JPH02284747A - 連続鋳造用モールド - 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用モールド、詳しくはスラブ鋳造時
の凝固シェル厚さを均一化させ、鋳片表面性状の向上お
よび高速鋳造を可能にするスラブの連続鋳造用モールド
に関する。

（従来の技術） 連続鋳造法においては溶融金属（以降、鋼の場合は溶鋼
と記す）をモールドに注入して凝固シェルを形成させ、
それをモールドから引き抜いて長尺の鋳片を製造する。

その際、凝固シェルとモールドとを密着させて均等に冷
却し、均一厚さのシェルを形成させることが鋳片表面欠
陥防止および高速鋳造化のうえからきわめて重要である
。

しかしながらスラブのように長方形断面を有する鋳片で
は、長辺方向の収＄１１１が短辺方向のそれより大きい
ために短辺側コーナ部にエアーギャンブが生じ、冷却が
不均一となって鋳片表面に縦割れを発生する。

そこでスラブ鋳造の場合には、凝固シェルと短辺壁がで
きるだけ密着するように短辺下部をモールド内側に傾斜
させた鋳造モールド（以降、直線テーパモールドと記す
）が用いられている。この直線テーパモールドを用いる
ことによって、鋳造時に生じていた表面割れは低炭素鋼
や高炭素鋼の場合にはほとんど発生しなくなった。しか
し中炭素１１４　（ｏ、ｉ≦［ｃｌ≦ｏ、２重ＩＬ％）
　ノ１合ニハ、凝固変態にともなう収縮量が大きいため
にギャップが生じ、それによって縦割れが発生する。

そこで鋳造時の表面割れを防止するために、モールド短
辺に工夫を加えて凝固シェルとの密着性をよくする鋳造
モールドが種々提案されている。

例えば、■コンベックス型（凸型）モール１′や、■コ
ンケープ型（凹型）モールＦなどがある（いずれも、昭
和６０年、鉄鋼協会報告書「連続鋳造における力学的挙
動」６．２連鋳スラブの表面欠陥防止法、１７７〜１８
３頁に記載）。

上記■のコンベックス型モールドは、第１図に示すよう
にモールド短辺壁２が中央部シェルの収縮プロフィール
に一敗するようにモールド内側方向に向かって放物線状
に形成したものであり、■のコンケープ型モールドは、
第２図に示すように短辺壁２を鋳造方向に凹型傾斜面に
形成し、その幅中央部をコーナ部よりモールド内側方向
に少し張り出させたものである。なお第１回及び第２図
における水平方向の一線は短辺面形状をわかり易くする
ための仮想線である。

このような連続鋳造用モールドの出現により、表面割れ
に敏感な鋼種でもある程度までその発生を防止できるよ
うになった。しかしまだ完全とはいえず下記のような問
題がある。

■のコンベックス型モールドでは、チーバカ短辺中央部
の凝固シェル収縮プロフィールだけにもとづいて決定さ
れ、中央部とコーナ部との冷却速度が異なる点が考慮さ
れていないためにコーナ部での密着性が悪い。

■のコンケープ型モールドは、中央部とコーナ部との冷
却速度の異なる点は取り入れられているものの、鋳造方
向プロフィールが凹型であるためにモールド中間部でギ
ャップを生じることが避けられないし、モールド下部で
は凝固シェルがモールドにより圧迫される。したがって
このモールドはシェルの均一凝固および応力発生を防止
するという点からみると、必ずしもすぐれたモールドと
はいえない。

（発明が解決しようとする諜Ｂ） この発明の目的は、モールドの短辺壁をできるだけ凝固
シェルの収量変形に沿うように形成し、スラブ表向性状
の向上と鋳造の高速化を可能にする連続鋳造用モールド
を従供することにある。

（！！題を解決するための手段） 鋳造スラブがモールド内で冷却されてゆく過程において
、長辺方向収縮量が短辺方向より大きく、短辺側コーナ
部にエアーギャップが生じることはよく知られている。

