JPH03264143A - 連続鋳造方法及びその鋳型 - 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］ 本発明は連続鋳造方法及びその鋳型に関し、さらに詳し
くは、表面割れの少ない高品質鋳片を製造する連続鋳造
技術に関する。

〔従来の技術〕

従来のモールドパウダーを用いた連続鋳造法に使用する
鋳型の説明図を第１Ｏ図に示した。浸漬ノズル７を通し
て鋳型に注入された溶鋼は水冷された鋳型材１を介して
抜熱され、凝固シェル４を形成する６形成した凝固シェ
ル４はサポートロール８により形状を保ちつつビンチロ
ール等の引抜装置により下方向に順次引抜かれる。この
時に鋳型・凝固シェル間の焼き付き防止と潤滑特性の向
上を目的としてモールドパウダー５をメニスカス上に散
布して用いている。モールドパウダー５はこの他に浮上
した非金属介在物の吸収除去と溶鋼の保温及び再酸化防
止等の役目も兼ねている。

このモールドパウダー５は鋳型と＃固シェル４との間に
流入し、鋳型・凝固シェル間のモールドパウダー３を形
成する。モールドパウダー５の凝固温度は一般に１００
０−１１００℃前後であり、一方従来の鋳型材１は熱伝
導率の高い銅合金を用いているために、銅合金の高温耐
力を考慮してその表面温度は４００℃以下となるように
設計されている。このため−度メニスカス上で溶融して
鋳型から凝固シェル間に流入したモールドパウダー３は
鋳型に接する面の温度がモールドパウダーの凝固温度以
下であることから鋳型材側では固化し、この時モールド
パウダーと鋳型間にエアーギャップ層６を形成する。第
１０図では模式的に均一なエアーギャップ層を示してい
るが、実際には同相パウダーと鋳型が接触した部分と離
れた部分が混在しており、その領域が時間的にも空間的
にも変化していると考えられる。なお、２はモールドフ
レームである。

鋳型の抜熱特性を考慮すると、エアーギャップ層６の生
成により抜熱量の低下を生ずる結果となる。このために
初期凝固層の厚みに大きく影響する。

すなわち、エアーギャップ層６が厚いところでは凝固が
遅れ、反対にエアーギャップ層６が薄いところでは凝固
が進み、結果的に凝固シェル４の不均一生成となり、熱
応力も加わって鋳片の表面縦割れやブレークアウトが発
生していた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述の問題点を解決し均一なシェル凝固が達成
され、表面割れやブレークアウトがなく安定した鋳造を
可能とする連続鋳造方法及びその鋳型を提供することを
課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上述の課題を解決するものであり、（１）方
法発明は、連続鋳造方法に適用され、次の方法を採った
。すなわち、 溶湯に面する鋳型表面温度を、使用するモールドパウダ
ーの凝固温度以上でかつ鋳造金属の凝固点未満に維持し
て鋳造することを特徴とする連続鋳造方法である。

（２）装置発明は、連続鋳造鋳型に適用され、次の技術
手段を採った。すなわち、 ■冷却水通路を内在したＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の鋳型
材と冷却水通路に冷却水を導く冷却水供給路を設けたバ
ックフレームとからなることを特徴とする連続鋳造鋳型
である。

鋳型材の冷却水通路から鋳型面までの距離を２〜１５ｍ
ｍとするのが好適である。

鋳型材の冷却水通路から鋳型面までの距離を、鋳造方向
に従い変化させるように構成してもよい。

鋳型材の冷却水通路の穴径を５〜１５ｍｍ、それぞれの
穴ピッチを７〜２．５　ｍ　ｍにするのが好適である。

■Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の鋳型材と鋳型材の背面に複
数の矩形形状の冷却水通路を設けたバックフレームとか
らなることを特徴とする連続鋳造鋳型である。

Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の鋳型材厚みを２〜１５ｍｍと
することができる。

さらに、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の鋳型材厚みを鋳造方
向に従い変化させるように構成してもよい。

冷却水通路幅を５〜１５ｍｍとし、そのピッチを７〜２
５　ｍ　ｍとすれば更に好適である。

さらに、冷却水通路は丸穴以外に第９図に示すようなス
リット方式を■、■の装置に採用してもよい。

［作用〕 本発明は上述の鋳型・モールドパウダー間のエアギャッ
プ層の低減を目的として行われたものである。

本発明の鋳型の作用を第７図を用いて説明する。本発明
の特徴は鋳型材質を銅合金から熱伝導の低い（約１　／
　２０　）　Ｎ　ｉ　−Ｃｒ　−Ｆ　ｅ系合金とし、鋳
型材の表面温度を７００℃以上に保ちつつ、かつ鋳型材
の表面温度以下の凝固点を有するモールドパウダーを使
用することにある。すなわち鋳型材表面温度をモールド
パウダーの凝固温度以上に保ちつつ鋳造を行うため、鋳
型ｌと凝固シェル４間のモールドパウダー３は固相状態
が消失し、液相状態に保たれる。このため第１０図に示
されるようなエアーギャップ層６が従来方法に比較して
著しく減少する。このため不均一凝固の減少を実現する
ことが可能となる。

なお、冷却水通路の穴径、穴ピッチの数値を限定する理
由は、 ■　穴径が５ｍｍ以下であると、芯がぶれ精度がでない
ので深い穴の加工は不可能である。

また、穴ピッチも７ｍｍ以下では隣接する穴と接する恐
れがある。また、穴径、穴ピッチとも小さくなる捏和工
費が高くなる。

穴径が１５ｍｍ以上では均一な冷却ができない。また、
穴ピッチが２５ｍｍ以上で６均一な冷却ができない。

■　冷却水通路幅についても上記と同様な理由による。

［実施例〕 実施例−１ 第１図〜第３図は本発明の鋳型の第１の実施例の説明図
であり、第１図は横断面図、第２図は第１図の○印部の
拡大図、第３図は縦断面図を示している。

なお、図中、１１は長辺側鋳型材、１２は短辺側鋳型材
、１３は長辺側バックフレーム、■４は短辺側バックフ
レーム、１５は冷却水通路、１６は０リング、１７は冷
却水供給路、１７ａは排水路、１７ｂは冷却水ヘッダで
ある。

鋳型材１にはインコネル７１８を使用した。また第２図
に示すように、冷却水通路１５は孔径　　　ａ＝１０ｍ
ｍ 孔ピッチ　ｂ＝　１５ｍｍ としたものである。

さらに、第３図に示すように冷却水通路から鋳型材表面
までの距離は上部で４ｍｍ、下部で１２ｍｍとし、鋳造
方向に従いその距離を大きくしたものである。これにつ
いて詳細に説明する。

鋳型材表面温度　　　　Ｔｓ（℃） 冷却水通路〜鋳型材表面間の距離（板厚）ｔ　　（ｍ） 鋳型材熱伝導率　　　　１．　（Ｋｃａｌ／ｍ　ｈｒ　
℃）冷却水〜鋳型間熱伝達係数 ｂｗ（Ｋｃａｌ／＋ｗ２ｈｒ　’Ｃ） 冷却水温度　　　　　　Ｔｗ（’Ｃ） 熱流束　　　　　　　　ｑ　（Ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ℃）
とすると、 Ｔ　ｓ　＝　（ｔ　／　ｌ　＋１　／　ｈ　ｗ　）　ｑ
＋　Ｔ　ｗここで、 Ｔｗ＝３０　℃ ｈ　Ｗ　：２０．　０００　　　Ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ℃
λ　　＝　１　６　　　Ｋｃａｌ／ｍ　ｈｒ　℃として
、ｔによるｑとＴｓとの関係を図示すると第８図となる
。

