JPH0120046Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、溶鋼中のZnによりモールド内面
に損耗が発生するのを防止した水平連続鋳造用モ
ールドに関するものである。

水平連続鋳造機（HCC）においては、モール
ドは耐火物を介してタンデイシユに直結されてい
る。第１図は、このようなモールドとタンデイシ
ユとの接合部を示した概略縦断面図である。第１
図において１は水平連続鋳造用モールドで、モー
ルド１は耐火物ブロツク２および耐火物ブロツク
３を介してタンデイシユ４に連結されており、タ
ンデイシユ４内の溶鋼５は、大気と接触すること
なくモールド１内に侵入して、耐火物ブロツク２
と接触するところから凝固し始め、凝固シエル６
を形成して鋳片７となる。モールド１は、竪形連
続鋳造機（VCC）のモールドと同様、脱酸銅も
しくは銅合金からなる。

上述のように水平連続鋳造機においては、モー
ルド１がタンデイシユ４に直結されていることか
ら、モールド１の焼付き等を防止するために、竪
形連続鋳造機のモールドのように、モールド１を
振動させながら鋳片７を引抜くようにすることが
困難である。そこで、水平連続鋳造機において
は、引抜き次いで停止あるいは引抜き次いで押戻
しのパターンを繰り返して、モールド１から鋳片
７を水平方向に引抜き、モールド１の焼付き等の
防止を行なつている。

ところで、水平連続鋳造機によれば、普通炭素
鋼からNi基合金鋼まで多くの鋼種の鋳片が鋳造
可能であるが、Zn含有量の高い溶鋼を鋳造する
場合に、このZnによつてモールド１の内面に損
耗が発生する難点がある。

第２図は、このような損耗の発生箇所を示すモ
ールドの部分縦断面図である。モールド１の内面
１ａに生ずる損耗は、内面１ａが耐火物ブロツク
２と溶鋼５とに接する折曲した箇所（以下三重点
と称す）から約３mmまでのところに限られるが、
内面１ａの全周に亘つており、また、角ビレツト
用のモールドの場合、コーナ部にはほとんど発生
しない。この損耗は、鋳造量が多くなるに従つて
深くなつていく。この損耗箇所の深さが0.4mm前
後となると、そこが鋳片７を引抜くときの抵抗と
なつて、鋳片７の安定した引抜きがほとんど不可
能になる。

このモールド内面１ａの損耗箇所をＸ線マイク
ロアナライザーによつて分析すると、損耗箇所の
表面層に厚さ数10μｍのZn濃化層が形成されてい
るのが観察されることから、モールドの内面の損
耗は、溶鋼中のZnがモールド内に拡散してモー
ルドの内面表層に低融点合金であるCu−Zn合金
層を形成し、そのために内面表面層が脆化して溶
損され易くなつたことによると考えられる。

このような溶鋼中のZnに起因するモールド内
面の損耗は、転炉鋼の場合には、Zn含有量が少
ないので問題とならないが、電気炉鋼の場合に
は、原料としてスクラツプを使用するために一般
的にZn含有料が多いので問題となつてくる。た
だし、電気炉鋼でも高級鋼種の場合には、電気炉
での溶解後に脱ガス処理もしくはガスバブリング
処理等が行なわれるので、Znは溶鋼中からほぼ
完全に除去されてしまい、モールド内面の損耗が
生ずることはない。しかしながら、一般材の場合
には、電気炉で得られた溶鋼を直接鋳造するの
で、モールドの内面に損耗が生ずる。特に最近の
ようにZnメツキ鋼板が広範に利用され、それが
益々拡大されつつある場合には、Znメツキ鋼板
のスクラツプの利用によつて電気炉鋼のZn含有
量は次第に高くなつていくので、溶鋼中のZnに
起因するモールド内面の損耗は、一般鋼種の電気
炉鋼の水平連続鋳造化を図る上で、是非とも解決
しなければならない問題である。

この対策として、従来、モールド内表面にCr，
Ni等のメツキを施したり、例えばWCやCrC等の
炭化金属系材料を溶射して、モールド内表面を溶
鋼に直接接触させないようにする方法がとられて
きた。しかし、Znはこれらメツキ等のコーテイ
ング層を貫通してモールド内に拡散していくため
に、ほとんど効果があがらなかつた。水平連続鋳
造では、モールド内面の温度が竪形連続鋳造の場
合に比べかなり高いために、これらメツキ等のコ
ーテイング層のいずれもが初期剥離を発生し易い
ことも、効果のあがらない原因の１つである。

一方、根本的な対策として、溶鋼段階での脱
Znということも考えられる。例えば、脱ガス処
理、取鍋でのN₂，Arガスを用いた溶鋼撹拌処理
などによる脱Znである。しかしながら、これら
の方法は理論的にも実際上においても、脱Znに
対して極めて有効であることが確認されているも
のの、経済性に問題がある。すなわち、脱ガス処
理の場合、既存の処理設備があるときにはともか
く、それがないときには処理設備を新設しなけれ
ばならず、その費用が大きい難点がある。N₂，
Arガスを用いた溶鋼撹拌処理の場合、必要ガス
流量は試算によると溶鋼１トン当り約1Nm³にも
なり、溶鋼の成分調整や温度均一化のために行な
われているバブリング処理とは違つて、多量のガ
スを要する難点がある。さらに、多量のガスを流
すためには、それにあつたポーラスプラグを必要
としたり取鍋形状の変更等を必要とし、単にガス
の経費が増加するにとどまらず、設備的にも種々
の負担増がある。従つて、後者の場合にも費用が
かかる。

