JP2009006364A - 丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型および連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲型連続鋳造機を用いて鋳造欠陥の無い丸ビレット鋳片を安定して連続鋳造できる連続鋳造用鋳型及び連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】鋳型は、鋳型下端での内径をＤ₀［ｍ］とし、鋳型下端での湾曲外側の湾曲半径をＲ₀［ｍ］とし、鋳造方向に沿った単位長さ当たりの鋳型内径の変化率Ｔｐ［％／ｍ］を下記（１）式で表し、鋳造方向に沿った単位長さ当たりの湾曲外側の湾曲半径の変化率Ｒｐ［％／ｍ］を下記（２）式で表した場合に、鋳型内径変化率Ｔｐと湾曲半径変化率Ｒｐとは下記（３）式の関係を満足する。
Ｔｐ＝（１／Ｄ₀）×（ｄＤ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（１）式
Ｒｐ＝（１／Ｒ₀）×（ｄＲ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（２）式
但し、（１）式中のＤは鋳型上端からｘの距離における鋳型内径を示し、（２）式中のＲはそのｘの距離における湾曲外側の湾曲半径を示す。
Ｒｐ＝（Ｔｐ／２）×（Ｄ₀／Ｒ₀） ・・・（３）式
【選択図】図２

Description

本発明は、湾曲型連続鋳造機を使用して丸ビレット鋳片を連続鋳造する際に用いる丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型、およびその鋳型を用いた丸ビレット鋳片の連続鋳造方法に関する。

円形断面の丸ビレット鋳片を連続鋳造する場合は、矩形断面の角ビレット鋳片を連続鋳造する場合に比べて、鋳型の内壁（丸ビレット鋳片用の鋳型であれば、内周面）と鋳片との接触が安定しないことから、鋳片への冷却が不均一になりやすい。冷却の不均一が過度に起こると、鋳片に縦割れ疵が発生し、その縦割れ疵に起因してブレークアウトが発生し、ついには鋳造を継続することができなくなる。

このような事態の発生を防止するために、鋳型の内径を凝固収縮に合わせて減少させたり、連続鋳造時に鋳型内に供給するモールドパウダーを改善し鋳型内周面と鋳片との間の接触を調節する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１には、下方に向かうに従って内径を減少させ、かつその減少率を２段階に変化させた鋳型が提案されている。また、特許文献２には、下方に向かうに従って内径寸法が連続的に減少するテーパ面となし、かつこの内径寸法の変化を凝固収縮に合致させた鋳型が提案されている。これらの提案された鋳型によれば、鋳型内周面と鋳片との接触を均一にすることが可能であるとされている。

しかし、前記特許文献１で提案された鋳型は、連続鋳造時に鋳型の上部から下部にいたる全域において鋳片と鋳型内周面との接触状態を良好に保つことが困難である。また、前記特許文献２で提案された鋳型は、連続鋳造時に鋳型の上部から下部にいたる全域において鋳片と鋳型内周面との接触状態を良好に保つことが理論上可能であるが、適用上の問題がある。すなわち、鋳片の凝固収縮量を測定することは困難であり、鋳造対象の鋼成分が変わると凝固収縮量が変わるので、鋼種毎に鋳型を交換する必要があり、さらに、鋳造速度が変わると鋳型鋳込み方向に対する収縮量が変わる。そのため、このような鋳型は、実操業に使用できるものではない。

そこで、本出願人は、特許文献３にて、丸ビレット鋳片を連続鋳造する際に、鋳型内周面と鋳片との間の接触を均一にし抜熱を均一化することのできる鋳型を提案した。この鋳型は、上端から下端までを鋳造方向に沿って少なくとも３つの領域に区分し、その領域毎に、鋳造方向に沿った単位長さ当たりの鋳型内径の変化率を規定することにより、鋳型の内径を上端から下端に向かうに従って次第に縮小させたものである。

