JPH03294045A - 中空鋳片の連続鋳造装置 - 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、中空鋳片の連続鋳造装置に関する。

二の発明は、比較的薄肉の鋼管などの製造に利用される
。

［従来の技術］ 連続鋳造により最終製品管に近い中空鋳片を得ることか
できれば、高合金のような圧延加工不良材を始めとする
各種材質の金属管製造に大幅なコストダウンを期待する
ことができる。

このような中空鋳片を連続鋳造する装置は、従来より広
く検討されてきており、また種々の装置が提案されてい
る。

これらの装置の一つに、上方に向って広がるように開口
する湯溜りを貫通して冷却鋳型に至るまで柱状中子を挿
入して冷却鋳型と柱状中子との間に環状の空間を形成し
、湯溜りに溶融金属を注入しながら冷却鋳型から中空鋳
片を引き抜き、中空鋳片を連続鋳造する装置がある。湯
溜りを上方に向って広がるように開口する形状としてい
るのは５注入された溶融金属の湯面変動の影響を小さく
するとともに、タンデイツシュなどから湯溜りへの湯の
供給を容易にするためである。冷却鋳型は湯溜りの下方
に配置されている。柱状中子は内部より冷却される。ま
た、鋳片と鋳型および柱状中子との焼付き防止、あるい
は鋳片の引抜き抵抗を小さくするために−、冷却鋳型お
よび柱状中子は上下に振動される。このような装置に属
するものとして、たとえば特開平１−１５０４３３号公
報あるいは特開平１−１５０４３４号公報の中空鋳片連
続鋳造用モールド装置がある。

中空鋳片の連続鋳造の他の方法として、ベーラ−法が知
られている。溶鋼はタンデイツシュより下方に所定距離
離隔された鋳型内に供給される。鋳型により冷却された
周囲の凝固シェルは、内部に溶鋼を保持した状態で所定
径の円周に沿ってサポートロールによってガイドされ、
内部溶鋼の上昇がもはやおこりえない高さまで上昇され
る。そのため、それ以上の高さに引き上げられる鋳片は
中空形状を有することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記特開平１−１５０４３３号公報あるいは特開平１−
１５０４３４号公報で開示された鋳造装置では、冷却鋳
型に接する鋳片外径側および柱状中子に接する鋳片内径
側の両方から溶融金属は凝固する。この結果、鋳片内部
に偏析が生じるという問題があった。

また、上記ベーラ−法による中空鋳片の連続鋳造方法で
は、内部に溶鋼が保持されているため凝固シェルの成長
は周囲の鋳型による外側からのみの一方向凝固であるた
め、偏析が生じることなく中空鋳片を鋳造することがで
きる。しかしながら、この方法ではタンデイツシュと鋳
型とが所定距離離隔されるため、凝固開始位置の溶鋼静
圧が低くなり、鋳片の肉厚が不均一になりやすい。また
、鋳片はサポートロールにより円周に沿って曲げられる
ため、鋳造可能な材料が曲げ抵抗の強い金属に限られる
。そのうえ、鋳片内部の溶鋼は連通管の原理で鋳型内と
同じ湯面レベルを保持するので鋳型以降の溶鋼静圧が高
くなり、バルジングが発生しやすい等の問題点を有する
。

そこで、この発明は偏析および表面欠陥がない、均一な
厚みの中空鋳片を、鋳造材料の制限を受けることなく、
しかもバルジングを発生することなく鋳造することがで
きる中空鋳片の連続鋳造装置を提供しようとするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ この発明の中空鋳片の連続鋳造装置は５上方に向って広
がるように開口する湯溜りと、湯溜りの下方に配置され
た冷却鋳型と、湯溜りを貫通して冷却鋳型内に至る柱状
中子とを備え、湯溜りから冷却鋳型に溶融金属を供給し
ながら冷却鋳型から中空鋳片を引き抜く装置において、
内径が冷却鋳型と同径の非冷却鋳型が、湯溜りと冷却鋳
型との間に設けうわている。また、湯溜り、非冷却鋳型
ならびに湯溜りおよび非冷却鋳型内の溶融金属を溶融金
属の液相線以上の温度に保持する誘導加熱装置を備えて
いる。

中空鋳片の断面形状は、円形に限られるものではなく、
長円形、角形などであってもよい。

湯溜りおよび非冷却鋳型を構成する耐火材は、湯溜りお
よび非冷却鋳型を誘導加熱するために導電性を要し、ま
た湯溜りおよび非冷却鋳型の壁厚を薄くし、加熱誘導コ
イルを湯溜りおよび非冷却鋳型内の溶融金属にできるだ
け近づけるために高強度であることが望ましい。このよ
うな耐火材として、アルミナグラファイトなどを用いる
ことができる。湯溜りおよび非冷却鋳型は、一体として
形成することか望ましい。一体化により、湯溜りおよび
非冷却鋳型の製造が容易となるとともに、これらの強度
が向上する。また、湯溜りと非冷却鋳型とか別体である
場合、両者の接合部に溶融金属が侵入し、ここで凝固殻
が成長すると、スティッキングを生じ、鋳片表面性状に
悪影響を及ぼす。そのため、湯溜りと非冷却鋳型との接
合部は、上記凝固殻の成長がないよう溶融金属の液相線
温度以上に加熱保持されなければならない。なお、凝固
殻との潤滑性向上を狙フて、たとえばボロンナイトライ
ドのリングを内挿する場合においても同様である。

