JPS6186049A - 鋼の水平連続鋳造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造法、特に一方向凝固を利用した鋼の
水平連続鋳造法に関する （従来の技術およびその問題点） 従来の連続鋳造法においては鋳込ｊｊ坊片は基本的には
対向する二方向、あるいは場合によっては四方向から冷
却されて凝固する。したがって、このようにして凝固し
た鋳片は、その最終凝固領域である鋳片の中心面あるい
は中心領域に不純物が偏析することを避けることができ
ず、かかる不純物の偏析ｗ４域の存在が、最終圧延製品
の特性劣化の一大原因となっている。例えば、ラインパ
イプ用鋼の水素誘起割れ、圧延材のシャルピー値低下と
なるセパレーション、溶接割れ、圧延材端部のダイチェ
ックによる検査欠陥等は全て鋳片中心部のＰ、Ｓ等の不
純物の偏析によるものである。

さらに、このような中心偏析に伴うセンターポロシティ
等は、次工程の圧延工程で、圧下により圧着することが
必要となる。しかし、その場合の鋳片の圧下率は５％以
上、一般には２０％前後とする必要があり、このような
大圧下圧延を行った後でも所要の板厚を確保するには、
成品板厚に対して可成りの厚さの鋳片を利用しなければ
ならない。

例えば、３００１厚の板材を得るのに２０％圧下を必要
とすると、鋳片厚さとしては３８０ＩＩＩＩ１１としな
ければならない。しかし、そのような極厚材等は連続鋳
造では一般には製造できないため、所要の成品板厚によ
っては連続鋳造法では製造できないことがある。このよ
うな中心偏析の問題を解決するための試みとして最近各
種の試みがなされている。

特開昭５７−４１８０４υには、鋼塊を作るに際して、
溶鋼を高さ４００ｍ５以下に鋳込み、その後溶鋼頭部を
保温しつつ底面から上方に向かって一方向に凝固させて
水平方向に長く、背の低い鋼塊を得て、これを鋳込み方
向に圧延する方法が開示さ机ている。しかし、この場合
の欠点は上記方法がハ、千式の造塊方法であり、生産能
率が悪く、また鋼塊の高さを低くするために横方向の長
さ、巾を大きく取ると水平方向の冷却速度の差による鋼
塊内部の歪や亀裂を生じるのでおのずから鋼塊高さを低
くするにも限度があり、したがって一方向凝固による不
純物の偏析防止の効果も少なくなる。

特開昭５９−４７０５０号には溶鋼を水平に連続的に移
送しつつ無端ベルト上で下部より鋳込み鋳片を冷却し、
一方、鋳片上部面を保温剤で保温し不純物を上部に偏析
させる方法が開示されている。しかし、この場合の欠点
として、鋳片上部の不純物濃化層は多孔質となり、例え
ば厚さ３００ＩＩｌｌ１１の鋳片に対して深さ２０〜３
０ｍｍ程度の表面研削を余儀なくされ、歩留りが悪（な
り、又かかる多孔質の存在は圧延製品にも表面欠陥等を
発生させるなどの悪影響を及ぼす。

特開昭５８−１３８５４４号には両端の開いた横型水平
鋳型を使った連続Ｖ？造法が開示されているが、この場
合には鋳込まれた溶鋼は鋳型の四方向から冷却を受ける
ためｒｉｉｉ述の如く不純物の偏析を防止することはで
きない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記従来技術の問題点を解決すべくなされた
ものであり、その目的とするところは、一方向凝固を利
用して不純物の偏析を防止して、連続的にかつ能率よ〈
実施できる水平連続鋳造法を提供することである。

ここに、本発明の要旨とするところは、／８鋼を凝固さ
せるに際して、水平方向に１辰動し、かつ鋳込み鋳片を
水平二方向に連続的に排出可能な両端の開いた横型振動
鋳型に溶鋼を注湯し、該−／ｇ鋼をいったん鋳型下面よ
り強制冷却しかつ上面は微少冷却した後、該鋳型より排
出された鋳込み鋳片を無端ベルト上で鋳片下面を強制冷
却し、一方鋳片上面を保温または強制加熱することによ
り一方向凝固させることを特徴とする、鋼の水平連続＆
１法である。

