JP2007160346A

JP2007160346A - 連続鋳造用鋳型

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Publication number: JP2007160346A
Application number: JP2005359261A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ogawa; 勇一小川; Osamu Tsutsue; 修筒江
Original assignee: Mishima Kosan Co Ltd
Current assignee: Mishima Kosan Co Ltd
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】鋳片の凝固収縮に基づくコーナーエアギャップの発生を防止して鋳片角部の品質異常や鋳型下部の腐食を防止することが可能な連続鋳造用鋳型を提供する。
【解決手段】間隔を設けて配置される一対の短辺１１及び短辺１１を幅方向の両側から挟む一対の長辺１２とによって囲繞される鋳型空間部１３に注入される溶鋼を冷却し鋳片として引き抜く連続鋳造用鋳型１０において、鋳型空間部１３を形成する鋳型壁１４の四隅の領域を除いた対向する短辺１１及び長辺１２には、それぞれ鋳片が引き抜かれる方向に鋳片シェル１９の平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まる短辺側傾斜部１５及び長辺側傾斜部１６が形成され、鋳型壁１４の四隅の領域の短辺１１及び長辺１２には、それぞれ外側に向かって拡大すると共に鋳片が引き抜かれる方向では鋳片シェル１９の角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小する短辺側拡大部１７及び長辺側拡大部１８が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、凝固収縮に基づく鋳片形状の変化に対応した連続鋳造用鋳型に関する。

図５に示すように、一対の短辺側冷却部材１００と一対の長辺側冷却部材１０１を組み合わせて形成する横断面が矩形状の連続鋳造用鋳型１０３（例えば、特許文献１参照）を使用した溶鋼の連続鋳造では、溶鋼が短辺側冷却部材１００の鋳型壁１０４及び長辺側冷却部材１０１の鋳型壁１０５にそれぞれ接触して冷却され鋳片シェル（凝固シェル）１０６を形成する場合、凝固前の溶鋼の体積と凝固して鋳片シェル１０６を形成したときの体積を比べると、溶鋼の凝固収縮により鋳片シェル１０６の体積は溶鋼であったときの体積に比べて小さくなっている。

このため、対向する短辺側冷却部材１００の鋳型壁１０４及び長辺側冷却部材１０１の鋳型壁１０５に、それぞれ入口側から出口側に向けて（鋳造方向に）鋳片シェル１０６の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まるように短辺側傾斜部１０７及び長辺側傾斜部１０８を形成し、連続鋳造用鋳型１０３の横断面積を鋳造方向に徐々に減少させて鋳片シェル１０６の表面が各鋳型壁１０４、１０５に常に接触するようにしている。これによって、連続鋳造用鋳型１０３による鋳片シェル１０６の冷却を図って、鋳片シェル１０６の内部に存在する溶鋼１０９を凝固させて鋳片の厚みが大きくなるようにしている。

特開２００３−１３６２０４号公報

ここで、鋳片シェル１０６が形成された際に、連続鋳造用鋳型１０３の四隅領域で冷却される鋳片角部は、連続鋳造用鋳型１０３の角部を除いた平坦部で冷却される鋳片平坦部と比較して、短辺側冷却部材１００及び長辺側冷却部材１０１の２面からの冷却の影響を受けるため大きく収縮する。このため、鋳型角部と鋳片角部との間にコーナーエアギャップ１１０を生じ易い。これによって、鋳片角部の冷却が不十分となり、凝固遅れに伴う鋳片角部の品質異常や、コーナーエアギャップ１１０から進入するスプレー水（二次冷却水）により鋳型下部の腐食（流電腐食）が発生し易いという問題がある。
また、鋳片角部の冷却が不十分なために鋳片角部の厚みが薄く、鋳片シェル１０６が連続鋳造用鋳型１０３内を移動する際に、鋳片角部に応力集中が生じて鋳片角部の品質が劣化したり、最悪の場合には鋳片角部でブレークアウトが発生するという問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、凝固収縮に基づく鋳片形状に対応させて鋳型空間を変化させコーナーエアギャップの発生を防止して鋳片角部の品質異常や鋳型下部の腐食を防止することが可能な連続鋳造用鋳型を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る連続鋳造用鋳型は、間隔を設けて配置される一対の短辺及び該短辺を幅方向の両側から挟む一対の長辺とによって囲繞される鋳型空間部に注入される溶鋼を冷却し鋳片として引き抜く連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型空間部を形成する鋳型壁の四隅の領域を除いた対向する前記短辺及び前記長辺には、それぞれ前記鋳片が引き抜かれる方向に鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まる短辺側傾斜部及び長辺側傾斜部が形成され、
前記鋳型壁の四隅の領域の前記短辺及び前記長辺には、それぞれ外側に向かって拡大すると共に前記鋳片が引き抜かれる方向では前記鋳片シェルの角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小する短辺側拡大部及び長辺側拡大部が形成されている。

