JP2514852B2

JP2514852B2 - 湯面下凝固連続鋳造方法及び装置

Info

Publication number: JP2514852B2
Application number: JP2117664A
Authority: JP
Inventors: 啓之中島; 誠四郎才田; 達人松島; 雅之井上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH0417950A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、金属の湯面下凝固連続鋳造時に鋳片の表
面付近に発生する気泡を低減する技術に関するものであ
る。

（従来の技術）湯面下凝固連続鋳造の一形態である水平連続鋳造で
は、凝固開始点を安定化させるために、第３図に示すモ
ールド１の上流側開口端部にブレークリング２を設けて
いる。ブレークリング２はモールド１と密着させるため
に両者の接合面をテーパ状にし、モールド１にブレーク
リング２を圧着させる方法が採られる。凝固シェル４は
容湯８、ブレークリング２およびモールド１の接点であ
る３重点10の近傍部５より安定して生成し、これを間欠
的に引き抜くことによる操業が行なわれる。

しかし、この方法で製造された鋳片には、その表層下
に気泡が発生することがある。これは、上記のようにブ
レークリング２をモールド１に圧着させていても熱膨張
などにより両者の間に隙間が生じ、さらに凝固シェル４
を引き抜く過程で３重点近傍部５に負圧が生じるため
に、ブレークリング外側の空隙部６の外気がブレークリ
ング２とモールド１の隙間を通って３重点近傍部５の溶
湯８内に侵入するものである。

この外気の侵入を防止するために、実開昭64−38136
号公報に見られるように、ブレークリング外側空隙部６
にＯリング７を設けることにより、ブレークリング２と
モールド１の隙間をシールすること、および空隙部６に
シール材を充填してシール効果を上げることが知られて
いる。

（発明が解決しようとする課題）上記方法は、Ｏリング７およびシール材によって、ブ
レークリング外側の空隙部６の空間を完全にシールする
ことが、その効果を上げるために必要である。しかし、
現在使用可能なシール材の耐熱温度の上限は約250度で
あるために、鋼などある程度高融点の金属を鋳造する場
合には、Ｏリング及びシール材の温度が上記耐熱温度以
上になり、Ｏリング及びシール材の材質が変化してシー
ル機能を失ってしまう。この状態になるとブレークリン
グ外側の外気がモールド内に侵入し、凝固シェル４内に
気泡９が生じてしまう。

これに対し本発明は比較的低融点の金属を鋳造する際
はいうまでもなく、高融点の金属を鋳造する際にも上記
外気の侵入を防止することができ、気泡９の発生を有効
に防止する方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、第１図に示すブレークリングを用いた湯面
下凝固連続鋳造の装置例において、ブレークリング外側
を真空ポンプ等により負圧することにより、モールド内
への外気の侵入を防止するものである。

本発明を適用する装置が、モールド１、ブレークリン
グ２および中間リング３を備えている場合には、モール
ド１、ブレークリング２、中間リング３で形成される空
隙部６をシールし、さらにこの空隙部６内を負圧にした
状態で鋳造することによりモールド内への外気の侵入
を、より一層防止することが出来る。

また、上記の方法において、中間リング３が通気性の
ある材料で作られている場合、効率よく空隙部６を負圧
にできない。この場合、中間リング３の空隙部６側の面
に金属板（図示せず）を当てがうことにより負圧効果を
より一層高めることが出来る。

また、上記空隙部６内の負圧が完全な真空でない場
合、空隙部６内の雰囲気が窒素雰囲気であれば、溶鋼内
に空隙部６内のガスが少量取り込まれても溶鋼中に吸収
され気泡とならない。そのために、空隙部６の外側を窒
素パージしておくことが望ましい。

また、上記３重点近傍部５に発生した負圧により、モ
ールド１と凝固シェル４の隙間からモールド１の出側の
ガスを吸い込むことにより気泡を発生することがある。
こをさけるために、モールド１の出側もまた窒素パージ
しておくことが望ましい。

また、上記の方法は、連続鋳造法の一形態である水平
連続鋳造法についても有効に適用することが出来る。

第１図は本発明装置の実施例を示し、一般的な湯面下
凝固連続鋳造装置への適用例である。

図において、モールド１と中間リング３とがブレーク
リング２を介して接続されており、モールド１と中間リ
ング２の間をシールするように遮蔽部材としての中間リ
ング外枠14が取付けられており、中間リング外枠14によ
ってブレークリング２の外側に空隙部６が形成されてい
る。中間リング外枠14には空隙部を負圧にするガス吸引
口11が設けられており、ガス吸引口11の一端は空隙部６
と連通され、他端は真空ポンプ（図示せず）に接続され
ている。第２図は本発明装置の他の実施例を示し、水平
連続鋳造装置への適用例である。

