JPH02220748A - 連続鋳造方法 - Google Patents

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〉 この発明は、薄肉の金属鋳片であってもノズル詰まりや
ノズルの破損を生じることなく安定して鋳造することの
できる、浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法に関するもの
である。

〈従来技術とその課題〉 近年、金属の精錬技術や鋳造技術の目覚ましい発展や省
力・省エネルギー思想の高まりを背景に、熱間圧延工程
を経ないで溶湯から直接的かつ連続的に薄板材を製造し
ようとの試みがなされるようになり、その実現を０指し
た様々な研究が行われてきた。

ところで、薄肉鋳片の連続鋳造では、当然のことながら
両長辺の間隔が通常のものに比して極めて狭い両端開放
鋳型の使用が必要となる。しかしながら、溶湯の酸化防
止や場面安定化の観点から現在では極く普通に採用され
ている浸漬ノズルを適用し、これからの注湯により健全
品質の薄肉鋳片を連続鋳造しようとすると、上記薄肉鋳
片用の鋳型では浸漬ノズルと鋳型内壁（長辺内壁）とが
接近し過ぎる結果となるので、浸漬ノズルと鋳型内壁間
に存在する溶湯が両者のために冷却されて凝固殻を生じ
、ノズルの破損を招く恐れがあった。

特に、鋳込み開始時はノズルの温度が低くて溶鋼の熱が
奪われ易いため、上記トラブル発生の危険度は非常に高
いものと考えられた。

一方、上記問題を回避すべく、浸漬ノズルの径を小さく
して浸漬ノズルと鋳型内壁間の距離確保を図ると、今度
は非金属介在物のノズル内壁面付着等に起因したノズル
詰まりが生じ易くなり、やはり連続鋳造作業の妨げとな
ることを免れ得なかった。

そこで、従来、浸漬ノズルを用いた給湯方法によって薄
スラブを連続鋳造しようとする場合、浸漬ノズルと鋳型
壁間の距離を十分にとることができ、かつノズル詰まり
の問題を招くことがない手段の開発が必要であるとの考
えの下に、次のような提案がなされた。

（ａ）　　第４図に示されるように（第４図（ａ）は平
面図を、そして第４図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、第４
図（Ｃ）はＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す）、鋳型長辺１
１が中央部で拡開し、かつ該鋳型長辺は鋳片出側へ下が
るに従って狭く絞られる移行面１２となった漏斗状注湯
部１３を有する上下開放鋳型に注湯する方法（特開昭６
０−１５８９５５号）。

（ｂ）　　まず、鋳型壁が同一方向に同一速度で移動す
る無端帯で構成された連続鋳造鋳型に所定の厚さよりも
厚く鋳造して浸漬ノズルを使用することによる前記弊害
を回避し、次いで鋳片内部が未凝固状態のうちにロール
で挟圧して所定厚さとする方法（特開昭６１−１９３７
４４号）。

しかし、これらの方法は何れも最終鋳片の厚みよりも給
湯部での鋳型サイズを大きくしてノズルの浸漬部と鋳型
内壁面間との距離を十分に確保し、ノズル詰まりの危険
性が少ないサイズの浸漬ノズルの適用を可能としたもの
であるが、それでも実際作業への適用を考えた場合には
以下のような問題が指摘されるものであった。

即ち、前記（８１項に示した手段では、最終鋳片の厚み
を得るために鋳型を下部に向かうほど狭くした漏斗状と
し、鋳型内で鋳片を絞り込んで変形させており、一方、
前記山）項に示した手段では、鋳片が鋳型から外に出た
時点でロールにより挟圧して所定厚とするなど、何れも
未凝固の鋳片に変形を加えることを前提としているが、
未凝固鋳片の凝固シェルは高温であるために脆弱で、応
力が加わり過ぎると容易に割れを生じて“内部割れ”等
の鋳片品質上の欠陥となる。しかも、最終的に鋳片を所
定の厚みとするためのサイジングが必要があることから
、工程がその分多くなると言う問題もあった。

このようなことから、本発明の目的は、上記諸問題を解
消し、浸漬ノズルによる注湯法を適用した連続鋳造にて
、品質の良好な薄肉鋳片をノズル詰まりやノズルの破損
を生じることなく、かつ鋳片のサイジング工程を要しな
いで安定製造し得る手段を提供することに置かれた。

（課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく、様々な実験を繰
り返しながら研究を重ねた結果、［連続鋳造鋳型内に注
湯された溶湯上層はプラズマアクの照射によって容易に
加熱することができる上、このプラズマアークで浸漬ノ
ズルと鋳型内壁間の溶湯を加熱するようにすれば、浸漬
ノズルと鋳型の冷却作用による溶湯の温度降下が緩和さ
れてこの部分での凝固殻生成が抑えられ、浸漬ノズルと
鋳型内壁間の間隔が小さい場合でも安定な鋳造作業の維
持が可能となる」との知見を得るに至った。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたちのであり、 「浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行うに際し、該浸漬ノ
ズルと鋳型内壁間の溶湯をプラズマアークで加熱しなが
ら鋳造することにより、薄肉鋳片の鋳造であっても、浸
漬ノズルの寸法に制限を受けたり作業性や鋳片品質に悪
影響を与えたりすることなく安定した鋳造が行えるよう
にした点」に特徴を有している。