実開昭５９−１６５７４８号公報 実開昭５９−１６５７４９号公報 特許第３０２２２１１号公報

ところが、前記特許文献３で提案された鋳型は、連続鋳造時に鋳型内周面と鋳片との伝熱を均一にできるが、その効果を得られる条件が限られたものであって、例えば、凝固収縮量が異なる鋼を鋳造する場合や鋳造速度が変化する場合には、鋳造を行うことができなくなるという問題がある。特に、湾曲型連続鋳造機を用いて丸ビレット鋳片を連続鋳造するための連続鋳造用鋳型のように、鋳型の内周面が鋳片の形状に合わせて湾曲している場合は、その問題が顕著に起こる。

本発明は、上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、湾曲型連続鋳造機を用いて丸ビレット鋳片を連続鋳造するに際し、鋳造欠陥の無い丸ビレット鋳片を安定して連続鋳造できる連続鋳造用鋳型及びその鋳型を用いた連続鋳造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型は、鋳型下端での内径をＤ₀［ｍ］、および鋳型下端での湾曲外側の湾曲半径をＲ₀［ｍ］とする湾曲型連続鋳造機を用いて、丸ビレット鋳片を連続鋳造するための鋳型であって、鋳造方向に沿った単位長さ当たりの鋳型内径の変化率Ｔｐ［％／ｍ］を下記（１）式で表し、鋳造方向に沿った単位長さ当たりの湾曲外側の湾曲半径の変化率Ｒｐ［％／ｍ］を下記（２）式で表した場合に、鋳型内径変化率Ｔｐと湾曲半径変化率Ｒｐとは下記（３）式の関係を満足することを特徴とする。
Ｔｐ＝（１／Ｄ₀）×（ｄＤ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（１）式
但し、前記（１）式中のＤは鋳型冷却面上端からｘの距離における鋳型内径を示す。
Ｒｐ＝（１／Ｒ₀）×（ｄＲ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（２）式
但し、前記（２）式中のＲは鋳型冷却面上端からｘの距離における湾曲外側の湾曲半径を示す。
Ｒｐ＝（Ｔｐ／２）×（Ｄ₀／Ｒ₀） ・・・（３）式
このような構成にすれば、丸ビレット鋳片を連続鋳造する際、鋳型内周面の中心線と、鋳片の中心線とが合致していることから、鋳片は鋳型から偏った力を受けることはなく、全周に均等な力を受ける。そのため、鋳片と鋳型内周面との接触が全周にわたって均一で良好になる。

ここで、鋳造方向に沿って３つの領域に区分されており、前記鋳型内径変化率Ｔｐは、溶鋼が注入される側の鋳型冷却面上端から５０〜１００［ｍｍ］の間の領域は１２〜１６［％／ｍ］で、この領域に連続して鋳型冷却面上端より２５０〜３００［ｍｍ］の間の領域は１２〜１６［％／ｍ］から０．８〜１．４［％／ｍ］まで連続的に変化させ、さらにこの領域に連続して鋳型下端までの間の領域は０．８〜１．４［％／ｍ］であることが好ましい。

前記湾曲半径変化率Ｒｐは、溶鋼が注入される側の鋳型冷却面上端から５０〜１００［ｍｍ］の間の領域は６×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜８×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］で、この領域に連続して鋳型冷却面上端より２５０〜３００［ｍｍ］の間の領域は６×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜８×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］から０．４×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜０．７×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］まで連続的に変化させ、さらにこの領域に連続して鋳型下端までの間の領域は０．４×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜０．７×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］であることが好ましい。

また、上記目的を達成するための本発明による丸ビレット鋳片の連続鋳造方法は、前記連続鋳造用鋳型を用いた連続鋳造方法であって、前記連続鋳造用鋳型内に注入した溶鋼の表面に、１５７３［Ｋ］における粘度が０．１〜１．０［Ｐａ・ｓ］、凝固点が１２７３［Ｋ］以上であり、（（ＣａＯ＋ＣａＦ₂×０．７１８）／ＳｉＯ₂）で表される質量濃度比が１．０〜１．４で、Ｎａ₂Ｏに換算したＮａ量が５．０［ｍａｓｓ％］以下、Ｆ濃度が７．０［ｍａｓｓ％］以下、ＭｇＯに換算したＭｇ量が５〜１３［ｍａｓｓ％］、Ａｌ₂Ｏ₃に換算したＡｌ量が６〜１８［ｍａｓｓ％］であるモールドパウダーを供給しつつ、連続鋳造することを特徴とする。

