JPH0796145B2 - 水平連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は水平連続鋳造方法、特に鋳造開始およびその
直後までの操業方法に関する。

この発明は炭素鋼、ステンレス鋼、その他金属のビレッ
トなどの連続鋳造に利用される。

［従来の技術］ 水平連続鋳造装置は設備費、設置面積および運転費が垂
直連続鋳造装置に比べて少なくてすみ、また鋳片の曲げ
による応力発生がなく、鋳片内圧が小さいことからバル
ジングの発生も少ない。特に、小容量の鋳造設備では経
済効率がよい。したがって、近年、ビレットなどの鋳造
に水平連続鋳造装置が実用化されている。

第２図は、一般的な水平連続鋳造装置の主要部の縦断面
を示している。図面にに示すように、水平連続鋳造装置
はタンディッシュ11とモールド18とはタンディッシュノ
ズル12、スライディングノズル13およびフィードノズル
15を介して連結している。タンディッシュ11、タンディ
ッシュノズル12、スライディングノズル13およびフィー
ドノズル15は、それぞれジルコン質やアルミナ質の通常
の耐火物で作られている。モールド18は銅製であって、
冷却水流路19を貫流する冷却水Ｗによって冷却されてい
る。モールド18の入側にはブレークリング16が装着され
ている。ブレークリング16は、窒化ほう素、窒化けい素
などの耐熱性セラミックスで作られている。モールド18
の入口とブレークリング16とはテーパーが付いており、
タンディッシュ11とモールド18とが連結される際に、ブ
レークリング16はモールド入口に圧入される。くさび作
用によってモールド18とブレークリング16との接合面に
面圧が発生し、両者間のシールを保持する。なお、銅製
モールド18に続いて配置されたモールド21はグラファイ
ト製である。また、装置によっては、上記スライディン
グノズル13を備えていないものもある。

モールド18内に供給された溶湯Ｍはモールド内周面によ
り冷却され、凝固殻Ｓを形成する。凝固殻Ｓの形成は、
ブレークリング16より開始する。ブレークリング16は、
凝固殻Ｓが逆方向にすなわちフィードノズル15側に成長
するのを防ぐ。溶湯Ｍが凝固して形成された鋳片Ｋは、
モールド18出側からピンチロールなどの引抜き装置（図
示しない）により間欠的に引き抜かれる。鋳片Ｋを間欠
的に引き抜くと、ブレークリング16と凝固殻Ｓの端との
間に空隙が生じ、その空隙に新たに溶湯Ｍが流れ込み、
新たな凝固殻Ｓを生成する。

また、ノズル、ブレークリングあるいはモールドの交
換、保守などを容易とするために、タンディッシュおよ
びモールドのうちの一方を可動、他方を固定とした水平
連続鋳造装置がある。このような装置では、可動側が油
圧シリンダなどにより前進駆動されて固定側に連結され
る。たとえば、特開昭53-88630号公報で開示された水平
連続鋳造装置では、タンディッシュを載せた台車が油圧
シリンダにより前進駆動されて、タンディッシュがノズ
ルを介してモールドに連結される。また、特開昭58-168
457公報で開示された水平連続鋳造装置では、逆にモー
ルドを載せた台車が油圧シリンダにより前進駆動され
て、モールドがノズルを介してタンディッシュに連結さ
れる。

第１図（ｂ）は、上記のように構成された水平連続鋳造
装置における従来の鋳造開始までの工程ａ〜ｅを示して
いる。まず、ブレークリング圧入装置により、モールド
入口にブレークリングを圧入する。つぎに、モールド内
面の結露による水蒸気爆発を防止するために、モールド
を温水加熱する。十分にモールドが加熱された状態で、
タンディッシュおよびモールドをクランプして接合す
る。ついで、温水を冷水に切り替えてタンディッシュか
らモールドに溶湯を供給し、鋳造を開始する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の鋳造開始方法には、次のような問題があっ
た。

銅製モールドとセラミックス製ブレークリングとは、熱
膨張率に大きな差がある。第３図は、銅製モールド（15
0mm×150mm角）と窒化ほう素BN製ブレークリングとの熱
膨張の差異を例示している。従来では、前述のように冷
間でモールドにブレークリングを圧入している。したが
って、モールドが温水加熱によってあるいは鋳造時に溶
湯によって熱膨張すると、ブレークリング16が第４図
（ａ）から（ｂ）に示すように鋳片引抜き方向に移動す
る。そして、モールド18とブレークリング16との間に生
じた隙間ｍに地金差しが発生し、モールド18およびブレ
ークリング16が機械的に損耗する。

