板状の鋳片を連続的に作り出すベルト式
連続鋳造方法において、鋳造速度を大きくしても、該鋳
型上流部で直ちに厚い凝固シェルを形成させて、良好な
表面性状の鋳片が得られる鋳造方法を提供する。【解決手段】前後のプーリー(1) で回動させる対の鋳
造ベルト(2) で形成される鋳型内を、上流側の第１冷却
領域(C₁)と続く下流側の第２冷却領域(C₂)とに分け、第
１冷却領域(C₁)の各冷媒噴射ノズル(3) から水と粒状氷
とが混在するシャーベット状の冷媒を吹き付けて、該鋳
型内の浸漬ノズル(5a)の出口付近の鋳造ベルト(2) を冷
却する。【効果】該冷媒中の固相の溶解潜熱と液相の冷熱とに
よって、鋳型内上流部のベルト冷却を強化して、浸漬ノ
ズルからの溶融金属の流れにより掻き乱されたり溶損や
剥離することのない厚い凝固シェルを形成させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板状の鋳片を連
続鋳造するベルト式連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】対の鋳造ベルトで形成された鋳型によっ
て薄スラブ等の鋳片を鋳造するベルト式連続鋳造におい
て、鋳片の表面性状を良好に保つことは必須事項といえ
る。また、鋳片の表面性状に大きな影響を与える因子と
して、鋳型領域内における鋳造ベルトの冷却条件があ
り、従来より種々の冷却方法が開発されている。そし
て、その冷却方法としては、鋳造ベルトの背面側に配し
た冷媒噴射ノズルおよびフィンロールにて冷却する一般
的な方法（以下、噴射ノズル方式という）、また、例え
ば特公昭57-61502号公報に示されているように、鋳造ベ
ルト背面に高速冷却液膜を形成して冷却する方法（以
下、液膜方式という）、また、例えば特公昭58-37056号
公報に示されているように、鋳造ベルトの背面側に配し
た冷却パットにて冷却する方法（以下、冷却パット方式
という）などが挙げられる。

【０００３】〔図５〕は、上述の噴射ノズル方式を採用
した従来の横型連続鋳造機の概要構成を模式的に示す断
面図である。〔図５〕に示す横型連続鋳造機では、前後
のプーリー(1) で回動させられる対の鋳造ベルト(2) に
よって形成された鋳型内に、タンディシュ(5) の浸漬ノ
ズル(5a)から溶融金属(M) を供給する一方、それら鋳造
ベルト(2) の裏面側に列設した冷媒噴射ノズル(3) およ
びフィンロール(4) によって鋳造領域での鋳造ベルト
(2) を冷却することで、溶融金属(M) を移動過程で順次
凝固させて薄板状の鋳片(S) を連続的に作り出す。この
連続鋳造機では、冷却水等の液体冷媒が各冷媒噴射ノズ
ル(3) から鋳造ベルト(2) の背面に吹き付けられ、また
フィンロール(4) は外周のフィンによって鋳造ベルト
(2) をバックアップする一方で冷媒の流路を確保する。

【０００４】〔図６〕は、上述の液膜方式を採用した従
来（特公昭57-61502号）の横型連続鋳造機の概要構成を
模式的に示す断面図である。〔図６〕に示す横型連続鋳
造機では、鋳造ベルト(12)を回動させる２つのプーリー
(11)の内の上流側のプーリー(11)の外周に複数の深い溝
が形成されると共に、その溝内に湾曲した冷却管(13)が
巻き付けられて収容されている。また、各冷却管(13)の
基端にはヘッダーパイプ(14)が接続される一方、鋳型内
を指向する先端には、 (a)図のイ部拡大図である (b)図
に示すように、爪状延長部(13a) が設けられている。ま
た、鋳型内での各鋳造ベルト(12)の背面側には冷媒散布
兼スクープ部材(15)が列設されている。この連続鋳造機
では、ヘッダーパイプ(14)を介して冷却管(13)内に供給
された液体冷媒は、該冷却管(13)の爪状延長部(13a) か
ら鋳造ベルト(12)の背面に散布されて鋭い冷却液膜を形
成し、この冷却液膜により、タンデッシュ(17)の浸漬ノ
ズル(17a) から供給された溶融金属(M) と接する部位の
近傍でベルト冷却が開始される。更に、液体冷媒が各冷
媒散布兼スクープ部材(15)のノズル(15a) から鋳造ベル
ト(12)の背面に放出され、それら冷媒散布兼スクープ部
材(15)の作用によって、各鋳造ベルト(12)の背面に該鋳
造ベルト(12)に沿って移動する冷却液膜が形成され、こ
の冷却液膜により鋳型内でのベルト冷却が行われる。な
お、余分な液体冷媒は冷媒散布兼スクープ部材(15)の前
部の螺旋状の溝(16)の曲面を駆け上がり、その中央部か
ら排出される。この溝(16)の作用は米国特許第 3,041,6
86号に詳細に示されている。

