JPH02104446A - 連続鋳造鋳型の冷却方法及びその実施のための鋳型及び冷却装置 - 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、連続鋳造に用いられる鋳型に関し、特には
、鋳造空間を画成する銅板と、その銅板を背面側より支
持する裏打板とを具えてなる鋳型の冷却技術に関するも
のである。

（従来の技術） 上記の如き従来の鋳型としては例えば本出願人が先に実
開昭５９−１８０８３８号公報にて開示−したものがあ
る。

この鋳型は、四枚の銅板の各々の背面にボルトを介し裏
打板を固定して四枚の壁材を構成し、それら壁材を枠状
に配置して各裏打板を相互に結合することにより、四枚
の銅板でスラブの連続鋳造に適する矩形断面形状の鋳造
空間を画成するとともに裏打板でそれらの銅板を支持す
る構造としたものであり、銅板の背面には高さ方向へ延
在する複数のスリットを設け、それらのスリットの開口
部を裏打板により液密に封止して鋳型内部に冷却水通路
を形成し、裏打板に、スリットの上端部と下端部とにそ
れぞれ開口するように給水口と排水口とを設けて、その
冷却水通路内への冷却水の通流を可能ならしめである。

そしてこの鋳型にはさらに、鋳造溶湯のメカニカス線の
高さ方向位置を含むある程度の範囲で銅板背面のスリッ
トにオリフィスを設けてあり、このオリフィスは、冷却
水通路内を通流する冷却水の流速をメカニカス線近傍部
分で速めて銅板のその部分から冷却水への熱移動の熱伝
達率を他の部分におけるそれより高める作用をなす。

従ってこの鋳型によれば、銅板を通る熱流速の高さ方向
分布を鋳型内面に隣接するメカニカス部の溶湯及びその
下方の凝固シェルの温度状態に適するように調節して銅
板の高さ方向温度分布を均一ならしめることができ、こ
のことにて、銅板の局部的熱変形を抑制して、銅板間へ
の溶湯の差込みや、凝固シェルの吊切れによるブレーク
アウトの発生を防止することができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来の鋳型にあっては、冷却水通路を
複数のスリットにより形成しているため、銅板を通る熱
流速の巾方向分布が均一とならず、それゆえ銅板の熱変
形を充分には抑制し得なかった。

また鋳造時の好ましい抜熱条件は鋳造する材料の種類に
応じて異り、例えば、炭素含有量０．１％程度の包晶反
応域を含む成分の中炭材の溶鋼は割れ感受性が高いこと
からメカニカス部を含めて弱冷する一方、極低炭材の如
き成分の溶鋼はメカニ、カス部を強冷することが好まし
いが、上記従来の鋳型にあっては、鋳型内部を通流する
冷却水の流速を固定状態のオリフィスで部分的に速めて
熱流束の高さ方向分布を調節するものであるため、鋳造
操業中は熱流束分布ひいては抜熱条件を変化させること
ができず、これがため上記鋳型によって異鋼種多連鋳を
行なう場合に、抜熱条件を各鋼材に充分適合させ得なか
った。

この発明は、かかる課題を有利に解決上た鋳型の冷却技
術を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の連続鋳造用鋳型の冷却方法は、鋳造空間を画
成する銅板と、その銅板を背面側より支持する裏打板と
を具えてなる連続鋳造用鋳型を冷却するに際し、 銅板背面とそこに対抗する裏打板内面との間に形成され
た冷却水通流間隙内に、裏打板内面に配設された複数の
給水口から、裏打板内面に配設された排水口へ向けて冷
却水を通流させることにより、銅板背面に沿って冷却水
膜を形成することを特徴とするものであり、好ましくは
、 前記各給水口からの給水量を調節することを特徴とする
ものである。

