JPH0139860B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は連続鋳造を行なう設備に関する。

背景技術 第９図は、先行技術の連続鋳造設備１の簡略化
した断面図である。連続鋳造設備１は、溶融金属
である溶鋼２を加熱、貯溜するタンデイツシユ３
と、タンデイツシユ３に固定されたた液冷式のモ
ールドリング４とを含む。

タンデイツシユ３の内壁面には、耐火材５が設
けられる。またタンデイツシユ３には、誘導加熱
コイル（図示せず）などの加熱手段が設けられ
る。タンデイツシユ３の耐火材５に囲まれた貯溜
部６には、溶鋼２が貯溜され、前記加熱手段によ
つて溶融状態が維持される。

タンデイツシユ３のモールド４側には、タンデ
イツシユノズル７が設けられ、耐熱材料から成る
接合リング９を介してモールド４に密着される。
モールド４は、内筒であるモールド筒１０と、モ
ールド筒１０と同軸でモールド筒１０との間に空
間部１１を形成する外筒である水冷ジヤケツト１
２とを含む。水冷ジヤケツト１２には、冷却水を
注入する注入孔１３と、空間部１１を循環して昇
温された冷却水を排出する排出口１４とが設けら
れる。前記空間部１１には、仕切部材１５が設け
られる。仕切部材１５は、モールド筒１０と同軸
の直円筒部１６と、直円筒部１６の外周に周方向
に亘つて設けられる支持部材１７とを含む。

このモールド筒１０は、銅CUまたは銅合金か
ら形成される。銅合金には、クロム（Cr）銅、
ベリリウム（Be）銅、コバルト（Co）銅などが
用いられる。銅または銅合金は熱伝導率が高いの
で、溶鋼２が容易に冷却され、また溶鋼２との接
触によるモールド筒１０の温度上昇が抑制するこ
とができる。ここでモールド筒１０に使用される
材料の軟化温度は500℃以下であり、熱伝導率は
200〜300kcal／mh℃である。

接続リング９のモールド４側の端部に固定さ
れ、かつモールド筒１０の内周面１０ａに固定さ
れて、ブレークリング１８が設けられる。ブレー
クリング１８は、たとえば窒化ホウ素（BN）、
窒化ケイ素（Si₃N₄）およびサイアロンなどの材
料から形成される。

タンデイツシユ３内の溶鋼２は、タンデイツシ
ユノズル７および接合リング９の孔部７ａ，９ａ
を通過してモールド４に流入され、冷却成型され
つつ、外部に引出される。このとき引出される鋳
片１９は、鋳片１９を挾んで設けられるピンチロ
ーラ２０によつて、第９図の矢符Ｃ１方向に引抜
かれる。

第１０図は、第９図のピンチローラ２０が間欠
駆動する状態を示すグラフである。ピンチローラ
２０は間欠的に前進、停止、後退、停止の動作を
順次鋳片１９に行なわせ、鋳片１９を矢符Ｃ１方
向に引抜くようにされる。ピンチローラ２０は、
前述のように間欠駆動され、鋳片１９を断続的な
動作で取出すようにされている。

第１１図は、第９図のタンデイツシユノズル７
付近の拡大断面図であり、第１２図は鋳片１９の
一部分の斜視図であり、第１３図は第１２図の切
断面線−から見た断面図である。前述し
たように、鋳片１９を引抜くピンチローラ２０
は、間欠駆動される。したがつて第１０図の時刻
t0において第９図示のような形状に冷却され、凝
固した凝固シエル２１は、第１０図の時刻t1にお
いて移動し、第１１図１の状態になる。

次にタンデイツシユノズル７から新たな溶鋼２
が供給され、凝固シエル２１の接合リング９側の
端部２１ａと溶着する。一方で新たに供給された
溶鋼２の外周部付近は、ブレークリング１８のモ
ールド筒１０側の壁面１８ａ、およびモールド筒
１０によつて冷却されて、第１１図２の領域b1
のように凝固するようになる。凝固シエル２１の
部分ｂ１は、モールド筒１０によつてさらに冷却
される。こうして凝固シエル２１は第９図の矢符
Ｃ１方向に移動するに従い、モールド筒１０の内
周面１０ａによつて次第に冷却され、その各部分
の厚みが次第に厚くなつてゆくことになる。

