JP2002035896A

JP2002035896A - 連続鋳造用鋳型

Info

Publication number: JP2002035896A
Application number: JP2000222433A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nakajima; 邦夫中島; Riyouichi Ishikane; 良一石金; Takayuki Tanaka; 孝行田中; Kenzo Yamamoto; 賢三山本; Katsushi Nagai; 克史長井
Original assignee: Chuetsu Metal Works Co Ltd
Current assignee: Chuetsu Metal Works Co Ltd
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】溶湯の凝固収縮を補償し、鋳片と鋳型、特に
鋳片コーナー部近傍表面と鋳型コーナー部近傍との接触
を最適に維持しうる連続鋳造用鋳型を提供する。【解決手段】鋳型のキャビティー横断面における内面
間寸法が溶湯のパスライン下流側ほど減少するよう、鋳
型内面を単一テーパー面、多段テーパー面あるいは多項
式等の関数式で表わされる曲面に形成し、キャビティー
の横断面対角寸法が溶湯のパスライン下流側に向かって
減少し、そのテーパー率が鋳型全長に渡って常に一定で
ある単一テーパーとなるようにコーナー部形状寸法を調
整した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造用鋳型に関す
る。さらに詳しくは、横断面形状が正方形又は矩形の角
鋳片を連続鋳造するための鋳型に関する。

【０００２】

【従来の技術】上端と下端が開放した鋳型を用いて鋼を
連続鋳造する場合、鋳込んだ溶鋼が冷却されるに従って
凝固シェルが発達していくが、このとき鋳片自体が凝固
収縮するために、鋳型内面と鋳片との間にエア・ギャッ
プが生じやすくなる。エア・ギャップが生じると鋳型と
鋳片凝固シェルとの間の熱伝達が著しく低下し、鋳片の
冷却が不均一となり、鋳片の菱形変形や表面割れ、コー
ナー割れ、組織不良等の品質欠陥が発生する。

【０００３】かかる問題を解決するため、従来は鋳型内
面に上端から下端に向け先細となる単一のテーパーを設
けることが行われたが、その後、鋳造速度の高速化のた
め凝固段階に応じた多段テーパー（溶鋼の湯面より下流
側ほど漸減する勾配テーパー率）を付与するもの（特開
平７ー５１８０３号）が提案されている。この特開平７
ー５１８０３号に記載された鋳型は内面が溶湯のパスラ
イン下流側ほどテーパー率が漸減する曲面を形成してお
り、実施例としてこの曲面は鋳型縦断面において２次曲
線（パラボリック曲線）で表されるとされている。

【０００４】また、２次曲線形状以外の多段テーパー鋳
型としては、主に２段テーパー、３段テーパーの鋳型が
広く使用されており、鋳片品質の改善に一定の成果が報
告されている。

【０００５】これらの多段テーパー鋳型は特に鋳型の湯
面位置から中間部にかけて鋳型内面を強テーパー化する
ことにより、対面方向の溶湯の凝固収縮を補償し、また
同時に図８に示すごとく、凝固シェル内部において、凝
固シェル厚さ方向に対し直角方向の機械的圧縮応力を発
生せしめ、コーナーＲ部にシェルを押し込むことにより
コーナー部に発生するエア・ギャップを最小化し、凝固
シェル厚さの均一化を図ったものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図９（ａ）ないし同図
（ｈ）は、長辺側内面間寸法Ａ（ｙ）と短辺側内面間寸
法Ｂ（ｙ）が鋳型最下面から任意の距離ｙの位置におい
て常にＡ（ｙ）＝Ｂ（ｙ）となる場合、すなわち鋳型の
キャビティー横断面形状が正方形となる場合の従来例鋳
型であるが、キャビティーの内面間寸法Ａの変化に対
し、コーナー半径Ｒの大きさが鋳型全長に渡って常に一
定であるために、対角寸法Ｗのテーパー率が内面間寸法
Ａのテーパー率に比例して大きくなり、図９（ｉ）に示
すごとく、特に溶湯の凝固収縮が著しいＹ_１≦ｙ≦Ｙ_３
の領域で、鋳片コーナー部近傍表面と鋳型コーナー部近
傍との間に大きなエア・ギャップが発生することにな
る。