また上記方法の実施に用いるこの発明の鋳型は、銅板背
面とそこに対抗する裏打板内面との間に冷却水通流間隙
を形成し、 裏打板内面に、高さ方向へ互いに離間する複数の給水口
を配設するとともに、それらの給水口の近傍に位置する
ように排水口を配設することを特徴とするものであり、
鋳型の冷却装置としては、銅板背面とそこに対抗する裏
打板内面との間に冷却水通流間隙を形成し、 裏打板内面に、高さ方向へ互いに離間する複数の給水口
を配設するとともに、それらの給水口の近傍に位置する
ように排水口を配設し、給水口毎の給水量を調節する調
節手段を設けることを特徴とするものである。

（作　用） かかる鋳型の冷却方法によれば、鋼板背面に沿って形成
した冷却水膜で銅板を冷却するので、銅板を通る熱流束
の巾方向分布を均一ならしめることができ、また冷却水
膜の流速を高さに応じて異ならせることにより銅板を通
る熱流束の高さ方向分布も適正ならしめることができ、
従って、銅板の温度分布を全体的に概ね均一とかし、か
つその温度を充分低めて、銅板の局部的熱変形を充分に
抑制することができる。

そして、冷却水膜の流速は、好ましくは裏打板内面に設
けた複数の給水口の各々からの給水量を調整することに
より、容易に高さに応じて異ならせることができる。

さらにこの発明の方法によれば、銅板背面に沿う冷却水
膜の流速の高さ方向分布を鋳造材料の種類に応じて調節
し得るので、冷却水膜の流速分布を鋳造操業中でも変更
し得て、異種材料を連続的に鋳込む場合にも、銅板を通
る熱流束の高さ方向分布ひいては鋳造材料の抜熱条件を
、銅板の曲部的熱変形を生じさせることなくそれらの鋳
造材料の各々に充分適合させることができる。

尚、かかる方法は、鋳型の裏打板内面に設けた高さ方向
へ互いに離間する複数の給水口からそれらの給水口の近
傍に設けた排水口へ向けて冷却水を通流させることによ
り実施することができ、調節手段は、上記給水口毎の給
水量を調節して冷却水膜の流速を高さに応じて異ならせ
ることができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、この発明の連続鋳造用鋳型の冷却方法の一実
施例における鋳型壁材を一部切欠いて示す正面図であり
、図中１は壁材を示す。この壁材１は、鋳型の長辺を構
成するもので、横長の矩形平板状（図では切欠いて示す
）をなす銅板２と、第２図に示す如くその銅板２の背面
２ａ側に配設された、その銅板２と実質的に同一の高さ
方向および幅方向寸法の裏打板３とを具えてなる。

こ、こにおける裏打板３は箱状をなしており、その内部
には、そこに設けられた仕切り壁４により、銅板２に沿
って延在する排水室５が形成されている。また裏打板３
の、銅板背面２ａに対向する内面となる壁部６の壁面６
ａの周辺部には、銅板背面２ａへ向けて突出する枠部７
が形成されており、この枠部７により、銅板背面２ａと
壁面６ａとの間には距離δの均一な間隙８が銅板のほぼ
全面に亘って画成されている。

この一方銅板背面２ａには、第１図に示す如く高さ方向
および幅方向へ互いに整列するように配列された多数の
植込みボルト９が、第４図に示すように立設されており
、これらのボルト９は裏打板３の壁部６と仕切り壁４と
を貫通して、その先端部にナツト１０を螺着され、銅板
２を裏打板３に着脱可能に支持している。

銅板背面２ａと壁部６の壁面６ａとの間には、第１図お
よび第４図から明らかなように各ボルト９に挿通された
スペーサ１１が挿置されており、これらのスペーサ１１
は、鋳造時に銅板２に加わる溶湯圧力に抗して先に述べ
た間隙８の距離δを維持するとともに、例えば図示の如
きひし形状に形成されて、後述する冷却水流を整流する
機能をなす。また銅板背面２ａと枠部７の先端面との間
にはシール材１２が配設されており、これによって銅板
２と裏打板３との間は液密とされている。

