JP2001513445A

JP2001513445A - 鋼スラブの連続鋳造用の改良した接触鋳型

Info

Publication number: JP2001513445A
Application number: JP2000507074A
Authority: JP
Inventors: アルベディ，ジョバンニ; カルドナッツォ，マリオ; マニーニ，ルチアーノ; ビアンキ，アンドレア; ビシガーリ，アンジェロ
Original assignee: アルベディ，ジョバンニ
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: EP1011896A1; DE69803196D1; KR100567749B1; ZA986901B; DE69803196T2; ES2170514T5; DE69803196T3; ITMI971875A1; CN1266388A; BR9810979A; AU8645998A; ES2170514T3; RU2205088C2; CN1165398C; KR20010022531A; ATE211955T1; EP1011896B2; AU734176B2; JP4294216B2; US6390177B1

Abstract

(57)【要約】 50〜120mm の厚みを有する、特に薄いストリップに圧延するのに適している、鋼スラブの連続鋳造用の改良した鋳型は、２つの広幅面(F) をもたらし、広幅面の各々は、水平断面において互いに関して対称な凹状又は直線状の中央領域を有し、両側において、可能な中央直線長さを除いて、他の面(F) の反対部分に平行である他の長さを有することなく、鋳型の内側部分に関して、凹状と凸状の広い湾曲部を通して、狭幅面(f) に接続している。凹状部の半径(r1)及び凸状部の半径(r2)は、0.6 〜1.4 の範囲の相互比にあり、これらの部分は好ましくは鋳型の水平断面の各々において同じであり、下方に向かって増加する一方、凹面の深さ(a) は、下方に向かって減少し、任意に高さ(ybc) から出口部まで一定であるが、好ましくは出口領域において５mm以下の残余深さを有して、鋳型の全長さに渡り、連続的に減少している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、50〜120mm の厚みを有する、特に薄いストリップ、すなわち１mm未
満の厚みまで圧延するのに適している、鋼スラブの連続鋳造用の改良した接触特
性を有する、改良した鋳型に関する。

【０００２】ドイツ特許第887990号において、金属スラブの連続鋳造用の水冷鋳型が開示さ
れ、それは、入口の上部領域において、基本的に中央の拡張部を有するじょうご
の形状であり、そこに浸漬ノズルが通じていて、鋳型の下方に向かって徐々に幅
を狭くし、実際の出口の十分手前において、鋳型から出るスラブの厚みと等しい
幅を有する。

【０００３】ヨーロッパ特許第0149734 号は、大型側面が集まる狭幅面に近い領域に集中し
た凝固を回避することを目的とし、それは、角を形成する壁面でじょうごの形状
になっている、小型側面に向かって狭くなる鋳型により生じ、また鋳造物流れを
妨げる結果に導かれる（実際の実験による確認はなされていない）。じょうごの
形状の鋳造領域側において、大型側壁を平坦にかつ互いに平行に延ばすことによ
り、この問題を解決した。しかしながら、この種の鋳型は、浸漬ノズルからの溶
融金属の上向きの流れにより引き起こされる逆流(reflux)の望ましい排出(drain
) がないため、中央の凹面に関して横方向の、平行壁面を有する領域において、
乱流の問題を含む傾向にある。この事実の結果は、最終製品の表面品質に否定的
であり、鋼中にトラップされた粉末により、特に超薄の圧延製品に影響を及ぼす
。

【０００４】 DE-A-4031691より薄いスラブ用の鋳型について知られていて、２つの向かい合
う面を形成する平板の中央の中空又は凹面を有し、その平板は、鋳型の入口領域
から開始した、約半分の高さまで基本的に垂直である第１の部分を示し、また鋳
型の出口の末端領域において湾曲した外形を有し、外部又は外輪(extrados)平板
と等しい内側又は内輪(intrados)平板の曲率半径を有し、薄いスラブの厚みにな
っている。

【０００５】これらの特徴に従って成形した平板を有する鋳型は、急激な曲率の変化を有す
る部分における壁からの、鋳造品に起こりうる剥離の問題を解決していないが、
特に冷却の均質性に関する限り、先の鋳型に関してある利点をもたらす。このことは、いわゆる「ブレークアウト」を生じるまで、最も応力のかかる領
域における表皮の割れ又は破損の可能性を有して、不均質な冷却だけでなく、圧
縮及び引張の局所的な機械的応力を引き起こすことも可能な、長さ方向の不連続
をもたらす。これらの問題を回避するために、本出願人のイタリア特許第126506
5 号は、鋳型の長さ方向の外形を変更し、２つの成形平板の縦部分は、互いに接
続したある数の曲線からなり、ほとんど無限大の値まで上向きに増加する曲率半
径を有し、入口では縦方向に接している。