前記目的に沿う第２の発明に係る連続鋳造用鋳型は、間隔調整が可能な一対の短辺及び該短辺を幅方向の両側から挟む一対の長辺とによって囲繞される鋳型空間部に注入される溶鋼を冷却し鋳片として引き抜く連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型空間部を形成する鋳型壁の対向する前記長辺及び該鋳型壁の四隅の領域を除いた対向する前記短辺には、それぞれ前記鋳片が引き抜かれる方向に鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まる長辺側傾斜部及び短辺側傾斜部が形成され、
前記鋳型壁の四隅の領域の前記短辺には、外側に向かって拡大すると共に前記鋳片が引き抜かれる方向では前記鋳片シェルの短辺側角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小する短辺側拡大部が形成されている。

第１の発明に係る連続鋳造用鋳型において、前記鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量及び前記鋳片シェルの角部の凝固収縮量は、鋳造条件を基に演算した前記鋳型空間部内での前記鋳片シェルの凝固収縮解析結果に基づいて算出することが好ましい。
第２の発明に係る連続鋳造用鋳型において、前記鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量及び前記鋳片シェルの短辺側角部の凝固収縮量は、鋳造条件を基に演算した前記鋳型空間部内での前記鋳片シェルの凝固収縮解析結果に基づいて算出することが好ましい。

請求項１〜４記載の連続鋳造用鋳型においては、鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量及び鋳片シェルの角部の凝固収縮量に基づいて鋳型空間の体積を鋳造方向に変化させることができ、コーナーエアギャップの発生を防止することが可能になる。その結果、鋳片角部の凝固遅れを抑制して鋳片角部の品質異常を防止することが可能になると共に、スプレー水の鋳型下部内への進入を抑制して腐食を防止することが可能になる。

特に、請求項３記載の連続鋳造用鋳型においては、短辺側傾斜部、長辺側傾斜部、短辺側拡大部、及び長辺側拡大部の形状を容易に求めることができ、連続鋳造用鋳型の制作を容易に行なうことが可能になる。
また、請求項４記載の連続鋳造用鋳型においては、短辺側傾斜部、長辺側傾斜部、及び短辺側拡大部の形状を容易に求めることができ、連続鋳造用鋳型の制作を容易に行なうことが可能になる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の鋳型壁の部分平面図、図２は同連続鋳造用鋳型の鋳型壁を形成する短辺（長辺）の側断面図、図３は同連続鋳造用鋳型の鋳型壁内に形成される鋳片シェルの凝固収縮量を算出する際のモデルの水平断面図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の鋳型壁の部分平面図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型１０は、間隔を設けて配置される一対の短辺１１及び短辺１１を幅方向の両側から挟む一対の長辺１２とによって囲繞される鋳型空間部１３に上方から溶鋼を注入し、鋳型空間部１３を形成する鋳型壁１４の内面に接触させて冷却し鋳片として鋳型空間部１３の下側から引き抜いている。ここで、鋳片とは、例えば、鋳造断面積が固定されるブルームを指す。以下、詳細に説明する。

短辺１１（長辺１２）は、熱伝導性が良好な金属の一例である銅を主体に形成され、背面側には、冷却水の一例である工業用水が通過する流路が設けられた図示しない冷却部が設けられている。なお、短辺１１（長辺１２）の表面（溶鋼と接触する面）には、めっきや溶射による被覆層が形成されている。ここで、短辺１１（長辺１２）の上端（溶鋼の注入側）から下端（鋳片の引抜き側）までの長さは、例えば、７００〜１０００ｍｍであり、その厚みは、例えば、１０〜５０ｍｍである。
また、図２に示すように、鋳型壁１４の四隅の領域を除いた対向する短辺１１及び長辺１２には、それぞれ鋳片の引き抜き方向に、鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まる短辺側傾斜部１５及び長辺側傾斜部１６が形成されている。ここで、鋳片シェルの平坦部とは、鋳型空間部１３内で形成される鋳片シェルにおいて、鋳型空間部１３を形成する鋳型壁１４の短辺１１又は長辺１２に接触した溶鋼が主に短辺１１又は長辺１２からの冷却作用のみで凝固すると近似できる領域を指す。

