JPS59178152A - 溶鋼の鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶鋼の鋳造法に関するものである。

一般に、清、＠を用いた極厚スラブの鋳造に除して、古
くから行なわれている鋳塊を得た後に圧延する像塊法と
製造コストが安くしかも生産性の高い等の理由から連続
鋳造法が広く用いられていることはよく知られている。

このように、従来がら行なわれている鋳造法は、その鋳
造鋼種の特性による制約、及び低コスト化と高生産性の
指向等から、それぞれの特徴に適した範囲において用い
られている。しかし、これ等鋳造法は、その鋳造鋼の品
質面及び歩留等において、解決すべき一部の問題点が残
されている。例えば、造塊法においては、鋳塊の頭部に
著しい成分偏析部を形成し、場合によってはその頭部を
切除することから、大巾な歩留低下を伴うと共に、鋳塊
の内部には、逆■偏析線に代表される濃厚成分偏析帯が
存在するために、高級品質化をも阻害している。一方連
続鋳造法においては、造塊法ほど極端ではないが、同様
に、鋳片の中芯部に濃厚成分偏析を伴う欠点を持ってい
る。この連続鋳造における鋳片の中芯偏析をなくすため
に、電磁攪拌に代表される様々な技術が開発されると共
に］１鋳機自体及びその操業技術の改善も積極的に行Ａ
われでいる。その結果、微細な等軸晶粒を持った鋳片を
得ることが可能となり、激しい中芯偏析は、はぼ解消さ
れつつある。

しかし、モールド内の溶鋼の凝固収縮、あるいはバルジ
ング等による未凝固部の溶鋼の流動がおこることから、
この溶鋼流動に付随したＶ状偏析と点状偏析群について
は、いまだ改善されておらず、今優の課題として残され
ている。

従って、前述した如き、造塊法及び連続鋳造法の欠点で
ある成分偏析及び歩留等を改善する方法として、例えば
、特公昭５３−１９２９０号公報の如く、鋳型の上面及
び側面を保温して溶鋼を鋳型下面から凝固させるいわゆ
る一方向凝固法がある。この一方向凝固法は、従来の造
塊法及び連続鋳造法に見られる中芯偏析やＶ状偏析等を
解消する効果的な方法ではあるが、最終凝固部である上
層部に、大きな成分偏析層を形成する。

従って、圧延前か、あるいは圧延後の手入れの除に、前
記の成分偏析層を溶剤して除去しなければならないため
、成品歩留が低くなる。更にこの方法は溶融金属を一方
向より完全凝固させるため、上層部になる程凝固速ずが
遅くなることがら、粗樹状晶粒を形成して粒子間偏析を
大きくすると共に、鋳造に長時間を要する等の難点を伴
っている。

不発明は、これら前述した如き、従来法の欠点を改善す
べくなされたものであり、その特徴とするところは、鋳
型の短辺Ｌｍｍと該鋳型の垂直方向厚みｔｍｍがＬ／ｔ
≧２の鋳型であって、鋳込溶鋼の下部を鋳型底面の放熱
にて冷却して凝固せしめつつ、該鋳込溶鋼の上面を鋳込
完了から適宜時間溶融状態に保持して後に上面からも凝
固せしめて、該鋳込溶鋼の凝固収縮に追従して上面凝固
殻を下降せしめることにあり、成分偏析の極めて少ない
高品質の鋳片を得る優れた溶鋼の鋳造法である。

以下、本発明による溶鋼の鋳造法について、第１図、第
２図に基づいて述べる。

まず、第１図に示す如き鋳型１のその短辺Ｌｍｍと垂直
方向厚みｔｍｍの比は、Ｌ／ｔ≧２が必要であり、Ｌ／
ｔ＜２では、鋳型１の巾が厚みに対して小さいために、
底面１ｂ及び側壁１ａ面における吸熱及び放熱が大きく
なるため、上面を充分に保温しても、上記底面１ｂ及び
側面１ａからの溶鋼３の凝固の進行が早く、底面及び側
壁からの凝固張り出しが大きくなって上面凝固設のたお
れこみが凝固収縮に追従できないことから、鋳片の内部
に収縮孔が発生するとともに、その周辺に成分偏析層を
伴うことが判明した。