鋳造速度１．８ｍ／ｍｉｎでメニスカス部における熱流
束は約２４０　Ｘ　Ｉ　Ｏ’　Ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ”ｃ
であり、４ｍ／ｍｉｎ程度の高速鋳造では４００×１０
’　Ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ℃が予測される。また鋳型出口
部における熱流束は鋳造速度１．０ｍ／ｍｉｎで７０　
Ｘ　１０　’　Ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ’ｃ程度である。

従って、鋳型材の冷却水路からの距離ｔは２〜１５ｍｍ
程度必要となる。

一般に熱流束はメニスカス近傍で大きく鋳型の下部で小
さくなっているため、鋳造方向に均一な鋳型材表面温度
を得るためには、ｔをメニスカス部で薄く、鋳型下部で
厚くすればさらに好適である。

この鋳型材を使用した場合の鋳型の温度プロフィールを
伝熱数値解析した結果、鋳型表面温度は冷却水孔の間の
位置で最高８２５℃となっていた。本鋳造条件では鋳型
の抜熱量（鋳型冷却水流量×冷却水温度上昇）は従来の
銅合金の鋳型に比較して約３０％の増加が認められ前述
のようなエアーギャップ層の減少が確認された。また鋳
造中のＦｅＳ添加テストにより幅方向の凝固シェル厚の
不均一度も改善されていることが認められた。

以上の理由から、鋳型抜熱量が均一でありかつ抜熱量の
増大が得られるので鋳造速度の増大時にも鋳型下端での
凝固シェル層が増し、ブレークアウトの危険性が減少す
るものと推定される。

なお鋳型材１にインコネル７１８を使用した場合には、
７００℃における高温強度（０，２％耐力）も９５ｋｇ
／ｍｒｒ？と十分大きいため、鋳造前後の熱変形もなく
、長時間使用が可能であった。

実施例−２ 幅１２００ｍｍＸ厚さ２２０ｍｍの中炭素鋼を、 鋳造速度　　　　　　　　　１．２ｍ／ｍｉｎオシレー
ションサイクル　　１３０ｃｐｍオシレーションストロ
ーク　６ｍｍで 鋳型材Ｍ１．Ｍ２　（組成は第１表参照）は第２図に示
す型式で、 孔径１０ｍｍ　　　孔ピッチ１５ｍｍ の鋳型を使用し、鋳型材Ｍ３　（組成は第１表参照）は
、第９図に示すように冷却水通路１５ａをスリット型式
とした従来鋳型を用いた。

本実施例の鋳型材の成分、熱伝導率、高温０．２％耐力
を第１表に、モールドパウダーの成分、粘度、凝固点を
第２表に示した。また、第３表は実施結果を示したもの
である。

実施例−３ 第４図〜第６図は本発明の鋳型の第３の実施例の説明図
であり、第４図は横断面の部分拡大図、第５図は第４図
のＡ−Ａ矢視断面図、第６図は縦断面図を示している。

鋳型材１８にはインコネル７１８を採用した。

なお、図中、１９は本箱、２０は鋳型材取付ボルト、２
０ａはナツト、２１は冷却水通路、２２は冷却水ヘッダ
、２３は冷却水供給路、２４は排水路、２５はＯリング
である。

鋳型材１８の板厚は５ｍｍであり、鋳型長さは７００　
ｍ　ｍとしている。背面の水箱１９は鋼鉄製でその冷却
水通路２１は１５ｍｍＸ　１０ｍｍの矩形形状でピッチ
は２０ｍｍとした例である。

すなわち、第４図において ｄ、ｅ＝５ｍｍ　　　ｃ＝１５ｍｍ とした。

鋳型材１８と水箱１９は鋳型材１８に溶接したポルト２
０とナツト２０ａによりしっかりと固定されている。

この実施例は鋳型材１８が熱応力により反ろうとする力
を極力小さくするために、板厚を薄くシた点が特徴であ
る。

本実施例も前例と同様鋳型表面温度はモールドパウダー
の凝固温度以上に高くすることができ、モールド表面側
の固相状態のモールドパウダーが皆無となり、凝固シェ
ルとモールドの間は液相状態のモールドパウダーが充填
されエアーギャップ層を皆無にすることができた。

