JPS6040660A - 薄肉スラブ連続鋳造装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は鋼材等の薄肉スラブを製造する薄肉スラブ連続
鋳造装置に係シ、特に鋳型及びその振動構造を改良し、
鋳片表面が平滑な薄肉スラブの連続鋳造に好適するもの
とした薄肉スラブ連続鋳造装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、鋳片引抜方向に振動鋳型と、この振動鋳型の下流
側に連続して設けられ鋳片と同期移動するベルト式鋳型
とを備え、振動鋳型にタンディツシュから溶湯を鋳湯し
てスラブを連続的に造形するようにしたスラブ連続鋳造
装置が知られている。

なお、従来では振動鋳型の、振動数が一般に約１１００
ｃｐ　とされている。そして、この振動鋳型での造形し
た鋳片をガイドロールに通して鋳片の溶鋼静圧によるバ
ルジング（ふくらみ）を押えながらロール間隙からスプ
レーノズルを介して供給した水で冷却し、凝固を進行さ
せるようにしている。

しかしながら、鋳片のガイドロールによる非支持部分に
０．２〜０，５．０バルジングが生じ、鋳片内部に割れ
が発生することがある。

そこで、バルジングを防止するため、従来種々の対策が
考えられ、例えば特願昭５０−５４５３１号では、ガイ
ドロールに代って鋳片と同期移動するベルトと、これを
支持冷却する冷却パッドで構成するベルトガイド力式を
採シ入れた技術が開示されている。この方式では、鋳片
の支持を凝固完了まで連続的に行なうことができるので
、ノ（ルジング歪は原理的に発生しない点を特徴として
いる。

しかしながら、このベルトガイド方式では、鋳片の２次
冷却をベルトラ介して間接的に行なうことになるので、
鋳片表面が平滑であれば十分な冷却と均一な冷却が可能
となるが、実際に用いられていた振動鋳型によっては鋳
片表面に深さ０．３〜０．５ｍｍ、ヒツチ１５ｍｍ１ｌ
＆のオシレーションマークが存在し、表面凹凸が著しく
悪いことから、ベルトガイド部では画部分が強冷される
のに対して凹部が冷却されにくく、不均一冷却となって
凹凸境界部で鋳片の表面割れが発生する欠点がある。

そのため、このベルトガイド方式は実用に至っていなか
った。

一方、小幅鋳片の造形については前述の振動鋳型に代り
、高速鋳造を可能ならしめるベルト同期式連続鋳造機が
種々提案され、一部実用化されている。これによシオシ
Ｖ−ジョンマークのない平滑な表面確保と高速化（１０
ｍ／Ｉ’ｄ”）が達成されている。しかしながら、スラ
ブ材の如く、広幅断面材の場合は１２００〜２０００■
幅の広幅ベルトを使用する必要があるため、溶鋼を直接
支持冷却する際に溶鋼接触部のみが昇温（約２５０ｔｒ
）し、ベルト両端の非接触部は常温に近いため、ベルト
中央部の熱膨張によシ、溶鋼支持部のベルトにゆるやか
な凹凸が生じ（平坦ベルトの形状悪化）、これに倣って
鋳片が造形されるため、凹凸のあるスラブ材が鋳造され
る欠点があった。

以上のように、従来の振動鋳型とベルトガイドの組合せ
方式、あるいはベルト同期式連続鋳造機ではいずれも鋳
片の表面品質が安定しない欠点がオリ、実用化を図るに
は一層の改善が望まれていた。

ところで、近年、省エネルギの点よシ連続鋳造と熱間圧
延との連結を図シ、鋳片の再加熱を不要とする直接圧延
の実現が望まれている。また従来の大断面スラブ（厚み
２５０ｆｉ〜３００　ｍｍ　）を薄肉化し、粗圧延（２
５０ｍ　〜３００ｍ厚を６０〜３０ｍ厚まで圧延）を省
略化する努力も試みられている。しかし、これを実現す
るには熱間仕上圧延の能力（約５０　Ｑ　ｔｏｎ／）（
ｒ　）に見合った薄肉スラブの高速鋳造機の開発が必要
であるが、現在では、スラブの肉厚Ｈが８０ＴＩａＲ程
度が限界である。

