JPH0215852A

JPH0215852A - 鋼の連続鋳造法

Info

Publication number: JPH0215852A
Application number: JP16656688A
Authority: JP
Inventors: Masao Osame; 雅夫納; Kazuo Okimoto; 一生沖本; Atsushi Kubota; 淳久保田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1990-01-19

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】［産業上の利用分野］る。

［従来の技術］鋼の連続鋳造において、生産性の向上を図るために鋳造
速度を早めることが要求されている。鋳造速度を早める
ためには、モールドから引き抜かれた鋳片に対する冷却
速度の増加が必要である。

鋳片に対する冷却速度を増加するためには、次の手段が
ある。

■　二次冷却帯において鋳片に対し噴射されろ冷却水の
水量増加。

■　モールド内における溶鋼の凝固促進。

二次冷却帯において鋳片に対し噴射される冷却水の水量
を増加すれば、鋳片の凝固速度をある程度高めることが
できる。しかしながら、例えば冷却水量を１０倍にして
も、二次冷却帯におけろ鋳片の凝固係数の増加割合は２
割程度であり、冷却水量を更に５０倍または［００倍に
増加せしめても、鋳片の表面温度が低下するのみで、そ
の凝固係数は殆んど向上しない。

しかもこのような鋳片の表面温度の低下は、鋳造された
鋳片を加熱せずに圧延する直接圧延の実施を阻害し、且
つ、冷却水量を増加するためには設備を大幅に改造する
必要が生ずる。

モールド内における溶鋼の凝固促進手段としては、モー
ルド内の溶鋼中に、鉄粉やワイヤ等の除材を投入するこ
とが提案されている。しかしながら、このような除材を
投入するためには、溶鋼と同一成分の除材を使用する必
要があり、且つ、除材の投入時に溶鋼の表面上に浮遊す
るパウダーが溶鋼中に巻き込む問題が生ずる。

」二連の問題を解決する手段として、例えば、特開昭５
４．−４３８３２号公報には、モールド内の溶鋼中に冷
却子に挿入し、前記冷却子によってモールド内の溶鋼の
凝固を促進することが開示されている。

第５図は、この方法を示す説明図である。第５図に示す
ように、モールド１は、上部モールド１．１と下部モー
ルド１ｂとに分割されており、上部モールド１ａには電
磁力発生装置（図示せず）が設けられている。

モールド１内の溶鋼２中には、冷却水等により内部が強
制冷却されている複数の冷却子３が垂直に挿入されてお
り、冷却子３は、加振器４．ブラケット５およびスプリ
ング６からなる加振装置７によって、上下方向に強制的
に振動する。

［発明が解決しようとする課題］上述の方法によれば、モールド１内に挿入された上下方
向に振動する冷却子３、および、電磁力発生装置により
水平方向に流動する溶鋼２によって、モールド１内の溶
鋼全体にわたって凝固殻を生成せしめ、溶鋼の凝固を促
進させることができる。

しかしながら、この方法には、次のような問題がある。

■　モールドを１一部と下部とに分割し且つ」二部モー
ルド内に電磁力発生装置を設けることを要すするため、
設備が複雑であり多額の費用を要する。

■　冷却子を水平方向に移動させるため、溶鋼表面の変
動が大きくなり、パウダーが溶鋼中に巻き込まれる結果
、品質が劣化する。

従って、この発明の目的は、鋼の連続鋳造に当り、比較
的簡単な設備でモールド内の溶鋼の凝固を促進すること
により鋳造速度を早め、生産性の向上を図ることができ
る鋼の連続鋳造法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］この発明は、モールド内の溶鋼中に複数個の振動冷却子
を垂直に挿入し、前記振動冷却子によって前記モールド
内の溶鋼の凝固を促進させながら前記モールドから連続
的に鋳片を引き抜く鋼の連続鋳造法において、前記振動
冷却子としてヒートパイプを使用し、前記ヒートパイプ
を、前記モールドの内面積に対してその表面積の占める
割合が１０％以上、３０％以下となるように、前記モー
ルド内の溶鋼中に挿入することに特徴を有するものであ
る。

次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。第１
図は、この発明の一実施態様を示すモールドの概略垂直
断面図である。

