JPH0346218B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、連続鋳造された連鋳スラブの断面形
状が鋳造時の鋳型直下の二次冷却におけるスプレ
ー冷却条件によりその形状変化を来たして形状崩
れの発生するのを抑制することによつて、極力矩
形形状に整頓すると共に、その形状変化に付随し
て発生するスラブ表面の凹凸疵やスラブ内外の割
れの減少を図り、以て安定した無手入圧延を可能
とするステンレス鋼の連鋳スラブの連続鋳造時に
おける二次冷却方法に関する。 ステンレス鋼等の連続鋳造において鋳造スラブ
形状の変化はスラブ内外の割れ発生や極度の変形
によるブレークアウト事故等の発生をまねくもの
であり、これをいかにして整頓させるかは操業上
および品質上極めて重要である。また近年では連
鋳スラブの無手入圧延化がさかんに行われ、これ
によつて製造歩留の向上が計られているが、この
ような場合にも鋳造スラブ形状が整つていて無疵
でないと圧延後の製品に製品価値を損なう欠陥を
発生させることになり、無手入圧延の障害となる
ものである。 このような鋳造スラブの変形現象はステンレス
鋼のスラブ用連続鋳造において発生し易く、従来
から種々の改善が試みられている。例えば、いわ
ゆるロング鋳型が知られているが、これは、通常
700mm前後の長さの鋳型を1000〜1200mm程度にま
で延長したものであり、鋳造スラブ形状の崩れ
が、凝固シエルが薄くて変形し易い鋳型下で生じ
るので、できるだけ鋳型を長くし鋳造スラブ形状
が崩れない程度まで鋳型を長くするものである。
しかし当方法は鋳型を長くするために鋳型内壁面
の摩耗が激しく鋳型コストが高くなること、また
鋳造速度の変化に対して凝固シエル厚みが変動す
るために安定して一定形状のスラブが得られない
等の問題がある。 また、クーリングプレートまたはクーリンググ
リツト方式も知られている。これは、鋳型直下に
さらに水冷構造の鋼製押さえ板を設ける方式であ
り、その目的とするところはロング鋳型に類似し
ている。しかし当方法では、構造が複雑であるこ
と、プレートの摩耗が激しく管理が難しいこと、
さらに一旦ブレークアウト等の洩鋼事故が発生す
るとプレートに溶鋼がまきつき鋳造スラブの引き
抜き不能を生じ復旧時間を大きくする等の問題が
ある。 また、サイドロールを延長する方式も試みられ
ている。通常一対のサイドロールが鋳型直下に設
けられるが、これを多段に設置し、鋳造スラブサ
イド方向の変形バルジングを圧着、修正しようと
するものである。しかし、この方法では鋳型狭面
銅板と多段サイドロールとを追従して移動させる
機構を持たせる必要があるため、構造が複雑で高
価になること、また一旦ブレークアウト等の洩鋼
事故が発生した場合にクーリングプレート方式と
同様に洩鋼が多段サイドロールにまきつき復旧時
間を大きくする等の問題があつた。 本発明は、ステンレス鋼の凝固特性おび物理特
性、さらにその連続鋳造条件等について種々の検
討を重ねた結果、鋳型内に注入されたステンレス
鋼の溶鋼がこの鋳型を介して一次冷却を受けてこ
の鋳型内壁から次第に凝固シエルを成長させてい
き鋳造スラブとなり、この鋳型から引き抜かれた
直後の鋳造スラブが一応矩形断面形状をなしては
いるが、この凝固シエル内部に多量の未凝固の溶
鋼を残している高温鋳造スラブが鋳型直下から開
始される二次冷却におけるスプレー冷却条件如何
によつてその形状の変化を来たし形状崩れとそれ
に付随して鋳造スラブ内外に割れを発生させると
ころから、この高温鋳造スラブ表面に対するスプ
レー条件を調節且つ調整してその形状の変化を抑
制し極力矩形断面形状に整頓するのを可能とする
冷却方法を見出したもので、従来法の欠点である
構造複雑、管理複雑、事故に対して復旧時間大、
スラブ形状不安定、スラブ内外の割れ等の問題点
を解消し、安価で高生産性が図られ安定した無手
入圧延を可能とするステンレス鋼の連鋳スラブの
連続鋳造時における二次冷却方法を提供するもの
である。 すなわち本発明は、ステンレス鋼の溶鋼を、広
面内壁と狭面内壁の矩形断面形状を有する筒状の
鋳型内に連続注入して該鋳型を介して一次冷却を
行い、該鋳型から0.5〜1.0m／minの範囲の平均
鋳造速度で鋳造スラブを引き抜きながら二次冷却
を行つて厚さ155〜200mm、幅1030〜1280mmのステ
ンレス鋼の連鋳スラブを連続鋳造する際の二次冷
却方法において、外周の凝固シエルの断面積が鋳
造スラブ断面積の18〜35％を占めている鋳型から
