JPS6064754A - 薄帯板の連続鋳造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は薄帯板を溶融金属から直接生産する双ロール式
連続鋳造装置に係シ、特に内部品質のすぐれた薄帯板を
生産するのに好適な、連続鋳造装置に関する。

〔発明の背景〕

近年、連続鋳造の分野で薄帯板の高速鋳造機の開発が要
請でれている。特に３〜１０ｍｍ厚の高品質広幅鋼帯が
連続鋳造によシ直接生産出来れば、画期的省力化、省エ
ネルギ化が達成可能となるからである。ところが従来は
スラブ連続鋳造にょシ製造した１５０〜２５０ｍｍ厚ス
ラブを表面欠陥除去した上で再加熱し、熱間粗圧延機及
び仕上圧延機によシ減厚して所望の熱間薄帯板を生産し
ていた。この為の設備費、再加熱エネルギ、圧延エネル
ギは薄帯板連続鋳造機が実現できれば不要となるもので
ある。

さて薄帯板を得る手段としては、ベソセマ法、ハンタ法
等がよく知られてお９、その１部は非鉄金属の分野で実
用化している。しかしながら高融点でかつ凝固速度の遅
い鉄鋼においては溶湯の洩れあるいは凝固づまシ等が生
じ易く実用化されることはなかった。

一方溶鋼の凝固速度は、冷却鋳型との境界熱伝達係数（
α）と溶鋼自身の熱伝導度（λ）に支配され、一般に、 Ｄ　＝Ｋｖ’■ Ｄ：凝固厚み（＋ｒａ　） Ｋ：凝固係数（咽、馴−１） ｔ：冷却時間（騙） で表わされる。本式においてに値は前述のα及びλによ
って変化し、鋳型内においてはに＝２０〜２５程度であ
る。しかしながら、冷却ロールの表面状態（粗さ、塗物
の種類や厚さ等）によってα値が実際には変化するから
、たとえ冷却時間ｔが一定であっても、凝固厚みは一定
とはならず両冷却ロールの接点での凝固鋳片の圧着は必
ずしも実行されない場合があり、この為に内部品質が不
均一と１１、品質的に実用上の障害となっていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は双ロール式鋳造装置において、溶鋼の凝
固速度の変動に対しても凝固殻を圧着する条件を一定に
制御して内部品質の優れた薄帯板を安定して製造するこ
とが可能な連転鋳造方法並びにその装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は以下の知見に基づくものである。

即ち、圧着部における圧着力は鋳片の変形抵抗及び両側
のロールに造形される鋳片の厚みの大きさにより決まる
。

鋳片の厚みは冷却が速く退む場合は厚く、遅い場合には
薄い。

勿論、鋳片厚みが犬の場合に双ロール最狭隙部での圧着
力は大となる。

鋳片の変形抵抗は、鋳片の内部温度によって決まる性質
のものであシ冷却が速く進んだ場合大、遅い場合は小と
なる。従って圧着力の大小によって、内部状態が即ちロ
ールに造形される長辺側の鋳片厚みが間接的に検知可能
となる。これは冷却ロールに鋳片が圧着時およぼす反力
、または、冷　−却ロールの回転トルクを検出し、この
検出値が過大なときは凝固が速いことを意味し、逆に過
小のときは凝固速度が遅いことを意味していることにな
るから、この検出レベルの大小によって、冷却ロールの
回転速度を制御すれば、圧着部に到達する鋳片厚の和を
目標レベルに一定制御することが可能となるものであ゛
る。これに於いてもしも、短辺側にも凝固殻が形成され
ると、圧着部では、この短辺の凝固殻厚みを圧縮変形す
ることになシ、この分だけ圧着負荷が犬となり、正確な
長辺側の凝固殻厚みを圧縮負荷よシ逆算することができ
ない。