ここで前述したように、ブレークリング１８
は、液冷されているモールド筒１０に接触してお
り、ブレークリング１８の壁面１８ａはきわめて
冷却されやすい構造となつている。

前述のとおり、タンデイツシユノズル７から新
たな溶鋼２が供給され、凝固シエル２１の接合リ
ング９側の端部２１ａと溶着するが、これが不十
分な場合には、いわゆるウイツトネスマーククラ
ツクが、鋳片１９の外周面の周方向に亘つて形成
されることになる。

このウイツトネスマーククラツクの発生過程を
説明する。第１１図３を参照して、凝固シエル２
１の接続リング９側の端部２１ａの部分ｌ１は、
新たに供給された溶鋼２によつて再溶解される。
この溶鋼２は、仮想線２２で示される部分が凝固
を始め、その厚みを厚くしてゆく。このとき新た
に供給された溶鋼２の温度が低い場合や、溶鋼２
がブレークリング１８およびモールド筒１０のブ
レークリング１８付近などによつて、過剰に冷却
されて凝固シエル２１の厚みが厚過ぎた場合、前
部端部２１ａの残余の部分ｌ２が再溶解しなくな
つてしまう。このような場合、引抜かれた鋳片１
９の表面に、周方向に沿つて第１２図に図示され
るウイツトネスマーククラツク２３が形成され
る。前記部分ｌ１の再溶解の程度が低い程、第１
３図示のウイツトネスマーククラツクの深さｄの
値が大きくなる。

このようなウイツトネスマーククラツク２３を
もつ鋳片１９は、後工程の圧延や鋳造時等の表面
欠陥の発生原因となりやすいという問題点があつ
た。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述の問題点を解決し、鋳造された
金属の表面欠陥などの発生を防ぐことのできる連
続鋳造設備を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、タンデイツシユのタンデイツシユノ
ズルからの溶融金属が流入され、液冷されるモー
ルドを設けた連続鋳造設備において、 前記モールドは、 溶融金属に接触し、かつ凝固開始位置付近に配
置されたモールドリングと、 モールドリングを経た金属が接触するモールド
筒とを含み、 前記モールドリングは、耐熱性を有し、かつモ
ールド筒よりも熱伝導率の小さい材料から形成さ
れ、 モールドリングとタンデイツシユノズルとの間
に、ブレークリングが設けられていることを特徴
とする連続鋳造設備である。

作 用 タンデイツシユ内の溶融金属は、液冷されてい
るモールド内に流入される。モールドの内部にお
いては、モールドとモールド内を通過する溶融金
属とが接触しており、したがつてモールド内の溶
融金属は、その外周部から冷却、凝固されてゆ
く。ここでモールドが溶融金属と接触する部分の
タンデイツシユ側の端部付近に、モールドの軸線
まわりにモールドリングを設けた。このモールド
リングは、前記モールドの溶融金属と接触してい
る部分を形成する材料と比較して、熱伝導率の低
い材料から形成される。したがつてタンデイツシ
ユからモールド内に流入された溶融金属や、むや
みに急速に冷却されることが防がれ、緩冷却され
ることができる。モールドリングとタンデイツシ
ユノズルとの間にブレークリングが設けられるの
で、凝固シエルの形成は安定しており、高速鋳造
が可能であり、ブレークリングの端面とモールド
リングの円周面からの冷却が制御することがで
き、表面欠陥を少なくすることができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の連続鋳造設備３
０の簡略化した断面図である。連続鋳造設備３０
のタンデイツシユ３１の内壁面には、たとえばア
ルミナ、マグネシアなどの耐熱性材料から成る耐
火壁３２が設けられる。この耐火壁３２によつて
囲まれるタンデイツシユ３１内の貯溜部３３に、
溶鋼３４が貯溜される。

