JP3256793B2 - 異鋼種連続鋳造における成分混合防止と収縮孔低減の方法および装置 - Google Patents

異鋼種連続鋳造における成分混合防止と収縮孔低減の方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造では、取鍋内の溶鋼はタン
ディシュと注湯ノズルを通して内部水冷式の銅鋳型に注
湯され、鋳型部や2次冷却帯での抜熱により冷却・凝固
し、固体の鋳片となる。
【0003】連続鋳造の生産性を上げるため、取鍋(前
鍋)の溶鋼の注湯終了後に、次の取鍋(後鍋)の溶鋼を
注湯開始して連続的に連続鋳造を行う連続連続鋳造(以
後、便宜上、連々鋳と呼ぶ)が行われている。
【0004】さらに、近年、鋼製品の小ロット注文が多
くなったため、前鍋の溶鋼と後鍋の溶鋼の成分が異なっ
ている場合の連々鋳(異鋼種連々鋳)が行われている。
【0005】この異鋼種連々鋳では、後鍋の溶鋼を鋳型
内に注湯すると、鋳型内に存在する前鍋の溶鋼と混合
し、連続した鋳片内のかなり長い範囲に渡って成分の混
合領域が生じる。この成分混合の生じた鋳片部位を目的
の鋼製品には使用できず、鋳片の歩留まりが極めて悪く
なる。
【0006】異鋼種連々鋳における成分混合の低減に
は、従来、前鍋の溶鋼の注湯終了後に、鋳型内に混合防
止用の鉄板を設置し、鋳型内における前鍋と後鍋の溶鋼
の混合を低減することが行われた。
【0007】しかし、混合防止鉄板を設置すると、主に
鋼の液体と固体の密度差に基づいて起こる凝固収縮によ
り、混合防止鉄板の下部の鋳片内部に長くて大きな収縮
孔が形成される。
【0008】この収縮孔が形成された鋳片部位は、製品
として使用できず、切り捨てて鉄屑にするより他に方法
がないのが現状であり、収縮孔の長さが長ければ長いほ
ど鋳片の歩留まりが悪くなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】異鋼種連々鋳の鋳片継
目部の課題として、成分混合の完全防止と、混合防止鉄
板を用いた場合には、鉄板の下部における鋳片内部の収
縮孔の長さの低減がある。
【0010】異鋼種鋳片の継目部に収縮孔が形成される
と、収縮孔を有する鋳片部位は製品として使用できず、
切り捨てて鉄屑にするより方法がなく、鋳片歩留りが悪
くなることが大きな課題である。
【0011】本発明は、異鋼種連々鋳の鋳片継目部にお
ける成分混合を防止し、かつ収縮孔の生成長さを抑制
し、鋳片の歩留まりを向上する方法を提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)取鍋内
の溶鋼をタンディシュを経て鋳型内へ注湯して鋳片を製
造する連続鋳造において、取鍋(前鍋)の溶鋼の注湯終
了後に、次の取鍋(後鍋)の溶鋼を注湯開始して連続的
に連続鋳造を行う際、前鍋の溶鋼の注湯終了後に、前鍋
と後鍋の溶鋼の混合を防止するための混合防止リムを有
する保温管を、鋳型内の溶鋼中へ装入することによっ
て、溶鋼の混合の防止と鋳片内の収縮孔の形成を低減す
ることを特徴とする連続鋳造方法、
【0013】(2)(1)の方法に用いる保温管に関し
て、該管の外周に前鍋と後鍋の溶鋼の混合を防止するた
めの混合防止リムを有し、下端が開放で、上端に小孔を
有し、断熱性のある金属または耐火物からなる管であ
り、該管の内面での溶鋼の凝固を遅らせることを特徴と
する管、
【0014】(3)(1)の方法に用いる保温管に関し
て、該管の外周に前鍋と後鍋の溶鋼の混合を防止するた
めの混合防止リムを有し、下端が開放で、上端に小孔を
有し、金属製の管の内面に断熱性の耐火物を装着したも
ので、該内面での溶鋼の凝固を遅らせることを特徴とす
る管、などにより、異鋼種連々鋳の鋳片継目部における
成分混合を防止し、かつ収縮孔の生成長さを抑制し、鋳
片の歩留まりを向上する。
【0015】
【作用】図1は、前鍋の溶鋼の注湯終了後に、連続鋳造
の鋳型1の中の溶鋼中へ、前鍋と後鍋の溶鋼の混合を防