従って本発明の特徴は、短辺側を凝固殻が形成し雌い熱
伝４率の小さな耐火物等を用い、−刃長辺側は熱伝導率
の大きな金属等の部材を用いた鋳凰に構成して長辺側即
ち冷却ロール表面に生じた凝固殻を圧着しこれにより生
ずる冷却ロールの圧延負荷を検出し、この量が適正値内
に入る様、冷却ロール閣内の凝固時間を制御することに
よシ、内部品質の優れた薄板を連続的に製造するもので
ある。

そして凝固時間の制御手段としてはロールの回転速度を
制御すれば良い。

この場合両冷却ロールの湯留シ部の沿面に若干の変動が
あっても、これによる鋳片厚の増減による影等も同時に
解消される波及効果もある。同、安定操業する上では、
冷却ロールの回転速度を大幅に変化させることは好まし
くない場合もあるので、その際には湯面制御として湯口
検出に基づいて注湯流置割＃を行ない、湯留シ高さを変
化させ、圧延負荷を出来る大変動させない様にすること
も考えられるものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例である薄帯板連続鋳造装置を図面
に沿って説明する。第１図、第２図は本発明の一実施例
を示す連続鋳造装置の構成、第３図は上記装置における
凝固シェルの圧着状態を示す詳細図である。

図示はないが取鍋よシ溶鋼をタンプッシュ１に適宜注湯
し、タンプッシュ１の下部に直結する浸漬ノズル２によ
シ双ロールを構成する冷却ロール３．３′と、これら両
冷却ロールに面して位置し、熱伝導率の小さな耐火物で
構成てれる短辺固定板１３．１３’で囲まれた、溶湯ブ
ールへ注湯される。冷却ロール３，３′は、図示はない
が冷却流体を流通させた内部強制冷却によってロールの
温度上昇を抑えるよう構成されている。冷却ロール３．
３′はその両端を軸受箱７．７’　、８．８’でそれぞ
れ回転自在に支持され、これら軸受箱７゜７′及び８，
８′がハウジング１２．１２’によって固定されるもの
である。また冷却ロール３゜３′は、駆動モータ２２、
減速機２１、歯車分配機２０を介して、矢印ａ方向にそ
れぞれ回転される。そして冷却ロール３．３′を経て冷
却凝固した薄帯板６は、ピンチロール４，５により引き
出され、次工程へ搬出されるものである。

さて冷却ロール３，３′は、所望の板厚（２〜６關）に
和尚する間隔をあけて配置され、固定側冷却ロール３の
軸受箱７，７′とハウジング１２１２′の間にライナ１
１を入れて位置決めを行ない、他方の冷却ロール３′は
、荷重検出器９，９′を背面に配置し、凝固鋳片の圧着
反力を検出するものである。又シリンダ１４．１４’は
、左右の軸受箱７，８及び７′、８′の間に配置されて
おシ、両軸受箱間のガタ取りの役目を負うものである。

第３図は溶湯の凝固状態を示すもので浸漬ノズル２よｐ
溶湯プニルに注湯さ−れた溶湯は湯面２５が一定になる
様、スラデイングバルプ等によシ溶鋼流量Ｑが加減され
る。そして湯面２５が冷却ロール３′　（又は３）と接
するａ点より、溶湯の凝固が始−まシ、ｂ点までが冷却
区間りとなる。この区間りにおいて成形、凝固、圧着の
作用を完了させるものであるが、形成される凝固殻２４
は、前述した式Ｄ＝ＫＶ’ｔに従って成長し、Ｃ点にお
いて、冷却ロール３，３′に形成された両側凝固殻が合
流し、Ｃ−ｂで圧着を完了させれば、内部品質良好な薄
帯板が得られることになるが、前述した様に実際には、
湯面２５の変動、及び凝固係数に値の変動によシ、Ｃ点
における凝固厚みは必すしも一定でないから、圧着のだ
めの圧縮力Ｐ（又はトルクＴ）は変化することになる。