タンデイツシユ３１の底部３６付近には、溶鋼
３４を取出すために、耐火性材料から成るタンデ
イツシユノズル３７が、貯溜部３３とタンデイツ
シユ３１の外部とを貫通して設けられる。タンデ
イツシユノズル３７の外方端部３７ａには、フロ
ントリング３８および接続リング３９が、この順
序にそれぞれ固定されて設けられる。この前記接
続リング３９と固定されて、モールド４０が設け
られる。

第１図のような構成を有するモールド４０のモ
ールド筒４１はタンデイツシユ３１側の端部付近
は、第１図示のように、モールド筒４１の軸線ま
わりに凹所４９が形成される。この凹所４９にモ
ールドリング５０が圧入固定される。

このモールドリング５０の内周面５０ａは、前
記モールド筒４１の内周面４１ａと一体的に平滑
な内周面を形成するようにされる。すなわちモー
ルド筒４１とモールドリング５０とは、モールド
壁５１を構成する。

このモールドリング５０のタンデイツシユ３１
側の端部付近の内周面には、タンデイツシユ３１
側になるに従つて、内のり径が増大する円錐面５
０ｂが形成される。またモールドリング５０は、
その軸線方向に一様な外径を有し、その軸線方向
の長さＬ１は、後述される鋳片BLの引き抜かれ
る方向Ｃ５に沿う、前述の第１０図の期間W1に
おける引き抜き変位量より比較的長く、たとえば
２〜３倍であるようにされる。

モールドリング５０は、セラミツクや耐熱鋼な
どの熱伝導率の小さいが耐熱性の高い材料から形
成される。モールドリングは、前述のようにリン
グ状のものを圧入取付する方法以外に、セラミツ
クの場合には、材料を前記凹所４９に溶射し、銅
の場合には、溶射またはメツキすることによつて
モールドリング５０を形成することもできる。

このモールドリング５０は、インコネル、ハス
テロイなどの耐熱金属またはセラミツクスなどか
ら形成される。セラミツクとしては、Si₃N₄系ま
たはAl₂O₃系またはBN系などが用いられる。耐
熱金属およびセラミツクの熱伝導度は、それぞれ
３〜50×10^-7kcal／mm・sec・℃および１×
10^-5kcal／mm・sec・℃程度のものが使用される。
また、これらの材料は1000℃以上の融点をもち、
後続するモールド筒４１に使用されている銅合金
よりはるかに優れたものである。

このようなモールドリング５０と接続リング３
９、したがつてタンデイツシユノズル３７との間
に、ブレークリング５２が設けられる。ブレーク
リング５２は、軸線に沿つた孔部５３を有する円
錐形状であり、半径方向外方の側部５２ａと、モ
ールド４０側の端部５２ｂとの境界５４が、前記
モールドリング５０の内周面５０ａと円錐面５０
ｂとの境界と一致するように形成される。

モールド４０から第１図の右方に引き抜かれた
鋳片BLは、この鋳片BLを挾んで対向して設けら
れたピンチローラ５７によつて、軸線方向に沿つ
て引き抜かれる。このピンチローラ５７の駆動
は、第１０図で説明した駆動状態と同様の状態で
駆動される。すなわち、ピンチローラ５７の矢符
Ｃ７方向への回転によつて、鋳片BLが矢符Ｃ５
方向に引き抜かれる。次にピンチローラ５７は、
予め定められる期間だけ停止する。次にピンチロ
ーラ５７は、矢符Ｃ６方向に回転し、鋳片BLは
矢符Ｃ８方向に押し戻される。次にピンチローラ
５７は、予め定められる期間だけ停止する。上述
の一連の動作を１サイクルとして、鋳片BLは、
間欠的に矢符Ｃ５方向に引き抜かれる。

前述のとおり、ブレークリング５２は、水冷モ
ールド筒４１に直接接触することなく、ブレーク
リング５２はモールドリング５０を介して取付け
られているため、過度に冷却されることがない。
したがつて、タンデイツシユ３１より流入した溶
鋼３４は、孔部５３を通過するときは当然のこと
ながら、凝固開始点であるブレークリング５２の
端面５２ｂでの冷却も抑制され、端面５２ｂでの
凝固形成がなくなる。

