(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置において、該一対のサイド堰のそれぞれの下端面を面取方向の傾斜面で形成したことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
【請求項２】
一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置において、該一対のドラムのそれぞれの端面外周部に、リング状で突出したシール部を設け、該一対のサイド堰のそれぞれの該シール部との接触面に沿って突起部を設け、該突起部の外側面を面取方向の傾斜面で形成したことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
【請求項３】
一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置において、該一対のドラムのそれぞれの周面両端部に、該周面両端部における一対の凝固シェルを圧着する段付き部を設け、該一対のサイド堰のそれぞれに、該サイド堰をドラム端面に沿って上昇させる昇降駆動手段を設けたことを特徴とする双ドラム式連続鋳造装置。
【請求項４】
一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置により薄帯鋳片を鋳造する方法において、該一対のドラムのそれぞれの周面両端部に、該周面両端部における一対の凝固シェルを圧着する段付き部を設け、該一対のサイド堰のそれぞれの下端をドラムキス点から上方２０ｍｍの範囲内に位置させた状態で鋳造を開始し、鋳造中、前記一対のサイド堰のそれぞれを、その磨耗速度に応じた速度で上昇させることを特徴とする双ドラム式連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の鋳造において、ドラム端面と摺動接触するサイド堰耐火物の損傷及び磨耗により制約を受ける鋳造量の限界を拡大し、長時間鋳造を可能にする方法及び装置に関するものである。
【０００２】
双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の鋳造においては、一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けてプールを形成し、このプールに溶鋼を連続的に供給しながら一対のドラムを回転させ、ドラム周面に沿って生成した一対の凝固シェルをドラム最小ギャップ部（ドラムキス点）で圧着して鋳片とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
双ドラム式連続鋳造においては、消耗品コストの削減及び長時間鋳造を行うことで生産能率の向上を図ることが重要であるが、従来においては、サイド堰耐火物の損耗が大きいため、サイド堰耐火物の寿命が鋳造可能時間及び消耗品コストを左右する大きな要因であった。
【０００４】
サイド堰耐火物の寿命を律する損耗形態を以下に挙げる。
(1) サイド耐火物の最下端が、ドラムや凝固シェルから受ける下向きの力によって欠損する。
(2) サイド耐火物のドラム周面近傍に生成・付着した地金が剥離・脱落し、その地金がドラム間隙を通過するとき、直接、サイド耐火物を引っ張って破壊する。
(3) 上記地金がドラム間隙を通過するとき、一時的にドラムギャップが拡げられて、ドラム端面がサイド堰耐火物の未磨耗部に乗り上げ、そこに発生した間隙に溶鋼が侵入して地金となり、サイド堰耐火物を損傷する。
(4) 上記拡げられたドラムが元に戻るとき、オーバーハングしてサイド堰耐火物に衝突し、耐火物を破壊する。
(5) ドラム周面の端部に生成した凝固シェルや該シェルの表面近傍に付随した半凝固状態の溶鋼がドラムとともに移動する際に、サイド堰耐火物を、浸食や溶損により損傷する。
【０００５】
