JPH05212500A - 連続鋳造用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンディッシュ−鋳型直結式の連続鋳造用鋳
型を使って、表面欠陥のない矩形断面の鋳片を製造す
る。 【構成】水冷銅鋳型の段差部にセラミックス鋳型を内挿
し、セラミックス鋳型の外面と水冷銅鋳型との接する面
が、鋳型の外側に向かって凸なる曲面にて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面欠陥の少ない角形
鋳片を製造するのに適した溶融金属の連続鋳造用装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属、特に溶鋼の鋳造は、図３に示
す連続鋳造法が主流となっている。この方法は、タンデ
ィッシュ１の溶鋼６を浸漬ノズル２を介して注入孔2aか
ら鋳型３内へ連続的に注入し、鋳型３からはガイドロー
ラ５を経て凝固シエル７を介してピンチロール８によっ
て引き出される。構造的にはタンディッシュ１と鋳型３
とが分離されている。鋳型３内の溶鋼上面には酸化物を
主体とするフラックス10がいわゆるパウダーとして添加
され、溶鋼上面の酸化防止、冷却防止を図っている。

【０００３】しかしながら、この方法では浸漬ノズル２
からの注入流により溶鋼面が変動することによるパウダ
ーの巻き込み、あるいは鋳型内の凝固シェル７の部分的
な再溶解といった問題があり、鋳片表面に欠陥を生じる
ことがある。また最近、省工程の観点からできるだけ最
終製品の形状に近い鋳片を鋳造するニアネット連続鋳造
法へのニーズが高まっているが、従来の連続鋳造法にお
いてそのようなニアネット連続鋳造を行うと、小断面の
鋳片を鋳造する際には溶鋼上面へ前記フラックスを添加
することが不可能に近く、十分な保温ができないことか
ら浸漬ノズル閉塞の多発、浸漬ノズル周囲の溶鋼凝固の
発生が見られるため、浸漬ノズルの使用も不可能であっ
た。

【０００４】これに対し、近年、タンディッシュ−鋳型
直結式の装置を使った連続鋳造法が提案されている。図
４および図５に概念図で示すように、このタンディッシ
ュ−鋳型直結式の連続鋳造用装置では、浸漬ノズルが取
り去られ、タンディッシュと鋳型を一体化して構成して
いる。この方式によれば、浸漬ノズル閉塞、パウダー巻
き込みの心配がないため、特に小断面鋳片の鋳造に有効
であり、省工程（特に熱延工程）が可能であると考えら
れる。

【０００５】さらに溶鋼はタンディッシュから鋳型まで
周囲雰囲気にさらされることがないため、清浄な鋳片の
製造をも期待することができる。しかし、水冷銅鋳型３
と接続耐火物９の接点で凝固シェルが生成し、鋳片断面
を一部示す図６においてそれぞれ記号 M、T で示すよう
な、引抜マークおよびホットティアという鋳片欠陥とな
る。ここに、引抜きマークM は引抜ピッチごとに表われ
る新旧シェルの継ぎ目（水冷銅鋳型からのシェルと接続
耐火物からのシェル）であり、ホットティアT は引抜ピ
ッチごとに表われる表面横割れである。これらの欠陥は
そのまま成品欠陥となるので、圧延加工に先立って切削
除去する必要がある。

【０００６】タンディッシュ−鋳型直結式連続鋳造の引
抜マーク発生防止策の１つとして、セラミックス鋳型を
銅鋳型に内挿する方法が採用されている。例えば、特開
昭52−50929 号公報には耐火物と黒鉛管を内挿した鋳
型、また特開昭58−151939号公報には耐熱、潤滑、耐食
性サーメット導管−鋳型で鋼の鋳造が可能であることが
示されている。

【０００７】さらに、特開昭64−27743 号公報にはセラ
ミックスの耐熱衝撃性を向上させるために焼きばめ等の
方法で内挿セラミックス材に圧縮応力を加える方法が、
特開平１−286967号公報には熱衝撃抵抗性、熱応力抵抗
性に優れた水冷銅鋳型に内挿するセラミックス鋳型の製
造方法が記述されている。セラミックス鋳型を使用する
理由は、冷却を緩和することであり、その効果として三
菱製鋼技法Vol.19, No.12(19885)に記載されているよう
に、引抜マークが軽減する。

【０００８】しかし、上記の方法はいずれも事実上丸型
の鋳片に限られ、矩形断面をもった角型鋳片 (スラブ、
ブルーム、ビレット) の製造は、鋳型変形の様子を示す
図７からも分かるように鋳型が変形するため困難であっ
た。ここに図７は水冷銅鋳型３の上部にセラミックス鋳
型４を内挿した平坦な鋳込壁をもった鋳型の場合の鋳込
み時の鋳型のタワミの様子を示すもので、かなりの変形
がみられることが分かる。