更に、図１に示すように、鋳型壁１４の四隅の領域の短辺１１及び長辺１２には、それぞれ外側に向かって拡大すると共に鋳片が引き抜かれる方向では鋳片シェルの角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小する短辺側拡大部１７及び長辺側拡大部１８が形成されている。
ここで、鋳片シェルの角部とは、鋳型空間部１３内で形成される鋳片において、鋳型空間部１３を形成する鋳型壁１４の短辺１１又は長辺１２に接触した溶鋼が短辺１１及び長辺１２からの冷却作用を同時に受けて凝固すると近似できる領域を指す。そして、鋳型壁１４の鋳片引抜き側端部（下端部）における対向する短片１１間距離は鋳造しようとする鋳片の広幅サイズＷに実質的に一致し、対向する長辺１２の間距離は鋳造しようとする鋳片の狭幅サイズＶに実質的に一致している。

図３に示すように、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの凝固収縮量の算出方法を簡単に説明すると、以下のようになる。
先ず、溶鋼の温度、鋳片の外形サイズ、鋳片の熱膨張係数及び剛性（弾塑性データ）、鋳型空間部１３からの鋳片の引く抜き速度、及び鋳型壁１４の冷却能力を含む鋳造条件に基づいて、鋳型空間部１３内に形成される鋳片シェル１９の鋳造方向の温度分布を、例えば、有限要素法により算出する。
鋳片シェル１９の鋳造方向の温度分布では、鋳片シェル１９の鋳造方向に対して同一位置（例えば、鋳型壁１４の下端から同一高さ位置Ｚ）においては、鋳型壁１４の短辺１１の中央部に接触する鋳片シェル１９の表面のＰ点は短片１１のみから、長辺１２の中央部に接触する鋳片シェル１９の表面のＰ点は長片１２のみから冷却されるのに対して、鋳型壁１４の四隅の領域に接触して形成される鋳片シェル１９の角部の突出点Ｑは短片１１及び長片１２から同時に冷却されるので、鋳片シェル１９の表面のＰ点の温度が最も高く、鋳片シェル１９の角部の突出点Ｑの温度が最も低くなっている。このため、鋳片シェル１９の表面温度で、Ｐ点との温度差が、例えば、５０℃以内となる鋳片シェル１９の表面の領域を鋳片シェル１９の平坦部Ｒとし、その領域における平均温度Ｔ_R（Ｚ）を鋳片シェル１９の平坦部Ｒの温度とする。

また、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの表面温度Ｔ_R（Ｚ）は、鋳片シェル１９の鋳造方向では、凝固が開始するメニスカス近傍の溶鋼温度Ｔ_Mから鋳型壁１４の下端Ｅでの表面温度Ｔ_R（Ｅ）（Ｔ_R（Ｅ）＜Ｔ_R（Ｚ）＜Ｔ_M）まで連続的に変化し、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの厚み方向では、表面温度Ｔ_R（Ｚ）から背面温度（溶鋼温度）Ｔ_Mまで連続的に変化している。このため、鋳型壁１４の下端Ｅから引き抜かれる鋳片シェル１９の平坦部Ｒの外形が所定形状（狭幅がＶで広幅がＷ）である場合、鋳型壁１４の下端から高さ位置Ｚの鋳片シェル１９の平坦部Ｒの外形サイズは、表面温度の上昇分（Ｔ_R（Ｚ）−Ｔ_R（Ｅ））及び鋳片シェル１９の厚み方向の温度低下分（Ｔ_M−Ｔ_R（Ｚ））が組み合わされた平均熱膨張量Ｂ（Ｚ）だけ大きくなっている。
実際には、三次元の有限要素解析モデルを用いて凝固収縮解析結果を求めるため、三次元の温度分布（鋳造方向、周方向、及び鋳片シェル１９の厚み方向）と鋳片シェル１９内の温度分布に依存した線膨張係数及び剛性（弾塑性データ）が考慮された凝固収縮変形量が求まるが、ここでの要点は、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの外形サイズと角部Ｓの外形サイズが鋳片の引き抜き方向に変化し、また、その量は鋳片シェル１９の平坦部Ｒと角部Ｓでそれぞれ異なっているということの説明であるので、ここでは、計算ファクターを少し省略して説明する。
従って、鋳型壁１４の高さ位置Ｚでの鋳片シェル１９の平坦部Ｒの外形サイズを基準にすると、鋳型壁１４の下端での鋳片シェル１９の平坦部Ｒの外形サイズは、平均熱膨張量Ｂ（Ｚ）に相当する量の凝固収縮の分だけ収縮している。