止するための混合防止リム5を有し、下端が開放で、上
端に小孔4を有する保温管3を設置した時の模式図を示
す。
【0016】リム付きの保温管は、鋳片の引き抜きを完
全に停止することなく、溶鋼の注湯終了後、湯面2の上
から設置することが出来る。
【0017】図2は、図1のA―Aの位置の断面図を示
す。前鍋の溶鋼の注湯終了後、湯面2の上からリム5の
付いた保温管3を設置すると、湯面2を通した抜熱によ
り、比較的速やかに保温管3の外側の湯面には凝固シェ
ル8aが発達し、保温管が固定される。
【0018】湯面2と保温管3は、鋳片の引き抜きに伴
って下方へ移動するが、移動中に溶鋼7は鋳型部および
鋳型下方の2次冷却帯での抜熱により凝固し、凝固シェ
ル8が成長する。
【0019】後鍋の溶鋼の注湯開始が速やかに行われれ
ば、鋳片の引き抜きを停止することなく、後鍋溶鋼の注
湯を開始することが出来るが、間に合わない場合には、
湯面2が鋳型下端に近づく前に鋳片の引き抜きを停止
し、後鍋溶鋼の注湯の準備を待ち、後鍋溶鋼の注湯を開
始する。
【0020】後鍋の溶鋼を注湯すると、湯面2の凝固シ
ェル8aは部分的に溶解するが、混合防止リム5によっ
て鋳型内の前鍋の溶鋼と注湯開始した後鍋の溶鋼の混合
は防止できる。
【0021】溶鋼が凝固する際、溶鋼と凝固シェルの密
度差に基づく凝固収縮を補うため、溶鋼が移動するが、
この移動が困難であると、収縮孔が形成される。保温管
3を設置することにより保温管の内部の溶鋼の凝固を遅
らせると、保温管の内部の溶鋼が容易に移動して凝固収
縮を補償することができ、保温管の内部の湯面2aが下
がる。
【0022】この時、保温管の上端に小孔がないと、保
温管の内部の空間6の圧力が低下し、湯面2aが下がる
ことが出来ず、凝固収縮を補償するための溶鋼の移動が
困難となり、収縮孔の形成を促進する。
【0023】保温管3の上部に小孔4があると、後鍋の
溶鋼が多少は空間6に侵入し、保温管の内部で溶鋼の多
少の混合が起きるが、保温管の内部の空間6の圧力低下
を防止し、凝固収縮を補償するための溶鋼の移動を容易
とすることができる。
【0024】図3〜4は、混合防止リムを有する円筒状
の保温管の例を示す。図3は、断熱性のある金属または
耐火物の円筒状のものであり、下端が開放で、上端に小
孔4を有し、保温管内の溶鋼の温度低下や凝固を出来る
だけ防止できることが重要である。
【0025】このため、断熱性のある金属としては熱伝
導度の低いステンレス鋼、耐火物としてはアルミナが主
成分の繊維を成形したものなどが利用できる。
【0026】図4は、金属円筒の内面に耐火物を装着し
た場合の模式図である。保温管の外面が金属の場合、図
2に示すように、保温管の外側における湯面直下の凝固
シェルと保温管外表面の結合が容易であり、前鍋の溶鋼
の注湯終了後、保温管を溶鋼中へ設置した後、速やかに
保温管が固定される利点がある。
【0027】ステンレス鋼の円筒の内面にアルミナ主成
分の繊維の成形板を装着したものなどが利用できる。
【0028】なお、図3〜4では、円筒状の保温管の例
を示したが、下端が開放で、上端に小孔を有し、保温管
の内部の溶鋼を保温出来るものであれば、四角の筒状の
ものなどでもよい。
【0029】図5は、異鋼種連々鋳における完全凝固後
の鋳片継目部前後部位の鋳片縦断面の模式図を示す。
【0030】鋳片内には、前鍋溶鋼の成分領域12、鋳
片継目の境界10の前後に成分混合領域13、後鍋溶鋼
の成分領域14が存在し、成分混合領域の長さは主に鋳
造速度によって異なるが、5〜15mの長さに渡り、こ
のかなり長い鋳片部位が目的の鋼製品に使えないため、
歩留まりがきわめて悪くなる。
【0031】図6は、異鋼種鋳片の継目部に混合防止用
の鉄板5aを設置した場合の鋳片縦断面の模式図を示
す。
【0032】図6において、前鍋の溶鋼成分領域12と
後鍋の溶鋼成分領域14に分けることができ、成分混合
は防止できるが、比較的広い空間の収縮孔15や孤立し