上記横型振動鋳型とは、長手方向に伸びた鋳型の上側外
周部の中心部にｆ６鋼のｌｔ入口を備えるとともに、長
手方向に振動する構造を有し、長手方向に対向する両端
に鋳込み鋳片の排出口を備えて成−る横置きタイプの鋳
型をいう。一般にこの鋳型の鋳込み断面は矩形をなして
いるが、偏平断面あるいは丸型断面であってもよい。本
発明にあっては、かかる鋳型はその底部から一方向に冷
却され一方向凝固が行われ得る構造であれば特に制限は
ない。

この場合の鋳型の具体的構造、形状、材質、あるいは冷
却手段はすでに公知であって、特に制限されない。

対向する鋳型両端から排出される鋳込み鋳片は底面側が
十分冷却され、凝固シェルがかなり発達した状態で鋳型
から排出されるが、鋳込み鋳片の上面は微少冷却され、
凝固スキン（凝固薄層）により覆われている程度である
。鋳型を出てから、適宜位置で上面には保温剤が適用さ
れるかあるいは強制加熱を行って一方向凝固を続ける。

しかし、再加熱する場合であっても、上述の凝固スキン
が熔解しないようにすることが必要である。このように
して形成した凝固スキンは／８鋼と保温材との接触を断
って表面平滑さを確保するためと、１種の保’／？ｎ　
’ｄＪ果とを与えるためである。このようにして、微少
冷却されて形成される凝固スキンはす（れた柔軟性を示
すため、鋳込み鋳片の凝固の進行に伴って内部収縮が生
じても鋳片全体では鋳片表面が収縮してこれを補償する
ことができる。

（作用） 添付図面を参照し、本発明をさらに説明する。

第１図は、本発明において利用する水平鋳造装置の縦断
面図であり、第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿った切断面
図である。

第１図に示すようにタンディツシュ１からタンディノシ
ュノズ、ルＮを経て横型振りＪ鋳型（以下、単に鋳型と
もいう）２に注入された溶鋼３は、底部に冷却装置Ｃを
設けた鋳型２内で底部より凝固してゆく。適宜機構（図
示せず）により振りＪを水平方向に与えられた鋳型から
は鋳込み鋳片４カ＜ＩＩ向する開放端５，５°から引き
出され、無端ベルト６゜６”に載せられて移送されつつ
、同じく底面より冷却される。図中、このときの冷却装
置は黒矢印で示される。鋳込み鋳片４の上面には薄い凝
固スキン７．７°が形成され、鋳型を出て無端ベルトで
１般送されるときに保温祠撒イ１ｉ機８．’ｒ３’から
のｆ＾温材９．９“により被覆される。この（＾温材は
スクレーパーＳ。

Ｓ゛により、鋳片の凝固が完了した段階で回収される。

第１図のｔｉｌｌ線に沿った鋳型横断面を第２図に示す
が、この鋳型は鋳片長手方向に微少振動を与えられる構
造となっており鋳型下部および横下部堅には冷却水管ｌ
Ｏが通っていて、底面から上方に向かう一方向冷却が行
われるようになっている。

鋳型２の下部には車輪１１が設けられ、鋳型の水平方向
の１辰動を助けている。

注湯初期は鋳型２０対向する両開放端５，５゛に設けた
鋳片排出Ｌ１にダミーバー（図示せず）を設け、鋳型内
の溶鋼が鋳型上面に至った時より無端ヘル）６，６’に
よりダミーバーを抜き出し、同時に鋳型に振動を付与さ
せる。注湯量と鋳片抜き出し量は等量となるようコント
ロールする必要がある。鋳型内の／８鋼は下部より凝固
が始まり、鋳型内では」二面に薄（皮ができる程度であ
る。この上部凝固薄層の厚さはＩ〜３０ｍｍ程度が好ま
しい。十部凝固薄層の厚みを１〜３０ｍｍとしたのは、
それが１ｍｍ未満であると、後述する保温材が発熱性で
ある場合、上部凝固薄層が再熔解し、未溶解部分を下部
溶鋼に巻き込み、異常組熾や介在物欠陥の原因となるか
らである。一方、その厚さが３０ｍｍを超えると得られ
る凝固薄層の剛性が増し、上部凝固部に多孔質な収縮性
欠陥が現れ、後続の圧延工程でも圧着しにくくなり、そ
の圧延工程での強圧下を強いられるからである。

／８鋼を紡込む場合、溶鋼と空気との接触はさりた方が
鋳片性状には好ましい。しかし、クンディツシュノズル
は固定され、一方、鋳型は横方向に振動されており完全
な密閉は困難である。そこで鋳込中は計等の不活性ガス
を吹付ける等して空気等の遮断をすることが好ましい。

