JP2008529796A

JP2008529796A - 鋼ストリップ連続鋳造方法及び装置

Info

Publication number: JP2008529796A
Application number: JP2006552424A
Authority: JP
Inventors: 久彦深瀬; 史郎長田; 裕之大塚; 淳平田; 廣喜吉澤
Original assignee: キャストリップ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2008-08-07
Also published as: KR20070001190A; WO2005077570A1; CN1960823A; US20050211411A1; EP1720675A1; JP2005230826A; EP1720675A4

Abstract

ストリップ鋳造機の鋳造溜めに溶融金属を供給する供給ノズルが、溶融金属を受けるトラフを形成する細長ノズル本体（１１）と、ノズル本体に沿い離間してトラフからの溶融金属をノズル本体側壁（１５）から側方外方に放出する側部出口開口（２３）とを有する。出口開口（２３）の下で側壁（１５）が延びすぼまってノズル下先端（３２）で交わることにより、鋳造溜め内のノズルトラフ下での気泡溜込みを抑制するよう構成された外面を有するノズル本体底部（３０）を形成する。

Description

本発明は金属ストリップ鋳造に関する。特に、鉄系の薄板金属ストリップ鋳造に適用されるが、これに限定されるものではない。

双ロール鋳造機を用いた連続鋳造での薄板金属ストリップ鋳造が公知である。一対の、内部冷却され相互方向に回転する水平鋳造ロール間に溶融金属を導入することにより、動いているロール表面上に金属殻が凝固し、それらをロール間のロール間隙で合わせて、凝固した薄板ストリップ品を生み出し、ロール間のロール間隙から下方に送給する。「ロール間隙」という語は、本明細書では、ロール同士が最接近する領域全般を指すために用いる。溶融金属を取鍋から小容器へと注いで、そこから溶融金属が鋳造ロール間のロール間隙上方に位置した金属供給ノズルを流れ、ロール間隙直上の鋳造ロール表面に支持された溶融金属鋳造溜めを形成できる。この鋳造溜めは、ロール端に摺動係合保持される側部板又は側部堰間に閉じ込めることができる。

双ロール鋳造機を用いた薄板鋼ストリップ鋳造の場合、鋳造溜め及びその内部へのスムーズな金属流が生じるよう金属供給ノズルの設計に多大の留意が払われている。従来提案されているのは、溶融金属を受けるトラフが形成される供給ノズルであり、鋳造作業中、斯かる供給ノズルの下部は鋳造溜めに浸漬し、溶融金属がノズル側部開口から鋳造溜めへ、ロールの鋳造表面に向け外方に流れ出ることができる。

斯かる金属供給ノズルの例が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特開平０９−１０３８５５号公報アメリカ特許第６，０１２，５０８号

我々の経験では、斯かる従来の双ロール鋳造機に底部が台形の金属供給ノズルを用い、平らな底部を鋳造溜めに浸漬した。斯かる先行技術の金属供給ノズルを図１に示す。その双ロール鋳造機で造られた薄板鋳造ストリップは凝固が不均一なために、鋳造ストリップに波紋状の縮みとそれに関連した割れが見られた。

本発明は、この問題を完全に緩和しないまでも抑制できる金属供給ノズルを提供する。

（ａ）長手方向に延びる側壁と端壁とを有してノズルトラフを形成する細長ノズル本体と、
（ｂ）トラフからの溶融金属流をノズル側部から側方外方に提供できる側壁の側部出口開口とからなり、
（ｃ）側部出口開口より下でノズル側壁が下方に延びすぼまってノズル下先端で交わり、鋳造溜め内のノズルトラフ下での気泡溜込みを抑制するよう構成された外面を有するノズル本体底部を形成することからなる、
ストリップ鋳造機の鋳造溜めに溶融金属を供給する金属供給ノズルが提供される。

側部出口開口は、ノズル側壁に沿い長手方向に離間できる。又、側部出口開口は、トラフ底部に隣接した溶融金属外向き流を提供できる。

金属供給ノズルにおいて、底部は側壁延長部であっても、別個の部分であってもよい。いずれにしろ、底部はノズル本体に沿い下方内方に角度のついたほぼ平らな外面を有することができる。又、底部は、全体にほぼ平らな外面を有し、鋭角で交わってノズル本体に沿う際だった端を形成してもよい。若しくは、底部が凸状に湾曲した外面を有し、それがノズル本体底先端でノズル本体に沿い弧状に交わってもよい。