【０００７】なお、図９（ａ）は従来例鋳型の縦断正面
図で、内面が２段テーパーの多段面を形成している。同
図（ｂ）は鋳型の最上面におけるキャビティーの横断面
図、同図（ｃ）は鋳型の最下面におけるキャビティーの
横断面図、同図（ｄ）は鋳型の最下面から距離Ｌ_１の位
置におけるキャビティーの横断面図、同図（ｅ）は鋳型
の最下面から溶湯のパスラインに沿って任意の距離ｙの
位置におけるキャビティーの横断面図、同図（ｆ）は鋳
型の縦断側面図、同図（ｇ）はキャビティーの対角方向
の縦断面Ｔ−Ｔ図を示す。同図（ｈ）は内面間寸法Ａ
（ｙ）、対角寸法Ｗ（ｙ）、コーナー半径Ｒ（ｙ）の各
寸法変化を溶湯のパスラインに沿ってプロットしたグラ
フである。

【０００８】図１０（ａ）ないし同図（ｃ）は、他の従
来例鋳型の場合の上記図９（ｈ）に対応するグラフであ
る。即ち、単一テーパー鋳型（図１０（ａ））、多段
（３段）テーパー鋳型（図１０（ｂ））、２次曲線テー
パー鋳型（図１０（ｃ））の場合を示したグラフであ
り、前記図９に示した従来例鋳型同様に、キャビティー
の内面間寸法Ａの変化に対し、コーナー半径Ｒの大きさ
が鋳型全長に渡って常に一定であるために、対角寸法Ｗ
のテーパー率が内面間寸法Ａのテーパー率に比例して大
きくなり、図９（ｉ）に示すと同様に、特に溶湯の凝固
収縮が著しいＹ_１≦ｙ≦Ｙ_３の領域で、鋳片コーナー部
近傍表面と鋳型コーナー部近傍との間に大きなエア・ギ
ャップが発生することになる（１０（ｄ））。

【０００９】そして前述したように、この領域での内面
間寸法の強テーパー化によるコーナー部への凝固シェル
押し込み効果も、エア・ギャップを抑制・最小化するに
は不充分であった。また、エア・ギャップの発生により
再溶解が進んだ凝固シェルコーナー部が再び鋳型コーナ
ー部に接触する際にも、大きな接触圧変化が作用し、溶
湯の不均一凝固を助長する一因となっていた。

【００１０】このように、前記した従来の鋳型（単一テ
ーパーまたは多段テーパー鋳型など）は、溶湯の種類や
溶湯温度、冷却温度、鋳片の引き抜き速度などの鋳造条
件と相まって、先に述べた鋳片コーナー部近傍表面と鋳
型コーナー部近傍との間に発生する大きなエア・ギャッ
プや、鋳型上部での強テーパー化に起因する鋳片と鋳型
間のコーナー部近傍における大きな接触圧変化が、溶湯
のコーナー部近傍の不均一凝固を助長し、コーナー縦割
れ・横割れを発生させ、菱形変形の増大、ブレークアウ
ト等の事故を招く場合があった。

【００１１】本発明は、かかる実情に鑑み、溶湯の凝固
収縮を補償し、鋳片と鋳型、特に鋳片コーナー部近傍表
面と鋳型コーナー部近傍との接触を最適に維持しうる連
続鋳造用鋳型を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本願の第１及び第２の発明は、鋳型の上端と下端が
開放され、横断面形状が正方形又は矩形でコーナーが円
弧又は直線で形成された筒形のキャビティーを有する連
続鋳造用鋳型において、鋳型のキャビティー横断面にお
ける内面間寸法が溶湯のパスライン下流側ほど減少する
よう、鋳型内面を単一テーパー面、多段テーパー面ある
いは多項式等の関数式で表わされる曲面に形成し、なお
且つ、キャビティーの横断面対角寸法が溶湯のパスライ
ン下流側に向かって減少し、そのテーパー率が鋳型全長
に渡って常に一定である単一テーパーとなるようにコー
ナー部形状寸法（コーナー円弧半径の大きさ又はコーナ
ー部直線長さ）を調整した連続鋳造用鋳型である（請求
項１及び２）。

【００１３】ここで、コーナー部が円弧で形成された形
状とは、図１１（ａ）に示すごとく、鋳型キャビティー
横断面においてコーナーを形成する各隣辺を円弧形状で
面取りした形状をいい、その円弧形状は鋳造条件に合わ
せて、円形、楕円形またはそれに準ずる曲線で形成して
いる。

【００１４】また、コーナー部が直線で形成された形状
とは、図１１（ｂ）に示すごとく、鋳型キャビティー横
断面においてコーナーを形成する各隣辺を直線で面取り
した形状をいい、コーナー部直線長さとは面取りによる
弦の長さ、すなわち図中Ｋ_１及びＫ_２を指す。

