JPH0724920B2

JPH0724920B2 - 連続鋳造用鋳型

Info

Publication number: JPH0724920B2
Application number: JP1229895A
Authority: JP
Inventors: 章裕山中; 敬治中島
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-09-05
Filing date: 1989-09-05
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH0394957A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は連続鋳造用鋳型の下部構造に関するものであ
る。

（従来の技術）連続鋳造用鋳型は通常600〜1200mmの長さを有するもの
で鋳型内壁は高い熱伝導率を有する材料、すなわち銅ま
たは銅合金等により構成されている。

このような鋳型を用いて鋳造を行う場合、溶鋼は鋳型壁
内部に供給される冷却媒体（例えば水）により間接的に
冷却作用を受け、鋳型壁に接する部分から漸次凝固が進
行し、凝固シェルの厚さが内部溶鋼の流体静力学的圧力
に耐え得る程度まで成長するに伴い凝固シェルは収縮
し、鋳型壁と凝固シェルの間に空隙を生じる事になる。

特に矩形断面を有する鋳型においては、鋳型の広面壁中
央部と接する鋳片凝固シェルは内部の溶鋼圧力により外
側に膨出し易く鋳型壁面と比較的よく接触し易いが、鋳
型広面側端部および挟面側の下部においては空隙が顕著
に現れ易い傾向がある。

この空隙発生は鋳片から鋳型壁への熱伝導効率を著しく
低下させ、鋳片の凝固シェル成長を大きく阻害し、凝固
シェル厚さの不均一による表面縦割れ等品質欠陥の誘因
となり、さらには凝固シェル破損によるブレークアウト
の大きな要因となる場合が多い。これは現状連続鋳造設
備の大きな基本的問題点となっており、特に高速鋳造化
指向への最大の障害になっている。

そこで本出願人は、平成１年特許願第36643号明細書及び図面におい
て、鋳型下部に形成される鋳片と鋳型間の空隙による鋳
型冷却能の低下を防止することによって凝固シェルの形
成を増進均一化し、潤滑の改善による鋳型壁の甚だしい
摩耗防止を目的として、「矩形断面を有する連続鋳造組
立鋳型において、相対する２対の鋳型壁のうちの何れか
一方もしくは両方の鋳型壁を鋳片鋳込方向に２段以上に
分割形成すると共に、最上流側鋳型壁を除く下流側鋳形
壁を複数の冷却水ガイド板で鋳片幅方向に分割構成し、
対を成す下流側鋳型壁を構成する前記夫々の冷却ガイド
板を互いに接離移動可能に構成した連続鋳造用鋳型」を
提案した。

また、この発明においては、上流側鋳型方向への冷却水
の吹き上げを防止するために、下流側鋳型を構成する冷
却水ガイド板の最上段の列を排水口とすることが望まし
いことを開示している。

さらに本出願人は、平成１年特許願123553号明細書及び図面において、
冷却水の吹き上げを防止する目的で、「相対する２対の
鋳型壁のうちの何れか一方もしくは両方の鋳型壁を鋳片
鋳入方向に２段以上に分割形成した組立鋳型の、最上流
側鋳型と該鋳型に続く下流側鋳型の間に高粘性の液体を
圧入供給する手段を設けた連続鋳造用鋳型」を提案し
た。

（発明が解決しようとする課題）本出願人は平成１年特許願第36643号で提案したの発
明において、冷却水の吹き上げに関する問題点を示し、
この問題点を解決するための手段として前記したの発
明を平成１年特許願第123553号で提案した。

そして、このの発明により冷却水の流速が大きくなっ
ても吹き上げを防止することが可能となったが、その後
の調査により、このの発明には以下の問題を内在して
いることが明らかとなった。

１）冷却水の吹き上げを阻止するために圧入供給した高
粘性液体の供給量が多い場合には、この高粘性液体か上
流側鋳型の下部にまで侵入し、鋳片と鋳型間に侵入して
その間隙を完全にシールしてしまうことになり、上流側
鋳型内の溶鋼表面に投入した潤滑材（例えばパウダーや
オイル）の逃げ場がなくなる。しかして、潤滑材が鋳型
内に堆積することになって潤滑材の消費を損ない、上流
側鋳型と鋳片間の潤滑を悪化させることになる。