【０００６】メニスカスでの乱流という未解決問題は、本出願人による特許出願MI 96A0023
36において更に取り組まれていて、高速鋳造において、同一断面の残りの領域に
対する、浸漬ノズルと鋳型の広幅面との間、及び浸漬ノズルと小型側面との間に
含まれる領域の比の形態で、最適なパラメータ及び上記領域を規定する各々のパ
ラメータを提供し、水平断面において平板の外形を変更することなくメニスカス
での挙動を改善する方法を試みている。

【０００７】連続鋳造用の他の鋳型は、EP-A-0658387及びDE-C-4403045からの実施例より知
られていて、円の弓部の形状で広幅面を有する第１のものは、断面において凸状
であり、第２のものは一定の凹面であるが、それらのいずれもスラブ表皮と最適
の接触を示さない。日本国特許公開公報第51-112730 号についても同様であり、
２つの直交する中央軸について対称な各々湾曲した凹状又は凸状の外形を有する
、反対向きの広幅面を有する鋳型を提供し、その端部は直線状の外形に接続して
いる。

【０００８】本発明は従って、スラブの引き抜きの際に、水平及び縦断面の全ての地点にお
いてスラブ表皮と連続的に接触することを可能にする鋳型を提供することを目的
とする。均質な冷却をこのようにして得て、同一の断面の外形全体に沿って表皮
厚みを均質にすること、及び変化する断面の高さに従って厚みが連続的に変化す
ることを可能にし、これらの条件は、不可避的にスラブ表面に縦割れをもたらす
収縮及び不規則な応力を回避するのに理想的である。

【０００９】その上、非常に低い定常波をこれらの領域において有するように、鋳型側にお
いて上向きの鋼流れの速度をメニスカス高さで減少して得ることが望ましく、最
終製品の表面品質に著しい利点を有する。このことは、狭幅面を凹面の中央の直線外形の領域に接続する、凹状と凸状の
広い湾曲を通して一定の円錐を広幅面に与えることにより達成する（従って、上
述の日本の特許公報のような凹状又は凸状のみではない）。

【００１０】本発明に従った鋳型は一般的に請求項１に示した特徴を示し、従属項に示した
ような特徴を限定する本発明の特に好ましい態様に関連して示している。本発明に従った改良した鋳型のこれら及び他の目的、利点及び特徴は、添付図
面に関連した限定でない実施例で与えた、１つの好ましい実施態様の以下の詳細
な記載から、より明確に理解できる。

【００１１】図面を参照すると、本発明に従った鋳型は、図2a,2b 及び3a,3b の実施例に示
したように、深さａが変化する中央の凹面に加えて、異なる縦方向の傾向を示し
ている内面を含んで、２つの向かい合う銅平板からなる。上記平板及びそれらの
作用内面又は「広幅面」Ｆは、水冷であり、２つの肩部ともいわれる「狭幅面」
ｆにより横方向に囲まれ、それらの位置がスラブの幅を決定する。

【００１２】本発明によると、広幅面Ｆは、直線状又は湾曲した、換算長さ2t1 の中央部Ce
を含み、より正確には、図４において認識できるように、横方向の中央軸X-X 上
のOcを中心とする、半径rc≧10ｍにより生成されると考えられる、鋳型の内面に
ついて凹状になっている。rc＝∞のとき、図４において実線で示したように、Ce
はその長さがt1に相当する直線の傾向を有し、その一方、rcが有限の値を有する
とき、図５又は図４の点線で示したように、ｏが大きいほど湾曲していない傾向
が得られる。全ての場合において、全ての鋳型断面においてrcは一定であり、か
つ中心Ocは固定されている一方、Ce部は、X-X に直交する中央軸Z-Z を通る縦平
面に関して、向かい合う平板と対称である。