【００１５】

【発明の実施の態様】本発明の好ましい実施態様として
は、、鋳片の鋳造条件に合わせて、鋳型内面を単一テー
パー面、多段テーパー面あるいは多項式等の関数式で表
される曲面に形成し、対角寸法のテーパー率は鋳型全長
に渡って常に一定である単一テーパーとなるように、コ
ーナー円弧半径の大きさ又はコーナー部直線長さを調整
した鋳型とする。なお、対角寸法のテーパー率は、エア
・ギャップを最小化するため、通常は従来の鋳型よりも
小さくなるように設定しなければならない。

【００１６】これにより、鋳型コーナー部円弧半径が、
溶湯のパスラインに沿って上流側ほど大きくなり、従っ
て、鋳型コーナー部の肉厚が溶湯のパスラインに沿って
上流側ほど大きくなる。この結果、コーナー部における
局部的な緩冷却構造が形成され、対角寸法の単一テーパ
ー化と合わせて相乗的な効果により、鋳片凝固シェル表
面と鋳型面との間の接触を安定的かつ最適に維持し、溶
湯の急激な凝固収縮を補償することになる。

【００１７】また、本願の第３の発明は、鋳型全長をＬ
とし、鋳型の下端面から溶湯のパスラインに沿って上端
面側に距離Ｌ_１をとるとき、Ｌ_１≦０．６Ｌの範囲で、
この下端面から距離Ｌ_１までの領域における内面を単一
テーパー面に形成し、なお且つ、この領域でのコーナー
円弧半径の大きさ又はコーナー部直線長さを一定に保
ち、鋳型の残部領域を請求項１、２記載のごとく形成し
たことを特徴としている（請求項３）。

【００１８】これは鋳片の鋳造条件によって、鋳型上半
部で比較的早期に十分な厚みの凝固シェルが形成され、
鋳型下半部（Ｌ_１≦０．６Ｌとなる範囲）での鋳片の凝
固収縮量が非常に小さくなる場合があるためで、コーナ
ー部形状寸法（コーナー円弧半径の大きさ又はコーナー
部直線長さ）を一定に保つのは、特に鋳片の引抜きによ
りコーナー部に作用する鋳片と鋳型間の摩擦力を低減す
るためである。

【００１９】特に、対角寸法のテーパー率を０．３（%/
ｍ）〜２．０（%/ｍ）の範囲とすることが好ましい（請
求項４）。これは対角寸法のテーパー率を０．３（%/
ｍ）より小さくすると、多くの場合、鋳片品質改善に対
する効果が薄く、２．０（%/ｍ）より大きくすると、か
えって溶湯の不均一凝固を助長するためである。

【００２０】また、鋳型の上端と下端が開放され、横断
面形状が正方形又は矩形で内面間寸法が８０（ｍｍ）〜
３５０（ｍｍ）の範囲であることが好ましい（請求項
５）。これは、鋳型の内面間寸法が８０（ｍｍ）より小
さい場合には、内面間寸法と対角寸法のテーパー率の鋳
片品質に及ぼす影響が少なく、また内面間寸法が３５０
（ｍｍ）より大きい場合では鋳造速度が遅くなるため、
均一冷却になり易く、テーパー率の鋳片品質に及ぼす影
響が少ないためである。

【００２１】なお、ここでいうテーパー率とは、鋳型片
の横断面における内面間寸法、及び対角寸法の鋳型片上
・下方向において変化する割合をいい、図１１（ａ）、
図１１（ｂ）に基づき説明すると、内面間寸法Ａのテーパー率：Ｐ_Ａ＝(Ａ_２／Ａ_１−１)／
ｄｈ×100000（%/ｍ）対角寸法Ｗのテーパー率：Ｐ_Ｗ＝(Ｗ_２／Ｗ_１−１)／ｄ
ｈ×100000（%/ｍ）と表される。

【００２２】

【発明の効果】鋳型の横断面において内面間寸法が溶湯
のパスライン下流側ほど減少するよう、鋳型内面を単一
テーパー面、多段テーパー面あるいは多項式等の関数式
で表される曲面に形成することによって、対面方向の溶
湯の凝固収縮が補償され、鋳片品質に有害な影響を及ぼ
すエア・ギャップの発生が抑制される。