よって、上記の如く、Ｌ／ｔ≧２の鋳型１に溶鋼３を注
入管２を介して鋳込んだ後に、上面に適宜量の保温剤４
を添加して、上面からの凝固を抑制しつつ、鋳型１の底
面１ｂからの凝固のみを進行させ、適宜時間経過後に、
上面からも凝固を行なわせることが必要である。

即ち、本発明による方法は、鋳型１に鋳込んだ溶鋼３を
凝固させるに際して、凝固収縮孔と内部溶鋼流動による
成分偏析のない、しかも、一方向凝固法の如き、上層部
の凝固速度の低下による濃厚詞析をなくすことにある。

従って、鋳込溶鋼３を鋳型１の底面１ｂからの放熱で冷
却して凝固せしめつつ、該鋳込溶鋼３の上部を保温剤４
の発熱が、あるいは保温剤４の発熱と断熱ボード５の断
熱保温とのいずれかにて、溶融状態に適宜時間保持する
。このように、鋳込溶鋼３の上部を溶融状態に保持する
ことにより、鋳型１の底面１ｂからの凝固が適宜時間先
行する。

これは、前記の保温剤４の混熱反応の終了によって、該
鋳込溶鋼３の上面からも凝固を開始した際に、内部の未
凝固層が薄くできることから、凝固収縮孔の発生を抑止
できると共に、適宜厚みの上面凝固殻が形成されるため
凝固収縮に追従して上面凝固殻の下降が容易となる。こ
れは、凝固収縮孔の発生とこの収縮孔の発生による溶鋼
の内部流動が上面の凝固殻が比較的厚い場合か、あるい
は、適宜厚みの上面凝固殻であっても内部の未凝固層の
厚みが厚い場合に発生していることからもいえる。又、
上面の保温を強化すれば、鋳型１の底面１ｂ側のみから
凝固が進んで、前述した一方向凝固法に類似し、逆に弱
い場合は、上面からの凝固が早期に開始されて、上面凝
固殻が厚くなり、内部の凝固収縮に上面凝固殻が追従で
きなくなる。

このように、適宜厚みの上面凝固殻を形成し、且つ内部
未凝固層の凝固収縮に追従して、上面凝固殻を下降せし
めるために、発明者等の種々の実験に基づく知見によれ
ば、表−１に示す如く、例えば、金属アルミニュームを
２５〜３０％、酸化鉄を１２〜２７％含有するような保
温剤４と厚さ２５ｍｍの一般の造塊作業に用いられてい
るところの例えば、ＭｇＯ系ターンビードの如き断熱ボ
ード５を用いる脈は、前記保温剤４を溶鋼１ｔｏｎ当り
５ｋｇ以上、２０ｋｇ以下を鋳込溶鋼３の鋳込完了後３
０秒間以内に添加して該鋳込溶鋼３の表面を均一に覆う
ことによって得られる。しかし、表−１に示す実験番号
４、５の如く、前述した保温剤４の添加量が溶鋼１ｔｏ
ｎ当り５ｋｇ以下いわゆる保温不足かあるいは鋳込完了
後３０秒間以上経過後に添加した際は、上面凝固殻が厚
くなるため剛性が強くなって、内部の凝固収縮にともな
って上面凝固殻の追従下降が不充分となり、凝固収縮孔
とその周辺に成分偏析層を生じる。また、実験番号３に
示す如く、溶鋼１ｔｏｎ当り２０ｋｇ以上の保温剤４を
添加すると、切込溶鋼３の上面の溶融状態保持時間が艮
くなるために、上面凝固殻の形成とその成長が遅れて底
面１ｂからの凝固を主体とする一方向凝固に類似してく
る。

更に、実験番号６に示す如く断熱デート５を併用しない
場合の保温剤４の添加量は溶鋼１ｔｏｎ当９１０に９以
上、３０ｋｇ以下が必要であり断熱ボード５の有無によ
る保温剤４の変動は５ｋｇ〜１Ｏｋｇの増減となる。

