JP2000202585A

JP2000202585A - 連続鋳造用鋳型

Info

Publication number: JP2000202585A
Application number: JP11009103A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Ueshima; 好紀植島; Akira Kano; 彰狩野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】メニスカス近傍の鋳型材質を、Ｃｕから熱伝
導率が低くかつ耐熱性の高いセラミック素材に変更し
て、当該部分での溶鋼の緩冷却化を実現するために、連
続鋳造用鋳型へセラミックスを有利に適用する方途を与
える。【解決手段】鋳型のメニスカス下５０mmから上の内壁
部分をセラミックパネルで形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、緩冷却鋳造を可能
とする連続鋳造用鋳型に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造用鋳型では、水冷銅板で囲まれ
た鋳込み空間に溶鋼を注入し、該鋳込み空間内の抜熱を
行うことによって初期凝固シェルを形成するのが、一般
的である。その際、該凝固シェルを鋳型の上方から下方
へ移動させるために、水冷銅板と凝固シェルとの間に、
潤滑剤となるモールドパウダーを供給する。そして、こ
のモールドパウダーの流入を促進するために、鋳型はオ
シレーションされており、鋳型内のメニスカス近傍で
は、凝固シェルの倒れ込みに起因した、オシレーション
マークと呼ばれる、特有の波形面が形成される。

【０００３】このオシレーションマークの発生時には、
凝固シェル内面に溶鋼中の介在物が捕捉され易く、鋳片
品質の向上を阻害する要因となっている。このように、
連続鋳造スラブは、鋳片表皮下で捕捉された介在物によ
って、圧延時に品質欠陥を招くおそれがあるため、鋳片
に加熱炉でスケールオフ処理を施した後、圧延工程に供
されるのが通例である。

【０００４】この連続鋳造で得られる鋼片の加熱炉原単
位を削減するためには、スケールオフ量、換言すると、
鋼片におけるオシレーションマーク深さを低減する必要
があり、その１つの手法として、鋳造中のメニスカス近
傍の緩冷却化が極めて有効であることが、種々の研究に
より確かめられている。

【０００５】このメニスカス近傍の緩冷却化を実現する
ための技術として、特開昭５９−１５３５５０号公報に
は、凝固シェルに対向する面にセラミックパネルを接着
し、抜熱量を通常の水冷銅板の場合の１／３〜１／２０
に低減する、連続鋳造用鋳型が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、セラミックパ
ネルを用いて鋳型内溶鋼の緩冷却を図ろうとした場合、
セラミック自体が高温になることが問題となる。すなわ
ち、図１に鋳型全体をセラミックとした場合の鋳造中の
鋳型表面温度を、図２に示すところに従って測定した結
果について示すように、冷却水と接しているＴ₃部分で
も：２００℃以上の高温に達することがわかる。

【０００７】ところで、上記公報に開示のセラミックパ
ネルの固定方法は、平たい銅板の上にセラミックパネル
を接着するものであり、接着面での熱抵抗および銅板の
熱抵抗を加味すると、接着面の温度は４００℃程度以上
に達すると推定され、接着方法自体が限定される。

【０００８】すなわち、Ｃｕとセラミックの熱膨張係数
が、それぞれ１．７×１０^-5／℃および３〜９×１０^-6
／℃と一桁以上の開きがあるのに対して、両者の絶対温
度差がそこまで達することはないために、接着面には必
ず剪断応力が作用する。例えば、銅板：２５mm厚および
平均温度２００℃、セラミックパネル：５mm厚および平
均温度４００℃の条件で、剪断力は１ｃｍ²当たり１５
６０ｋｇｆになる。さらに、接着面では、セラミックパ
ネルの外面と内面の温度差によって発生する反り力を支
持しなければならず、銅板にセラミックを接着すること
は事実上不可能であった。

