JP3042324B2 - 広幅薄鋳片連続鋳造用ダミーバヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広幅薄鋳片連続鋳造用
ダミーバヘッド、特に広幅薄鋳片の高速連続鋳造の鋳造
開始時の歩留り向上を図るダミーバヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、精錬技術や鋳造技術の著しい進歩
により品質性状の良好な鋳片の製造が容易に行われるよ
うになったことや、省力・省エネルギー思想の高まり等
を背景にして、熱間圧延工程の大幅な省略や熱間圧延を
施すことなく溶湯から直接的かつ連続的に薄板材を製造
しようとの試みが、アルミニウムや銅などの比較的融点
の低い非鉄金属ばかりでなく鉄系金属にまで行われるよ
うになってきた。

【０００３】この薄鋳片を連続的に鋳造する手段とし
て、これまで以下のような方法が提案されている。 (1) ベルト式壁面移動モールドを使用した連続鋳造法
(ベルト式連続鋳造法) 。 (2) 異形断面モールドを使用した連続鋳造方法 (SMS 方
式、異形断面モールドー鋳造法) 。 (3) 双ロール式連続鋳造法。

【０００４】しかし、(1) ベルト式連続鋳造法は、ベル
トの冷却が難しいことからメンテナンス費用やランニン
グコストが高いという問題のほか、この種の鋳型では配
設に大きな困難性を伴いがちな浸漬ノズルによる断気鋳
造を行わないと表面品質を維持することが非常に難しい
という問題点があること、また、(2) 異形断面モールド
鋳造法には、漸次ではあるが鋳型内の断面積を減少させ
るために鋳型内面と鋳片表面との間に大きな摩擦力が生
じ、この摩擦抵抗による鋳型内面の摩耗が激しく鋳型寿
命が短くなるという問題点が指摘されていること、ま
た、(3) 双ロール式連続鋳造法は、未凝固部でのロール
圧下時に溶湯の流動が激しく介在物の浮上分離が困難な
ことや、偏析が生じ易いという問題点が存在する。

【０００５】このように、従来の薄鋳片連続鋳造法は、
何れも充分に満足できる品質の薄鋳片を良好な作業性の
下で安定製造するという観点からは未解決な問題が多
く、特に鉄系金属薄板材の工業的製造において熱間圧延
を伴う従来法に代替し得るほどの域に達していないのが
現状であった。

【０００６】そこで、従来にあっても、以上の方法に代
わる方法として、鋳型厚みは従来と同等として鋳造した
鋳片を凝固段階にある連続鋳造装置内で圧下し、薄鋳片
を製造する方法が提案されている。いわゆる未凝固圧下
法または未凝固圧下鋳造法である。

【０００７】すなわち、この方法は、鋳片内に未凝固層
が残存する段階で圧下を加える技術である。圧下するこ
とによって、中心部の濃化溶鋼を鋳造方向上流方向、つ
まり鋳型方向に排出し、薄肉化を達成するとともに完全
凝固させるために鋳片の中心偏析の改善が期待できる。

【０００８】こうした目的を達成する技術および装置と
しては、すでにいくつか提案されており、例えば、中心
偏析低減を目的とするものとしては、特開昭59−202145
号公報、同60−162563号公報、同60−162564号公報、特
開平１−202350号公報、同３−124352号公報にそれぞれ
開示された発明が挙げられる。

【０００９】また、内部割れ低減をはかるものとして
は、特開昭51−128666号公報、同61−9954号公報開示の
発明が挙げられ、圧下制御を図る方法としては、特開平
１−202350号公報、同２−52159 号公報に開示される方
法があり、さらにそのための圧下ロール (特開平２−29
5658号公報、同３−124352号公報参照) 等も提案されて
いる。

【００１０】しかしながら、この方法における問題点
は、完全凝固している鋳造初期の鋳片トップ部は圧下が
できないという欠点がある。また、元の鋳型厚みが小さ
いため浸漬ノズルは従来に比べて耐火物厚みが薄くなら
ざるをえないので、連々鋳は従来の７〜８連に対して、
３連鋳が限界である。したがって、連々鋳が限られてい
る分だけ、この非定常部をいかに少なくするかが歩留ま
り向上という点で大きな課題となってくる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、連続鋳造に
おいて鋳片の引抜開始にあたってはダミーバーが用いら
れる。図３に略式断面図で示すごとく通常のダミーバ38
はその後端にダミーバーヘッド34を有している。このダ
ミーバーヘッドは鋳造開始に先立って鋳型18内に挿入さ
れるのであって、鋳込まれてくる鋳片トップ部をまず凝
固させ、この鋳片に結合させると共に脱着可能な形状と
することが必要である。そのため、ダミーバヘッド部に
は溶湯の冷却促進用の鉄粉や鉄コイル46がシール材と共
に鋳造前に設置されている。