この保温条件は溶鋼３の内部に熱電対を埋設して実験を
おこなった結果によれば、上面の溶融状態が鋳込完了直
後から３０秒間以上、５分間以内に保持されていること
になっている。このため、実験番号７のように鋼塊厚み
ｔが５０ｍｍ以下の場合は鋳込後５分以内に凝固が完了
することから一方向凝固の形態をとるため、上面に濃厚
偏析を生じる。また、本発明方法を極厚スラブの製作に
対して適用する場合、たおれこみが可能となるシェル厚
に上面の凝固を制御するには、下面からの凝固を長時間
にわたっておこさせなければならず、凝固速度が極めて
遅くなり、該溶鋼３内の含有元素の拡散速度の方が凝固
速度より速くなるため、上面近くの最終凝固部に成分偏
析層を生じる。ここで、溶鋼内のＰやＣ，Ｓといった含
有元素の拡故速度は凝固直後で１０−３ｃｍ／ｓ程度と
見積られ、これよりも、凝固速度をはやくするためには
、底面からの凝固速度定数（Ｋ）と、凝固開始から終了
までの時間（ｔｆ）の２つ、つまり、鋳型底面１ｂの冷
却条件と鋼塊厚みの２つを調節することが心要となるが
、本実験例の場合鋳型１の底面からの放熱冷却による凝
固速度係数は約２５ｍｍ／分と見積られるため、ｔｆを
約７５分以下、つまり、底面１ｂからの、足固厚を２２
０ｍｍ程度までに抑えなくてはならない。これは、底面
からの凝固が全厚の６０％を占めると考えた場合、鋼塊
厚としては約３７０ｍｍ以下になり、もし、実験番号８
に示す如く、これ以上厚い鋼塊を鋳込む場合には、底面
１ｂに例えば水冷銅板等を用いて冷却を強めることによ
って得られる。

更に、上記の高品質、両片を得るためには、鋳込温度を
一般に用いられているところの、例えば（液相線温度℃
）＝１５３８℃−（５５×［％Ｃ］＋８０×［％Ｃ］２
＋１３×〔％Ｓｉ］＋４．８×〔％Ｍｎ］＋１．５×（
％Ｃｒ］＋３．１×［％Ｎｉ］）で求めた蔽相線温度よ
り２０℃以上、６０℃以上の範囲にすることが望ましく
、実験番号９に示す如くこれよりも低い温度での鋳込で
は、凝固組織が等軸晶組織を呈するため、全体に軽微で
はあるが点状偏析が発生して均質化を阻害する。又、逆
に、注入温度が高いと凝固に長時間を便すると共に、鋳
型１を含めた注入設備が大巾に損耗されることから液相
線温度に２０℃以上を加算した鋳込温度に対して極力低
い方が好ましい。

以下、不発明の方法による実施例を図面に基づいて述べ
る。第１図は、本発明の方法による実施例の断面図を示
し、第２図は、本発明の方法による実施例において、断
熱ビードを用いた静置鋳造及び傾転鋳造の断面図を示す
。まず、第１図において、１は鋳型であって、例えば、
鋳鉄の如き材質を用いて、適宜厚みの側壁１ａで４面を
囲うと共に、底面１ｂで箱型を形成している。このよう
な鋳型１に、例えば、タンデイッシー（図示せず）に連
接された注入管２を介して、溶鋼３を鋳込むと共に、例
えば、前述した如き発熱性の保温剤４を、該溶鋼３の鋳
込完了直後か、あるいは鋳込原子から３０秒間以内に添
加して、溶鋼３の表面を充分に覆う。又、第２図（Ａ）
は、上述した如き第１図に示す鋳込方法に別え、保温剤
４を添加後、直ちに、例えば、ＭｇＯ系ターンボードの
如き断熱ボード５で覆うか、又は前記注入管２の嵌挿孔
（図示せず）を穿設した断熱ボード５を鋳込前に配設し
たものである。更に第２図（Ｂ）は、鋳込の際に、鋳型
１を適宜傾倒して、該鋳型１内に、例えばクレーン（図
示せず）等によって吊られた鋳湯容器６の下端部に連設
された浸漬管７を介して、該鋳型１内に溶鋼３の鋳込を
行なう。この際、鋳型１内の溶鋼３が適宜量になった時
に、一般に甲いられている湯面保護剤１１を若干量添加
すると共に、鋳込速度に合せて、鋳型載置台１０を、例
えばギヤー等を介した駆動源（図示せず）に連設された
回動軸９の回転により、前記の鋳型載置台１０を矢印方
向に順次下降せしめて、水平状態において鋳込を終ｒさ
せて後３０秒間以内に保温剤４（図示せず）を添加し、
更に、溶鋼３が完全に凝固するまでこの状態を保持する
。