サイド堰耐火物の損傷が進行すると、そこに溶鋼が侵入して地金となり、地金がサイド堰耐火物を損傷し、その結果、シール不良となり溶鋼が洩れ出すことになる。溶鋼が一旦洩れ出すとシールは急激に悪くなって、鋳造継続が不可能となる場合がある。また、図１２に示すように、サイド堰耐火物４の損傷が進行すると、それが、ドラム端面１ａと接触している部分に及んで、損傷部分ｄに溶鋼が入り込み、凝固シェルｇがドラム端面側に回り込む現象が発生する。ドラム端面側に回り込んだ凝固シェルｇは、ドラムキス点から鋳片とともに排出されるとき、ドラム端面に引っ掛かり、その結果、鋳片がドラムに巻き付く現象が生じて鋳造継続の障害となったり、鋳片エッジ部が引き裂かれる現象が生じる。
【０００６】
従来、サイド堰耐火物の寿命延長を図るために、耐火物材質の改善がなされてきたが、こういった損傷を完全に防止するには至っていない。一方、サイド堰の使用方法を改善することによってサイド堰耐火物の寿命延長を図る方法として、サイド堰の下端をドラムキス点よりも下方まで延長させて設け、このサイド堰をその磨耗速度に応じてゆっくりとした速度で上昇させることにより、サイド堰耐火物の損傷部を上方へシフトさせて常に新しい耐火物表面を露出させる方法が、例えば、実開平４−４３４４７号公報により知られている。
【０００７】
しかしながら、サイド堰の下端をドラムキス点よりも下方まで延長させて設けた場合は、延長部分にもドラム端面と対応する円弧状の磨耗痕が付き、この磨耗痕にドラム端面が嵌まり込む。この状態でサイド堰を上昇させると、ドラムキス点よりも下方部において、磨耗痕がドラム周縁部を押し上げることになるため、サイド堰は耐火物が容易に磨耗しなければ上昇することができない。しかも、サイド堰耐火物は、通常、耐磨耗性のものが用いられるため、上昇は極めて困難である。
【０００８】
サイド堰の上方シフトを容易にするためには、サイド堰の下端をドラムキス点か、または、ドラムキス点より上方に位置させることが必要であるが、この場合、サイド堰を僅かに上昇させた時点で、サイド堰下端がシェル未圧着位置まで到達して溶鋼洩れが発生することになり、サイド堰の上昇可能なストロークは僅かなものとなる。
本発明は、サイド堰耐火物の損傷を防止するとともに、サイド堰の上方シフトに伴う溶鋼洩れ等の問題を解消してサイド堰の上昇可能なストロークを拡大させることにより、サイド堰の寿命延長を図ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置において、該一対のサイド堰のそれぞれの下端面を面取方向の傾斜面で形成したことを特徴とする。この本発明によれば、上記傾斜面の上縁を、ドラムキス点に位置させた状態で鋳造を開始するとともに、サイド堰を、磨耗速度に応じた速度で上昇シフトさせると、上記傾斜面の上縁が磨耗に伴って下方へシフトするため、サイド堰を上昇シフトさせてもサイド堰の下端をドラムキス点に維持することができる。また、サイド堰の下端面を傾斜面としたことで、ドラム及び凝固シェルによる下向きの力によるサイド堰耐火物の欠損を防止できる。
【００１０】
また、本発明は、一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置において、該一対のドラムのそれぞれの端面外周部にリング状で突出したシール部を設け、該一対のサイド堰のそれぞれの該シール部との接触面に沿って突起部を設け、該突起部の外側面を面取方向の傾斜面で形成したことを特徴とする。この本発明によれば、サイド堰を磨耗に応じた速度で上昇シフトさせると、傾斜面の側縁をシール部の周縁に維持することができるので、サイド堰を上昇シフトさせても初期のシール面幅を維持することができる。また、サイド堰耐火物のドラムシール部との接触面に突起部を設けたので、突起部には磨耗溝（未磨耗部）は形成されない。そのため、前記した地金噛込みによりドラムギャップが開いてドラム端面がサイド堰耐火物の未磨耗部に乗り上げることによるシール不良を防止できる。
【００１１】
また、本発明は、一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置において、該一対のドラムのそれぞれの周面両端部に、該周面両端部における一対の凝固シェルを圧着する段付き部を設け、該一対のサイド堰のそれぞれに、該サイド堰をドラム端面に沿って上昇させる昇降駆動手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、一対のドラムの両端面に一対のサイド堰を押し付けた双ドラム式連続鋳造装置により薄帯鋳片を鋳造する方法において、該一対のドラムのそれぞれの周面両端部に、該周面両端部における一対の凝固シェルを圧着する段付き部を設け、該一対のサイド堰のそれぞれの下端をドラムキス点から上方２０ｍｍの範囲内に位置させた状態で鋳造を開始し、鋳造中、前記一対のサイド堰のそれぞれを、その磨耗速度に応じて上昇させることを特徴とする。