【００１２】一方、未凝固圧下法においては、完全凝固
部の圧下、いわゆる圧延はできないので、従来のダミー
バヘッドでは鋳片トップ部の圧下は不可能である。した
がって、この圧下できない部分を少なくすることが歩留
まり向上の上から必要となってくる。

【００１３】ここに、本発明の目的は、かかる従来技術
の問題を解消し、鋳片トップ部の未圧下部分を可及的少
とすることのできる新しい連続鋳造技術を開発すること
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の問
題解決にはダミーバヘッドとして鋳片トップ部の圧下を
可能とするものを開発することが必要であるとして種々
検討した結果、断面Ｖ型の溝型のダミーバヘッドを用い
ることが有効であることを知り、本発明に至った。よっ
て、本発明の要旨とするところは、断面がＶ型の溝型で
あり、溝内部に突起部を有することを特徴とする、未凝
固圧下用の広幅薄鋳片連続鋳造用ダミーバヘッドであ
る。

【００１５】

【作用】次に、本発明にかかるダミーバヘッドにおける
作用を具体的に詳述する。図１は、本発明にかかるダミ
ーバヘッドを概略説明図する略式斜視図である。

【００１６】図中、ダミーバヘッド10は断面がＶ型の溝
型をなしており、溝部12を構成する側壁14、14の内側に
は多数の突起16が設けられている。両端面は図示例では
開放端となっているが、これは閉じられていてもよい。
その場合にはＶ型の容器となる。ただし、後述するよう
にＶ型溝を押しつぶすようにして圧下を行う場合には、
溝両端面は開放端とするのが好ましい。

【００１７】ダミーバヘッド10は適宜ダミーバに接続さ
れてから鋳型22に挿入され、溶湯が注入されて連続鋳造
が開始するのである。なお、このときのダミーバーとの
接続は慣用法と同様に行ってもよく、本発明において特
に制限されない。

【００１８】連続鋳造装置内での未凝固圧下による薄鋳
片化には完全凝固している鋳造初期の鋳片部分の圧延が
不可能である。そこで、この非定常部分を少なくするた
めに、図１に示すような断面Ｖ字型の漏斗状のダミーバ
ヘッドとすることにより完全凝固部分を少なくすること
ができる。但し、凝固が進行せず鋳片トップ部とダミー
バヘッド部が結合しないと、鋳片の引き抜きが不可能と
なる。したがって、本発明にあっては、ダミーバヘッド
の内側に突起16を設けて鋳造初期の凝固シェルがダミー
バヘッドと結合し易い形状とするのである。

【００１９】本発明の好適態様によれば、ダミーバヘッ
ドはそれ自身が圧下される構造、すなわち、長辺部20が
互いに近接するように押圧されるような構造とし、圧下
ゾーンにおいて凝固シェルと共に押圧・圧下可能な薄肉
の構造となし、圧下ゾーンにおいて鋳片トップ部も圧下
され易くすることができ、かかる構造を採用することで
非定常部分を最小限にとどめることができる。

【００２０】一方、鋳込み開始時の鋳造速度は一般に低
く、したがって凝固シェル厚が厚いことからいわゆる未
凝固圧下は不可能である。所定の圧下を目指すには早い
段階で所定の鋳造速度にすることが必要である。

【００２１】そのため、鋳造速度の急速な立ち上げ加速
度が必要となる。現在、立ち上げ加速度は実操業で用い
る装置で0.2 ｍ／分² 程度、試験機ベースで2.0 ｍ／分
² 程度であるが、本発明の場合には5.0 ｍ／分² 程度は
必要である。以上の二つの技術の組合せにより、非定常
部の厚みの厚い鋳片を最小限にすることが可能となり歩
留まり向上に大きく寄与することになる。

【００２２】目標の薄スラブ厚を一例として50mmとする
と、連鋳機ピンチロール出側でのスラブ厚が50mmとなる
ように連続鋳造装置内で未凝固圧下することが必要であ
る。この際鋳型厚みを従来の浸漬ノズルが挿入できる厚
み、例えば、100 〜150 mm幅方向一定とすると鋳片中央
部は未凝固層が存在するので50mm厚に圧下可能である
が、通常のダミーバヘッドでは鋳片トップ部が完全凝固
させなければならないため圧下ゾーンでの薄肉化が困難
である。