２）また、高粘性の液体を圧入供給する場合、高粘性の
液体そのものが余分なコストとなると共に、冷却水を循
環使用する場合、高粘性の液体と水を分離させる工程が
余分に必要となり、操業コストが高くなる。

３）なおの発明に係る鋳型の場合には、冷却水以外に
水蒸気も上流側鋳型内に吹き込まれる。

本発明は上記したような問題点に鑑みて成されたもので
あり、上流側鋳型内に潤滑材が堆積して上流側鋳型内の
潤滑が損なわれることなく、下流側鋳型から上流側鋳型
と鋳片間に冷却水及び水蒸気が吹き上がるのを効果的に
防止し、良好な表面品質の鋳塊を効率良く鋳造できる連
続鋳造用鋳型を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明者らは上記目的を達成するために種々実験、研究
を行った結果、以下の対策を採ることにより従来の問題
点を解決できることが可能であることを知見した。

（１）上流側鋳型と下流側鋳型の間、あるいは上流側
鋳型の下部にガス吹き出し用のスリットを設け、このス
リットからガスを吹き出させることにより下流側鋳型か
ら吐出された冷却水及び水蒸気が上流側鋳型に吹き上が
るのを防止できる。

（２）前記スリットを、水平面より30゜以上90゜未満
下向きに設けることにより、スリットから出たガスはほ
とんど下方向となり、下方向から吹き上がろうとする冷
却水及び水蒸気を効果的に遮断できると共に、上流側鋳
型内へのガス自身の吹き上げもほとんどなく、下方向に
抜け出ようとする潤滑材の移動を妨げず潤滑材は円滑に
消費される。

（３）さらに、下流側鋳型の最上部に吸引スリットを
設置することにより、冷却水ガイド板と鋳片間で発生し
た水蒸気及び冷却水も一部吸引でき、かつ前記スリット
より吹き出したガスを下方向に向けることができる。こ
れにより冷却水、水蒸気の吹き上げ防止をより強化で
き、またガスの上流側鋳型への吹き上げを低減できる。

本発明はかかる知見に基づいて成されたものであり、そ
の第１は、矩形断面を有する連続鋳造組立鋳型におい
て、相対する２対の鋳型壁のうちの何れか一方もしくは
両方の鋳型壁を鋳片鋳込方向に２段以上に分割形成する
と共に、最上流側鋳型壁を除く下流側鋳型壁を複数の冷
却水ガイド板で鋳片幅方向に分割構成し、対を成す下流
側鋳型壁を構成する前記夫々の冷却ガイド板を互いに接
離移動可能に構成すると共に、上流側鋳型と下流側鋳型
の間、あるいは上流側鋳型の下部にガス吹き出し用のス
リットを、水平面より30゜以上90゜未満下向きに設けた
ことを要旨とするものである。

また第２は、前記第１の発明において、下流側鋳型の少
なくとも最上部に、大気圧より減圧された真空系に連結
する排水・排ガス用の吸引スリットを設けたことを要旨
とするものである。

本発明において、スリットの角度を30゜以上、90゜未満
としたのは、角度θが30゜未満の場合には吹き出したガ
スの50％近くが上流側鋳型と鋳片間の間隙に吹き込み、
冷却水吹き上げの遮断効果が悪化するとともに、上流側
鋳型からの潤滑材の流動を妨げることになるからであ
る。

また角度θが90゜以上となるとスリットの吹き出し口が
鋳片と冷却水ガイド板で形成される間隙と対向せず、前
記間隙にガスを吹き込むことが不可能となるからであ
る。

（作用）本発明は、上記した構成を採用することにより、鋳片と
鋳型壁間の間隔を鋳片幅方向に均一となるように制御で
きるのみならず、下流側鋳型より吹き上げてくる冷却水
及び水蒸気をガスによって遮断できる。

（実施例）以下本発明を添付図面に基づいて更に具体的に説明す
る。

第１図（イ）（ロ）は本発明の一実施例を示したもので
あり、連続鋳造用鋳型を上流側鋳型１と下流側鋳型２の
二分割にした場合の組込み構造を示す。

ところで、上流側鋳型１は通常、テーパーを付与された
鋳型壁、または相対する２対の平行鋳型壁を有する。一
方、下流側鋳型２は例えば短冊状の複数の冷却水ガイド
板３より構成され、それぞれ例えば中央のシリンダ４等
の移動装置にリンク５を介して連結され、対を成す鋳型
壁面が接離移動できるように成されている。なお、第１
図中６はスプリングを示す。

