JPH11216539A

JPH11216539A - 連続鋳造用ダミーバーヘッド

Info

Publication number: JPH11216539A
Application number: JP1650398A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Muraki; 靖徳村木; Takashi Itakura; 孝板倉; Hiroki Fujita; 浩起藤田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳型へのシール材及び冷却材の設置作業の簡
素化、及び鋳造開始時の溶湯注入量の増大を可能とする
連続鋳造用ダミーバーヘッドを確立する。【解決手段】ダミーバーヘッド１の内部に水路６を設
け、この水路を通る冷却水によりダミーバーヘッドを水
冷する。その際に、溶湯との接触部３を銅若しくは銅合
金とすれば、冷却能が一層向上する。又、ダミーバーヘ
ッドにスプレーノズル７を取り付けて冷却水を噴霧し、
鋳片とダミーバーとの接合部を冷却することで、接合部
に起因する操業トラブルを防止することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造開始時に連続
鋳造設備の鋳型に挿入して用いるダミーバーヘッドに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造では、鋳造開始時、上端部にダ
ミーバーヘッドを取り付けたダミーバーを、ダミーバー
ヘッドが鋳型内の所定位置となるように設置し、溶湯を
鋳型内に注入してダミーバーヘッド上で凝固させ、次い
で、ダミーバーを介して鋳型下方に凝固した鋳片を連続
的に引抜いて鋳造が行われる。このダミーバーヘッド
は、例えば、特開昭５４−４８６３９号公報に開示され
るように、その材質を鋳鋼製とし、且つ、鋳片との接合
部にアリ溝状窪みが設けられ、そして、このアリ溝状窪
みにより、鋳片とダミーバーヘッドとは、鋳片引抜き方
向には固定されるが、鋳片長軸に対して横方向の相対移
動で分離可能な構造となっている。

【０００３】ダミーバーヘッドと鋳型内壁との間には、
挿入及び引抜きのための間隙を設けているので、この間
隙を塞ぐためにシール材を設置している。又、ダミーバ
ーヘッドの溶損を防止し、且つ、注入された溶湯の凝固
を促進させるため、ダミーバーヘッドが挿入された鋳型
内に鋼材等を冷却材として設置している。このシール材
と冷却材の設置作業は、鋳造開始毎に行わねばならず、
且つ、１回の作業に１０分〜１５分を費やしており、連
続鋳造機の能率低下の要因となっている。

【０００４】又、溶湯の凝固時間を確保し、且つ、溶湯
から鋳型及びダミーバーヘッドへの抜熱を促進させるた
め、鋳造開始時の鋳型への溶湯の注入量は、定常鋳込み
状態の注入量に比べて大幅に少なくしている。そのた
め、定常鋳込み状態に達するまでの遅延による能率低下
と、鋳造開始時の鋳片の品質低下とを招く要因になって
いる。

【０００５】更に、鋳片のダミーバーヘッドとの接合部
の温度は、本来、鋼成分や鋳造開始からの経過時間等に
より制御する必要があるが、従来、鋳片とダミーバーヘ
ッドとの接合部の冷却は、鋳片を冷却する２次冷却水が
兼ねていたので、制御が十分でなく、そのため、冷却の
過不足により操業トラブルが発生することもあった。例
えば、冷却不足では、上記アリ溝状窪みに嵌合する鋳片
部位（以下、この鋳片部位を「アリザシ部」と呼ぶ）の
伸長による引抜き不能や、鋳片凝固シェルの破れによる
ブレークアウト等、又、冷却過多では、アリザシ部の矯
正時の割れ欠損による引抜き不能等である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたもので、その目的とするところは、シール
材及び冷却材の設置作業を簡素化することができ、且つ
鋳造開始時の溶湯注入量を増加することができるダミー
バーヘッドを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明による連続鋳
造用ダミーバーヘッドは、内部に水路が設けられ、この
水路通る冷却水により水冷されることを特徴とするもの
である。

【０００８】第２の発明による連続鋳造用ダミーバーヘ
ッドは、第１の発明において、溶湯との接触部を、銅若
しくは銅合金とすることを特徴とするものである。

【０００９】第３の発明による連続鋳造用ダミーバーヘ
ッドは、第２の発明において、銅若しくは銅合金の表面
に鍍金が施されていることを特徴とするものである。

【００１０】第４の発明による連続鋳造用ダミーバーヘ
ッドは、第１ないし第３の発明において、冷却水を噴霧
するスプレーノズルが取り付けられたことを特徴とする
ものである。