また、ｉ　ｔ［が注入されるノズル直下の状況も鋳片の
性状にはきわめて重要な因子をもつ。すなわち、溶鋼の
連続的な注入を可能にするためには凝固してはならずむ
しろ鋳型外部からの冷却はおさえ気味にしてむしろ／８
箭温度を維持する必要がある。そのためには、冷却効果
のみられる鋳型底面に向かって１チｉ突するように、わ
ずかに高めにｆ６／Ａ温度を調節した／８鋼を注入する
のがよい。しかし、鋳型下部の侵蝕を防く゛ためには、
後述の第３図に示すよ・うに、ノズルの注入孔は水平方
向に開（ようにすることが好ましい。また／８鋼の湯だ
まり部（メニスカス部）と凝固開始線は常に定常状感に
保ち、乱流発生を防ぐためζこは、／８鋼の流出速度は
遅くても水平方向に流れ方向がくることが好ましい。

したがって、ノズル形状は先端が閉塞された状態で側壁
部分に流出口をいくつか設けた構造とするのが好ましい
。

次に、鋳片が振動鋳型を出て無端ベルトＦを移送される
期間中、鋳片の上部には保温材撒布殿８゜８゛から保温
材９，９゛を撒布する。同時に底部より無端ベルト６．
６°を介して鋳片下部は冷却される。図中、冷却手段を
男矢印で示す。これは、例えば水スプレーであってもよ
い。

保温剤は一般的なモミガラ、珪石、アルミナ等なんでも
よい。また鋳片温度が低下し過ぎる場合は、バーナ等（
図示せず）で強制加熱することも考えら約、ろ。鋳片の
温段変化は注湯の初期の溶鋼温度は１５５０〜１６００
’ｃてあり鋳型の出［」の上部では９００〜１１００°
〔：ま′（低下する。１灸１ずれば、７７Ｆ！し゛１温
度を９００〜１１００’ｃにまで低下さ・「る上きに生
成する凝固スキンの厚さを利用するのである。上部の保
熱温度も、鋳片上部凝固薄層に柔軟性を付与できる温度
範囲に保持し、少なくとも鋳片内部が凝固完了するまで
この温度に保持する必要がある。

本発明での振動鋳型の役割は、鋳片下部は強制冷却し、
上部は微少冷却をしながら、しかも溶鋼が鋳型に固着し
ないように正弦波等の振動を横方向に１０〜２０ｍｍの
距離だけ与えるものであり、かようにして得られた鋳片
上面の性状は平坦でかつ柔軟性に冨んだ凝固薄層となる
。

ところで、この鋳型に近接して無端ベルト６．６’が固
定されているが、上述のようにして鋳型は一般には１０
〜２０ｆｆｌ１１１の距離だけ水平方向に振動している
ため、゛鋳型への鋳込中は常に鋳型と無端ベルトとの間
にはすき間が生じる。鋳片の鋳型出口付近の凝固状況は
、鋳片下面および側面下部は鋳型内壁を通しての強制冷
却により厚い凝固層が形成されまた鋳片上面は柔軟性の
ある薄い平滑な凝固層が形成されている。このようにす
での厚い凝固層が形成されているため、鋳型下部の無端
ベルトとの近接部は’Ｉ￥に密閉する必要はない。しか
し、両側面および−Ｆ面は一方向凝固を確実に行うため
ムこ保温を兼ねて適宜手段で密閉するのがｂＴましい。

第３図は、本発明において利用できる装置の変更例を示
すが、図示変更例の場合、タンディツシュｌからの注湯
用のタンディツシュノズルＮの形状は先端３０が閉塞状
態になったものを使用し、一方、鋳型２も上下非対称で
あって、Ｐ面鋳型を出た鋳込み鋳片には直ちに保温材ｌ
ｉｔ！！１６機から保温材が撒布される。その他の構造
は第１図のそれに同じである。

次に実施例によって本発明をさらに説明する９実施± 第１表に示す成分の溶鋼および第２表に示す成分の保温
剤を使って厚み２００Ｉｎ＋１１、中３００ｍｍの鋳片
を第１図に示す装置によって製造する試験を行った。

