JPH10113751A - 連続鋳造用鋳型および連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型長辺のメニスカス近傍が膨らみ、高速鋳
造が困難であった。 【解決手段】 溶融金属１１を順次凝固させて連続鋳造
を行う内部水冷構造の連続鋳造用鋳型１であり、冷却箱
４に鋳片と接する鋳型長辺１ａの表面形状を制御するア
クチュエータ７を装備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の連続鋳
造を行う内部水冷構造の連続鋳造用鋳型に係り、特に鋳
型長辺の内部構造を改良した連続鋳造用鋳型に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、銅又は銅合金製鋳型の背面に
これを補強するとともに冷却するための冷却箱を配設し
た、内部水冷構造の連続鋳造用鋳型が用いられており、
近年、２ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造化が促進されてい
る。この高速連続鋳造の操業において、鋳型の溶融金属
上にはパウダーが供給され、このパウダーは溶融金属の
熱により溶融パウダーとなり、鋳型と凝固シェルの間に
流入して鋳片の潤滑剤として機能する。

【０００３】しかし、鋳造中の鋳片と接する鋳型表面が
メニスカス近傍で熱負荷の影響により鋳片側へと膨らみ
潤滑剤の流入不良、鋳片凝固収縮プロフィールとの不整
合、鋳型と鋳片とのギャップ生成（エアギャップ生成、
パウダー流れの不整）による抜熱の不均一及び凝固シェ
ルに対する変形歪みの負荷による鋳片表面性状の悪化を
もたらし、高速鋳造化が阻害されるため、その原因の解
消が要望されている。

【０００４】この種の高速連続鋳造に関する技術とし
て、特開平５−１５９４９号公報に「金属の連続鋳造装
置および鋳造方法」に係る発明が提案されている。この
発明は、「液体金属を鋳型に供給する耐火物製浸漬ノズ
ルと、液体金属を凝固させる内部水冷構造の金属製冷却
鋳型と、この鋳型を周回して高周波電流を流す通電コイ
ルを備えた金属の連続鋳造装置であって、鋳型は、その
上部に鋳造方向に延び、かつ上端までには達しない複数
のスリットにより分割された内部冷却可能な構造のセグ
メント部分を有し、通電コイルはこのセグメント部分を
周回して配置されており、好ましくは相対する鋳型の上
端部を連結する複数の桁を有する。」ことを要旨として
いる。

【０００５】また、この公報において、「鋳型にはこれ
を周回して高周波電流を流す通電コイルが備えられてお
り、この鋳型には冷却可能に複数のスリットが形成さ
れ、複数のスリットはスリット部分を介して誘導磁界が
鋳型の内面に侵入し、溶融金属にピンチ力を作用させ
て、メニスカス部を大きく湾曲させることができる。」
旨が開示されている。すなわち、この発明によれば、メ
ニスカスを湾曲させ潤滑剤（パウダー）の鋳型面への流
入を円滑にすることにより、凝固初期の鋳型と鋳片の接
触圧を軽減させることにより、高速鋳造でも表面性状の
良好な鋳片を安定して製造することができ、溶鋼の熱に
よる鋳型の変形も少ないという効果を奏するものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の連続
鋳造装置にあっては、ピンチ力を効率的に作用させるた
めに、鋳型に複数のスリットを形成しており、スリット
を設けることによる湯差しの懸念を解消するために、ス
リットに耐火物等を充填している。さらに、熱膨張差に
よる隙間の発生を防止するために、相対する鋳型の上端
部を複数の桁で連結している。

【０００７】しかし、スリットに耐火物を充填すると、
鋳造後の清掃時における水洗によって耐火物が損傷し易
くなる。また、鋳型の上端部に複数の桁を設けると、桁
が鋳造時の作業視界を遮り、ダミーバーの挿入に支障を
来すことになる。

【０００８】さらに、高周波による電磁力によりパウダ
ーの流入を制御しようとしても、鋳型が膨らんでしまっ
てはパウダー流入を制御することは困難であり、メニス
カス直下での不整の原因を解消する必要がある。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑み、鋳型のメニス
カス近傍での鋳片側への張り出しを制御し、鋳片の凝固
収縮に沿った鋳型形状とすることにより、パウダーの安
定供給を向上させ、高速鋳造において表面性状の良好な
鋳片を安定して製造することができる連続鋳造用鋳型お
よび連続鋳造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の連続鋳造用鋳型は、溶融金属を順次凝固させて
連続鋳造を行う内部水冷構造の連続鋳造用鋳型におい
て、冷却箱に鋳片と接する鋳型長辺の表面形状を制御す
るアクチュエータを装備したものである。