【００１１】ダミーバーヘッドが水冷されているので、
鋳造開始時に鋳型内に注入された溶湯の冷却が促進さ
れ、ダミーバーヘッドとの接触面のみならず、鋳型と接
触する鋳片側面においても凝固が促進し、短時間で強固
な凝固シェルが形成される。そのため、注入開始時の注
入量を増加することができ、早期に定常鋳込み状態に移
行することができる。更に、冷却材を減少することがで
き、冷却材設置作業が簡素化して連続鋳造機の能率が向
上する。

【００１２】そして、ダミーバーヘッドの溶湯との接触
部を、熱伝導度の大きい銅若しくは銅合金とすること
で、ダミーバーヘッドによる抜熱が一層促進される。但
し、銅若しくは銅合金は、耐摩耗性が弱いので、その表
面にＮｉやＣｒ等の鍍金を施して耐摩耗性を向上させる
ことが好ましい。

【００１３】又、ダミーバーヘッドに取り付けたスプレ
ーノズルから、ダミーバーヘッドと鋳片との接合部に向
けて冷却水を噴霧することができるので、鋳片のダミー
バーヘッドとの接合部の温度は、２次冷却水に影響され
ることなく、鋼成分や鋳造開始からの経過時間等により
独自に制御されて適正な温度範囲に保たれ、その結果、
アリザシ部に起因する操業トラブルが回避される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づき説明する。
図１は、本発明によるダミーバーヘッドの実施の形態の
例を示す概略図であり、鋳型に挿入された状態を鋳型側
面から見た断面図、図２は、ダミーバーヘッドの概略平
面図、図３は、図１におけるＳ方向から見た斜視図、図
４は、本発明のダミーバーヘッドを上端部に取り付けた
ダミーバーを連続鋳造機に挿入した状態を示す概略側面
図である。

【００１５】これらの図において、ダミーバーヘッド１
は、ヘッド本体２と、鋳型１２内に挿入された時に溶湯
と接触する溶湯接触部３とを、補強材４で連結されて構
成される。そして、ヘッド本体２と溶湯接触部３との間
に水路６を形成し、水路６はヘッド本体２内の水路６ａ
及び水路６ｂと連結し、水路６ａ、水路６、水路６ｂの
順に冷却水が流れてダミーバーヘッド１が水冷される。
溶湯接触部３は、鋳片との接続手段として、アリ溝状窪
み９を形成している。

【００１６】ヘッド本体２は鋳鋼製とし、又、溶湯接触
部３は鋳鋼製又は銅製若しくは銅合金製とする。溶湯接
触部３を銅製若しくは銅合金製とすることで、冷却能を
高めることができる。そして、溶湯接触部３を銅製若し
くは銅合金製とする場合には、その表面にＮｉやＣｒ等
の鍍金層５を施して耐摩耗性を向上させることが好まし
い。

【００１７】ヘッド本体２の側面には、スプレーノズル
７が配置され、そして、このスプレーノズル７はヘッド
本体２内の水路８と連結され、水路８を通る冷却水は、
ダミーバーヘッド１と鋳片との接合部に向けて、スプレ
ーノズル７から噴霧される。スプレーノズル７は、ヘッ
ド本体２の側面に設けた溝１０内に配置されるので、ダ
ミーバーヘッド１の鋳型１２への挿入や、連続鋳造機の
ガイドロール１７やピンチロール１８を通過する際の障
害にならず、又、ピンチロール１８によるダミーバーヘ
ッド１の押し付けの際も圧下されて変形することがな
い。

【００１８】連続鋳造機の搬送テーブル１６の上方のダ
ミーバー格納台１３にドラム１４を設け、ドラム１４に
巻き取りされるケーブル１５を、ダミーバー１１を介し
てダミーバーヘッド１に連結し、そして、ケーブル１５
中にダミーバーヘッド冷却水の給排水路とスプレー水の
給水路とを設け、これらの給排水路を介して、ダミーバ
ーヘッド１への冷却水の給排水を行う。ケーブル１５は
途中で着脱可能となっている。