特にモールドが角形の場合、ブレークリングをモールド
に冷間圧入した状態で、第５図（ａ）に示すようにモー
ルド18のコーナー部とブレークリング16のコーナー部と
が密着していても、上記のようにブレークリング16が移
動すると、両コーナー部の間に第５図（ｂ）に示すよう
に隙間ｎが生じる。この隙間ｎに地金差しが発生し、モ
ールド18およびブレークリング16が機械的に損耗する。
さらに、前述のようにブレークリングと凝固殻の端との
間に生じた空隙は負圧状態となっているので、隙間ｎか
ら空隙内に空気が侵入する。侵入した空気は溶湯内に巻
き込まれ、鋳片内部あるいは表面に残存してブローホー
ルなどの鋳造欠陥を生じる原因となる。

また、鋳造開始前に、モールドを温水加熱から冷水冷却
に切り替えるために、モールドが収縮し、ブレークリン
グが焼きばめされる。この結果、ブレークリングに過大
な応力が発生し、ブレークリングの塑性変形さらには破
損を招く。

そこで、この発明は、ブレークリングおよびモールドの
損耗を軽減し、ブレークリングの破損を防止するととも
に、ブローホールなどの鋳造欠陥の発生を防止すること
ができる水平連続鋳造方法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］ 第１の発明の水平連続鋳造方法は、タンディッシュおよ
びモールドのうちの一方が可動で、他方が固定されてお
り、モールドに冷却水流路が設けられた水平連続鋳造装
置で、上記可動側を前進させ、ノズルおよびブレークリ
ングを介してタンディッシュとモールドとを連結してブ
レークリングをモールド入口に圧入し、鋳造を開始する
水平連続鋳造法において、上記冷却水流路に温水を供給
してモールドを加熱した状態で、ブレークリングをモー
ルド入口に圧入する。

第１図（ａ）のＡ〜Ｃが、この発明の工程を示してい
る。

モールドを冷却する冷水の温度は通常の水温であり、５
〜25℃程度である。また、モールドを加熱する温水の温
度は、40〜95℃程度である。温水でモールドを加熱した
状態でブレークリングをモールド入口に圧入する際に、
鋳造中にタンディッシュおよびモールドに加える接合力
よりも若干大きな力で、タンディッシュおよびモールド
を押圧する。

第２の発明の水平連続鋳造方法は、タンディッシュおよ
びモールドのうちの一方が可動で、他方が固定されてお
り、モールドに冷却水流路が設けられた水平連続鋳造装
置で、上記可動側を前進させ、ノズルおよびブレークリ
ングを介してタンディッシュとモールドとを連結してブ
レークリングをモールド入口に圧入し、鋳造を開始する
水平連続鋳造法において、上記冷却水流路に温水を供給
してモールドを加熱した状態でブレークリングをモール
ド入口に圧入し、鋳造開始直後に温水を冷却水に切り替
えてモールドを冷却する。

第１図（ａ）のＡ〜Ｄが、この発明の工程を示してい
る。

［作用］ モールドを温水により加熱した状態でブレークリングを
圧入することにより、ブレークリング圧入時と鋳造中と
における、モールドとブレークリングとの間の熱膨張差
は小さくなる。したがって、モールドの熱膨張によるブ
レークリングの前記鋳片引抜き方向の移動量は小さくな
る。また、モールドが角形の場合、モールドのコーナー
部とブレークリングのコーナー部との間に隙間が生じる
ことはない。

鋳造開始直後に温水を冷水に切り替えてモールドを冷却
することにより、モールドは冷却されるが溶湯に加熱さ
れる。したがって、モールドは過度に冷却されることは
なく、ブレークリングがモールドに焼ばめ状態になるこ
とはない。

［実施例］ 実施例として、150mm×150mm角のステンレス鋼ビレット
の連続鋳造について説明する。

モールドは銅製であり、ブレークリングは窒化ほう素BN
製である。モールドの入口とブレークリングとのテーパ
ーは、５度である。鋳造開始直後までの工程は、従来の
ものと比較して第６図（ａ）および（ｂ）の横軸にそれ
ぞれ示している。

この発明の場合、モールドを80〜90℃に温水により加熱
した状態で、接合力1730kgfで接合したのち、タンディ
ッシュおよびモールドをクランプした。クランプ力は13
00kgfであった。この状態で、鋳造を開始し、開始直後
に温水加熱を冷水冷却に切り替えた。冷水の温度は、20
℃であった。

