JPH01293960A - 溶融金属の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、凝固シェル形成用のモールドの上端に断熱
耐火物製の湯溜りを設け、湯溜り内に溶融金属の湯面を
位置させて連続的に鋳造を行なう連続鋳造方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

通常の垂直型連続鋳造機によって溶融金属の連続鋳造を
行なうに当り、鋳造される鋳片の直径は、１００陥が限
度とされている。即ち、直径］、　ＯＯτ未満の小径の
鋳片を鋳造しようとすると、モールドが小径のため、モ
ールド内に浸漬ノズルを通って供給された溶融金属によ
るその湯面の撹乱が激しくなう、鋳造された鋳片の表面
性状が劣化する。

そこで、このような小径の鋳片を、表面性状が劣化する
ことなく鋳造する手段として、凝固シェル形成用のモー
ルドの上端に、断熱耐火物製の湯溜りを設け、この湯溜
り内に溶融金属を注入し、その湯面を湯溜シ内に位置、
させて連続的に鋳造する方法（以下、「ホットトップ鋳
造法」という）が知られている。

第３図は、ホットトップ鋳造法のためのモールドの概略
垂直断面図である。第３図に示すように、モールドｌの
上端には、断熱耐火物製の湯溜り２が、モールド１と一
体的に設けられている。モールドｌと接している湯溜り
２の内面が溶融金属によシ溶損することを考慮して、そ
の内径は、モールド１の内径よりもやや小さい。湯溜り
２内に浸漬ノズル３の先端部を位置させ、浸漬ノズル３
を通して湯溜！ｌ１２内に溶融金属４を注入する。この
ようにして注入された溶融金属４は、モールド１によシ
冷却されて凝固シェル５ａが形成され、鋳片５となって
モールド１から引抜かれる。このとき、モールド１の内
面に凝固シェル５ａが焼付くことを防止するだめに、モ
ールド１および湯溜り２を一１体的に、図示しない振動
機構によって、矢印に示すように上下方向に所定の振動
数および振幅で振動させる。

上述の方法によれば、浸漬ノズル３を通して注入された
溶融金属による湯面の撹乱は、湯溜シ２内において生じ
、モールド１内においては生じない。また、溶融金属の
酸化防止のだめのパウダーは湯溜り２内の溶融金属の湯
面上に供給されるから、前記パウダーがモールドｌ内に
入って、凝固シェル５ａとの間に巻込むこともない。従
って、表面性状の良好な小径鋳片５を連続鋳造すること
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ホットトップ鋳造法によって鋳片５を連続鋳造するに際
し、上述したように、モールドｌの内面に凝固シェル５
ａが焼付くことを防止するために、モールド１および湯
溜り２を一体的に、上下方向に所定の振動数および振幅
で振動させている。

第４図は、このような振動の１つのサイクルの一例を示
す説明図である。第４図において、横軸Ｔは時間を示し
、縦軸は、０点から上部がモールドおよび湯溜シの上昇
速度を、そして、０点から下部がモールドおよび湯溜り
の下降速度を示す。

波型はモールドおよび湯溜りの振動サイクルを示し、点
線Ｙは鋳片の引抜き速度を示す。

Ｎｓ領領域、モールドおよび湯溜りの下降速度が鋳片の
引抜き速度よりも大きい領域即ちネガティブストリップ
領域を示し、ＮＳＴは、ネガティブストリップ時間を示
す。そして、Ｎｐ領域は、モールドおよび湯溜υの下降
速度が鋳片の引抜き速度よりも小さい領域と、モールド
および湯溜りの上昇領域との和の領域即ちポジティブス
トリップ領域を示す。

上述のよう々サイタルによって、モールドｌおよび湯溜
り２を一体的に振動させながら鋳片５をモールド１から
引き抜くに際し、モールド１の振動は、初期凝固シェル
５ａの形成に直接作用する。

このため、モールド１の振動条件によっては、凝固シェ
ル５ａが座屈して鋳片５の表面に凹みが発生したり、最
悪の場合には、ブレークアウトが生ずる。

第５図は、モールド内における鋳片５の凝固シェル５ａ
の形成状態を示す部分断面図であって、同図（イ）は、
ポジティブス）　ＩＪツブ時における凝固シェル５ａの
形成状態を示し、同図（ロ）は、ネガティブストリップ
時における凝固シェル５ａの形成状態を示す。同図（イ
）に示すように、ポジティブストリップ時には、１つの
サイクルの間に形成されたシェル片５ａ’と、次の１つ
のサイクルの間に新たに形成された別のシェル片５ａ“
との間の接続面Ｘが薄くなり、融着不良になる。この結
果、鋳片表面割れ、および、凝固シェルの熱収縮による
熱収縮割れが発生しやすくなる。