その理由は、鋳型に注湯する浸漬ノズルの外径りを強度
及び製法上の理由から４０〜５０ｍｍ以下にすることが
困難であシ、鋳型と浸漬ノズルの片側隙間Ｇも１５〜２
０ｒＭｎ以上に設定しなければ溶鋼がこの部分で凝固し
、浸漬ノズルが凝固鋳片に引き込まれて折損し、操業を
続行することが困難となるためである。即ち安定操業す
るにはＨ≧Ｄ＋２Ｇ＝５０＋２Ｘ１５＝８０瓢とする必
要があった。

このように、近年要求される３０〜６０＋ｍの薄厚スラ
ブの造形は従来の連続鋳造装置では達成が困難であった
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は従来困難であつｆｃ薄肉かつ平滑表面ス
ラブの直接鋳造を可能とする薄肉スラブ連続鋳造装置を
提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る薄肉スラブ連続鋳造装置では、前記目的を
達成するため、鋳片引抜方向に振動する振動鋳型と、こ
の振動鋳型の下流側に連続して設けられ鋳型と同期移動
するベルト式鋳型とを具備し、前記振動鋳型を高サイク
ルで微振動させると共に、この振動鋳型の上部に湯面を
一定に保持するサーボノズルを直結している。

まず、本発明を理論的に考擦する。

■（表面品質の改善） 本発明では、振動鋳型を高サイクル微振動とすることに
より、湯シワ深さ、ピッチの大幅な減少が図れる。即ち
、一般にオシレーションマークは次のようなピッチで発
生する。

鋳型の振動数をＮ１鋳造速度をＶとすれば、オシレーシ
ョンマークのピッｆＰは Ｐ　＝　Ｖ　／Ｎ　・・・・・・・・・（１）の式に従
って生ずる。ｔた湯シワの深さδはδσＰαｖ　／　Ｎ の関係にある。そこでδ及びＰ′ｆｔ小さくすれば鋳片
表面の平滑化が図れることになるから、結局Ｖ／Ｎｅ小
さくすればよいことになる。例えば従来振動鋳型では、 実測　δ＝　０．５　ｖａｎ　（δ／Ｐ＝０．０３３）
このよ′うなオンレーションマークのあるものをベルト
で支持するとマークの突起部はベルトに接触するが、他
の部分はベルトとの間で空隙を生じる。

この場合 熱伝導率は、 と小さく、冷却が不十分である。

実際にはα＝２５０　ｋｍ　／ｍｈ　ｄｅｇ必要なので
δを０．５　／　２．５　＝　０．２　ｍｍ以下にする
必要があることが判明した。

そこで、 高サイクル（ｓｏｏｃｐｍ）微振動でＶ一定の場合は δ＝　０．０３３　Ｘ　３　＝　０．１　ｗｔｇ高サイ
クル（５０００Ｃｐｍ）微振動で高速鋳造Ｖ＝１５．Ｑ
ＱＱｍ／―のときは δ＝０．０３３Ｘ３＝０．１ｍ＋ｎ となシ、高速鋳造でも５０００ｃｐｍ　の微振動を与え
れば平滑面が得られることになる。

また、表面品質を悪化させる他の要因としては鋳型内で
の湯面変動がある。これを押えるには一般に湯面位置を
検出し、一定にする制御（揚鍋流量制御、又は引抜速度
制御）が行なわれているが、通常±３鴎が制御限界であ
る。

湯面変動によシ湯シワが発生する理由は、湯面付近で凝
固始めたシェルが凝固収縮し、鋳型の内側に倒れ、湯面
が上昇して、これにかぶさるために発生すると考えられ
る。即ち、湯面変動が零の場合は発生しないと考えられ
る。従って本発明では湯面を凝固開始位置から上部に位
置させ、サーボノズルにより湯面変動による湯シワ発生
を防止するものである。

■（高速鋳造化） 前記高サイクル微振動と湯面下凝固方式の採用により平
滑表面スラブが造形されるが、鋳造速度が従来の如く１
．５〜２．０　ｍ　／―であれば、鋳片引抜力に対し、
鋳型出側では十分な凝固厚み（約１０　ｖａｎ　）を有
するので、凝固殻破断（いわゆるＢ。

