JPS6174758A - 放射冷却による結晶質ストリツプの直接鋳造方法および装置 - 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】 皮栗本少創朋分国 本発明は金属合金を溶湯から連続ストリップに直接鋳造
する方法および装置に関する。より詳細には、本発明は
鋳造容器の開放出口を通して溶湯を移動鋳造表面上に供
給して凝固し、所望の厚さの連続ストリップにすること
に関する。

金属ストリップの在来の製造では、このような方法は溶
湯をインゴットまたはビレットあるいはスラブ形態に鋳
造する工程を含んでおり、代表的には所望のストリンプ
厚さおよび品質をもたらすために工程の種々の段階のい
ずれかに１つまたはそれ以上の熱間圧延および冷間圧延
の段階、ならびに酸洗および焼なましの段階を含んでい
る。特に０．０１０インチ乃至０．１００インチ（０，
０２５４ｃｍ乃至０．２５４ｃｍ）の範囲の鋳放し寸法
の連続ストリップの製造コストは在来の方法の処理工程
のい（つかを省くことによって低減することができる。

鋳放しストリップを冷間圧延、酸洗および焼なましによ
って在来法で処理して０．００２インチ乃至０．０４０
インチ（０，００５０８ｃｍ乃至０．１０１１０ｌ６の
最終寸法にすることができる。

直接鋳造ストリップを製造する種々の方法および装置が
知られている。このような方法の代表例を挙げると、溶
湯を計量オリフィスを通し、間隙を越えてホイールまた
は連続ヘルドのような急速移動急冷表面にスプレーする
方法一回転急冷表面を溶湯プール中に部分的に沈める方
法；急冷基板として水平方向リンクベルトを使用し、こ
の基を屋上に溶湯を流して凝固させる方法；および溶湯
プールを間に持つツイン鋳造ロールで鋳造する方法であ
る。

品質および組織の良好なストリップの量産のために、溶
湯をオリフィスを通して直接鋳造することが長い間試み
られてきた。１８７１年２月２１日付けの米国特許第１
１２，０５４号はオリフィスを通して回転鋳造面上に圧
送された溶湯から平らなはんだワイヤを製造する方法を
開示している。

同様に、１９０８年１２月１日発行の米国特許第９０５
．７５８号は容器の下端の出口から鋳造面上に溶湯を引
出す方法を開示している。１９１０年１０月２４日付け
の英国特許第２４．３２０号は移動鋳造面と接触してい
る少なくとも１つの側部を有する管チャンネルを通って
流れる溶湯からシートまたはストリップを製造する方法
を開示している。より最近の装置の代表例は１９７０年
８月４日発行のキング氏の米国特許第３，５２２．８３
６号であり、この特許は凸状メニスカスがノズルから突
出したままにし、且つ表面をノズルオリフィス出口の前
を移動させて材料を連続的に引出し、連続製品として凝
固させる方法を開示している。溶融材料は出口で静止平
衡状態に維持されかつ移動表面と連続接触状態に重力で
維持される。１９８０年９月９日発行のナラシムハン氏
の米国特許第４．２２１，２５７号は溶湯を圧力下でス
ロット付きノズルを通して移動チルボディの表面上に圧
送する方法に関する。

オリフィス型鋳造装置は一般に厚さが通常約０．０１０
インチ（０，０２５４ｃｍ）未満程度の薄手の鋳放し材
料に制限される。このような装置は寸法が制限されると
思われ、というのは、移動急冷表面は溶湯がノズルオリ
フィスから送り出されるとき凝固しかつ移送することが
できるものに限定されると思われるからである。かかる
ＷＷは溶湯ポンプとして機能し、過剰の溶湯を適当なス
トリップを形成するために抽出することができる以上の
熱を有する溶融状態でオリフィスから急冷表面へ移送す
る。溶湯の送出し速度を減じることによって、および／
または急冷表面の速度を増すことによって、このような
状態を克服することができるが、結果的に厚さが減少す
ることになる。

オリフィス型鋳造装置と関連して高速度で結晶質ストリ
ップを製造しようとするとき、通常品質が悪くなる。溶
湯を高速冷却表面にスプレーしたり、低速移動している
水平方向ヘルド上に全幅にわたって流したりすると、溶
湯は部分的に溶融した状態で供給源から急速に離れる。

品質が悪化する場合がこの状態である。というのは、ス
トリップがその急冷表面側から急速に凝固して、収縮が
起こるからであり、この収縮は溶湯を新たに供給するこ
とによってのみ和らげることができる。このような溶湯
の新たな供給なしでは亀裂がストリップの組織内に急速
に発生し、その物理特性をかなり損なう。１９８１年６
月２３日発行の米国特許第４．２７４．４７３号および
１９８１年９月２３日発行の同第４，２９０，４７６号
に示すようなオリフィス型鋳造に関連した問題を解消す
るためにノズルの形状寸法を改良する試みがなされてき
た。オリフィス型鋳造の欠点としては、オリフィスがス
トリップの厚さを事実１定める溶湯の量を計量すること
である。そのうえ、オリフィスに十分な溶湯を供給する
ために使用される比較的高い圧力水頭が用いられ、また
溶湯を収容するための、鋳造ホイールからの比較的小さ
い間隔によって、ストリップの厚さが限定される。

例えば、かなり厚いストリップを凝固させるために低速
回転急冷ホイールを静的に供給される溶湯中に浸漬する
ことによって、より厚いストリップを単一の急冷表面上
で製造することができる。

