JPH07314097A - 金属ストリップ連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 鋳造金属ストリップ２０を連続的に鋳造する
ために、溶融金属を一対の平行な鋳造ロール１６間のロ
ール間隙へと、ロール間隙上方に配した金属供給ノズル
１９を介して導入して、ロール間隙直上の鋳造ロール１
６表面に支持された溶融金属溜めを造り出して、ロール
間隙から下方へと鋳造金属ストリップ２０を送出する。
金属は、マンガン含有量が０．２０重量％以上、硅素含
有量が０．０１％以上であって、鋼の全アルミニウム含
有量が０．０１重量％を下まわる、硅素／マンガンキル
ド鋼とする。 【効果】 鉄系金属材料に対する良好な鋳造結果が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属ストリップ連続鋳造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】双ロール鋳造装置で連続鋳造することに
より金属ストリップを鋳造することが公知である。

【０００３】そのような方法では、冷却され相反する方
向に回転される水平な一対の鋳造ロール間に溶融金属を
導くことによって、回転している鋳造ロールの表面に金
属殻を凝固させ、それらが共にロール間隙を通ることに
より鋳造金属ストリップとなって、ロール間隙から下方
へと送出される。ロール間隙への溶融金属の導入は、タ
ンディッシュと、タンディッシュ下方に位置しタンディ
ッシュからの溶融金属流を受けてロール間隙へと向ける
金属供給ノズルとによって行なうことができ、そうして
ロール間隙直上には溶融金属溜めが形成される。この溶
融金属溜めはロール端部に対して摺動自在に当接保持さ
れた側板又は堰の間に画成できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】双ロール鋳造は、冷却
により急激に凝固するアルミニウム等の非鉄金属ではあ
る程度の成功を収めているが、この技術を鉄系金属材料
の鋳造に当てはめる場合にはいろいろな問題がある。１
つの大きな問題としては、鉄系金属材料では鋳造中に固
形の混入物（inclusions）が生じて、双ロール鋳造装置
に必要な非常に細い溶融金属流の通路を閉塞し易いとい
う問題がある。

【０００５】一方、鋼の取鍋脱酸に硅素−マンガンを使
用することはベッセマー製鋼法の初期の時代のインゴッ
ト製造で実施され、反応物である溶融硅酸マンガンと溶
融金属中に残るマンガン、硅素及び酸素との平衡関係が
それなりに公知となっている。

【０００６】しかしながら、スラブ鋳造とその後の冷間
圧延による鋼ストリップ製造技術の発達により、硅素／
マンガン脱酸は、全般に避けられる傾向にあり、現在で
は、アルミニウムキルド（killed 脱酸）鋼を用いるべ
きであると考えられてきている。即ち、スラブ鋳造とそ
の後の熱間圧延（更にその後に冷間圧延が続くことが多
い）による鋼の製造では、硅素／マンガンキルド鋼は、
鋳造金属ストリップの中間層に混入物が集中することに
より、許容できない程の高発生率でストリンガ（string
ers バリ）が発生する等の欠点が生じるからである。

【０００７】スラブ鋳造において帯（band）又は層に混
入物が生じる傾向は、アルミニウムキルド鋼により減少
するため、硅素／マンガンキルド鋼は全般に鋼ストリッ
プ製造には不適であるとみなされてきた。従って、双ロ
ール鋳造装置で鋼ストリップを連続鋳造するには、アル
ミニウムキルド鋼を使う必要があると今まで考えられて
きた。

【０００８】しかしながら、鋼ストリップの連続鋳造に
は、鋳造ロールの長さ方向に沿った一定速度の溶融金属
流を精細な制御によって生じさせ、鋳造ロール表面にわ
たって充分に迅速且つ均一な冷却を達成することが非常
に重要である。このためには、固体混入物によって細い
流路が閉塞され易いという状況下で、溶融金属を金属供
給ノズルの耐火材内の非常に細い流路に流れさせる必要
がある。

