JP4650052B2

JP4650052B2 - 連続鋳造用鋳型

Info

Publication number: JP4650052B2
Application number: JP2005093180A
Authority: JP
Inventors: 和雄小林
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006272376A

Description

本発明は、鋳片の鋳造時に、使用する連続鋳造用鋳型に関する。

連続鋳造設備では、銅板からなる連続鋳造用モールドとバックプレートとを一緒に用いる連続鋳造用鋳型が使用されている。鋳片の鋳造時には、図６に示すように、浸漬ノズル１６を介して溶融金属１３を連続鋳造用鋳型内に流下しつつ、形成された凝固シェル１４を下方に引き抜き、さらに下流側のスプレー装置で冷却し、凝固完了時点で切断して鋳片としている。

矩形状の鋳片を製造するには、図７に示すような、モールド板２、３を組み合わせてなる組合せモールド１がよく用いられる。モールド板２、３には、スリット状水冷溝５Ａが複数刻設されている。
ここで鋳片の鋳造時には、図６に示すように、導入孔６から導入された冷却水１０が分岐用溝７によって、複数のスリット状水冷溝５Ａの下部に供給され、各下部からスリット状水冷溝５Ａを通過してそれぞれの上部に至り、上部で集合用溝８によって集められ、排出孔９からバックプレート１１の外に導かれるようになっている。１２は、冷却水１０をシールするＯ−リングを示す。

このような連続鋳造用鋳型では、モールドパウダ１５を使用し、鋳片の表面品質を確保しつつ、モールド板２、３の損傷も抑制している。
ところで、例えば溶鋼の電磁攪拌を行うような場合には、効率よく磁場を形成するため、電気伝導率の低い銅板が使用されるが、このような銅板は、低熱伝導率である。低熱伝導率の銅板を使用した連続鋳造用鋳型により連続鋳造を行った場合、コーナー部４に冷却不足が生じ、これに起因した熱変形により、図８に示すモールド板２、３の継ぎ目４Ａの内面側が開いてしまう、問題が発生する。継ぎ目４Ａの内面側の口開き量が大きい状態で鋳片の鋳造を行うと、地金がスプラッシュして差し込み、それを起点にブレークアウトを起こしたり、また開いた部分の冷却が出来なくなる為、シェルが局部的薄くなりシームブリードを起こすことがある。

従来、低熱伝導率の銅板を使用した連続鋳造用鋳型では、スリット状水冷溝５Ａの深さを調節して、コーナー部４の熱変形を防止しようとしていたが、設計上、水冷溝５Ａの深さに限界があり、冷却不足を解消することが困難であった。
このような問題を解決する手段として、組合せモールドのコーナー部近くで補助水路と冷却水溝を合流させ、コーナー部の冷却能力を向上させることを狙った連続鋳造用鋳型が特許文献１に提案されている。また、方形連続鋳造用鋳型において、鋳型表面温度を均一化した連続鋳造用鋳型が特許文献２に提案されている。
特開昭６０−３３８５４号公報特開平１０−１１４２９３号公報

しかしながら、特許文献１の連続鋳造用鋳型は、銅板であるモールドプレートにスリット状水冷溝を施さず、非磁性のステンレス板にスリット状水冷溝を切り込み、モールドプレートとステンレス板とを拡散接合したものである。このため、特許文献１の連続鋳造用鋳型は、その適用に制約がある。
また特許文献２に記載の連続鋳造用鋳型は、継ぎ目側の鋳型のコーナー部近傍に鋳造方向に平行な放熱用貫通孔を形成したもので、低熱伝導率の銅板を使用する場合、コーナー部の冷却不足により、継ぎ目における内面側の口開き量を小さくできない恐れがある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、組合せモールドの継ぎ目における内面側の口開き量を小さくすることができ、かつモールド内面の表面温度の均一化が可能な連続鋳造用鋳型を提供することを目的とする。

