JP3146904B2 - 大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法 - Google Patents

大断面鋳片の垂直型連続鋳造方法

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JP3146904B2 JP01925495A JP1925495A JP3146904B2 JP 3146904 B2 JP3146904 B2 JP 3146904B2 JP 01925495 A JP01925495 A JP 01925495A JP 1925495 A JP1925495 A JP 1925495A JP 3146904 B2 JP3146904 B2 JP 3146904B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば厚さ600〜1
000mm、幅700〜3000mmの断面サイズを有
する大断面鋳片を、できるだけ連続して製造する為の方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼製造業における連続鋳造操業の普及
は、歩留り向上、省エネルギーおよび省力等の面でコス
ト合理化に大きく寄与している。こうしたことから近年
では、従来困難とされていた大断面鋳片を鋳造するに当
たっても、連続鋳造法を適用することが試みられる様に
なってきている。
【0003】しかしながら、例えば厚さ1000mm、
幅3000mmを夫々超える様な大断面鋳片について
は、寸法制約によって連続鋳造化が困難とされ、依然と
して普通造塊法が適用されているのが実情である。一
方、例えば厚さ600〜1000mm、幅700〜30
00mmのサイズを有する大断面鋳片についても、連続
鋳造法を適用する試みがなされているが、湾曲型連鋳機
における様な曲げ変形を加えることは、割れ発生の原因
になり、また設備的にも大規模になることから、この様
な大断面鋳片の製造には、垂直型鋳造装置(以下、通称
に従って「垂直型半連続鋳造装置」と呼ぶ)を用いてで
きるだけ連続して生産する鋳造法が主流を占めている。
【0004】ところで大断面鋳片を鋳造する場合には、
鋳型下部から出た直後の鋳片は、鋳型によってある程度
の凝固殻が形成された後の状態であるにしても、該凝固
殻の厚さは鋳片断面積に対して極めて薄いものとなり、
内部の未凝固領域が著しく大きいものである。こうした
ことから、大断面鋳片を製造する場合には、バルジング
が発生し易いという問題がある。また大断面鋳片になる
と、鋳片表面と内部の温度差が大きくなり、熱応力割れ
が発生し易いという問題もある。
【0005】大断面鋳片を鋳造する際に生じる上記の様
な不都合を解決する技術も、これまで様々提案されてい
る。例えば特開昭58−187237号には、冷却鋳型
と該鋳型下方の鋳片支持用グリッドを備えて垂直型半連
続鋳造装置を構成し、鋼塊の側面をグリッドで支持しな
がら鋼塊下部になるほど強冷却し、鋼塊下部から上方に
向かって逐次凝固を進行させることによって、バルジン
グ防止とセンターポロシティの低減を図る技術が提案さ
れている。また特開昭63−33163号には、凝固完
了後に圧下装置によって鋳片を圧縮変形させることで割
れを低減させる技術が提案されている。更に、特開昭6
3−180351号には、水冷鋳型直下にシリンダーで
作動する支持枠とミストノズルを設け、該ミストノズル
によって鋳片側面を冷却すると共に、支持枠で鋳片に圧
力を加える技術が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
でに提案されている技術では、いずれも装置構成が複雑
且つ大掛りとなってしまい、設備コストが高くなるとい
う欠点がある。特に、大断面鋳片の様に、月産数千トン
規模の少量生産を行なう設備としては、十分な投資効果
は期待できず、より簡略化した設備構造として設備コス
トの低減を図ることが期待されている。
【0007】本発明はこうした従来技術における技術的
課題を解決する為になされたものであって、その目的
は、より簡略化した設備構造であっても、バルジングや
割れを発生させることなく大断面鋳片を製造することの
できる垂直型連続鋳造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明方法とは、大断面鋳片を鋳造する鋳型を備えた垂直型
半連続鋳造装置を用い、前記鋳型の下部から冷却水で冷
却しつつ引き抜いて矩形状の大断面鋳片を鋳造するに当
たり、鋳造速度をV(mm/min)、鋳片断面の長辺
側長さをL(mm)としたときに、VL≦15×104
(mm2 /min)の関係を満足すると共に、前記鋳型
の直下から[16V−鋳型内部鋳片垂直方向長さ(m
m)]までの範囲での前記冷却水の水量密度を1〜10
0cm3 /cm2 ・minとし、それ以後における水量
密度を前記水量密度以下で且つ5cm3 /cm2 ・mi
nとして操業する点に要旨を有する大断面鋳片の垂直型