【００１３】
この本発明のように、一対のドラムの周面両端部に段付き部を設けると、該段付き部によって、ドラム両端部におけるシェル圧着点を上昇シフトさせることができるので、該圧着点の上昇シフト分だけサイド堰を余分に上昇シフトさせることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による双ドラム式連続鋳造装置のサイド堰部分の側面図、図２は、図１のＩ−Ｉ矢視の正面図である。図１及び図２に示す一対のドラム１、１は、内部が水等の冷却媒体により冷却され、互いに反対方向へ回転する。一対のドラム１、１の周面両端部には、該周面両端部における凝固シェルを圧着することでシェル圧着開始点を上方へシフトすることを可能とする段付き部１ｂが設けられている。段付き部１ｂの望ましい寸法は鋳造板厚によって異なるが、鋳造板厚が１．０〜６．０ｍｍの場合は、幅３〜１５ｍｍ、高さ０．１〜０．５ｍｍ程度である。ドラム両端面外周部には、サイド堰２とのシール面圧（押付け面圧）を確保する目的で、幅が５〜２０ｍｍ程度のリング状で突出したシール部１ｃ（図４、図５、参照）が設けられている。
【００１５】
図２に示す一対のサイド堰２（一方のみ図示）は、耐火物ケース３内に不定型耐火物５が充填され、不定型耐火物５に耐火物れんが６が固定され、耐火物れんが６のシール部１ｃと対面する部分に溝（図示せず）が設けられ、溝にＢＮ等の複数のセラミック板７が固定され、複数のセラミック板７によって略Ｖ字状の突起部８が形成されて構成されている。セラミック板７の上記突起部８は、セラミック板７の強度を確保すること、及び、該突起部８の表面とシール部１ｃの表面との位置合わせを容易にすることのために、セラミック板７の幅中央部のみが突出している。
【００１６】
図１に示す耐火物ケース３の背面側には、サイド堰２の熱変形を防止する補剛体９が固定されている。この補剛体９の中央部は、昇降式支持フレーム１０に固定支持された支持軸１１によって支持されており、補剛体９の上部２点及び下部１点は、昇降式支持フレーム１０に固定支持された油圧又は電動駆動の押圧装置１２によって支持されている。
【００１７】
昇降式支持フレーム１０は、下部を垂直ガイド１３に案内されて垂直ガイド１３の底面に固定された油圧又は電動駆動の昇降駆動手段１４に連結されている。このように、サイド堰２は、押圧装置１２によって一対のドラム１の端面に押圧され、昇降駆動手段１４によってドラム端面に沿って昇降移動が可能なように構成されている。
【００１８】
図３は、図１に示すサイド堰２の下部側断面を拡大して示している。図に示すように、サイド堰２における略Ｖ字状の突起部８の下端面は、面取方向の傾斜面８ａによって形成されている。鋳造開始前に傾斜面８ａの上端８ｂをドラムキス点ｋｐに位置させて鋳造を開始し、突起部８ａの磨耗速度に応じた速度でサイド堰を上昇させると、鋳造中を通して傾斜面８ａの上端８ｂを、ドラムキス点ｋｐに位置させることができる。また、突起部８の下端面を傾斜面としたことで、ドラム及び凝固シェルによる下向きの力によるサイド堰耐火物の欠損を防止できる。
【００１９】
図４及び図５は、それぞれ図２のII−II矢視及びIII−III矢視の平断面を示している。図に示すように、サイド堰２における略Ｖ字状の突起部８の外側面は、傾斜面８ｄによって形成されている。鋳造開始前に、図２及び図３に示す傾斜面８ａの上端８ｂをドラムキス点ｋｐに合致させると、傾斜面８ｄの側縁８ｅとシール部の周縁１ｄとが合致し、突起部８の摺動面幅とシール部１ｃの摺動面幅とが合致するように形成されている。そのため、突起部８の磨耗速度に応じた速度でサイド堰２を上昇させると、鋳造中を通して、傾斜面８ｄの側縁８ｅとシール部の周縁１ｄとは、その位置関係を維持し、その結果、初期のシール面幅を維持してシール不良を防止することができる。また、突起部８とシール部１ｃの摺動面幅が合致しているから、突起部８には磨耗溝（未磨耗部）は形成されない。そのため、地金噛込みによりドラムギャップが開いてシール部１ｃが突起部８の未磨耗部に乗り上げ、シール不良を招くという問題は発生しない。