【０００９】そこで、本発明は、メニスカス近傍の鋳型
材質を、Ｃｕから熱伝導率が低くかつ耐熱性の高いセラ
ミック素材に変更して、当該部分での溶鋼の緩冷却化を
実現するために、連続鋳造用鋳型へセラミックスを有利
に適用する方途を与えようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨構成は、次
の通りである。 (1) 鋳型のメニスカス下５０mmから上の内壁部分をセラ
ミックパネルで形成したことを特徴とする連続鋳造用鋳
型。

【００１１】(2) 前記(1) において、鋳型のバックフレ
ームに対してメニスカス下５０mmより下方に取り付けた
銅板と、該銅板上方のバックフレームの縁辺に設けた額
縁状の突起との間に、板ばねを介して、セラミックパネ
ルを固定して成ることを特徴とする連続鋳造用鋳型。

【００１２】(3) 前記(2) において、セラミックパネル
とバックフレームの突起との間に介在させた板ばねに
て、鋳型のオシレーションに伴う磨耗力相当分の力をセ
ラミックパネルに付与したことを特徴とする連続鋳造用
鋳型。

【００１３】(4) 前記(1) 〜(3) において、セラミック
パネルをバックフレームから直接水冷することを特徴と
する連続鋳造用鋳型。

【００１４】

【発明の実施の形態】さて、本発明の連続鋳造鋳型につ
いて、図面を参照して詳しく説明する。すなわち、図３
において、符号１は鋳型の骨格をなすバックフレームで
あり、このバックフレーム１に対して、メニスカス下５
０mmに対応する位置から下方に、通常の銅板２を、例え
ばタイボルト３にて固定し、この銅板２の上方に、セラ
ミックパネル４を取り付けて、鋳型の一辺を形成し、同
様にして形成した鋳型の残りの３辺と合わせて４辺を組
み立てると、内側に鋳造空間を有する鋳型が得られる。

【００１５】また、バックフレーム１に対するセラミッ
クパネル４の取付けは、バックフレーム１の銅板２の上
方域の縁辺に額縁状に３辺にわたり突起５を設け、この
突起５と銅板２の上端面との間にセラミックパネル４を
載置するとともに、セラミックパネル４と突起５との間
に、例えば板ばねを適宜数介在させることによって、行
う。

【００１６】なお、銅板２およびセラミックパネル４の
冷却は、バックフレーム１の下部に設けたヘッダーより
冷却水を供給して行う。冷却水は、鋼板２とバックフレ
ーム１との合わせ面側に加工したスリットを通じた後、
セラミックパネル４とバックフレーム１の間の空隙に集
合されて上昇し、バックフレーム１の最上部から排水さ
れる。

【００１７】ここに、セラミックパネル４の取り付け構
造の詳細について、図３におけるＡ−Ａ断面を図４に、
図３におけるＢ部およびＣ部の拡大をそれぞれ図５およ
び図６に示す。すなわち、セラミックパネル４の側部
は、図４に示すように、バックフレーム１の突起５に、
セラミックパネル４の凹部を嵌め、両者の間に板ばね６
ａまたは６ｂ, ６ｆを介在させて固定する。また、セラ
ミックパネル４の下部は、図５に示すように、銅板２の
上端面と凹凸嵌合させ、両者間に液密をはかるための軟
銅リング２ａを配置するとともに、セラミックパネル４
の背面に板ばね６ｅを配置して固定する。

【００１８】さらに、セラミックパネル４の上部は、図
６に示すように、バックフレーム１上辺の突起５に対し
て間隔をおいてセラミックパネル４を配置し、両者の隙
間に板ばね６ｂおよび６ｃ, ６ｆを配置して固定する。
その際、板ばねにて、鋳型のオシレーションに伴う摩擦
力相当分の力をセラミックパネルに付与することが好ま
しい。すなわち、オシレーションによって銅板２とセラ
ミックパネル４には、上向き、または下向きの摩擦力が
交互に作用することになる。銅板２は、バックフレーム
１に強固に固定されておりバックフレーム１と一体運動
するが、セラミックパネル４はこれらに嵌合と板ばねに
よる押し付けのみで固定されるため、摩擦力相当以上の
押し付け力がないと相対位置変動を引き起こしてしまう
からである。