溶湯はこのホイールの表面で凝固し、この？容湯浴から
出るまで、あるいは表面から離れるまで、断定可能な速
度で厚くなり続ける。溶湯を新たに供給することにより
、オリフィス型鋳造におけるような一般に限定された層
の凝固に関連した亀裂の発生が回避される。そのうえ、
この溶湯プールと凝固前面との間の極めて険しい熱勾配
はより一様な内部構造をもたらし、かつ上面の品質がイ
）れたものになる。このような浸漬装置の欠点は溶湯を
わずかに沈んだ急冷ホイールの縁部上で凝固させないよ
うにすることが難しいことや、チャンネル状構造体を鋳
造する傾向をもつこと力頌「シいことに起因している。

さらに、凝固しつつあるストリップと溶湯プールに入る
ときの急冷ホイールの表面との一様な接触を確保し難い
ことが付は加えられ、ストリップの鋳造側の表面品質が
悪くなる。

このような問題点により、ストリップの厚さの変化が生
じ、密な接触が滅じたり無くなったりしたところでは薄
い厚さ部分が生じる。

他の直接鋳造方法が提案されたが、実用的な方法へは発
展しなかった。例えば、溶湯を移動鋳造ホイールの頂部
へ注ぐと、厚さが一様でな（、縁゛　部力煽″、１（か
つ品質が許容できないス１リップが製造される。１９１
１年５月′り０日付けの米国特許第９．９３９０４号は
溶湯の湯位の下の第２トレイ状容器の下部内に開口して
いる重力吐出口を備えた第１溶湯容器を有する装置を開
示している。溶湯は第２容器から溶湯を鋳造ホイールに
送り出す溢流手段を介して流出する。１９６８年５月７
日発行の米国特許第３３８１７３９号は湿潤した表面の
まわりに液体を流し、この液体を凝固させるための移動
鋳造表面までの間隔を液体で満たすことによってシート
またはストリップ材料を形成する方法を開示している。

必要とされている方法は在来法で製造されたストリップ
に匹敵するかあるいはそれより良好な表面品質を有する
ストリップを直接鋳造する商業生産に有用な方法である
。直接鋳造する方法および装置はオリフィス型鋳造、な
らびに浸／ｉ９鋳造装置、水平方向リンクヘルド急冷装
置およびツイン鋳造ロールを含む他の公知の直接鋳造方
法よりも優れたストリップを製造すべきである。この方
法および装置が公知の直接鋳造方法の欠点を解消するこ
とが目的である。さらに、０．０１０インチ（０，０２
５４ｃｍ＞以上で約０．１００インチ（０，２５４ｃ＋
ｎ）またはそれ以下までの程度の比較的厚いストリップ
を直接鋳造する方法および装置が必要とされている。ス
トリップの表面品質および組織を改良するために、直接
鋳造ストリップの収縮および亀裂発生の一因となる要因
を最小にするかあるいは除去することが望ましい。さら
に、低コストでストリップを量産することや、新合金の
製造を容易にするのに適した方法およびＷＩＺが望まし
い。直接鋳造ストリップは良好な表面品質、縁部および
組織を有しかつ在来の鋳造ストリップと少なくとも同じ
位良好な特性を存するべきである。

元ｙ坏υ」叉 本発明によれば、溶湯を連続結晶質金属スｌ−’Ｊツブ
に直接鋳造する方法が提供される。この方法は溶湯を鋳
造容器の出口端部の全体としてＵ字形状の構造体から、
出口端部から所定間隔で出口端部の前を上方に移動して
いる隣接した鋳造面上へ流すことを含む。この方法はＵ
字形構造体の幅にわたって鋳造面に隣接して溶湯の上に
形成された帯域内の溶湯を放射冷却する工程を含む。ま
た、この帯域には非酸化雰囲気を与えるのがよい。

また、移動鋳造面と、所定間隔で鋳造面に隣接して全体
としてＵ字形状の構造体の出口端部を有する鋳造容器と
を備えた装置が提供される。この装置は帯域内の溶湯を
放射冷却する装置を有している。また、帯域内で非酸化
雰囲気を形成する装置を設けるのがよい。

好ましい　施態様の親日 第１図は鋳造装置１０を全体的に示しており、この鋳造
装置は移送容器１２と、溶湯を鋳造面２０上で直接鋳造
してストリップまたはシート状の連続製品１５を製造す
るために鋳造容器１８に溶湯を供給する供給タンディツ
シュ１４を有している。溶湯１９は在来の方法で容器１
２からタンディツシュ１４、これから鋳造容器１８へ供
給される。湯止捧１６または他の適当な装置が例えはス
パウト１７を通るような鋳造容器１８への溶湯の流れを
制御するのがよい。鋳造容器１８はほぼ水平に示され、
この鋳造容器１８は受入れ端部および鋳造面２（Ｈこ隣
接して配設された出口端部を有している。

鋳造容器１８を介する溶湯１９の供給は任意の適当な在
来の方法および例えば、容器、タンディツシュまたは溶
湯ポンプの装置によって達成される。容器１２および供
給タンディツシュ１４は公知の設計のものでよいが、急
冷ホイールでストリップを生成させるのに適切な計の溶
湯を鋳造容器に供給するのに適しているべきである。