裏打板壁面６ａには、第１図に示す如く、壁材１の高さ
方向へ互いに離間してそれぞれ幅方向へ延在する複数の
（図では四列の）給水口列１３が設けられており、これ
らの給水口列１３は各々、壁材１０幅方向へ互いに整列
する多数の給水口１３ａからなる。また壁面６ａには、
上記・給水口列１３と平行にかつ交互に位置するように
、複数のく図では五列の）排水口列１４が設けられでお
り、これらの排水口列１４は各々、壁材１０幅方向へ互
いに整列する多数の排水口１４ａからなる。

ここて、各給水口１３ａは、第２図に示すように、壁部
６を貫通する通路と、排水室５および仕切り壁４を貫通
ずる管路１５とを介して、裏打板３内に設けられ各給水
口列１３に対応する給水管１６に連通し、また、各排水
口１４ａは、壁部６を貫通する通路を介し排水室５に連
通している。

かかる壁材ｌを長辺側に配置するとともに、その壁材１
と同様の構造で幅方向寸法を狭めた壁材を短辺側に配置
して枠状とし、それらの５ツ材の裏打板を相互に結合す
ることにて、この実施例の鋳型は構成されており、ここ
で、銅板２を含む四枚の銅板はスラブの連続鋳造に適す
る長方形断面形状の鋳造空間を画成し、裏打板３を含む
四枚の裏打板は各銅板を背面側より支持する。

第５図は、上述の如き鋳型内に冷却水を供給するための
冷却水回路を例示するものであり、この冷却水回路は、
冷却水を貯留する冷却水ピット２１と、その冷却水ピッ
ト２１から冷却水を汲上げるポンプ２２と、そのポンプ
２２と集合給水路２３との間に挿置されたフィルタ２４
と、集合給水路２３と鋳型の例えば壁材１の各給水管１
６との間にそれらの給水管毎に挿置された４流量調整弁
２５および流量計２６とを具えるとともに、第２図に示
す如く壁材１の排水室５に設けられた集合排水口５ａと
冷却水ピット２１とを接続する集合排水路２７を具えて
なる。ここで、集合給水路２：３には、そこを通流する
冷却水の給水側水温を計測する給水側水温計２８が設け
られ、この一方壁材１の排水室５内には、各給水口列１
３から間隙８内へ供給され、排水口列１４から排出され
た冷却水の排水側水温を給水口列毎に計測し得るよう、
例えば各給水口列１３と同一高さの位置に排水側水温計
２９が設けられている。

上述の如くに構成された鋳型を用いて連続鋳造用鋳型の
冷却を行うこの例の冷却方法にあっては、ポンプ２２に
より冷却水ピット２１から汲み上げられ、フィルタ２４
を経て集合給水路２３に至った冷却水が、各流量調整弁
２５で給水ロタ旧３毎に流量を調整され、その流量を各
流量計２６で計測された後、壁材１の各給水管１６内に
供給され、それら給水管１６から第２図乃至第４図に矢
印で示す如く管路１５および壁部６内の通路を通って各
給水口列１３から間隙８内に入り、そこを通流して、各
給水口列１３の上方および下方の排水口列１４へ至り、
それら排水口列１４から壁部６内の通路を通って排水室
５内に排出される。

従って間隙８内には、各給水（］列１３からその近傍に
位置する排水口列へ向かう冷却水流が生じ、この冷却水
流により間隙８内には、壁材１の高さ方向の流速分布を
流量調整弁２５により調節された厚さδの冷却水膜が銅
板背面２ａに沿って形成される。そして、排水室５内に
集められた冷却水はその後、集合排水口５ａから壁材１
外へ排出され、集合排水路２７を経て冷却水ピット２１
へ還流される。

尚、先に述べたスペーサ１１は、かかる間隙８内の冷却
水流に淀みが生じないようその流れを整流し、また給水
口列１３と排水口列１４との間隔やそれらにおける給水
口１３ａ問および排水口１４ａ間のピンチも、冷却水流
に淀みが生じないよう定められている。