このように、本発明による方法を用いて鋳造を行なう際
に、鋳型厚み、鋳込溶鋼の成分、注入速度及び外気温度
等によって鋳込溶鋼の凝固形態が作ゼ異なるため、添加
する保温剤の量も若干増減する心安がある。又使用する
保温剤の種類によっても必要添加量が異なってくる。

次に、本発明の方法による実施例として第２図（Ａ）に
示す装置において、該鋳型１のＬ／ｔ＝４で底面１ｂに
厚さ２５ｍｍの鉄板を用いて、該鋳型の鋳込溶鋼成分と
してＣ：０．１２％、Ｓｉ：０．２８％、Ｍｎ：１．２
０％のものを鋳造温度を前述の液相線温度より２７℃高
い温度で鋳造し保温剤としては、金属アルミニュームを
２５〜３０％、酸化鉄を１２〜２７％含有したものを溶
鋼１ｔｏｎ当り１２ｋｇ使用すると共に、断熱ボードと
して、２５ｍｍ厚さのＭｇＯ系のターンボードを用いて
保温した場合を第３図に示すが、これは溶鋼の平均炭素
含有量を１．０とした際の、各方法における鋳片の０％
（上面）〜１００％（底面）の各部位ごとの炭素陰有量
比を示しており、従来広である造塊法及び一方向凝固法
では、上面層（０％）に近くなる程、成分偏析が犬きく
なっているのに対して、本発明法を用いた鋳片において
は、成分偏析が極めて少なく、しかも、鋳片の厚み巾全
体においても均質がものが得られた。更に、本発明法を
用いた鋳片の成品歩留も９０％以上の高い値であった。

なお、前述した如き方法による溶鋼の切込の際に、薄板
を鋳型の底面に敷込むと該鋳型の溶損及び焼付き等を防
止する効果があると共に、鋳肌の美麗な鋳片が得られる
。又、鋳込を第２図（Ｂ）に示す如く、浸漬管等を用い
て極力静かに行なうこともよく、いずれの方法とも第３
図に示すような良好な結果が得られた。