の引き抜き直後から、凝固シエルの断面積が鋳造
スラブ断面積の35超え〜45％を占める範囲に至る
までの当該鋳造スラブ表面に対して、３〜10c.c.／
cm²・minの範囲に調節した水量で且つ（スラブ狭
面冷却水量）／（スラブ広面冷却水量）の比を
0.5〜1.5の範囲に調節した水量分配でスプレー冷
却を施すことにより、該鋳造スラブの形状変化を
抑制しその形状を整頓することを特徴とする。こ
こで「３〜10c.c.／cm²・minの範囲に調整した水
量」とは、スラブ狭面側とスラブ広面側の両者を
含めた全体の水量であり、当該二次冷却の帯域を
通過するスラブの全表面積の大きさを考慮して単
位面積（cm²）当り３〜10c.c.／minとなるように供
給することを意味する。具体的には、スラブ狭面
側とスラブ広面側に分配する前の元管での流量を
この範囲に制御する。そして、この全水量をスラ
ブ狭面側とスラブ広面側に前述のように水量分配
するのであるが、この分配にあたつても各側のそ
れぞれの表面積の大きさを考慮して単位面積
（cm²）当りの水量としてその比を決める。したが
つて、スラブ狭面冷却水量とスラブ広面冷却水量
の単位はいずれもc.c.／cm²・minである。ただしそ
の比は無単位となる。なお、鋳造スラブ狭面への
該スプレー冷却は、最上段をフラツトスプレー冷
却、それ以下の段をフルコーンスプレー冷却する
のが好ましい。 以下に本発明法を具体的に説明する。 第１図および第２図は一般的に用いられるスラ
ブ用連続鋳造設備における鋳型部分を示す図であ
り、第１図はスラブの狭面側から見た図、第２図
はスラブの広面側から見た図である。図示のよう
に広面水冷銅板２，２′と狭面水冷銅板４，４′と
によつて囲れた矩形断面形状を有する筒状の鋳型
内にステンレス鋼の溶鋼が注入され、この鋳型の
各冷却銅板２，２′，４，４′により連続的に一次
冷却されつつ下方に引き抜かれてそれぞれスラブ
広面側１，１′と狭面側３，３′を有した矩形断面
形状の鋳造スラブとなる。この鋳型の水冷銅板
２，２′，４，４′の各内壁面を通過つつ形成され
た鋳造スラブは、その広面側１，１′はフツトロ
ール５，５′によつて、またその狭面側３，３′は
サイドロール６，６′によつて案内且つ若干のサ
ポートがなされる。このように連続鋳造される鋳
造スラブの本発明に係る二次冷却の実施にあたつ
ては、各水冷銅板２，２′，４，４′から成る鋳型
を通過した直後の鋳造スラブ表面（広面および狭
面）に冷却水をスプレーするためのスプレーノズ
ルを配置してその水量および水量分配を所定範囲
内の値に調節するのである。 以降の実施例は第１表に示すステンレス鋼連鋳
スラブの連続鋳造条件範囲内で行つたものであ
り、ステンレス鋼種として代表的なSUS304およ
びSUS430のステンレス鋼の溶鋼を、連鋳スラブ
寸法で厚さ（155〜200）mm×幅〔700〜1290
（1300）〕mmの連鋳スラブを多量に連続鋳造した結
果を示す。なお、鋳造温度は約1500〜1545℃の範
囲、鋳造速度は鋳造開始及び終了時を除く安定連
続鋳造域の平均鋳造速度で約0.5〜1.0m／minの
範囲で、鋳型への溶鋼の注入用浸漬ノズルは垂直
方向へ逆Ｙ字型の２孔溶鋼吐出孔を有する浸漬ノ
ズルを使用した。また、鋳型背面に固定されてい
る水冷箱に連続的に通水する鋳型冷却水量（一次
冷却水量）は、鋳型通過直後に破れない程度の凝
固シエルが形成されるに十分な水量であり、その
単位は従来から経験的に使用されているｌ／min
で示した。なお、この鋳型の水冷箱に供給する冷
却水は周年を通じて15〜40℃の範囲に管理されて
いる。

【表】

【表】 てその狭面／広面の比率を示すものである。
このような連続鋳造条件下において、鋳型内へ
注入された溶鋼は鋳型の広面水冷銅板２，２′お
よび狭面水冷銅板４，４′の四方から一次冷却さ
れて、この四方外周面に凝固シエルを次第に発達
させながら形成する。この凝固シエルは鋳型内で
も次第にその肉厚を増していき鋳型を通過した直
後ではその肉厚が凝固シエルが破れない程度の最
低約15mmから25mm程度であり、凝固シエル内部に
多量の未凝固の溶鋼を残しているのであるが、そ
の後さらに二次水冷を受けて凝固シエルの肉厚を
漸次増しながら成長していき鋳型直下の鋳造スラ
ブ長さにして約8.5〜11mに至つて未凝固部が消
失し凝固完了となるのである。 そして、この鋳型直下の鋳造スラブに対する水
冷条件が最終的な連続スラブの形状の変化及びそ
の変形に付随するスラブ内の割れ等に多大な影響