【００１１】好ましくは、上記アクチュエータが、バッ
ファプレートを介して鋳型長辺の銅又は銅合金板の背面
に接続されている。

【００１２】また好ましくは、上記アクチュエータが油
圧シリンダであり、そのストロークが鋳型長辺に配置し
た熱電対の検出信号に基づいて設定される。

【００１３】一方、本発明の連続鋳造方法は、内部水冷
構造の連続鋳造用鋳型により溶融金属を順次凝固させて
連続鋳造を行う連続鋳造方法において、鋳型長辺に配置
した熱電対の検出信号に基づいてアクチュエータのスト
ロークを調整し、鋳型長辺の表面プロフィールを鋳片の
凝固収縮に合わせて制御するものである。

【００１４】本発明によれば、連続鋳造の生産性の向上
（高速化）を狙って、高速鋳造においても鋳片品質を悪
化させずに無欠陥鋳片を製造するため、品質上最大の課
題である鋳型の鋳造中の挙動に着目し、鋳片の凝固収縮
に合わせて鋳型長辺の表面プロフィールを制御すること
により、鋳造速度、鋼種およびパウダー等の影響を回避
している。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明
に係る連続鋳造用鋳型の長辺の構造を示す概略図であ
る。図１において、本実施形態の連続鋳造用鋳型１の表
層は銅板又は銅合金板（以下、単に「銅板」と称する
が、銅合金板を含むものである。）２からなっており、
この銅板２の背面には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）によっ
て形成されたバッファプレート３が重合されている。

【００１６】このバッファプレート３の背面には、銅板
２を補強すると共に冷却するための冷却箱４が配設され
ている。したがって、冷却箱４は、冷却水を供給・排出
する構造を有している。

【００１７】冷却箱４の両側面には、図示しないタイロ
ッドを挿通させるための貫通孔５を有する張出し部６が
設けられており、鋳型長辺１ａ，１ａの間に鋳型短辺１
ｂ，１ｂを挟持して張出し部６，６間にタイロッドを締
結することにより、矩形筒体状の鋳型１を区画形成する
ようになっている。

【００１８】また、図１および図２に示すように、上記
冷却箱４には、鋳型長辺１ａ，１ａの表面形状を制御す
るためのアクチュエータ７が装備されている。具体的に
は、アクチュエータ７は、鋳型１の外壁を区画する鋳型
フレーム８に固定され、そのストローク部７ａが冷却箱
４を貫通してバッファプレート３の背面に固定されてい
る。本実施形態にあっては、アクチュエータ７は２基の
油圧シリンダによって構成され、例えば±０．０１ｍｍ
の精度でストロークを制御し得るものが採用されてい
る。また、鋳型長辺１ａの銅板２には、その表面温度を
検出するための熱電対が配置されており、油圧シリンダ
７のストロークは、熱電対の検出信号に基づいて設定さ
れるようになっている。

【００１９】すなわち、熱電対により鋳型長辺１ａの銅
板２の鋳片側への膨らみが検出された場合、その信号が
油圧シリンダ７へ発信され、油圧シリンダ７がバッファ
プレート３を介して銅板２を引き付けることにより、銅
板２の膨らみを解消するようになっている。なお、本実
施形態では、アクチュエータ７として油圧シリンダを採
用したが、これに限るものではなく、ストロークを高精
度で調整することができれば、電気アクチュエータや機
構アクチュエータ等を採用してもよい。また、アクチュ
エータ７の数は、本実施形態に限るものではない。

【００２０】次に、上記連続鋳造用鋳型１を使用して実
施する本発明の連続鋳造方法について説明する。本発明
の連続鋳造方法を創案するに際して、本発明者は品質上
最大の課題である鋳型の鋳造中の挙動に着目した。図３
は、鋳型長辺の鋳造方向に対する変位を示す説明図であ
り、図４は、鋳型長辺の幅方向に対する変位を示す説明
図である。図３および図４によれば、鋳造中の鋳型に
は、その幅方向中央部のメニスカス近傍において膨らみ
が生じていることが判る。

【００２１】具体的には、図５に示すように、溶融金属
１１が取鍋からタンディシュ及びノズルを経て鋳型１内
に注入されると、鋳型１内に注入された溶融金属１１の
湯面上には、パウダー１２が投入され、このパウダー１
２は溶融金属１１の熱により溶融してパウダー層１２ａ
を形成し、鋳型１の銅板２とこれにより冷却されて形成
される凝固シェル１３間に流入して潤滑剤として機能す
ることになる。