ところで下流側鋳型２壁を構成する冷却水ガイド板３に
は最上部に吸引スリット７が設けられ、この吸引スリッ
ト７の下方位置には給水口８列と排水口９列を交互に設
け、第１図（ロ）に示すように当該給水部と排水部とに
設けられた圧力検知器10により圧力を検出し、この検出
値に応じてシリンダ４により各冷却水ガイド板３を移動
できるようにしている。

11は例えば上流側鋳型１と下流側鋳型２の間に介設され
たガス吹き出し用のスリットであり、このスリット11か
ら鋳片12に向けてガスを吹き付けるのである。

本実施例では、このスリット11は第１図（イ）及び第２
図（ロ）に示すように吹き出し口直前で水平面より30゜
以上、90゜未満の角度θで下向きに設けられている。

また、このスリット11より吹き出すガスとしては、空気
やAr、N₂、CO₂ガスあるいは水蒸気等を用いることがで
きる。

しかして、スリット11より吹き出されたガスは、鋳片に
当たって上方向と下方向に分岐するが、スリット11の吹
き出し口を水平面より上記角度下向きとすることにより
ほとんどのガスが下方向に向かうことになる。そしてこ
の下方向に向かったガスと上向きの冷却水が対向するこ
とにより、冷却水の吹上が阻止されることになる。

なお、ガス吹き出し用のスリット孔の形状は第１図
（イ）及び第２図（ロ）に示したように出口直前で下向
きの傾斜を与えたものでなくても、全体が水平面より30
゜以上、90゜未満の角度で傾斜しているものであっても
よい。

また、前記吸引スリット７は大気より減圧された真空系
に接続されているが、この様な吸引スリット７は、第１
図に示している様に下流側鋳型２の最上部に限らず、下
流側鋳型２の給水口８との間に配置すればより効果的で
あるが、少なくとも最上部に配置すべきである。

その理由は、ガス吹き出し用のスリット11より、供給さ
れたガスを、最上部に吸引スリット７を配することによ
り、最も強力に冷却水ガイド板３の下部方向に導くこと
ができるためである。この吸引スリット７は第３図に示
す様に、真空ポンプ13を有する真空系に連結されてい
る。この真空系の減圧の程度は、大気圧以下にする事が
必要で、真空度が高い方がより効果的であるが、高真空
でさらに真空度を高くしても吸引効果の上昇は小さく、
真空ポンプ13近傍で30mmHg〜300mmHgの真空度であれば
良い。

第４図は冷却水ガイド板３、１個当たりの冷却水流量を
種々変えた時の冷却水及び水蒸気の吹き上げを無くする
のに必要な最低のガス（ここではエアー）流量を吸引ス
リット７の有無により比較して示したものである。この
時のガス吹き出し用のスリット11の下向の角度は45゜と
したものと、比較のために水平にガスを供給したものの
結果を示す。

エアーを水平に供給し、吸引を行わなかったものは、冷
却水及び水蒸気の吹き上げを無くするのに最もエアー流
量が多量に必要であり、エアーを下向きに傾斜供給し、
吸引を行ったものが最もエアー流量が少なくて済むとい
う結果になった。また上流側鋳型内のエアーの吹き上げ
による潤滑材の堆積は、水平にエアーを供給する場合に
おいて、吸引を行わない時に最も大きく、水平で吸引を
行った時には潤滑材の堆積は可成り低減できたが、やは
り少しは堆積が見られた。これに対し下向き傾斜による
エアー供給方式では、潤滑材の堆積は全く見られなかっ
た。

以上の様に下向き傾斜のガス供給と下流側鋳型の少なく
とも最上部での水及び水蒸気の吸引を併用する事で効果
的に冷却水、水蒸気の吹き上げを防止できるとともに、
上流側鋳型内での潤滑材の堆積を防ぐ事が可能である。

次に本発明の効果を確認するために行った実験の結果に
ついて示す。

１ヒート50tonの低炭素アルミキルド鋼を２〜6m/minの
鋳造速度で第１図〜第３図に示す鋳型を備えた連続鋳造
機により、圧さ105mm、幅1050mmの鋳片を製造した。上
流側鋳型では、潤滑材として、CaO−SiO₂−Al₂O₃系のパ
ウダーを使用した。

