(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の冷却されたロール鋳造表面上で溶鋼の鋳造溜めを支持し、一対の冷却された鋳造ロールの間にロール間隙を形成し、冷却されたロール鋳造表面を動かして鋳造溜めから出ていく凝固ストリップを製造する金属ストリップ鋳造方法において、前記１つ又は複数のロール鋳造表面に、ほぼ一定の深さ及びピッチの溝・尾根形成部を設けると共に、隣接する溝の側面が接して尾根を構成することにより肌理出しし、肌理の尾根頂から溝底までの深さを５〜５０ミクロンの範囲とし、ピッチを１００〜２５０ミクロンの範囲とし、
前記溝がほぼＶ字の断面を有し、前記尾根が鋭角の周端を有し、
前記鋳造ロールを相反方向に回転してロール間隙から下方へ出ていくように凝固ストリップを製造することを特徴とする金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項２】
各ロール鋳造表面の溝・尾根形成部を、ロール鋳造表面を周方向に延び前記ピッチでロール鋳造表面長手方向に規則的に離間した一連の平行な環状溝により形成した、請求項１記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項３】
各ロール鋳造表面の溝・尾根形成部を、ロール鋳造表面を螺旋状に延びる１つ又は複数の溝により形成した、請求項２記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項４】
肌理の深さが１５〜２５ミクロンの範囲であり、ピッチが１５０〜２５０ミクロンの範囲である、請求項１乃至３のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項５】
肌理の深さが約２０ミクロンであり、ピッチが約１８０ミクロンである、請求項４に記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項６】
ロール鋳造表面がクロム表面である、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項７】
溶鋼が、少なくとも０.０２重量％の硫黄含量を有する、請求項１乃至６のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項８】
溶鋼が、少なくとも０.２０重量％のマンガン含量と少なくとも０.１０重量％の珪素含量を有する珪素／マンガンキルド鋼である、請求項７に記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項９】
硫黄含量が少なくとも０.０３重量％である、請求項７又は８に記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項１０】
硫黄含量が０.０３〜０.０７重量％の範囲である、請求項９に記載の金属ストリップ連続鋳造方法。
【請求項１１】
間にロール間隙を形成する一対の鋳造ロールと、溶融金属を鋳造ロールのロール間隙に供給してロール間隙直上のロール鋳造表面上に支持された溶融金属の鋳造溜めを形成する金属供給ノズルと、鋳造ロールを相反方向に駆動してロール間隙から下方に送給される凝固金属ストリップを造り出すロール駆動手段とから成る金属ストリップ連続鋳造装置において、鋳造ロールのロール鋳造表面に、周方向に延びるほぼ一定の深さ及びピッチの溝・尾根形成部を設けると共に、隣接する溝の側面が接して尾根を構成することにより肌理出しし、肌理の尾根頂から溝底までの深さを５〜５０ミクロンの範囲とし、ピッチを１００〜２５０ミクロンの範囲とし、
前記溝がほぼＶ字の断面を有し、前記尾根が鋭角の周端を有することを特徴とする金属ストリップ連続鋳造装置。
【請求項１２】
各ロール鋳造表面の溝・尾根形成部を、ロール鋳造表面のまわりを周方向に延び前記ピッチでロール鋳造表面長手方向に規則的に離間した一連の平行な環状溝により形成した、請求項１１に記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
【請求項１３】
各ロール鋳造表面の溝・尾根形成部を、ロール鋳造表面を螺旋状に延びる１つ又は複数の溝により形成した、請求項１１に記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
【請求項１４】