本発明の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型、およびその鋳型を用いた連続鋳造方法によれば、湾曲型連続鋳造機を用いた連続鋳造時に、鋳片は全周に均等な力を受けるため、鋳片と鋳型内周面との接触が全周にわたって均一で良好になり、その結果、鋳造欠陥の無い高品質な丸ビレット鋳片を安定して製造することができる。

本発明者らは、湾曲型連続鋳造機に用いられる鋳型について、従来の鋳型に内在する問題を詳細に考察するとともに、設計標準としてこれまで着目されることがなかった鋳型の湾曲半径に着目し、鋭意検討を重ねて本発明を完成させた。

図１は、従来の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型の構成を模式的に示す垂直断面図である。同図に示すように、湾曲型連続鋳造機に用いられる従来の鋳型１０１は、その内周面における湾曲外側に沿う面１０１ｃの湾曲半径Ｒ₀が一定である。この湾曲半径Ｒ₀は、鋳型１０１から引き出される鋳片１１の湾曲外側の湾曲半径と概ね一致する。鋳型下端１０１ｂでの内径Ｄ₀は、鋳造する鋳片１１の直径毎に定められる。

鋳型１０１の内周面は、前記特許文献１〜３に提案された鋳型のように、鋳型１０１の内径を上端１０１ａから下端１０１ｂに向かうに従って縮小させる、すなわち下端１０１ｂから上端１０１ａに向かうに従って拡大させるテーパーが施される。このとき、鋳型１０１の内周面は、湾曲外側が一定の湾曲半径Ｒ₀で制限されているため、内径の拡大した分が湾曲内側に広がる。これにより、鋳型１０１の内径の中心点を下端１０１ｂから上端１０１ａまで結んでなる中心線ＭＣは、丸ビレット鋳片１１の中心線ＢＣに対し、鋳型下端１０１ｂでは一致しているものの、鋳型１０１の上端１０１ａへ向かうほど湾曲内側に大きく外れた状態になる。

このような鋳型１０１を用いて丸ビレット鋳片１１を連続鋳造する際、鋳片１１は常に湾曲内側から湾曲外側に向けて偏った力を受ける。そのため、従来の鋳型１０１では、鋳片１１と鋳型１０１の内周面との接触は全周で均一にはならず、鋳片１１が変形する問題が起こる。この問題は、例えば、凝固収縮量が異なる鋼を鋳造対象とする場合や、鋳造中に鋳造速度が変化する場合に、鋳片が受ける偏った力が変化することから、起こりやすい。

このような問題を解決するため、本発明の連続鋳造用鋳型は、鋳型内径の変化率を規定することに加え、鋳型の湾曲半径の変化率、およびそれらの変化率間の関係を規定したものである。