図において、モールド１と中間リング３とがブレーク
リング２を介して接続されており、モールド１と中間リ
ング２の間をシールするように遮蔽部材としてのＯリン
グ７が取付けられており、Ｏリング７によってブレーク
リング２の外側に空隙部６が形成されている。モールド
１には空隙部を負圧にするガス吸引口11が設けられてお
り、ガス吸引口11の一端は空隙部６と連通され、他端は
真空ポンプ（図示せず）に接続されている。

（作用）以下第１図に沿って説明する。通常鋳込み時には溶湯
８はタンディッシュ出湯部13等の溶湯供給装置より供給
され、モールド１内に流入する。モールド１内に流入し
た溶湯８はモールド１に接し、凝固シェル４を形成す
る。凝固シェル４はピンチロール等の鋳片引き抜き装置
により間欠的に引き抜かれるが、その結果、３重点近傍
部５に空隙を生じ、そこへ新たな溶湯８が流れ込み、モ
ールド１で冷却され新たなシェルを生成することによ
り、鋳造が継続する。

ここで、モールド１は熱伝導の良好な材質で作られ、
ブレークリング２は比較的熱伝導の悪い耐火物等で作ら
れるのが普通である。このため、両者の熱膨張特性の違
いにより鋳造時にモールド１とブレークリング２の間に
隙間を生じる。また、ブレークリング２の加工精度等に
よっても隙間を生じることがある。通常溶湯８の湯面は
モールド１よりも上方にあるので溶湯８の圧力は大気圧
よりも高く、従って外部よりガスが溶湯８内に侵入する
ことはないのであるが、上記のように間欠引き抜きの場
合、３重点近傍部５を凝固シェル４の先端部が離れる際
に、凝固シェル４がブレークリング２から引き剥される
ため、３重点近傍部５に真空に近い負圧が瞬間的に発生
する。このとき、ブレークリング外側空隙部６と３重点
近傍部５の間で圧力差が生じ、空隙部６の外気がモール
ド１とブレークリング２の接合面の隙間を通して３重点
近傍部５に侵入し、鋳片に気泡を発生させる。

本発明は、鋳造中にガス吸引口11によってブレークリ
ング外側の空隙部６を負圧にするため、凝固シェル４の
引き抜きにより３重点近傍部５に負圧が発生したとき
に、外気侵入の駆動力となるブレークリング外側の空隙
部６と３重点部５の圧力差がほとんどないので、ブレー
クリング外側の空隙部６より外気が侵入することはな
い。このため鋳片に気泡を発生するのを防止することが
できる。また、上記の方法において、中間リング３は通
気性の良い材料で作られている場合、効率よく空隙部６
を負圧にできない。この場合、中間リング３の空隙部６
側の面に金属板（図示せず）を当てがうことにより負圧
効果を高めることが出来る。

尚、上記のように、３重点近傍部５に真空に近い負圧
が瞬間的に発生したとき、モールド１とブレークリング
２の間の隙間からガスが侵入するが、この直後に３重点
近傍部５の圧力は溶鋼ヘッドによる大気圧よりも高い圧
力に復帰する。従って、このとき溶湯８はモールド１と
ブレークリング２の隙間からブレークリング外側の空隙
部６に向かって流出しようとする。しかし、モールド１
とブレークリング２の隙間に入り込んだ溶湯８は非常に
薄いため、モールド１によって直ちに冷却され凝固する
ため、このモールド１とブレークリング２の隙間から溶
湯８が漏れ出すことは非常に起こりにくい。

なお、ブレークリング外側の空隙部６の圧力は外気侵
入防止のためにはO Torrに近いほうが効果的であること
はいうをまたないが、それよりも高い圧力であっても、
ある程度大気圧より減圧することにより気泡低減効果を
得ることが出来る。