【０００５】〔図７〕は、上述の冷却パット方式を採用
した従来（特公昭57-61502号）の横型連続鋳造機の概要
構成を模式的に示す断面図である。〔図７〕に示す横型
連続鋳造機では、前後のプーリー(21)で回動させる対の
鋳造ベルト(22)によって形成された鋳型内に、タンデッ
シュ(24)の浸漬ノズル(24a) から溶融金属(M) を供給し
て連続鋳造するのであるが、それら鋳造ベルト(22)の背
面側に、 (a)図の部分平面である (b)図に示すように、
平坦な六角形の頭部を有すると共に、その頭部の中央に
冷媒流出ノズル(23a) を設けた複数の支持部材(23)（一
般に冷却パットと称される）を、各々独立して鋳造ベル
ト(22)方向に移動可能に互いに隣接させて配設し、各支
持部材(23)から流出させた液体冷媒により鋳型内でのベ
ルト冷却を行う。また、支持部材(23)から流出した液体
冷媒は鋳造ベルト(22)の背面に接して抜熱した後、各支
持部材(23)間を通って排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の冷却方式を
採る連続鋳造では、鋳造速度が比較的小さければ、良好
な表面性状をもつ鋳片を得ることは可能である。しかし
ながら鋳造速度が大きくなると、それら連続鋳造では良
好な表面性状の鋳片が得られ難くなる。〔図４〕は、
〔図６〕に示した液膜方式の横型連続鋳造機を用いて、
鋳造速度3.0m/mmで鋳造した鋳片と、鋳造速度 8.0m/mm
で鋳造した鋳片の表面粗度を比較したもので、 (a)図は
鋳造速度 3.0m/mmでの鋳片、 (b)図は鋳造速度 8.0m/mm
での鋳片それぞれの長手方向の表面粗度プロフィールで
ある。なお、この鋳造実験では、合金種1100のAl合金か
らなる幅1500mm、厚さ25mmの鋳片を鋳造し、また鋳造ベ
ルトには厚さ 0.5mmの軟鋼製のものを用いた。〔図４〕
に示すように、鋳造速度 8.0m/mmで得られた鋳片の方が
明らかに表面性状が悪化している。

【０００７】この原因は次のように考えられる。すなわ
ち、鋳造速度が大きくなれば、鋳型内での溶湯プール(M
P)が深くなり、凝固シェルの厚みが薄くなる。そして、
この薄い凝固シェルが、浸漬ノズル(17a) から該鋳型内
に供給される溶融金属(M) の流れの乱れによって掻き乱
され、あるいは溶損や剥離を生じるために、得られた鋳
片の表面性状が悪化するのである。一方、浸漬ノズルか
ら供給される溶融金属の流れが乱れるのは、該浸漬ノズ
ルの開口断面積と鋳型の断面積の違いが原因と考えられ
る。すなわち、先端部が鋳型内に挿入される浸漬ノズル
の開口断面積の方が、該鋳型の断面積よりも小さくなる
ため、常に同じ流量の溶融金属が鋳型内に供給されてい
ると、当然のこととして、該浸漬ノズル出口を通過する
ときの溶融金属の線流速の方が、鋳型内通過時の線流速
よりも大きくなり、この線流速の違いによって、溶融金
属の流れに乱れが発生する。