【００１３】更に図４を参照すると、各々のCe長さは、鋳型の内側部に関して、凹状と凸状
の広い湾曲を通して両側の狭幅面ｆに、中央平面X-X に関して対称に接続されて
いて、その中央領域Ceは、rc＝∞で直線状であるとき、唯一平行であることが可
能な長さである。鋳型の任意の水平断面において、Ce長さから開始して、第１に
Ceに接続している凹状の弓部があり、その中心O1はX-X 軸と角度α≧０°を形成
する直線X1上に位置する。この凹状の弓部は、中央の横方向軸X-X から距離t2だ
け、すなわち曲がり点βまで連続し、ここで、曲線は、X-X 軸と角度γ≧０°を
形成する直線X2上の、O1と反対側の、湾曲中心O2を有する凸部になる。湾曲中心
O1及びO2は同一平面にあり、半径r1及びr2は0.6 〜1.4 の相互比にある。好まし
くは、その比は１であり、図１のｙ軸に沿って示した任意の高さで切り取った、
鋳型の全ての水平断面において、２つの半径はr1＝r2＝ｒで等しくなっている。
この場合、角度α及びγは等しい。r1及びr2の値は、ｙの高さが下方に増加する
ほど、全ての場合において増加する。

【００１４】特に、r1＝r2＝ｒである、図４で示した本発明の好ましい実施態様によると（
水平断面において平板の外形を考えると）、凹部と凸部の間の曲がり点βは、狭
幅面ｆの開始部と中央部Ceの端部との間の、寸法ｂを有する、半分の距離にあり
、中央部Ceは中央軸X-X より距離t1だけ両側に延びている（rc＝∞のときその長
さは2t1 である）。従って、この場合ｂ＝t2−t1であり、t1は横方向の中央軸X-
X から曲がり点βの距離である。rc→∞で、角度α及びγは０であり、すなわち
、中心O1及びO2が位置する直線X1及びX2は、図４を参照することで認識できるよ
うに、Ce部が直線であれば、X-X に平行であることは、注目に値する。

【００１５】前述より、広幅面の全作用部分は、t3部に沿ってZ-Z 軸に関して実質的に対称
で、また中央軸X-X 軸に関して完全に対称に延びている凹面と一致するというこ
とになり、狭幅面ｆが中央軸X-X から距離t3にあるとき、凹面の幅は鋳型と一致
すると考えられる。凹面は、図４に加えて、図2a,2b 及び3a,3b に示した深さａを有し、ａ＝Xc−
Xbであり、Xc及びXbはそれぞれ、平板の外壁と一致すると考えられる縦軸ｙから
の、鋳型内部の横方向の外形（軸X-X より距離t3における）、及びt1における凹
面の最も深い部分である。例えばイタリア特許第1265065 号に従って、縦方向で
その値は変化し、その場合、鋳型のある高さまで減少し（図2a,2b においてybc
と記載）、その深さを超えて出口まで一定である（またあらゆる場合においてａ
≦５mm）。しかしながら深さ値ａは好ましくは、図3a,3b に示したように、５mm
以下の残留深さで、上部又はｙ＝０の入口部から底部又は出口部まで連続的に減
少する。

【００１６】図2a,2b において、ybc より低い高さで、中央部Ceの任意の形状（直線状又は
凹状）について、ａ≦1.75mmにおいて、O2と反対側の湾曲中心を有する、一定半
径の更なる接続部分（図示せず）を、入口、すなわちｙ＝０から鋳型の出口まで
、O2を中心とする凸状接続部と広幅面Ｆの平行でない端部との間に形成すること
は注目に値する。

【００１７】凹面の半分の幅を示すt3、その深さａ、及び任意に半径ｒ＝r1＝r2の値（後に
明らかにする）について、好ましくは距離t3−t1（r1＝r2のとき2bに相当）の関
数であることが分かることも注目に値する。鋳造は、実際、深さが最大である入
口、ｙ＝０において、ａ≦0.15(t3-t1) であるときのみに可能である。凹面の深
さと、中央部Ceを狭幅面に接続している広幅面の凹状と凸状の湾曲部の長さとの
間の比が、この値より大きいのであれば、鋳造は著しく損傷を受ける。