【００１９】ここで、メニスカス下５０mmに対応する位
置から上方にセラミックパネル４を配置するのは、例え
ば図７にメニスカス近傍の溶鋼 (極低炭素鋼) の凝固状
態図（ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪＶｏｌ．１１討１３）を示す
ように、初期凝固に相当する部分は、メニスカス下５〜
１５mmの領域であり、セラミックによって緩冷却化する
範囲は３０mm程度の湯面変動分を考慮しても、メニスカ
ス下５０mmより上の領域で充分であるからである。すな
わち、メニスカス下５０mmより上の領域をセラミックス
化することによって、鋳型内鋳片の表面品質を決定する
初期凝固領域、つまりメニスカス近傍の最初に凝固シェ
ルが形成される部分において、緩冷却が達成され、鋳片
の表面品質が改善されるのである。併せて、鋳型内壁を
全てセラミックスとする必要がなくなり、この範囲に限
定することでセラミック化による鋳型コストの上昇を最
小限に抑えることが可能となる。

【００２０】また、セラミックパネル４は、バックフレ
ーム１に対する固定を、緩衝機能のある板ばねを利用し
て押しつける形で行っているため、完全拘束による不必
要な内部応力の発生を緩和することが可能である。なぜ
なら、銅板２とセラミックパネル４は溶鋼からの抜熱に
よって温度上昇するが、完全固定の場合には温度上昇に
伴う熱膨張を押さえ込むことによってセラミックパネル
４には拘束に伴う反力分の圧縮熱応力が作用することに
なるが、板ばねを拘束化することで極力緩和させること
が可能である。従って、セラミック材の鋳型への適用
が、ここに初めて可能になるのである。

【００２１】なお、セラミックパネル４は、他の素材と
の貼り合わせ構造ではなく、単一素材として構成するこ
とが熱に対する貼り合わせ素材の耐性や細分化したパネ
ルでの目地部のシール性の問題を回避する点で好まし
い。その素材には、鋳型の緩冷却を行うために低熱伝導
率の材料を用いる必要があり、これを実現できる材料と
してセラミックス、とりわけＳｒＣやＺｒＯ₂などの熱
伝導率の高いセラミックスが有利に適合する。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、セラミックパネルの適
用を工夫し、セラミックスによる緩冷却化を実現した鋳
型を安価に提供できる。従って、本発明の鋳型を用いる
ことによって、溶鋼の初期凝固の進行速度を抑えられる
から、鋳片におけるオシレーションマーク深さの低減を
はかることができる。また、セラミックパネルの取り付
けを板ばねを介して行うことによって、高温化によって
発生する応力を極力緩和した上で、セラミックパネルの
内力として吸収させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳型内壁を全てセラミック材とした場合の鋳造
中のセラミックス表面温度の測定結果を示すグラフであ
る。

【図２】鋳型のセラミックス表面温度の測定要領を示す
図である。

【図３】本発明の鋳型の一辺部を示す図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図５】図３のＢ部拡大図である。

【図６】図３のＣ部拡大図である。

【図７】鋳型内メニスカス近傍での極低炭素鋼の凝固状
態を示す図である。

【符号の説明】

１バックフレーム２銅板３タイボルト４セラミックパネル５突起６ａ〜６ｅ板ばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳型のメニスカス下５０mmから上の内壁
部分をセラミックパネルで形成したことを特徴とする連
続鋳造用鋳型。
【請求項２】請求項１において、鋳型のバックフレー
ムに対してメニスカス下５０mmより下方に取り付けた銅
板と、該銅板上方のバックフレームの縁辺に設けた額縁
状の突起との間に、板ばねを介して、セラミックパネル
を固定して成ることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項３】請求項２において、セラミックパネルと
バックフレームの突起との間に介在させた板ばねにて、
鋳型のオシレーションに伴う磨耗力相当分の力をセラミ
ックパネルに付与したことを特徴とする連続鋳造用鋳
型。
【請求項４】請求項１〜３において、セラミックパネ
ルをバックフレーム側から直接水冷することを特徴とす
る連続鋳造用鋳型。