JPH0819845A

JPH0819845A - 連続鋳造における鋳型振動方法

Info

Publication number: JPH0819845A
Application number: JP15361994A
Authority: JP
Inventors: Seiji Itoyama; 誓司糸山; Nagayasu Bessho; 永康別所
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】連続鋳造における鋳型の振動方法の改善によ
り、安定操業及び良好な品質の鋳片を得る。【構成】上下方向に振動する鋳型を用いる連続鋳造に
おいて、鋳型に付与する振動波形が、その上昇期に上昇
速度が40mm／s 以上の急勾配の波形部分を有するものと
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に鋼の連続鋳造に
関し、安定した操業ができ、かつ良好な品質の鋳片が得
られる鋳型の振動方法を提案するものである。連続鋳造
において、操業の安定化、特にブレークアウトの観点か
ら使用される鋳型潤滑剤 (以下単にパウダーという) が
鋳型内壁と凝固シエル間に潤沢に供給されること、すな
わち一定値以上のパウダーが消費さることが重要であ
り、そのための技術開発が現在も進められている。

【０００２】

【従来の技術】これまで、パウダーの消費量を増大させ
るための手段としては、ａ）パウダー物性の最適化。例えば、粘度ηや凝固点温度Ｔ_mの低下。ｂ）鋳型振動条件の最適化。例えば、「ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、Vol 5 (1992)、ｐ1221
〜1224」に開示されていように、ポジティブストリップ
時間ｔ_p（鋳造速度に対して相対的に鋳型の下降速度が
遅い時間域）の増大や振幅Ｓの増加。などが知られてい
る。

【０００３】しかし、従来のパウダー消費量増加対策に
は以下に列記する問題点があり、その最適値を選定する
ことは非常に困難である。

【０００４】パウダーの低粘度化の問題点粘度ηが低くなると、湯面上のパウダーが溶鋼の流れに
よって巻込まれる確率が高くなり、その結果パウダーに
起因する表面及び表皮下を含む内部欠陥が発生するため
低粘度化には限界がある。

【０００５】パウダーの低凝固点温度化凝固点温度Ｔ_mを低下させることは、鋳型と凝固シエル
間の固相パウダーフィルム厚さが薄くなり、伝熱抵抗が
小さくなる。そのため、鋳型の抜熱量が増大し、鋳片表
面割れ（縦割れ、コーナー横割れ等）の発生の危険度が
増大する。

【０００６】鋳型振動条件におけるポジティブスト
リップ時間及び振幅の増大の問題点ポジティブストリップ時間Ｔ_pや振幅Ｓの増大は、オシ
レーションマーク深さを深くし、表面欠陥（横割れ、パ
ウダー性及び介在物欠陥など）を助長する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を有利に解決しようとするものであり、連続鋳造
における好適な鋳型の振動方法を提案することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、発明者らが
鋼の連続鋳造における鋳型の振動条件とパウダー消費量
との関係を詳細に研究した結果、パウダーは鋳型の上昇
期に消費されること、その消費量は鋳型の上昇速度の増
加によって増大することなどの新規知見を得て達成した
ものである。

【０００９】すなわち、この発明の要旨は以下の通りで
ある。上下方向に振動する鋳型を用い鋳片を下方に引抜く
連続鋳造において、鋳型に付与する振動波形が、その上
昇期にて上昇速度が40mm／s 以上の急勾配の波形部分を
有してなる鋳型振動方法である。さらに、鋳型に付与する振動波形の上昇部分に急勾
配のステップ状波形部分を有してなるものである。加えて項において鋳型に付与する基準振動波形が
サイン波であるものである。

【００１０】

【作用】この発明の作用を以下に述べる。この発明は、
鋳型を上下方向に振動させて連続鋳造を行うにあたり、
鋳型の振動波形の上昇期間内の任意の時点（１サイクル
当り１時点以上）で上昇速度を急激に増大させることを
骨子とするものであり、かくすることにより、パウダー
の消費量を増大させることができ、より安定した連続鋳
造操業ができるようになる。

【００１１】さらに、この発明の基本的な鋳型の振動波
形について、その一例を図１（ａ）及び（ｂ）により説
明する。図１（ａ）はこの発明に適合する鋳型の変位と
時間との関係を示すグラフ、図２（ｂ）は鋳型の変位速
度と時間との関係を示すグラフである。これら図１
（ａ）及び（ｂ）においては、鋳型の変位波形がサイン
波で上昇中のＡ点及びＢ点にて鋳型の変位速度を急激に
増大させ、その変位波形はＡ点及びＢ点がステップ状波
形部分となる。