以上のことから、鋳型壁１４の下端での鋳片シェル１９の平坦部Ｒの所定形状を基準として、鋳型壁１４の下端からメニスカス部近傍までの各高さ位置における平均熱膨張量Ｂをそれぞれ算出し、各高さ位置において、対向する短辺１１間の間隔がＶ＋２Ｂ、対向する長辺１２間の間隔がＷ＋２Ｂとなるように、短辺１１に短辺側傾斜部１５を、長辺１２に長辺側傾斜部１６をそれぞれ形成すると、対向する短辺１１（長辺１２）間の間隔は、短辺側傾斜部１５（長辺側傾斜部１６）により、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの平均熱膨張量Ｂに相当する凝固収縮量に追従して徐々に狭まることになる。
なお、鋳型壁１４のメニスカス部から上端までの範囲の短辺１１及び長辺１２には、メニスカス部近傍における短辺側傾斜部１５及び長辺側傾斜部１６をそれぞれ延長した傾斜部１５ａ（１６ａ）を設ける。

同様に、鋳片シェル１９の角部Ｓの凝固収縮量の算出は、以下のようになる。
鋳型壁１４の同一高さ位置Ｚにおける鋳片シェル１９の角部Ｓの表面温度Ｔ_S（Ｚ）は、鋳片シェル１９の角部Ｓの表面に沿って変化し、鋳片シェル１９の角部Ｓの表面と短辺１１側及び長辺１２側の各平坦部Ｒの表面との連結点Ｇ、Ｈにおける温度は、平坦部Ｒの表面温度Ｔ_R（Ｚ）に略等しい。また、鋳片シェル１９の鋳造方向では、凝固が開始するメニスカス近傍の溶鋼温度Ｔ_Mから鋳型壁１４の下端Ｅでの表面温度Ｔ_S（Ｅ）（Ｔ_S（Ｅ）＜Ｔ_S（Ｚ）＜Ｔ_M）まで連続的に変化し、鋳片シェル１９の角部Ｓの厚み方向では、表面温度Ｔ_S（Ｚ）から背面温度（溶鋼温度）Ｔ_Mまで連続的に変化している。
このため、鋳型壁１４の下端Ｅから引き抜かれる鋳片シェル１９の角部Ｓの外形が所定形状（狭幅がＶで広幅がＷ）である場合、鋳型壁１４の下端から高さ位置Ｚでの鋳片シェル１９の角部Ｓの外形サイズは、表面温度の上昇分（Ｔ_S（Ｚ）−Ｔ_S（Ｅ））及び鋳片シェル１９の角部Ｓの厚み方向の温度低下分（Ｔ_M−Ｔ_S（Ｚ））が組み合わされた平均熱膨張量Ｃ（Ｚ）だけ鋳片シェル１９の角部Ｓの表面に沿って大きくなっている。
従って、鋳型壁１４の下端から高さ位置Ｚの鋳片シェル１９の角部Ｓの外形サイズを基準にすると、鋳型壁１４の下端での鋳片シェル１９の角部Ｓの外形サイズでは、角部Ｓの表面に沿って平均熱膨張量Ｃ（Ｚ）に相当する量の凝固収縮の分だけ収縮している。

以上のことから、鋳型壁１４の下端での鋳片シェル１９の角部Ｓの所定形状を基準として、鋳型壁１４の下端からメニスカス近傍までの各高さ位置における平均熱膨張量Ｃを算出し、各高さ位置において、鋳片シェル１９の角部Ｓの表面に沿って対向する短辺１１間の間隔がＶ＋２Ｃ、鋳片シェル１９の角部Ｓの表面に沿って対向する長辺１２間の間隔がＷ＋２Ｃとなるように短辺側拡大部１７及び長辺側拡大部１８をそれぞれ形成すると、鋳片シェル１９の角部Ｓの表面に沿って対向する短辺１１（長辺１２）間の間隔は、短辺側拡大部１７（長辺側拡大部１８）により、鋳片シェル１９の角部Ｓの平均熱膨張量Ｃに相当する凝固収縮量に追従して徐々に狭まることになる。
なお、鋳型壁１４のメニスカス部から上端までの範囲の四隅の領域の短辺１１及び長辺１２には、メニスカス部近傍における短辺側拡大部１７及び長辺側拡大部１８をそれぞれ延長した拡大部（図示せず）を設ける。