【０００８】ここで、溶融金属の流れの乱れを解消、も
しくは弱めるには、浸漬ノズルの肉厚を薄くして、その
開口断面積を鋳型の断面積に近づけれはよいことになる
が、その肉厚が薄くなればなるほど強度が低下するた
め、操業時に破損する恐れも生じ、反面、それを防ぐに
は非常に高い強度と耐熱性を有する材料を用いる必要が
あり、製造コストの増大と適用性の面から、その薄肉化
には限界が生じる。また、これらのことは、浸漬ノズル
を用いる限り、前述の噴射ノズル方式や冷却パット方式
を採用した連続鋳造機においても同様に生じ、これがベ
ルト式連続鋳造における鋳造速度を低く律速し、生産性
向上の阻害要因となっていた。

【０００９】本発明は上記従来技術の問題点を解消する
ためになされたもので、鋳造速度をより大きくし、かつ
浸漬ノズルからの溶融金属の流れに多少の乱れが生じて
も、鋳型内に供給される溶融金属の流れにより掻き乱さ
れたり溶損や剥離することのない厚い凝固シェルを形成
させることができ、よって良好な表面性状の鋳片を高い
生産性のもとで得ることができるベルト式連続鋳造方法
の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係るベルト式連続鋳造方法は、対向して平行に配
され、かつ相互の対向面が同方向に移動するようにエン
ドレスに回動する対の鋳造ベルトと、この対の鋳造ベル
トの対向部両側に配されて該鋳造ベルトと同調して移動
する対のサイドダムとによって形成される鋳型内に、そ
の上流側端部に挿入された浸漬ノズルを介して溶融金属
を供給し、移動する対の鋳造ベルトの対向面と接触させ
る一方、それら鋳造ベルトを背面側から冷却して、該溶
融金属を移動過程で順次凝固させて薄板状の鋳片を連続
的に作り出すベルト式連続鋳造方法において、前記鋳型
内の浸漬ノズル出口付近の鋳造ベルト背面に固相と液相
が混在する固液共存の冷媒を吹き付け、該冷媒中の固相
の溶解潜熱と液相の冷熱とによって、鋳型内上流部の鋳
造ベルトを冷却することを特徴とする。

【００１１】前述のように、浸漬ノズルで鋳型内に溶融
金属を供給して鋳片を連続鋳造するベルト式連続鋳造に
おいて、鋳造速度が大きくなれば、鋳型内での溶湯プー
ルが深くなり、凝固シェルの厚みが薄くなるが、その浸
漬ノズルの出口付近の鋳型内上流部のベルト冷却を強め
ることができれば、該浸漬ノズルから鋳型内に流入した
溶融金属は、直ちに厚い凝固シェルを形成するようにな
り、これにより、浸漬ノズルからの溶融金属の流れが多
少乱れていても鋳造ベルトとの接触面に形成された凝固
シェルが掻き乱されたり、あるいは溶損や剥離すること
を抑止することができる。また、このことにより鋳造速
度を大きくしても、鋳片の表面性状の悪化を防止するこ
とができる。しかし、ベルト冷却に冷却水等の液体冷媒
を用いる従来技術では、ベルト冷却効果は用いる液体冷
媒の冷熱のみに依存するため、その液体冷媒の鋳造ベル
ト面に対する接触形態および供給量を最適条件として
も、同一の液体冷媒による抜熱量にある限界が生じるた
め、浸漬ノズルの出口付近の鋳型内上流部におけるベル
ト冷却を、より強化することは非常に困難である。ここ
で、本発明方法では、鋳型内の浸漬ノズル出口付近の鋳
造ベルト背面に固相と液相が混在する固液共存の冷媒を
吹き付け、該冷媒中の固相の溶解潜熱と液相の冷熱とに
よって、鋳型内上流部の鋳造ベルトを冷却するので、つ
まり従来技術のように液体冷媒の冷熱のみでなく、大き
な冷熱勾配が得られる冷媒中の固相の溶解潜熱を利用す
るので、浸漬ノズルの出口付近の鋳型内上流部のベルト
冷却を効果的に強めて、溶融金属の流れの乱れにより掻
き乱されたり溶損や剥離することのない厚い凝固シェル
を形成させることができ、また、これにより鋳造速度を
大きくしても良好な表面性状の鋳片を得ることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。〔図１〕は本発明の第１実施例の
横型連続鋳造機の概要構成を模式的に示す正断面図であ
る。なお、本実施例の連続鋳造機は、〔図５〕に示した
横型連続鋳造機と同様の噴射ノズル方式を採用するもの
であるので、ここでは〔図５〕と等価な各部には同符号
を付してその説明を省略し、差異点のみを要約して説明
するものとする。

