JPH02137652A - 小断面鋳片の連続鋳造方法 - 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） 本発明は、小断面鋳片の連続鋳造方法、詳しくは、直径
が１０ｍｍ程度以下の鋳片を製造するにあたり、鋳造初
期から表面性状の良好な鋳片を製造する連続鋳造方法に
関する。

（従来の技術） Ｎｉ基合金やＣｏ合金などの難加］−材、又は割れ感受
性の強いフェライト系ステンレス鋼等の溶接用線材を製
造する場合、それらの鋼塊に塑性力Ｕ工（圧延など）を
加えて小径素線材を作るのは極めそこで、最近、Ｎｅａ
ｒ　Ｎｅｔ　５ｈａｐｅと称する連続鋳造法が提案され
、溶湯から直接製品に近い形の鋳片を製造することが可
能になった。この方法によれば、上記のごとき材料の線
材でも、低コストで効率よく製造できる。

しかしながら、上記連続鋳造法で溶接用線材のごとき小
径の鋳片を鋳造すると、後述するように、凝固時に鋳型
を構成する部材、及び既に凝固したシェル等から必要以
上の熱が奪われ、鋳片表面に深い引抜きマークが形成さ
れる。

以下に、鋳造時に引抜きマークが発生する状態を第１図
（ａ）〜（ｄ）によって説明する。第１図（ａ）は、鋳
造装置のタンディシュから鋳型にかけての右半分の断面
図で、１はタンディシュ、２はフィードノズル、３は接
続耐火物、４は鋳型、５は凝固シェルである。第１図（
ａ）は、鋳型４内に成長した凝固シェル５が形成された
状態を表している。この状態から鋳片６の引抜きが始ま
ると、第１図（ｂ’ｌに示すように、タンディシュ内溶
鋼７はフィードノズル２及び接続耐火物３を通って鋳型
４内に流入し、冷却されて新しい凝固シェルを形成する
。その際、凝固シェルは、先ず接続耐火物３側から５８
と、既に形成された旧凝固シェル５側から５ｂとが生成
し始める。その間も鋳片６は引抜かれているため、新原
因シェル５ａと５ｂとの間には、第１図（Ｃ１に示すよ
うに凝固シェルのないホットスポット８ができる。この
まま引抜きを続けるとブレイクアウトを起こすから、第
１図（ｄ）（第１図（ａ）〜（Ｃ）より少し拡大してい
る）に示すように、所定ピッチ２（小径の場合は約１０
ｍｍ程度）移動したら引抜きを停止し、ホットスポット
８に凝固シェルが生じ、この凝固シェル８ａと、前から
生じていた凝固シヱル５ａ及び５ｂとが接合一体上する
のを待つ。すなわち、第１図（ａ）の状態になるまで引
き抜きを停止する。このように、引抜き一停止のサイク
ルを繰り返して鋳片を製造する。

こうして鋳造された鋳片には、接続耐火物３と接触して
いた部分に凝固が不連続になったスリット状引抜きマー
ク９が残る。この引抜きマーク９の深さは、接続耐火物
の温度が低いほど、又製造する鋳片の断面積が小さく抜
熱され易い程大きくなる。特に、第１図で示したタンデ
ィシュ１底部と鋳型４の間に、フィードノズル２と接続
耐火物３を配置した従来の鋳造装置で、断面積の小さい
鋳片を製造する場合には、鋳片表面に発生する弓抜きマ
ーク９の深さは非常に深い。

上記引抜きマーク部には偏析が生じており、他の部分よ
り品質が劣っている。また引抜きマークが深い場合には
、製品疵の原因となるため除去する必要がある。又この
除去には多くの工数を要しコスト高となる上、歩留が著
しく低下するという問題がある。

そこで、引抜きマークの深さを浅くするため、下記のよ
うな種々の方法が提案されている。

■引抜きサイクル数を増加する方法、■接続耐火物に低
熱伝導性のものを使用する方法、■溶湯保持炉のノズル
部に加熱手段を埋め込み、溶湯温度を所定の温度範囲に
維持して鋳込む方法（特開昭５７−６４４４７号公報）
、などである。しかし、これらの方法によっても、引抜
きマークの浅い鋳片を製造できるまでには到っていない
。

そこで、本発明者らは、第２図（ａ）（ｂ）　（タンデ
ィシュと鋳型の右半分の断面図）に示すように、クンデ
イシュ１の溶湯流出口をフィードノズル２で構成し、こ
のフィードノズル２に、第２図（ａ）のように鋳型４を
直接接続するか、或いは第２図（ｂ）のように、熱伝導
性のよい耐火物３を介して接続させる方法を提案した（
特願昭６１−３１４５０６号）。