すなわち、本発明の鋳型は、湾曲型連続鋳造機を用いて丸ビレット鋳片を連続鋳造するための鋳型であって、鋳型下端での内径をＤ₀［ｍ］とし、鋳型下端での湾曲外側の湾曲半径をＲ₀［ｍ］とし、鋳造方向に沿った単位長さ当たりの鋳型内径の変化率Ｔｐ［％／ｍ］を下記（１）式で表し、鋳造方向に沿った単位長さ当たりの湾曲外側の湾曲半径の変化率Ｒｐ［％／ｍ］を下記（２）式で表した場合に、鋳型内径変化率Ｔｐと湾曲半径変化率Ｒｐとは下記（３）式の関係を満足するものである。
Ｔｐ＝（１／Ｄ₀）×（ｄＤ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（１）式
但し、前記（１）式中のＤは鋳型冷却面上端からｘの距離における鋳型内径を示す。
Ｒｐ＝（１／Ｒ₀）×（ｄＲ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（２）式
但し、前記（２）式中のＲは鋳型冷却面上端からｘの距離における湾曲外側の湾曲半径を示す。
Ｒｐ＝（Ｔｐ／２）×（Ｄ₀／Ｒ₀） ・・・（３）式
図２は、本発明の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型の構成を模式的に示す垂直断面図である。同図に示すように、湾曲型連続鋳造機に用いられる本発明の鋳型１は、鋳型１の下端１ｂでの内径をＤ₀とし、鋳型下端１ｂでの内周面における湾曲外側に沿う面１ｃの湾曲半径をＲ₀とする。その鋳型下端１ｂでの内径Ｄ₀は、鋳造する鋳片１１の直径毎に定められる。その鋳型下端１ｂでの湾曲半径Ｒ₀は、鋳型１から引き出される鋳片１１の湾曲外側の湾曲半径と概ね一致し、湾曲型連続鋳造機に固有のものである。

鋳型１の内周面は、その内径を下端１ｂから上端１ａに向かうに従って次第に拡大させるテーパーが施される。このとき、鋳型冷却面上端１ａからｘの距離において、鋳型内径をＤとしたとき、この位置での鋳型内径変化率Ｔｐは、上記（１）式で表すことができる。同じく、鋳型冷却面上端１ａからｘの距離において、湾曲外側に沿う面１ｃの湾曲半径をＲとしたとき、この位置での湾曲外側の湾曲半径変化率Ｒｐは、上記（２）式で表すことができる。そして、鋳型冷却面上端１ａからｘの距離の位置では、その位置での鋳型内径変化率Ｔｐと湾曲半径変化率Ｒｐとが上記（３）式の関係を満足するように、鋳型内径Ｄおよび湾曲半径Ｒが設定される。

このような上記（３）式の規定に従って鋳型内径Ｄおよび湾曲半径Ｒを設定すると、鋳型１の内周面は、その内径が下端１ｂから上端１ａに向かうに従って次第に拡大するわけであるが、内径の拡大した分が湾曲外側と湾曲内側とに均等に振り分けられて広がる。すなわち、鋳型１の内径の中心点を下端１ｂから上端１ａまで結んでなる中心線ＭＣは、丸ビレット鋳片１１の中心線ＢＣに対し、鋳型下端１ｂから鋳型上端１ａまでの全域にわたって合致した状態になる。

このような状態を上記（３）式で規定する理由は、以下のとおりである。鋳型内周面の中心線ＭＣと、鋳片１１の中心線ＢＣとを合致させるには、鋳片１１の中心線ＢＣを中心に、鋳型１の内径の拡大した分を湾曲外側と湾曲内側に均等に振り分けることが必要である。そのためには、鋳型冷却面上端１ａからｘの距離の位置での湾曲外側の湾曲半径Ｒに、その位置での鋳型内径変化率Ｔｐの半分（１／２）を寄与させればよい。そうすると、湾曲外側の湾曲半径Ｒは、鋳型内径変化率Ｔｐに基づいて、下記（４）式で表すことができる。
Ｒ＝Ｒ₀＋Ｄ₀×（Ｔｐ／２） ・・・（４）式
同様に湾曲外側の湾曲半径Ｒは、湾曲半径変化率Ｒｐに基づいて、下記（５）式で表すことができる。
Ｒ＝Ｒ₀＋Ｒ₀×Ｒｐ ・・・（５）式
上記（４）式および上記（５）式より、上記（３）式を導くことができる。よって、上記（３）式の関係を満足すれば、鋳型内周面の中心線ＭＣと、鋳片１１の中心線ＢＣとが合致することになる。

このような本発明の連続鋳造用鋳型によれば、この鋳型を用いて丸ビレット鋳片を連続鋳造する際、鋳型内周面の中心線と、鋳片の中心線とが合致していることから、鋳片は鋳型から偏った力を受けることはなく、全周に均等な力を受ける。そのため、鋳片と鋳型内周面との接触が全周にわたって均一で良好になり、その結果、安定して高品質な丸ビレット鋳片を得ることができる。これは、凝固収縮量が異なる鋼を鋳造対象とする場合や、鋳造中に鋳造速度が変化する場合であっても変わらない。

