JPH0218184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は極厚偏平鋼塊などの如く、厚さの点
から従来の通常の連続鋳造機では鋳造が困難であ
る大型鋼塊を製造する方法に関するものである。

一般に最終製品厚さが150mmを越えるような厚
板材向けの鋼塊や鍛造向けの大型鋼塊などは、圧
下比もしくは鍛造比が通常は３以上を要するか
ら、鋼塊時点における厚さや直径が500〜3000mm
程度と著しく大きく、そのため従来の通常の連続
鋳造機で鋳造することは極めて困難であつた。し
たがつて連続鋳造比率が著しく高くなつた現在に
おいても、上述のような大型鋼塊については、古
くから行なわれている鋳鉄製鋳型を用いたバツチ
式の造塊法を用いて鋳造せざるを得なかつたのが
実情である。

しかしながら従来のバツチ式造塊法には、次の
ような種々の問題がある。すなわち、センターポ
ロシテイが多く、かつまた中心偏析やＶ偏析、頭
部偏析等の鋼塊内成分不均一が顕著であるため、
鋼塊の品質上からも歩留り上からも問題がある。
また人手による作業が多いとともに、サイズ毎に
鋳型を用意する必要があるため、保守管理に相当
な手間を必要とし、さらには鋳型の保守管理、特
に内面管理が行き届かなくなり勝ちであることに
起因して、鋼塊の表面性状が悪くなり易い等の問
題もある。

上述のような問題を解決する方法として、例え
ば鋳型底面を凝固完了前に取外して強制冷却する
方式なども考えられているが、このような方式を
実設備に適用するには相当な困難を伴うため、未
だ実用化されておらず、かつまた仮に実用化され
たとしても、鋳型の数は現状と同じだけ要するた
め保守管理および鋼塊表面性状の問題は依然とし
て残る。また品質的に均一な鋼塊を得る方法とし
てエレクトロ・スラグ・リメルテイング（ESR）
造塊法が工業化されているが、コストが高く、か
つまた200トンあるいは300トンといつた大型鋼塊
を得ることは困難であつた。

ところで従来から連続鋳造方式に類似する方式
として、例えば特公昭56−46457号公報に示され
るような半連続鋳造方式が知られている。この半
連続鋳造方式が連続鋳造と異なる点は、水冷鋳型
から引出された鋳片を切断することなく、所定の
製品長さ分だけ鋳込み、１製品ごとに鋳造を繰返
すことである。このような半連続鋳造方式も、従
来のものは大型鋼塊を鋳造するための配慮が特に
なされておらず、そのため通常の連続鋳造の場合
と同様に大型鋼塊の鋳造には不適当であり、大型
鋼塊の鋳造に適用できないのが実情であつた。

ここで、前述のような大型鋼塊を従来の一般的
な連続鋳造法や半連続鋳造法で製造することが困
難であつた理由を説明すれば、次の通りである。

先ず第１に、大型鋼塊では、鋼塊内部まで完全
に凝固が完了するまで著しい長時間を要すること
である。例えば後述する実施例に即して言えば、
断面寸法が1000mm×2000mmで長さ3000mmの鋼塊を
鋳造するために、引抜速度を0.2ｍ／minとすれ
ば鋳込み時間（注湯時間）は3/0.2＝15分で済む
のに対して、全冷却時間は６時間を要し、このこ
とからも完全凝固までに著しい長時間を要するこ
とが明らかである。そしてこのように完全凝固ま
で著しい長時間を要するため、鋼塊が鋳型から引
抜かれてから完全凝固する位置までの距離が著し
く長く、したがつて垂直連続鋳造機は機長、建屋
高さ等の点から適用困難である。一方湾曲型連続
鋳造機を適用しようとしても、大型鋼塊では曲げ
に対する剛性が高く、曲げることがほとんど困難
であるから、湾曲型連続鋳造機の適用も実際上困
難であつた。

さらに、前述のように大型鋼塊を鋳造する場
合、鋼塊内部まで完全凝固するまでに長時間を要
すると同時に、鋼塊内部の未凝固溶湯の圧力が著
しく大きくなり、そのため鋳型から出た鋼塊にバ
ルジングが生じ易くなるが、従来の連続鋳造機や
半連続鋳造機では大型鋼塊におけるバルジングの
問題を充分に防止することは困難であつた。