【０００９】連続ストリップ圧延で様々な品位の鋼をス
トリップ鋳造する広範なプログラムをこなした後で、我
々は、アルミニウム残量が０．０１％以上のアルミニウ
ムキルド鋼又は部分キルド（partially killed）鋼で
は、固体混入物が塊状となって金属供給システム内の細
い流路を閉塞し、生じたストリップに欠陥や不連続部を
形成してしまうため、全般に充分な鋳造ができないとい
う結論に達した。

【００１０】本発明は、上述の実情に鑑み、鉄系金属材
料に対する良好な鋳造結果を得られるようにした金属ス
トリップ連続鋳造方法を提供することを目的とするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の平行な
鋳造ロール間の上部に形成される溶融金属溜めへ、金属
供給ノズルから溶融金属を導入して、ロール間隙から下
方へと鋳造金属ストリップを送出する、金属ストリップ
連続鋳造方法において、溶融金属としてマンガン含有量
が０．２０重量％以上、硅素含有量が０．０１％以上
で、全アルミニウム含有量が０．０１重量％を下まわ
る、硅素／マンガンキルド鋼を用いたことを特徴とする
金属ストリップ連続鋳造方法にかかるものである。

【００１２】この場合において、溶融金属中の炭素含有
量、マンガン含有量及び硅素含有量がそれぞれ、 炭素 ０．０２〜０．１５重量％ マンガン ０．２０〜１．０重量％ 硅素 ０．１０〜０．５重量％ である、ようにしても良い。

【００１３】又、ロール間隙から下方に送出される鋳造
金属ストリップの厚みが１〜４ｍｍの範囲であり、溶融
金属中の炭素含有量、マンガン含有量及び硅素含有量が
それぞれ、 炭素 ０．０５〜０．１０重量％ マンガン ０．４０〜０．８０重量％ 硅素 ０．１０〜０．３０重量％ である、ようにしても良い。

【００１４】更に、溶融金属中の炭素含有量、マンガン
含有量、硅素含有量がそれぞれ、 炭素 ０．０５〜０．１０重量％ マンガン ０．５０〜０．７０重量％ 硅素 ０．２０〜０．３０重量％ であり、アルミニウム含有量が０．００８重量％を下ま
わる、ようにしても良い。

【００１５】

【作用】上記問題は、アルミニウム含有量を０．０１重
量％より下に保ちつつ、鋳造温度にて、溶融状態で脱酸
品を造る傾向のある、注意深く選択した範囲の硅素及び
マンガン含有量を有する硅素／マンガンキルド鋼を用い
ることにより解消できることを見出した。更には、硅素
／マンガンキルド鋼に通常付随するストリンガその他の
欠陥のないストリップ品の鋳造が可能であることを見出
した。これは、双ロール鋳造装置で達成される急速凝固
により、大きな混入物の発生が避けられるためであり、
双ロール鋳造方法により混入物は中央層に集中するので
はなくストリップ全体に均一に分散される。

【００１６】尚、リチャード等（Richards et al）のア
メリカ合衆国特許第３，４１２，７８１号では、０．０
１〜０．０８％の炭素と、０．２０〜０．６０％のマン
ガンと、０．０３〜０．０８％の硅素と、０．０１５％
以下のアルミニウムを含むよう溶鋼の成分を調節した鋼
スラブの連続鋳造方法が開示されている。

【００１７】又、スミス（Smith）のアメリカ合衆国特
許第４，５２９，４４１号では、組成が０．０６％まで
の炭素と、０．０４％までの硫黄と、０．１５％までの
燐と、１．０％までのマンガンと、０．００１％以下の
硅素とである溶融物に０．０５〜０．２５％の範囲の硅
素を加えることが開示されている。

【００１８】しかし、本特許で開示されている例では、
鋼がアルミニウムで部分的にキルドされていることがわ
かる。更に詳しくは、例１では０．０１５％のアルミニ
ウムを用い、例２は０．０１２％のアルミニウムを有
し、例３は０．０２０％のアルミニウムを有する。その
ような量のアルミニウムを含むことは鋼の連続ストリッ
プ鋳造に有害であることがわかっている。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００２０】図１〜図６は、本発明の一実施例である。