又、実施例によっては、側壁上部が下方に延びて底部を形成し、ノズル本体に沿い凸状に湾曲した外面を備えてよい。加えて、底部を形成する側壁の凸状に湾曲した外面がノズル本体に沿った丸形に底先端で交わってよい。若しくは、底部を形成する側壁の凸状に湾曲した外面が底先端で鋭角に交わって、ノズル本体に沿う際だった端を形成することができる。

双ロール鋳造機において上記形状の供給ノズルを用いることで、双ロール鋳造機で造られる薄板鋳造ストリップには、不均一な凝固が原因の波紋状の縮れとそれに関連した割れが、完全になくならないとしても、抑制されることが見いだされた。因果関係は定かではないが、鋳造溜めに生じる気泡が金属供給ノズル底部の下で溜め込まれて集まって大きな気泡とならないからというのが一解釈である。大きな気泡は、均衡が破れると、鋳造溜め表面に外乱をもたらし得るからである。ガスが鋳造溜めに形成されるのは、溶融金属スラグ中の酸化物と溶融金属中の炭素と金属供給ノズルを構成するのに使われるノズル耐火材との間の反応によることが知られている。底部を形成する側壁外面及び上部側壁外面に沿いガスがスムーズに上昇して直ちに放出されると、鋳造溜め表面の外乱は完全に軽減されないとしても減少し、鋳造ストリップの波紋欠陥と割れが、完全になくならないとしても抑制されると考えられる。

更に又、金属供給ノズルのノズル本体の長手方向側壁及び端壁を、炭素を含有しない耐火材で形成することができる。斯かる非崩壊的な耐火材により、発生ガスの放出が促進されると考えられる。加えて、ノズル側壁外面をケイ酸アルカリ塩材料、アルミナ、ジルコニア又はマグネシア等の、炭素を含有しない材料で被覆すると、スムーズなガス放出が更に促進されると考えられる。

本発明は、両者間にロール間隙を形成する一対の横方向に位置した鋳造ロールと、鋳造ロール間のロール間隙に沿いロール間隙上方に配した細長金属供給ノズルとからなる薄板金属ストリップ連続鋳造装置にも範囲が及ぶ。金属供給ノズルは、溶融金属を供給してロール間隙上方で鋳造ロール上に支持される溶融金属鋳造溜めを形成することができる。供給ノズルは、長手方向に延びる側壁と端壁とを配してノズルトラフを形成する細長ノズル本体からなり、側壁の側部出口開口はトラフからの溶融金属流をノズル側壁から側方外方に鋳造ロールの外周面に向けて軸方向に提供することができる。側部出口開口の下でノズル側壁が下方に延びすぼまってノズル下先端で交わり、鋳造溜め内のノズルトラフ下で気泡が溜込まれるのを抑制するよう構成した外面を有するノズル本体底部を形成する。

加えて、若しくはその替わりに、両者間にロール間隙を形成するよう位置決めされた一対の鋳造ロールを有する薄板ストリップ鋳造機を組み立てる段階と、ロール間隙上方の鋳造ロール間で鋳造溜めを形成でき、ロール端に隣接した側部堰で鋳造溜めを閉じ込める金属供給システムを組み立てる段階と、金属供給システムの一部として上記構成のいずれか一つの供給ノズルを組み立てる段階とからなる薄板金属ストリップ連続鋳造方法も提供される。

本発明を更に詳細に説明できるようにするため、添付図面に関連していくつか特定の実施例を記述する。

図２に関し、本発明の金属供給ノズルを示す。溶融金属１を受けるための細長ノズル本体１１に形成される一対の長手方向側壁１５の下部が下方に延びて互いに接近し、下先端で交わってノズル本体底部３０を形成する。一対の端壁１９も長手方向側壁１５に接合して底部３０を形成する。

金属供給ノズルは、双ロール鋳造機の側部堰７及び鋳造ロール６で囲まれた空間内のロール間隙Ｇ上方に配する。長手方向側壁１５の下部に設けられた複数の側部出口開口２３を介し溶融金属はノズル本体１１から放出でき、鋳造ロール６外周面へと向けられる。溶融金属１がノズルトラフ１１を介し流れると、溶融金属鋳造溜め１０が鋳造ロール６外周面に接してロール間隙Ｇ上方に形成される。