肌理の深さが１５〜２５ミクロンの範囲であり、ピッチが１５０〜２５０ミクロンの範囲である、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
【請求項１５】
肌理の深さが約２０ミクロンであり、ピッチが約１８０ミクロンである、請求項１４に記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
【請求項１６】
ロール鋳造表面がクロム表面である、請求項１１乃至１５のいずれかに記載の金属ストリップ連続鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【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及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
双ロール鋳造機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。この技術では、冷却され相反方向に回転する一対の水平鋳造ロール間に溶融金属を導入し、動いているロール表面上で金属殻を凝固させ、ロール間隙にてそれら金属殻を合体させて凝固したストリップ品としてロール間隙から下方ヘ送給する。本明細書では、「ロール間隙」という語はロール同士が最接近する領域全般を指す。溶融金属は取鍋から小容器へと注がれ、更にはそこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルに流れてロール間隙へと向かい、その結果、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持されロール間隙長さ方向に延びる溶融金属鋳造溜めを形成することができる。通常、この鋳造溜めの端を構成するのは、鋳造溜め両端からの溢流をせき止めるようロール端面に摺動係合して保持される側部堰であるが、電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
双ロール鋳造は、冷却によって急速に凝固する非鉄系金属にはある程度の成功をおさめているが、鉄系金属の鋳造技術に適用するにはいろいろ問題がある。一つの大きな問題として、如何にしてロール表面上に金属を充分急速且つ均一に冷却させるかということがある。特に、滑らかなロール鋳造表面を持つ鋳造ロール上では充分な高凝固速度を得ることが難しいことが判明しているので、規則的に離間した突起形成部によって意図的に肌理出しした(textured)ロール鋳造表面を持つロールを使って、熱伝達を高めることにより凝固時にロール鋳造表面で得られる熱流束を増加させることが提案されている。
【０００４】
鉄系金属を薄板ストリップへと鋳造する場合、凝固時の熱流束は重要な基準となるばかりでなく、良質の顕微鏡組織を得るためにも非常に重要である。このことは、製造したストリップを後で熱処理することなしに「鋳放し」状態で使う場合に特にそうである。即ち、鋳放しストリップが粗粒構造になることを避けることが望ましく、理想的は微細オーステナイト構造とするのが望ましい。
【０００５】
発明者は肌理出しした表面上での鉄系金属の凝固について詳細に研究した結果、双ロール鋳造機での金属凝固時に熱流束と顕微鏡組織の両方の最適化を可能にする非常に特殊な種類の肌理出しロール鋳造表面を開発することができた。望ましい肌理は、ロール鋳造表面の周方向に延びる一連の溝・尾根形成部である。
【０００６】
製造するストリップに表面欠陥が生じるのを避けるために双ロール鋳造機の鋳造ロールに周溝を提供することは公知であり、例として、石川島播磨重工業株式会社の日本特許公開公報平成３年第１２８１４９号、バートレット(Bartlett)のアメリカ特許第４,８６５,１１７号、ユクモト他(Yukumoto et al.)のアメリカ特許第５,０１０,９４７号がある。しかしながら、これら文献はいずれも、本発明によって開発された非常に微細な肌理溝・尾根形成部によるものよりもはるかに大きなピッチ間隔で配したはるかに大きなサイズの溝としている。
【０００７】
上記した日本特許公開公報平成３年第１２８１４９号は、溶融金属と溝表面の大部分との間にはっきりした空間が残るように溶融金属を溝底部に触れることなく溝に広げることを目的とした、深さが０.２ｍｍ、ピッチが０.６ｍｍ台の溝を提案している。これにより初期凝固時の熱伝達が減少し、極端な熱勾配による縦割れの発生を防止できると言われている。