【００２３】また同時に、鋳型の横断面対角寸法が溶湯
のパスライン下流側に向かって減少し、そのテーパー率
が鋳型全長に渡って常に一定である単一テーパーとなる
ようにコーナー部形状寸法（コーナー円弧半径の大きさ
又はコーナー部直線長さ）を調整することによって、コ
ーナー部におけるエア・ギャップをも抑制・最小化し、
鋳片表面と鋳型との間の接触が鋳片全周で、また鋳型全
長に渡って常に安定的かつ最適に維持され、コーナー部
近傍の溶湯の不均一凝固が抑制され、凝固シェル厚を均
一にし、特にコーナー縦割れ・横割れ、菱形変形の改善
など鋳片品質を向上させることができる。

【００２４】なお、図１（ｂ）、同図（ｄ）、同図
（ｅ）及び図２（ｂ）、同図（ｄ）、同図（ｅ）から伺
えるように、本発明の鋳型では、対角寸法Ｗ（ｙ）の単
一テーパー化・最適化のためのコーナー部形状寸法の調
整によって、鋳型上部ほど鋳型コーナー部の肉厚は厚く
なり、これがコーナー部における局部的な暖冷却構造を
形成し、相乗的に溶湯の急激な凝固収縮を補償してい
る。

【００２５】

【実施例】先ず、本願の第１発明による実施例を図面に
基づいて説明する。

【００２６】図１（ａ）ないし同図（ｈ）は、鋳型キャ
ビティーコーナー部が円形円弧で形成された第１発明の
実施例説明図であり、前記した従来例鋳型の図９（ａ）
〜（ｈ）に対応している。即ち、鋳型のキャビティー横
断面形状が正方形となる場合の実施例である。

【００２７】なお、内面間寸法が長辺と短辺で表わされ
る横断面が矩形状の鋳型、即ちＡ（ｙ）≠Ｂ（ｙ）の場
合についても、この実施例と同様に実施できるので、矩
形状鋳型の場合の説明は省略する。

【００２８】ここで、図１に示すように、鋳型最下面の
キャビティー中央位置を原点（０）とし、溶湯のパスラ
インに沿って鉛直上方をｙ軸とすると、同図（ｅ）に示
すように任意の位置ｙにおける鋳型キャビティー横断面
で、各部の寸法はそれぞれ横内面間寸法Ａ（ｙ）、縦内
面間寸法Ｂ（ｙ）、対角寸法Ｗ（ｙ）、コーナー半径Ｒ
（ｙ）と表わされる（但しＡ（ｙ）＝Ｂ（ｙ））。

【００２９】今、実施例として鋳型横断面形状が正方
形、すなわちＡ(ｙ)＝Ｂ(ｙ)である場合なので、図１に
おいて、幾何関係から対角寸法Ｗ(ｙ)は、Ｗ(ｙ)＝√２×Ａ(ｙ)−２×(√２−１)×Ｒ(ｙ)・・
と表わされる。この式の両辺を微分して、ｄＷ(ｙ)／ｄｙ＝√２×ｄＡ(ｙ)／ｄｙ−２×(√２−１)×ｄＲ(ｙ)／ｄｙ・・この式は、任意の位置ｙにおける対角寸法Ｗ(ｙ)の長
さ変化率を示し、Ｗ(ｙ)のテーパー率に比例する。

【００３０】従来鋳型のように、コーナー半径の大きさ
が鋳型全長に渡って常に一定の場合ｄＲ(ｙ)／ｄｙ＝０
より、ｄｗ(ｙ)／ｄｙ＝√２×ｄＡ(ｙ)／ｄｙと表わさ
れ、対角寸法のテーパー率が内面間寸法のテーパー率の
√２倍に比例する。

【００３１】対角寸法Ｗ（ｙ）のテーパー率が、鋳型全
長に渡って常に一定となるためには、定数Ｃｗを用い
て、ｄＷ(ｙ)・ｄｙ＝√２×ｄＡ(ｙ)・ｄｙ−２×(√２−１)×ｄＲ(ｙ)・ｄｙ＝Ｃｗ (＝ｃｏｎｓｔ)・・となる。

【００３２】この式の右辺式を変形後、積分して、ｙ
＝０のとき、Ａ(０)＝Ａ_０、Ｒ(０)＝Ｒ_０より、Ｒ(ｙ)＝√２／｛２×（√２−１）｝×Ａ(ｙ)−Ｃｗ／｛２×（√２−１）｝× ｙ＋〔Ｒ_０−√２／｛２×（√２−１）｝×Ａ_０〕・・