即ち圧縮力Ｐ（又はトルクＴ）が、犬であれば凝固厚み
が犬であることを示し、（過大な場合は圧延不能となっ
てスリラグする）、逆に小なる場合は凝固厚みは過小で
あることを意味するから、極端な場合は中心部は未凝固
で冷却ロール以降で湯が洩れる場合、あるいはロールを
出た後溶鋼の静圧によシ板がふくらむ場合が生ずる。従
って適正な圧着全行なうには、冷却ロールの周速ｖｆ加
減して圧着力Ｐ（又はトルク）が所定値になる様にすれ
ばよいことになる。即ち圧着力Ｐが犬な場合は冷却ロー
ルの周速Ｖを昇速し、圧着力Ｐが小な場合は該周速Ｖを
減速するものである。これに於いて本発明では短辺１３
，１３’には熱伝導率の小さい部材を使用しているから
、短辺側には凝固殻はほとんど発生しないが、生じても
極めて僅少な厚みであるから、圧着力Ｐは長辺側、即ち
冷却ロール側の凝固殻を圧着した分の力にほぼ等しいも
のになる。

次に第１図、第２図を用いて凝固鋳片の圧着力の制御方
法について説明する。

即ち、冷却ロール３の両端において荷重検出器９．９′
で圧縮力Ｐを検出（図示はないが冷却ロール駆動軸ある
いはモータ２２の電流値より回転トルクＴを検出しても
よい）し、これを加算器１６で合計して比較器１７で指
令器１５よりの目標値と比較し、この差が零となる様に
冷却ロール３．３′の駆動速庭を調節するものである。

そしてこの差に基づいて演算装置１８にて指令信号を出
力させ、冷却ロールの駆動モータ２２、るるいは、ピン
チロール駆動モータ２３に指令を与え、これらの駆動モ
ータ２２，２３の速度を同調させて制御し、圧着力Ｐあ
るいはトルクＴが常時、所定値内に入る様に調節するも
のである。

同、第３図に於いてトルクＴは圧縮力Ｐと圧着長さｔの
積に比例するから、ＴとＰはリニアな関係となっており
、いずれの量を用いても圧着負荷が想定できる。

一方圧縮力は材料の平均変形抵抗をに１ｏとすれば第３
図に於いてＰは７に、に比例し、ｋｍを別途測定してお
けば、圧着長さＬがＰあるいはトルク実の測定値よシ逆
算することが可能である。

以上のように圧縮力ＰあるいはトルクＴの測定値より、
圧着長さｔが逆算でき、従ってＰあるいはＴを一定、−
なるように冷却ロールの周速を制御すれば、圧着長さｔ
を所期の値に制御することが可能とガる。

同、材料の平均変形抵抗に、ａは０．５〜３　ｋｇ　７
口２で、これは鋳込む材質により異なる。ロール匝を７
５０ｍｍとすれば、圧着長さｔｉ１００ｍ＋ｎに取れる
から、板幅Ｂ二１０００ｍｍの鋳造では圧縮力Ｐはに、
ｎ＝　２　ｋｇ　／　ｗｎ”の場合Ｐ＝に、・ｔ−Ｑ、
−ｎ＝２Ｘ１００Ｘ１．２Ｘ１０００＝２４０ｔｏｎと
なる。