０）は発生しにくいので、問題なく採用できる。

しかしながら、振動鋳型の長さを従来と同等（約８００
■）として高速鋳造をした場合、鋳型出側のシェル厚は
十分に成長していないので、凝固殻が破断してしまう。

またシェル厚を厚くするために鋳型長を増せば、引抜抵
抗が増大し、結局鋳型出側での凝固殻破断が生じること
になる。即ち高速化する場合、振動鋳型の長さに限界が
ちｐ、これ以上にはできないことになる。このよう、な
関係を第１図に示す。

即ち、■＝２．０ｍ／―のように低速時は十分長く（２
ｍ位）できる可能性はあるが、Ｖ＝１５ｍ／―高速の場
合にはＬＭ≦６００ｍにする必要がある。

従って、これ以降の鋳型は鋳片同期式の両ベルト鋳型を
採用することによ多久点を補うことができるのである。

さらに下流部をベルトガイド方式にすれば第２図のよう
に、ベルトの温度上昇を、従来のベルト鉤部方式に比べ
て半減できるので、ベルトの熱膨張による形状不良が発
生せず、平滑なスラブ表面の確保が可能となる。また、
前記高サイクル微振動鋳型では、平滑な表面スラブが造
形されるので、ベルトと鋳片表面の接触状態も均一とな
り、均一表面冷却ができ、凹凸に起因して生ずる表面割
れが皆無となるものである。

■（スラブの薄肉造形） 薄肉スラブの注湯上の限界から、現状で可能な厚みは前
述したように８０ｍｍ以上である。本発明では微振動鋳
型の上部にサーボノズルを直結することにより、薄肉鋳
造を可能とするものである。

このサーボノズルは溶鋼が凝固しないように、十分に予
熱された状態で溶鋼をうけ始めるので、前述したように
湯面下凝固方式による湯シワの発生防止機能も合せもつ
ことになる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第３図〜第５図を参照して説明
する。

タンディックユニ内の溶鋼を浸漬ノズル２からぼ一定に
なるように流量制御される。サーボノズル本体３Ａの下
側には開口部寸法がモールド５の開口寸法よシも数闘小
さいセラミックノズル４を配置し、これをモールド５に
取付けている。なおモールド５は、内部強制冷却される
熱伝導度のよい銅系金属で構成され、両側部を加振／リ
ンダ６によシ夫々支持されている。また、このモールド
５は鋳片引抜方向に振動可能となるように、図示しない
が、低摺動抵抗ガイド（例えば油静圧軸受ガイド、又は
直線コロ軸受等）によυガイドされている。加振シリン
ダ６には電気油圧式サーボノくルプが搭載され、微振動
指令器１５から所望の波形（例えば、正弦波、三角波等
）が入力され、同期制御回路１４によシ、左右の両加振
シリンダ６が同期振動させるものである。

なお、８はバランスシリンダで、加振シリンダ６０下部
ロンドを利用して、モールド５を主とする加振重量とバ
ランスすべく、電気油圧式サーボパルプによって油圧を
設定されている。

また、１０は同期鋳型を構成するベルトでベルトガイド
ローラ１１にガイドされる。１２は冷却パッド、１３は
冷却用スプレーノズルである。

このような構成によれば、溶鋼１６はモールド５の上端
よシ凝固を開始し、凝固殻１７が成長するが、高速鋳造
の場合は前述し友ように、モールド長さＬＭは長くでき
ない。例えばモールド長さＬｘ　＝＝６００Ｗ＋、鋳造
速度Ｖ＝１５ｍ／ｍとすればモールド出側の凝固厚さＤ
は Ｄ＝Ｋ　Ｆ９豫＝２１βＩ刀、５＝４．２ａｍとなる。