【００３３】コーナー半径Ｒ（ｙ）をこの式に従って
調整するとき、対角寸法Ｗ（ｙ）のテーパー率は鋳型全
長に渡って常に一定となる。定数Ｃｗは鋳造条件に応じ
て最適に設定されねばならない。この式は鋳型の横断
面形状が正方形でコーナーが円形円弧となる全ての鋳型
に適用できる。また、鋳型のキャビティーの横断面形状
が矩形、すなわちＡ（ｙ）≠Ｂ（ｙ）である場合でも、
同様の計算でＲ（ｙ）は求められる。

【００３４】このように、従来例の図９（ａ）〜同図
（ｈ）に対して、コーナー半径の大きさ調整後の対応図
は、それぞれ図１（ａ）〜同図（ｈ）で表される。鋳型
のキャビティーの対角方向縦断面図、及び横断面におけ
る各部の寸法変化は、それぞれ同図（ｇ）、同図（ｈ）
のように表され、内面間寸法Ａ（ｙ）のテーパー率によ
らず、対角寸法Ｗ（ｙ）のテーパー率は鋳型全長に渡っ
て常に一定に保たれ、鋳片の凝固収縮が著しいＬ_１≦ｙ
≦Ｌ（Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２）の領域においても、鋳片コーナ
ー部近傍表面と鋳型コーナー部近傍との接触は安定的に
維持される（図１（ｉ））。

【００３５】次に、本願の第２発明による実施例を図面
に基づいて説明する。

【００３６】図２（ａ）〜同図（ｈ）はコーナー部形状
が直線形状である場合の実施例説明図であって、それぞ
れ前記第１発明の図１（ａ）〜同図（ｈ）に対応した説
明図である。なお図３は、図２（ｅ）の詳細な説明図で
ある。

【００３７】この第２発明では、第１発明と同様の手順
でコーナー部直線長さＫ（ｙ）を調整したことにより、
図２（ｇ）、同図（ｈ）に示すごとく、キャビティーの
横断面対角寸法Ｗ（ｙ）のテーパー率が鋳型全長に渡っ
て常に一定である単一テーパーとなっており、第１発明
と同様、内面間寸法Ａ（ｙ）のテーパー率によらず、対
角寸法Ｗ（ｙ）のテーパー率は鋳型全長に渡って一定に
保たれ、鋳片の凝固収縮が著しいＬ_１≦ｙ≦Ｌ（Ｌ＝Ｌ
_１＋Ｌ_２）の領域においても、鋳片コーナー部近傍表面
と鋳型コーナー部近傍との接触は安定的に維持される
（図２（ｉ））。

【００３８】なお、図３に示すように、この第２発明で
は、任意のキャビティー横断面において、各コーナー部
は、それぞれのコーナーを形成する各隣辺から距離Ｐ、
Ｑである位置を結ぶ直線で形成されており、鋳造条件に
合わせてＰ、Ｑの長さの比を調整し、各コーナー部の直
線長さＫ（ｙ）、及び各コーナーを形成する直線の鋳型
隣辺に対する角度α（またはβ）をそれぞれ微調整して
いる。

【００３９】直線の鋳型隣辺に対する角度α（または
β）を調整するのは、特に鋳型のメニスカス部において
キャビティーの長辺側内面間寸法Ａ（ｙ）と短辺側内面
間寸法Ｂ（ｙ）との比Ａ（ｙ）／Ｂ（ｙ）が大きくなる
につれ、鋳片のコーナー部近傍における長辺側と短辺側
それぞれの凝固収縮量（凝固シェルのひずみ量）の差も
また比例して大きくなるためで、これらの角度α（また
はβ）を微調整することにより、コーナー部における溶
湯の不均一凝固の抑制を図っている。

【００４０】さらに、本願の第３発明の実施例を図面に
基づいて説明する。

【００４１】図４は、鋳型下半部（０≦ｙ≦Ｌ_１）にお
いて、鋳片コーナー部の摩擦抵抗に起因する品質欠陥が
発生する鋳型に対して、本発明を適用し、高速鋳造と低
速鋳造の２条件で、Ｌ_１の値をＬ_１≦０．８Ｌで変化さ
せた場合の品質欠陥の発生率について調査し、結果をプ
ロットした図である。