この特願昭６１−３１４５０６号の方法によれば、フィ
ードノズル２は、タンディシュｌ内の溶鋼７により加熱
されて高温に維持されるため、フィードノズル２側から
生成する凝固シェル（第１図（ｂ）に示す５ａ）を抑制
することができる。従って、マークの極めて浅い、鋳込
方向と直交する鉢巻き状をした等間隔の引き抜きマーク
が形成される。

上記方法によって、前記Ｎ＋基合金やＣｏ合金などの難
加工材や割れ感受性の強いフェライト系ステンレス鋼等
の小径のＮｅａｒ　Ｎｅｔ　５ｈａｐｅ材の製造が可能
になった。

しかしながら、この方法においても鋳込初期には、フィ
ードノズルが溶湯によって直ちに昇温されないめ、第３
図に示すように、静止鋳込部Ｂの後に鋳片のかなりの長
さにわたって引抜きマークピッチの乱れた深い異常引抜
きマーク部Ｃが生し、この異常引抜きマーク部Ｃは１ｍ
にも達する場合がある。従って、この除去のために歩留
りが著しく低下していた。又鋳造中に、この部分から破
断して引抜きが不可能になることさえある。

なお、第３図において、Ａはダミーバー、Ｄは正常引抜
きマーク部である。

（発明が解決しようとする課Ｉ！り 本発明の目的は、小断面鋳片を製造する際、鋳造初期に
発生する異常引抜きマークを防止し、安定した鋳造を可
能にすると共に、歩留よく小断面鋳片を製造できる連続
鋳造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、小径の鋳片、具体的には１０ｍｍ程度以
下の鋳片の鋳造初期に発生する異常引抜きマークの防止
方法について種々検討を重ねた結果、鋳造開始前に、フ
ィードノズルを適正な温度に昇温しでおけば、上記の異
常な引抜きマークは発生せず、鋳造初期から正常な引抜
きマークが形成されるとの知見を得、この発明を完成す
るに到った。

即ち、本発明の要旨は［タンディシュの底部を兼ねるフ
ィードノズルに鋳型を直接又は高熱伝導性耐火物を介し
て接続し鋳片を製造する方法において、前記フィードノ
ズルを１０００℃以上に昇温した後、鋳造開始すること
を特徴とする小断面鋳片の連続鋳造方法Ｊにある。

（作用） 以下、この発明の連続鋳造方法について詳しく説明する
。

本発明者らは、塑性加工の難しい鋼種の１つである５Ｕ
Ｓ３０４鋼を溶製し、この溶湯を第４図に示すような底
部にフィードノズル２を有するタンディシュｌと、これ
に接続耐火物３　（Ｓｉ３Ｎ４：６５重量％、Ａ　ｌ　
ｚｏａ：２５重量％、＾ＴＮ：１０重量ば、熱伝導率４
〜５Ｋｃａｌ／ｍ　ｈ″Ｃ）を介して接続された鋳型４
から構成された少径鋳片用連続鋳造試験装置に上記溶湯
を装入し、次の鋳造条件、即ち、平均引抜き速度２．５
ｍ／ｍｉｎ　、サイクル数２５０ｃｙｃｌｅ／ｗｉｎ、
引抜き時間／停止時間１８０／６０（ｍｓｅｃ）　、１
サイクルピッチ１０ｍｍ、溶鋼過熱度１００’Ｃで、直
径１０ＩＩｌ１１１、長さ５ｍの小径鋳片を鋳造した。

そして、上記鋳造時に、■フィードノズルの温度を種々
変化させた場合の異常マーク部長さの増減状態、■鋳造
を開始したあと、鋳型が定常温度（３００℃）に到達す
るまでの時間と異常引抜きマーク部長さの関係、につい
て調べた。

それらの結果を第５図および第６図に示す。

第５図は前記■のフィードノズル温度と異常引抜きマー
ク部長さの関係を示したものである。図中Ｏはフィード
ノズル温度に対する異常マーク部の長さを、・は異常マ
ーク部が破断した場合を示している。図示のように、フ
ィードノズル温度が７００℃より低いと異常引抜きマー
ク部で破断している。フィードノズル温度が約７００℃
に達すると破断はなくなるが、異常引抜きマーク部の長
さはほぼ１ｍにも達する。フィードノズル温度が更に上
昇するにつれ、異常マーク部の長さは徐々に短くなり、
１０００℃付近でその長さは約５０１１ＩＩｎと製品上
問題とならない程度まで短縮される。フィードノズル温
度が１０５０℃になると、異常引抜きマークが殆ど消滅
した。この傾向は引抜き速度が０．５ｍ〜３Ｉｌ／１１
ｉｎに変化した場合で同じであった。