連続鋳造方法である。
【0009】また本発明で対象とする大断面鋳片は、上
記の如く、その厚さが600〜1000mm、幅700
〜3000mmのものを想定したものであり、本発明に
よればこの様な大断面鋳片を効率良く製造することがで
きる。更に、本発明においては、鋳造終了後に、従来実
施されているホットトップを実施することも有効であ
る。
【0010】
【作用】本発明者らは上記目的を達成するべく、垂直型
連続鋳造法における最適な条件について、様々な角度か
ら検討した。その結果、鋳造速度V(mm/min)と
鋳片断面の長辺側長さL(mm)が、VL≦15×10
4 (mm2 /min)の関係を満足すると共に、前記鋳
型の直下からの冷却水の水量密度を、冷却領域に応じて
適切に調整してやれば、バルジングを発生させることな
く大断面鋳片が製造できることを見い出し、本発明を完
成した。
【0011】図1は、鋳造速度V(mm/min)と鋳
片断面の長辺側長さL(mm)が、バルジング発生に及
ぼす影響を示すグラフである。この図から明らか様に、
バルジングの発生を防止する為には、VL≦15×10
4 (mm2 /min)の関係を満足する必要があること
がわかる。
【0012】また本発明においては、上記の如く鋳型の
直下から[16V−鋳型内部鋳片垂直方向長さ(m
m)]までの範囲での前記冷却水の水量密度を1〜10
0cm3/cm2 ・minとする必要がある。即ち、
[16V−鋳型内部鋳片垂直方向長さ(mm)]までの
範囲の様に、凝固殻が比較的薄くなる冷却領域において
は、冷却水の水量密度を1〜100cm3 /cm2 ・m
inとして、割れが発生しない程度にできるだけ強冷却
してやる必要がある。この水量密度が1cm3/cm2
min未満では、比較的薄い凝固殻が鋳片の溶鋼静圧に
耐えられずバルジングが発生することになる。またこの
水量密度が100cm3 /cm2 ・minを超える様な
過冷却では、鋳片表面温度が低下し過ぎて割れが発生す
ることになる。
【0013】上記の範囲以後においては、凝固殻が十分
に成長しており、水量密度が5cm3/cm2 ・min以
下でバルジングや割れは発生しない。しかしながら、こ
のときの水量密度が5cm3 /cm2 ・minを超える
と、凝固殻の熱応力が過大となり、割れが発生し易くな
る。尚上記の如く、先の冷却の際にも水量密度を5cm
3 /cm2 ・min以下にする場合もあるが、この様な
場合には、その水量密度をそのまま維持するか、或は小
さくなる様にすれば良く、水量密度を敢えて大きくする
必要はない。また冷却水によって冷却する為の手段につ
いては、特に限定されるものではなく、通常のスプレー
冷却の他、ミストスプレー冷却であっても良いのは勿論
である。
【0014】本発明法によれば、例えば鋳片断面サイズ
が700mm×1400mm、鋳型垂直方向の長さが4
00mmの場合、鋳片支持機構は鋳型直下から500m
m程度で十分であり、従来技術の様な大規模な鋳片支持
機構を必要とせず、良質な鋳片が得られる。また本発明
で規定する条件によって大断面鋳片を製造すると、鋳片
と鋳型との摩擦が大幅に低減され、従来必要とされてい
た鋳型振動機構も不要になり、これによって設備費の更
なる低減が図れるという利点もある。
【0015】ところで、大断面鋳片を製造するに当たっ
ては、鋳片の凝固時間が長いので、鋳造完了後は、鋳片
が凝固完了するまで鋳片頭部の保温(ホットトップ)を
行なうことが好ましく、これにより鋳片頭部の引け巣を
防止でき、歩留りの良い鋳片が得られる。この様なホッ
トトップの具体的手順として、例えば下記(1),
(2)の方法が挙げられる。
【0016】(1)鋳造完了後に、水冷を止めて鋳片を
空冷とし、速やかに鋳片を鋳型上に所定長さ押し上げ、
断熱保温枠で鋳片頂部側面を囲い、即効性の発熱式保温
剤および遅効性の発熱式保温剤をこの順で添加し、また
は自溶性フラックスを添加して通電加熱し、鋳片が凝固
完了するまでホットトップを行なう。
【0017】(2)鋳造完了後に、速やかに鋳片を鋳型
上に所定長さ押し上げ、断熱保温枠で鋳片頂部側面を囲
い、即効性の発熱式保温剤および遅効性の発熱式保温剤
をこの順で添加し、或は自溶性フラックスを添加して通
電加熱し、冷却水量によって鋳片表面温度を調節しなが
ら(例えば400℃以上)鋳片を凝固完了するまでホッ
トトップを行なう。
【0018】本発明法を実施するに当たっては、従来の
垂直型半連続鋳造装置を用いることもできるが、本発明
者らは垂直型半連続鋳造装置の有用な構成について先に
提案しており(特願平5−292262号)、この垂直
型半連続鋳造装置を用いれば、更に効果的である。この
垂直型半連続鋳造装置の構成を図面を用いて説明する。
【0019】図2は、本発明者らが先に提案した垂直型
半連続鋳造装置の構成例を示す概略説明図であり、図中
1は鋳型、2はフットロール(鋳片支持ロール)、5は
ワイヤ、7はキャリッジ、8はダミーヘッド、10は鋳
片、11は取鍋、13は浸漬ノズル、14は滑車を夫々
示す。尚図2には図示されていないが、この垂直型半連