そしてまた半連続鋳造方式を適用して大型鋼塊
を鋳造しようとする場合、鋳型内への注湯停止後
も鋼塊内部の完全凝固まで鋼塊への冷却を長時間
継続しなければならないが、大型鋼塊では鋳型か
ら出た直後の状態でも凝固殻の厚さは相対的に薄
く、内部の未凝固領域が著しく大きいため、溶湯
注入停止後に鋼塊を均一に冷却しても凝固は下方
から上方へ向つて進行するとは限らず、そのため
バツチ式の鋳込みの場合に近いセンターポロシテ
イや偏析等の問題が生じてしまうおそれがあつた
のである。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、特に大型鋼塊を品質良くしかも少ない労力で
得られるようにした鋼塊製造法を提供することを
目的とするものである。

すなわちこの発明の鋼塊製造方法は、前述の半
連続鋳造方式的な考えを取り入れ、しかもこれを
大型鋼塊の製造に適したものに改良したものであ
り、具体的には、辺長が500〜3000mmの長方形断
面もしくは正方形断面または直径が500〜3000mm
の丸断面を有する大型鋼塊の製造にあたり、前記
大型鋼塊の鋳造寸法を有する水冷鋳型内に溶鋼を
注入しながら、鋳型底板を水冷鋳型の下方に連設
されたグリツド中を下降させて、内側に未凝固溶
湯を含む所定長の鋼塊を形成する段階と、前記水
冷鋳型から下方へ引出された鋼塊の側面を前記グ
リツドにより支持しながら、少なくとも水冷鋳型
内への溶鋼注入停止後の期間において鋼塊の側面
をその下部ほど強冷却されるように冷却して、前
記未凝固溶湯を鋼塊下部から上方へ向つて逐次凝
固させる段階とからなり、かつ前記鋼塊の凝固完
了に至るまで前記グリツドで鋼塊の側面を支持す
ることを特徴とするものである。

このような本願発明の方法は、方式的には半連
続鋳造に近い方式を適用しているが、鋳型から出
た鋼塊の側面をグリツドにより支持しかつそのグ
リツドによる支持を鋼塊内部の凝固完了まで継続
しているため、バルジングの発生を防止でき、し
かも溶鋼注入停止後も鋼塊の冷却を行なうととも
に、その冷却を下部ほど強冷却させる態様で行な
つているため、鋼塊内部の未凝固溶湯の凝固が下
方から上方へ向つて確実に方向性を持つて進行
し、そのためセンターポロシテイや偏析の発生を
防止することが可能となつているのである。なお
ここで鋼塊の支持手段として用いているグリツド
は格子状の部材である。から、鋼塊の側面を連続
的に確実に支持することができると同時に、格子
の間の〓間から鋼塊を確実にスプレー冷却するこ
とが可能となつている。

以下この発明の大型鋼塊製造方法を添付図面を
参照して詳細に説明する。

第１図および第２図はこの発明の方法を実施し
ている状況を示すものであり、特に第１図は溶鋼
の鋳込み（注入）開始初期の状況を、また第２図
は溶鋼注入停止後の状況を示す。

第１図において、１は水冷鋳型であつて、連続
鋳造機における鋳型と同様に下面が開放されると
ともに内部に冷却水が流通されるように作られ、
かつ溶鋼に接する面（内面）は熱伝導の良好な銅
板２で構成されている。初期状態では水冷鋳型１
内に底板３が下方から挿入されて、水冷鋳型１の
底部が閉じられており、この状態で溶鋼鍋４内の
溶鋼５がノズル６を経て水冷鋳型１内に注入され
る。そして水冷鋳型１内の溶鋼湯面をほぼ１定の
レベルに保ちつつ底板３を下方へ引抜いていく。
図示の例においては底板３はその底板３に連続す
るラツク７にピニオン８が噛合されてあり、この
ピニオン８をモータ達等の駆動装置（図示せず）
にて回転させることによつて底板３が下降する。