【００２０】
次に、本発明の双ドラム式連続鋳造装置による薄帯鋳片の鋳造方法について説明する。図１及び図２に示すように、傾斜面８ａの上端８ｂをドラムキス点ｋｐから上方２０ｍｍ以内の範囲に位置させ、サイド堰２を押圧装置１２によって０．１〜０．２ｋｇ／ｍｍ2程度の圧力でドラム端面１ａに押し付けた状態で、図７に示すように、プールＰ内に溶鋼Ｒを連続供給し、一対のドラム１、１の周面で凝固シェルｇを生成させ、ドラム１、１を矢印方向へ回転させて一対の凝固シェルｇ、ｇ同士をドラムキス点ｋｐで圧着させ、薄帯鋳片ｓを鋳造する。
【００２１】
鋳造に伴って図４及び図５に示すサイド堰の突起部８は、ドラムのシール部１ｃとの摺動接触による磨耗や、ドラム端部に生成した凝固シェル等による浸食・溶損により、図１２に示すように、耐火物損傷部ｄが形成されて進行し、そのまま放置すると溶鋼洩れ等のトラブルが発生する。
【００２２】
そこで、図１に示す昇降駆動手段１４を操作して、突起部８の損傷速度（鋳造経過時間）に応じた速度でサイド堰２を、例えば、毎分１ｍｍ以下のゆっくりとした速度で連続的あるいは間欠的に上昇させる。図６に示すように、サイド堰２をＡ位置（破線）からＢ位置（実線）へとシフトさせると、Ａ位置で生じた損傷部ａ〜ｂはａ’〜ｂ’へと移動する。その結果、ドラムのシール部１ｃと摺動接触するサイド堰耐火物の面は、今まで該シールと接触していなかった下方の新しい面となる。
【００２３】
サイド堰２の上昇に伴ってサイド堰２の下端が上昇する。従来のドラムでは、サイド堰２の下端が図６に示すドラムキス点ｋｐを超えて上昇すると、サイド堰２の下端から溶鋼洩れが生じ易くなるが、本発明においては、図１及び図３に示すように突起部８の下端面を傾斜面８ａで形成しているので、サイド堰２の下端が上昇しても、溶鋼洩れが生じない。
【００２４】
図３は、鋳造途中における傾斜面８ａを拡大して示す図である。図中、破線で囲った部分は耐火物の磨耗した部分である。図３において、鋳造当初は、傾斜面８ａの上端８ｂはドラムキス点ｋｐに位置しているが、サイド堰２を突起部８の磨耗速度に応じた速度で上昇させると、ドラム端面１ａ（１ｃ）と摺動接触する傾斜面８ａの上端８ｂは傾斜面８ａに沿って移動してドラムキス点ｋｐの位置を保つ。最終的には、傾斜面８ａの下端８ｃがドラムキス点ｋｐに到達したときサイド堰２の寿命が終了する。
【００２５】
従来のサイド堰では、上昇シフトに伴って図８に示すように、突起部８の摺動面（シール面）の幅が、図８（Ａ）のｗ1 から図８（Ｂ）のｗ2 へと連続的に狭くなってゆき、シール機能が低下する。サイド堰２をさらに上昇させると、突起部８はドラム間隙ｋに押し込まれてシール機能を完全に失う。
【００２６】
請求項２に記載の本発明においては、図２、図４及び図５に示すように、突起部８の外側面を傾斜面８ｄとしている。図９に、傾斜面８ｄを拡大して示す。図９において、破線で囲った部分は耐火物の磨耗した部分であり、磨耗前の突起部８のシール面幅はｗ1 であったが、突起部８の磨耗速度に応じた速度でサイド堰２を上昇シフトさせた結果、磨耗後のシール面幅もｗ1 である。このように、突起部８の外側面を傾斜面８ｄとすることにより、サイド堰２の上昇シフトに伴うシール面幅ｗ1 の減少を解消することができる。
【００２７】
請求項３及び４に記載の発明においては、図１及び図５に示すように、ドラム１の周面両端部に段付き部１ｂを設けている。この段付き部１ｂにより、ドラム両端部の凝固シェルｇ、ｇ同士を圧着させると、図７に示すように、シェル圧着開始点はｐ1 からｐ2 へと上方シフトする。その結果、図６に示すように、サイド堰２をＡ位置からＢ位置へとシフトさせても、サイド堰２の下端から溶鋼洩れが生じることはなく、図７に示すように、サイド堰２の上昇ストロークをｈ1 からｈ2 へと大きくすることができる。
【００２８】