【００４２】○：品質欠陥Ｔｙは低速鋳造時の鋳型上半
部（Ｌ_１≦ｙ≦Ｌ）における溶湯の不均一冷却に起因す
る品質欠陥である（鋳片のコーナー割れ）。 ●：品質欠陥Ｕｙは高速鋳造時の鋳型上半部（Ｌ_１≦ｙ
≦Ｌ）における溶湯の不均一冷却に起因する品質欠陥で
ある（鋳片のコーナー割れ）。 □：品質欠陥Ｔｍは低速鋳造時の鋳型下半部（０≦ｙ≦
Ｌ_１）における鋳片コーナー部の摩擦抵抗に起因する品
質欠陥である（銅母材ピックアップによる鋳片の割
れ）。 ■：品質欠陥Ｕｍは高速鋳造時の鋳型下半部（０≦ｙ≦
Ｌ_１）における鋳片コーナー部の摩擦抵抗に起因する品
質欠陥である（銅母材ピックアップによる鋳片の割
れ）。

【００４３】図４において低速鋳造の場合、品質欠陥Ｔ
ｙ及びＴｍはＬ_１＝０．６Ｌを境に大きく変化してい
る。すなわち品質欠陥Ｔｙは０．４Ｌ≦Ｌ_１＜０．６Ｌ
の範囲ではＬ_１が大きくなるにつれて漸増し、Ｌ_１＝
０．６Ｌを境に急増、０．６Ｌ＜Ｌ_１≦０．８Ｌの範囲
ではＬ_１が大きくなるにつれて２次関数的に増加する。

【００４４】一方、品質欠陥ＴｍはＬ_１＜０．６Ｌの範
囲では、Ｌ_１が大きくなるにつれて漸減するが、Ｌ_１＝
０．６Ｌを境に急減し、０．６Ｌ＜Ｌ_１≦０．８Ｌの範
囲ではほぼ一定値となる。

【００４５】これらの現象は、Ｌ_１＝０．６Ｌの付近で
凝固シェルが充分な厚みを形成し終え、鋳型下半部での
凝固収縮量が著しく小さくなり、鋳型下半部領域（０≦
ｙ≦Ｌ_１）でコーナー部形状寸法を一定に保つことで摩
擦抵抗を低減していることにより起こる。

【００４６】０．６Ｌ＜Ｌ_１≦０．８Ｌの範囲で品質欠
陥Ｔｙが急増するのは、Ｌ_１が大きくなるにつれて内面
間寸法の強テーパー部が鋳型上方に移動することで、十
分な冷却がなされないまま不均一な厚みの凝固シェルが
テーパーの弱い鋳型下部へ移動するためである。

【００４７】なお、鋳造が高速化するにつれて、全体的
に品質欠陥の発生率は増加するが、欠陥発生の傾向はほ
ぼ同様となっている。

【００４８】図５（ａ）は鋳型キャビティーコーナー部
を円形円弧で形成し、０≦ｙ≦Ｌ_１の範囲（ただし、Ｌ
_１≦０．６Ｌ、Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２）で、コーナー半径の大
きさを一定にした場合の本願の第３発明による連続鋳造
用鋳型の実施例であり、キャビティー横断面における内
面間寸法Ａ（ｙ）、対角寸法Ｗ（ｙ）、コーナー半径Ｒ
（ｙ）の各部寸法変化量を示している。

【００４９】また、図５（ｂ）は０≦ｙ≦Ｌ_１の範囲
（ただし、Ｌ_１≦０．６Ｌ、Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２）で、コー
ナー部直線長さを一定にした場合の実施例であり、キャ
ビティー横断面における内面間寸法Ａ(ｙ)、対角寸法Ｗ
(ｙ)、コーナー部直線長さＫ(ｙ)の各部寸法変化量を示
している。

【００５０】図５（ａ）、図５（ｂ）ともに、本発明で
は、０≦ｙ≦Ｌ_１の範囲でコーナー半径の大きさまたは
コーナー部直線長さを一定にしたことにより、この範囲
でコーナー半径の大きさ又はコーナー部直線長さの変化
量は０となっているが、内面間寸法Ａ(ｙ)のテーパー率
によらず、対角寸法Ｗ(ｙ)のテーパー率は鋳型全長に渡
って常に一定に保たれ、鋳片の凝固収縮が著しいＬ_１≦
ｙ≦Ｌ（Ｌ＝_１＋Ｌ_２）の領域においても、鋳片コーナ
ー部近傍表面と鋳型コーナー部近傍との接触は安定的に
維持される。

【００５１】さらに、本願の第４発明の実施例を図面に
基づいて説明する。

【００５２】図６は、コーナー形状が円弧形及び直線形
の鋳片製造において使用される連続鋳造用鋳型に対し、
それぞれ内面が強テーパーと弱テーパーの２条件で、品
質欠陥の発生率を調査し、結果をプロットした図であ
る。