【００１３】〔図１〕に示す本実施例の連続鋳造機で
は、前後のプーリー(1) で回動させられる対の鋳造ベル
ト(2) と、図示省略の対のサイドダムとによって形成さ
れた鋳型内を、浸漬ノズル(5a)の出口付近である上流側
の第１冷却領域(C₁)と、続く下流側の第２冷却領域(C₂)
とに分けると共に、その第１冷却領域(C₁)に所属する各
冷媒噴射ノズル(3) は、ここでは図示を省略したが、第
２冷却領域(C₂)に所属する各冷媒噴射ノズル(3) に対す
る冷媒供給系とは独立した別の冷媒供給系に接続させて
おり、この構成のもとで、第１冷却領域(C₁)の各冷媒噴
射ノズル(3) には水と粒状氷とが混在するシャーベット
状の冷媒を送給し、第２冷却領域(C₂)の各冷媒噴射ノズ
ル(3) には冷却水を送給するものとされている。

【００１４】本実施では、上記連続鋳造機により、合金
種1100のAl合金からなる幅1500mm、厚さ25mmのAl薄スラ
ブを鋳造速度 8.0m/mmで連続鋳造した。また鋳造ベルト
(2)には厚さ 0.5mmの軟鋼製のものを用いた。そして、
この連続鋳造では、鋳型内の第１冷却領域(C₁)での鋳造
ベルト(2) 背面に水と粒状氷とが混在するシャーベット
状の冷媒を吹き付けて、該鋳型内の浸漬ノズル(5a)の出
口付近のベルト冷却を行い、第２冷却領域(C₂)での鋳造
ベルト(2) の背面には冷却水を吹き付けて続く下流側の
ベルト冷却を行った。得られた鋳片(S) の長手方向の表
面粗度プロフィールを〔図３〕に示す。〔図３〕に示す
ように、本実施例の鋳片は、〔図４〕の (b)図に示した
前述の同じ鋳造速度の鋳造で得られた鋳片と比較して、
その表面性状が格段に改善されていることが分かる。

【００１５】なお、上記実施例では横型の連続鋳造機を
用いたが、これは一例であって、本発明は、〔図２〕に
示すように垂直方向に鋳造する縦型連続鋳造機に適用し
て同様の効果が得られることは言うまでもない。〔図
２〕は、本発明の第２実施例の縦型連続鋳造機の概要構
成を模式的に示す正断面図である。なお、本実施例の連
続鋳造機は、鋳造方向が異なる点を除いて、〔図１〕に
示した横型連続鋳造機と同じであるので、ここでは〔図
１〕と等価な各部に同符号を付してその説明を省略し、
差異点のみを要約して説明するものとする。

【００１６】〔図２〕に示す本実施例の縦型連続鋳造機
では、対向して垂直方向に平行に配され、かつ相互の対
向面が同垂直下方向に移動するように、上下のプーリー
(1)で回動させられる対の鋳造ベルト(2) と、図示省略
の対のサイドダムとによって形成された鋳型内に、その
上方に配置されたタンディシュ(6) の浸漬ノズル(6a)か
ら溶融金属(M) を供給し、下方に向けて移動する対の鋳
造ベルト(2) それぞれの対向面と接触させて、該溶融金
属(M) を移動過程で順次凝固させて薄板状の鋳片(S) を
連続的に作り出す。また、前記第１実施例と同様に、鋳
型内を上流側の第１冷却領域(C₁)と続く下流側の第２冷
却領域(C₂)とに分け、該鋳型内の浸漬ノズル(7a)の出口
付近の上流側の第１冷却領域(C₁)では水と粒状氷とが混
在するシャーベット状の冷媒により、続く下流側の第２
冷却領域(C₂)では冷却水によってベルト冷却を行う。