湯溜りの出側から冷却鋳型に至る間の内径は、鋳片の外
径と同径にすることが好ましい。この点、従来の連続鋳
造装置では湯溜りと冷却鋳型とを結ぶ湯道に内径方向に
突出するブレークリングなどが配置されている。ブレー
クリングを用いることにより、凝固開始点の一定化なら
びに湯面下に位置づけることによりオシレーションマー
クの低減は図られるが、コールドシャットクラックなら
びにホットティアを生じ、鋳片表面性状の欠陥は解決さ
れない。これに対し、この発明では湯溜りおよび非冷却
鋳型ならびにこれら内の溶融金属をこれの液相線温度以
上に加熱することにより、湯溜りでの凝固を防止すると
ともに、凝固開始点を湯面下に制御することにより鋳片
表面性状の改善を図っている。

鋳片の凝固収縮に応じて、柱状中子は下方に向りて先細
りとすることが好ましい。先細りのテーパーの大きさは
０，５〜１．０９６程度である。これにより、柱状中子
からの鋳片の分離がよくなり、凝固殻の割れ、スティッ
キングあるいはブリードの発生が防止される。柱状中子
は良熱伝導性の材料、たとえば銅、カーボン、炭化けい
素などが用いられる。また、銅の表面に炭化けい素など
の耐熱材料をコーティングしてもよい。

［作用］ 湯溜り、非冷却鋳型ならびに湯溜りおよび非冷却鋳型内
の溶融金属は加熱により溶融金属の液相線温度以上に保
持されるので、湯面よりも下方から凝固が始まる。また
、非冷却鋳型および非冷却鋳型内の溶融金属の加熱によ
り、冷却鋳型内で鋳片外径側が凝固する。この結果、柱
状中子に接する鋳片内径側のみから凝固殻を成長させる
ことができる。溶融金属を加熱して所要温度に積極的に
保持するので、凝固開始点の制御は容易である。

また、上方に向って広がるように開口している、容積の
大きな湯溜りで溶融金属を加熱するので、湯溜り内の溶
融金属の熱容量は大きい。したがって、湯溜り内の溶融
金属の温度変化は少なく、溶融金属を所要温度に保持し
やすい。

［実施例］ 第１図はこの発明の装置の一例を示すものであって、管
状鋼鋳片の連続鋳造装置の縦断面図である。

連続鋳造装置は、主として湯溜り１１、非冷却鋳型１５
、冷却鋳型１８、柱状中子２４、および誘導加熱装置３
３から構成されている。

湯溜り１１は上方に向って広がるように開口しており、
アルミナグラファイトで作られている。湯溜り１】の容
量は、８０００ｃｍ３である。

非冷却鋳型１５は円筒状をしており、湯溜り１１と一体
に形成されている。非冷却鋳型１５の内径は、中空鋳片
Ｐの外径つまり冷却鋳型】８の内径に等しい。

冷却鋳型１８は、溶鋼Ｍに接するグラファイト製の内筒
１９と銅製の外筒２０よりなっている。内筒１９の上端
が非冷却鋳型１５の下端に接続されている。

また、非冷却鋳型１５と内筒１９との接続位置は、外筒
２０の上端より少くとも１０ｍｍ以上下側に位置させて
いる。これは、凝固開始位置を必ず接続位置よりも上方
に位置づけ、接続部への溶鋼Ｍの侵入を防止するためで
ある。

柱状中子２４の本体２５は銅製の庭付円筒よりなってお
り、本体２５は長さが１ｍであり、溶鋼メニスカス位置
における外径が１００ｍｍである。また、下端に向って
先細りとなるように０．４亀の一定のテーパーか付けら
れている。本体２５は湯溜り１１および非冷却鋳型１５
を貫通して冷却鋳型１８内に挿入されている。本体２５
には、２重管を形成するように内部には導水管２７が挿
入されている。導水管２７の頂部には冷却水供給管２９
が、また本体２５の頂部のカバー３０には冷却水排出管
３１がそれぞれ接続されている。冷却水は導水管２７を
通り下降して本体２５下部に至り、ついで本体２５と導
水管２７の間を通って上昇する。冷却水は上昇する際に
本体２５を冷却する。したがって、本体２５は下部にな
るほど強く冷却される。