本発明は、組合せモールドのコーナー部における冷却不足の解消方法を鋭意検討した結果、コーナー部に水冷孔を穿設して冷却を強化し、かつ水冷孔の水量を調節可能とすることで、上記の課題を解決した。
本発明は、コーナー部を突設したモールド板を組み合わせてなる組合せモールドとバックプレートとを備える連続鋳造用鋳型であって、前記組合せモールドの各モールド板に、鋳造方向に平行なスリット状水冷溝を複数形成すると共に、前記組合せモールドのコーナー部の突起部に、鋳造方向に平行な水冷孔を穿設し、該水冷孔に供給する水量を調整可能とするプラグを前記水冷孔に挿入することを特徴とする連続鋳造用鋳型である。

本発明によれば、スリット状水冷溝を形成することが困難なコーナー部の突起部に水冷孔を穿設したので、組合せモールドの継ぎ目における内面側の口開き量を小さくすることができ、かつ水冷孔の水量を調整可能としたので、モールド内面の表面温度の均一化が達成できる。

以下、図７に示した組合せモールド１に本発明を適用した場合について説明する。
図１には、本発明に用いた長辺側モールド板２を示す。図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、図１（ｂ）は部分正面図である。長辺側モールド板２には、コーナー部４が突設されていると共に、鋳造方向に平行な水冷孔５Ｂが穿設されている。図２には、図１の長辺側モールド板２に組み合わせて用いる短辺側モールド板３を示す。図２（ａ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、図２（ｂ）は正面図である。

図１、２中、５Ａはスリット状水冷溝を示す。スリット状水冷溝５Ａがモールド板２、３の上下の端部を除く中間部の範囲に刻設されているのは、従来と同様である。
ここで、従来の組合せモールド１と異なるのは、図１に示すように、長辺側モールド板２に突設されたコーナー部４に鋳造方向に平行な水冷孔５Ｂが穿設され、該水冷孔５Ｂに水量調整が可能なプラグ２２を挿入して、本発明の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型としたことである。

図１に示したように長辺側モールド板２には、水冷孔５Ｂの下部に連通する導入水路２０が形成されていると共に、水冷孔５Ｂの上部に連通する排出水路２１が形成されている。水冷孔５Ｂの下部には、図３に示すようなプラグ２２が挿入されている。プラグ２２は、図４に示す形状の押さえ板２３と２つの締結ボルト２４により、長辺側モールド板２の下部に取り付けられている。

プラグ２２には、その先端部に上方に開口部を有する水路２７が設けてあり、水路２７に対して水路２６が横から接続され、導入水路２０を介して水冷孔５Ｂに冷却水を供給する水路が形成されている。ここで、水路２６、２７は、その直径が水冷孔５Ｂより小さく形成され、一方導入水路２０は、その直径が水冷孔５Ｂより大きく形成されている。回り止めねじ２５は、鋳片の鋳造時、水路２６の位置が導入水路２０からずれてしまわないように、プラグ２２の回転を止めている。２つのＯ−リング２８は、冷却水１０をシールしている。

このようなモールド板２、３を組み合わせた組合せモールド１とバックプレート１１を備えた連続鋳造用鋳型の作用は、図１、３及び６のように、導入水路２０が分岐用溝７に連通され、排出水路２１は集合用溝８に連通されるため、鋳片の鋳造時、導入水路２０から導入された冷却水１０が水路２６、２７を経て水冷孔５Ｂに供給される。その際、水冷孔５Ｂには、プラグ２２が挿入されているので、コーナー部４の冷却に寄与する冷却水１０の水量を調節できる。コーナー部４の水量を調節するには、プラグ２２とは別に、プラグ２２に設けた水路２６、２７と直径が異なる水路を形成したプラグを予め準備しておき、プラグ交換を行う。このように水冷孔５Ｂに水量調整が可能なプラグを挿入してなる連続鋳造用鋳型によれば、プラグ交換によって、連続鋳造用鋳型のコーナー部４の冷却能力を変更することができるので好ましい。