続いて、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型１０の作用について説明する。
連続鋳造鋳型１０の鋳型壁１４の内側に形成される鋳型空間部１３に上側から溶鋼を注入すると、溶鋼は鋳型壁１４の内面に接触して冷却され表側に凝固層内側に溶鋼が存在する鋳片シェル１９が形成される。

鋳型壁１４の四隅の領域を除いた対向する短辺１１及び長辺１２に接触し冷却されて形成される鋳片シェル１９の平坦部Ｒの外形サイズは、短辺側傾斜部１５及び長辺側傾斜部１６により鋳片の引き抜かれる方向に徐々に小さくなっている。更に、鋳型壁１４の四隅の領域の短辺１１及び長辺１２にそれぞれ接触して短辺１１及び長辺１２から同時に冷却されて形成される鋳片シェル１９の角部Ｓの外形サイズは、短辺側拡大部１７及び長辺側拡大部１８により、鋳型壁１４の同一高さ位置では鋳片シェル１９の角部Ｓが平坦部Ｒよりも外側に拡大している。

一方、鋳片が引き抜かれる場合、鋳片シェル１９は引抜き速度に応じて鋳型壁１４内を上側から下側に向けて移動し、その際に鋳片シェル１９の表面温度も徐々に低下する。このとき、鋳片シェル１９の角部Ｓは鋳型壁１４の短辺１１及び長辺１２から同時に冷却され鋳片シェル１９の平坦部Ｒは短辺１１又は長辺１２のみから冷却されることになる。このため、鋳型壁１４の同一高さ位置の鋳片シェル１９の表面温度では、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの表面温度に比べて角部Ｓの方面温度は低くなり、鋳片シェル１９の平坦部Ｒに比べて角部Ｓは大きく凝固収縮する。

ここで、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの外形サイズは、引き抜かれる方向に平坦部Ｒの凝固収縮量Ｂに伴って徐々に収縮する。これに対して、鋳型壁１４の対向する短辺１１（長辺１２）間の間隔も、短辺側傾斜部１５（長辺側傾斜部１６）により、鋳片シェル１９の平坦部Ｒの平均熱膨張量Ｂに相当する凝固収縮量に追従して徐々に狭まるように変化しているので、鋳片シェル１９の平坦部Ｒは鋳型壁１４の四隅の領域を除いた対向する短辺１１及び長辺１２に対して平坦部Ｒの表面を常に接触させながら下端側に向けて移動することができる。
また、鋳片シェル１９の角部Ｓの外形サイズは、鋳型壁１４の同一高さ位置ではそれぞれ外側に向かって拡大すると共に鋳片シェル１９が引き抜かれる方向では鋳片シェル１９の角部Ｓの凝固収縮量に追従して徐々に縮小する。そして、鋳片シェル１９の角部Ｓの表面に沿って対向する短辺１１（長辺１２）間の間隔は、短辺側拡大部１７（長辺側拡大部１８）により、鋳片シェル１９の角部Ｓの平均熱膨張量Ｃに相当する凝固収縮量に追従して徐々に狭まるように変化するので、鋳片シェル１９の角部Ｓは鋳型壁１４の四隅の領域の対向する短辺１１及び長辺１２にそれぞれ角部Ｓの表面を常に接触させながら、下端側に向けて移動することができる。

本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型２０は、図４に示すように、間隔調整が可能な一対の短辺２１及び短辺２１を幅方向の両側から挟む一対の長辺２２とによって囲繞される鋳型空間部２３に上方から溶鋼を注入し、鋳型空間部２３を形成する鋳型壁２４の内面に接触させて冷却し鋳片として鋳型空間部２３の下側から引き抜いている。ここで、鋳片とは、例えば、幅が可変のスラブを指す。