続いて、本発明の連続鋳造用鋳型の好適な具体例を説明する。

具体例として、鋳造方向に沿って３つの領域に区分されており、鋳型内径変化率Ｔｐは、溶鋼が注入される側の鋳型冷却面上端から５０〜１００［ｍｍ］の間の領域は１２〜１６［％／ｍ］で、この領域に連続して鋳型冷却面上端より２５０〜３００［ｍｍ］の間の領域は１２〜１６［％／ｍ］から０．８〜１．４［％／ｍ］まで連続的に変化させ、さらにこの領域に連続して鋳型下端までの間の領域は０．８〜１．４［％／ｍ］とすることができる。このとき、湾曲半径変化率Ｒｐは、その鋳型内径変化率Ｔｐに基づいて、上記（３）式の関係を満足するように定める。

言い換えると、湾曲半径変化率Ｒｐは、溶鋼が注入される側の鋳型冷却面上端から５０〜１００［ｍｍ］の間の領域は６×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜８×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］で、この領域に連続して鋳型冷却面上端より２５０〜３００［ｍｍ］の間の領域は６×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜８×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］から０．４×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜０．７×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］まで連続的に変化させ、さらにこの領域に連続して鋳型下端までの間の領域は０．４×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜０．７×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］とすることもできる。このとき、鋳型内径変化率Ｔｐは、その湾曲半径変化率Ｒｐに基づいて、上記（３）式の関係を満足するように定める。

図３は、本発明の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型の具体例を説明するための垂直断面図である。同図は、便宜的に、鋳型の内周面のテーパーを一定にしており、湾曲状態を示していない。

図３に示すように、本発明の鋳型１は、溶鋼１０が注入される側の鋳型１の冷却面上端１ａから下端１ｂまでを、鋳造方向に沿って３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に区分される。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との境界は、鋳型１の冷却面上端１ａより５０〜１００［ｍｍ］の区間内にあり、第２領域Ａ２と第３領域Ａ３との境界は、鋳型１の冷却面上端１ａから２５０〜３００［ｍｍ］の区間内にある。鋳型内径変化率Ｔｐは、第１領域Ａ１内で１２〜１６［％／ｍ］に、これに連続する第２領域Ａ２内で１２〜１６［％／ｍ］から０．８〜１．４［％／ｍ］まで連続的に変化し、さらにこれに連続する第３領域Ａ３内で０．８〜１．４［％／ｍ］となるように構成する。連続鋳造時には、鋳型１内の溶鋼１０の表面にモールドパウダー１２が供給される。

鋳型冷却面上端から５０〜１００［ｍｍ］の間の第１領域で鋳型内径変化率Ｔｐを１２〜１６［％／ｍ］に設定するのは、その区間が鋳型内周面と鋳片との間の接触を均一にするために有効だからである。すなわち、その区間が５０［ｍｍ］未満であると、凝固シェルの収縮よりも鋳型の収縮が小さくなって接触が不均一になり、縦割れが発生するからである。一方、その区間が１００［ｍｍ］を超えると、鋳型の収縮が大きくなりすぎて鋳型と鋳片との焼き付きによる拘束が発生するからである。鋳型内径変化率Ｔｐは、規定値より大きすぎると拘束が発生し、小さすぎると縦割れが発生する。

また、その第１領域に連続して鋳型冷却面上端より２５０〜３００［ｍｍ］の間の第２領域で鋳型内径変化率Ｔｐを１２〜１６［％／ｍ］から０．８〜１．４［％／ｍ］まで連続的に変化させるのは、その区間が２５０［ｍｍ］未満であると、凝固シェルの収縮よりも鋳型の収縮が小さくなって接触が不均一になり、縦割れが発生するからである。一方、その区間が３００［ｍｍ］を超えると、鋳型の収縮が大きくなりすぎて鋳型と鋳片との焼き付きによる拘束が発生するからである。鋳型内径変化率Ｔｐは、規定値より大きすぎると拘束が発生し、小さすぎると縦割れが発生する。さらに、その第２領域に連続して鋳型下端までの間の第３領域で鋳型内径変化率Ｔｐを０．８〜１．４［％／ｍ］としているのも、同様の理由からである。