【００２１】本発明にかかる双ロール鋳造装置は、工場
床１２から立設された主機械フレーム１１を有する。主
機械フレーム１１が支持する鋳造ロール台車１３は、ア
センブリステーション１４と鋳造ステーション１５との
間を水平に移動可能である。鋳造ロール台車１３が保持
する一対の平行な鋳造ロール１６には、鋳造時に、取鍋
１７からタンディッシュ１８及び金属供給ノズル１９を
介して溶融金属が供給される。鋳造ロール１６は内部を
水冷されているので、動いているロール表面に凝固金属
殻が形成され、鋳造金属ストリップ２０となってロール
出口から取出される。鋳造金属ストリップ２０は主コイ
ラ２１に送られ、次いで第２コイラ２２に送給される。
鋳造ステーション１５に隣接させて主機械フレーム１１
には容器２３が取付けられており、タンディッシュ１８
の溢れ口２４を介して、又は、製品の甚だしい変形等、
鋳造作業時の重大な不都合があった時には、タンディッ
シュ１８に設けた緊急プラグ２５を抜くことにより、タ
ンディッシュ１８内の溶融金属を容器２３へ逃すことが
できる。

【００２２】鋳造ロール台車１３を構成する台車フレー
ム３１は、ホイール３２を介してレール３３上に載り、
そのレール３３は主機械フレーム１１の一部に沿って延
びているので、鋳造ロール台車１３全体がレール３３に
移動可能に載っていることになる。台車フレーム３１が
保持する対のロールクレードル３４に鋳造ロール１６が
回転可能に取付けられる。ロールクレードル３４は、互
いに係合される摺動部材３５，３６を介して台車フレー
ム３１に取付けられており、油圧シリンダ装置３７，３
８によって鋳造ロール１６間の間隔を調節され、必要な
時に短時間で鋳造ロール１６を急速に相反する方向に移
動させることができる。鋳造ロール台車１３全体をレー
ル３３に沿って移動させることができる複動油圧ピスト
ンシリンダ装置３９は、鋳造ロール台車１３の駆動ブラ
ケット４０と主機械フレーム１１との間に接続されて、
鋳造ロール台車１３をアセンブリステーション１４から
鋳造ステーション１５へ、又は、その逆へ移動させるこ
とができるようになっている。

【００２３】一対の鋳造ロール１６は、図示しない電動
モータのロール駆動軸４１と台車フレーム３１上に設け
られたトランスミッションとを介して互いに相反する方
向に回転される。鋳造ロール１６の銅製周壁に形成さ
れ、周方向に離間して縦方向に延びる図示しない一連の
水冷通路には、回転グランド４３を介して水冷ホース４
２が接続されたロール駆動軸４１内の図示しない水冷導
管からロール端を通して冷却水が供給される。１３００
ｍｍ幅のストリップを作る場合の鋳造ロール１６の典型
的な大きさは、径が約５００ｍｍで、長さは１３００ｍ
ｍまでである。

【００２４】取鍋１７は在来の構成であって、図示しな
い天井クレーンからヨーク４５を介して支持されてお
り、図示しない高温金属受けステーションから定位置へ
と移動することができる。取鍋１７に取付けられたスト
ッパロッド４６を図示しないサーボシリンダで動かすこ
とによって、溶融金属を取鍋１７から出口ノズル４７及
び耐火シュラウド４８を介してタンディッシュ１８へと
流すことができる。

【００２５】タンディッシュ１８も従来の構成であっ
て、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の耐火材で造られた
広皿状のものである。タンディッシュ１８の一側は取鍋
１７からの溶融金属を受け、又、前記した溢れ口２４と
緊急プラグ２５とを備えている。タンディッシュ１８の
他側には縦方向（鋳造ロール１６の幅方向）に離間した
出口開口５２が複数備えられている。タンディッシュ１
８下部を保持する取付ブラケット５３はタンディッシュ
１８を台車フレーム３１に取付けるためのものであっ
て、取付ブラケット５３に備えた開口で台車フレーム３
１の位置合わせペグ５４を受けてタンディッシュ１８を
正確に位置決めするようになっている。

