JPH02192805A - 熱間スラブの幅サイジング用金型 - 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、プレスにより熱間スラブを全長にわたって
幅サイジングし、所定幅のスラブを製造する際に用いる
サイジング用金型に関する。

（従来の技術） 近年、連続鋳造工程と熱間圧延工程との同期化を図るた
め、連続鋳造で鋳片（以下、鋳片もスラブと記す）の幅
をできるだけ統合して鋳造能率をあげ、その後プレスに
より幅サイジングをして、所定幅のスラブを製造するこ
とが行われている。

プレスによるスラブの幅サイジング方法には、特開昭５
５　”−１５６６５０号公報、特開昭５９−１０１２０
１号公報に開示された方法などがある。

上記特開昭５５−１５６６５０号公報記載の方法は、第
１図に示すように、金型２を備え鋳片１の移動方向に走
行可能なプレス３により、鋳片の移動に同期して周期的
に押圧を繰り返すものである。特開昭５９−１０１２０
１号公報記載の方法は、金型の圧下・開放の繰り返し工
程の金型開放時に、スラブを所定量づつ長手方向に送り
込みながらスラブを全長にわたって幅圧下するものであ
る。

上記プレスの幅サイジング方法によって、連続鋳造工程
と熱間圧延工程は同期化が可能になり生産性が著しく向
上した。

しかし、第１図に示す幅サイジング用金型は、高温のス
ラブに強く押しつけられ、かつ長時間にわたり使用され
温度が著しく上昇するため、その内部に大きな熱応力が
発生する。

第２図（ａ）Φ）は、その状態を澗べた結果である。

第２図（ａｌは金型温度を示すが、その表面温度は異常
に高くなっている。第２図［有］）は、その時の金型に
生じる応力分布を表している０図中、Ｘ線はスラブ圧下
面に平行方向の応力分布を、Ｘ線は圧下面に垂直方向の
応力分布を示している０図から明らかなように、圧下面
に垂直方向の圧縮応力σ。

は、８〜１０Ｋｇｆ／ａｍ”とそれほど変わらないが、
圧下面に平行で表面に近い所に大きな圧縮応力σ。

が生している。このため金型表面には変形や摩耗あるい
は塑性流動などが発生する。

そこで、金型温度の上昇を抑制する種々の方法が提案さ
れている。たとえば、■プレス中の金型に多量の冷却水
を散布する方法がある。しかし、この方法の場合、金型
が急速加熱と急速冷却の熱サイクルを受けて疲労し、圧
下面に著しいヒートクランクが発生する。またスラブの
側部が冷却水により過冷却され、スラブの品質に悪影響
をおよぼす、■特開昭６２−２８２７３８号公報のよう
に、複数対の金型を多段に配置し、一対の金型を一定期
間使用したあと他の金型にシフトする金型交替使几方法
がある。しかし金型交替は何時でもできるわけではない
０例えば、連続鋳造ラインで幅サイジングする場合は、
鋳造されたスラブが連続的に搬送されてくるため、短時
間での金型交替は難しく、結局１チヤージの鋳込完了ま
で待たねばならない。

熱間圧延ラインで使用する場合には、前のサイジングと
後のサイジングとの間で交替しなければならず、この間
に金型温度はかなり上昇してしまい、期待するほどの寿
命延長はできない。

そこで本出願人は、金型の効果的な冷却手段について検
討を重ねた結果、第３図に示すようなスラブ圧下面４よ
り少し内側に断面が円形をした複数の冷却水路５を配列
した金型２を考案した（実願昭６３−７３１０７号）、
なお第３図において、６はヘッダー、７は給排水管であ
る 上記円形冷却水路５を有する金型２は優れた冷却効果を
発揮する。しかし、この金型は金型圧下面４に亀裂が発
生してその寿命が低下するという問題が起こった。

（発明が解決しようとする課Ｂ） この発明は、金型内部に適正な断面形状の冷却水路を設
けて効果的な冷却を行うと共に、急加熱と急冷による熱
疲労に耐えて長期寿命を有する輻サイジング用金型を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 内部に冷却水路を配列した金型は、冷却効果は優れてい
るが、冷却水路に亀裂が発生する。