このため、前述の第１１図３のｌ１，ｌ２の長
さが短くなり、次ストローク時に流入した溶鋼と
完全に溶着して、ウイツトネスマーククラツク２
３のない表面性状の良好な鋳片を得ることができ
る。

また溶鋼３４は、緩冷却されるので、均一な冷
却がされ寸法形状の良好な鋳片BLを得ることが
できる。また上述したように、凝固シエル５８は
均等に緩冷却されるので、たとえば内部クラツク
などの内部欠陥の発生が防がれる。

第２図は、本発明の他の実施例の連続鋳造設備
３０のモールドリング５０付近の断面図である。
本実施例は前述の実施例に類似し、対応する部分
には同一の参照符を付す。本実施例において注目
すべき点は、モールドリング５０の外周面５０ｄ
がタンデイツシユ側から第２図の右方にわたつ
て、次第にその曲率半径が小さくなつてゆくテー
パ状とされたことである。すなわちモールドリン
グ５０は、軸線に沿つた孔部５０ｃを有する略円
錐形状にされる。

ブレークリング５２の孔部５３を経た溶鋼３４
は、モールドリング壁５０ａと接触して冷却され
始める。このときモールドリング５０を上述のよ
うな形状に形成したので、境界点５４から第２図
の右方になるに従い、モールドリング５０の内壁
面５０ａの温度が次第に低下してゆくことにな
る。すなわち溶鋼３４は、次第に冷却の程度を強
くしてゆくようにされるので、急速な温度変化を
加えられることなく緩冷却されることができる。

本実施例におけるモールド筒４１およびモール
ドリング５０の材料および物理特性は、第１図の
実施例と同様である。

第３図は、本発明の更に他の実施例の連続鋳造
設備３０のモールドリング５０付近の断面図であ
る。本実施例は前述の実施例に類似し、対応する
部分には同一の参照符を付す。本実施例の注目す
べき点は、モールドリング５０の軸線まわりの外
周面５０ｄに、周方向に沿つた複数の凹条溝５９
ａ，５９ｂ，………，５９ｎ（総称する参照符を
５９とする）を形成するようにしたことである。
また凹条溝５９は、タンデイツシユ３１寄りに設
けられる。

したがつてモールドリング５０の熱移動が、タ
ンデイツシユ３１寄りで低く、タンデイツシユ３
１とは反対側で高くなるようにできた。その結
果、溶鋼３４の過冷却を防ぐことができる。本実
施例における連続鋳造設備３０の基本的構成およ
び各構成要素を形成する材料は、第１図の実施例
と同様である。

第４図は、本発明の更に他の実施例の連続鋳造
設備３０のモールドリング５０付近の断面図であ
る。本実施例は前述の実施例に類似し、対応する
部分には同一の参照符を付す。本実施例の注目す
べき点は、軸線に沿う断面が略Ｌ字状を成すモー
ルドリング５０の一端部６０を、モールド筒４１
に溶接したことである。この溶接には熱歪の少な
い電子ビーム溶接が有効である。

またモールドリング５０を上述のようにモール
ド筒４１に溶接して、一体的に形成されるため、
連続鋳造設備３０の組立て時において、モールド
４１とモールドリング５０とを組み合せ工程を省
略できる。

このように構成されたモールド壁５１は、たと
えば第１図の実施例におけるモールド壁５１と同
様の冷却効果を実現できる。

第５図は本発明の更に他の実施例の連続鋳造設
備３０のモールドリング５０付近の断面図であ
り、第６図はモールドリング５０のタンデイツシ
ユ３１側からの側面図である。本実施例は上述の
実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符
を付す。本実施例の注目すべき点は、モールドリ
ング５０ががブレークリングの機能を併せ持つよ
うにしたことである。そのフランジ部６１設けら
れた透孔６２ａ，６２ｂ，………，６２ｍを介し
て、ボルト６３をモールド筒４１のねじ孔６４に
螺着する。このことによつてモールドリング５０
は、モールド筒４１に固定できる。