【００５３】図６では対角寸法のテーパー率を０．３
（%/ｍ）より小さくした場合、テーパーの鋳片品質に及
ぼす影響は２つの傾向に分かれる。すなわち、内面間寸
法が強テーパーで鋳型全長に渡ってテーパー率変化の大
きな場合は、前記第１発明の実施例で述べた式に示す
ように、内面間寸法の変化に伴って、コーナー半径の寸
法変化量が非常に大きくなり、かえって溶湯の不均一凝
固を助長することになる。

【００５４】一方、内面間寸法のテーパーが弱い場合に
は、溶湯のコーナー部への押し込み効果が小さくなるこ
とも相乗的に作用して、発明の適用による改善効果が薄
くなる。

【００５５】また、対角寸法のテーパー率を２．０（%/
ｍ）より大きくした場合には、鋳型上部では、コーナー
部に発生するエア・ギャップが非常に大きくなり、鋳型
下部では、鋳片コーナー部近傍表面と鋳型コーナー部近
傍との間に必要以上に大きな接触圧が作用することとな
り、結果として溶湯の不均一凝固を助長し、品質欠陥の
発生率も高くなる。

【００５６】さらに、本願の第５発明の実施例を図面に
基づいて説明する。

【００５７】図７は、内面間寸法と品質欠陥の関係を示
したグラフで、鋳型の内面間寸法が８０（ｍｍ）より小
さい場合には、溶湯の凝固収縮量もまた鋳型全長に渡っ
て小さく、鋳造面のテーパーの鋳片品質に及ぼす影響が
小さい。また、内面間寸法が３５０（ｍｍ）より大きい
場合には、鋳造速度が小さく緩冷却条件となり、鋳造面
のテーパーの鋳片品質に与える影響が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳型キャビティーコーナー部が円形円弧で形成
された第１発明の実施例説明図で、同図（ａ）は実施例
鋳型の縦断正面図、同図（ｂ）は鋳型の最上面における
キャビティーの横断面図、同図（ｃ）は鋳型の最下面に
おけるキャビティーの横断面図、同図（ｄ）は鋳型の最
下面から距離Ｌ_１の位置におけるキャビティーの横断面
図、同図（ｅ）は鋳型の最下面から溶湯のパスラインに
沿って任意の距離ｙの位置におけるキャビティーの横断
面図、同図（ｆ）は鋳型の縦断側面図、同図（ｇ）はキ
ャビティーの対角方向の縦断面Ｔ−Ｔ図を示す。同図
（ｈ）は内面間寸法Ａ（ｙ）、対角寸法Ｗ（ｙ）、コー
ナー半径Ｒ（ｙ）の各寸法変化を溶湯のパスラインに沿
ってプロットしたグラフ、同図（ｉ）は溶湯のパスライ
ンに沿った鋳型キャビティーコーナー部におけるエア・
ギャップの変化を説明した図である。

【図２】鋳型キャビティーコーナー部が直線形状である
場合の第２発明の実施例説明図で、同図（ａ）〜同図
（ｉ）は前記第１発明の図１（ａ）〜図１（ｉ）にそれ
ぞれ対応する図である。

【図３】図２（ｅ）の拡大詳細説明図。

【図４】鋳型下半部（０≦ｙ≦Ｌ_１）において、鋳片コ
ーナー部の摩擦抵抗に起因する品質欠陥が発生する鋳型
に対して、本発明を適用し、高速鋳造と低速鋳造の２条
件で、Ｌ_１の値をＬ_１≦０．８Ｌで変化させた場合の品
質欠陥の発生率について調査し、結果をプロットした図
である。

【図５】図５（ａ）は鋳型キャビティーコーナー部を円
形円弧で形成し、０≦ｙ≦Ｌ_１の範囲（ただし、Ｌ_１≦
０．６Ｌ、Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２）で、コーナー半径の大きさ
を一定にした場合の本願の第３発明による連続鋳造用鋳
型の実施例であり、キャビティー横断面における内面間
寸法Ａ（ｙ）、対角寸法Ｗ（ｙ）、コーナー半径Ｒ
（ｙ）の各部寸法変化量を示した説明図である。図５
（ｂ）は０≦ｙ≦Ｌ_１の範囲（ただし、Ｌ_１≦０．６
Ｌ、Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２）で、コーナー部直線長さを一定に
した場合の実施例であり、キャビティー横断面における
内面間寸法Ａ(ｙ)、対角寸法Ｗ(ｙ)、コーナー部直線長
さＫ(ｙ)の各部寸法変化量を示した説明図である。