従来法の場合、モールドが常温（20℃）の状態で、接合
力1730kgfで接合したのち、モールドを80〜90℃に温水
により加熱した。ついで、温水加熱を冷水冷却に切り替
え、鋳造を開始した。

第６図（ａ）および（ｂ）は、ブレークリング・モール
ド間の面圧およびブレークリングの移動量の計算結果を
示している。従来法の場合、温水加熱を冷水冷却に切り
替えたことにより、接合力が1150kgf増している。ま
た、従来法では、ブレークリングの移動量がこの発明に
比べて1.0mm大きくなっている。

従来法では、ブレークリングの引抜き方向への移動量が
大きいために、コーナー部隙間への地金差しが発生しや
すい。この地金と凝固殻が結合することによる 従来法ではブレークリングに引抜方向への移動量が大き
いために、コーナー部隙間への地金差しが発生し易い。
この地金と凝固殻が結合することによる地金のモールド
・ブレークリング間からの引離しと、その後のモールド
・ブレークリング間への地金差し発生の繰返しにより、
モールドおよびブレークリングコーナー部の損傷が加速
される。その結果、従来法では一回鋳造する毎にモール
ド内壁を研削手入する必要があった、本発明適用により
約５回再使用可能となった。

また、従来法では鋳造スタート前に温水から冷水に切替
えるためにブレークリングが焼バメされる。例えば第６
図（ｂ）において、熱間での破壊限界が1.8kg/cm²（233
0kg）の低強度材質のブレークリングを使用した場合
は、従来法では破壊に至るが本発明によれば破壊するこ
となく鋳造可能である。

［発明の効果］ この発明によれば、モールドを温水により加熱した状態
でブレークリングを圧入するので、ブレークリング圧入
時と鋳造中とにおける、ブレークリングとモールドとの
間の熱膨張差が小さくなる。この結果、ブレークリング
およびモールドの損耗は軽減されるとともに、ブローホ
ールなどの鋳造欠陥の発生も防止される。

また、鋳造開始直後に温水を冷水に切り替えてモールド
を冷却するので、ブレークリングがモールドに焼ばめ状
態になることはない。この結果、ブレークリングの変形
や破損が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれこの発明および従
来の鋳造開始方法を示すフローチャート、第２図はこの
発明が実施される一般的な水平連続鋳造装置の一例を示
す縦断面図、第３図はモールドとブレークリングの熱膨
張量の一例を示す線図、第４図（ａ）および（ｂ）はモ
ールドの加熱によってブレークリングが移動する状態を
説明する図面、第５図（ａ）および（ｂ）はモールドの
加熱によってモールドのコーナー部とブレークリングの
コーナー部との間に隙間が発生する状態を説明する図
面、ならびに第６図（ａ）および（ｂ）はそれぞれブレ
ークリング・モールド間の面圧およびブレークリングの
移動量について本発明法と従来法とを比較して示す線図
である。 11…タンディッシュ、12…タンディッシュノズル、13…
スライディングノズル、15…フィードノズル、16…ブレ
ークリング、17…フレーム、18…銅製モールド、19…冷
却水流路、21…グラファイト製モールド、Ｋ…鋳片、Ｍ
…溶湯、Ｓ…凝固殻、Ｗ…冷却水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関永 哲男 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 山田 重治 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 金子 英夫 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 平１−95847（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンディッシュおよびモールドのうちの一
   方が可動で、他方が固定されており、モールドに冷却水
   流路が設けられた水平連続鋳造装置で、前記可動側を前
   進させてノズルおよびブレークリングを介してタンディ
   ッシュとモールドとを連結し、ブレークリングをモール
   ド入口に圧入して鋳造を開始する水平連続鋳造法におい
   て、前記冷却水流路に温水を供給してモールドを加熱し
   た状態で、前記ブレークリングをモールド入口に圧入す
   ることを特徴とする水平連続鋳造方法。
2. 【請求項２】タンディッシュおよびモールドのうちの一
   方が可動で、他方が固定されており、モールドに冷却水
   流路が設けられた水平連続鋳造装置で、前記可動側を前
   進させてノズルおよびブレークリングを介してタンディ
   ッシュとモールドとを連結し、ブレークリングをモール
   ド入口に圧入して鋳造を開始する水平連続鋳造法におい
   て、前記冷却水流路に温水を供給してモールドを加熱し
   た状態でブレークリングをモールド入口に圧入し、鋳造
   開始直後に前記温水を冷却水に切り替えてモールドを冷
   却することを特徴とする水平連続鋳造方法。