短辺２１（長辺２２）は、熱伝導性が良好な金属の一例である銅から形成され、背面側には図示しない冷却部が設けられている。なお、短辺２１（長辺２２）の表面（溶鋼と接触する面）には、めっきや溶射による被覆層が形成されている。ここで、短辺２１（長辺２２）の上端（溶鋼の注入側）から下端（鋳片の引抜き側）までの長さは、例えば、７００〜１１００ｍｍであり、その厚みは、例えば、１０〜６０ｍｍである。
また、第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型１０の短辺１１及び長辺１２と同様に、鋳型壁２４の四隅の領域を除いた対向する短辺２１及び長辺２２には、それぞれ鋳片の引き抜き方向に、鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まる短辺側傾斜部２５及び長辺側傾斜部２６が形成されている。ここで、鋳片シェルの平坦部とは、鋳型空間部２３内で形成される鋳片シェルにおいて、鋳型壁２４の短辺２１又は長辺２２からの冷却のみの作用で溶鋼が凝固すると近似できる領域を指す。

更に、図４に示すように、鋳型壁２４の四隅の領域の短辺２１には、短辺２１の外側に向かって拡大すると共に鋳片が引き抜かれる方向では鋳片シェルの短辺側角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小する短辺側拡大部２７が形成されている。
ここで、鋳片シェルの短辺側角部とは、鋳型空間部２３内で形成される鋳片シェルにおいて、鋳型壁２４の短辺２１に接触し短辺２１及び長辺２２からの冷却の作用を同時に受けて溶鋼が凝固すると近似できる領域を指す。そして、鋳型壁２４を形成している対向する短辺２１の下端における内幅は、連続鋳造鋳型１０の下端から鋳片を排出させる際の設定幅サイズに実質的に一致し、対向する長辺２２の下端における内幅は連続鋳造鋳型１０の下端から鋳片を排出させる際の設定厚みサイズに実質的に一致している。

鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量及び角部の凝固収縮量の算出方法は、それぞれ第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型１０において算出した鋳片シェル１９の平坦部Ｒの凝固収縮量及び角部Ｓの凝固収縮量と実質的に同一なので詳細な説明は省略する。
なお、鋳型壁２４のメニスカス部から上端までの範囲の短辺２１及び長辺２２には、メニスカス部近傍における短辺側傾斜部２５及び長辺側傾斜部２６をそれぞれ延長した傾斜部（図示せず）を設けている。更に、鋳型壁２４のメニスカス部から上端までの範囲の四隅の領域の短辺２１には、メニスカス部近傍における短辺側拡大部２７を延長した拡大部（図示せず）を設ける。
連続鋳造用鋳型２０の鋳型壁２４内に注入した溶鋼が冷却されて形成される鋳片シェルの平坦部の外形サイズは、引き抜かれる方向に平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まるように変化しているので、鋳型壁２４の四隅の領域を除いた対向する短辺２１及び長辺２２に対して鋳片シェルの平坦部の表面を常に接触させながら下端側に向けて移動することができる。
また、鋳片シェルの角部の外形サイズは、鋳型壁２４の下端から同一高さ位置では短辺２１の外側に向かって拡大すると共に鋳片が引き抜かれる方向では鋳片シェルの短辺側角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小するように変化しているので、鋳型壁２４の四隅の領域の対向する短辺２１に鋳片シェルの短辺側角部の表面を常に接触させながら、下端側に向けて移動することができる。