【００１７】上記２実施例の連続鋳造機では、鋳型内の
浸漬ノズル出口付近の鋳造ベルト背面に固相と液相が混
在する固液共存の冷媒を吹き付け、該冷媒中の固相の溶
解潜熱と液相の冷熱とによって、鋳型内上流部の鋳造ベ
ルトを冷却するので、つまり従来技術のように液体冷媒
の冷熱のみでなく、大きな冷熱勾配が得られる冷媒中の
固相の溶解潜熱を利用するので、浸漬ノズルの出口付近
の鋳型内上流部のベルト冷却を効果的に強めて、該浸漬
ノズルから供給されるの溶融金属の流れの乱れにより掻
き乱されたり溶損や剥離することのない厚い凝固シェル
を形成させることができ、また〔図３〕に示したよう
に、鋳造速度を大きくしても良好な表面性状の鋳片を得
ることができる。

【００１８】なお、以上に述べた２実施例の連続鋳造機
では、噴射ノズル方式によりベルト冷却するものとした
が、本発明は、これに限定されるものではなく、固相と
液相が混在する固液共存の冷媒によって、鋳型内の浸漬
ノズル出口付近でのベルト冷却を強化する本発明の要旨
を逸脱しない限り、ベルト冷却の機構として前述の液膜
方式および冷却パット方式が採用されたベルト式連続鋳
造装置に適用されて同様の優れた効果が得られることは
言うまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係るベル
ト式連続鋳造方法によれば、浸漬ノズル出口付近の鋳型
内上流側のベルト冷却を効果的に強めることができ、こ
れにより鋳造速度をより大きくし、かつ浸漬ノズルから
の溶融金属の流れに多少の乱れが生じても、鋳型内に供
給される溶融金属の流れにより掻き乱されたり溶損や剥
離することのない厚い凝固シェルを形成させることがで
き、よって良好な表面性状の鋳片を高い生産性のもとで
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の横型連続鋳造機の概要構
成を模式的に示す正断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の縦型連続鋳造機の概要構
成を模式的に示す正断面図である。

【図３】本発明の実施例の連続鋳造による鋳片の表面粗
度プロフィールである。

【図４】従来の連続鋳造による鋳片の表面粗度プロフィ
ールである。

【図５】従来の連続鋳造機の概要構成を模式的に示す正
断面面である。

【図６】従来の別の連続鋳造機の概要構成を模式的に示
す正断面面である。

【図７】従来のまた別の連続鋳造機の概要構成を模式的
に示す正断面面である。

【符号の説明】

(1) --プーリー (2) --鋳造ベルト (3) --冷媒噴射ノズル (4) --フィンロール (5) --タンディシュ (5a)--浸漬ノズル (C₁)--第１冷却領域 (C₂)--第２冷却領域 (M) --溶融金属 (MP)--溶湯プール (S) --Al薄スラブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向して平行に配され、かつ相互の対向
面が同方向に移動するようにエンドレスに回動する対の
鋳造ベルトと、この対の鋳造ベルトの対向部両側に配さ
れて該鋳造ベルトと同調して移動する対のサイドダムと
によって形成される鋳型内に、その上流側端部に挿入さ
れた浸漬ノズルを介して溶融金属を供給し、移動する対
の鋳造ベルトの対向面と接触させる一方、それら鋳造ベ
ルトを背面側から冷却して、該溶融金属を移動過程で順
次凝固させて薄板状の鋳片を連続的に作り出すベルト式
連続鋳造方法において、前記鋳型内の浸漬ノズル出口付
近の鋳造ベルト背面に固相と液相が混在する固液共存の
冷媒を吹き付け、該冷媒中の固相の溶解潜熱と液相の冷
熱とによって、鋳型内上流部の鋳造ベルトを冷却するこ
とを特徴とするベルト式連続鋳造方法。