本発明者は、冷却水路の亀裂を防止できれば、水冷金型
はプレス用金型として最もすぐれたものであるとの考え
に立ち、その防止について検討を続けた結果、下記の知
見を得た。

（１）金型圧下面近傍に発生する応力は、圧下面に平行
方向の応力が大きく、垂直方向の応力は小さい、冷却水
路に生じる局部的応力集中を避けて亀裂発生を防ぐには
、冷却水路の断面形状を楕円形とし、その長軸をスラブ
圧下面に平行に、短軸を垂直方向にするのがよい。

（２）スラブから金型へ流入する熱は、圧下面に垂直に
向かう、冷却水の冷却効果を一層向上させるには、楕円
形の長軸を圧下面に平行にし、受熱面積を拡大するのが
よい。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、そ
の要旨は「スラブ圧下面より少し内側に、縦方向または
横方向に複数の冷却水路を配列したスラブの幅サイジン
グ用金型であって、前記冷却水路の断面は楕円形をなし
、その長軸がスラブ圧下面に平行なるように配置され、
かつその長径と短径との比が１．５〜３．０である熱間
スラブの輻サイジング用金型」にある。

（作用） 以下、本発明のスラブの幅サイジング用金型について更
に説明する。

第４図に示すように、長径が２ｂ、短径が２ａの楕円形
孔を有する平板に矢印で示す均等な応力σ。を受けた場
合、最大応力σ、、８はＡ点に生じ、その応力集中率α
は下記式のとおりになる。

σＯ この式から分かるように、ｂ　／　ａが大きいほど、即
ち楕円形の偏平度が大なるほど応力集中率αは小さくな
る。

そこで、本発明の金型では、第５図（ａ）に示すように
冷却水路５の断面形状を、長径が２ｂで短径が２ａの楕
円形にし、楕円形の長軸Ｘがスラブ圧下面４に対し平行
に、短軸ｙが垂直になるように配置する。そして前記冷
却水路５を第５図ら）のように金型２の圧下面４より少
し内側に縦方向に配列するか、第５図（Ｃ）のように横
方向に配列する。

こうすることにより、冷却水路内に発生する亀裂を防止
することができる。

また前述したように、金型２へ流入する熱は圧下面から
垂直方向に入るから、本発明の金型２のように楕円形の
長軸Ｘが圧下面に平行な場合には、受熱面積が拡大する
ので冷却水量が同じであっても、抜熱量が大きくなって
一層効果的な冷却が可能になる。なお第５図（ｂ）（Ｃ
）にも、第３図に示したヘッダー６及び給排水管７が取
り付けられているが、冷却水路５の配列をわかり易くす
るために図示を省略した。

ところで、本発明において、前記長径寸法２ｂと短径寸
法２ａの比率、即ちｂ　／　ａが重要であり、その範囲
を１．５〜３．０に限定する。

ｂ　／　ａが１．５未満では、第５図（ａ）に示すＡ点
の応力集中率αが２，３３より大きくなり、応力集中を
緩和する効果が小さくなってＡ点から亀裂が生じる。ま
た圧下面に平行方向の受熱面積も減少して冷却効果が低
下する。ｂ／ａが３を越えると、Ａ点の応力集中率αは
ｌ、６７より小さくなるが、逆に圧下面に垂直方向のＢ
点（第５図（ａ）に示す）の応力集中率αが７以上にな
り亀裂が生じる。

また第５図（ａ）に示す圧下面４と冷却水路５の圧下面
側のＡ点と距離ｌは、冷却水路５の楕円形状やスラブの
温度などにもよるが、３０〜１００ＩＩＩ１１にするの
が望ましい、距ｆｌＱが３０　ｍｍより短いとＡ点での
応力が高くなって亀裂を発生する。一方、ｌが１００ｓ
ａ＋を越えると冷却効果が低下する。

冷却水による冷却効果を一層向上させるには、冷却水路
の全面積を金型とスラブとの接触面積の５０％以上にす
るのがよい、また金型と冷却水の熱伝達を高めるために
は、冷却水路内の冷却水の流速を０．５ｍ／ｓｅｅ以上
にすることが望ましい。