しかし短辺部における凝固シェルがどのように収縮変形
し、それがいかなる形状を呈するかは未だ明らかにされ
ていない。

そこで本発明らは短辺側シェルの凝固収縮に伴う変形を
解明するために種々の試験を行った。

その結果を第３図〜第５図に示す、第３図は中炭素＠（
Ｃ：０．１５重量％）を従来型モールドに鋳込み、２ｓ
／ｓｉｎの鋳造速度でスラブ（幅１　、０００ｍｍ、厚
さ１００ｍｍ　）を鋳造した場合の短辺側凝固シェルの
鋳造方向プロフィール（園側）を示している。第３図か
ら短辺側鋳造方向のプロフィールは凹型を呈することが
わかる。第４図は上記鋳造時のシェル厚さ（＠部）及び
溶鋼静圧（−線）を示す図である。この図から明らかな
ように、メニスカスＭの近傍のシェル厚さは薄くその強
度がきわめ”ζ小さい、そのためにシェルは熱膨張率に
応じて大きく収縮する。またそのイ１近の溶鋼静圧が小
さいためにシＬルの収縮変形に抵抗する力が弱いことも
凝固収縮を大きくする原因になっている。一方、モール
ドの出口付近（メニスカスから８００＋＊ｓの位置）で
はシェルの厚みが厚くなり、しかも温度が低下して強度
（ヤング率、降伏応力などの温度依存の物性値）が増大
するうえ、溶鋼静圧が増えて抵抗力が大きくなるために
シェル収縮量は減少する。このように第３図および第４
図の結果から鋳造方向の凝固シェルが凹型を呈すること
が明らかになった。

一方、スラブ幅方向では、第５図（モールド右半分の水
平断面図）に示すように短辺側コーナ部シヱル２ａは長
辺側シェル３ａによって引っ張られ、コーナ部にエアー
ギャップ４が生じることがわかった。なお第５図におい
て、１はモールド、２は短辺壁、３は長辺壁、５は溶鋼
である。

したがって、短辺壁をできるだり凝固シェルに密着さゼ
るためには、短辺壁をシェル収縮に沿うような３次元曲
面に形成する必要がある。

この発明は上記知見にもとづいてなされたちのであり、
その要旨は「モールド短辺壁がモールド内側に向かって
鋳造方向に放物線状のテーパをもち、その平均テーパ量
が短辺中央部からコーナ部に向かって徐々に増大してい
るスラブの連続鋳造用モールド」にある。

（作用） 以下、本発明の連続鋳造用モールドを図面を用いて説明
する。

第６図は本発明モールドの短辺内壁面を示す図である０
図示のように本発明モールドの短辺壁２は、モールド内
側に向かって放物線状のテーパをもち、かつその平均テ
ーパ量は中央部からコーナ部に向かって徐々に増大して
いる。上記のテーパ量とは短辺壁の張り出し量ΔＸを長
辺の１／２の長さしで除した値であり、第６図により具
体的に説明すると、中央部の平均テーパ１ｌｔ−は、中
央部の張り出しｉｌ　Ｔ　ａを長辺の１／２長さＬで除
した値（Ｔｍ／Ｉ、）であり、コーナ部の平均テーパ１
１ｔｃはその部分の張り出し１ｌＴｃを■、で除した値
（Ｔｃ／Ｌ）で表せる。そしてこれらをモールドの鋳造
方向の高さ１（で規格しｔｒａ−Ｔ＊／Ｌ・１１１ｔｃ
＝Ｔｃ／Ｌ＝Ｈと表して用いている。また鋳造方向プロ
フィールは放物線状を呈しており、それは下記（１１弐
で表すことができる。

Δｘ−ａｌ’Ｔ−・・・・・（＋１ ここに、ΔＸは張り出しＩ　（ａｍ）　、ｚはメニスカ
スからの距＃１　（ａｍ）　、ａは定数で中央部で０．
１４、コーナ部で０．１８である。