しかして、連続鋳造に際し、第２図に示す如く壁材１の
銅板２は、その上部がモールドパウダ３１および鋳造材
料の溶湯３２と接し、またメカニカス線Ａより下方の部
分では凝固シェル３３もしくは、溶融して凝固ンエル３
３と銅板２との間に流入したモールドパウダと接してお
り、これら溶融したパウダ層および凝固シェル３３を介
し溶湯３２から銅板２へ熱が移動することにより、鋳型
内の溶湯の凝固は進行する。

従って、銅板２の局部的熱変形による弊害を防止するた
めには、銅板２の巾方向熱流束分布を均一ならしめると
ともに、メカニカス線Ａの近傍部分での熱流束を他の部
分と比較して大きなものとする必要があり、この例の冷
却方法は前記熱流束の巾方向分布を、銅板全面に亘る冷
却水膜によって得ることができ、また前記熱流束の高さ
方向分布を、流量調整弁２５の操作により冷却水膜の高
さ方向流速分布を調節することにて得ることができる。

すなわち、銅板背面２ａから間隙８内の冷却水流への熱
移動の熱伝達率りは、その水流の流速Ｖの関数で表され
、ｈ＝に−ｖ０・８となる（ｋは定数である）。また、
各給水口列１３からの冷却水流による抜熱量Ｑ１は次式
で表される（Ｔｏは冷却水の給水側水温、Ｔ１はその排
水側水温、Ｗｌは冷却水流量、Ｈは水の比熱、ｌは給水
口列１３を特定する番号である）。

Ｑ、　＝　（ＴＯ−Ｔ、　）　　−Ｗ＋　　−Ｈ−−−
（１）よって、冷却水膜における冷却水流の流速Ｖの高
さ方向分布を、給水側水温計２８、排水側水温計２９お
よび流量計２６の計測結果に基づき流量調整弁２５によ
り調節すれば、銅板２を通る熱流束の巾方向分布の均一
化に加え、その高さ方向分布を任意に制御し得て銅板２
の局部的熱変形を抑制することができる。そしてこの冷
却方法ではさらに、鋳造する材料の種類に応じて熱流束
の高さ方向分布を調節することにより、それらの材料に
適合する抜熱条件を得ることができる。

上述した冷却方法を用いて二種類の鋼材につき広巾スラ
ブの連続鋳造を行った結果を以下に記す。

この鋳造は、長辺側壁材１として、給水口１３ａの高さ
方向間隔が２００　ｍｍ、排水口１４ａの高さ方向間隔
も同じ＜２００＋＋＋ｍ、幅方向ピッチが給水口１３ａ
、排水口１３ｂとも３５＋ｍｍ、間隙８の距離δすなわ
ち冷却水膜の厚さが１．５ｍｍ、給水口列１３の数が六
列のものを具える鋳型により、極低炭アルミキルド鋼お
よび、包晶反応域を含む構造用鋼（炭素含有量０、ｌＯ
〜０．１２％の中炭材）について行ったもので、スラブ
幅は１４００ｍｍ、鋳造速度はｌ、　３ｍ／ｍｉｎとし
、メカニカス線は最上部の給水口列１３から２５ｎ＋＋
ｎ下に位置するよう設定した。そして、各鋼材の抜熱条
件すなわち各給水口列１３についての熱流束Ｈ１は次表
の如くに定め、かかる熱流束分布となるよう冷却水膜の
流速分布を給水口列１３毎に流量調整弁２５によって調
節した。

（単位：　　ｘｌＱ’ｋｃａｌ／ｍ２・ｈ）上記抜熱条
件により鋳造を行った結果、極低炭アルミキルド鋼につ
いては、壁材１の銅板２の、鋳型内面となる正面の表面
温度が、いずれの部分でも２６０℃以下となり、これに
よって銅板の局部的熱変形が抑制された。そして、この
熱変形抑制の結果、銅板２の上記表面に施したメツキ層
の寿命も８００チヤージから１２００チヤージへと大幅
に向上した。