（実施例） 以下、本発明の幅サイジング用金型を実操業で使用した
場合を述べる。厚さ２７０■、幅１０００−１６００ｍ
ｍ、長さ９−４ｍ５温度１２００℃の熱間スラブ５００
本を幅圧下量５０〜３００　ｍ−でサイジングし、金型
の最高温度、金型表面の亀裂深さ、及び冷却水路の亀裂
発生状態を調べた。

このとき用いた本発明の金型は、第５図（ｂ）に示す型
のもので、幅５０（ｌａｍ、平行圧下部の長さ５００蛎
掘、傾斜角１２度であり、冷却水路は圧下面から５０Ｉ
ＩＩＩ内側の位置で、金型の圧下面に沿って縦方向に８
０　ｍｓ＋ピッチで配列したものである。

また本発明の金型の効果を明確にするため、従来の金型
および比較例の金型により、本発明と同量のスラブをサ
イジングをし、上記と同じ調査をした。従来の金型には
、冷却水路のないものと円形冷却水路を備えたものを使
用した。比較例の金型には冷却水路のｂ　／　ａが本発
明が規定する範囲から外れたものを用いた。第１表に前
記それぞれの金型の冷却水路の断面形状、ｂ　／　ａ、
長径寸法および短径寸法を記す。

上記調査の結果を、本発明例、比較例、従来例として第
２表に示す、第２表から明らかなように、本発明の金型
（水路が楕円形でｂ　／　ａが１．５．２゜０．３．０
　）の場合は、金型最高温度もそれほど上昇しておらず
、金型表面に発生する亀裂深さも浅い、比較例の金型で
ｂ　／　ａが１．３の場合は、金型表面の亀裂が深く、
第５図（ａ）に示す冷却水路内のＡ点で亀裂が生じた。

同じ比較例の金型でもｂ／ａが３．５と大きい場合には
、最高温度も低く金型表面の亀裂深さも浅いが、冷却水
路のＢ点（第５（ａ）図に示す）で亀裂が生じた。又従
来の冷却水路のない金型の場合は、最高温度は６４０”
Ｃにも達し、表面亀裂深さが５０儀鵠になり再使用でき
なくなった。同じ〈従来の金型で水路が円形のものは、
最高温度が６００″Ｃを越え表面亀裂深さも３０ＩａＩ
ｌに達し、冷却水路の圧下面にも亀裂が生じた。

（以下、余白） （発明の効果） 以上説明したように、本発明のスラブの幅サイジング用
金型は、冷却水路の断面が適正な楕円形をしているので
冷却効果が優れており、しかも金型表面に発生する亀裂
も浅くなり、冷却水路に生じる局部的亀裂を防止できる
。その結果、金型原単位が向上し、スラブの幅サイジン
グ能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１ＵｇＪは、従来の金型でスラブを幅サイジングする
状態を示す図、 第２図（ａ）は、従来の金型の温度上昇を示す図、第２
図ら）は、従来の圧下面に平行な方向と垂直方向に生じ
る応力分布を示す図、 第３図は、金型内部に円形断面の冷却水路を配列した従
来の金型の図、 第４図は、楕円形の閉口を有する平板が応力を受ける状
態を説明する図、 第５図（ａ）は、本発明の金型の冷却水路の断面形状を
示す図、 第５図（ｂ）は、冷却水路を縦方向に配列した本発明の
金型の図、 第５図（Ｃ）は、冷却水路を横方向に配列した本発明の
金型の図、 である。 １はスラブ、２は金型、３はプレス、４は金型圧下面、
５は冷却水路、６はヘッダー、７は給排水管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スラブ圧下面より少し内側に、縦方向または横方向に複
   数の冷却水路を配列したスラブの幅サイジング用金型で
   あって、前記冷却水路の断面は楕円形をなし、その長軸
   がスラブ圧下面に平行に配置され、かつ楕円形の長径と
   短径との比が１．５〜３．０であることを特徴とする熱
   間スラブの幅サイジング用金型。