また、鋳造面２０は在来のものでよいが、連続ベルトま
たは鋳造ホイールの形態をとるのがよい。

好ましくは、鋳造ホイールを使用する。良好な結果をも
たらす鋳造面もあるが鋳造面の組成は本発明にとって重
大であるとは思われない。本発明の方法および装置では
銅、炭素鋼およびステンレス綱の鋳造面を使用する。鋳
造面は一定速度で鋳造容器を通り過ぎることができ、溶
湯をストリップ状に凝固するのに十分な熱を奪うために
所望の急冷速度を与えることができるということが重要
である。鋳造面２０は結晶質材料の量産に適した２０フ
イ一ト／分乃至５００フイート（６，０９６ｍ乃至１５
２．４ｍ）／分、好ましくは、５０フイ一ト／分乃至３
００フイート（１５，２４ｍ乃至９１．４４ｍ）／分（
ＦＰＭ）に及ぶ速度で鋳造容器Ｉ８を通り過ぎることが
できる。鋳造面２０は溶湯の急冷を行なって熱を溶湯か
ら奪い、結晶質形態のストリップを凝固するために十分
冷たいものであるべきである。装置１０の鋳造面２０に
よって与えられる急冷速度は１０，０００℃／秒未満、
一般に好ましくは、２．　ＯＯＯ℃／秒未満である。

鋳造面の２つの重要な観点は、鋳造面が容器［８の出口
端部の前を上方へ通過する方向をもっていることおよび
出口端部に自由表面溶湯ブールを有していることである
。出口端部２６の溶湯プールノ自由表面は鋳造ストリッ
プの良好な頂面品質の向上には不可欠である。「自由Ｊ
とは、頂面が構造によって制約されない、すなわち、容
器構造体と接触していなく、かつ受は入れ部分２２と出
口端部２６との間のそれ自身のレヘルを自由に求め得る
ことを意味している。一般に、流路は、出口端部の溶湯
の自由表面での金属の流れ方向と鋳造容器１８の出口端
部の自由表面での鋳造面の移動方向との間で測定した場
合、金属流れ方向に水平線から約００乃至１３５”の傾
斜角θで配向している。鋳造ホイールについては、鋳造
面の流路は容器１８の出口端部の自由表面に接している
。

好ましくは、角度は水平線からＯｏと４５°との間であ
る。鋳造ホイールについては、容器は溶湯の自由表面が
鋳造ホイールの頂部の近（にあり、角度が約０６の位置
にあるとき、ホイールの上四分円内の位置に隣接してい
る。

鋳造容器１８は本発明の方法および装置には不可欠であ
り、容器１８の立面図である第２図によく示されている
。鋳造容器１８は鋳造面２０に隣接して配置され、好ま
しくは、実質的に水平であり、下記の断熱性及び耐火性
の材料で構成さｎている。この構成は鋳造面２０への均
一なかつ十分に形成された金属の所望の流れをもたらす
のに必要である。容器１８は受入れ端部２２を後方部分
に有しかつ出口端部２６を有している。好ましくは、受
入れ端部２２および出口端部２６は実質的に同じ（ｉ断
面積を有するか、あるいは、受入れ端部２２から出口端
部２６への金属の流れ方向と直角に測定した場合、出口
端部２６の方が大きい横断面、積を有する。受入れ端部
２２は例えば供給スパウト１７からの溶湯１９の受入れ
を容易にしかつ出口端部２６への溶湯の流れを形成する
ために出口端部２６より深いものとして示されている。

容器１８の出口端部２６は第３図に示すように底壁部分
２８および側壁部３０によって形成された全体的にＵ字
形の構造体を有している。側壁部３０は垂直の内壁内面
３１を有するのがよく、好ましくは、Ｕ字形構造体の側
壁３０の表面３１は金属の流れを容易にするために上方
に開くように広がっている。このわずかなテーパは出口
端部２６から金属の流れを良くする傾向があるが、テー
パが大きすぎると、表面張力の制御損失および溶湯の溢
流を引き起こしてしまう。−辺あたり１０゜未満、好ま
しくは、１°乃至５°のテーパを設ける。

出口端部２６は底壁２８を有し、この底壁２８は出口か
らのほぼ一様の金属の流れをもたらすのに十分な長さを
有する大体平らな内側部分を有している。好ましくは、
金属の流れの方向で測定した場合の平らな壁部分の長さ
は出口端部２６に収容されるべき溶湯プールの深さに少
な（とも等しい。より好ましくは、長さ対深さの比は少
なくとも１：１またはそれ以上である。出口端部２６は
、該端部に一様な横断面積を形成するために底壁部２８
の平らな内面の長さ全体にわたって幅および高さの一様
な寸法を有している。溶湯ブールの自由表面に沿う側壁
部３０の内側間で測定した場合の出口端部２６の幅は鋳
造すべきストリップとほぼ同じ幅である。好ましくは、
出口端部２６は鋳造面２０に隣接して位置決めされてお
り、Ｕ字形構造体を形成する側壁部３０および底壁部２
８の端部または縁部は鋳造面に実質的に平行である。

受入れ部分２２と出口端部２６との間の転移流動を容易
にするには、出口端部２６にほぼ一様な流れがあるよう
に受入れ部分２２と出口端部２６との間に通じる中間部
分２４を設けるべきである。