モールド１内の溶鋼２中には、その中心に挿入された浸
漬ノズル８を挾んで、振動冷却子としての複数本のヒー
トパイプ９が挿入されている。

ヒートパイプ９は、第２図に拡大垂直断面図で示すよう
に、熱伝導率の高い銅、アルミニウム、ステンレス鋼等
からなる両端が閉塞された管体ｌＯと、管体１０の内側
にその内周面から所定間隔をあけて設けられた、銅また
はステンレスｇＩ製の毛細管構造のウィック１１と、管
体１０とウィック１１との間の間隙内に充填された潜熱
が大きい例えば水、液体窒素のような作動流体１２とか
らなっている。

ヒートパイプ９の先端部９ａはモールド１内の溶鋼２中
にその上方から垂直に挿入されており。

ヒートパイプ９の後端部９ｂはモールド１の」二部にお
いて屈曲し水平状に形成され、冷却装置１３に挿入され
ている。冷却装置１３には冷却水導入口１４および冷却
水排出口１５が設けられ、冷却水導入口１４から導入さ
れた冷却水は、ヒートパイプ９の後端部９ｂを冷却した
後、冷却水排出口１５から排出されるようになっている
。

ヒーＩ・パイプ９の垂直な先端部９ａの外周には、所定
間隔をあけて複数個の超音波振動子１６が設けられ、こ
の超音波振動子１６の作動によって。

ヒートパイプ９の先端部９ａは上下方向に振動する。

モールド１内の溶鋼２の表面に浮遊するパウダー１７と
接触する、ヒートパイプ９の先端部９　ａの外周↓こけ
、パウダー１７が冷却されて凝固することを防止するた
めの断熱材１８が取付けられている。

モールド１内の溶鋼２中に浸漬されているヒートパイプ
９の先端部９ａは、溶鋼２によって加熱され、管体１０
内の作動流体１２が蒸発する。このときに生ずる吸熱反
応によって、先端部９ａに接触する溶ｆＲ２は冷却され
る。

上述の作動流体１２の蒸発によって生じた蒸気流は、管
体１０内を上昇し、冷却装置１３によって冷却されてい
る後端部９ｂに至る。そして、後端部９ｂにおいて急冷
され、凝縮して液体となり、管体１０内を循環する。

ヒートパイプ９は、上述のように構成されているので、
潜熱の利用による大量の熱輸送が可能であり、蒸気流に
よる熱移動のため熱応当性が早く、均一な温度分布が得
られる等の熱的な特性を有しており、しかも、軽量で且
つ簡単な構造を有しているから、溶５ｒＡ２を効率的に
冷却することができる。

上述のようにして、ヒートパイプ９により冷却された溶
ｗＡ２には凝固核が生成する。生成した凝固核は、ヒー
トパイプ９の振動によりヒートパイプ９から離れ、沈殿
する間に、再溶解と成長とが繰り返されて大きく成長し
、そして増殖する。このような凝固殻の成長、増殖と、
凝固殻の再溶解時に生ずる吸熱反応とによって、モール
ド１の溶鋼２は、モールド１と接触する固液界面および
モールド１の内部から急速に凝固が進む。

ヒートパイプ９は、モールド１の内面積に対してその表
面積の占める割合が１０％以上、３０％以下となるよう
に、モールド１の溶鋼２中に挿入することが必要である
。

第３図に平面図で示すように、−辺の幅Ｑ４が１１００
ｍｍ、他辺の輻Ｑ２が２２０１１ｎのモールドｌを使用
し、モールド１内の溶鋼２中に、−辺の幅Ｑ、が５０ｉ
關、他辺の幅Ｑ４がｌ　５０　ｕ＋ｎ＋であるヒートパ
イプ９の先端部９ａを浸漬し、下記条件で冷却を行なっ
た場合における、モールド１の内面積に対するヒートパ
イプ９の表面積の占める割合即ちヒートパイプ占有率と
冷却能力との関係を調べた。

ヒートパイプの単位断面積当りの熱輸送能力・・・・・
５０００υ／ｄヒートパイプの表面温度　・・・・・２５℃ヒートパイ
プの浸漬深さ　　・・・・・３００　ｎｗｎ溶鋼温度　
・・・・・１５３０℃ 第４図は、蒸気によるヒートパイプ占有率と冷却能力と
の関係を示すグラフである。第４図かられかるように、
ヒートパイプ占有率が５％の場合の冷却能力は０，６　
ｘ　ｌ　Ｏ’Ｗ、１０％の場合は１．２　Ｘ　１０’Ｗ
、１５％の場合は２．ＯＸ　１０’Ｗ。