以上説明した本発明の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の効果について実施例より説明する。

図１、図２に示したモールド板２、３を組み合わせ、長辺側モールド板２同士の間隔が約２８５ｍｍ、短辺側モールド板３同士の間隔が約４１０ｍｍの組合せモールド１を組み立てて、本発明の効果を確認した。モールド板２、３には、スリット状水冷溝５Ａを複数刻設した。なお、モールドの高さは、７６０ｍｍとし、スリット状水冷溝５Ａは、上下の端部４０ｍｍを除く、中間部６８０ｍｍの範囲に、残り銅板の厚みを９．５ｍｍとして形成した。長辺側モールド板２に突設したコーナー部４は、突設量を１４ｍｍ、コーナー半径Ｒを８ｍｍとした。モールド板２、３の材質は、低熱伝導率（１７０Ｊ／ｍ・ｓ・℃）の銅板とした。長辺側モールド板２のコーナー部４の突起部に鋳造方向に平行な直径が８ｍｍの水冷孔５Ｂを穿設し、先端部に内径が５ｍｍの水路２６、２７を形成したプラグ２２を挿入した場合を発明例、水量調整が可能なプラグ２２に代えて、前記水冷孔５Ｂの開口部をプラグで塞ぎ、冷却水の導入水路２０から排出水路２１間の水路の内径を８ｍｍとした場合を比較例とした。なお、水冷孔５Ｂを穿設してない組合せモールド１を用いた場合を従来例とした。

溶鋼の電磁攪拌を行いつつ、上記の連続鋳造用鋳型によりシームレス向け素材鋼の連続鋳造を行い、鋳造時のモールド内面の表面温度の差、及び鋳造した鋳片の表皮下割れ、再手入率を調査した。また、上記鋼種を含む１００チャージ操業後、サイズ替後の使用点検において継ぎ目における内面側の口開き量を推定した。
得られた結果をまとめて表１に示す。

なお、モールド内面の表面温度の差は、温度検知素子をモールド板２、３に埋め込んで測定し、その結果を解析して得た図５から求めた。表１に示す結果から、水冷孔５Ｂを穿設してない従来例では、コーナー部４の冷却不足により、コーナー部４の表面温度が最も高く、継ぎ目４Ａで１２５℃の温度差がある。一方、水冷孔５Ｂに係る水路の内径を８ｍｍとした比較例では、口開き量が小さくなっているが、コーナー部４の冷却が過大となり、モールド表面温度不均一による鋳片表皮下割れが生じている。

これに対して発明例では、組合せモールド１の継ぎ目４Ａにおける内面側の口開き量を小さくすることができ、かつ水量調整が可能なプラグにより、モールド内面の表面温度の均一化が達成できている。また発明例では、鋳片表皮下割れも生じておらず、温度差に起因する鋳片の再手入率も小さくすることができた。

本発明を適用した長辺側モールド板を示す（ａ）はＡ−Ａ断面図、（ｂ）は部分正面図である。図１の長辺側モールド板に組み合わせて用いる短辺側モールド板を示す（ａ）はＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は正面図である。図１の長辺側モールド板に取り付けたプラグを示す縦断面図である。図１の長辺側モールド板へプラグを取り付ける押さえ板を示す平面図である。本発明を適用した組合せモールド１の効果を示す特性図である。連続鋳造用鋳型の要部を模式的に示す縦断面図である。図６の組合せモールド１の配置を示す横断面図である。従来の組合せモールド１のコーナー部を示す部分横断面図である。

符号の説明

１組合せモールド
２長辺側モールド板
３短辺側モールド板
４コーナー部
４Ａ継ぎ目
５Ａスリット状水冷溝
５Ｂ水冷孔
６導入孔
７分岐用溝
８集合用溝
９排出孔
１０冷却水
１１バックプレート
１２Ｏ−リング
１３溶鋼
１４凝固シェル
１５モールドパウダ
１６浸漬ノズル
２０導入水路
２１排出水路
２２プラグ
２３押さえ板
２４締結ボルト
２５回り止めねじ
２６、２７水路
２８Ｏ−リング

Claims

コーナー部を突設したモールド板を組み合わせてなる組合せモールドとバックプレートとを備える連続鋳造用鋳型であって、前記組合せモールドの各モールド板に、鋳造方向に平行なスリット状水冷溝を複数形成すると共に、前記組合せモールドのコーナー部の突起部に、鋳造方向に平行な水冷孔を穿設し、該水冷孔に供給する水量を調整可能とするプラグを前記水冷孔に挿入することを特徴とする連続鋳造用鋳型。