【００１９】このようにして水冷されるダミーバーヘッ
ド１を鋳型１２内の所定位置に挿入し、溶湯接触部３と
鋳型１２との間隙に耐火物製のシール材１９を埋め込
み、必要に応じて鋼材等の冷却材（図示せず）を設置し
て、鋳型１２内への注入を開始する。ダミーバーヘッド
１が水冷されているので、鋳型１２内に注入された溶湯
の冷却が促進され、短時間で強固な凝固シェルが形成さ
れる。

【００２０】但し、ダミーバーヘッド１の冷却を過剰に
すると、鋳片の矯正時にアリザシ部の欠損が発生して、
操業トラブルが生じる。発明者等は、降伏点又は耐力が
２０〜５０ｋｇｆ／ｍｍ²の４種類の鋼種について、矯
正時の鋳片引張強度とアリザシ部の欠陥の有無を調査し
た。調査は、ダミーバーヘッド１に埋め込んだ熱電対に
よるアリザシ部の測温値と、この測温値を基とした伝熱
計算と、鋼の高温引張強度のデータと、アリザシ部の欠
陥の有無の目視調査とにより実施した。図５に調査結果
を示す。

【００２１】図５に示すように、各鋼種とも矯正時の鋳
片引張強度が約１５〜２３ｋｇｆ／ｍｍ²の範囲でアリ
ザシ部の欠陥が防止され、引張強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ
²未満の場合にはアリザシ部の伸長が起こり、又、引張
強度が２３ｋｇｆ／ｍｍ²を超えると、割れによるアリ
ザシ部欠損が発生する。そして、引張強度が、この適正
範囲となる鋳片温度は、図５より、例えば３０ｋｇｆ／
ｍｍ²鋼の場合には９２０〜１２３０℃、４０ｋｇｆ／
ｍｍ²鋼の場合には１０８０〜１３２０℃となるよう
に、高強度鋼種ほど高温側になると共に、温度範囲が狭
くなる。従って、アリザシ部の欠陥を防止するには、各
鋼種において鋳片アリザシ部の断面平均温度を、図５に
示す引張強度が適性範囲となる鋳片温度範囲に制御する
ことが好ましい。具体的な制御方法は、冷却水量を変更
して伝熱計算を行い、適正範囲となる冷却水量を予め求
めておけば良い。

【００２２】尚、スプレー７からの冷却水の噴霧は、ダ
ミーバーヘッド１が引抜かれて、少なくともスプレー７
が鋳型１２の下端位置を通り過ぎた以後とする。スプレ
ー７が鋳型１２内で噴霧すると、注入された溶湯により
冷却水が加熱され、水蒸気爆発の恐れがあり、極めて危
険である。

【００２３】

【実施例】図１に示すダミーバーヘッドにおいて、溶湯
接触部をＡｇ含有銅合金とした場合（実施例１、実施例
２）、及び、鋳鋼とにした場合（実施例３）を以下に説
明する。各実施例において溶湯接触部の厚みは３０ｍｍ
である。尚、比較のために、従来のダミーバーヘッドを
用いた鋳造（従来例）も実施した。

【００２４】実施例１〜３及び従来例共に、鋳造した鋼
種は前述の３０ｋｇｆ／ｍｍ²鋼であり、鋳片厚みが２
５０ｍｍ、鋳片幅が９５０ｍｍのスラブ連続鋳造機のダ
ミーバーヘッドに適用し、実施例１及び実施例２では、
３ｍｍ厚みのＮｉ鍍金層を施した。スプレーノズルによ
る冷却は実施例２のみ実施し、スプレーノズルはダミー
バーヘッドと鋳片との接合部から１００ｍｍの位置に設
置した。表１に、実施例１〜３及び従来例の各操業条件
を、又、図６にダミーバーヘッド冷却水量とスプレー冷
却水量とを示す。ダミーバーヘッド冷却水量は４８０ｔ
／Ｈｒの一定値とし、スプレー冷却水量は、鋳片引抜き
長さにより、徐々に減少させ、鋳造開始から１２ｍの引
抜き以後は停止した。尚、図６に示す冷却水量であれ
ば、矯正時の鋳片引張強度が適正範囲内であることを予
め確認している。