第６図は、前記■の鋳型定常温度到達時間と異常マーク
部長さの関係を示している。この図から、鋳型が定常温
度（鋳造中の鋳型内面温度であり、通常３００℃位に保
たれている）に達する時間が短いほど異常マーク部の長
さは短くなることがわかる。この点からも、フィードノ
ズル温度を所定温度以上に上昇させておくのがよい。

以上説明したことから明らかなごとく、本発明において
は、鋳造開始前にフィードノズル温度を１０００″Ｃ以
上に昇温しでおくことにその特徴がある。

なお、フィードノズルを昇温する手段としては第７図の
ようにバーナ１０で加熱する方法、第８図のようにフィ
ードノズル２の内部にヒーター１１を埋め込んでおく方
法、前記バーナとヒーターを併用する方法、或いは第９
図のようにバーナ１０の加熱に加え、鋳型の入口付近に
ヒーター１１を設けるのもよい。またフィードノズル２
及び鋳型４の温度を測定するため、第７図〜第９図に示
すように、熱電対などの温度計１２を設置しておくこと
が望ましい。

（実施例） 第４図に示した小径鋳片用連続鋳造試験装置のフィード
ノズル２の内部にヒーターを設けてノズルを１０００℃
以上に昇温した。そのあと、インコネル６２５（２２Ｃ
ｒ−６２Ｎｉ−９Ｍｏ−３，５Ｎｂ−３Ｆｅ）、ステラ
イト（６０Ｃｏ−２９Ｃｒ−２，５Ｎｔ−４Ｗ−２，５
Ｆｅ）、５ＵＳ４４０Ｇ　（１３Ｃｒ−ＩＣ）の３網種
を各５チヤージ（１チヤージは１５０ｋｇ）溶製してタ
ンディシュ１に注湯した。そして、鋳造条件としてサイ
クル数を４０ｃｙｃｌｅ／ｌｌ１ｎとしたほかは、前記
の鋳造条件と同じにし、直径１０ＩＩＩ＋１、長さ５ｍ
の小径鋳片を鋳造した。

このようにして鋳造した鋳片を観察したところ、いずれ
の鋳片にも異常引抜きマークは全く発生しておらず、鋳
造初期から正常な引抜きマークが形成されていた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の連続鋳造方法によれば、
鋳造開始前にフィードノズルを所定温度以上に単に昇温
するだけで、鋳造初期から正常な引抜きマークの形成さ
れ、高歩留で表面性状の優れた鋳片の製造が可能になる
。この鋳造方法は、塑性加工の難しい高合金のＮｅａｒ
　Ｎｅｔ　５ｈａｐｅの連続鋳造に極めて有用な方法で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、従来の鋳型で鋳造した場合に
、鋳片表面に深い引抜きマークが生じる状態を説明する
図、 第２図（ａ）は、本発明方法で使用する鋳造装置の断面
図であり、タンディシュの底部を構成するフィードノズ
ルに直接鋳型を接続した場合の図、第２図０））は、本
発明方法で用いる鋳造装置の断面図であって、タンディ
シュの底部を構成するフイードノズルに、高熱伝導率を
有する耐火物を介して鋳型を接続した場合の図、 第３図は、鋳造初期に長い異常引抜きマーク部の発生例
を示す図、 第４図は、本発明法を実施した少径鋳片用連続鋳造装置
の概略断面図、 第５図は、フィードノズルの温度により異常マーク部の
長さが変化することを示す図、第６図は、鋳型が鋳造開
始から定常温度に到達するまでの時間と異常マーク部の
長さとの関係を示す図、 第７図は、本発明法におけるフィードノズルの加熱手段
としてバーナを用いた場合の図、第８図は、フィードノ
ズルの加熱にヒーターを使用した場合の図、 第９図は、フィードノズルをバーナで加熱すると共に鋳
型をヒーターで昇熱する場合の図、である。 １はタンディシュ、２はフィードノズル、３は接続耐火
物、４は鋳型、５は凝固シェル、５ａは接続耐火物側か
ら生成した凝固シェル、５ｂは旧凝固シェル側から生じ
た凝固シェル、６は鋳片、７は溶鋼、８はホットスポッ
ト、８ａはホットスポット部に生成した凝固シェル、９
は引抜きマーク、１０はバーナ、１１はヒーター、１２
は温度計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タンディシュの底部を兼ねるフィードノズルに鋳型を直
   接又は高熱伝導性耐火物を介して接続し鋳片を製造する
   方法において、前記フィードノズルを１０００℃以上に
   昇温した後、鋳造開始することを特徴とする小断面鋳片
   の連続鋳造方法。