【００１８】鋳型の全長さに沿って、又は入口からybc(図2a,2b)までの変化する値で任意に
限られた部分に沿って、連続的に変化する凹面の深さａは、高さが下方に増加す
るとき減少するように、高さｙについて逆比例することが好ましく、特に入口、
すなわちｙ＝０において、ａ≦0.1(ybc)である第２の場合である。上記の制限内で、その結果の曲率半径にあれば、鋳造方向での前進運動の際に
、常により狭い部分にあることを確実にし、壁面からの剥離を回避する、通常の
材料収縮に付随する利点をもたらす。その上、潤滑流体スケールを生成する鋳造
粉末は、不要の乱流を生じる、浸漬ノズルからの上向きの流れにより引き起こさ
れる、溶融鋼の逆流の排出を妨げる、横方向の平行領域がないときよく作用する
。特に、表面品質が重要であるとき、よく知られている結果である、鋳造粉末の
導入を引き起こす乱流が存在しないことが重要である。先に記載したように、凹
面深さａと距離ｂの関数である式、ｒ＝(4b²＋a²)/4aは、ｒ＝r1＝r2であるとき
、凹状と凸状の表面の曲率半径の計算に非常に便利である。従って、実施例とし
て、上述のパラメータ、１ｍの大きさで１ｍの長さの鋳型で、必ずしも直線状で
ない、2t1 である260mm の幅を有する中央部であり、従ってt3＝500mm 及びt1＝
130mm について、ｂ＝(t3-t1)/2 ＝185mm になる。

【００１９】入口部分において、例えばイタリア特許第1265065 号に記載された種類の鋳型
について、ａの値は約24mmになると予測することができ、この値は確かに0.15×
2b（すなわち55.5mm）未満である。凹面深さについての上述の第１の条件は、従
って満足している。凸状部についての対応する逆側の半径に等しい接続凹状部に
ついての曲率半径は、先に報告した式の適用から、ｒ＝(4×185²＋24²)／(4×24) ＝ (136900＋576)／96＝1432mm となる。

【００２０】上述のように、鋳型の下方部において、連続的に減少する凹面深さの代わりに
、例えば0.7mm の最小値で（いずれにしても先に定義したように５以下で）一定
の凹面深さをとることもでき（可能なybc 高さを超えて、また鋳型の底部に向か
って）、この場合ｒの値は45000mm であり、従って曲率半径はその部分において
非常に大きい。先に記載したようにその部分においてａ値を与えると、更なる接
続する凹状長さが、X-X 軸から距離t3において、鋳型の外側領域で必要となる。

【００２１】明らかに、全ての場合において、鋳型の全ての高さで、内輪又は外輪を考慮す
るとき、ａはわずかに異なる値をとり、半径r1及びr2は従って上記の式を考慮し
そのようなわずかな変化を反映する。中央部Ceの長さt1（及び同じ弓部、半径rcが一定である）は、鋳型の入口から
底部まで全ての水平断面について同一であることが好ましいが、この長さは明ら
かに鋳型の幅又は任意にその高さと共に、徐々に増加又は減少して変化できる。

【００２２】最後に、特に図４において認識できるように、中央部Ceを除いて（rc＝∞であ
るときt1と一致）、平行部分のない条件は、一般的に鋳型の作用部分のみに関連
しているが、肩部又は狭幅面ｆを超えて広幅面Ｆの通常作用しない部分にも好ま
しくは適用し、それは傾斜し、また外向きに集まる線で示される。この条件は、
いわゆる「円錐損失(conicity loss) 」を生じる、静鉄圧の圧力の下で、肩部の
望ましくない外向きの運動を回避するのに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に従った鋳型の模式的な斜視図である。

【図２】図2a及び図2bは、図１に示した中央軸X-X を通過する縦平面に沿って切り取っ
た、縦断面の模式図を示し、凹面の深さに関する限り第１の態様における、特許
第1265065 号のような複数の隣接する半径及び直線の外形をそれぞれ有する、異
なる外形の２つの鋳型を外輪平板に限定して示す。