【０００９】セラミックス鋳型を使用した角型鋳片のタ
ンディッシュ−鋳型直結式ＣＣ法については特開昭62−
45449 号公報に黒鉛鋳型の外挿の水冷ジャケットを幅方
向に分割して設けることにより黒鉛鋳型の変形を防止す
る方法が記述されている。しかし、鋳型の組立の効率が
悪く、実用的ではなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は取扱いが容易
で、なおかつ表面欠陥のない矩形断面の鋳片の鋳造を可
能とする連続鋳造用鋳型を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】セラミックス鋳型を使用
したタンディッシュ−鋳型直結式連続鋳造法が角型鋳片
の鋳造に適用できない原因の一つに、図７に関連してす
でに述べたように、セラミックス鋳型が熱負荷により変
形することが挙げられる。セラミックス鋳型が変形する
と、1)鋳片の肉厚変動、2)セラミックスと水冷銅の接触
不良による抜熱不足、3)セラミックスの破損という問題
が生じる。

【００１２】ここに、本発明は、上端においてタンディ
ッシュに直結された鋳型部から成る、矩形断面の鋳片を
製造する連続鋳造装置であって、前記鋳型部が、鋳型部
上端にまで延設された段差部をその上部に備えた水冷銅
鋳型の鋳型本体と、該段差部内に内挿されたセラミック
ス鋳型とから構成され、該セラミックス鋳型の外面と水
冷銅鋳型との接する面が、少なくとも鋳型長辺側におい
て、鋳型の外側に向かって凸なる曲面にて構成されるこ
とを特徴とする連続鋳造装置である。

【００１３】このように本発明にかかる連続鋳造装置
は、鋳型部からなり、タンディッシュとの直結の態様と
しては、普通上述のセラミックス鋳型が接続耐火物を介
して、タンディッシュ底部に固定されるというものであ
る。また、セラミックス鋳型の上端が押さえ板等により
直接タンディッシュ底部に固定されてもよい。タンディ
ッシュからの溶鋼が鋳込途中、あるいは最中にタンディ
ッシュと鋳型の接続部から漏れたり大気に触れることが
なければ、特定形式のものに制限されない。また、鋳込
方向としての縦型であっても横型であってもいずれであ
ってもよい。

【００１４】なお、銅製鋳型本体にあってセラミックス
製鋳型の長手方向の占める割合であるが、鋳型本体とし
ては少なくとも半分を占めればよく、一方、セラミック
ス鋳型としてもその目的が鋳込み直後の冷却の緩和であ
ることから、それが実現されれば特に制限されない。

【００１５】

【作用】次に、本発明の作用について添付図面を参照し
て詳述する。なお、添付図面において同一部材は同一符
号をもって示す。図１は、本発明にかかる連続鋳造用装
置の概略説明図であり、従来と同様にタンディッシュ１
内の溶鋼６は鋳型３に注入され、凝固シェル７はガイド
ローラ５を経てピンチロール８によって引き出される。
鋳型３はその上端が接続耐火物９を介してタンディッシ
ュ１の本体と直結されている。

【００１６】ここに、本発明によれば、鋳型３の上部に
はその上端に至るまで段差部11が延設されており、その
部分にセラミックス鋳型４が嵌め込まれている。本発明
によれば、セラミックス鋳型４の使用により、鋳片の初
期凝固部が緩冷却となるために、接続耐火物９とセラミ
ックス鋳型４の接続部 (図１のａ点) でシェルが生成せ
ず、鋳型内でシェルが生成するため、表面欠陥のない鋳
片が得られる。さらにセラミックス鋳型４の外面が凸な
る曲面であるために、熱負荷の大きい幅中央部で肉厚が
大きくなりセラミックス鋳型４が剛性を持つことによ
り、セラミックス鋳型４の溶鋼側への張り出しが軽減さ
れる。

【００１７】図２はこのセラミックス鋳型４を平面図で
示す。図中、回りの水冷銅鋳型３がセラミックス鋳型４
の外面と接する面が凸なる曲面であり、同様にセラミッ
クス鋳型の外面は銅鋳型と同じく凸なる曲面となってい
る。辺中央部の断面２次モーメントを大とすることでセ
ラミックス鋳型の溶鋼側への撓みを小とするためであ
る。鋳型は４枚の板を張り合わせることによって角型に
構成されている。一般には長辺のみにそのような肉太部
を設けるだけでよいが、必要により短辺部にも設けても
よい。

【００１８】すなわち、図２(a) は、鋳片厚み(t) が30
mm超の場合のセラミック鋳型とその周囲の銅製鋳型との
関係を示すが、それに示すように、銅製鋳型３はセラミ
ックス鋳型４を内挿することのできる構造を有しかつ、
鋳型長辺および短辺のいずれにおいてもセラミックス鋳
型４の外面と銅製鋳型３のセラミックス鋳型と接する面
が鋳型の外側に向かって凸なる曲面となっている。梁の
撓みと同様に、中央部でモーメントが最大となるため、
中央部で断面２次モーメントを大として撓みを小とす
る。