このように、本発明による鋳造法の採用によって、凝固
収縮孔のない、いわゆる、上面凝固殻を内部の凝固収縮
に追従して下降せしめた鋳片が得られることから極めて
成分偏析の少ない、しかも、成品歩留の高い高品質鋳片
が得られると共に、本発明法は、広く溶鉄の鋳造に適用
できる優れた鋳造法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法による実施例の断面図、第２図
（Ａ）は本発明の方法による実施例（第１図）に断熱ボ
ードを甲いた場合の断面図、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ
）に示す実施例に浸漬管を用いいた傾転鋳造の断面図、
第３図は実施例における鋳片全厚に対する割合と、炭素
偏析度の関係を示す図である。 １・・・鋳型　　　１ａ・・・側壁 １ｂ・・・低面　　　２・・・注入剤 ３・・・溶鋼　　　　４・・・保温剤 ５・・・断熱ボード　６・・・鋳湯容器７・・・浸漬管
　　　８・・・傾転装置（一部分のみ図示）９・・回動
軸　　　１０・・・鋳型載置台１１・・・湯面保護剤 代理人　谷山　輝雄 本田　小平 岸田　正行 新部　興治 くい　１　図 第２μｍ （Ａ） 第３図 金Ｒ片令厚１（対有ろ害・１合（％） 手続補正書 ’ＩＩＩ’　ｌ’＋艮′ｌ”、’　＜　’ｉ’ｉ　、Ｉ
ｉ”ｆ’＝　殿］、　　１．ｌ’ｌの表小 昭和４ざで１．’Ｌ７　　＋＋’ｌ’願第り０７７７号
３を山ＩＩをする名 ・ｌ　ｆ’ｌとの関ｆ〃　　出　願　人１１＋１１ｉ（
）・・：）す１）東３Ｊ・部下式ｍｒ＜火手１町２丁１
］６番３号４代岬人 ＩＩ　　１すｉ　　　東≦１都「代１．１目〆丸の内２
丁目６番２″Ｔｙ丸の内へ重洲ビル３３〇−叶←佃−−
午一□ 補　　　　　正　　　　　書 本願明細書中下記事項を補正いたします。 紀 １、特許請求の範囲を別〃氏の如く訂正する。 ２、第２頁２０行口に 「七−ルド内の」とあるを削除する。 ３、第：３頁１０〜１１行目に ［従来の造塊法及び連続鋳造法」とあるを「従来の連が
ｆｅ　’ＢＪ造法進法訂正する。 ４、　ｒＡ４　Ｑ　２〜９　行１”Ｊ　Ｋ［その特徴と
するところは・・・・・・少ない」　とあるを次の如く
訂正する。 ［曙塊の短辺Ｌ′縞と該舗塊の垂直方向ツクみｔ−がＬ
／ｌ≧２と２５る極厚スラブの鋳造において、鋳込溶鋼
の下部を鋳型底面の放熱にて冷却して凝１１ｄせしめつ
つ、該鋳込溶鋼の上面を鋳込完了；り・ら適宜時間溶融
状態に保持して後に、上面ＺハＣ）も凝固せしめて、該
鋳込溶鋼の６「固収縮に追従して上面凝固殻を下降せし
めることにあり、成分偏析の極めて少ない１ ５、第４頁１３〜１７行目に 「まず・・・・・・吸熱Ｊとあるを次の如く訂正する。 「第１図に示ず如き溶銅３の凝固による鋼塊のその短辺
Ｌ＋ｎｍと垂直方向厚みｔｉｎの比は、Ｌ／ｌ　＞　２
が必要であり、Ｌ／ｌ　＜　２では、鋼塊の巾が厚みに
対して小さいために、鋳型１の底面１ｂ及び側壁１ａ面
ＩｆＣ校ける吸熱」６、第９頁１行「１に ［１０−３ｃＩｒＬ／！ｌ　Ｊとあるを１１０−３ｃｍ
”／８　Ｊと訂正する。 ７、第９頁７行目に １−ｉｆＪ２５　ｗＶ／ｌｌ＋Ｊとあるを「約２５１ｍ
η７安」と訂正する。 口ご 代理人　　谷　山　脚　雄　”・ 特許請求の範囲 鋳込溶鋼の下部を鋳型底面の放熱にて冷却して凝固せし
めつつ、該鋳込溶鋼の上面を鋳込完了から適宜時間溶融
状態に保持して後に、上面からも凝固せしめて、該鋳込
溶鋼の凝固収縮に追従して上面凝固殻を下降させること
を特徴とした溶鋼の病造ｌ去。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 極厚スラブの鋳造において、鋳型の短辺Ｌｍｍと該鋳型
   の垂直方向厚みｔｍｍがＬ／ｔ≧２の鋳型であって、鋳
   込溶鋼の下部を鋳型底面の放熱にて冷却して凝固せしめ
   つつ、該鋳込溶鋼の上面を鋳込完ｒから適宜時間溶融状
   態に保持して後に、上面からも凝固せしめて、該鋳込溶
   鋼の凝固収縮に追従して上面凝固殻を下降させることを
   特徴とした溶鋼の鋳造法。