３０％の場合は３．７　Ｘ　１０’Ｗである。

冷却能力が、１．２Ｘ１０’Ｗ即ちピー１〜パイプ占有
率が１０％の場合、同じ機長を有する連続鋳造機で最高
鋳造速度は、１０％ｕｐ程度であるから、ヒートパイプ
占有率が１０％未満では所望の鋳造速度増加効果は得ら
れない。一方、ヒートパイプ占有率が３０％を超えると
、モールド内における溶鋼の収容量が少なくなりすぎ、
ｔ４造効率を阻害する問題が生ずる。

従って、この発明においては、モールドの内面積に対す
るヒートパイプの占有率即ちヒートパイプの表面積の占
める割合を、１０％以上、３０’％。

以下に限定した。

［実施例］次に、この発明を実施例に基づいて説明する。

第３図に示した一辺の幅Ｑ工が１１００１１Ｉ１１、他
辺（７）ｌＩ’１ＪＱ２カ２２０１１１１、長す９００
ＩＩＩ１１ノ大キサノモールドを有し、二次冷却帯の長
さが４１ｍの連続鋳造機により普通炭素鋼を連続ｔ４ｉ
ａした。

モールド内の溶鋼中に、−辺の幅Ｑ、が５０　ｕ＊ｕ　
。

他辺の幅Ｑ４が１５０　ｎｕの大きさのピー１〜パイプ
４木を３００　ｎｆｌ＋の深さに浸漬し、このピー１−
パイプを、振動数１０１（ｚ以上、振幅１〜１ｏｎｎで
」二下方向に振動させた。モールドの内面積に対するヒ
ートパイプの表面積の占める割合は２７％である。

この結果、モールド内の溶鋼に対する冷却能力は、５１
　、　ＯＯ０Ｋｃａｌ／分となり、ＨＡ速度を４．５ｍ
／分に高めても、モールド下端における凝固殻の厚さは
１０．６ｎｏであって、二次冷却帯末端において完全に
凝固の完了した。１辺の幅が１ＬＯＯｕｎ＋、他辺の幅
が２２０　ｏｎ＋の鋳片を連続的にｊＪ造することがで
きた。

これに対して、モールド内の溶鋼中にヒートパイプを挿
入しない従来法の場合には、鋳造速度を：３　ｒｎ　／
分としないと、モールド下端において上記厚さの凝固殻
が生成し、二次冷却帯末端において完全に凝固を完了し
た鋳片を連続鋳造することはできなかった。

このように本発明によれば、鋳造速度を従来の１．５　
倍に高めることができた。

［発明の効果］以上述べたように、この発明によれば、鋼の連続ｔＪＩ
造に当り、比較的簡単な設備でモールｌ−’内の溶鋼の
凝固が促進され、この結果、鋳造速度を早め生産性を向
上させることができる工業上有用な効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施態床を示すモールドの概略垂
直断面図、第２図はこの発明に使用されるヒートパイプ
の拡大垂直断面図、第３図はヒートパイプの配置状態を
示す概略平面図、第４図はヒートパイプ占有率と冷却能
力との関係を示すグラフ、第５図は従来方法の一例を示
すモールドの１既略垂直断面図である１３図面において
、１・・・モールド、　　　２・・溶鋼。３・・・冷却子、　　　　４・・・加振器、５・・・ブ
ラケット、　　　６−スプリング、７・・・加振装置、
　　　　８・・・浸漬ノズル。９・・ヒー１へパイプ、ｌＯ・・・管体、１１　・ウィ
ック、１３・−冷却装置、１５・・冷却水排出口、１７・・パウダー２　・作動流体、４・・・冷却水導入口。６・・・超音波振動子、８・・・断熱材。第１図

Claims

【特許請求の範囲】モールド内の溶鋼中に複数個の振動冷却子を垂直に挿入
し、前記振動冷却子によって前記モールド内の溶鋼の凝
固を促進させながら前記モールドから連続的に鋳片を引
き抜く鋼の連続鋳造法において、前記振動冷却子としてヒートパイプを使用し、前記ヒー
トパイプを、前記モールドの内面積に対してその表面積
の占める割合が１０％以上、３０％以下となるように、
前記モールド内の溶鋼中に挿入することを特徴とする鋼
の連続鋳造法。