【００２２】しかし、図６に示すように、鋳造中の鋳片
と接する鋳型長辺１ａの銅板２が、その幅方向中央部の
メニスカス近傍で熱負荷の影響により鋳片側へ膨らみ
（図６中、Ｆで示す。）、メニスカス近傍下で鋳片の凝
固収縮と鋳型プロフィールの差により、エアーギャップ
Ｇの生成、鋳片抜熱の不均一、パウダー層厚みの不均一
および摩擦係数の不均一等が生じ、鋳片割れへと発展す
ることになる。

【００２３】そこで、本発明の連続鋳造方法は、図７お
よび図８に示すように、鋳型長辺１ａの背面に配置した
熱電対９の検出信号に基づいて油圧シリンダ７のストロ
ークを調整し、鋳型長辺１ａの表面プロフィールを鋳片
の凝固収縮に合わせて制御することにより、メニスカス
近傍の膨らみ部を解消する。すなわち、鋳型長辺１ａの
銅板２のメニスカス近傍の膨らみ部Ｆを、冷却箱４側か
ら油圧シリンダ７により引っ張って、鋳型下部に向かっ
て略直線状に鋳型間隔が順次狭くなるようにプロフィー
ルを形成する。鋳型長辺１ａの表面プロフィールを略直
線的に鋳型間隔が順次狭くなるように形成するため、鋳
型短辺１ｂの側面形状も直線となり、その加工管理が簡
単になる。

【００２４】したがって、上記油圧シリンダ７は、鋳型
長辺１ａの銅板２のメニスカス近傍の膨らみ部Ｆに対応
するように設けることが望ましい。また、本実施形態で
は、鋳型長辺１ａの銅板２にバッファプレート３を介し
て油圧シリンダ７を接続しているので、銅板２の張出し
度合いを略直線的に調整することができ、銅板２が波打
つのを有効に防止することができる。

【００２５】油圧シリンダ７の具体的な制御は、例えば
図９に示すように行う。すなわち、エアギャップＧ等が
発生すると鋳型長辺１ａに配置した熱電対９の検出値に
ばらつきが生じる。この検出値と、鋳造速度、鋼種、サ
イズ、銅板冷却水量および銅板冷却入出水温差等の操業
情報から求めた熱流速とから、銅板２の温度分布を求
め、これに基づいて鋳型熱変形量を把握し、油圧シリン
ダ７のストロークを制御するものである。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る連続鋳
造用鋳型および連続鋳造方法によれば、鋳型のメニスカ
ス近傍での鋳片側への張り出しを制御し、鋳片の凝固収
縮に沿った鋳型形状とすることにより、パウダーの安定
供給を向上させ、高速鋳造において表面性状の良好な鋳
片を安定して製造することができるという優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳造用鋳型の長辺の構造を示
す概略図である。

【図２】本実施形態の連続鋳造用鋳型の断面構造を示す
概略側面図である。

【図３】鋳型長辺の鋳造方向に対する変位を示す説明図
である。

【図４】鋳型長辺の幅方向に対する変位を示す説明図で
ある。

【図５】本実施形態の連続鋳造用鋳型の通常操業を示す
概略図である。

【図６】本実施形態において、鋳型変形状況を説明する
概略図である。

【図７】本実施形態において、鋳型変形の制御状況を説
明する概略図である。

【図８】本実施形態において、鋳型変形の制御状況と熱
電対の配置を説明する概略図である。

【図９】本実施形態において、油圧シリンダの具体的制
御状況を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 連続鋳造用鋳型 １ａ 鋳型長辺 １ｂ 鋳型短辺 ２ 銅板 ３ バッファプレート ４ 冷却箱 ７ アクチュエータ ９ 熱電対 １１ 溶融金属

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属を順次凝固させて連続鋳造を行
   う内部水冷構造の連続鋳造用鋳型において、 冷却箱に鋳片と接する鋳型長辺の表面形状を制御するア
   クチュエータを装備したことを特徴とする連続鋳造用鋳
   型。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータが、バッファプレー
   トを介して鋳型長辺の銅又は銅合金板の背面に接続され
   ている請求項１に記載の連続鋳造用鋳型。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータが油圧シリンダであ
   り、そのストロークが鋳型長辺に配置した熱電対の検出
   信号に基づいて設定される請求項１または請求項２に記
   載の連続鋳造用鋳型。
4. 【請求項４】 内部水冷構造の連続鋳造用鋳型により溶
   融金属を順次凝固させて連続鋳造を行う連続鋳造方法に
   おいて、 鋳型長辺に配置した熱電対の検出信号に基づいてアクチ
   ュエータのストロークを調整し、鋳型長辺の表面プロフ
   ィールを鋳片の凝固収縮に合わせて制御するようにした
   ことを特徴とする連続鋳造方法。