底板３の下降に伴つて既に凝固殻が生成されて
いる鋼塊９（第２図参照）が水冷鋳型１から下方
へ引出され、その鋼塊９は水冷鋳型１の下方に設
けられている鋼製のグリツド１０によつてその側
面が支持されて、鋼塊内の未凝固溶鋼の圧力によ
るバルジングが防止されつつ、グリツド１０の間
隙に配置されたスプレー１１からの冷却水によつ
て強制冷却される。そして所要の長さの鋼塊が得
られれば、底板３の下降および溶鋼の注入を停止
させる。この時点では第２図に示すように鋼塊９
の内側に未凝固溶鋼５が存在するから、溶鋼注入
停止後もスプレー１１による強制冷却を継続さ
せ、その状態で鋼塊内の未凝固溶鋼の凝固を完了
させる。ここで水冷鋳型１から引出された鋼塊９
に対するスプレー１１による強制冷却、特に溶鋼
注入停止後の段階における冷却は、鋼塊の下部が
上部よりも強冷却させるように制御する。例えば
溶鋼注入停止後は鋼塊側面下部のみをスプレー冷
却して、鋼塊側面上部はスプレー冷却せずに放冷
させたり、あるいは鋼塊側面下部に対するスプレ
ー冷却水量を上部に対するスプレー冷却水量より
も大きくしたりすれば良い。このように鋼塊下部
を上部よりも強冷却させることによつて、鋼塊内
部の未凝固溶湯の凝固を下方から上方へ向けて進
行させることができる。凝固が完了した鋼塊は、
底板３を上昇させて上方へ逆送させ、トング等に
より鋳型から上方へ取出したり、あるいは鋳型１
およびグリツド１０を退避もしくは分解させて横
方向へ取出したりすれば良い。

前述のように溶鋼注入停止後、すなわち鋼塊引
抜停止後の凝固完了までの冷却を鋼塊下部が上部
よりも強冷却させるように制御することによつ
て、鋼塊内部の未凝固溶湯の凝固が底部から上方
へ向けて進行するように制御され、その結果連続
鋳造の場合と同様にセンターポロシテイやＶ偏析
等が大きく改善される。またこの発明で対象とし
ているような大型鋼塊においては鋳型から引抜か
れた状態における鋼塊内部の未凝固溶鋼の重量が
大きいためバルジングが生じ易いが、前述のよう
に凝固完了まではグリツド等の支持手段によつて
鋼塊側面を支持しているため、バルジングの発生
は有効に防止できる。

そしてまたこの発明の方法は、辺長が500〜
3000mm程度の長方形断面もしくは正方形の断面、
または直径が500〜3000mm程度の丸断面の鋼塊を
鋳造対象としているが、特に角断面の場合には水
冷鋳型として組合せ鋳型、すなわち鋼塊の各面に
対応する４枚の鋳型銅板を組合てせ鋳型内面を形
成する型式の鋳型を用い、かつ必要に応じて鋳型
幅可変機構等を設けることによつて、数種類の鋳
型銅板で全ての断面サイズをカバーすることがで
き、また高さ（鋼塊長さ）は底板停止位置で調整
できるから、従来の通常の造塊法と比べて大幅な
鋳型の集約ができる。また丸断面の場合も高さ方
向には任意の寸法が得られるから、通常の造塊法
と比べれば鋳型の集約が可能となる。一方、グリ
ツドについても、角断面の場合には間隔を調整す
るための位置調整機構を備えた構成とすることに
よつて各サイズに共用化することができる。

上述のように鋳型等については各鋼塊サイズに
ついて全て別個に用意しておく必要がなく、集約
化が可能であるから、従来の造塊法の場合と比較
して保守管理も容易となり、その結果鋳型内面管
理も行き届いたものとなるから、鋳型内面に水冷
鋳板を使用することと相俟つて、表面性状が良好
な鋼塊が容易に得られるようになる。