この考案は、上述の現状に鑑み、溶鋼中のZn
に起因するモールド内面の損耗を防止した水平連
続鋳造用モールドを提供するもので、耐火物ブロ
ツクを介してタンデイシユに水平に連結される水
平連続鋳造用モールドにおいて、前記モールドの
内面の溶鋼との接触面又は前記耐火物ブロツクと
の接触面の少なくとも一方に、前記２つの接触面
が交わる箇所を含んで前記接触面の鋳造方向端部
に亘る、前記端部で外気に開放された溝を設けた
ことに特徴を有する。

以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳述
する。

まず、溶鋼中のZnに起因するモールド内面の
損耗機構について説明する。モールド内面の損耗
機構について調べた結果、モールド内面１ａの耐
火物ブロツク２との接触面と溶鋼５との接触面と
が交わる、モールド内面１ａが折曲した箇所の三
重点８の付近で、次のような現象が生ずることが
わかつた。第３図に三重点８付近を拡大して示
す。溶鋼５がタンデイシユからモールド１内に侵
入して、耐火物ブロツク２と接触するところから
凝固し始めシエル６を形成していくときに、溶鋼
５中の大部分のZnが、Znは蒸気圧が極めて高い
ために、Zn蒸気として放出される。三重点８の
ところでは、耐火物ブロツク２とモールド１との
２方向からの冷却によつて、溶鋼５がシエル６と
なつて凝固収縮し、シエル６がさらに熱収縮する
ので、凝固シエル６と耐火物ブロツク２とモール
ド１との間に空隙９が形成される。凝固に伴なつ
て放出されたZn蒸気は、この空隙９に集積され、
ここからモールド１内に拡散して、モールド内面
１ａの表面層に低融点合金のCu−Zn合金が生成
される。その結果、モールド１の三重点８から約
３mmの範囲のモールド内面１ａが極めて脆弱な材
質となつて溶損され易くなり、損耗が発生する。

従つて、モールド１の三重点８のところの空隙
９に集積するZn蒸気を、モールド１外に放出す
るか、大気と接触させてZn＋1/2O₂→ZnOの反応
を起こすようにさせるかすれば、モールド１内へ
のZnの拡散はなくなり、Znに起因するモールド
１の内面１ａの損耗を防止できる。すなわち、三
重点８の空隙９に集積したZn蒸気を、大気に放
出乃至は大気と接触させて除くための隙間を、モ
ールド１の内面１ａと鋳片７との間、内面１ａと
耐火物ブロツク２との間に設ければよい。

そこで、この考案では、モールド１の内面１ａ
に外気と通じる溝を設けて、モールド１内の空隙
９に集積するZn蒸気を除去するものである。

第４図ａは、この考案の角形ビレツト用モール
ドの縦断面図、第４図ｂは、第４図ａのＡ−Ａ線
矢視図、第４図ｃは、第４図ａのＢ−Ｂ線矢視図
を示したものである。図面において１０はモール
ド１１の４つの内面１１ａに設けられた溝で、溝
１０は、内面１１ａの溶鋼との接触面１１a′と耐
火物ブロツク２（第１図）との接触面１１a″とに
連続して平行に10本設けられている。溝１０は、
接触面１１a′と１１a″の外方端部で大気に開放さ
れている。溝１０は、幅が50μｍ、深さが500μｍ
の矩形断面形状に形成されている。

このようなモールド１１によれば、溶鋼から鋳
片を鋳造する際に、凝固に伴なつて溶鋼中から放
出され、接触面１１a′と１１a″との堺であるモー
ルド内面１１ａの三重点付近の空隙に集積される
Zn蒸気を、溝１０を通つて大気に放出させ又は
溝１０内において大気と接触させて酸化させるこ
とができるから、Zn蒸気を空隙から除去するこ
とができる。

以上の例では、溝１０は、幅50μｍ、深さ500μ
ｍで接触面１１a′と１１a″との両方に10本設けら
れているが、接触面１１a′又は１１a″の一方にの
み設けることもできる。また、溝１０の幅や深
さ、断面形状、本数、方向等も、上記の例の数値
等に限られない。溝１０の幅や深さ等、あるいは
溝１０を内面１１ａの全体に設けるか、接触面１
１a′又は１１a″の一方に設けるか等は、溝１０に
よるZn蒸気の除去効果とモールド１１の強度の
低下防止とを考慮して、適宜定める。