本具体例の連続鋳造用鋳型を使用すれば、鋳片と鋳型内周面との接触がより一層良好になって高品質な丸ビレット鋳片を得ることができる。さらに、鋳型内周面と鋳片との間の伝熱媒体となるモールドパウダーについては、以下の物性および成分を有するものを本発明の鋳型に使用することで、従来のモールドパウダーを使用するよりもさらに高品質な丸ビレット鋳片を得ることができる。

本発明の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型には、１５７３［Ｋ］における粘度が０．１〜１．０［Ｐａ・ｓ］、凝固点が１２７３［Ｋ］以上であり、（（ＣａＯ＋ＣａＦ₂×０．７１８）／ＳｉＯ₂）で表される質量濃度比が１．０〜１．４で、Ｎａ₂Ｏに換算したＮａ量が５．０［ｍａｓｓ％］以下、Ｆ濃度が７．０［ｍａｓｓ％］以下、ＭｇＯに換算したＭｇ量が５〜１３［ｍａｓｓ％］、Ａｌ₂Ｏ₃に換算したＡｌ量が６〜１８［ｍａｓｓ％］であるモールドパウダーを用いることができる。表１に、モールドパウダーの物性および成分を示す。

このモールドパウダーに関し、１５７３［Ｋ］における粘度が０．１［Ｐａ・ｓ］未満であると、鋳型内周面と鋳片との間へのパウダーの流入が不均一となって抜熱が不均一になり、縦割れが発生したり、拘束が発生したり、溶鋼中にパウダーが巻き込まれて欠陥が発生する。一方、その粘度が１．０［Ｐａ・ｓ］を超えると、鋳型内周面と鋳片との間へのパウダーの流入が不足して拘束が発生する。

凝固点が１２７３［Ｋ］未満であると、鋳型内周面と鋳片との間において、パウダーの液相が多くなって冷却が強くなりすぎるので、熱応力により鋳片が変形し、縦割れが発生する。

（（ＣａＯ＋ＣａＦ₂×０．７１８）／ＳｉＯ₂）で表される質量濃度比が１．０未満であると、溶鋼中のＭｎをパウダー中のＳｉＯ₂が酸化して組成が変化し、鋳片の表面に欠陥が生じる。また、ＭｇＯに換算したＭｇ量が５［ｍａｓｓ％］未満であると、結晶化が安定しないので、冷却が強くなり、縦割れが発生する。一方、（（ＣａＯ＋ＣａＦ₂×０．７１８）／ＳｉＯ₂）で表される質量濃度比が１．４を超えたり、ＭｇＯに換算したＭｇ量が１３［ｍａｓｓ％］を超えると、パウダーフィルムの収縮が大きくなりすぎて鋳片と鋳型内周面との間の接触が悪化して縦割れが発生し、または、凝固点が高くなりすぎてパウダーが溶融しない。

Ｎａ₂Ｏに換算したＮａ量が５．０［ｍａｓｓ％］を超えたり、Ｆ濃度が７．０［ｍａｓｓ％］を超えると、粉末の溶融特性が不良となってノロ咬みなどの欠陥が発生する。

Ａｌ₂Ｏ₃に換算したＡｌ量が６［ｍａｓｓ％］未満であると、結晶の組成が鋳込み中に変化して冷却が不均一になる。一方、そのＡｌ量が１８［ｍａｓｓ％］を超えると、凝固点が高くなりすぎて、溶融したパウダーが流入しにくくなる。

したがって、ここで規定した物性および成分を有するモールドパウダーを本発明の鋳型内溶鋼の表面に供給しつつ連続鋳造すれば、さらに良好な品質の丸ビレット鋳片を製造できる。