そして、下流側鋳型の冷却水の流速を６〜40m/secの範
囲で変化させて鋳造した。

ガス吹き出し用のスリットは、上流側鋳型と下流側鋳型
に10mmの間隔を設け、この間に設置した。そしてスリッ
ト孔は1.5mmとし、第１図に示す様に、ガス出口で下方
向に傾斜させ、その角度を種々変化させて、角度の効果
を調べた。また、このスリットは、鋳片全周を取り囲む
様に長辺面の２面、短辺面の２面にそれぞれ独立に配し
た。ガスとしては、エアーを用い冷却水流速に応じて各
スリット当たり30〜500Nm³/hrの流量とした。また吸引
スリットは各冷却水ガイド板最上部に幅6mm、長さ90mm
のものを設け、ポンプ近くで160mmHgの減圧とした。

更に比較として、本出願人が先に平成１年特許願第3664
3号及び同じく平成１年特許願第123553号で提案した発
明との２段式連続鋳造用鋳型を使用し、同一の条件
で実験を行った。

その結果、鋳造速度の上昇とともに、下流側鋳型からの
冷却水の速度も6m/secより徐々に増して行くが、冷却水
の速度の増加により、発明の鋳型では、上流側鋳型へ
の冷却水と水蒸気の吹き上げが激しくなってゆき、冷却
水速度が15m/secで上流側鋳型への冷却水の侵入が観察
された。また、発明の鋳型では、高粘性液体を選択す
ることにより40m/secまで冷却水の吹き上げは全く観察
されないが、冷却水の流速が速くなると注入した高粘性
液体が、上流側鋳型の下部を完全に覆ってしまい、パウ
ダーの消費が極端に悪化し、ブレークアウト発生頻度が
高くなった。

これに対し、本発明の場合、40m/secの冷却水流速まで
は供給するエアー流量を調整すれば冷却水及び水蒸気の
吹き上げは完全に防止できるとともに、冷却水流速が大
きくなっても、スリットの出口の下向きの傾斜角の調節
でパウダーの消費を損なう事がなかった。これを第５図
に発明の結果と併せて示す。

発明では、冷却水が20m/sec以上となるとブレークア
ウト発生頻度が高くなってくるが、本発明例では、スリ
ットの下向きの傾斜角度を30゜、80゜とした場合、30゜
では35m/secの流速まで、80゜では40m/secの流速までブ
レークアウトの発生頻度は０％であった。しかしこの角
度が20゜のものは発明のものと大差ない結果となって
いる。

また、本発明によりの発明の目的も達せられた。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、上流側鋳型内の潤
滑を損なう事なく、下流側鋳型から上流側鋳型へ、冷却
水及び水蒸気が吹き上がるのを効率良く防止でき、良好
な表面品質を有する鋳塊を効果的に鋳造する事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋳型の一実施例を示す図面であり、
（イ）は断面して示す正面図、（ロ）は同じく側面図、
第２図はガス吹き出し用のスリットの図面であり、
（イ）は斜視図、（ロ）は（イ）のロ−ロ断面図、第３
図は吸引スリットの吸引用真空系の説明図、第４図及び
第５図は実験結果図である。１は上流側鋳型、２は下流側鋳型、３は冷却水ガイド
板、４はシリンダ、５はリンク、７は吸引スリット、11
はスリット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形断面を有する連続鋳造組立鋳型におい
て、相対する２対の鋳型壁のうちの何れか一方もしくは
両方の鋳型壁を鋳片鋳込方向に２段以上に分割形成する
と共に、最上流側鋳型壁を除く下流側鋳型壁を複数の冷
却水ガイド板で鋳片幅方向に分割構成し、対を成す下流
側鋳型壁を構成する前記夫々の冷却ガイド板を互いに接
離移動可能に構成すると共に、上流側鋳型と下流側鋳型
の間、あるいは上流側鋳型の下部にガス吹き出し用のス
リットを、水平面より30゜以上90゜未満下向きに設けた
ことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項２】請求項１記載の連続鋳造用鋳型において、
下流側鋳型の少なくとも最上部に、大気圧より減圧され
た真空系に連結する排水・排ガス用の吸引スリットを設
けたことを特徴とする連続鋳造用鋳型。