【００２６】金属供給ノズル１９はアルミナグラファイ
ト等の耐火材料で細長い形状に造られ、下部がテーパ状
になっていて内方で且つ下方にすぼまっているので、鋳
造ロール１６間の間隙に挿入できる。取付ブラケット６
０は金属供給ノズル１９を台車フレーム３１で支持する
ために備えられ、金属供給ノズル１９上部には外方に突
出する側部フランジ５５が形成されて取付ブラケット６
０に係合する。

【００２７】金属供給ノズル１９は、水平に離間し略上
下に延びる一連の流路（出口開口５２など）を有するも
のであって、鋳造ロール１６の幅方向に適宜低速の溶融
金属流を生み出し、初期凝固の起きる鋳造ロール１６表
面に直接当てることなく溶融金属を鋳造ロール１６間隙
に送ることができる。若しくは、金属供給ノズル１９を
単一の長孔の形にして鋳造ロール１６間隙に低速のカー
テン状の溶融金属を直接送るようにしても良い。いずれ
の場合も、金属供給ノズル１９は溶融金属溜めに浸って
も良い。

【００２８】溶融金属溜めは鋳造ロール１６端部の一対
の側部閉止板５６によって画成される。側部閉止板５６
は鋳造ロール台車１３が鋳造ステーション１５にある時
には鋳造ロール１６の胴部と軸端部との段差部５７へ当
接保持される。側部閉止板５６は窒化ホウ素等の強い耐
火材で造られ、下部に鋳造ロール１６の周面に対応した
円弧状切欠部８１を有する。側部閉止板５６が取付けら
れる板ホルダ８２は、鋳造ステーション１５に設けられ
た一対の油圧シリンダ装置８３の作動により可動であっ
て、側部閉止板５６が鋳造ロール１６の段差部５７に圧
接されて、鋳造作業中に鋳造ロール１６上部に形成され
る溶融金属溜めの端部を閉止する。

【００２９】鋳造作業中、ストッパロッド４６を作動さ
せて、溶融金属が、取鍋１７からタンディッシュ１８へ
と、そして金属供給ノズル１９を介し鋳造ロール１６間
隙へと注がれるようにする。鋳造金属ストリップ２０の
クリーンな（整った、傷のない）先端をエプロンテーブ
ル９６の作動により主コイラ２１の顎部へガイドする。
エプロンテーブル９６は主機械フレーム１１上のピボッ
ト取付部９７から吊り下がっており、クリーンな先端が
形成された後、油圧シリンダ装置９８により主コイラ２
１へ向けて揺動されることができる。ピストンシリンダ
装置１０１により作動される上ストリップガイドフラッ
プ９９に対応してエプロンテーブル９６が作動され、鋳
造金属ストリップ２０は一対の縦サイドロール１０２間
に案内される。鋳造金属ストリップ２０の先端が主コイ
ラ２１の顎部にガイドされたら、主コイラ２１を回転さ
せて鋳造金属ストリップ２０を巻取ると共に、エプロン
テーブル９６を下方へ回動して非作動位置へ戻し、主コ
イラ２１に直接巻取られている鋳造金属ストリップ２０
から離して単に主機械フレーム１１から吊り下げられた
状態とする。鋳造金属ストリップ２０は後に第２コイラ
２２に送られて、双ロール鋳造装置から運び出され最終
巻取品となることができる。

【００３０】溶融金属がタンディッシュ１８と金属供給
ノズル１９の小オリフィス（通路）を通る時にアルミン
酸塩が生成される故に閉塞の問題が生じるので、アルミ
ニウムキルド鋼（killed 脱酸）では満足のいく鋳造金
属ストリップ２０を生み出せないことがわかっている。
これにより溶融金属溜めへの溶融金属流さえもできなく
なって、その結果、鋳造金属ストリップ２０が製造でき
なくなるか又はひどい欠陥のある製品が製造される。