【００２５】

【表１】

【００２６】図７に、実施例１、実施例２、及び従来例
における鋳造開始からの凝固シェル厚みの推移の測定結
果を示す。尚、凝固シェル厚みは、硫化鉄をトレーサー
として所定時間毎に添加し、サルファープリント法によ
り求めたものであり、図７中Ａ、Ｂ、Ｃの表示は、図１
のＡ、Ｂ、Ｃで示す位置における凝固シェル厚みの測定
値で、Ａは鋳片長辺の鋳型と接触する位置、Ｂは鋳片長
辺で且つアリ溝状窪み直上の鋳型と接触する位置、Ｃは
ダミーバーヘッドと接触する位置である。

【００２７】図７に示すように、ダミーバーヘッドを冷
却することで、冷却が大幅に促進されて凝固シェル厚み
が増大し、そして、スプレー水冷却を併用した実施例２
では、実施例１より更に冷却が促進され、強固な凝固シ
ェルが形成された。この結果、従来法では冷却材として
鉄棒１０本、バネ鋼３本、及び鉄コイン３００ｇを鋳型
内に設置していたが、実施例１及び実施例２では、鋳型
内の冷却材を完全に省略することができてシール材のみ
の設置作業となり、設置作業を大幅に短縮することがで
きた。

【００２８】又、従来例では鋳造開始時の鋳片引抜き速
度を、鋳型への注入開始から１分間経過するまでは引抜
きせずに停止し、その後、０．３ｍ／ｍｉｎの引抜き速
度で３０秒間引抜き、次いで、３０秒間隔で０．１ｍ／
ｍｉｎの割合で引抜き速度を増速し、定常速度の１．６
ｍ／ｍｉｎになるまで８分間を費やしたが、実施例１及
び実施例２では、鋳型への注入開始から１分間経過する
までは引抜きせずに停止し、その後、定常速度の１．６
ｍ／ｍｉｎへと一気に増速することができ、連続鋳造機
の能率を大幅に向上させることができた。

【００２９】図８は、溶湯接触部の組成による凝固シェ
ル厚みの影響を調査した結果であるが、鋳鋼とした実施
例３では、銅合金とした実施例１に比べて若干の凝固遅
れが観察されたが、従来例に比較すると大幅に冷却能が
増大しており、溶湯接触部を鋳鋼としても十分に効果を
発揮することが確認された。尚、図８は、図１に示すＢ
位置における凝固シェル厚みの測定値である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、鋳造開始時の鋳型内の
冷却を高めることができ、その結果、冷却材の設置作業
を省略することが可能になると共に、鋳造開始時の鋳片
引抜き速度を早期に定常引抜き速度とすることができ、
大幅に連続鋳造機の能率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるダミーバーヘッドの実施の形態の
例を示す側断面の概略図である。

【図２】本発明によるダミーバーヘッドの実施の形態の
例を示す概略平面図である。

【図３】図１におけるＳ方向から見たダミーバーヘッド
の斜視図である。

【図４】本発明のダミーバーヘッドを上端部に取り付け
たダミーバーを連続鋳造機に挿入した状態を示す概略側
面図である。

【図５】鋼の高温引張強度のデータとアリザシ部の欠陥
の有無との関係を調査した結果を示す図である。

【図６】本発明の実施例におけるダミーバーヘッド冷却
水量とスプレー冷却水量とを示す図である。

【図７】鋳造開始からの凝固シェル厚みの推移を実施例
と従来例とで比較して示す図である。

【図８】本発明に実施連続鋳造において、溶湯接触部の
組成による凝固シェル厚みの影響を従来例と比較して示
す図である。

【符号の説明】

１ダミーバーヘッド２ヘッド本体３溶湯接触部４補強材５鍍金層６水路７スプレーノズル８水路９アリ溝状窪み１０溝１２鋳型１９シール材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に水路が設けられ、この水路を通る
冷却水により水冷されることを特徴とする連続鋳造用ダ
ミーバーヘッド。
【請求項２】溶湯との接触部を、銅若しくは銅合金と
することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用ダミ
ーバーヘッド。
【請求項３】前記銅若しくは銅合金の表面に鍍金が施
されていることを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造
用ダミーバーヘッド。
【請求項４】冷却水を噴霧するスプレーノズルが取り
付けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の
何れか１つに記載の連続鋳造用ダミーバーヘッド。