［発明の効果］ 本発明は、均一なシェル凝固が達成され従来に比べ表面
割れの少ない高品質な鋳片をブレークアウトすることな
く安定して鋳造することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の鋳型の第１の実施例の説明図
であり、第１図は横断面図、第２図は第１図の部分拡大
図、第３図は縦断面図を示し、第４図〜第６図は本発明
の鋳型の第３の実施例の説明図であり、第４図は横断面
の部分拡大図、第５図は第４図のＡ−Ａ矢視断面図、第
６図は縦断面図を示し、第７図は本発明の作用説明図、
第８図は板厚をパラメータとした場合の熱流束と鋳型材
表面温度との関係グラフ、第９図は本発明に使用してい
る冷却水通路をスリット型式とした従来鋳型、第１Ｏ図
は従来の連続鋳造鋳型の縦断面の説明図である。 ■・・−鋳型材　　　　　２−バックフレーム３・−鋳
型−凝固シエル間のモールドパウダー４・・・凝固シェ
ル ５−・メニスカス上の溶融モールドパウダー６−・・エ
アーギャップ層 ７−・−浸漬ノズル　　　８・・・サポートロール１１
−・−長辺側鋳型材　１２・−・短辺側鋳型材１３−長
辺側バックフレーム １４・・−短辺側バックフレーム １５．１５ａ・・・冷却水通路（鋳型材内）１６・・・
０リング １７−・−冷却水供給路（バックフレーム内）１７ａ・
・−排水路（バックフレーム内）７ｂ−・・冷却水へラ
ダ ８・・−鋳型材 ０−ボルト １−−一冷却水通路 ３−・−冷却水供給路 ５−０リング ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ・−寸法 １９・−木箱 ２０ａ・・・ナツト ２２・−・冷却水へラダ ２４−・排水路 出 代 願 理 人 人 川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　連続鋳造するにあたり、溶湯に面する鋳型表面温度
   を、使用するモールドパウダーの凝固温度以上でかつ鋳
   造金属の凝固点未満に維持して鋳造することを特徴とす
   る連続鋳造方法。 ２　連続鋳造鋳型において、冷却水通路を内在したＮｉ
   −Ｃｒ−Ｆｅ系合金の鋳型材と該冷却水通路に冷却水を
   導く冷却水供給路を設けたバックフレームとからなるこ
   とを特徴とする連続鋳造鋳型。 ３　該鋳型材の冷却水通路から鋳型面までの距離が２〜
   １５ｍｍである請求項２記載の連続鋳造鋳型。 ４　該鋳型材の冷却水通路から鋳型面までの距離を、鋳
   造方向に従い変化させたことを特徴とする請求項２又は
   ３記載の連続鋳造鋳型。 ５　該鋳型材の冷却水通路の穴径が５〜１５ｍｍであり
   、それぞれの穴ピッチが７〜２５ｍｍである請求項２、
   ３又は４記載の連続鋳造鋳型。 ６　連続鋳造鋳型において、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の
   鋳型材と該鋳型材の背面に複数の矩形形状の冷却水通路
   を設けたバックフレームとからなる連続鋳造鋳型。 ７　該Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の鋳型材厚みが２〜１５
   ｍｍである請求項６記載の連続鋳造鋳型。 ８　該Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の鋳型材厚みを鋳造方向
   に従い変化させたことを特徴とする請求項６又は７記載
   の連続鋳造鋳型。 ９　該冷却水通路幅が５〜１５ｍｍであり、そのピッチ
   が７〜２５ｍｍである請求項６、７又は８記載の連続鋳
   造鋳型。