モールドリング５０の内周面５０ａのタンデイ
ツシユ側の端部には、軸線まわりに半径方向内方
に突出する突部６５が形成され、、この突部６５
がブレークリングの機能を有するようにされる。
またモールドリング５０の外周面５０ｄは、前記
フランジ部６１側から反タンデイツシユ側へ減少
するテーパ状とされている。したがつて上述した
ように、モールドリング５０をモールド筒４１に
ボルト６３で固定するとき、モールドリング５０
とモールド筒４１との相互にテーパ状の外周面５
０ｄ，４１ｄが大きな力で当接することができ
る。またモールドリング５０のこのような形状に
よつて、第２図示の実施例で得られたのと同様な
緩冷効果を得ることができる。

また上述のように、モールドリング５０をボル
ト６３でモールド筒４１に固定するようにしたの
で、消耗の激しいブレークリングおよびモールド
リング５０のみを、容易に交換することができ
る。

第７図は、本発明の更に他の実施例の連続鋳造
設備３０のモールドリング５０付近の断面図であ
る。本実施例は、上述の実施例に類似し、対応す
る部分には、同一の参照符を付す。本実施例の注
目すべき点は、前述の第１図で示したブレークリ
ング５２が、モールド筒４１のタンデイツシユ３
１側の端部にモールドリング５０と一体的に構成
され、モールド筒４１の内周面４１ａのモールド
リング５０寄りの部分と、モールドリング５０の
内周面５０ａとに、耐熱耐耐磨耗材料から成る層
６７を形成したことである。更に詳しく説明する
と、モールド筒４１の内周面４１ａのタンデイツ
シユ３１側の端部付近に凹所４９が形成される。
モールド筒４１のタンデイツシユ３１側の端部に
モールドリング５０が溶続される。このときモー
ルド筒４１には耐熱材が使用され、モールドリン
グ５０には第１図示の実施例において説明した材
料と同様である。

前記凹所４９、および凹所４９に連続するモー
ルド筒４１の内周面４１ａに、セラミツクまたは
耐熱鋼などから成る層６７が形成される。このセ
ラミツクおよび耐熱耐磨耗材は、第１図示の実施
例中で述べた材料と同様の材料であり、その形成
法も同様である。

このようにして形成された層６７の部分Ｌ２
が、ブレークリングとして機能し、部分Ｌ３がモ
ールドリングとして機能する。この層６７が損耗
した場合には、この層６７を修復するのみでよ
い。

このようにして得られたモールド壁５１は、第
１図示の実施例で得られた効果と同様の効果を有
することができる。

本実施例において、モールド筒４１とモールド
リング５０とを溶接したが、モールド筒４１を、
モールドリング５０を含む形状に形成して、その
内周面４１ａ上に、上述のような耐熱耐磨耗材料
の層６７を形成するようにしてもよい。

第８図は、本発明の更に他の実施例の連続鋳造
設備３０のモールドリング５０付近の側面図であ
る。本実施例は、前述の実施例に類似し、対応す
る部分には同一の参照符を付す。本実施例の注目
すべき点は、ブレークリング５２の半径方向外方
に、ブレークリング５２を加熱する加熱手段６８
を設けたことである。ブレークリング５２および
モールド筒４１は、第１図示の実施例と同様の材
料から形成される。

モールド筒４１のタンデイツシユ３１側に凹所
４９が設けられ、この凹所４９にセラミツクや耐
熱材料などの層６７が形成される。この層６７が
モールドリングの機能を果す。またブレークリン
グ５２と補助部材５２との間に、たとえば電気抵
抗体などを用いた加熱手段６８が設けられる。こ
の加熱手段６がブレークリング５２を加熱して、
その孔部５３内の溶鋼３４過冷却を防ぐようにす
る。また、モールド筒４１のタンデイツシユ３１
側の端部には、前述したようにモールドリングと
して層６７を形成した。したがつて、ブレークリ
ングの端面５２ａで形成される凝固シエルの量を
減少することができる。

