JPH0320295B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、表層部と内層部の組成、すなわち化
学成分の異なる金属鋳片（複合金属材）を液状金
属から連続的に製造する方法に関するものであ
る。 （従来の技術） 従来、連続鋳造によつて複合金属材を製造する
方法として、例えば特公昭44−27361号公報に開
示されているような、２本の長さの異なる浸漬ノ
ズルを鋳型内金属溶湯プール内に挿入し、それぞ
れのノズルの吐出孔位置を鋳造方向の異なる位置
に設けて異種の溶湯金属を注入する方法（第３図
に示す）が知られている。 第３図において、１１は鋳型、１２，１３はそ
れぞれ浸漬ノズルであつて長さが相違し、それぞ
れ異種金属を鋳型１１内に注入する。１４は鋳型
内溶融金属プール、１５は複合金属材の表層部、
１６は複合金属材の内層凝固部である、 しかしながら、単に２本の浸漬ノズルで鋳型内
の鋳造方向の異なる位置で異種金属を注入するよ
うにしただけの方法では、異種金属の鋳型内にお
ける吐出位置或は吐出流のパターンを如何に調整
しようとも、注入の進行、つまり鋳造の進行とと
もに溶融金属間での混合が生じ、鋳造行の鋳片の
表層から内部にかけて、厚さ方向において濃度が
均一化された、或は表層と内層の境界が極めて不
明瞭な鋳片となり、目的とする本来の表層と内層
の境界の明瞭な複合金属材を得ることができない
という問題がある。 かかる問題とを解決すべく、特公昭49−44859
号公報には、第２図に示すような、鋳型内異種金
属間に耐火物製隔壁を設けて連続鋳造するプロセ
スが提案されている。 第２図において、２１は鋳型、２２，２３はそ
れぞれ浸漬ノズルであつて長さが相違し、それぞ
れ異種金属を鋳型２１内に注入する。２４は鋳型
内溶融金属プール、２５は複合金属材の表層部、
２６は複合金属材の内層凝固部、２７は耐火物製
隔壁である。 しかしながら、連続鋳造ストランドの溶融金属
プール内に、異種溶融金属の混合を抑えるために
十分な大きさの耐火物を挿入することは鋳造操業
上大きな問題を有する。すなわち、耐火物製隔壁
が凝固中のシエルに接すると、このシエルに捕捉
され耐火物が破損したり、シエルが破れて溶融金
属がストランド外に流出する事態（ブレークアウ
ト）となる危険性が高い。 また、鋳型内の耐火物製隔壁が高温の溶融金
属、例えば溶鋼中に浸漬された場合は、物理的強
度の点でも問題であり、鋳造中に溶損或は破損し
て本来の目的が達成できないばかりか、ストラン
ド中に巻き込まれた耐火物は鋳造作業上また品質
上重大なトラブルとなる。 （発明が解決しようとする問題点） この発明は、上に述べた従来の技術における問
題点を解決し、すぐれた品質の複合金属材を安定
した操業下に連続鋳造によつて得る方法を提出す
ることを目的としてなされた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、鋳型内湯面レベルから(1)式によつて
定まる距離ｌだけ下方の位置を中心とし、かつそ
の上下に一定の幅を有する領域において、鋳片の
厚みを横切る方向の直流磁束を鋳片全幅に亙つて
付与するとともに、該直流磁束によつて形成され
る静磁場帯を境界としてその上下に組成の異なる
金属を供給することを特徴とする複合金属材の連
続鋳造方法である。 ｌ＝dv／ｆ ……(1) ここで、ｌ：鋳型内湯面レベルからの距離 ｄ：複合金属鋳片の表層厚み ｖ：鋳片の引抜速度 ｆ：鋳片の平均凝固速度 上下いずれかの金属成分を、供給する金属ワイ
ヤーによつて調整することも可能である。 （作用） 以下に、本発明を詳細に説明する。 本発明にあつては、従来の技術における問題を
根本的に解決するために、鋳型内における異なる
組成の溶融金属を磁気的手段によつて分離し、こ
の境界の上下にそれぞれ組成の異なる溶融金属を
供給する。かくすることにより、先に凝固する鋳
型内上部（即ち凝固した鋳片における表層部）と
それに続いて凝固する下部（凝固後の鋳片におけ
る内層部）の境界が明瞭な、即ち両層間の濃度の
遷移層が薄い複合金属材を得ることができる。 本発明者等は、従来の技術における問題を解決
すべく種々研究を重ねた結果、鋳型内の相対的に
上部の溶融金属供給位置と相対的に下部の溶融金
属供給位置との間に、鋳片の厚みを横切る方向の