Ｑｐは圧下力関数でＱ、＝１．２程度でおる。

また、第１図及び第２図には、凝固殻の圧縮力Ｐの制御
手段として冷却ロールの周速全制御する技術が示されて
いるが、この手段に代えて溶湯プールの溶湯高さを制御
しても同等の作用効果を奏するものである。即ち、第６
図に上記した本発明の変形例をメンプッシュまわシにつ
いてのみ示したものによって説明する。第６図において
、クンプッシュ１と浸漬ノズル２との間に該ノズル２を
通過して双ロールの冷却ロール３，３′及び短片固定板
１３．１３’　（図示せず）との間で区画形成された溶
湯プールへ注湯される溶融金属の量を調節する流量調節
弁３０が設置されていることである。この流量調節弁３
０は流通口を有するスライド板３１と、該スライド板３
１のスライド量全調節して該ノズル２と連通ずるスライ
ド板３１の流通口の大きさを制御するサーボ弁３２とか
ら構成されている。そして前記サーボ弁３２への指令信
号としては、第２図に示したものと同様なものｆもわ　
茹舌Ａ金出呂Ｑ、　（ｉ’で検出された凝固殻の圧縮力
Ｐ（または冷却ロールの駆動トルクＴ）の検出値を加算
器１６で合計して比較器１７で指令器１５よりの目標値
と比較し、この差が零となるように溶湯プールの湯面２
５の高さＨ’を調節するものである。そしてこの差に基
づいて演算装置３８にて指令信号を出力させ、流量側斜
弁３０のサーボ弁３２に指令信号を与えて、湯面２５の
高さを制御し、凝固殻の圧着力Ｐ或いはトルクＴが常時
所定値内に入るように調節するものである。

次に本発明の更に他の実施例について説明する。

第１図では冷却ロール３，３′と溶湯が直接触れる場合
の鈎遣方式を示したが、勿論、このロールに第４図に示
すようにベル）４０．４１を巻きつけ、Ａ部で絞シ込み
圧着鋳造する場合にも本発明は有効に活用されるもので
りる。第４図のものではベルト４０．４１はガイドロー
ラ４２．４３で外側にガイドされ上部にエンドレスに結
ばれてｌ／−する。

即チヘル）４０．４１がローＡ／＠きついていても、２
つのロールが最も接近したへのところで、両側のベルト
に造形され溶湯凝固殻全、この部分で圧着するので、こ
の圧着部で圧縮負荷が生ずるか゛らである。

但し、ロールの他にベルトも駆動すれば、トルクはロー
ルとベルトの両側に配分されるので、この両者のトルク
の合計が負荷トルクになるものである。

また、ベルトは２つのロールの片方側に巻きつけ、他方
はロールのみで構成される場合も本発明が適用し得るも
のである。

いずれにしても、２つのロールの最狭関部でロールある
いは他の部材ベルト等を介して両側に造形された鋳片を
圧着し、一つの板状材を製造する場合に本発明は有効と
なる。

また双ロール式鋳造方法としては、双ロールを水平状に
配置し注湯を水平方向から行うノ・フタ法あるいは第１
図に於いてロールの下方から上向きに行う注湯を行う方
法等もあるがいずれの方向に注湯するものでもすべて本
発明は適用できる。

また双ロールの大きさは各々ロール径が異なってもよい
。

第５図には本発明を適用し得る更に別の例を示す。第５
図に示したものは一対の大小の冷却ロー＃５０．５１の
中、大きなロール５ｏ側にノズル５３よシ溶湯を注湯し
、半凝固、あるいは未凝固を含む凝固殻５４を造形した
後、ロール５１との間でこの凝固殻を圧縮変形させ、薄
板５５を製造する場合の例である。この場合に於いても
圧縮部Ａに於いての圧縮負荷を測定すれば、この部分に
到達する凝固殻５４の凝固状態を一様にできるから本発
明は有効に適用可能である。