このため、鋳型壁２４の四隅の領域の長辺２２と鋳片シェルの長辺側角部との間にはコーナーエアギャップが生じ易いが、鋳型壁２４の四隅の領域の短辺２１には鋳片シェルの短辺側角部が接触しているので、鋳片シェルの長辺側角部の冷却が不十分となることが防止できる。これによって、凝固遅れに伴う鋳片の角部の品質異常の発生を防止できると共に、鋳片の角部の厚みが薄くなるのが防止でき、鋳片の角部の応力集中に伴う鋳片の角部の品質劣化を防止できる。更に、鋳型壁２４の四隅の領域の短辺２１に鋳片シェルの短辺側角部が接触することにより、従来の連続鋳造用鋳型に比べて、コーナーエアギャップを縮小することができ、スプレー水の進入を抑制することができる。
また、鋳型壁２４の四隅の領域の短辺２１にのみ短辺側拡大部２７を設けたので、鋳片の短辺２１の間隔を変化させることにより広幅サイズが異なる鋳片を容易に鋳造することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の連続鋳造用鋳型を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、第１の実施の形態では、鋳型壁の四隅を除く領域の短辺及び長辺にはメニスカス部から上端までの範囲にも傾斜部を、鋳型壁の四隅の領域の短辺及び長辺にはメニスカス部から上端までの範囲にも拡大部をそれぞれ設けたが、メニスカス部から下端までの範囲のみに短辺側傾斜部、長辺側傾斜部、短辺側拡大部、及び長辺側拡大部を設けるようにしてもよい。
また、第２の実施の形態でも、短辺及び長辺でメニスカス部から上端までの範囲に傾斜部を、短辺のメニスカス部から上端までの範囲に拡大部をそれぞれ設けたが、メニスカス部から下端までの範囲のみに短辺側傾斜部、長辺側傾斜部、及び短辺側拡大部を設けるようにしてもよい。
更に、鋳片シェルの平坦部の表面温度を平坦部の平均温度で代表させ、鋳片シェルの平坦部の表面温度及び鋳片シェルの厚み方向の温度分布に基づいて平均熱膨張量を求めたが、算出された平坦部の表面温度及び鋳片シェルの厚み方向の温度分布に基づいて平均熱膨張量を求めてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の鋳型壁の部分平面図である。同連続鋳造用鋳型の鋳型壁を形成する短辺（長辺）の側断面図である。同連続鋳造用鋳型の鋳型壁内に形成される鋳片シェルの凝固収縮量を算出する際のモデルの水平断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の鋳型壁の部分平面図である。従来例に係る連続鋳造用鋳型内で形成される鋳片の状態を示す説明図である。

符号の説明

１０：連続鋳造用鋳型、１１：短辺、１２：長辺、１３：鋳型空間部、１４：鋳型壁、１５：短辺側傾斜部、１５ａ：傾斜部、１６：長辺側傾斜部、１６ａ：傾斜部、１７：短辺側拡大部、１８：長辺側拡大部、１９：鋳片シェル、２０：連続鋳造用鋳型、２１：短辺、２２：長辺、２３：鋳型空間部、２４：鋳型壁、２５：短辺側傾斜部、２６：長辺側傾斜部、２７：短辺側拡大部

Claims

間隔を設けて配置される一対の短辺及び該短辺を幅方向の両側から挟む一対の長辺とによって囲繞される鋳型空間部に注入される溶鋼を冷却し鋳片として引き抜く連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型空間部を形成する鋳型壁の四隅の領域を除いた対向する前記短辺及び前記長辺には、それぞれ前記鋳片が引き抜かれる方向に鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まる短辺側傾斜部及び長辺側傾斜部が形成され、
前記鋳型壁の四隅の領域の前記短辺及び前記長辺には、それぞれ外側に向かって拡大すると共に前記鋳片が引き抜かれる方向では前記鋳片シェルの角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小する短辺側拡大部及び長辺側拡大部が形成されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
間隔調整が可能な一対の短辺及び該短辺を幅方向の両側から挟む一対の長辺とによって囲繞される鋳型空間部に注入される溶鋼を冷却し鋳片として引き抜く連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型空間部を形成する鋳型壁の対向する前記長辺及び該鋳型壁の四隅の領域を除いた対向する前記短辺には、それぞれ前記鋳片が引き抜かれる方向に鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量に追従して間隔が徐々に狭まる長辺側傾斜部及び短辺側傾斜部が形成され、
前記鋳型壁の四隅の領域の前記短辺には、外側に向かって拡大すると共に前記鋳片が引き抜かれる方向では前記鋳片シェルの短辺側角部の凝固収縮量に追従して徐々に縮小する短辺側拡大部が形成されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
請求項１記載の連続鋳造用鋳型において、前記鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量及び前記鋳片シェルの角部の凝固収縮量は、鋳造条件を基に演算した前記鋳型空間部内での前記鋳片シェルの凝固収縮解析結果に基づいて算出することを特徴とする連続鋳造用鋳型。
請求項２記載の連続鋳造用鋳型において、前記鋳片シェルの平坦部の凝固収縮量及び前記鋳片シェルの短辺側角部の凝固収縮量は、鋳造条件を基に演算した前記鋳型空間部内での前記鋳片シェルの凝固収縮解析結果に基づいて算出することを特徴とする連続鋳造用鋳型。