直流磁束を鋳片全幅に亙つて付与して静磁場帯を
形成させることにより、供給位置の異なる組成の
異なる金属が混合するのをよりよく防ぐことがで
きることを見出した。 この発明は、以上の知見を基礎に完成されたも
のであるが、この発明を実施するための装置の一
例を第１図ａ，ｂに示す。 第１図ａ，ｂにおいて、１は鋳型、２，３はそ
れぞれ浸漬ノズルであつて長さが相違し、それぞ
れ組成の異なる溶融金属を鋳型１内に注入する。
４は溶融金属プール、５は複合金属材の表層部、
６は複合金属材の内層凝固部である。８は磁石で
あつて、鋳造方向(A)に垂直な方向、即ち、鋳片の
厚みを横切る方向に直流磁束を付与して静磁場を
形成する。９は複合金属材である。 ここで、第５図において、鋳片の引抜速度が
ｖ、鋳片の平均凝固速度がｆなる鋳造条件下で、
所定の鋳片表層厚みｄを得るための、鋳型内溶融
金属上部プール３０の深さ、すなわち凝固開始位
置である溶湯湯面３１から静磁場帯３２の中心位
置３３までの距離ｌは次式によつて示される。 ｌ＝dv／ｆ ……(1) この式は次のように導かれる。 上部プール３０の溶融金属のうち、静磁場帯の
中心位置３３まで降下する過程で凝固した鋳型接
触部分が厚みｄの鋳片表層を形成する。従つて、
前記の距離ｌを鋳造速度ｖで引抜かれるのに要す
る時間は、ｌ／ｖで表される。 一方、溶融金属の平均凝固速度はｆなので、静
磁場帯の中心位置３３における鋳片表層の凝固シ
エル厚みｄは、 ｄ＝ｆ×（ｌ／ｖ） で表され、この式から、前記(1)式が得られる。 このようにして設定された鋳型内湯面レベルか
ら距離ｌだけ下方の位置に、鋳片全幅に亘つて、
鋳造方向に一定の幅を以て、鋳片の厚みを横切る
方向に直流磁束を付与して所定強度の静磁場を形
成し、注入によつて引き起こされる溶融金属プー
ル内の流れをこの静磁場の部分で制動させること
によつて上下層が接する位置での上下層の混合を
最低限に抑え得る。 その際、磁場の強度は、鋳造作業に支障を来さ
ない範囲内で強いほど溶融金属流動に対する制動
力は強く、静磁場帯の鋳造方向の幅も広いほど制
動力は強いが、この静磁場帯の幅が上下層の遷移
層となる場合もあり、この観点から静磁場帯の鋳
造方向の幅は、広ければよいというものではな
い。 電導性を有する流体が静磁場中を動くとき流速
が減衰する現象は電磁制動として古くから知られ
ている事実であるが、本発明はこの制動力が働く
位置を鋳造方向のある位置に設定し、それを境に
して異なる組成の溶融金属をその上部と下部に供
給して複合金属材を得ると共に、上記位置の設定
場所によつて表層の厚みをコントロールするとい
う製造プロセスを対象としている。この静磁場を
発生させるために電磁石を使用してもよく、また
永久磁石を用いてもよい。 また上部と下部の凝固量に見合うように各ノズ
ルからの注入量をコントロールする事は、静磁場
の効果と共に混合を抑えるために必要不可欠であ
る。すなわち静磁場によつて両層の混合を抑えて
おきながら両種の溶融金属の注入量比が変動した
場合、静磁場帯の中の変動であつても少なからず
境界部での混合をもたらし、ましてや静磁場帯の
外に境界がずれるともはや混合の抑制は期待でき
ない。また、この注入量比の変動自体が混合を促
進する事になる。従つて、鋳造方向にある一定の
幅を有する静磁場帯を設けることにより、少しで
もこれらの混合要因に対する対策を講じておく必
要ががある。この幅としては、できれば20cm以上
（すなわち中心位置±10cm以上）は設けることが
好ましい。もし、20cmよりも幅が狭いと、前記の
注入量比が変動した場合に、静磁場帯の外に境界
がずれる可能性が大きくなる。 さらに、本発明者らは、たとえば第６図のよう
に、上部プールあるいは下部プールのうちいずれ
か一方のプールに所定の合金元素をワイヤーにて
供給添加することにより、そのプールの溶湯の合
金成分濃度を調整しつつ、静磁場帯によつて上部
プールと下部プールとの混合を抑えて鋳造し、目
的とする表層成分及び内層成分からなる複合金属
材を得ることができることを確認した。 なお、ワイヤーによる下部プールへの合金元素
添加に当たつては、ワイヤーが湯面から挿入され
るため、上部プールにおいて溶解してしまう可能
性がある。そこで、コノワイヤー溶解を防ぐた
め、上部プールでは溶解せず、下部プールで溶解