そこで、同図（ロ）に示すように、モールドおよび湯溜
シの下降速度が鋳片の引抜き速度よシも早いネガティブ
ストリップ領域をもだせることによシ、モールド１の上
端面よシ内側に突出する湯溜シ２の下端面で、新たに形
成されたシェル片５ａ“をその引き抜き方向に押しつけ
、シェル片５ａ’と５ａ″との間の接続面Ｘを厚くなし
、発生した割れを融着゛　　−６− させるようにしている。

しかしながら、上述の押しつけ量即ちネガティブストリ
ップ量（Ｎｓ）が太きすぎると、第５１ン」（ロ）に示
す接続面Ｘが座屈して、前述のように、鋳片の表面に凹
みが発生したり、最悪の場合には、ブレークアウトが生
ずる。

従って、この発明の目的は、ホットトップ鋳造法により
、モールドおよび湯溜りを上下方向に振動させながら鋳
片を連続鋳造するに当り、鋳片の凝固シェルに座屈や融
着不良の生ずることがなく、表面欠陥のない鋳片を安定
して連続鋳造することができる方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明は、凝固シェル形成用のモールドの上端に、断
熱耐火物製の湯溜りを設け、前記湯溜り内に溶融金属を
注入し、注入さね７た前記溶融金属の湯面を前記湯溜り
内に位置させ、前記モールドおよび前記湯溜りを一体的
に上下方向に振動させながら、前記モールドから連続的
に鋳片を引抜く溶融金属の連続鋳造方法において、前記
モールドおよび前記湯溜シに、下記式を満足する振動を
付与することに特徴を有するものである。

但し、ＮＳＴ　’、ネガティブストリップ時間（ｓｅｃ
）Ｎｐ：ポジティブストリップ量（擺） ＮＳ：ネガティブストリップ量（端） ν　°凝固シェルのポアソン比 系Ｃ：度屈係数 Ｋ　：凝固シェルの凝固定数 本発明者等は、前述したような座屈が発生し々い押付は
量即ちネガティブストリップ量を見出すべく鋭意研究を
重ねた。

前述した座屈現象を、一般の円筒殻の座屈として考える
と、座屈する限界の応力即ち座屈限界応力σ。、は、下
記（１）式のように示される。

但し、〃。：座屈係数 Ｅ　：キンク率 シ、ポアソン比 ｔ：殻の厚さ Ｌ：円筒の長さ 凝固シェルが座屈する前の弾性領域における凝固シェル
の圧縮応力σは、下記（２）式のように示される。

σ＝Ｅ　ε　　・・・・　・・・・・（２）但し、ε°
凝固シェルのひずみ そこで、上述の円筒の長さＬ、殻の厚さｔおよびひずみ
εの各々の値を凝固シェルに当てはめると、下記（３）
〜（５）式のようになる。

Ｌ　＝　Ｎｐ　　　・・・・・・・・・・・・・（３）
ｔ＝に？四〒　　　・・・・・（４） ε＝Ｎｓ／Ｎｐ　　　・・・・　　（５）上記（３）〜
（５）式を上記（１）および（２）式に代入し、凝固シ
ェルが座屈しない条件を求めると、下記（６）式％式％ （６）式において、右辺は、モールドの形状および冷却
条件並びに鋳造すべき溶融金属の種類によって決まる定
数である。

従って、（６）式を満足するような条件でモールドを振
動させながら鋳造すれば、表面欠陥のない鋳片を鋳造す
ることができる。

次に、この発明を実施例に基いて説明する。

〔実施例〕

第３図に示した装置を使用し、下記に示す条件によって
炭素鋼の溶鋼を連続鋳造した。

（ａ）　　モールド：銅製、内径７０爺、長さＬｏｏｍ
（ｂ）湯溜り　：アルミナ質耐火物製 内径５０肺、長さ１００箇 （ｃ）振動波形：　Ｓｉｎ波形 （ｄ）　　振動数　　５０−３００　ｃｐｍ（ｅ）　　
振幅　　：±１．０〜５．　Ｏｗｒｈ（ｆ）　　鋳片引
抜き速度：　０．３−２．６　ｍ／ｍｉｎ上記条件によ
って鋳造したときの（６）式右辺の値は下言己の通９で
ある。