続鋳造装置においては、鋳片10の表面を冷却する冷却
水が噴出されるスプレーノズル、キャリッジ7を上下に
案内するキャリッジガイド、ワイヤ5の両縁を固定する
ドラムシャフト、等が設けられる。
【0020】図2に示した垂直型半連続鋳造装置装置
は、要するに、ワイヤウインチ機構によって、ダミーヘ
ッドを保持したキャリッジを引上げることによりダミー
ヘッドの挿入を行ない、また鋳片の引抜きについては、
キャリッジの自重を鋳片の引抜き抵抗よりも勝る様にす
ることによってワイヤを鋳造速度に応じて緩めて自重に
よりキャリジ案内ガイドに添わせて降下させる様にした
ので、ワイヤウインチ機構は1系統を備えるだけで良
く、鋳片引抜き装置の構成上の簡略化が可能になったも
のである。
【0021】尚大断面鋳片を製造するときの鋳造速度
は、バルジング発生防止という観点から、通常の鋳片を
製造するときの鋳造速度に比べて遅く設定されるのが一
般的であり、本発明においてもそれに従えば良い。こう
した観点から、本発明を実施するときの鋳造速度は、断
面サイズにもよるが(図1)、0.05〜0.10m/
min(50〜100mm/min)程度が適当であ
る。
【0022】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0023】
【実施例】前記図2に示した垂直型半連続鋳造装置を用
い、断面サイズが700mm×1400mmの鋳片を製
造した。このとき、鋳型直下から1300mmまでを1
0cm3 /cm2 ・minの水量密度とし、それ以後を
1cm3 /cm2 ・minの水量密度として冷却した。
また鋳型垂直方向長さは400mm(鋳片の鋳型内垂直
方向長さは300mm)、フットロールは鋳型直下から
500mmまでの範囲、鋳造速度は0.07m/min
(100mm/min)とした。その結果、バルジング
および割れのない、良好な鋳片が得られていた。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、バ
ルジングや割れを発生させることなく大断面鋳片を製造
することができ、しかもより簡略化した設備構造によっ
てそれを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳造速度V(mm/min)と鋳片断面の長辺
側長さL(mm)が、バルジング発生に及ぼす影響を示
すグラフである。
【図2】本発明者らが先に提案した垂直型半連続鋳造装
置の構成例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 鋳型 2 フットロール 5 ワイヤ 7 キャリッジ 8 ダミーヘッド 10 鋳片 11 取鍋 13 浸漬ノズル 14 滑車
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−190521(JP,A) 特開 昭58−187237(JP,A) 特開 昭62−161445(JP,A) 特開 昭61−212457(JP,A) 特開 昭59−45068(JP,A) 特開 昭62−50059(JP,A) 特開 平7−144255(JP,A) 特開 平7−1096(JP,A) 特開 昭63−180351(JP,A) 特開 昭61−67553(JP,A) 特開 昭63−33163(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/20 B22D 11/00 B22D 11/041 B22D 11/124

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大断面鋳片を鋳造する鋳型を備えた垂直
    型連続鋳造装置を用い、前記鋳型の下部から冷却水で冷
    却しつつ引き抜いて矩形状の大断面鋳片を鋳造するに当
    たり、鋳造速度をV(mm/min)、鋳片断面の長辺
    側長さをL(mm)としたときに、VL≦15×104
    (mm2 /min)の関係を満足すると共に、前記鋳型
    の直下から[16V−鋳型内鋳片垂直方向長さ(m
    m)]までの範囲での前記冷却水の水量密度を1〜10
    0cm3 /cm2 ・minとし、それ以後における水量
    密度を前記水量密度以下で且つ5cm3 /cm2 ・mi
    n以下として操業することを特徴とする大断面鋳片の垂
    直型連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 前記大断面鋳片は、厚さ600〜100
    0mm、幅700〜3000mmのものである請求項1
    に記載の垂直型連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 鋳造終了後、ホットトップを実施する請
    求項1または2に記載の垂直型連続鋳造方法。
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