ノズル本体１１の下方に延びる側壁１５が底部３０を形成して供給ノズルの底先端３２に延びる。図２に示した供給ノズルでは、ノズル底部３０の側壁３１は全体にほぼ平らな外面であって鋭角に交わり、ノズル本体に沿い底先端３２に際だった端(distinct edge)を形成する。

図２に示したような金属供給ノズルを備えた双ロール鋳造機では、鋳造ロール６が相互方向に回転して溶融金属鋳造溜め１０が形成される。冷却水が鋳造ロール６内を流れるので鋳造ロール６を介し溶融金属１が抜熱され、金属殻が鋳造ロール６外周面に凝固し、鋳造ロール間のロール間隙Ｇで薄板ストリップ８が鋳造され、ロール間隙Ｇから下方に送給される。

このようにして製造される薄板鋳造ストリップでは、波紋状の縮れが鋳造ストリップ８表面に生じるのが完全になくなるわけではないにしろ抑制されるのが見いだされた。我々の実験によれば、溶融金属溜め１０に生じる一酸化炭素等の同伴ガスが長手方向側壁１５に沿い小さな気泡として上昇でき、図１に示した平らな基部の下のようには溶融金属鋳造溜め１０に溜込まれないと考えられる。鋳造溜めに生じたガスは側壁３１に沿い上昇し、鋳造溜め１０表面で安定してコントロールされた状態で逃げると考えられる。従って、我々の実験によれば、大径の気泡が上方に浮上することによる溶融金属溜め１０表面の外乱は、完全に緩和されないにしろ減少し、鋳造ストリップ８表面の波紋状の縮れが完全になくならないにしろ抑制される、と考えられる。

図３は本発明の第２の供給ノズルを示す。溶融金属１を受ける細長ノズル本体１２には一対の長手方向側壁１６と、長手方向側壁１６に接合する一対の端壁２０とが形成される。側壁１６の下部は相互に近づいてノズル本体の下先端で交わる。

金属供給ノズルは、双ロール鋳造機の側部堰７及び鋳造ロール６で囲まれる空間内のロール間隙Ｇ上方に配する。長手方向側壁１６の下部に設けられた複数の側部出口開口２４はノズル本体１２からの溶融金属を鋳造ロール６外周面に向けて放出できる。溶融金属１がノズル本体１２を流れると、溶融金属鋳造溜め１０が鋳造ロール６外周面のロール間隙Ｇ上方に形成される。

この場合、下方に延びる側壁１６がノズル底部３３を形成してノズル底先端３５へと延びる。側壁３４の上部外面はほぼ平らで、図２のノズル本体側壁３１と同様に下方内方にテーパーしている。しかしながら、この実施例においては側壁３３の底部外面は凸状に湾曲していてノズル底先端で交わってノズル本体に沿う弧状の底端をなす。

図３に示したような金属供給ノズルを備えた双ロール鋳造機では、鋳造ロール６が相互方向に回転して溶融金属鋳造溜め１０が形成される。冷却水が鋳造ロール内を流れるので、溶融金属１が抜熱されて、金属殻が鋳造ロール６外周面に凝固し、ロール間隙Ｇに薄板鋳造ストリップ８を形成してロール間隙Ｇから下方に送給される。

形成される薄板鋳造ストリップ８は表面の波紋状の縮れが完全になくなるわけではないにしろ抑制される。我々の研究によれば、これは溶融金属鋳造溜め１０に生じる一酸化炭素その他の同伴ガスが、金属供給ノズル長手方向側壁１６の底部３０の形状故に鋳造溜め１０に溜込まれず、長手方向側壁１６に沿い小さな気泡の形で全般に上昇するために生じると考えられる。従って、大径の気泡が上方に浮上することによる溶融金属鋳造溜め１０表面の外乱は、完全に緩和されないにしろ大幅に減少し、薄板鋳造ストリップ８表面の波紋状の縮れは、完全になくならないにしろ抑制されると考えられる。

図４は本発明の第３の金属供給ノズルを示し、溶融金属１を受けるノズル本体１３には一対の長手方向側壁１７と、各長手方向側壁１７に接合する一対の端壁２１が形成される。下部は互いに次第に近づき下先端で交わって底部３６を形成する。