するように設計された被覆ワイヤーを用いるのが
効果的である。その様子の一例を第６図に示す。
この場合には、被覆ワイヤー３５を下部プール３
４に挿入添加しており、ここでワイヤー３５を溶
解させて所定の濃度とすることができる。ワイヤ
ーを上部プールに供給する場合には特に被覆ワイ
ヤーとする必要はない。 （実施例） 表１に示すような18−８ステンレス鋼、一
般中炭鋼の２種類の溶鋼を別々のタンデイシユに
保持し、別々の浸漬ノズルを用いてを上部に、
を下部に注入した。

【表】 鋳型形状は250mm（厚）×1000mm（幅）、鋳造速
度は1m／minとした。この連鋳機における鋳造
速度は1m／minの場合のシエルの凝固速度ｆは
次式で与えられる。 表層18−８ステンレス鋼、内層が一般中炭鋼を
製造するに際して表層厚を20mmに設定するため
に、(1)式および(2)式よりｌ＝1mの位置を中心と
して鋳造方向の帯が±10cmの鋳片幅方向に均一な
静磁場を与えた。磁速密度は5000ガウスであつ
た。上層に注入するステンレス溶鋼用の浸漬ノズ
ルの吐出孔は湯面レベルの約100mm下の静磁場帯
の下端を出たところ、一方下層に注入する中炭溶
鋼用の浸漬ノズルの吐出孔は静磁場帯の直下とし
た。初めの鋳造長10mの間直流静磁場を発生さ
せ、その後静磁場無しで鋳造した。鋳造後各々の
定常状態の代表的個所から鋳片サンプルを切り出
し、その断面について調査した。 第４図(a)静磁場を形成させたサンプル、(b)形成
しなかつたサンプルの鋳片表面からのCrの濃度
分布を示した。サンプル(a)では表面から20mmの層
がステンレス鋼の成分になつており、また、その
内側の層の組成である一般中炭鋼の成分への遷移
層の厚みが極めてうすいのに対し、サンプル(b)で
はCr濃度が表面では高いもののすぐ内側で急に
低下しており、プール内で混合が生じた事を示し
ている。 （発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、２層間の
混合を最低限におさえ、表層と内層との境界の明
瞭な複合金属材を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明を実施するための装置の
一例を示す図、第２図は鋳型内で組成の異なる金
属の混合を抑えるために耐火物製の隔壁２７を設
けた従来の方法を示す図、第３図は２本の浸漬ノ
ズル１２，１３で鋳型内溶融金属プール１４の鋳
造方向の単なる位置に異なる組成の溶融金属を注
入する従来の方法を示す図、第４図は鋳片表層部
のCr濃度分布を示す図、第５図ａ，ｂは、本発
明における(1)式を説明するための図で、ａは本発
明の実施状況を示す図、ｂは静磁場帯の中心位置
３３における鋳片断面図、また、第６図は下部プ
ール３４に被覆ワイヤー３５による合金添加を実
施しているときの図である。 １，１１，２１……鋳型、２，３，１２，１
３，２２，２３……浸漬ノズル、４，１４，２４
……鋳型内溶融金属プール、５，１５，２５……
複合金属材の表層部、６，１６，２６……複合金
属材の内層凝固部、８……磁石、９……複合金属
材、１０……磁力線、２７……耐火物製隔壁、３
０……上部プール、３１……溶湯湯面、３２……
静磁場帯、３３……静磁場帯の中心位置、３４…
…下部プール、３５……被覆ワイヤー、Ａ……鋳
造方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳型内湯面レベルから(1)式によつて定まる距
   離ｌだけ下方の位置を中心とし、かつその上下に
   一定の幅を有する領域において、鋳片の厚みを横
   切る方向の直流磁束を鋳片全幅に亙つて付与する
   とともに、該直流磁束によつて形成される静磁場
   帯を境界としてその上下に組成の異なる金属を供
   給することを特徴とする複合金属材の連続鋳造方
   法。 ｌ＝dv／ｆ ……(1) ここで、ｌ：鋳型内湯面レベルからの距離 ｄ：複合金属鋳片の表層厚み ｖ：鋳片の引抜速度 ｆ：鋳片の平均凝固速度 ２ 上下いずれかの金属成分を、供給する金属ワ
   イヤーによつて調整する特許請求の範囲第１項記
   載の複合金属材の連続鋳造方法。 ３ 前記一定の幅が少なくとも10cmである特許請
   求の範囲第１項記載の複合金属材の連続鋳造方
   法。