好ましくは、中間部分２４は受入れ部分２２から出口端
部２６までのその長さ全体にわたってほぼ一様な横断面
積を維持している。第３図に示す中間部分２４は受入れ
部分２２から出口端部２６まで次第に増大する幅および
第２図に示すように、その長さ全体にわたってほぼ一様
な横断面積を維持するように次第に増大する深さを有し
ている。

中間部分２４は受入れ部分２２から出口端部２６まで容
器１８の深さを次第に増大させるテーパ底壁部３２を備
えるのがよい。同様に、中間部分２４は少なくとも１つ
の側壁３４を有するのが良く、該側壁３４は狭い受入れ
部分２２から広い出口端部２６までの次第に増大した幅
を与えるために外方に広がっている。第２図は中間部分
２４の側壁３４を示す鋳造容器１８の平面図である。

また、第２図に一様な流れの形成をさらに容易にするた
めに鋳造容器１８に、例えば、中間部分２４あるいは部
分２４が出口端部２６に合体するところの近くに頭部す
なわち堰板３６を使用するのがよいことを示している。

堰板３６は溶湯による腐蝕にも耐える耐火性または耐熱
性の材料製であるべきである。希釈コロイド状シリカ懸
濁液で処理されたカオーウール（Ｋａｏｗｏｏｌ）耐火
物ボードが良好であることがわかった。頭部３６は鋳造
容器１８の全幅にわたって延びてもよいし、その幅の一
部にわたって延びてもよい。第２図に示すように、好ま
しくは、鋳造容器１８の受入れ端部２２中の溶湯の湯位
は出口端部２６の溶湯と約同じ湯位である。頭部３６は
一様な、かつ十分に形成された流れの形成を容易にしか
つ表面酸化物およびスラグの移動を抑制するために流れ
を妨げたり押えたりするのに有用である。

第２ａ図および第２ｂ図は鋳造されているストリップの
表面を形成するために流れている溶湯の表面張力を使用
した場合について示している。第２ａ図は鋳造面２０に
隣接した出口端部２６の部分横断面詳細立面図である。

出口端部２６から流れている溶湯は、Ｕ字形構造体の底
壁部２８の内面と鋳造面との間にメニスカス３５を形成
しかつこれを維持する。メニスカス３５を形成する表面
張力は鋳造されているストリップ１５の底部を形成する
。出口端部２６の溶湯ブールの自由表面の表面張力はス
トリップ製品を形成しているときＵ字形構造体内の溶湯
の頂部に曲線形部分３９を形成する。

第２ｂ図は鋳造面２０に隣接した出口端部２６を示し、
出口端部２６の下から見てそれらの間に凝固しつつある
溶湯１９を示している。溶湯１９の表面張力は底壁部２
８の近くの側壁３０の内面３１に出口端部２６と鋳造面
２０との間に凸面すなわちメニスカス３７を形成する。

鋳造容器１８の好ましい具体例を第４図、第５図に夫々
立面図、平面図で示しである。金属製支持外筒３８と、
耐火′＠熱材４０と、ライナ４２とを有する容器１８が
示されており、ライナ４２は鋳造容器１８の内面を構成
しており、鋳造中、溶湯と接触する。容器１８は、断熱
性であり、かっ溶湯に対して耐腐食性である耐火材でつ
くられるべきである。鋳造容器はこれを鋳造面すなわち
ホイール２０上に所望の鋳造位置で配向させかつ位置決
めするためにある適当なテーブルまたは装置に固着され
るのがよい。鋳造容器１８の出口端部２６は鋳造面の外
形に合ったＵ字形構造体を形成する側壁３０および底壁
２８の前面すなわち縁部３３を有するべきである。これ
は鋳造面と容器組立体との間に保持される６０ないし１
００グリッドシリコンカーハイド研削紙を使用し、この
研削紙で容器１８をこすってホイールと平行な縁部を作
ることによって行なうことができる。次いで、鋳造容器
１８の前面３３にジルコニアセメントをブラシ塗りして
鋳造前に乾燥させる。

第４図および第５図は本発明の鋳造容器１８の好ましい
具体例を示しており、この具体例は幅４インチ＜１０．
１６ａｍ）および約１３インチ（３３，０２ｃｍ）まで
の鋳造ストリップに有用であり、そして幅４８インチ（
１２１，９２ｃｍ）までの鋳造ストリップにも有用であ
る。金属製支持筒３８は断熱層４０に使用される材料の
種類により使用し得る。断熱層４０は金属製支持筒３８
のように外部支持体を必要とする発泡セラミック接合断
熱材であるのがよい。変更例として、標準耐火レンガま
たはブロックを使用し、所望の形状に接合し、次いで彫
刻して所望の内外の寸法を達成する場合には外筒３８は
必要でない。また、容器１８は鋳造可能なセラミック材
料から形成された一体形状のものであってもよい。鋳造
容器１８の内面に設けられたライナ４２も溶湯に耐性で
ある断熱性耐火材製である。希釈コロイド状シリカ懸澗
液に飽和し、鋳造容器１８内で形成し、次いで実際の使
用に先立って乾燥した、ファイバーフラックス（Ｆｉｂ
ｅｒｆｒａｘ）の名の材料のような高アルミナ繊維−ン
リケード組成の断熱ブランケットが有用であることがわ
かった。