以上のようなこの発明の方法を実施するにあた
つては、さらに鋼塊品質を向上させること等を目
的として、次のような手段を併用しても良い。す
なわち、主として頭部偏析を少なくすることを目
的として、凝固過程中期状降において鋼塊頭部の
未凝固部を加熱するとともに純鉄等の不純物濃度
の低い鉄をその未凝固部に投入して希釈しても良
い。また、凝固過程において未凝固溶湯を電磁攪
拌することにより中心偏析やセンタポロシテイの
低減を図ることも有効である。さらには、溶鋼注
入完了後に水冷鋳型（鋼板鋳型）を取り外して断
熱耐火物により鋼塊頭部を取囲み、その状態で凝
固家了に至らせてもよい。このようにすれば鋼塊
頭部が断熱されて頭部の未凝固溶鋼の凝固が遅れ
るから、前述の如く鋼塊下部を上部よりも強冷却
させることと相俟つて、鋼塊内部における凝固の
進行方向制御をより有効に行うことができる。ま
た一方、連続鋳造の場合と同様に、鋳型内面に対
する溶鋼の焼付きを防止して鋳造作業の安定性を
増すため、水冷鋳型を上下にオシレーシヨンさせ
ることも有効である。

次にこの発明の具体的実施例を記す。

実施例 第１図に示す装置を用いて、断面サイズ1000×
2000mm、高さ3000mmの鋼塊を鋳造した。但し鋳型
鋼板の高さ（モールド長）は300mm、グリツドの
ピツチは200mm、グリツド部の全高さは３ｍとし、
1480℃の溶鋼を注入し、鋳型から引抜速度0.2
ｍ／minで引抜いた。そして注入停止後（引抜停
止後）にその停止状態を保つまま、６時間制御冷
却した。すなわち、鋼塊の側面下部1.5ｍの範囲
のみを水量密度８／ｍ・minでスプレー冷却
し、その上部は放冷して、凝固完了に至らせた。
また注入停止後の凝固進行過程中途において、鋼
塊頭部の未凝固溶鋼を加熱して純鉄50Kgを投入
し、未凝固溶鋼を希釈した。

上述のようなこの発明の実施例により得られた
鋼塊を従来の通常の造塊法ににより得られた同サ
イズの鋼塊と比較したところ、中心軸上の最大空
孔率は従来法による鋼塊では0.5％であつてのに
対しこの発明の実施例による鋼塊では0.2％に減
少し、また頭部の正偏析120％以上の切捨部は、
従来法による鋼塊では鋼塊全重量の25重量％であ
つたのに対し、この発明の実施例による鋼塊では
15重量％に減少し、さらにこの発明の実施例によ
る鋼塊は従来法による鋼塊と比較してＶ偏析が緩
和されるとともに表面傷も減少していることが確
認された。

以上の説明で明らかなようにこの発明の製造方
法によれば、厚板材や鍛造品等に使用される大型
鋼塊を製造するにあたつて、鋼塊にバルジングが
発生することなく、センターポロシテイや偏析等
が少ない高品質の鋼塊を容易に製造することがで
きるとともにその歩留りも良好となり、しかも従
来の通常の造塊法と比較して鋳型の集約化が可能
となるため、鋳型の保守管理も容易となり、また
それに伴つて鋳型の内面管理を十分に行うことが
可能となつて鋼塊の表面性状を常に良好に保つこ
とが可能となり、さらには従来の造塊法と比較し
て人手も少なくて済むなど、各種の効果の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の方法を実施し
ている状況を示すものであつて、第１図は溶鋼注
入開始直後の状況を示す略解的な断面図、第２図
は溶鋼注入停止後の状況を示す略解的な断面図で
ある。 １……水冷鋳型、３……底板、５……溶鋼、９
……鋼塊、１０……グリツド（鋼塊側面支持手
段）、１１……スプレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 辺長が500〜3000mmの長方形断面もしくは正
   方形断面または直径が500〜3000mmの丸断面を有
   する大型鋼塊の製造にあたり、 前記大型鋼塊の鋳造寸法を有する水冷鋳型内に
   溶鋼を注入しながら、鋳型底板を水冷鋳型の下方
   に連設されたグリツド中を下降させて、内側に未
   凝固溶湯を含む所定長の鋼塊を形成する段階と、
   前記水冷鋳型から下方へ引出された鋼塊の側面を
   前記グリツドにより支持しながら、少なくとも水
   冷鋳型内への溶鋼注入停止後の期間において鋼塊
   の側面をその下部ほど強冷却されるように冷却し
   て、前記未凝固溶湯を鋼塊下部から上方へ向つて
   逐次凝固させる段階とからなり、かつ前記鋼塊の
   凝固完了に至るまで前記グリツドで鋼塊の側面を
   支持することを特徴とする大型鋼塊の製造方法。