上述のように、本発明は、プラズマアーク加熱により浸
漬ノズルと鋳型間に位置する溶湯の冷却を防止し、薄肉
鋳片を連続鋳造する場合であっても、異形鋳型を使用す
ることなく厚肉鋳片への給湯時と同程度の熱分布状態に
なるように熱補償しながら安定した鋳造作業を維持し得
るようにしたものであるが、以下、図面を参照しながら
本発明をより詳細に説明する。

く作用〉 第１図は、本発明に係る連続鋳造方法例を模式図化した
概略図であり、浸漬ノズル１から連続鋳造用水冷同鋳型
２内に注湯された溶鋼３のノズル浸漬部−鋳型向壁間部
位に、溶鋼面上方に配設したプラズマトーチ４よりプラ
ズマアーク５を照射して加熱しながら鋳造を行っている
様子を示している。なお、プラズマアークは、プラズマ
トーチ４を一方の極としダミーパー６を他極として発生
させれば良い。

このように、プラズマアークによってノズル浸漬部−鋳
型向壁間部位の溶鋼を加熱しながら連続鋳片を実施すれ
ば、浸漬ノズル１や連続鋳造川水冷開鋳型２によって冷
却される上記部位の溶鋼への熱補償が効果的に行われ、
浸漬ノズル外面に凝固殻が生じて浸漬ノズルを損傷する
と言った不都合を招くことが無くなる。

そして、この方法によれば、薄鋳片を連続鋳造する際に
“ノズル詰まりの懸念が少ない大径の浸漬ノズル″が使
用され、ノズル浸漬部−鋳型内壁間の間隔が小さくなっ
て該部分に位置する溶鋼の抜熱度合が大きくなったとし
ても、浸漬ノズル外面に凝固殻が生じない程度に十分な
熱補償が可能である。従って、異形の鋳型を用いたり、
目的寸法よりも厚い内寸の鋳型を使用して後工程で所定
鋳片寸法に変形させると言った手段によることなく、目
的寸法の薄肉鋳片を直接的に安定して鋳造することがで
きる。

なお、本発明において、溶湯の加熱手段をプラズマアー
クに限定したのは、簡易かつ速やかに溶湯の局部的加熱
が可能なアーク照射を大気又はアルゴン雰囲気下で行え
る方法はプラズマアーク照射以外に実用化されていない
ためである。もっとも、溶湯の加熱手段として“高周波
加熱”等も考えられるが、このような方法で所望部分の
みを局部的に高温加熱することは極めて難しいくコント
ロールが難しい）上、水冷銅モールドの裏側に高周波コ
イルを配置することは物理的に困難である。

つまり、プラズマアーク加熱は、アークスポットや照射
距離の調整により溶湯の高温加熱領域を簡単にコントロ
ールできることに加えて、浸漬ノズルが使用される大気
又はアルゴン雰囲気下でも十分に適用可能であるとの、
他に代えがたい利点を有している。

溶湯面に照射するプラズマアークのアークスポットや照
射距離については、次のように調整すれば良い。

即ち、第２図は薄肉鋳片を連続鋳造する際のアクスポッ
ト移動軌跡８の例を示しているが、このように浸漬ノズ
ル１と水冷同鋳型２間の溶湯へのアーク照射は、アーク
スポットをノズル−鋳型間距離程度の大きさとしくアー
クスポットの大きさはアルゴン流及び電圧によって自由
に調節可能である）、これを鋳型に沿って移動させなが
らノズル近傍を均等に加熱するように行うのが良い。

このようにすれば鋳型−ノズル間に凝固殻を生じること
がなく、かつ鋳型への熱負荷も小さい状態で操業するこ
とが可能である。これに対して、アークの照射部を広く
しようとしてアークスポットを大きくすると、鋳型面に
アークの中央部が当ることとなり、鋳型が加熱されて鋳
型の溶損を起こす可能性がでてくるので避けるべきであ
る。

アーク照射面を移動させる具体的手段としては、プラズ
マトーチが一定軸の回りに回転できるようにし、ガン先
端を照射面にむけながら移動させれば良い。また、溶湯
は特に鋳型近傍で冷え易いが、第２図で示したようにア
ークスポットの端を多少鋳型にかかるようにすれば、上
記鋳型近傍の冷えを効果的に防ぐことができる。そして
、鋳型長手手向のアークスポットの移動距離は、ノズル
径の１．５〜２倍程度が最も熱的に有効である。