したがつて、上述のような構成を有する連続鋳
造設備３０も、第１図示の実施例と同様の効果を
得ることができる。

本実施例において、層６７を形成しないように
してもよい。またブレークリング５２を、たとえ
ば耐熱材料などの金属材料から形成し、加熱手段
６８を誘導コイルとし、ブレークリング５２で誘
導加熱するようにしてもよい。

また前記各実施例において、たとえばブレーク
リング５２付近に、溶鋼３４を撹拌する撹拌装置
（図示せず）を設けるようにしてもよい。ブレー
クリング５２付近の溶鋼３４において、その外周
部付近はタンデイツシユノズル３７、接続リング
３９およびブレークリング５２によつて冷却され
る。このとき上述のような撹拌装置によつて溶鋼
３４を撹拌すれば、前記外周部の冷却されている
部分は中心部の高温の溶鋼３４と混合されるの
で、外周部の過冷却を防ぐことができる。

また、前記各実施例において、モールドリング
５０の内面に反モールドリング側へ従つて断面積
が小さくなるテーパを設けることにより、凝固シ
エル５８の冷却ひいては鋳片の均一な冷却が可能
となり、断面形状精度へ優れた鋳片を得ることが
できる。特に第５図の実施例の場合には同一のモ
ールド４０でテーパ量の異なるモールドリングを
選ぶことができる。

効 果 以上のようにして本発明に従えば、モールド筒
のタンデイツシユ側の端部付近であつて、溶融金
属の凝固開始位置付近にモールドリングを設け
た。このモールドリングは、モールド筒よりも格
段に熱伝導率の低く耐熱性の高い材料から形成さ
れるようにした。従つて、ブレークリング端面で
冷却形成される凝固シエルの成長と、モールドリ
ングで形成される凝固シエルの過冷却とを抑制す
ることができた。その結果、溶融金属の表面欠陥
および内部欠陥を防ぐようにすることができた。

モールドリングとタンデイツシユノズルとの間
にブレークリングを設けることによつて凝固シエ
ルの形成を安定として高速鋳造が可能であり、ブ
レークリングの端面とモールドリングの円筒面か
らの冷却を制御することができるので、表面欠陥
を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の連続鋳造設備３０
のモールド４０付近の断面図、第２図は本発明の
他の実施例の連続鋳造設備３０のブレークリング
５２付近の断面図、第３図は本発明の更に他の実
施例の連続鋳造設備３０のモールドリング５０付
近の断面図、第４図は本発明の更に他の実施例の
連続鋳造設備３０のモールドリング５０付近の断
面図、第５図は本発明の更に他の実施例のモール
ドリング５０付近の断面図、第６図は第５図のモ
ールドリング５０の側面図、第７図は本発明の更
に他の実施例のモールドリング５０付近の断面
図、第８図は本発明の更に他の実施例のモールド
リング５０付近の断面図、第９図は先行技術の連
続鋳造設備１のブレークリング１８付近の断面
図、第１０図は第９図のピンチローラ２０の動作
を説明するためのグラフ、第１１図は第９図の溶
鋼２の凝固状態を説明するための図、第１２図は
第９図の鋳片１９の表面欠陥の状態を説明するた
めの図、第１３図はウイツトネスマーククラツク
の説明図である。 ３０……連続鋳造設備、３１……タンデイツシ
ユ、３４……溶鋼、４０……モールド、４１……
モールド筒、５０……モールドリング、５２……
ブレークリング、５４……境界、６７……層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンデイツシユのタンデイツシユノズルから
   の溶融金属が流入され、液冷されるモールドを設
   けた連続鋳造設備において、 前記モールドは、 溶融金属に接触し、かつ凝固開始位置付近に配
   置されたモールドリングと、 モールドリングを経た金属が接触するモールド
   筒とを含み、 前記モールドリングは、耐熱性を有し、かつモ
   ールド筒よりも熱伝導率の小さい材料から形成さ
   れ、 モールドリングとタンデイツシユノズルとの間
   に、ブレークリングが設けられることを特徴とす
   る連続鋳造設備。