ノズル底部３６の側壁３７を形成する下方に延びる側壁１７はノズル本体の底先端３８に至る。側壁３７の外面は凸状に湾曲して、ノズル本体の底先端でほぼ鋭角に交わってノズル本体に沿う際だった底端を形成する。

金属供給ノズルは双ロール鋳造機の側部堰７及び鋳造ロール６で囲まれる空間内のロール間隙Ｇ上方に配される。長手方向側壁１７の下部に設けられた複数の側部出口開口２５は溶融金属をノズル本体１３から鋳造ロール６外周面に向けて放出できる。溶融金属１がノズル本体１３を流れると、溶融金属鋳造溜め１０が鋳造ロール６外周面のロール間隙Ｇ上方に形成される。

図４に示したような金属供給ノズルを備えた双ロール鋳造機では、鋳造ロール６が相互方向に回転して溶融金属の鋳造溜め１０が形成される。冷却水が鋳造ロールの中を流れるので、溶融金属１が抜熱されて、金属殻が鋳造ロール６外周面に凝固し、ロール間隙Ｇに薄板鋳造ストリップ８を形成してロール間隙Ｇから下方に送給される。

ここでも、形成される薄板鋳造ストリップ８は表面の波紋状の縮れが完全になくなるわけではないにしろ抑制される。我々の研究によれば、溶融金属鋳造溜め１０に生じる一酸化炭素その他の同伴ガスが、底部を形成するノズル本体長手方向側壁１７の下部外面の形状故に溶融金属鋳造溜め１０に溜込まれず、長手方向側壁１７に沿いほぼ小さな気泡の形で上昇できると考えられる。従って、大径の気泡が上方に浮上することによる溶融金属溜め１０表面の外乱は、完全に緩和されないにしろ減少され、ストリップ８表面の波紋状の縮れは、完全になくならないにしろ抑制されると考えられる。

図５は本発明の第４の供給ノズルを示す。溶融金属１を受けるノズル本体１４には一対の長手方向側壁１８と、長手方向側壁１８に各々接合する一対の端壁２２とが形成される。側壁１８の下部は相互に次第に近づいて底先端で交わる。下方に延びる長手方向壁１８が、底先端４８に延びるノズル本体底部４６側壁４７を形成する。側壁４７の外面は凸状に湾曲して交わり、ノズル本体に沿った丸形のノズル本体底部を形成する。

溶融金属供給ノズルは、双ロール鋳造機の側部堰７と鋳造ロール６で囲まれる空間内のロール間隙Ｇ上方に配する。長手方向側壁１８下部で、複数の側部出口開口２６は溶融金属をノズル本体１４から鋳造ロール６外周面に向けて放出できる。溶融金属がノズル本体１４を流れると、冷却ロール６外周面に接触して溶融金属鋳造溜め１０がロール間隙Ｇ上方に形成される。

図５に示したような金属供給ノズルを備えた双ロール鋳造機では、鋳造ロール６が相互方向に回転して溶融金属鋳造溜め１０が形成される。冷却水が鋳造ロール１６内を流れるので、溶融金属１が抜熱されて、金属殻が鋳造ロール６外周面に凝固し、ロール間隙Ｇに薄板鋳造ストリップ８を形成してロール間隙Ｇから下方に送給される。

ここでも、形成される薄板鋳造ストリップ８は表面に波紋状の縮れが生じるのが完全になくならないにしろ抑制される。我々の研究によれば、溶融金属鋳造溜め１０に生じる一酸化炭素等の同伴ガスが、ノズル本体長手方向側壁１８の底部外面形状故に鋳造溜め１０に溜込まれず、ノズル本体長手方向側壁１８に沿い小さな気泡の形で上昇すると考えられる。従って、大径の気泡が上方に浮上することによる溶融金属溜め１０表面の外乱は、緩和されないにしろ減少され、ストリップ８表面の波紋状の縮れはなくならないにしろ抑制されると考えられる。

更に又、図２〜図５に示した長手方向側壁１５，１６，１７，１８の表面をケイ酸アルカリ塩釉薬（水ガラス）等の炭素を含有しない材料で覆えば、小さな気泡が長手方向側壁１５，１６，１７，１８に付着するのが防がれる。