本発明の鋳型およびその鋳型を用いた連続鋳造方法による効果を確認するために、湾曲半径（Ｒ₀）が１０［ｍ］で一点矯正式の湾曲型連続鋳造機を用いて試験を行った。本実施例での試験には、Ｃ：０．０６〜０．３５［ｍａｓｓ％］、およびＭｎ：０．８〜１．８［ｍａｓｓ％］を含有する鋼を用いた。Ｃｒは含有しなくてもよいが、含有する場合は３［ｍａｓｓ％］以下とした。特に、表２に示す３ランクの鋼種Ａ、Ｂ、Ｃで鋳造試験を行った。

本実施例では、表３に示す鋳型Ｍ１〜Ｍ２０（冷却面下端内径（Ｄ₀）は２２５［ｍｍ］、長さは９００［ｍｍ］）に給湯し、この溶鋼の表面に、表４に示すモールドパウダーＰ１〜Ｐ１１を供給し、鋳造速度が２．０［ｍ／分］で連続鋳造した。表５に、本実施例での鋼種Ａ〜Ｃ、鋳型Ｍ１〜Ｍ２０、およびパウダーＰ１〜Ｐ１１の組合せを表す鋳造条件Ａ〜ＡＦを示す。

試験結果の評価は、鋳型内周面と鋳片との接触状況を表す鋳型銅板温度の変動幅、縦割れ発生率、および引き抜き不能事故の有無で行った。

図４は、実施例での鋳造条件毎の鋳型銅板温度の変動幅を示す図である。同図の鋳型温度変動幅は、鋳型冷却面上端から１５０［ｍｍ］の位置に設置した熱電対の温度変動幅を実効値（積分平均）で示したものである。その熱電対は銅板表面から１５ｍｍ内側に設置した。

図５は、実施例での鋳造条件毎の縦割れ発生指数を示す図である。同図の縦割れ発生指数は、鋳片の単位長さ当たりの割れ長さである。

図４および図５より明らかなように、本発明例である鋳造条件Ｉ〜Ｑ、Ｕ、Ｖ、およびＡＡ〜ＡＦについては、鋳型銅板温度の変動幅はまったく問題のない範囲であり、縦割れの発生もほとんどなかった。しかも、ブレークアウトや拘束ブレークアウト警報も発せられなかった。

これに対して、比較例である鋳造条件Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｒ〜Ｔ、Ｗ〜Ｚでは、鋳型銅板温度の変動幅が大きく実操業において問題となり、縦割れも大きかった。この中で、特に鋳造条件Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚについては、比較例であるパウダーＰ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７が採用されており、モールドパウダーの不適正により、銅板温度の大きな変動が起こった。鋳造条件Ｒ、Ｓ、Ｔについては、比較例である鋳型Ｍ１８、Ｍ１９、Ｍ２０が採用されており、鋳型内径変化率は適正であったが、湾曲半径変化率が不適正であったため、鋳片と鋳型内周面との接触が均一に保たれなかった。

また、比較例である鋳造条件Ｂ、Ｄ、Ｇ、Ｈでは、銅板温度の変動は小さいものの、比較例である鋳型Ｍ１、Ｍ４、Ｍ７、Ｍ８が採用されており、鋳型内径変化率が不適であったため、引き抜き不能の事故が発生した。

本発明の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型、およびその鋳型を用いた連続鋳造方法によれば、湾曲型連続鋳造機を用いて丸ビレット鋳片を連続鋳造する際、鋳片は全周に均等な力を受けて、鋳片と鋳型内周面との接触が全周にわたって均一で良好になるため、鋳造欠陥の無い高品質な丸ビレット鋳片を安定して製造することができる。したがって、本発明は、湾曲型連続鋳造機を用いて高品質な丸ビレット鋳片を製造することが可能な連続鋳造用鋳型および連続鋳造方法として、極めて有用である。