また、第４図および第５図は後部溢流要素４４を示して
おり、この溢流要素は鋳造容器１８の内面から容器１８
の底壁部まで延びる後方傾斜面４５を有、している。溢
・流要素４４の高さにより、受入れ端部２２に収容され
る溶湯の最大深さが定められ、従って、鋳造容器１８の
出口端部２６内の溶湯の深さが定められる。、溢流要素
４４により、鋳造ストリップの厚さおよび品質管理に不
可欠である鋳造容器１８内の溶湯の湯位の調節を容易に
している。

第４図には鋳造容器１８も示されており、この鋳造容器
はその中間部分２４の近傍にカバー組立体４６を随意有
することができる。カバー４６は底面５２によって接合
された下方に延びる壁部４８．５０を有している。下流
に延びる壁部４８．５０は第２図に示す頭部と類似して
いる。カバー４６は一般に溶湯に対して耐性である耐火
断熱材で構成される。カバー４６はライナ４２と、耐火
断熱層４０と、金属製外筒１８とよりなり、鋳造容器１
８と同様の構成を有する。カバーの存在は鋳造容器１８
内の溶湯の熱を保持するのに有用であるが、このカバー
の存在により、出口端部２６内のプールの自由表面を維
持するために受入れ端部２２および出口端部２６内の溶
湯を接触させないことが重要である。また、カバーは保
護雰囲気を保つために後部受入れ部分２２の一部または
全体にわたって延びるのがよい。

第６図は他の実施例を示しており、この実施例では、容
器１８の出口端部２６は鋳造面２０に隣接して出口端部
のＵ字形構造体の幅にわたってｌ容器の上に構成された
帯域内に非酸化雰囲気を形成する装置と、その帯域内の
溶湯を放射冷却する手段とを備えている。これら２つの
構成要素は別々に設けてもよ（、或いは組合せて設けて
もよい。

非酸化雰囲気を形成する装置は出口端部２６のＵ字形構
造体内の溶湯のまわりの帯域に不活性ガスまたは還元ガ
スの保護カバーすなわちプランケットを与える。これら
のガスはスラグおよび酸化物（この酸化物は鋳造ストリ
ップ中に鋳込まれて′−マう）が溶湯の頂面に形成する
のを最小にし、或いは阻止する。非酸化雰囲気は静止雰
囲気でもよいし、あるいは再循環雰囲気でもよい。好ま
しくは、鋳造容器１８の出口端部２６の溶湯プールの上
の帯域にわたる非接触カバーおよび少な（とも１つのガ
スノズルまたは一連のノズル５６がｉｈ造スストリップ
方向と反対方向の不活性または還元ガスの連続流を供給
する。好ましくは、ガスはストリップが現われつつある
溶湯プールの頂部上の帯域で衝突するように導入される
。この実施例では、不活性ガスまたは還元ガスのプラン
ケットを保有する溶湯プール上の帯域をシールする保護
カバーを設けるのがよく、前記不活性ガスまたは還元ガ
スは酸化物をストリップの成形から押し離すようにガス
の流れの中に差し向けられる。一連の細幅のガスノズル
５６は、ストリップが液プールから現われる帯域にガス
の流れまたは噴流が当たるように鋳造ストリップの幅に
そって位置決めされている。ノズル５６は成形ストリッ
プの平面に対しである角度、好ましくは約２０°乃至３
０゜の角度でストリップの鋳造方向と反対方向に向けら
れている。ガスプランケットは、鋳造中に形成される酸
化物を最小にするために水素、アルゴン、ヘリウムおよ
び窒素よりなる群から選択されるガスであるのがよい。

ノズル５６からのガスの速度は非常に小さくすべきであ
る。何故なら、高速度では溶融金属の上面に外乱を引き
起こし、鋳造ストリップを損傷させてしまうからである
。

帯域内の溶融金属を放射冷却する手段は溶湯の頂面から
熱を奪うのを容易にするために帯域の近傍に冷却剤を供
給することを含むのがよい。冷却剤は放射熱を溶湯から
除くために溶融液の上に位置決めされた一連の管（チュ
ーブ又はパイプ）５４によって供給されるのがよい。冷
却剤として水または池の流体を使用し得る。好ましくは
、耐火材およびセメントで鋳造容器の頂部にシールされ
た一連の水冷管５４を有するカバーが設けられる。出口
端部２６のＵ字形構造体から鋳造面上に流れるときの？
８湯の頂面の放射冷却は凝固しつつある溶湯の頂面の冷
却を向上させてストリップのデンドライト組織の成長を
調整することによって鋳放しストリップの頂面の品質お
よび組織を向上させる。

好ましくは、非酸化雰囲気を与える装置および放射冷却
手段は組合せて使用される。出口端部２６の溶湯上の帯
域をシールする非接触カバーは溶湯から放射熱を除去す
る冷却手段および非酸化雰囲気装置を有する。好ましく
は、カバーは一連の水冷管５４および一連のガスノズル
５６を有する。この実施例における不活性ガスは放射熱
の除去をさらに容易にする管５４によって冷却される。

冷却管５４を含むカバーは帯域をシールしてストリップ
製品に付着する酸化物またはスラグの形成を低減する。

本発明の鋳造装置の作動にあたり、ストリップ材の製造
のために溶湯を鋳造容器内に思入するに先立って、容器
１２、タンディツシュ１４および鋳造容器１８を作業温
度に予熱する。在来の加熱装置はどれも適しており、使
用できる。受入れ端部２２に位置決めされ、鋳造面２０
に隣接して設置される鋳造容器Ｕ字形構造体の前縁部用
の予熱前部カバーを構成する空気−アセチレンまたは空
気−天然ガス加熱ランスを使用する。溶融ステンレス鋼
を鋳造するための標準予熱温度は１９０００Ｆ乃至２０
００°Ｆ（Ｌ０３７．８°Ｃ乃至１０９３．３°Ｃ）程
度であるのがよい。所望の最小予熱レベルに達した後、
加熱ランスを取りはずし、容器１８を例えば５ミル（０
，０１２７印）と２０ミル（０，０５０８Ｃ１１）との
間の所定の間隔で鋳造面に隣接して位置決めする。