このうち、溝１０の幅がZn蒸気の除去効果を
大きく左右し、重要となる。すなわち、溝１０の
幅が大きすぎると溶鋼が溝１０内に侵入し、溝１
０の形状に倣つて凝固するので、Zn蒸気を大気
と通じるための隙間としての効果がなくなる。そ
こで、最適な溝の幅ｌは、溶鋼の表面張力γと静
鉄圧Ｐとがバランスする条件である式：lP≧
2γcosθ（但し、θ：接触角）によつて決定され
る。例えば、タンデイシユ内の溶鋼の湯面高さが
0.7ｍの場合、幅ｌが40μｍ以下であれば、溶鋼は
溝１０内に侵入せず、溝１０が隙間として維持さ
れる。この程度の幅の溝加工は、現状の加工技術
にとつて何んら問題がなく、容易に設けることが
できる。溝１０の個数は、方向性にも左右される
が、例えば鋳造方向に平行に設ける場合、Zn蒸
気の除去効果を向上することと、溝１０への応力
集中を小さくすることから、複数個であることが
好ましい。溝１０の深さは、特にモールド１１の
強度および冷却効果に対する影響と加工の容易さ
とから、２mm以下とすることが適当である。

次に、この考案のモールドを用いて、Zn含有
量が50〜80ppmの普通炭素鋼から115mm角ビレツ
トを鋳造したときの結果について述べる。用いた
モールドは、第４図ａ〜ｃに示す内面１１ａの全
体に幅50μｍ、深さ500μｍの溝が10本設けられた
モールド１１（以下本考案No.１モールドと称す）
と、内面１１ａの溶鋼との接触面１１a′にのみ、
本考案No.１モールドの接触面１１a′と同一に溝が
設けられたモールド（以下本考案No.２モールドと
称す）と、内面１１ａの耐火物ブロツクとの接触
面１１a″にのみ、本考案No.１のモールドの接触面
11a″と同一に溝が設けられたモールド（以下本考
案No.３モールドと称す）の３種類である。

その結果、鋳造ヒート数とモールド内面の三重
点付近における損耗の深さの関係は、第５図に示
すようになつた。なお、比較のために、モールド
内面に何んら溝を設けない従来モールドについて
の結果を、第５図中に併せて示した。

第５図から明らかなように、本考案No.１〜３モ
ールドのいずれもが、鋳造ヒート数が増加して
も、モールド内面の三重点付近における損耗が余
り大きくならず、従来モールドに比べ激減してい
ることがわかる。特に、本考案No.１モールドで
は、57鋳造ヒート後でも、前記損耗の深さはわず
か0.02mmにしかならず、溶鋼中のZnに起因する損
耗に対する効果が極めて優れていることがわかつ
た。

また、鋳片の表面には単に直線状の痕跡が認め
られる程度で、これらNo.１〜３のモールドを用い
ることによつて、表面疵ができるなど鋳造上の問
題は発生しなかつた。なお、鋳造を重ねるに従つ
て、溝内にZnOや鋳片表面から剥離したスケール
等が詰まつていつたが、時折、極く低濃度の酸水
溶液で拭くことによつて除去することができた。
また、モールド内面の耐火物ブロツクとの接触面
は、間にモルタルを介して耐火物ブロツクと接合
するため、本考案No.３モールドの場合、前記接触
面に設けた溝がモルタルによつて埋まる虞れがあ
つたが、一部にそのような現象を生じたものの特
に大きな問題とはならず、第５図に示すように優
れた結果が得られている。

以上の実施例では、角形ビレツト用モールドに
ついて説明したが、この考案はこれに限られず、
丸ビレツトなど断面形状が角でない鋳片、サイズ
の大きい鋳片のためのモールドにも等く適用でき
る。

この考案の水平連続鋳造用モールドは以上のよ
うに構成されるので、溶鋼中のZnに起因するモ
ールド内面の損耗が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水平連続鋳造用モールドとタンデイ
シユとの接合部を示す概略縦断面図、第２図は、
第１図のモールドの部分縦断面図、第３図は、第
１図のモールドと耐火物ブロツクとの部分を示す
拡大縦断面図、第４図ａは、この考案のモールド
の一実施例を示す縦断面図、第４図ｂは、第４図
ａのＡ−Ａ線矢視図、第４図ｃは、第４図ａのＢ
−Ｂ線矢視図、第５図は、この考案のモールドと
従来モールドとを用いて鋳造したときの鋳造ヒー
ト数とZnに起因するモールド内面の損耗の深さ
との関係を示すグラフである。図面において、 １，１１……モールド、２，３……耐火物ブロ
ツク、４……タンデイシユ、５……溶鋼、６……
シエル、７……鋳片、８……三重点、９……空
隙、１０……溝、１ａ，１１ａ……内面、１１
a′，１１a″……接触面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 耐火物ブロツクを介してタンデイシユに水平に
   連結される水平連続鋳造用モールドにおいて、前
   記モールドの内面の溶鋼との接触面又は前記耐火
   物ブロツクとの接触面の少なくとも一方に、前記
   ２つの接触面が交わる箇所を含んで前記接触面の
   鋳造方向端部に亘る、前記端部で外気に開放され
   た溝を設けたことを特徴とする水平連続鋳造用モ
   ールド。