【０００８】
アメリカ特許第４,８６５,１１７号も、凝固時に液体金属が溝を完全に満たさないようにした溝を設けることを提案している。ロール表面に沿い軸線方向に計測して１ｃｍ当たり８〜３５の頻度で溝を配するとしており、これは１ｍｍをはるかに越えたピッチに相当する。この明細書は、深さが最大２ｍｍで溝幅が０.１５ｍｍを越える溝を考えている。これらの値では、本発明による微細な肌理によるものよりもはるかに粗い溝パターンとなる。
【０００９】
アメリカ特許第５,０１０,９４７号は、一方のロールと他方のロールの溝の位相が合わないようにした溝ロールを開示している。そのためには溝を溝幅の割に広く離間させる必要があり、明細書では溝幅、深さ及びピッチを非常に広範な可能範囲で規定しているものの、実際上、本発明の深さ及びピッチの微細肌理溝・尾根形成部よりも大きなサイズで且つはるかに大きなピッチの溝となる。
【００１０】
凝固時に高熱流束値が得られるよう双ロール鋳造機に肌理出しロール鋳造表面を用いることは、いわゆる「鰐肌」という欠陥につながる虞れがある。「鰐肌」は、肌理出しされたロール鋳造表面の特定点で局部的過冷却が起き、その後にストリップ表面上の諸々の地点で局部変形が起きることに起因する。発明者は、肌理出しした表面上での鉄系金属の凝固を詳細に研究した結果、この種の欠陥が、溶融金属へ硫黄を制御して加えることによって軽減できることを見知した。本明細書で後述するように、硫黄含量を増やすことは、局部的過冷却の原因であるロールの酸化溶融の始まりを遅らせることになる。
【００１１】
本発明により開発された最適のロール鋳造表面肌理は双ロール鋳造に特に適用されるが、溶鋼の鋳造溜めを動いているロール鋳造表面と接触した状態で形成して、鋳造溜めの溶鋼が動いているロール鋳造表面上で凝固するようにした類似の鋳造技術にも適用可能である。このような鋳造技術としては、例えば、１ロールドラグ鋳造機や移動ベルト鋳造機がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、１つ又は複数の冷却されたロール鋳造表面上で溶鋼の鋳造溜めを支持し、一対の冷却された鋳造ロールの間にロール間隙を形成し、冷却されたロール鋳造表面を動かして鋳造溜めから出ていく凝固ストリップを製造する金属ストリップ鋳造方法において、前記１つ又は複数のロール鋳造表面に、ほぼ一定の深さ及びピッチの溝・尾根形成部を設けると共に、隣接する溝の側面が接して尾根を構成することにより肌理出し、肌理の尾根頂から溝底までの深さを５〜５０ミクロンの範囲とし、ピッチを１００〜２５０ミクロンの範囲とし、
前記溝がほぼＶ字の断面を有し、前記尾根が鋭角の周端を有し、
前記鋳造ロールを相反方向に回転してロール間隙から下方へ出ていくように凝固ストリップを製造することを特徴とする金属ストリップ連続鋳造方法が提供される。
【００１４】
各ロール鋳造表面の溝・尾根形成部を、ロール鋳造表面を周方向に延び前記ピッチでロール鋳造表面長手方向に規則的に離間した一連の平行な環状溝により形成することができる。
【００１５】
或いは、各ロール鋳造表面の溝・尾根形成部を、ロール鋳造表面を螺旋状に延びる１つ又は複数の溝により形成することができる。
【００１７】
好適な成果を得るためには、肌理の深さが１５〜２５ミクロンの範囲であり、ピッチが１５０〜２５０ミクロンの範囲であることが好ましい。最適の成果は肌理の深さが約２０ミクロンであり、隣接溝間のピッチが約１８０ミクロンである鋳造ロールによって得られた。
【００１８】
鰐肌タイプの欠陥が生じないようにするため、溶鋼を、少なくとも０.０２重量％の硫黄含量を有するものとする。より明細には、鋼を、少なくとも０.２０重量％のマンガン含量、少なくとも０.１０重量％の珪素含量及び少なくとも０.０３重量％の硫黄含量を有する珪素／マンガンキルド鋼とする。硫黄含量は０.０３〜０.０７重量％の範囲とすることができる。
【００１９】
本発明の範囲は、更には、間にロール間隙を形成する一対の鋳造ロールと、溶融金属を鋳造ロールのロール間隙に供給してロール間隙直上のロール鋳造表面上に支持された溶融金属の鋳造溜めを形成する金属供給ノズルと、鋳造ロールを相反方向に駆動してロール間隙から下方に送給される凝固金属ストリップを造り出すロール駆動手段とから成る金属ストリップ連続鋳造装置において、鋳造ロールのロール鋳造表面に、周方向に延びるほぼ一定の深さ及びピッチの溝・尾根形成部を設けると共に、隣接する溝の側面が接して尾根を構成することにより肌理出しし、肌理の尾根頂から溝底までの深さを５〜５０ミクロンの範囲とし、ピッチを１００〜２５０ミクロンの範囲とし、