溶湯から連続ストリップへ合金を直接鋳造する方法を開
始するにあたり、溶湯１９゛をバルク移送取渦すなわち
容器１２から供給タンディツシュ１４に供給し、その後
、はぼ水平に配向した鋳造容器１８へ供給する。供給タ
ンディツシュ１４から鋳造容器１８への溶湯の流れは鋳
造容器１８の後部供給部分すなわち受入れ端部２２への
スパウト１７を介して湯止棒１６のような弁装置によっ
て調整するのがよい。容器１８が溶湯でいっばいになり
始めると、溶湯は容器の出口端部に向かう方向に流れ始
め、そして第２図に示すように中間部分２４および出口
端部２６を通って流れる。鋳造容器１８は溶湯をその出
口端部２６に供給するように流すことができる。鋳造容
器１８は出口端部２６における一様なかつ十分に形成さ
れた流れを容易にするために溶湯１９の流れを減速した
り妨げたりすべく第２図に示すような収部３６を存する
のがよい。溶湯は好ましくは受入れ端部２２から出口端
部２６を通る流れのほぼ一様な横断面積を維持する。一
般に、出口端部２６は受入れ端部２２より広く、Ｕ字形
構造体は鋳造すべきストリップの幅にほぼ等しい幅を有
する。鋳造容器１８はテーパしかつ広がった中間部分を
持つ鋳造容積を有する。鋳造容器１８はその中の溶湯の
交差流を防ぐとともに、出口端部２６におけるＵ字形構
造体の幅にわたって出口端部２６からの一様な乱流を形
成するように設計されており、したがって十分に形成さ
れた流れが受入れ端部２２から出口端部２６への流れの
方向に種々の流線速度を有する。出口端部２６の溶湯の
湯位は受入れ端部２２での湯位とほぼ同じであるが、溶
湯の７栗さは出口端部では浅い。溶湯は、出口端部のＵ
字形構造体の幅にわたって溶湯のほぼ一様な流れが鋳造
面２０にもたらされるように出口端部２６から移動鋳造
面２０上へ流れ続ける。出口端部２６における溶湯は頂
部表面張力を有し、開口部から出る溶湯は縁表面張力を
有し、これらの張力により、夫々鋳造ストリップ１５の
端および縁を部分的に形成する。底面はＵ字形構造体の
底内面と鋳造面との間のメニスカスの形態で表面張力か
ら形成される。

推測によれば、容器１８の出口端部を去る溶湯の凝固は
溶湯が容器１８の出口端部２６のＵ字形開口部の底部を
去るときに鋳造面に接触することから始まると思われる
。ストリップ容器１８の出口端部のところの鋳造面に利
用できる溶湯プールから凝固され、そして容器１８の出
口端部２６を去るまで凝固しつつあるストリップに過剰
量の溶湯で連続的に与えられる厚さが生じる。このよう
な溶湯プールは移動鋳造面２０に接触するときにストリ
ップの厚さの可成りの部分を形成し、ストリップの厚さ
のほんの小部分は頂部的綿状表面張力部分３９に隣接し
て容器１８から引出されるときに凝固した溶湯から生じ
ると思われる。ストリップの厚さの７０％以上、おそら
（約８０％以上がメニスカス３５に隣接して供給される
溶湯プールから生じるものと推定される。溶湯は容器１
８の出口端部２６のＵ字形構造体の底部から鋳造面に供
給される溶湯の底部から凝固する。

鋳造面２０は出口端部２６のＵ字形開口部の底部から開
口部の開放頂部へ上方向に鋳造容器１８の前を通り過ぎ
る。

鋳造面２０に対する容器１８の位置および鋳造面の速度
は鋳造スｌ−ＩＪツブの品質および寸法を達成するため
に予め定められたファクターである。

鋳造面２０が鋳造ホイールである場合、容器１８は好ま
しくは鋳造ホイールの上四分円上に位置決めされる。

本発明の方法により、い（つかのファクターの重要な調
整がなされ、それにより良好な表面品質、縁部および組
織を存する０、０１乃至０．０６インチ（０，０２５４
ｃｍ乃至０．１５２４ｃｍ）の範囲の所望寸法の金属ス
トリップを鋳造することができる。

鋳造面上への溶湯の流量の調整、鋳造面の速度、溶湯プ
ールの底部からの凝固、および溶湯の表面張力を維持す
るために調整プール内の溶湯の深さの調整および鋳造面
からの間隔が重要な相関ファクターである。

本発明をより理解するために下記の実施例を呈示する。

実施例Ｉ 出口端部２６の近くにだった１つの堰板３６を有する以
外は全体的に第２図に示すような構造を有する鋳造容器
をアルミナ−シリカ組成の材料であるカオーウール耐火
物の硬化ブロックで構成した。この鋳造容器を、２５０
°Ｆ　（１２１，１１１１１℃）で−晩乾燥し、次いで
大気中２０００°Ｆ　（１０９３，３℃）で１時間乾燥
したコロイド状シリカ′！ＦＡｉ液で含浸した。容器を
ホイールの外形に合わせて成形し、次いでＵ字形構造体
端部にジルコニアセメントの薄い層で被覆した。同様な
組成の頭部を使用した。