更に又、炭素を含まない、アルミナ、ジルコニア及びマグネシアなどの耐火材を長手方向側壁１５，１６，１７，１８及び端壁１９，２０，２１，２２を構成するのに使えば、溶融金属鋳造溜め１０の内部での一酸化炭素その他のガスの発生が制限され、気泡生成量が減少する。

以上、本発明を特定の実施例に関し詳細に記述してきたが、本発明はこれら記述した実施例に限定されるものではないと理解すべきである。むしろ、本発明は本発明の範囲内にある変更例、改変例及び同等構造を包含し、それらの権利保護が希望される。

先行技術の金属供給ノズルを示す断面図である。本発明の金属供給ノズルの第１実施例を示す断面図である。本発明の金属供給ノズルの第２実施例を示す断面図である。本発明の金属供給ノズルの第３実施例を示す断面図である。本発明の金属供給ノズルの第４実施例を示す断面図である。

Claims

長手方向に延びる側壁と端壁とを有してノズルトラフを形成する細長ノズル本体と、
ノズル本体からの溶融金属をノズル本体の側壁から側方外方に放出できる側壁の側部出口開口とからなり、
ノズル本体の側壁が側部出口開口下方で下方に延びすぼまってノズル下先端で交差して、鋳造溜め内のノズルトラフ下での気泡溜込みを抑制するよう構成された外面を有するノズル本体底部を形成することからなる、
ストリップ鋳造機の鋳造溜めに溶融金属を供給する供給ノズル。
側部出口開口が側壁に沿い長手方向に離間している、請求項１に記載の供給ノズル。
側部出口開口がトラフ底部に隣接した溶融金属外向き流を提供できる、請求項１又は２に記載の供給ノズル。
底部が側壁と一体になった部分である、請求項１乃至３のいずれかに記載の供給ノズル。
底部が側壁とは別個の部分である、請求項１乃至３のいずれかに記載の供給ノズル。
底部を形成する側壁の上部が、ノズル本体に沿って下方内方に角度のついたほぼ平らな外面を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の供給ノズル。
下方に延びて底部を形成するノズル本体側壁が全体にほぼ平らな外面を有し、鋭角で交差して、ノズル本体に沿い際だった端を形成する、請求項６に記載の供給ノズル。
下方に延びて底部を形成するノズル本体側壁が凸状に湾曲した外面を有し、ノズル本体底先端で交差してノズル本体に沿った尖った形状をなす、請求項１乃至４のいずれかに記載の供給ノズル。
下方に延びて底部を形成する側壁の上部が、ノズル本体に沿った凸状に湾曲する外面を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の供給ノズル。
底部を形成する、側壁の凸状に湾曲した外面が底先端で交差してノズル本体に沿った丸い形状をなす、請求項９に記載の供給ノズル。
底部を形成する側壁の凸状に湾曲した外面が底先端で鋭角に交差してノズル本体に沿い際だった端を形成する、請求項９に記載の供給ノズル。
側壁外面を、炭素を含有しない材料で被覆する、請求項１乃至１１のいずれかに記載の供給ノズル。
前記炭素を含有しない材料がケイ酸アルカリ塩材料である、請求項１２に記載の供給ノズル。
ノズル本体長手方向側壁及び端壁を、炭素を含有しない耐火材で形成する、請求項１乃至１３のいずれかに記載の供給ノズル。
両者間にロール間隙を形成する一対の横方向に位置した鋳造ロールと、鋳造ロール間のロール間隙上方に且つそれに沿って配し、溶融金属を放出してロール間隙上方で鋳造ロールに支持される溶融金属鋳造溜めを形成できる細長金属供給ノズルとからなり、供給ノズルが請求項1乃至14のいずれかに記載の如く構成されている、薄板金属ストリップの連続鋳造装置。
両者間にロール間隙を形成するよう位置した一対の鋳造ロールを有する薄板ストリップ鋳造機を組み立て、ロール間隙上方で鋳造ロール間に鋳造溜めを形成することができ、ロール間隙の端に隣接した側部堰で鋳造溜めを画成する、金属供給システムを組み立て、金属供給システムの一部として、請求項１乃至１４のいずれかに記述した如き構成の細長ノズル本体からなる供給ノズルを組み立てることからなる薄板金属ストリップの連続鋳造方法。