アークの移入電力は、“鋳型−ノズル間の溶湯に凝固殻
が生じないように熱補償できる程度”に留めるべきで、
それ以上に大きくすることは鋳型への熱負荷が大きくな
って鋳型の損傷につながるので避けるのが良い。

ここで、本発明を実施する際の好適なプラズマアーク加
熱手段の例を示すと次の通りとなる。

ｉ）ノズル浸漬部を挟む両鋳型面側にプラズマトーチ（
例えば第３図に示したようなアルゴンアークのプラズマ
トーチ）を設ける。

ｉｉ）プラズマトーチを一方の極、溶湯面（ダミーバー
）を他方の極とし、この間に電位を与えてプラズマを溶
湯に照射する。

ｉｉｉ　）プラズマトーチの角度やアルゴン流等を調整
することにより、ノズル浸漬部及び鋳型壁面部をカバー
するようにアークスポットの大きさと位置を決定する。

ｉｖ）アークスポットは、照射面が固定しないように首
振り状に移動するようにする。

続いて、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉 前記第１図に示したような連続鋳造装置を用い、鋼薄肉
鋳片の鋳造テストを実施した。

まず、本発明例として、第１表に示す如く、厚さ：１０
０ｍｍ、幅：１２００ｍｍのスラブを外径二８０鶴、内
径：５０龍の浸漬ノズルを用いＡｒプラズマアーク加熱
を行いながら鋳造した。なお、このときに採用したプラ
ズマ装置の電気的条件を第２表に示す。即ち、鋳込み初
期はノズルの温度が低くて熱を奪われ易いので電流値を
１２００Ａと高めにとり、定常期ではこれを７００Ａま
で低減させてプラズマアーク加熱を行った。

また、比較例１として、上記と同一サイズのスラブを、
同じ寸法のノズルを用いプラズマ加熱を行わないで鋳造
した。

更に、比較例２として、同一サイズのスラブを外径：６
０＋ｕ、内径：３０ｎのノズルを用いてプラズマ加熱を
行わないで鋳造した。

ここで、本発明例及び比較例１の場合にはノズルと鋳型
内壁間の距離は約１０ｍとなり、比較例２の場合には２
０酊となったが、鋳造速度は何れ゛も２，５ｍ／ｌ１ｉ
ｎとした。

そして、上記テストにおける鋳造状況を観察し、その結
果を第１表に併せて示した。

この第１表に示される結果からも、次のことが分かる。

本発明例では、鋳込み初期、定常期とも安定した鋳造が
可能で、得られた鋳片の表面及び内質とも良好な薄肉鋳
片が得られる。

一方、比較例１では鋳込み初期にノズルが折損し、鋳造
停止が多発したが、これはノズルと鋳型内壁間の距離が
ｌｏＮと小さいためにその間に凝固殻を生じ、ノズルが
これに拘束されて鋳片引抜に伴い応力が加わって折損し
たものと考えられる。

比較例２では、途中で給湯不足が生じて引抜速度を低下
せざるを得なくなると言う事態と、場面変動が激しくな
ると言う事態が多く起こったが、これはノズル内径が３
０鶴と小さいためにノズル詰まりを生じたことによるも
のと考えられる。

そして、上記結果からは、スラブ厚が１００鶴と薄い場
合でも、本発明で規定したようにプラズマ加熱による熱
補償をすればノズル外径が８０龍と大きな浸漬ノズルを
ものを用いても安定した鋳造が可能となることを６１！
　ｉ＝できる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、薄肉鋳片鋳込
み用の長辺間隔の狭い矩形鋳型を用いた連続鋳造におい
ても、径の大きな浸漬ノズルを適用して安定な作業性の
下で高品質鋳片の鋳造が可能となるなど、産業上極めて
有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る連続鋳造法を説明した概略模式
図である。 第２図は、照射するプラズマアークスポットの移動軌跡
例を示した説明図である。 第３図は、アルゴンプラズマトーチの概略説明図である
。 第・４図は、従来の薄肉鋳片連続鋳造用鋳型の１例を示
した図面であり、第４図ｔａ＋は平面図を、そして第４
図（１１）はそのＡ−Ａ断面図、第４図（Ｃ１はＢＢ断
面図をそれぞれ示している。 図面において、 １・・・浸漬ノズル、　　　２・・・水冷銅鋳型。 ３・・・溶鋼、　　　　　　４・・・プラズマトーチ５
・・・プラズマアーク ６・・・鋳片引抜き用ダミーバー ７・・・凝固シェル。 ８・・・プラズマアークスポットの移動軌跡。 ９・・・水冷銅製シリンダー １１・・・鋳型長辺、１２・・・移行面。 １３・・・漏斗状注湯部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行うに際し、該浸漬ノズ
   ルと鋳型内壁間の溶湯をプラズマアークで加熱しながら
   鋳造することを特徴とする、連続鋳造方法。