【００１２】つぎに、このような振動を鋳型に付与する
ことによりパウダーの消費量が増大する理由について述
べる。

【００１３】従来、溶融したパウダーは鋳型下降期に鋳
型によって引きずり込まれるようにメニスカス部から鋳
型−凝固シエル間に流入し、上昇期には鋳型−凝固シエ
ル間からメニスカス部に逆流すると考えられ、パウダー
の消費量は、鋳型下降期の鋳型−凝固シエル間への流入
量から上昇期のメニスカス部への逆流量を差し引いた量
になるものと考えられていた。

【００１４】しかし、発明者らが種々実験を重ねた結
果、上記とは全く異なる以下に述べるような新規知見を
得た。

【００１５】すなわち、鋳型内壁にはパウダーが固着す
る。そしてこの固着した固相パウダーは鋳型の下方に行
くにしたがって厚くなる。一方、鋳型に供給された溶湯
の凝固シエルは下方に行にしたがい厚くなり、熱収縮に
より下方ほど収縮量が多くなる。このため、鋳型−凝固
シエル間の液相パウダーフィルムの通路（以下単に通路
という）は鋳型の振動方向に対し平行でなく傾斜する。

【００１６】このため、鋳型下降期には通路幅が広くな
り液相パウダーフィルムが厚くなって負圧を生じ、この
負圧によりメニスカス部のパウダーは吸い込まれるよう
に通路に流入するとともに、鋳型下端においてはパウダ
ーは流出することなくむしろ凝固シエル表面に付着して
いる液相パウダーを通路内に吸い込むようになる。

【００１７】そして、鋳型上昇期には、逆に通路幅が狭
くなって液相パウダーフィルムが薄くなるためその内部
圧力Ｐが上昇し、通路内液相パウダーは押し出されるよ
うに鋳型上方のメニスカス部へ逆流するとともに鋳型下
端から外部へ流出することなどを知見した。

【００１８】ここに、上記した従来の考えと、この発明
の知見による鋳型振動時の液相パウダーの鋳型−凝固シ
エル間への流入及びそこからの流出の機構の説明図図２
によりさらに詳しく説明する。図２において、１は鋳
型、２は溶湯、３は凝固シエル、４は液相パウダー、５
は鋳型１に固着した固相パウダーである。

【００１９】この図で、従来の考えは、鋳型１の下降期
には鋳型１が下降するにつれて液相パウダー４は、矢印
ａ及びｂのように鋳型１と凝固シエル３との間へメニス
カス部から流入するとともに鋳型１の下端から外部へ流
出し、鋳型１の上昇期には鋳型１が上昇につれて液相パ
ウダー４は、矢印ｃ及びｄのように鋳型１と凝固シエル
３との間からメニスカス部へ逆流するとともに鋳型１の
下端においては外部から鋳型１と凝固シエル３との間へ
流入するものである。

【００２０】上記に対し、この発明による知見は、鋳型
１の下降期には、固相パウダー５と凝固シエル３との間
隔Ｄ（通路幅）が広くなるので、この通路に液相パウダ
ー４は矢印ｅ及びｆのようにメニスカス部及び鋳型１の
下端外部から流入し、鋳型１の上昇期には、間隔Ｄすな
わち通路幅が狭くなり通路内の液相パウダー４の圧力Ｐ
が増大するので通路内液相パウダー４は矢印ｇ及びｈの
ようにメニスカス部へ逆流するとともに鋳型１の下端か
ら外部へ流出すというものである。

【００２１】したがって、上記した知見に基づくこの発
明では、鋳型上昇期の鋳型下端から外部への液相パウダ
ーの流出量から鋳型下降期の鋳型下端における外部から
の液相パウダーの流入量を差し引いた量が、ほぼパウダ
ー消費量となり、このパウダー消費量の増加は、鋳型上
昇期における通路内液相パウダーの圧力Ｐを増大させて
鋳型下端からの液相パウダーの流出量を増加させるこ
と、すなわち鋳型の上昇速度を増大させることによって
達成できることになる。

【００２２】そして、この場合のパウダー消費の増加に
対しては、鋳型上昇期において鋳型上昇速度を40mm／s
以上とする急激な変化を与えることが効果的であり、鋳
型の振動波形の上昇部分において急勾配のステップ状波
形部分を有するような急激な速度変化を与えることがよ
い。またその際の鋳型の振動波形は通常良く用いられて
いるサイン波でも良い。

【００２３】

【実施例】電油アクチュエーター駆動のショートレバー
式鋳型振動波制御方式のオッシレーション装置を備えた
鋳型を有する連続鋳造機を使用して、断面サイズ１１０
mm×４００mmの低炭素鋼（ＪＩＳＧ 3141 , SPCC）鋳
片を鋳造し、その鋳造時、鋳型に、この発明に適合する
振動波形と従来の振動波形（サイン波）をそれぞれ付与
して振動させ、パウダーの消費量（単位鋳片面積当りの
使用量----Kg／m²)を測定した。