前記溝がほぼＶ字の断面を有し、前記尾根が鋭角の周端を有することを特徴とする金属ストリップ連続鋳造装置にも及ぶ。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明をより充分に説明するため、本発明を双ロール鋳造機における薄板鋼ストリップの鋳造に適用した場合について添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１及び図２は、４０×４０ｍｍの大きさの冷やしたブロックを、双ロール鋳造機のロール鋳造表面での状態を正確にシミュレートできるような速度で溶鋼の浴へと進めるようにした金属凝固実験装置を示す。冷やしたブロックが溶鋼浴内を動くにつれて鋼が凝固し、ブロック表面上に凝固鋼の層を造る。この層の厚みをその領域中の諸点で計測することにより、凝固速度の変動を、従って、種々の位置における熱伝達の有効速度をマッピングすることができる。従って、全体凝固速度及び全熱流束を測定することが可能である。ストリップ表面の顕微鏡組織を調べて凝固顕微鏡組織の変動を観測した凝固速度及び熱流速値の変動と関連づけることも可能である。
【００２２】
図１及び図２に示した実験装置を構成するインダクタ炉１は、アルゴンガスの不活性雰囲気中に溶融金属２を含む。浸漬パドル３が取付けられたスライダ４は、速度を選んで溶融金属２内に進入でき、後で、コンピュータ制御したモータ５の作動により後退できる。
【００２３】
浸漬パドル３を構成する鋼体６は、径が４６ｍｍ、厚みが１８ｍｍのクロムメッキした銅円版である基質７を含む。基質７には基質７の温度上昇をモニタして熱流束計測値を提供する図示しない熱電対を計装する。
【００２４】
図１及び２に示した実験装置で広範なテストを実施し、種々の肌理を持つ基質７及び滑らかな基質７上での鉄系金属の凝固を調べた。このテストと理論的分析とにより、肌理出ししたロール鋳造表面を用いることにより凝固時の熱流束を高めることができること、及び、鉄系金属を鋳造する場合に、凝固時の高い全熱流束値及び鋳放し品の微細顕微鏡組織を達成する最適の肌理があることが証明された。これらの結果は、最適成果を提供する好適種類の肌理を含む様々な肌理のロール鋳造表面及び滑らかなロール鋳造表面を有する鋳造ロールを取付けて双ロール鋳造機を操業することにより確認した。
【００２５】
肌理の好適形状を図３及び図４に概略的に示す。図３は、支持軸９を備えた鋳造ロール８、及び、周に溝・尾根形成部１１１を備えたロール鋳造表面１０を示す。
【００２６】
溝・尾根形成部１１１は図４に拡大表示してあり、Ｖ字断面の一連の周溝１１２及び周溝１１２間にあって鋭角の周端１１４を有する一連の平行な尾根１１３を構成する。溝・尾根形成部１１１は、図４に示すように、尾根１１３の頂から溝１１２底部までの深さｄを持つ肌理を形成し、規則的に離間した尾根１１３間のピッチはｐである。深さｄとピッチｐの最適サイズは以下の記述のように決められる。
【００２７】
図５は、滑らかな基質７及び肌理出しした基質７上にマンガン／珪素キルド鋼を凝固させた典型的なテストの結果を示す。即ち、この図５は、滑らかな基質７、図３及び図４に示した連続した尾根を持つ基質７、及び不連続のピラミッド突起状の肌理を持つ基質７について凝固時に時間を経て得られた熱流束値を示す。滑らかな基質７や不連続突起を持つ基質７に比べ、連続した尾根を持つ基質７の方が明らかに高い熱流束値を生み出すことが見て取れる。この結果は種々の基質７についての広範なテストにおいて首尾一貫して得られたものであり、最高の熱流束値はほぼ平行な連続尾根１１３を有する基質７で得られる。生じた顕微鏡組織を注意深く調べた結果、連続する平行した尾根１１３で形成した肌理の場合、尾根１１３の鋭端１１４が金属凝固時に密に離間した核生成地線を提供することが判明した。
【００２８】
凝固時に得られる最大熱流束を決めるのは、尾根１１３に沿った核生成地の間隔又は頻度である。図６は、このことを示したグラフであり、肌理の尾根１１３に対応する凝固ストリップの線に沿って計測された観測核生成頻度に対し得られた最大熱流束値を示している。１つの尾根１１３に沿って得られる最大熱流束はその尾根１１３に沿った核生成頻度に正比例することが見て取れる。更にテストを行った結果、各尾根１１３に沿った核生成頻度が尾根１１３間のピッチｐにより左右されること、及び、ピッチｐを減らすと、各尾根１１３に沿った核生成間隔が対応して増加することが判明した。図７は、尾根１１３付きの基質７の尾根ピッチｐに対し各尾根１１３に沿った核生成頻度の典型的な結果を示している。