この場合、ロールの周速制御と溶湯５３の注湯制御は同
期させると更に良い。

本発明の実施例によれば板厚１〜６ｍｍ、板幅５００〜
１６００ｍｍの薄帯板のものが、鋳造速度１０〜１００
　ｍ　／＝＋で連続して安定に生産することができた。

即ち従来は冷却ロールで冷却が速く進む場合は双ロール
の圧着部での圧縮抵抗が犬となり、鋳片とロール間でス
リップが生じたり、ロールの回転が停止したりする。

また、冷却速度が遅い場合は圧着部以降でも内部が未凝
固状態となり、溶鋼静圧により未圧着部がふくらみ、極
端力場台は鋳片が再溶解し溶湯が洩れることが生じた。

ところが、本発明の前述した実施例では、短辺側には凝
固殻が形成されたいようにして長辺側に相当するロール
衣面吟生じた凝固殻のみを圧縮するから圧着部の圧縮力
めるいは圧着トルク等の圧着負荷全測定して、正確にロ
ール表面の凝固殻厚み全予測し、これが目標値となるよ
うに制御しながら作業を行うのであめから、従来生じた
よりな溶湯の洩れ、スリップ等の事故は生ぜず安定な薄
帯板の連続鋳造の操業が可能となった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、双ロール式鋳造装置において、溶鋼の
凝固速度の変動に対しても凝固殻を圧着する条件を一定
に制御して、内部品質の優れた薄帯板を安定して連続的
に製造し得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で双ロール式の薄帯板連続鋳
造装置の概略構成図、第２図は第１図の平面図、第３図
はロール部での凝固殻形成と圧着状況とを示す説明図、
第４図及び第５図は本発明の他の実施例である双ロール
式鋳造機の概略図、第６図は本発明の他の実施例を示す
タンデツンユまわりの部分図である。 １・・・タンプッシュ、２・・・浸漬ノズル、３．３’
・・・冷却ロール、９，９′・・・荷重検出器、１３．
１３’・・・短片固定板、３０・・・流量制御弁、２２
・・・駆動モ若　Ｋ Ｏ 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示 昭和５８年特許願第　１７３８３７　号発　明　の　名
　称　薄帯板の連続鋳造方法及び装置補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　イＡ：　ｆ５１０１株式会４４．　ｊ日　立　製　
作　所代　理　人 第　１　圀 ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転する一対のロール間あるいは、いずれか一方の
   ロール側に溶融金属を注湯し、長辺側となる該ロール側
   に造形された溶融金属の凝固殻を前記双ロールで圧縮し
   て、薄帯板を連続的に製造する薄帯板の連続鋳造方法に
   おいて、前記回転するロールに働く圧縮負荷を検出して
   、この値が目標値になる様ロール閣内の凝固時間を制御
   することを特徴とする薄帯板の連続鋳造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記圧縮負荷全ロ
   ールの回転トルク或いは、圧縮ロール反力にて検出する
   ようにしたこと（ｒ特徴とする薄帯板の連続鋳造方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ロール間内の
   凝固時間制御をロールの回転速度制御、或いは溶融金属
   の湯面高さ制御にて行うことを特徴とする薄帯板の連続
   鋳造方法。 ４、　溶融金属を注湯するノズルと、該ノズルから注湯
   された溶融金属を冷却して凝固殻を形成せしめると共に
   、この凝固殻を圧縮して薄帯板を連続的に製造し得る回
   転する一対のロール、と金備えた薄帯板の連続鋳造装置
   において、溶融金属の断面で長辺側となる該ロール側に
   凝固殻を形成し得るように短辺側を該ロールよりも熱伝
   導率が低い材料によって形成した短辺部材を設置し、前
   記ロールが凝固殻を圧縮する際に作用させる圧縮負荷を
   検出する検出装置を設け、前記検出装置からの検出値と
   目標値との比較に基づいて前記双ロール閣内に形成され
   る凝固殻の凝固時間を制御する制御手段を設けたことを
   特徴とする薄帯板の連続鋳造装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記検出装置は該
   ロールの回転トルクを検出するトルク検出装置であるこ
   とを特徴とする薄帯板の連続鋳造装置。 ６、特許請求の範囲第４項において、前記検出製置は該
   ロールの圧縮ロール反力を検出する検出装置であること
   を特徴とする薄帯板の連続鋳造装置。 ７、特許請求の範囲第４項において、前記制御手段は該
   ロールの回転速度を制御する速度制御装置でおることを
   特徴とする薄帯板の連続鋳造装置。 ８、特許請求の範囲第４項において、前記制御手段は、
   該ノズルから注湯される溶融金属の湯面高さを制御する
   湯面高さ制御装置でおることを特徴とする薄帯板の連続
   鋳造装置。