【００２３】そこで、図１に示すようなダミーバヘッド
として圧下ゾーンでの薄肉化を可能な構造とした。ダミ
ーバヘッドの厚みは従来と異なり、鋳造方向、つまり下
流方向で厚みを徐々に薄くしている。これは、鋳型とダ
ミーバの直接接触を少なくして鋳型からの冷却をできる
だけ小さくしてダミーバと鋳片との凝固は確保しつつ、
それ以降の凝固は極力押さえてなるべく未凝固層を残す
ような構造とした。

【００２４】一方、鋳造開始時の立ち上げ加速度を5.0
ｍ／分² 以上とすることで、定常鋳造速度に達する時間
を１分以内とすることが可能となり、初期の凝固シェル
厚を18〜20mm程度におさえることができる。したがっ
て、圧下ゾーンに鋳片トップ部が到達した段階で圧下が
可能であり、少なくとも40mmまでの圧下鋳片とすること
ができる。目標鋳片厚がさらに小さい場合でも初期鋳片
厚をなるべく薄くすることにより、非定常部を最小限に
止めることが可能で歩留まり向上に寄与することにな
る。次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具
体的に説明する。

【００２５】

【実施例】湾曲型連続鋳造機において、表１に示す成分
の低炭素アルミキルド鋼を鋳造速度5.0 ｍ／min で鋳造
した。目標スラブサイズは、50mm厚×1500mm幅スラブで
あるが、鋳型サイズは100 mm厚×1500mm幅を適用し連続
鋳造装置内で鋳造中に未凝固部を有するスラブを圧下し
て50mm厚に鋳造した。

【００２６】鋳造装置内の圧下ゾーンは、ローラーエプ
ロン帯の１seg から５seg の３ｍ長さの間とした。圧下
パターンとしては、各セグメント当たり10mmの均等圧下
とした。

【００２７】２ストランド方式の鋳造装置の第一ストラ
ンド側で図１に示す本発明にかかるダミーバヘッドを用
い、立ち上げ加速度を5.0 ｍ／分² としたのに対して、
第二ストランド側では、図３に示す従来のダミーバヘッ
ドを用い、立ち上げ加速度2.0 ｍ／分² で鋳造を開始し
た。

【００２８】本発明にかかるダミーバヘッドを使用した
第一ストランド側では、鋳片トップ部から鋳片厚を50mm
に圧下することが可能であり、ダミーバとの結合部であ
るトップクロップは約 0.5ｍとすることができた。

【００２９】一方、従来例の第二ストランド側では、鋳
片トップ部は圧下が不可能で100 mm厚から徐々に薄肉化
していき、鋳造開始から約３ｍで目標鋳片厚50mmに到達
した。したがって、トップクロップは約3.3 ｍとなり第
一ストランド側と比較して約2.8 ｍのロス減少効果が認
められた。

【００３０】約100 チャージの実験結果を図２にしめす
が、クロップロスの比較を平均しても約3.0 ｍの減少効
果が認められる。鋳型厚が小さいため浸漬ノズルも耐火
物厚みが小さくならざるをえないので、従来の大断面に
比べて連々鋳は不可能である。したがって、トップクロ
ップロスを少なくすることは歩留まり向上に大きく寄与
することになる。

【００３１】

【表１】

【００３２】一方、鋳型厚みが50mmとすると浸漬ノズル
が鋳型内に挿入できず、従来の浸漬ノズル給湯は不可能
である。その意味で、スラブサイズが50mm厚の鋳片製造
において鋳造装置内での未凝固圧下技術は非常に有効で
あることが判明した。

【００３３】

【発明の効果】本発明は未凝固圧下を可能とする広幅薄
鋳片連続鋳造用ダミーバヘッドを提供するもので、非定
常部分を最小限にして歩留まり向上に大きく寄与するこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるダミーバヘッドを概略説明する
略式斜視図である。

【図２】本発明によるトップクロップ減少効果を示すグ
ラフである。

【図３】従来のダミーバーヘッドを説明する略式図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭41−7326（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面がＶ型の溝型であり、Ｖ部が厚み方
   向に圧下変形可能であるとともに、溝内部に突起部を有
   することを特徴とする、未凝固圧下用の広幅薄鋳片用ダ
   ミーバヘッド。
2. 【請求項２】 前記溝型を構成する側壁の内側に前記突
   起部が設けられている請求項１に記載のダミーバヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 鋳造開始時の鋳造加速度を5.0m/min/min
   以上とする連続鋳造法に用いる請求項１または２に記載
   のダミーバヘッド。