たように見える収縮孔15aが形成される。
【0033】収縮孔の長さが長いと、鋳片の歩留まりが
悪くなる。孤立したように見える収縮孔15aは、上部
の収縮孔15と連結している場合が多く、これらの大き
な収縮孔は後工程で圧延しても圧着しにくく、製品の品
質が悪くなるため、鉄屑として廃棄しなければならな
い。
【0034】図7は、本発明の混合防止リム5の付いた
保温管3を利用した場合の完全凝固後の鋳片縦断面の模
式図を示す。
【0035】図7において、本発明により混合防止用の
リムの付いた保温管を設置した場合、保温管内部に多少
の成分混合領域13はあるが、前鍋の溶鋼成分領域12
と後鍋の溶鋼成分領域14に分けることができ、また、
保温管の内部の溶鋼が最後まで凝固収縮を補うことが出
来るため、保温管の外側における収縮孔の形成を防止で
き、収縮孔の無い鋳片の健全部の長さが長く、異鋼種鋳
片の継目部における鋳片歩留まりが極めて良くなる。
【0036】なお、以上の説明では、1つのリム付き保
温管を設置した場合について説明したが、スラブ鋳片の
ように鋳片幅が厚さの約3〜10倍の場合には、鋳片幅
方向に2つ以上のリム付き保温管を設置する方が、凝固
収縮を補う溶鋼の供給が容易にでき、発明の効果をより
発揮し易く、容易に成分混合の防止と収縮孔形成の防止
ができる。
【0037】
【実施例】主成分が0.8mass%Cの炭素鋼の前鍋
の溶鋼と主成分が0.5mass%Cの後鍋の溶鋼を使
って、厚さ300mm、幅500mmのブルーム鋳片の
異鋼種連々鋳の試験をした。
【0038】通常の振動式銅鋳型の連続鋳造で、モール
ドフラックスを用い、溶鋼を取鍋からタンディシュを経
て、浸漬ノズルを使って鋳型内へ注湯した。鋳造条件と
しては、定常部での鋳造速度は0.7m/minとし、
タンディシュ内の溶鋼過熱度は約10〜30℃の範囲
で、鋳型部以降の鋳片の2次冷却には水スプレーを採用
した。
【0039】異鋼種鋳片の継目部での条件として、
(1)混合防止鉄板や本発明のリム付き保温管を使わな
い場合、(2)厚さ10mmの混合防止用鉄板を設置し
た場合、(3)本発明の混合防止リム付き保温管を設置
した場合、について、試験した。
【0040】なお、本発明のリム付き保温管の条件とし
て、(3―1)図3に示す形状のステンレス鋼管(外径
200mm、肉厚10mm、長さ400mm、小孔の径
10mm)、(3―2)図3に示す形状で、主成分がア
ルミナ繊維質の成形管(外径190mm、肉厚15m
m、長さ400mm、小孔の径10mm)、(3―3)
図3に示す形状で、外側のステンレス鋼管(外径200
mm、肉厚5mm、長さ200mm、小孔の径10m
m)の内部に、主成分がアルミナ繊維質の成形管(外径
190mm、肉厚15mm、長さ400mm、小孔の径
5mm)を装着したもの、を採用した。
【0041】なお、上記の(3―1)〜(3―3)の場
合のリムの寸法については、肉厚10mm、縦280m
m、横480mmで、図1〜2に示すように、鋳型内に
容易に設置できる寸法とした。
【0042】リム付き保温管は、前鍋の溶鋼の注湯が終
了した後、湯面の上から溶鋼中へ約300mm程度浸漬
するように設置した。
【0043】上述の鋳造実験の後、鋳片トップ部の縦断
面を調査した結果、条件(1)の何も設置しなかった場
合には、図5に示すように、約0.8%Cの前鍋溶鋼の
成分領域11、約0.5%Cの後鍋溶鋼の成分領域14
が存在し、さらに、炭素濃度が約0.53〜0.77%
の成分混合領域13が約14mの長さに渡って生じてい
た。
【0044】継目部の条件(2)の厚さ10mmの混合
防止用鉄板を設置した場合、図6の模式図に示すよう
に、比較的大きな収縮孔と孤立したように見える収縮孔
が出来ており、鉄板の位置から大きな収縮孔の先端まで
の長さは約90cm、鉄板から孤立したように見える収
縮孔の先端までの長さは約200cmであった。
【0045】これに対して、混合防止リムを有する保温