また包晶反応域を含む構造用鋼については、従来の鋳型
による鋳造では生じたスラブの表面割れが、抜熱条件を
適合させたことにより全く生じなくなった。

従ってこの例の冷却方法によれば、銅板の局部的熱変形
を充分に抑制してそれに伴う差込みやブレークアウトの
発生を防止し、加えて銅板正面に施されたメツキ層の寿
命を向上させることができ、さらに、流量調整弁を操作
することで外部から鋳型壁材内の冷却水膜の高さ方向流
速分布ひいては抜熱条件を調節し得て、異種鋼多連鋳を
行なう場合にも抜熱条件を各鋼材に充分適合させること
ができる。

以上図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に
限定されるものでなく、例えば鋼材のみならず、他の金
属材料の連続鋳造用鋳型にも適用することができる。

また上述の例では給水口および排水口を、多数の給水口
および排水口がそれぞれ幅方向へ整列してなる給水口列
および排水口列としたが、壁材の幅方向寸法に応じて、
給水口および排水口を幅方向へは一個だけ設けるように
しても良く、さらにその形状を、壁材の幅方向のほぼ全
長に亘るスリソト状とすることもできる。

（発明の効果） かくしてこの発明の連続鋳造用鋳型の冷却方法及びその
実施のための鋳型及び冷却装置によれば、銅板に沿って
形成した冷却水膜により銅板を通る熱流束の分布を巾方
向へ均一化するとともに高さ方向へ適正ならしめて、銅
板の局部的熱変形を充分抑制することができ、さらに、
給水口毎に冷却水流の流速を変更することにより、冷却
水膜の高さ方向流速分布を鋳造操業中でも変更し得て、
異種材料を連続的に鋳込む場合にも、銅板を通る熱流束
の高さ方向分布ひいては鋳造材料の抜熱条件をそれらの
鋳造材料の各々に充分適合させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の連続鋳造用鋳型の冷却方法の一実施
例における鋳型壁材を一部切欠いて示す正面図、 第２図は第１図の■−ロ線に沿う上記壁材の断面図、 第３図は上記壁材の一部を拡大して冷却水流の状態を示
す説明図、 第４図は第３図のｒＶ−ｒＶ線に沿う上記壁材の拡大断
面図、 第５図は上記実施例における鋳型に冷却水を供給する冷
却水回路を例示する回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳造空間を画成する銅板と、その銅板を背面側より
   支持する裏打板とを具えてなる連続鋳造用鋳型を冷却す
   るに際し 銅板背面とそこに対向する裏打板内面との間に形成され
   た冷却水通流間隙内に、裏打板内面に配設された複数の
   給水口から、裏打板内面に配設された排水口へ向けて冷
   却水を通流させることにより、銅板背面に沿って冷却水
   膜を形成することを特徴とする、連続鋳造用鋳型の冷却
   方法。 ２、前記各給水口からの給水量を調節することを特徴と
   する、請求項１記載の連続鋳造用鋳型の冷却方法。 ３、鋳造空間を画成する銅板と、その銅板を背面より支
   持する裏打板とを具えてなる連続鋳造用鋳型において、 銅板背面とそこに対向する裏打板内面との間に冷却水通
   流間隙を形成し、 裏打板内面に、高さ方向へ互いに離間する複数の給水口
   を配設するとともに、それらの給水口の近傍に位置する
   ように排水口を配設することを特徴とする、連続鋳造用
   鋳型。 ４、鋳造空間を画成する銅板と、その銅板を背面より支
   持する裏打板とを具えてなる連続鋳造用鋳型を冷却する
   装置において、 銅板背面とそこに対向する裏打板内面との間に冷却水通
   流間隙を形成し、 裏打板内面に、高さ方向へ互いに離間する複数の給水口
   を配設するとともに、それらの給水口の近傍に位置する
   ように排水口を配設し、 給水口毎の給水量を調節する調節手段を設けることを特
   徴とする、連続鋳造用鋳型の冷却装置。