従来の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型の構成を模式的に示す垂直断面図である。 本発明の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型の構成を模式的に示す垂直断面図である。 本発明の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型の具体例を説明するための垂直断面図である。 実施例での鋳造条件毎の鋳型銅板温度の変動幅を示す図である。 実施例での鋳造条件毎の縦割れ発生指数を示す図である。

符号の説明

１ 鋳型
１ａ 鋳型上端
１ｂ 鋳型下端
１ｃ 鋳型内周面における湾曲外側に沿う面
１０ 溶鋼
１１ 丸ビレット鋳片
１２ モールドパウダー

Claims (4)

1. 鋳型下端での内径をＤ₀［ｍ］、および鋳型下端での湾曲外側の湾曲半径をＲ₀［ｍ］とする湾曲型連続鋳造機を用いて、丸ビレット鋳片を連続鋳造するための鋳型であって、
   鋳造方向に沿った単位長さ当たりの鋳型内径の変化率Ｔｐ［％／ｍ］を下記（１）式で表し、
   鋳造方向に沿った単位長さ当たりの湾曲外側の湾曲半径の変化率Ｒｐ［％／ｍ］を下記（２）式で表した場合に、
   鋳型内径変化率Ｔｐと湾曲半径変化率Ｒｐとは下記（３）式の関係を満足することを特徴とする丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型。
   Ｔｐ＝（１／Ｄ₀）×（ｄＤ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（１）式
   但し、前記（１）式中のＤは鋳型冷却面上端からｘの距離における鋳型内径を示す。
   Ｒｐ＝（１／Ｒ₀）×（ｄＲ／ｄｘ）×１００［％／ｍ］ ・・・（２）式
   但し、前記（２）式中のＲは鋳型冷却面上端からｘの距離における湾曲外側の湾曲半径を示す。
   Ｒｐ＝（Ｔｐ／２）×（Ｄ₀／Ｒ₀） ・・・（３）式
2. 鋳造方向に沿って３つの領域に区分されており、前記鋳型内径変化率Ｔｐは、溶鋼が注入される側の鋳型冷却面上端から５０〜１００［ｍｍ］の間の領域は１２〜１６［％／ｍ］で、この領域に連続して鋳型冷却面上端より２５０〜３００［ｍｍ］の間の領域は１２〜１６［％／ｍ］から０．８〜１．４［％／ｍ］まで連続的に変化させ、さらにこの領域に連続して鋳型下端までの間の領域は０．８〜１．４［％／ｍ］であることを特徴とする請求項１に記載の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型。
3. 鋳造方向に沿って３つの領域に区分されており、前記湾曲半径変化率Ｒｐは、溶鋼が注入される側の鋳型冷却面上端から５０〜１００［ｍｍ］の間の領域は６×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜８×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］で、この領域に連続して鋳型冷却面上端より２５０〜３００［ｍｍ］の間の領域は６×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜８×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］から０．４×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜０．７×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］まで連続的に変化させ、さらにこの領域に連続して鋳型下端までの間の領域は０．４×（Ｄ₀／Ｒ₀）〜０．７×（Ｄ₀／Ｒ₀）［％／ｍ］であることを特徴とする請求項１に記載の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の丸ビレット鋳片の連続鋳造用鋳型を用いた連続鋳造方法であって、
   前記連続鋳造用鋳型内に注入した溶鋼の表面に、１５７３［Ｋ］における粘度が０．１〜１．０［Ｐａ・ｓ］、凝固点が１２７３［Ｋ］以上であり、（（ＣａＯ＋ＣａＦ₂×０．７１８）／ＳｉＯ₂）で表される質量濃度比が１．０〜１．４で、Ｎａ₂Ｏに換算したＮａ量が５．０［ｍａｓｓ％］以下、Ｆ濃度が７．０［ｍａｓｓ％］以下、ＭｇＯに換算したＭｇ量が５〜１３［ｍａｓｓ％］、Ａｌ₂Ｏ₃に換算したＡｌ量が６〜１８［ｍａｓｓ％］であるモールドパウダーを供給しつつ、連続鋳造することを特徴とする丸ビレット鋳片の連続鋳造方法。

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