管を利用した条件(3―1)〜(3―3)の場合は、図
7に示すように、保温管内部での多少の溶鋼混合はある
ものの、保温管の外側における収縮孔の生成はなく、図
7における保温管上端から成分混合領域の下端までの距
離は、条件(3―1)の場合には約70cm、条件(3
―2)の場合には約60cm、条件(3―3)の場合に
は約45cmであった。
【0046】本発明を使うと、上述の条件(1)の何も
使わない場合や条件(2)の混合防止鉄板を使った場合
に比較して、成分混合や収縮孔があるために鉄屑にしな
ければならない不良鋳片部位の長さが大幅に低減でき、
鋳片歩留まりが向上することが明らかになった。
【0047】
【発明の効果】本発明を実施すれば、異鋼種連々鋳の鋳
片継目部における成分混合を防止し、かつ凝固収縮によ
る収縮孔の形成を防止でき、健全部の多い連々鋳鋳片の
安定な連続鋳造が可能となり、鋳片の歩留まりを向上す
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】連続鋳造の鋳型内へ混合防止リムを有する保温
管を設置した時の模式図を示す。
【図2】図1のA―Aの位置の断面図を示す。
【図3】リム付き保温管の断面図を示す。
【図4】リム付き保温管の断面図を示す。
【図5】異鋼種連々鋳における完全凝固後の鋳片継目部
前後部位の鋳片縦断面の模式図を示す。
【図6】異鋼種鋳片の継目部に混合防止用の鉄板を設置
した場合の鋳片縦断面の模式図を示す。
【図7】本発明の混合防止リムの付いた保温管を利用し
た場合の完全凝固後の鋳片縦断面の模式図を示す。
【符号の説明】
1 鋳型 2 湯面 2a 湯面 3 保温管 4 小孔 5 リム 5a 鉄板 6 空間 7 溶鋼 8 凝固シェル 8a 凝固シェル 9 鋳片の移動方向 10 鋳片継目の境界 11 鋳片 12 前鍋の溶鋼成分領域 13 成分混合領域 14 後鍋の溶鋼成分領域 15 収縮孔 15a 収縮孔
フロントページの続き (72)発明者 高橋 宏美 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭55−8329(JP,A) 特開 平7−227653(JP,A) 実開 昭59−58553(JP,U) 実開 昭57−11654(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/08 B22D 11/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取鍋内の溶鋼をタンディシュを経て鋳型
    内へ注湯して鋳片を製造する連続鋳造において、取鍋
    (前鍋)の溶鋼の注湯終了後に、次の取鍋(後鍋)の溶
    鋼を注湯開始して連続的に連続鋳造を行う際、前鍋の溶
    鋼の注湯終了後に、前鍋と後鍋の溶鋼の混合を防止する
    ための混合防止リムを有する保温管を、鋳型内の溶鋼中
    へ装入することによって、溶鋼の混合の防止と鋳片内の
    収縮孔の形成を低減することを特徴とする連続鋳造方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法に用いる保温管に関し
    て、該管の外周に前鍋と後鍋の溶鋼の混合を防止するた
    めの混合防止リムを有し、下端が開放で、上端に小孔を
    有し、断熱性のある金属または耐火物からなる管であ
    り、該管の内面での溶鋼の凝固を遅らせることを特徴と
    する管。
  3. 【請求項3】 請求項1の方法に用いる保温管に関し
    て、該管の外周に前鍋と後鍋の溶鋼の混合を防止するた
    めの混合防止リムを有し、下端が開放で、上端に小孔を
    有し、金属製の管の内面に断熱性の耐火物を装着したも
    ので、該内面での溶鋼の凝固を遅らせることを特徴とす
    る管。
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