次いで、鋳造容器を空気−アセチレンランスで加熱した
。容器１８は受入れ端部２２から出口端部２Ｇまでの長
さ約８．７５インチ（２２，２２５ｃｍ）、受入れ端部
２２のところの幅約６．５インチ（１６，５１ｃｍ）お
よび出口端部２６の底壁部２８のところの幅約４インチ
（１０，１６ｃｍ）であった。

タイプ３０４の合金の溶融を１５８０℃で出湯させ、容
器１８に供給し、そして受入れ端部２２における深さ約
１．７５インチ（４，４４５ｃｍ）の湯位に維持し、溶
湯は容器１８の出口端部２６のＵ字形構造体における深
さ約０．７５インチ（１，９０５１Ｊ）であった。鋳造
面はツイフチ（Ｌ７．７ＢＣＩ１１）の深さおよび２０
００℃／秒未満程度の冷却をなす約３６インチ（９１，
４４（！ｌ）の直径を有する銅製鋳造ホイールであった
。この鋳造ホイールを容器１８の出口端部の後方で約４
０°の角度で出口端部から約４０ミル（０，１２７ｃｍ
）間隔をへだてて約２５０フイート／分乃至３００フイ
一ト／分（７６，２ｍ／分乃至９１．４４ｍ／分）の速
度で回転させた。容器のＵ字形構造体は上方に開放して
いる出口端部２６の側壁３０の末広がり又はテーパ内面
３１を有していた。テーパは内面ごとに約３°程度であ
る。本発明により約１００ポンド（４５，３５９ｋｇ）
の溶湯２５を鋳造し、その結果、約４インチ（１０，１
６ｃｍ）の幅および１６ミル乃至１８ミル（０，０４０
６４（Ｊ乃至０．０４５７２ｃ１１１）の一様な厚さを
有し、平滑かつ一様な鋳放し上面および下面、および荒
さまたはカールの痕跡を示さない平らな縁部を有するス
トリップを製造することができた。

夫夫■１ル 全体として第４図に示すような構造を有し、金属筒３８
内にカオーウール耐火物／アルミナ発泡耐火断熱材４０
を有する鋳造容器を構成した。希釈コロイド状シリカ！
Ｌ！、濁液で飽和し、次いで、使用に先立って乾燥した
ファイバフラックス材料でライナ４２を８ポンド／立方
フイート（１２８，１５ｋｇ／ｒｎ’）で厚さ０．５イ
ンチ（１，２７ｃｍ）に形成した。容器１８の外寸法は
長さ約１５インチ（３８，１ａｍ）および出口端部のと
ころで幅１８インチ（４５，７２ｃｍ）であり、横断面
積が出口端部２６までわずかに増大していた。堰板３６
を実施例■と同様に作って位置決めし、容器１８の側壁
間に接合した。側壁３０の内面３１は１つあたり約３°
程度のテーパであり、かつ末広がりであった。

鋳造容器を鋳造ホイールの頂部近（にある溶湯の自由表
面について約０″の角度で約３５ミル（０，０８８９ｃ
ｍ）の間隔に設定した。本発明により、タイプ３０４の
ン容湯の５００ポンドラン８４〜９７を、外径　１２．
７５インチ（３２，３８５ａｎ）、肉厚０．３７５イン
チ（０，９５２５印）および幅４８インチ（１２１，９
２ｃｍ＞の低炭素鋼シームレス管の鋳造表面上で鋳造し
、そして内部で水スプレー冷却した。鋳造ホイールを鋳
造開始時、約２００ＦＰＭ　（６０，９６ｍ／分）でＩ
Ｏ乃至１５秒間回転させて初めの湯の流れのフラッシン
グを容易にし、次いで流れの期間１００Ｐ１００ＰＰ、
４８ｍ／分）まで減速した。溶湯を出口端部２６で約２
インチ（５，０８ｃｍ）、受入れ端部２２で２．７５イ
ンチ（６，９８ｃｍ）の深さに維持した。

また、容器１８は第６図に示すような放射冷却装置とヘ
リウム雰囲気付与装置とを持つカバーを有していた。外
径０．３７５インチ（０，９５２５ｃｍ＋）の銅製配管
を通る約３ガロン（１１，３５５９６）７分での循環水
によって冷却を行った。

鋳放しストリップは幅約１３インチ（３３，０２印）で
あり、約４５ミル（ｌＬ４．３ｃｍ）の一様な厚さを有
し、かつ−隨、平滑で亀裂のない良好な上面品質を有し
ていた。次いで鋳放しストリップを硝酸／次亜フッ素酸
で酸洗し、約５０％減縮に冷却圧延し、１９５０°で５
分間焼なましし、再び同様な方法で酸洗し、次いで５ミ
ル（０，０１２７ｃｍ）まで冷間圧延することによって
在来法で処理し、そして焼なましした。焼なましされた
鋳放しサンプルの室温での機械特性を、在来法で製造し
たタイプ３０４の焼なまし熱間圧延ハンドの代表的な特
性と比較して以下に示す。