【００３１】硅素とマンガンは、組合わせて使うと非常
に有益な脱酸剤となるのであって、相乗効果を発揮す
る。我々は、上記で説明した種類の双ロール鋳造装置
で、硅素／マンガンキルド鋼を使うことにより、受容で
きる酸素レベルの鋳造金属ストリップ２０を生み出せる
ことを見出した。双ロール鋳造装置を操業して、結果と
して生じる鋳造金属ストリップ２０が、細かく、且つ、
均一に分散された硅酸マンガンを混入物として含むよう
にすることができ、この混入物は例え密度がかなり高く
て酸素含有量が約１００〜１５０ｐｐｍであっても、鋳
造金属ストリップ２０の機械的特性に重大な有害作用を
もたらさない。アルミニウムキルド鋼であったら、これ
程の酸素含有量は受容不可能であろう。なぜなら、アル
ミン酸塩混入物は、密集し合って、鋳造金属ストリップ
２０に平面欠陥（planar defects）を形成するからであ
る。硅酸塩混入物は、密集しないし、いずれにしろ、ス
トリップ鋳造工程では鋳造金属ストリップ２０の機械的
特性にとって有害となるような、極端に大きい混入物が
形成されるような塊状化が制限される。しかも、鋳造金
属ストリップ２０は後工程で広範に圧延されないので、
混入物は引き伸ばされない。

【００３２】本発明によれば硅素とマンガンの含有量が
最適に選択されるので、鋳造作業中、溶融状態で脱酸品
を保持することが可能であり、従って、タンディッシュ
１８及び金属供給ノズル１９の絞りオリフィス（流路）
での閉塞問題が解消する。

【００３３】本発明により選択される炭素、マンガン及
び硅素の含有レベルは完全な鉄（δ）領域での凝固工程
を保持するようなレベルである。理想的には、液相の温
度と固相の温度との差を最大にして、鋳造の間中、充分
に柔らかな層（ドロドロに溶けた層 mushy layer）が
維持されるよう組成を選択する。というのも、そうすれ
ば、生成された鋳造金属ストリップ２０が、急速凝固工
程中に溶融金属溜めの外乱による有害な作用を受けにく
い質のものとなるからである。しかしながら、平衡相図
におけるオーステナイト＋鉄領域に余り近付きすぎない
ようにすることが重要である。というのも、双ロール鋳
造装置内部における非常に急速な冷却状態のもとでは平
衡状態は維持されず、オーステナイト＋鉄領域でうかつ
に凝固が起こらないよう手段を取らなければならなくな
るからである。

【００３４】硅素の含有レベルを増やし、炭素の含有レ
ベルを減らすことにより凝固中にδ鉄の形成が促進さ
れ、その結果、「鰐皮」（crocodile skin）欠陥として
知られている鋳造金属ストリップ２０表面の不均一が形
成され易いという傾向が減少する。通常、このような欠
陥は、凝固金属殻が鋳造ロール１６表面に堅実に接触し
ないことにより生じる冷却速度の局部的な変動（及びそ
れによって生じる微細構造の変動）に関連している。

【００３５】炭素含有量が低すぎると、「ヘリングボー
ン」（herring bone）と呼ばれる欠陥が起こり得る。こ
の欠陥は、本質的に鋳造金属ストリップ２０の幅方向に
対して（若しくは幅方向に対し角度をなして）発生する
周期的な厚み変動であり、凝固金属殻が鋳造ロール１６
の間隙で合わされる時の柔らかな層の挙動と関連してい
ると考えられる。柔らかな層が存在する温度範囲が狭す
ぎると、溶融金属溜めメニスカス（meniscus）における
外乱が柔らかな層の厚みと粘性に重大な影響を与え、従
って、鋳造金属ストリップ２０が鋳造ロール１６に及ぼ
す力に影響を与え、その結果、鋳造金属ストリップ２０
の厚みに影響する。