本発明において、サイド堰２を上昇シフトする場合は、傾斜面８ａの上端８ｂは、ドラムキス点ｋｐから上方２０ｍｍ以内の範囲に位置させて鋳造を開始することが望ましい。その理由は、鋳造初期の状態では、凝固シェルｇがドラムキス点ｋｐで圧着される際に、半凝固圧延によりドラムキス点ｋｐ近傍で「幅広がり」を起こし、このとき、傾斜面８ａの上端８ｂがドラムキス点ｋｐより下方に位置すると、この「幅広がり」をしようとする力が耐火物（サイド堰）に作用して耐火物を損傷させたり、サイド堰を押し広げたりして、シール性が低下するからである。
【００２９】
また、鋳造開始時に傾斜面８ａの上端８ｂをドラムキス点ｋｐより下方に位置させると、突起部８のドラムキス点ｋｐより下方部にドラム円周縁と対応して形成される円弧状の磨耗痕が、サイド堰上昇の障害となるからである。傾斜面８ａの上端８ｂをドラムキス点ｋｐから上方２０ｍｍ以内とした理由は、２０ｍｍを超えて位置させると、傾斜面８ａから未凝固溶鋼が洩れ出してシール性が低下するからである。
なお、以上の説明では、突起部８の下端面の傾斜面８ａ及び外側面の傾斜面８ｄを傾斜面としたが、傾斜面に代えて複数の段を付けた階段状としてもよい。この場合、段差が５ｍｍを超えると、チッピングが生じ易くなるため、段差は５ｍｍ以下が望ましい。
【００３０】
【実施例】
図１０は、サイド堰を上昇シフトする方法において、サイド堰突起部の下端面及び外側面に傾斜面を設け、ドラム周面両端部に段付き部を設けた発明例と、傾斜面及び段付き部を設けなかった比較例における、サイド堰上昇シフト可能量（溶鋼洩れが開始したときのサイド堰上昇量）を示す。発明例によれば、サイド堰上昇シフト可能量を従来と比べて約３倍に拡大させることができる。図１１は、比較例の鋳造可能時間を１とした場合における、サイド堰の上昇シフト量と鋳造時間延長率の関係を示す。発明例によれば、鋳造可能時間を、比較例に比べ１．５〜６倍に延長することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、双ドラム式連続鋳造において、サイド堰耐火物の寿命を延長することができ、その結果、設備コストを大幅に削減することができ、また、長時間の連続鋳造により生産能率を大幅に向上させることができる。さらには、サイド堰耐火物の浸食・溶損による鋳片のドラムへの巻き付きや、鋳片エッジ部が引き裂かれることによる鋳造停止などのトラブルを回避して、安定して鋳造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する双ドラム式連続鋳造装置の一部正面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視の正面図である。
【図３】図２の下部を拡大して示す断面図である。
【図４】図２のII−II線矢視の平断面である。
【図５】図２のIII −III 線矢視の平断面である。
【図６】サイド堰の上昇シフトによる耐火物損傷部の移動を説明する図である。
【図７】段付き部によるシェル圧着開始位置の上昇シフトを説明する図である。
【図８】従来のサイド堰におけるシール面幅の減少を説明する図である。
【図９】本発明の装置におけるシール面幅を示す図である。
【図１０】鋳造板厚毎のサイド堰上昇シフト可能量を示す図である。
【図１１】サイド堰上昇シフト量毎の鋳造時間延長率を示す図である。
【図１２】サイド堰耐火物の浸食・溶解状況を示す図である。
【符号の説明】
１…ドラム
１ａ…ドラム端面
１ｂ…ドラムの段付き部
１ｃ…ドラムのシール部
１ｄ…シール部の周縁
２…サイド堰
３…耐火物ケース
４…サイド堰耐火物
５…不定型耐火物
６…耐火物れんが
７…セラミック板
８…略Ｖ字状の突起部
８ａ…突起部下端面の傾斜面
８ｂ…突起部下端面の傾斜面の上端
８ｃ…突起部下端面の傾斜面の下端
８ｄ…突起部外側面の傾斜面
８ｅ…突起部外側面の傾斜面の側縁
９…補剛体
１０…昇降式支持フレーム
１１…支持軸
１２…押圧装置
１３…垂直ガイド
１４…昇降駆動手段
Ｐ…プール
Ｒ…溶鋼
ｓ…薄帯鋳片
ｇ…凝固シェル
ｐ1 、ｐ2 …シェル圧着開始点
ｗ1 、ｗ2 …シール面幅
ｈ1 、ｈ2 …サイド堰の上昇ストローク
ｋｐ…ドラムキス点
ａ〜ｂ、ａ’〜ｂ’、ｄ…サイド堰耐火物の損傷部
ｋ…ドラム間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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