誘導加熱装置３３は、加熱コイル３４が湯溜り１１およ
び非冷却鋳型１５の外形に沿うように配置されている。

加熱コイル３４には、定格出力２００ｋｗ、１．２ｋＨ
ｚの高周波電源　（図示しない）か接続されている。

タンデイツシュ　（図示しない）の底部に接続された浸
漬ノズル４１が、湯溜り１１に挿入されている。

上記湯溜り１１、非冷却鋳型１５、冷却鋳型１８、およ
び柱状中子２５は加振装置　（図示しない）にて同期し
て上下振動が与えられる。ストロークは±４ｍＩａ、サ
イクルは１１００ｃｐである。

ここで、以上のように構成された装置により、管状鋼鋳
片を連続鋳造する方法について説明する。鋳造した中空
鋳片Ｐは、内径１００■、外径１６０ｍｍ（肉厚３０ｆ
ｆｉｎ）および１８０ｍｍ　（肉厚４０ｍ＋ｏ）の２サ
イズであって、材質は高炭素＃４　（炭素濃度０．５ｔ
）であった。

まず、鋳造開始前に湯溜り１】および非冷却鋳型Ｉ５を
加熱コイル３４により溶＃１Ｍの液相線温度以上に加熱
した。この状態を保持しながら、湯溜り１１、非冷却鋳
型１５および冷却鋳型１８内に柱状中子２４を上方より
挿入し、セットした。

ついで、タンデイツシュ　（図示しない）から浸漬ノズ
ル４１を介し、溶鋼Ｍを湯溜り１１に供給した。注湯開
始から２０秒経過したのちに湯溜り１１、非冷却鋳型１
５等を振動させ、３０秒後に鋳片Ｐの引抜きを開始した
。鋳片Ｐの引抜きはピンチロール（図示しない）により
、引抜き速度は　０．４ｍ／■ｉｎであった。鋳造中、
湯溜り１１、非冷却鋳型１５ならびに湯溜りおよび非冷
却鋳型内の溶鋼Ｍを加熱コイル３４により、溶鋼Ｍの液
相線温度以上に加熱保持した。凝固殻ａの形成開始位置
は鋳片内径側では湯面下ＯＩＩＩＩｍであり、また凝固
の終了位置は鋳片外径側であって冷却鋳型１８内であっ
た。なお、非冷却鋳型１５と冷却鋳型１８との接合部へ
の溶鋼Ｍの侵入によるトラブルなく鋳造することができ
た。

上記のようにして得られた鋳片は、２サイズとも偏析は
発生しなかった。外表面性状については、オシレーショ
ンマークの発生がみられず、良好であフた。また、内表
面性状については、いずれも鋳片のトップ部分およびボ
トム部分以外では割わなどは認められなかった。また、
鋳片肉厚は、周方向および鋳造方向ともに±ｌｍ５ｉの
範囲内で一様であった。

［発明の効果コ この発明によれば、湯溜りなどを積極的に加熱して液相
線温度以上に８１極的に保持するので、柱状中子に接す
る鋳片内径側のみから凝固殻を成長させることができる
。この結果、偏析を生じることなく中空鋳片を鋳造する
ことができる。また、溶湯表面よりも下方から凝固が始
まるので、鋳型の上下振動により発生する鋳片外周面の
オシレーションマークの形成を抑えることができ、表面
性状良好な中空鋳片の連続鋳造が可能とな）た。これに
より、鋳片表面の後処理が不要となった。

さらに、鋳型内に柱状中子を挿入して中空鋳片を鋳造す
る方式であるために、均一な厚みの中空鋳片を、鋳造材
料の制限を受けることのなく、しかもバルジングを発生
することなく鋳造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の一例を示すものであって、管
状鋼鋳片の連続鋳造装置の縦断面図である。 １１・・・湯溜り、１５−・非冷却鋳型、１８−・・冷
却鋳型、２４−・・柱状中子、２７−・導水管、３３−
誘導加熱装置、３４・・・誘導加熱コイル、４１−・・
浸漬ノズル、Ｍ・−・溶鋼、Ｐ・−中空鋳片、ａ・・・
凝固殻。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上方に向って広がるように開口する湯溜りと、湯溜
   りの下方に配置された冷却鋳型と、湯溜りを貫通して冷
   却鋳型内に至る柱状中子とを備え、湯溜りから冷却鋳型
   に溶融金属を供給しながら冷却鋳型から中空鋳片を引き
   抜く中空鋳片の連続鋳造装置において、内径が冷却鋳型
   と同径の非冷却鋳型が湯溜りと冷却鋳型との間に設けら
   れており、湯溜り、非冷却鋳型ならびに湯溜りおよび非
   冷却鋳型内の溶融金属を溶融金属の液相線以上の温度に
   保持する誘導加熱装置を備えていることを特徴とする中
   空鋳片の連続鋳造装置。