【００３６】我々は、種々の品位の鋼を使って、上記で
説明した種類の双ロール鋳造装置の広範な操業を行なっ
た。約１〜４ｍｍの範囲の厚みを有する鋳造金属ストリ
ップ２０を製造するためには、最適鋼組成は次の通りで
ある。 炭素 ０．０５〜０．１０重量％ マンガン ０．５０〜０．７０重量％ 硅素 ０．２０〜０．３０重量％ アルミニウム ０．００８重量％未満

【００３７】鋼は好ましくは鋳造用に１５００〜１６０
０℃の範囲の温度に予熱する。好ましくは、タンディッ
シュ１８は１０００〜１３００℃の範囲の温度に予熱
し、金属供給ノズル１９も１０００〜１３００℃の範囲
の温度に予熱する。

【００３８】図６は、大気中で溶融した、種々の硅素及
びマンガン含有量を有する軟鋼を用いて、種々の試行鋳
造を行なった結果を示している。この図で、○はうまく
鋳造できて良質の鋳造金属ストリップ２０を生み出した
鋼を示し、他方、＋は一貫して鋳造時の問題やストリッ
プ欠陥を生じた鋼を示す。試行により、図６の領域Ａの
組成を有する鋼は不良脱酸によるストリップシーティン
グ（sheeting）を生み出すことが示された。

【００３９】１．０重量％を越すマンガン含有量を有
し、従って、領域Ｂに入る鋼は、鋳造ロール１６上の酸
化マンガンヒューム堆積物（MnO fume deposits）によ
る鋳造上の問題を生み出す。

【００４０】０．５重量％を越す硅素含有量を有し、従
って、領域Ｃに入る鋼は、形成特性の悪いストリップを
生み出す。

【００４１】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属スト
リップ連続鋳造方法によれば、鉄系金属材料に対する良
好な鋳造結果を得ることができるという優れた効果を奏
し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により作動するよう構成された双ロール
鋳造装置の平面図である。

【図２】図１に示された双ロール鋳造装置の側面図であ
る。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】組成を変えた鋼を用いた試行鋳造の結果を示す
図である。

【符号の説明】 １６ 鋳造ロール １９ 金属供給ノズル ２０ 鋳造金属ストリップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン ジョン ブラザウィック オーストラリア ニュー サウス ウェー ルズ ジャンブルー オーウェン ストリ ート 16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の平行な鋳造ロール間の上部に形成
   される溶融金属溜めへ、金属供給ノズルから溶融金属を
   導入して、ロール間隙から下方へと鋳造金属ストリップ
   を送出する、金属ストリップ連続鋳造方法において、溶
   融金属としてマンガン含有量が０．２０重量％以上、硅
   素含有量が０．０１％以上で、全アルミニウム含有量が
   ０．０１重量％を下まわる、硅素／マンガンキルド鋼を
   用いたことを特徴とする金属ストリップ連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 溶融金属中の炭素含有量、マンガン含有
   量及び硅素含有量がそれぞれ、 炭素 ０．０２〜０．１５重量％ マンガン ０．２０〜１．０重量％ 硅素 ０．１０〜０．５重量％ である、請求項１記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 ロール間隙から下方に送出される鋳造金
   属ストリップの厚みが１〜４ｍｍの範囲であり、溶融金
   属中の炭素含有量、マンガン含有量及び硅素含有量がそ
   れぞれ、 炭素 ０．０５〜０．１０重量％ マンガン ０．４０〜０．８０重量％ 硅素 ０．１０〜０．３０重量％ である、請求項１記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
4. 【請求項４】 溶融金属中の炭素含有量、マンガン含有
   量、硅素含有量がそれぞれ、 炭素 ０．０５〜０．１０重量％ マンガン ０．５０〜０．７０重量％ 硅素 ０．２０〜０．３０重量％ であり、アルミニウム含有量が０．００８重量％を下ま
   わる、請求項３記載の金属ストリップ連続鋳造方法。