【００２９】
基質７の表面積にわたって得られる実際の熱流束は単位面積当たりの核生成地の数によって決まる。図６と図７の結果を組合わせることによって、種々の尾根ピッチｐに対する熱流束値を予想可能である。図８は、尾根ピッチｐに対する熱流束の結果予想を示し、５０〜３００ミクロンの範囲内の特定の尾根ピッチｐに対する熱流束の実測値と比較している。実測値が予想値に非常に密に合っていること、及び、尾根ピッチｐが約１００〜２５０ミクロンの間で、最適熱流束値が得られることが見て取れる。
【００３０】
最適な成果を得るためには、製造される鋳造品の顕微鏡組織を考察する必要がある。尾根１１３付きの基質７に広範な範囲の鋼を凝固させて研究した結果、尾根１１３が凝固を独特の仕方で進行させることが判明した。このことが、滑らかな基質７や他の種類の肌理出しした基質７で得られるよりもはるかに微細な顕微鏡構造が可能となり、尾根１１３付きの肌理で高熱流束値が得られる理由である。
【００３１】
滑らかな基質７又は不連続の突起によって肌理出しされた基質７では、各々の核生成地で単一のオーステナイト粒が成長することによって凝固が進み、最終オーステナイト粒サイズは核生成地の間隔によって決まる。しかしながら、尾根１１３をつけた肌理では、各核生成地からいくつかの粒が成長する。即ち、各核生成地からいくつかの粒が尾根１１３端横方向の平面内を外方に広がって成長して、扇形に外方に広がった粒列を形成する。更に、細長の粒が尾根１１３縦方向に核生成地から成長する。このような核成長を示したのが、尾根１１３付き基質７上に鋳造した鋼の顕微鏡写真である図９及び図１０であり、粒境界線が見えている。図９が基質７の尾根１１３に対し横方向の断面を示し、扇状の粒成長パターンを示しているのに対し、図１０は尾根１１３に対し縦方向の断面を示し、当該方向におけるほぼ平行な細長粒成長を示している。
【００３２】
微細顕微鏡組織を得るためには、単位面積当たりの粒数を最大にする必要がある。単位面積当たりどの位の粒を詰め込めるかは尾根１１３のピッチｐによって決まり、核生成頻度と尾根ピッチｐとの間の関係を知っていれば予想できる。図１１は、基質７尾根１１３の横方向及び縦方向でのオーステナイト粒寸法予想値とオーステナイトステンレス鋼の凝固時の実測値を示している。これから、予想値と実測値との間の非常に密接な相互関係があり、凝固メカニズムが確認されることが見て取れる。これらの結果から、基質７の領域全体にわたるオーステナイト粒の詰め込みを考慮することにより、粒数と尾根ピッチｐとの間の関係を予想可能である。図１２は、そうして得た予想値と、種々異なるピッチｐの尾根１１３付き基質７上に凝固したオーステナイトステンレス鋼での実測値を示している。予想値と実際との間に非常に緊密な相互関係があること、及び、微細粒寸法を得るためには尾根ピッチｐを約１００〜３５０ミクロン、好ましくは１５０〜２５０ミクロンの間とすべきであることが見て取れる。これらの結果を、１００〜２５０ミクロンの範囲が良好な熱流束値を提供すると決められたことと比較すると、良好な熱流束と微細顕微鏡組織との両方を得るためには、尾根ピッチｐが１５０〜２５０ミクロンの範囲であるのが最も望ましいことがわかる。
【００３３】
肌理の適切な深さｄを選択するには、主に２つのことを考慮する必要がある。第１には、肌理の輪郭を機械加工できる正確度と、凝固核生成地を創り出すことに影響する溶融金属と肌理出しした表面との間の接触の不正確性の効果とを考慮する必要がある。第２に、肌理の深さｄを増加させると肌理出しした基質７にわたる熱流抵抗が増加し、それが熱流束に直接影響すること、を考慮する必要がある。尾根１１３の機械加工の不正確さが原因して、溶融金属界面が比較的高い尾根１１３に掛かり、間の低い尾根１１３には実際には触れないことがあり得、こうなると核生成地のロスとなる。溶融金属界面は、それを支持している尾根１１３の間でたるむ。１５０〜２５０ミクロンの肌理ピッチｐの場合、支持尾根１１３間の金属たるみが０.１〜０.５ミクロンとなると計算できる。基質７の肌理が浅ければ浅いほど、２つの尾根ピッチｐ長さにわたるこの大きさのたるみにより金属が中間の尾根１１３に接触しやすくなる。言い方を変えれば、深い肌理よりも浅い肌理の方が、接触と核生成地のロスなしに誤差許容度を広くして機械加工できる。他方、肌理は浅くなればなる程、滑らか表面に近づき、深さｄが約５ミクロン近くになれば、凝固の質が変化して、複数粒が成長できる核生成地の整列したラインによって生み出される凝固の質とはかけ離れてくる。即ち、凝固は滑らかな表面によって得られるそれに近づき、従って、熱流束のロスと顕微鏡組織の甚だしい粗化が生じる。