なお第２図のコンケープ型モールドのプロフィールは下
記（２）式で示すとおりであり、本発明のそれとはまっ
たく異なる。

ＡＸ＝Ｃ−ａｆ荷１丁ｚ−１２） ここで、ΔＸは張り出しｉｌ　（＃鋤）　、Ｚはメニス
カスからの距１ｉｆｔ　（−ｍ）　、ａは定数で中央部
で０．１４、コーナ部で０．１８、Ｃも定数で中央部で
４．０、コーナ部で５．０である。

上記のような短辺壁を有するモールドを用いて鋳造する
と、モールドと凝固シェルとの密着性がきわめてよくな
るからシェルは均等に冷却されて均一厚さの凝固シェル
が形成される。したがってスラブ表面には割れは発生せ
ず、高速鋳造を行ってもブレークアウトは生じない。

（実施例） 以下、実施例にもとづいて本発明のモールドを説明する
。

第６図に示すような短辺壁を有する本発明のモールド（
幅１，０００＋ｕ＋、厚さ１００ｍｍ、長さ８０ｆ）ａ
ｍ　）に中炭素鋼（［ＣＩ：０．１５重置％）の溶鋼を
鋳込み、高速鋳造（２ｍ／＋ｍｉｎ　）を行って広幅の
スラブを製造した。そしてスラブの表面性状を調べた。

また比較のために、直線テーパモールド、第１図に示す
コンベックス型モールド、及び第２図に示すコンケープ
型モールドを用い、上記と同じ条件でスラブ゛をＳ寿造
した。

そのとき使用した各モールドの短辺側鋳造方向のプロフ
ィールを第７図に示す０図中、Ａ１は本発明モールドの
中央部、Ａ２は本発明モールドのコーナ部、Ｂは直線テ
ーパモールド、Ｃはコンベックス型モールド、Ｄはコン
ケープ型モールド中央部のプロフィールを示している。

試験結果を第１表に示す、これから明らかなように直線
テーパモールドではブレークアウトが発生して鋳造不可
能になった。コンベックス型モールドではコーナ部に縦
割れが生じ、コンケープ型モールドにおいては割れは発
生しなかったもののスラブ表面凹凸は０．７ｍｍにもな
った。これに対して本発明のモールドを使用した場合に
はスラブ表面凹凸は０．５＋ｖ＋＋以内に収まっていた
。この程度の凹凸であれば圧延工程で潰され製品表面疵
となるようなことはない。

第　　１　　表 なお第１表において、各モールドとも中央部の平均テー
パ量は１．０（χ／−）であり、本発明モールド及びコ
ンケープ型モールドのコーナ部の平均テーパ量はいずれ
も１．２５（Ｘ／ｍ）である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明のモールドを用いれば、均一
厚みの凝固シェルを形成させることができる。したがっ
て表面割れに敏感な中炭素鋼であっても表面欠陥のない
スラブを鋳造することができる。また高速鋳造が可能に
なり生産能率の向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コンケープ型モールドの短辺側壁面を示す図
、 第２図は、コンケープ型モールドの短辺側壁面を示す図
、 第３図は、凝固シェルの鋳造方向プロフィールを示す図
、 第４図は、凝固シェル厚さ及び溶鋼静圧とメニスカスか
らの距離との関係を示す図、 第５図は、モールドの右半分の水平断面図、第６図は、
本発明モールドの短辺内壁面の形状を示す図、 第７図は、本発明および従来のモールドの短辺側張り出
し量とメニスカスからの距離との関係を示す図、である
。 １はモールド、２は短辺壁、２ａは短辺側コーナ部シェ
ル、３は長辺壁、３ａは長辺側シェル、４はエアーギャ
ップ、５は溶鋼。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スラブの連続鋳造用モールドであって、モールド短辺壁
   がモールド内側に向かって鋳造方向に放物線状のテーパ
   をもち、かつその平均テーパ量が短辺幅中央部からコー
   ナ部に向かって徐々に増大していることを特徴とする連
   続鋳造用モールド。