【図３】図3a及び図3bは、凹面の深さが連続的に下方に向かって連続的に減少する傾向
にある好ましい実施態様における、図2a及び2bに類似した図を示している。

【図４】図４は、図２及び３に示したものと直交する水平面の外形の、第１の実施態様
における図１の鋳型平板の模式的な平面図を示す。

【図５】図５は、異なる実施態様における鋳型の１つの平板の、水平面における外形の
平面図をより幾何学的に詳細に示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ビアンキ，アンドレアイタリア国，イ−26034 ピアデナ，ビアサンローレンツォ，６ (72)発明者ビシガーリ，アンジェロイタリア国，イ−20070 カバクルタ，ビアベンテシモクイントアプリレ，36 ／アＦターム(参考） 4E004 AA05 AA06 NB01 NC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 50〜120mm の厚みを有する、特に薄いストリップに圧延する
のに適している、鋼スラブの連続鋳造用の鋳型であって、前記鋳型は、内側から
２つの狭幅面(f) を規定する２つの平板対を含み、前記狭幅面は２つの向かい合
う広幅面(F) を横方向から閉じ、前記広幅面の各々は、水平断面において中央軸
(X-X) に関して対称な外形、及び縦方向の外側断面で、上記軸(X-X) から距離(t
3)で上記狭幅面に対応する外形を有し、前記広幅面は、中央凹面を有して、各々
の内輪又は外輪平板面について湾曲している又は直線状であり、前記凹面は上部
入口から少なくとも所定の長さに渡り深さ(a) が変化し、(a) はXc−Xbに等しく
、ここで、(Xb)及び(Xc)はそれぞれ、各々の平板の外側壁面に対応する縦軸(y)
から、前記凹面の中央における最内の外形への距離、及び前記軸(X-X) から距離
(t3)における側面外形への距離である鋳型において、上記凹面が、水平断面にお
いて上記２つの広幅面(F) の間で、前記軸(X-X) 及び中央軸(Z-Z) について対称
な、長さ(2t1) を有する中央長さ(Ce)を含み、両側において、他の平行長さを有
することなく、連続的に変化する半径を有する凹状と凸状の広い湾曲部を通して
、上記狭幅面(f) に隣接し、上記湾曲部は上記軸(X-X) 及び(Z-Z) について対称
であり、凹状部の半径(r1)及び凸状部の半径(r2)が、前記鋳型の各々の水平断面
で0.6 〜1.4 の範囲の相互比を有するものであって、前記凹面の前記深さ（ａ＝
Xc−Xb）が下方に向かって減少しながら、前記半径が鋳型出口方向の下方に向か
って増加することを特徴とする、連続鋳造用の鋳型。
【請求項２】前記凹面深さ(a) が、出口断面において５mm以下の残余深さ
を有して、前記入口の上部高さ(y=0) から前記出口高さまで、前記鋳型の全長さ
に渡り、連続的に減少していることを特徴とする、請求項１に記載の鋳型。
【請求項３】前記中央長さ(Ce)が10ｍ以上である半径rcで形成され、前記
半径は、前記鋳型の水平断面の各々で一定であり、前記軸(Z-Z) に関して反対側
から前記軸(X-X) に沿って位置する湾曲中心(Oc)を有し、それにより、前記鋳型
の内側から見たとき、凹状弓部を形成することを特徴とする、請求項１又は２に
記載の鋳型。
【請求項４】隣接する半径の湾曲での凹状部の半径(r1)を有する湾曲中心
(O1)が、各々の水平断面において、前記軸(X-X) と角度α≧０°を形成する直線
(X1)上に配置され、半径(r2)を有する上記湾曲の前記凸状部の中心(O2)が、前記
軸(X-X) と角度γ≧０°を形成する直線(X2)上で、前記軸(Z-Z) と反対側に配置
される、請求項３に記載の鋳型。
【請求項５】上記中央長さ(Ce)の前記半径(rc)が無限大であり、それによ
り、前記の中央直線部(Ce)に連続的に隣接している前記凹状部の前記湾曲中心(O
1)が配置される、前記直線の傾斜角度αが０である、請求項４に記載の鋳型。
【請求項６】比r1/r2 が１であり、ｒ＝r1＝r2の値が、以下の式ｒ＝(4b²＋a²)/4a により与えられ、ここで、(a) が上記凹面深さであり、ｂ＝(t3-t1)/2 が、前記
中央部(Ce)の端部と、対応する前記凹面の外側端部との間の半分の距離であり、
凹状部と凸状部の間の曲がり点（β）に関連していることを特徴とする、請求項
１に記載の鋳型。
【請求項７】前記上部入口から下方へ、予定した高さ(ybc) から始まって
、前記深さ(a) が、上記高さを超えた後に一定であることを特徴とする、請求項
１に記載の鋳型。
【請求項８】高さy=0 、すなわち前記上部入口において、ａが0.15(t3-t1
) 以下であり、ここでt3は前記凹面の半分の幅であることを特徴とする、請求項
３に記載の鋳型。
【請求項９】高さy=0 、すなわち前記上部入口において、ａが0.1(ybc)以
下であることを特徴とする、請求項７に記載の鋳型。
【請求項１０】前記中央部(Ce)の前記長さ(2t1) が、全ての水平断面につ
いて一定であることを特徴とする、請求項１に記載の鋳型。
【請求項１１】 (ybc) より低い高さにおいて一定のａ≦1.75mmを有するも
のについて、更なる隣接する弓部が、一定の半径を形成し、かつ前記の凸状の半
径部分と上記端部との間の凹状の湾曲部が、対応する前記狭幅面(f) に隣接する
、請求項７に記載の鋳型。