【００２４】上記において、鋳造速度Ｖｃを 0.8m ／mi
n とし、鋳型振動数ｆを 2.5Ｈｚ、全振幅Ｓｏを２，４
及び８mmの３条件とした。また、この発明に適合する鋳
型に付与した振動波形については図３（ａ）及び（ｂ）
にもとづいて以下に述べる。図３（ａ）及び（ｂ）は、
実施例に用いたこの発明の適合例の鋳型振動波形の説明
図で、図３（ａ）はサイン波の１サイクル当りの上昇期
に２ケ所の急勾配のステップ状波形部分を有する振動波
形の説明図、図３（ｂ）はサイン波の１サイクル当りの
上昇期に１ケ所の急勾配のステップ状波形部分を有する
振動波形の説明図である。なお、基準となる波形はサイ
ン波に限る必要はない。

【００２５】すなわち、鋳型に付与するこの発明の適合
例の振動波形の１つは、図３（ａ）に示した波形で、全
振幅Ｓｏを４mmと８mmの２条件とし、ステップ部振幅Δ
Ｓを0.25Ｓｏ、急勾配部の上昇速度を20, 30, 40, 60,
80, 100mm ／s とし、他の１つは、図３（ｂ）に示した
波形で、全振幅Ｓｏを２mmとし、ステップ部振幅ΔＳを
0.25 Ｓｏ、急勾配部の上昇速度を50mm／s とした。こ
こで、上昇速度を変化させる方法は、上昇時間を変える
ことによって行った。

【００２６】これらの測定結果を図４，５にまとめて示
す。図４は、波形の急勾配部の上昇速度とパウダー消費
量の関係を示すグラフであるが、この図より上昇速度が
40mm/sec以上で消費量が急増することが明らかである。
図５は鋳型の全振幅（Ｓｏ）とパウダー消費量との関係
を示すグラフである。図中の適合例は、急勾配部上昇速
度が40〜100mm/sec のデータである。

【００２７】この図５から明らかなように、急勾配部の
上昇速度を40mm/sec以上とすることにより鋳型の振動波
形がサイン波の従来例にくらべ、この発明の適合例はパ
ウダー消費量が増加していることが分る。また鋳型の振
動波形がサイン波でない場合も同様の効果が得られた。

【００２８】

【発明の効果】この発明は、上下方向に振動する鋳型を
用いる連続鋳造において、鋳型に付与する振動波形が、
その上昇期にて上昇速度が40mm／s 以上の急勾配の波形
部分を有するようにするものであり、この発明によれ
ば、従来のように良好な連続鋳造を行うためのパウダー
消費量の増加手段として、鋳型を振動させる際の振幅や
ポジティブストリップ時間の増加、パウダーの粘度及び
凝固温度の低下などを必要としないので、オシレーションマーク深さの増大による鋳片表面欠
陥、パウダー巻き込みに起因する鋳片表皮下及び内部欠
陥、鋳片表面割れ、等の問題を発生することがなく、品質の優れる鋳片を安
定して鋳造できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、この発明に適合する鋳型の変位と時
間との関係を示すグラフである。（ｂ）は、この発明に
適合する鋳型の変位速度と時間との関係を示すグラフで
ある。

【図２】従来の考えと、この発明の知見による鋳型振動
時の液相パウダーの鋳型−凝固シエル間への流入及びそ
こからの流出の機構を示す説明図である。

【図３】実施例に用いたこの発明の適合例の鋳型振動波
形の説明図である。（ａ）は、サイン波の１サイクル当
りの上昇期に２ケ所の急勾配のステップ状波形部分を有
する振動波形の説明図である。（ｂ）は、サイン波の１
サイクル当りの上昇期に１ケ所の急勾配のステップ状波
形部分を有する振動波形の説明図である。

【図４】波形の急勾配部の上昇速度とパウダー消費量と
の関係を示すグラフである。

【図５】鋳型の全振幅（Ｓｏ）とパウダー消費量との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１鋳型２溶湯３凝固シエル４液相パウダー５固相パウダー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下方向に振動する鋳型を用い鋳片を下
方に引抜く連続鋳造において、鋳型に付与する振動波形が、その上昇期にて上昇速度が
40mm／s 以上の急勾配の波形部分を有してなる鋳型振動
方法。
【請求項２】上下方向に振動する鋳型を用い鋳片を下
方に引抜く連続鋳造において、鋳型に付与する振動波形の上昇部分に急勾配のステップ
状波形部分を有してなる連続鋳造における鋳型振動方
法。
【請求項３】請求項２記載の方法において、鋳型に付
与する基準振動波形がサイン波であることを特徴とする
連続鋳造における鋳型振動方法。