虹 Ｌ　　　　　　１０４．６　　　　４４．６　　　　　
　５２．０２　　　　　１００．８　　　　４０．８　
　　　　　５０．０３　　　　　１００．８　　　　４
０．８　　　　　　４９．０４　　　　　１００．０　
　　　４０．０　　　　　　５２．５７　　　　　１０
２．８　　　　４２．０　　　　　　５５．０８　　　
　　１０２．０　　　　４２．０　　　　　　５７．５
９　　　　　１０３．６　　　　４４．０　　　　　　
５２．０１　０　　　　　１０５．２　　　　４４．０
　　　　　　５４．５在来法で製造されたタイプ３０４
合金は引張強さ１０１．ＩＫＳｒ、耐力強さ４３．８Ｋ
ＳＩおよび２インチ（５，０８０）での伸び率５７％の
焼なまし熱間圧延ハンドの代表的すなわち平均室温機械
特性を有している。

第７図はラン８４〜５２からの代表的な内部組繊を示す
本発明の鋳放しストリップの顕微鏡写真である。タイプ
３０４合金は、１００倍で示してあり、ストリップの厚
さの方向すなわち頂面から底面への方向に配向した小さ
い円柱状セルの代表的な鋳放しＭｉ織を示している。こ
の方向はストリップが凝固するとき、ストリップから熱
を奪う方向とほぼ一致する。本発明の方法および装置は
ストリップにおけるデンドライト組織の成長を調整して
、在来法で製造されたストリップ製品に匹敵するかある
いはそれより良好な特性を有する完成ストリップに在来
法で処理することができる鋳放しストリップを製造する
。

第８図はタイプ３０４合金の在来法で製造された熱間圧
延ハンドの代表的な構造を１００倍で示している。

本発明の方法および装置では、ストリップ製品の寸法が
増しかつストリップの幅が増すにつれ、ストリップの構
造および品質が一様に良好になることがわかる。４イン
チ乃至６インチ（１０，１６ｃｍ乃至１５．２４印）の
幅で鋳造されたストリップ製品における縁部のカール傾
向は１３インチ（３３，０２ｃｍ）までの広い幅ではも
はや存在しないと思われる。本発明の方法および装置は
溶湯から連続ストリップの結晶質金属ストリップまたは
シートを鋳造する簡単な直接方法をなす。有限のストリ
ップの凝固の収縮および亀裂の問題はなくなり、在来の
製造方法に匹敵するかあるいはそれより良好な品質の比
較的厚いストリップが得られる。

本方法およびｇ置はステンレス鋼およびシリコン鋼を含
む種々の金属および合金に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のストリップ鋳造装置の概略図；第２図
は本発明の鋳造容器の横断両立面図；第２ａ図は第２図
の詳細立面図；第２ｂ図は第２図の別の詳細図；第３図
は第２図の鋳造容器の平面図；第３ａ図は第３図の鋳造
容器の端面図；第４図は本発明の鋳造容器の好ましい具
体例の横断両立面図；第５図は第４図の鋳造容器の好ま
しい具体例の平面図；第６図は本発明の鋳造容器の出口
端部の好ましい具体例の拡大立面図；第７図は本発明の
代表的なタイ１３０４合金鋳放しストリップの顕微鏡写
真；第８図は代表的なタイプ３０４合金の在来法で製造
された熱間圧延ハンドの顕微鏡写真である。 １０・・−・・鋳造装置　　１２・・・・−・移送容器
１４・・・・・・供給タンディツシュ　　１６・・・・
・・湯止捧１８・−・・−鋳造容器　　１９・・−・・
−溶湯２０・・・・・・鋳造面　　２２・・・・・・受
入れ端部２４・−・・・・中間部分　　２６・−・・・
出口端部２８・・・・・・底壁部分　　３０・・−・・
・側壁部３２・−・・・テーパ底壁　　３６・・・・−
・頭部３８・・・・・・外筒　　４０・・・・・・耐火
断熱材４２・・・・−・ライナ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶湯を連続した結晶質金属ストリップに直接鋳造
   する方法において、 溶湯を鋳造容器の出口端部の全体としてＵ字形状の構造
   体からこれと隣接した鋳造面上に流す工程と； 鋳造面を鋳造容器の出口端部の前を所定距離、上方に通
   過させる工程と； Ｕ字形構造体の幅にわたって鋳造面に隣接して溶湯の上
   に形成された帯域内の溶湯を放射冷却する工程とからな
   ることを特徴とする方法。
2. （２）溶湯の放射冷却が溶湯の熱を上から奪うことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）帯域に非酸化雰囲気をつくる工程をさらに含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）溶湯を結晶質金属の連続ストリップに直接鋳造す
   る装置において、 可動鋳造面と； 溶湯を所定間隔で隣接した移動鋳造表面上に流すための
   Ｕ字形構造体を有する出口端部を持つ鋳造容器と； Ｕ字形開口部の幅にわたって鋳造面に隣接して溶湯の上
   に形成された帯域の溶湯を放射冷却する手段と、を備え
   たことを特徴とする装置。
5. （５）冷却手段は循環冷却剤が入っている少なくとも１
   つの管を有することを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載の方法。
6. （６）放射冷却手段が溶湯の上に位置決めされているこ
   とを特徴する特許請求の範囲第４項に記載の装置。
7. （７）帯域を密封する装置を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載の装置。
8. （８）帯域内に非酸化雰囲気を形成する装置を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。