【００１９】図２(b) は、肉厚10mm超、30mm以下の薄鋳
片の場合のセラミック鋳型と銅製鋳型との関係を示すも
ので、この場合は図２(b) に示すように鋳型短辺側に曲
率をつける必要がない。図２(c) は、鋳片の厚みが10mm
以下というように、薄鋳片の場合を示すものであって、
そのような薄鋳片であれば、図２(c) に示すように鋳型
短辺側にはセラミックス鋳型を内挿しなくともよい。

【００２０】本装置は角型鋳片の中でも特に肉厚30mm以
下の薄鋳片製造時に効果を発揮するが、肉厚30mm以上の
スラブあるいはビレット、ブルームにも充分対応でき
る。

【００２１】また、本発明にかかる連続鋳造用装置は70
0 mm幅以上の広幅鋳片にも適用が可能である。なお、前
記外側に向かって凸面をなすセラミックス鋳型は幅400
〜1200mmの矩形断面の鋳片の場合に対して、凸面は円弧
状であっても放物線状であってもよく、凸部の量は最大
20mmもあれば十分である。最終的には、セラミックス鋳
型の外面の円弧の半径は、鋳片の形状 (スラブ、ビレッ
ト、ブルーム) 、幅、セラミックス材質により決められ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を図１に示す装置を用いて行っ
た実施例に基づいて説明する。鋳造は幅400 、800 mm、
肉厚10、30mm薄鋳片について実施した。セラミックス鋳
型と銅鋳型には長辺側のみ円弧を付与し、その曲率半径
は鋳片800 mm幅のものに対しては6000mm、鋳片400 mm幅
のものに対しては4000mmとした。

【００２３】鋳造金属はSUS304ステンレス鋼と炭素鋼
(Ｃ鋼: Ｃ含有量 0.2％) であり、タンディッシュ内の
溶湯温度は液相線温度より40〜50℃高くした。引抜サイ
クルは100cpmで間欠引抜として鋳造速度は鋳片断面形状
鋳型材質に応じて種々変更した。

【００２４】実施の鋳込み条件および結果を表１に示
す。また比較例の条件および結果を表２、表３に示す。
なお、表２の結果はセラミックス鋳型外面と銅製鋳型内
面がストレートで円弧が付与されていない従来の鋳型で
鋳造した場合のそれであり、特に、表３はセラミックス
鋳型を使用せず、銅製鋳型のみで鋳造した場合である。

【００２５】表２の結果から明らかなように、比較例の
実験No. 19〜36において400mm 幅鋳片の鋳造時はセラミ
ックス鋳型が溶鋼側に変位して鋳片の肉厚が変動し、80
0 mm幅鋳片の鋳造時はセラミックス鋳型の変位が大きく
破損した。また、表３の結果から明らかなように、比較
例の実験No. 37〜42においては鋳片表面に引抜マーク、
ホットティアという欠陥が存在した。これに対し、表１
の本発明例 (実験No.1〜18) ではいずれも引抜マークお
よびホットティアの表面欠陥、肉厚変動のない良好な鋳
片を得ることができた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
面欠陥、肉厚変動のない矩形鋳片を連続鋳造することが
でき、省工程、省エネルギーによって製造工程の著しい
低減が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造装置の一実施例の要部断面図
である。

【図２】図２(a) 、(b) 、(c) は、それぞれ鋳片肉厚に
応じた、本発明の連続鋳造用装置の鋳型部の横断面図で
ある。

【図３】従来の連続鋳造方法の概念図である。

【図４】タンディッシュ−鋳型直結式連鋳法の概念図で
ある。

【図５】別のタンディッシュ−鋳型直結式連鋳法の概念
図である。

【図６】引抜マークとホットティアを説明する鋳片の部
分断面図である。

【図７】角型鋳片鋳造時の鋳型変形の説明図である。

【符号の説明】

1 : タンディッシュ 2 : 浸漬ノズル 2a: 注入孔 3 : 水冷銅鋳型 4 : セラミックス鋳型 5 : ガイドロール 6 : 溶鋼 7 : 凝固シェル 8 : ピンチロール 9 : 接続耐火物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端においてタンディッシュに直結され
   た鋳型部から成る、矩形断面の鋳片を製造する連続鋳造
   用装置であって、 前記鋳型部が、鋳型部上端にまで延設された段差部をそ
   の上部に備えた水冷銅鋳型の鋳型本体と、該段差部内に
   内挿されたセラミックス鋳型とから構成され、該セラミ
   ックス鋳型の外面と水冷銅鋳型との接する面が、少なく
   とも鋳型長辺側において、鋳型の外側に向かって凸なる
   曲面にて構成されることを特徴とする連続鋳造用装置。
2. 【請求項２】 鋳型長辺側にのみセラミックス鋳型が内
   挿された請求項１記載の連続鋳造用装置。