【００３４】
肌理を深くすることが熱伝達に与える効果を図１３及び図１４に示す。図１３は、広範囲の肌理深さｄについての肌理溝１１２における熱流束計算値を示す。図１４は、１０ミクロンと５０ミクロンの深さｄの尾根１１３付き肌理上での鋼サンプル凝固時に得られた熱流束値を示しており、これらを滑らかな基質７上での凝固と比較している。前者のいずれの肌理出し表面でも初期凝固で高流束値を提供するが、５０ミクロン深さｄの肌理で得られた熱流束の方が凝固の進行につれて低値へと下落した。この作用は、肌理深さｄを増やすことにより更に顕著となる。これらの理由のため、肌理深さｄは５〜５０ミクロンとすべきである。機械加工を容易にし且つ最適の熱流束を得るためには、肌理深さｄを１０〜３０ミクロンの範囲とすることが望ましい。特に、２０ミクロンの肌理深さｄで良好な成果が達せられた。
【００３５】
上記したテストプログラムの結果として、肌理ピッチｐが１５０〜２５０ミクロン、肌理深さｄが５〜５０ミクロンの規則的な尾根１１３・溝１１２の肌理をロール鋳造表面が有していれば、最適の成果を達成できることが判明した。肌理深さｄが２０ミクロン、肌理ピッチｐが１８０ミクロンの肌理が特に効果的である。これらの結果は、実験プログラムによって最適であると決められた種類の尾根１１３付き肌理を有するロールを持つ双ロール鋳造機を操業させ、実験結果に符合して高凝固速度で良質のストリップを造り出せることを確かめることにより確証された。しかしながら、鋼によっては、特にマンガン／珪素キルド鋼では、肌理出ししたロール鋳造表面が凝固の早期段階で局部的過冷却を生じ、「鰐肌」として知られる局部的変形の欠陥となることが判明している。本発明者は、この問題が溶鋼に硫黄を制御して加えることにより克服できることを見知した。
【００３６】
図１５は肌理出しした基質７上で異なる硫黄含量の溶鋼を凝固させたテストの結果を示す。即ち、基質７には深さｄが２０ミクロンでピッチｐが１８０ミクロンの平行した溝１１２を設けた。溶鋼の組成は、炭素含量が０.０６５％、マンガン含量が０.６％、珪素含量が０.２８％であった。溶鋼温度を１５８０℃に保持した。硫黄含量を増やすと凝固初期では計測される熱流束が大幅に減るものの、凝固の後の方の段階では全体に少し増加していることがわかる。従って、硫黄を加えることは熱流束測定値の変化を滑らかにし、凝固初期での過渡的ピークをなくす効果を持つことがわかる。局部的過冷却がロールの酸化溶融の始まりと関連しており、そしてこれが硫黄含量の増加によって遅れさせられると思われる。
【００３７】
図１６〜図２０は本発明に応じて作動可能な双ロール連続鋳造機を示している。この鋳造装置は工場床１２から立上がった主機械フレーム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が担持する一対の平行な鋳造ロール１６には、鋳造時に取鍋１７から分配器１８と金属供給ノズル１９とを介して溶融金属が供給されて溶融金属溜め３０を創る。鋳造ロール１６は水冷されているので、動いているロール表面１６Ａに凝固金属殻が形成され、凝固金属殻がロール間隙で合体されて、ロール出口で凝固ストリップ品２０が造られる。この凝固ストリップ品２０を標準コイラ２１に送り、後に第２コイラ２２に送給することができる。容器２３が鋳造ステーション１５に隣接して主機械フレーム１１に取付けられているので、溶融金属をタンディッシュ上の溢れ口２４を介して、又は凝固ストリップ品２０の甚だしい変形等、鋳造作業時に重大な不都合があった時には緊急プラグ２５を抜くことにより、容器２３へと逃すことができる。
【００３８】
鋳造ロール台車１３を構成する台車フレーム３１がホイール３２を介してレール３３に載り、レール３３は主機械フレーム１１の一部に沿って延設されているので、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が担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、相互に係合した相補的な摺動部材３５，３６を介して台車フレーム３１に取付けられ、油圧シリンダ装置３７，３８によって台車１３上を動いて鋳造ロール１６間隔を調節する。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、又その逆へ移動させることができるようになっている。