鋳込み条件は、鋳込速度Ｑ、６ａａ／分、鋳型１辰勤は
振＋１］１０＋ｎｍ、　＆ｆｈ数３０回／＋ａｉｎの横
方向正弦波であった。

本例は上述の振動鋳型を用いて保温材を使った一方向凝
固法によるものであり、その他比較のため、比較（ダ１
１として１辰動鋳型を用いた二方向凝固法による場合、
比較例２として、保温（Ａを使わすに厖勤紡型による一
方向凝固法による場合をそれぞれ示す。

上記の試験条＋’ｌにより鋳片を製造し得られた鋳片の
性状を第４しｌにグラフで示し、また熱間圧延し、２０
ｍｍ厚の厚ｉＡ仮を製造したその製品の１！ｌ　ｌＪｅ
　１占果を第３表にまとめて示す。第４図の縦軸１〔０
〕は溶鋼中のＳｉＯ２、ＡＱ２０３、Ｐ　２ＯＳなどの
固／８酸素の合計量を示し、これは介在物の量を示す。

比較例１での鋳片では表面性状は平滑であったが、比較
例２の鋳片の表面では凹凸の起伏があり、保温剤のかみ
込みが多かった。しかし、本発明により得られた鋳片は
平滑な表面を有しており、何ら手入れを必要とゼす、次
工程の熱間圧延にそのまま送ることができる。

本発明例により得られた鋳片と比較例２によって得られ
た鋳片との凝固組織の模式図を第５図ｆａｔおよび第５
図ｆｔ＋１にそれぞれ示す。同図にも示すように、本発
明による場合、表面に凸凹部はなく平滑ですくれた性状
を示す。しかも、上側表面領域もチル晶５０が形成され
ており、一般に不純物が濃化する１頃向のある分岐柱状
晶領域５１が幅広く分布しているため、不純物の偏析が
ほとんどみられないのが分かる。以下、底面に向って順
次、等軸晶５２、柱状晶５３およびチル晶５４が形成さ
れている。

一方、第５図（ｂｌに示すのは、同様に一方向凝固法に
よるものであるが、保温材を撒布することによって注入
溶鋼の上側表面部をできるだけ溶融状態に保ったまま、
一方向凝固を実施した場合の例である。上側表面に保温
材が残留し、表面に凸凹部が形成されており、このため
粗圧延しても歩留りは５〜１０％落らる。また、これら
の凸凹面の下側には分岐柱状晶５Ｉが分布している。し
かし、その幅領域は本発明による場合と比較してかなり
狭いのが分かる。この領域におりる不純物の偏析はさり
られない。なお、第５図（２））にお＋）る符号と同一
・の領域は同一の結晶・：（）域を示す。

、’　　　１５’、　　　　−，０ 第３表 （注）■鋳片歩留り：比較ｊ７’ｌ　２では鋳片上部を
３１班全５；。

■百１Ｈａｃ　　ｌ生計（西を旨ｉ票　：◎：）ゐとな
し、ＣＩ　（！ｉかに発生、Ｘ：多発

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る方法り実施するための装置を略
式に示す断面図； 第２図二よ、第１図のｆｆ　−、ｆｆ線に沿っての切断
面図； 第３図は　第３図に示−（−装：６の変更り心許を示す
、同ｂ＜断面図： 弔ＩＩ″′！ｌ＋４　　実梅例にＩ昌Ｊ゛ろ実験１’１
’、ｉ　！４↓をまし・５゛ζ示４゛グ、・）；および 第５図（ａｌ　、ｒｊよび＋ｂ＋は、それぞれ本発明お
よご従、に技術Ｃ，二より製造される鋳片の断面性状を
説明する模式図である。 ｌ　：タンディフシ１　Ｎ；タンディノツプ、ノスル２
　：　鋳型　　　　　　　　　　　　３　：　ン容鋼４
：鋳片　　　　　　５，５”：開放、′ｆに１６．６“
；無端ベルト　　７．７’：凝固スキン９、！Ｊ’　：
保温材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶鋼を凝固させるに際して、水平方向に振動し、かつ鋳
   込み鋳片を水平二方向に連続的に排出可能な両端の開い
   た横型振動鋳型に溶鋼を注湯し、該溶鋼をいったん鋳型
   下面より強制冷却しかつ上面は微少冷却した後、該鋳型
   より排出された鋳込み鋳片を無端ベルト上で鋳片下面を
   強制冷却し、一方鋳片上面を保温または強制加熱するこ
   とにより一方向凝固させることを特徴とする、鋼の水平
   連続鋳造法。