ここで、Ｈ＝３０ｍの鋳造厚みでも凝固していないので
、さらに下流にベルト同期式鋳・片支持装置によって冷
却させるものである。ベルト１０はベルトガイドローラ
１１によって支持方向転換をして冷却パッド１２によシ
ベルトの直接冷却を鋳片の間接冷却を行なう。また蔦こ
の冷却′ゝフッド２は、溶鋼静圧による鋳片のノくバラ
ンスを押える役目を有しているので、間隔設定は鋳片厚
みＨに見合って設定される。このようにすることにより
、薄肉スラブの高速鋳造が実現可能となる。

なお、装置全体は、例えば第５図に示す配置構成とされ
る。即ち、レードル１８からタンディツシュ１に注湯、
鎮静化後、サーボノズル３を付設したモールド５に注湯
し、鋳片引抜部が湾曲する型式のベルトガイド１９によ
って、鋳片冷却臼げを行ない、完全凝固後、矯正ローラ
２２にて曲げ直して次工程へ供給するものである。この
ような配置構成によれば設備高さが低くてすむ利点を有
する。

なお、この配置構成は第５図に示すものに限らず、第６
図に示すように、凝固完了までを垂直とし、その後ベン
デングするようにしてもよい。即ち垂直型ベルトガイド
２０をモールド５０下１ｔｌｌに配置し、凝固完了後、
曲げローラ２１にて湾曲し、矯正ローラ２２にて曲げ直
しをして次工程に薄厚スラブを供給するものである。こ
のような構成によれば凝固完了まで鋳型が垂直であるの
で溶鋼中の介在物浮上効果があるので、高内部品質を要
求される高品質鋼の連鋳に適する。

このような薄肉連続鋳造装置によれば、第７図に示すよ
うに、生産量２５０　ｔｏｎ／ＨｒＸ）（＝３０調のと
きは、完全凝固長り中５．５ｍとなシ、同一生産量を得
るにはスラブ厚Ｈが小さいほど鋳型長が短かくて済み、
設備費の大幅な低減が可能となる。

下記の表は上記第７図の特性を示したものである。

ここに Ｖ＝Ｑ／Ｈ−Ｂ　−ｒ　−６０ 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、微振動鋳造を行なうので
、オンレーションマークの微細化が図れ、また、サーボ
ノズル全開いた湯面下凝固方式によって湯シワの発生が
防止できる。さらに、同期式ベルト式鋳型との組合せに
よって高速鋳造が可能なことは勿論、薄肉スラブの鋳造
が可能となり、凝固長さの縮少による設備の小型化及び
鋳型内での完全凝固方式採用による凝固殻破断事故発生
防止可能等が図れ、所期の目的が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の詳細な説明するもので、第
１図は振動鋳型の許容長さを示す特性線図、第２図はベ
ルトの温度上昇状態を示す特性線図、第３図〜第５図は
本発明の一実施例を示すもので、第３図は要部側面図、
第４図は正面図、第５図は全体配置構成を示す概略図、
第Ｃ図は全体配置の変形例を示す概略図、第７図はスラ
ブ厚と完全凝固長の関係を示す特性線図である。 １・・・タンディツシュ、２・・・浸漬ノズル、３・・
・サーボノズル本体、４・・・ノズル、５・・・微振動
モールド、６・・・加振シリンダ、７・・・電気油圧式
サーボパルプ、８・・・バランスシリンダ、９・・・鋳
片、１０・・・ヘルド、１１・・・ベルトガイドローラ
、１．２・・・冷却パッド、１３・・・スプレーノズル
、１４・・・同期回路、１５・・・微振動指令器、１６
・・・溶鋼、１７・・・凝固殻、１８・・・し−ドル、
１９・・・湾曲型ベルトガイド、２０・・・垂直型ベル
トガイド、２１・・・曲げローラ、２２・・・矯正ロー
ラ。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 植５図　感６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鋳片引抜方向に振動する振動鋳型と、この振動鋳型
   の下流側に連続して設けられ鋳片と同期移動するベルト
   式鋳型とを備え、前記振動鋳型にタンディツシュから溶
   湯を注入してスラブを連続的に造形するようにした薄肉
   スラブ連続鋳造装置において、前記振動鋳型金高サイク
   ルで微振動するものとしここの振動鋳型と前記タンディ
   ツシュとの間に湯面を一定に保持するサーボノズルを配
   設してなることを特徴とする薄肉スラブ連続鋳造装置。