【００３９】
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上のトランスミッションとを介して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縦方向に延び周方向に離間した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４２に接続されたロール駆動軸４１内の水冷導管からロール端を介し冷却水が供給される。鋳造ロール１６の典型的な大きさは径が約５００ｍｍで、幅が２０００ｍｍの凝固ストリップ品２０を造るために、長さを２０００ｍｍまでとすることができる。
【００４０】
取鍋１７はまったく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、高温金属受けステーションから定位置へと移すことができる。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と耐火シュラウド４８とを介して分配器１８へと流すことができる。
【００４１】
分配器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。分配器１８の一側は取鍋１７からの溶融金属を受けられるようになっており、又、前記した溢れ口２４と緊急プラグ２５とを備えている。分配器１８の他側には縦方向に離間した一連の出口開口５２が備えられている。分配器１８下部を担持する取付ブラケット５３は分配器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３１の位置合わせペグ５４を受けて分配器１８を正確に位置決めするようになっている。
【００４２】
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造られた細長体として形成され、下部がテーパ状になっていて下方へ行くに従い内方へすぼまっているので、鋳造ロール１６間隙に挿入できる。取付ブラケット又は取付プレート６０が、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６０上に位置する。
【００４３】
金属供給ノズル１９は一連の、水平に離間し略上下に延びる流路を有し、鋳造ロール１６幅方向に金属の適宜の低速放出流を生み出し、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のロール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よく、及び／或いは、金属供給ノズル１９が溶融金属溜め３０に浸ってもよい。
【００４４】
溶融金属溜め３０は、鋳造ロール１６の端部に設けられた一対の側部閉止板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の段付端５７へ保持される。側部閉止板５６は窒化ホウ素等の強い耐火材で造られ、鋳造ロール１６の段付端５７の曲面に合ったスカロップ形状部８１を有する。側部閉止板５６が取付けられる板ホルダ８２は、一対の油圧シリンダ装置８３の作動により、鋳造ステーション１５において可動となっており、側部閉止板５６が鋳造ロール１６の段付端５７に係合されることにより、鋳造作業中に鋳造ロール１６間に形成される溶融金属溜め３０の端部を閉止する。
【００４５】
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から分配器１８へと、そして金属供給ノズル１９を介して鋳造ロール１６へと注がれるようにする。凝固ストリップ品２０のクリーンな頭端がエプロンテーブル９６の作動により標準コイラ２１の顎部へガイドされる。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から吊り下げられており、油圧シリンダ装置９８の作動により標準コイラ２１へ向けて揺動されるようになっている。ピストンシリンダ装置１０１によって作動される上ストリップガイドフラップ９９に対してエプロンテーブル９６が作動され、凝固ストリップ品２０は一対の縦サイドロール１０２間に制限される。凝固ストリップ品２０の先端が標準コイラ２１の顎部にガイドされたら、標準コイラ２１を回転させて凝固ストリップ品２０を巻付け、その後、エプロンテーブル９６を逆方向へ旋回動させて非作動位置へ戻して、標準コイラ２１に直接巻取られている凝固ストリップ品２０から離させ、単に主機械フレーム１１から吊り下げられている状態とする。凝固ストリップ品２０は、後で第２コイラ２２へ送られて、鋳造装置から運び出される最終巻取品となる。