（実施例１）第１図に示す本発明を実施するための装置例におい
て、150mm角のステンレス鋳片を最高引き抜き速度1.9m/
分で鋳造した。

負圧の方法としては、中間リング３、ブレークリング
２、モールド１、中間リング外枠14で形成されるブレー
クリング外側の空隙部６を、中間リング外枠14にあけた
ガス吸引口11より真空ポンプで負圧にした。中間リング
３と中間リング外枠14の接合面は、その密着性を上げ、
減圧効果を高めるためにテーパー状に成形した。しか
し、この接合面の気密が完全でない場合には負圧効果を
高めるために、吸引孔径をできるだけ大きくすること、
吸引孔を複数個設けることおよび真空ポンプは排気能力
の大きなものを使用することが望ましい。また、熱的に
可能であれば、中間リング３と中間リング外枠14の接合
面にＯリングを設けることが望ましい。

また、ブレークリング外側の空隙部６内雰囲気を窒素
雰囲気とするよう空隙部６の外側を窒素パージし、モー
ルド１出側からの外気の侵入による気泡生成をさけるた
めにモールド１の出側もまた窒素パージした。

本実施例の場合、ブレークリング外側の空隙部６の圧
力を200Torrにまで減圧することが出来た。

（実施例２）第２図は湯面下凝固鋳造法の一形態である水平連続鋳
造法に本発明を適用した装置例を示したものであり、実
施例１と同様150mm角のステンレス鋳片を最高引き抜き
速度を1.9m/分で鋳造した。

負圧の方法としては、中間リング３とモールド１の間
にＯリング７を取り付け、モールド１にあけたガス吸引
口11より真空ポンプでブレークリング外側の空隙部６の
負圧を実施した。Ｏリング７は耐熱温度が250℃である
シリコンゴム材質のものを使用した。

Ｏリング７は、その取り付け位置がブレークリング２
から遠いため、鋳造中における温度は200℃程度であり
Ｏリングの劣化は認められなかった。

中間リング３は多孔質で通気性があることが多いの
で、負圧が効果的に行えないことがある。このような場
合にはＯリング７と中間リング３の問および該リングと
ブレークリング２の間に金属板12としてステンレス鋼箔
をはさみ込み、負圧効果を高めることが出来る。高アル
ミナ材質の中間リング等を用いた場合、金属板を用いな
い場合はブレークリング外側の空隙部６の圧力は約150T
orrにしか低減できなかったが、この金属板を用いる方
法によりこれをほぼ10Torr以下にまで減圧することがで
きた。

（発明の効果）本発明により製造した150mm角の断面形状を有し、長
さ6mの鋳片の表面を深さ1mm切削し、表面に現われた気
泡の個数により、本発明の効果を定量化した。その結
果、上記形状の鋳片の表面１面あたりブレークリング外
側の空隙部６を負圧にしなかった場合、200〜1000個認
められた気泡の数が、本発明の実施例１を実施した鋳片
は上記方法により確認された気泡数は10個以下に抑えら
れることが判った。また、本発明の実施例２を実施した
鋳片は上記方法により確認された気泡数はほぼ皆無に抑
えられることが判った。これにともない、圧延後の製品
表面にみられる疵も劇的に減少し、本発明がより高品質
の鋳片製造に効果のあることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す断面図、第２図は本
発明装置の他の実施例を示す断面図、第３図は従来の気
泡対策方法を説明する断面図である。１……モールド２……ブレークリング３……中間リング４……凝固シェル５……３重点近傍部６……ブレークリング外側の空隙部７……Ｏリング（遮蔽部材）８……溶湯９……気泡 10……３重点 11……ガス吸引口 12……金属板 13……タンディッシュ出湯部 14……中間リング外枠（遮蔽部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上雅之山口県光市大字島田3434番地新日本製鐵株式会社光製鐵所内 (56)参考文献実開昭62−67644（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレークリングを用いた湯面下凝固連続鋳
造において、前記ブレークリングの外側をシールすると
ともに、シールによって形成された空隙部を負圧にした
状態で鋳造することを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】上記第１項の鋳造方法において、モール
ド、ブレークリングおよび中間リングを用い、モール
ド、ブレークリング、中間リングで形成される空隙部を
シールするとともに、該空隙部を負圧にした状態で鋳造
することを特徴とする鋳造方法。
【請求項３】上記第１項又は第２項の連続鋳造法が水平
連続鋳造法であることを特徴とする連続鋳造法。
【請求項４】モールド１と中間リング３がブレークリン
グ２を介して接続された連続鋳造装置において、モール
ド１と中間リング３の間をシールするように遮蔽部材を
設け、該遮蔽部材によって形成された空隙部６に該空隙
部を負圧にするガス吸引口11を連通させて設けたことを
特徴とする湯面下凝固連続鋳造装置。