【図６】コーナー形状が円弧形及び直線形の鋳片製造に
おいて使用される連続鋳造用鋳型に対し、それぞれ内面
が強テーパーと弱テーパーの２条件で、品質欠陥の発生
率を調査し、結果をプロットした図である。

【図７】内面間寸法と品質欠陥の関係を示したグラフ。

【図８】凝固シエルコーナー部に作用する対角方向の応
力を説明した図である。

【図９】図９（ａ）〜同図（ｉ）は前記第１発明の実施
例鋳型の場合を説明した図１（ａ）〜図１（ｉ）にそれ
ぞれ対応する従来例鋳型の場合の説明図である。

【図１０】図１０（ａ）ないし同図（ｃ）は、他の従来
例鋳型の場合の上記図９（ｈ）に対応するグラフで、単
一テーパー鋳型（図１０（ａ））、多段（３段）テーパ
ー鋳型（図１０（ｂ））、２次曲線テーパー鋳型（図１
０（ｃ））の場合を示したグラフである。図１０（ｄ）
は上記図９（ｉ）に対応する説明図である。

【図１１】図１１（ａ）はコーナー部が円弧形の鋳型片
キャビティーにおける各部の寸法を説明した図で、図１
１（ｂ）はコーナー部が直線で形成された鋳型片キャビ
ティーにおける各部の寸法を説明した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中孝行富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者山本賢三富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者長井克史富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内Ｆターム(参考） 4E004 AA02 AA05 AA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳型の上端と下端が開放され、横断面形
状が正方形又は矩形でコーナーが円弧で形成された筒形
のキャビティーを有する連続鋳造用鋳型であって、鋳型
のキャビティー横断面における内面間寸法が溶湯のパス
ライン下流側ほど減少するよう、鋳型内面を単一テーパ
ー面、多段テーパー面あるいは多項式等の関数式で表わ
される曲面に形成し、なお且つ、キャビティーの横断面
対角寸法が溶湯のパスライン下流側に向かって減少し、
そのテーパー率が鋳型全長に渡って常に一定である単一
テーパーとなるようにコーナー円弧半径の大きさを調整
したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項２】鋳型の上端と下端が開放され、横断面形
状が正方形又は矩形でコーナー部が直線で形成された筒
形のキャビティーを有する連続鋳造用鋳型であって、鋳
型のキャビティー横断面における内面間寸法が溶湯のパ
スライン下流側ほど減少するよう、鋳型内面を単一テー
パー面、多段テーパー面あるいは多項式等の関数式で表
わされる曲面に形成し、なお且つ、キャビティーの横断
面対角寸法が溶湯のパスライン下流側に向かって減少
し、そのテーパー率が鋳型全長に渡って常に一定である
単一テーパーとなるようにコーナー部直線長さを調整し
たことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項３】鋳型の上端と下端が開放され、横断面形
状が正方形又は矩形でコーナーが円弧または直線で形成
された筒形のキャビティーを有する連続鋳造用鋳型であ
って、鋳型全長をＬとし、鋳型の下端面から溶湯のパス
ラインに沿って上端面側に距離Ｌ_１をとるとき、Ｌ_１≦
０．６Ｌの範囲で、この下端面から距離Ｌ_１までの領域
における内面を単一テーパー面に形成し、なお且つ、こ
の領域のコーナー部形状寸法（コーナー円弧半径の大き
さ又はコーナー部直線長さ）を一定に保ち、鋳型の残部
領域（０．６Ｌ〜Ｌとなる範囲）をキャビティー横断面
における内面間寸法が溶湯のパスライン下流側ほど減少
するよう、鋳型内面を単一テーパー面、多段テーパー面
あるいは多項式等の関数式で表わされる曲面に形成し、
且つキャビティーの横断面対角寸法が溶湯のパスライン
下流側に向かって減少し、そのテーパー率が鋳型全長に
渡って常に一定である単一テーパーとなるようにコーナ
ー部形状寸法（コーナー円弧半径の大きさ又はコーナー
部直線長さ）を調整したことを特徴とする連続鋳造用鋳
型。
【請求項４】横断面対角寸法のテーパー率が０．３
（%/ｍ）〜２．０（%/ｍ）の範囲で鋳型全長に渡って常
に一定である単一テーパーとなるようにコーナー円弧半
径の大きさ又はコーナー部直線長さを調整したことを特
徴とする請求項１、２又は３記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項５】横断面形状が正方形又は矩形で、内面間
寸法が８０（ｍｍ）〜３５０（ｍｍ）の範囲であること
を特徴とする請求項１、２、３又は４記載の連続鋳造用
鋳型。