【００４６】
図１６〜図２０に示した種類の双ロール連続鋳造機の詳細は本出願人のアメリカ特許第５,１８４,６６８号及び第５,２７７,２４３号、並びに、国際特許出願第ＰＣＴ／ＡＵ９３／００５９３号で一層完全に記述されている。
【００４７】
本発明によれば、鋳造ロール１６の周面を、規則的に離間したＶ字型の環状溝１１２を設けることにより肌理出しして、所要の尾根１１３付き肌理を形成する。鋼の凝固のためには、ロール鋳造表面をクロムメッキしてから機械加工して肌理を付けることにより、鋳造面をクロム表面にするのが好ましい。機械加工の容易さからすれば、ロールの長さに沿って規則的な間隔で別々の環状溝１１２を続けて機械加工するのが好ましい。しかしながら、ロール鋳造表面に１又は複数本の螺旋溝１１２を機械加工することによってもほぼ同等の肌理出し形成部を造ることができる。これは溝１１２・尾根１１３形成部の本質的な形状又は肌理の熱伝達特性になんら差を生じない。
【００４８】
【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及び装置によれば、双ロール鋳造機に肌理出しロール鋳造表面を用いることにより鉄系金属の凝固時に高熱流束値を得ることができると共に、溶融金属へ硫黄を制御して加えることにより凝固時の局部的過冷却を防止す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】  双ロール鋳造機をシミュレートした状態で金属凝固速度を測定する実験装置を示す図である。
【図２】  図１の実験装置に組み入れられた浸漬パドルを示す図である。
【図３】  好適形状の肌理出し表面を有する鋳造ロールを示す図である。
【図４】  肌理の好適形状を示す拡大概略図である。
【図５】  異なる表面仕上げの基質上での鋼サンプルの凝固中に得られる熱流束値を示すグラフである。
【図６】  凝固した鋼サンプルにおける一線の核位置に沿っていずれも計測された、種々異なる核生成頻度で得られる最大熱流束値を示すグラフである。
【図７】  種々異なる尾根ピッチについて各尾根に沿った核生成頻度の典型的な値を示すグラフである。
【図８】  典型的な鋼サンプルについて尾根ピッチに対する熱流束の予想値及び実測値を示したグラフである。
【図９】  肌理出しした基質上に鋼を鋳造することにより得られた粒組織の横方向断面を示す顕微鏡写真である。
【図１０】  肌理出しした基質上に鋼を鋳造することにより得られた粒組織の縦方向断面を示す顕微鏡写真である。
【図１１】  肌理出しした基質の尾根横方向及び尾根縦方向でのオーステナイト粒寸法予測値とオーステナイトステンレス鋼の凝固での実測値を示すグラフである。
【図１２】  種々異なる尾根ピッチについての粒寸法変動予測値とオーステナイトステンレス鋼サンプルでの実測値とを示すグラフである。
【図１３】  種々異なる肌理深さの肌理溝における熱流束計算値を示すグラフである。
【図１４】  １０ミクロンと５０ミクロンの深さを持つ肌理出し基質上で鋼サンプルを凝固させる場合に得られる熱流束値を滑らかな基質上で凝固した場合と比較して示したグラフである。
【図１５】  肌理出しした基質上で硫黄含量を変えた溶鋼の実験結果を示すグラフである。
【図１６】  本発明により作動可能な連続ストリップ鋳造機の平面図である。
【図１７】  図１６で示したストリップ鋳造機の側部立面図である。
【図１８】  図１６の１８−１８線矢視図である。
【図１９】  図１６の１９−１９線矢視図である。
【図２０】  図１６の２０−２０線矢視図である。
【符号の説明】
８ 鋳造ロール
１０ ロール鋳造表面
１１１ 溝・尾根形成部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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