一１〇− 但し、’ｃ　：　６．９８　　　　シ：０．３３Ｋ　　
：　２６　　（ｍ＋ｎ／　ｍ１ｎ−”）第６式左辺のＮ
ＳＴ　、　ＮｓおよびＮｐの各々の値は、下記によって
与えられる。

Ｎ　Ｓ　Ｔ　”　６０／　（πｆ）　ＨＣＯ３−’　（
ｖ／　（ｒｃ・ｋ−ｆ　）　）Ｎｓ　＝　１ｓｉｎ　（
π・ｆ−ＮＳＴ／６０）　　Ｖ−ＮＳＴ／６ＯＮｐ＝ｖ
／ｆ＋ＮＳ 但し、ｖ：＠片引抜き速度 ｆ：モールドの振動数 Ａ：モールドの振幅 上述の（ａ）〜（ｆ）の条件の範囲内で、鋳片の引抜き
速度を変えて鋳造したときの振動条件（Ｎｓ、Ｎｐ）と
、座屈による鋳片の凹み発生比率との関係を調べた。第
１図は、その結果を示すグラフである。

第１図から明らかなように、（Ｎｓ、Ｎｐ）の値が上記
２．３　：Ｘ　Ｉ　Ｏ−’　（ｓｅｃ／、ｉ）よシも小
さい場合には、鋳片の凹み発生率がほぼ１００％に達し
た。これに対して、（□）の値が上記２．３　Ｘ　Ｉ　
Ｏ−’　（ｓｅ７．ｊ）ａ−Ｎｐ よシも大きい場合には、鋳片の凹み発生率は顕著に減少
した。

第２図は、上述の鋳造結果を、鋳片の引抜き速度と振動
数との関係において示したグラフである。

なお、振幅は上２゜５咽で一定とした。第２図において
、線Ｐは（６）式により与えられる座屈限界を示し、線
ＱはＮｓ　：　０の限界を示す。また、白丸印はシェル
に座屈が発生しなかった場合を示し、Ｘ印は座屈が発生
した場合を示す。第２図から、（６）式を満足するよう
にＮＳＴ、　ＮｓおよびＮｐを定めれば、鋳片に表面欠
陥の生じない安定した領域が得られることが明らかであ
る。

なお、モールドおよび湯溜シの振動波形は、Ｓｉｎ波形
に限られるものではなく　、　（６）式を満足しさえす
れば、どのような波形であってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、ホットトップ鋳
造法によシ、モールドおよび湯溜りを上下方向に振動さ
せながら鋳片を連続鋳造するに当り、鋳片の凝固シェル
に座屈や融着不良の生ずることがなく、表面欠陥のない
鋳片を安定して連続鋳造することができる工業上有用々
効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法によって鋳造を行なったときの
振動条件と鋳片表面の凹み発生比率との関係を示すグラ
フ、第２図は鋳片表面の凹み発生に及ぼす鋳造条件を示
すグラフ、第３図はホットトップ鋳造法のだめのモール
ドの概略垂直断面図、第４図は振動の１つのザイクルの
一例を示す説明図、第５図（（）　（ロ）はモールド内
における鋳片の凝固シェルの形成状態を示す説明図であ
る。図面において、 １・・・モールド、　　２・・・湯溜シ、３・・・浸漬
ノズル、　　４・・・溶融金属、５・・・ｇ片、　　　
　　５ａ・・・凝固シェル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、凝固シェル形成用のモールドの上端に、断熱耐火物
   製の湯溜りを設け、前記湯溜り内に溶融金属を注入し、
   注入された前記溶融金属の湯面を前記湯溜り内に位置さ
   せ、前記モールドおよび前記湯溜りを一体的に上下方向
   に振動させながら、前記モールドから連続的に鋳片を引
   抜く溶融金属の連続鋳造方法において、前記モールドお
   よび前記湯溜りに、下記式を満足する振動を付与するこ
   とを特徴とする、溶融金属の連続鋳造方法。 ［ＮＳＴ／（Ｎ＿ｓ・Ｎ＿ｐ）］≧１２（１−ν＾２）
   ／（ｋ＿ｃπ＾２Ｋ＾２）但し、ＮＳＴ：ネガティブス
   トリップ時間（ｓｅｃ） Ｎ＿ｐ：ポジティブストリップ量（ｍｍ） Ｎ＿ｓ：ネガテイブストリップ量（ｍｍ） ν：凝固シエルのポアソン比 ｋ＿ｃ：座屈係数 Ｋ：凝固シエルの凝固定数