を及ぼすのであるが、以下にこれらの調査結果を
説明する。 第３図は、水冷銅板２，２′，４，４′から成る
鋳型直下のスプレー水量を２〜40c.c.／cm²・minの
範囲で種々変化させ、得られた連鋳スラブのコー
ナーにおける凹状変形量を調べた結果を示す。こ
のスラブのコーナーにおける凹状変形量は、第４
図のｃに図示する変形状連鋳スラブにみられるよ
うに、スラブコーナー近くのスラブ広面における
最大凹量（mm）を示すものである。なお第３図の
データは、第１表に示した鋳造条件のうち、平均
鋳造速度0.5〜1.0m／minで厚さ155〜200mm、幅
1030〜1280mmのスラブを対象として多数のスラブ
を実際に製造した操業例（冷却水の温度は鋳型の
水冷箱への一次冷却通水および二次冷却スプレー
とも15〜40℃の範囲）について、スラブコーナに
発生した凹量を二次冷却のスプレー水量で整理し
たものである。二次冷却は、凝固シエルの断面積
が鋳造スラブ断面積の18〜35％を占めている鋳型
からの引き抜き直後から、凝固シエルの断面積が
鋳造スラブ断面積の35超え〜45％を占める範囲に
至るまでの鋳造スラブ表面に対して行つたもので
あり、スラブ狭面冷却水量とスラブ広面冷却水量
の配分は単位面積当りでほぼ等分に行つた。すな
わち、単位面積当りのスプレー水量はスラブ狭面
側も広面側も実質的に同じとし、全スプレー水量
だけを変化させた場合について見たものである。
この第３図の結果より明らかな如く、鋳型直下の
スプレー水量とスラブコーナー凹状変形量とは明
白な相関があり、スプレー水量が多くなると変形
量は急激な増加をすが、３〜10c.c.／cm²・minの範
囲では変形量は実質上零となり、連鋳スラブの変
形を抑制しその形状崩れを起こさなかつた。 第４図は、この水冷銅板２，２′，４，４′から
成る鋳型直下のスプレー冷却水量をスラブ広面側
１，１′とスラブ狭面側３，３′とにその分配比を
変えてスプレーした二次冷却の場合における〔ス
ラブ狭面冷却水量／スラブ広面側冷却水量〕の比
と連鋳スラブコーナーの凹部並びにスラブサイド
凹凸量との関係を調べた結果を示す。この場合、
二次冷却の全スプレー水量は第３図で得られた好
ましい範囲３〜10c.c.／cm²・minのほぼ中間にあた
る約６c.c.／cm²・minとして、その分配比を変えた
ものである。それ以外の鋳造条件は第３図の場合
と実質的に同じである。この第４図の結果から明
らかなように、この比が大きくなるにつれ、つま
りスラブ狭面側の相対水量が多くなると、スラブ
コーナー凹状変形量は増大するが、スラブサイド
凹凸量はある値を境にしてこの比が小さくても大
きくても増大するような関係が見られる。すなわ
ち、この比が0.5より小さいとスラブコーナー凹
量は殆んど無いが、スラブサイド側の凹量が大き
くなつて図のａのような断面形状となり、このサ
イド面に割れの発生を見た。一方、この比が1.5
より大きくなると、スラブコーナー凹量が大きく
なり、このサイド面が凸形状の変形バルジングを
示し、図のｃの如き断面形状となつて、変形が著
しくなりスラブコーナー割れやブレークアウトが
多発した。しかし、この比が0.5〜1.5の範囲では
スラブコーナー近辺およびサイド面とも変形が実
質上なく、スラブ内外の割れが殆どないｂの如き
安定した矩形断面形状のスラブが得られた。 次にスプレーノズルからのスプレー態様を変え
て実施し、その結果を表２に示した。表２におい
て、サイドスプレーとは、第２図に示すスラブ狭
面側３，３′へのスプレーを意味し、最上段スプ
レーは第２図の７，７′のスプレーノズル、２段
目スプレーは第２図の８，８′のスプレーノズル、
第３段目のスプレーは第２図の９，９′のスプレ
ーノズルからのスプレーである。

【表】 表２の結果より、このサイドスプレーの実施に
さいし、最上段スプレーをフラツトスプレー、そ
れ以下の段をフルコーンスプレーにすることによ
つて、スラブサイド凹凸量の変動巾が著しく低減
できることが明らかである。 以上にスプレー冷却条件を種々変えた実施例に
おける調査結果を説明したが、これらの実施例を
通じて次のことも明らかとなつた。 前記連続鋳造条件下において、鋳型内を通過し
た直後の鋳造スラブ外周に形成された凝固シエル
の肉厚は前述の如く最低約15mmから25mm程度であ
つて、この時点での鋳造スラブ矩形断面積に占め
る凝固シエルの面積比は当該条件下における種々
の条件変化により18〜35％程度である。かかる鋳
造スラブが凝固を終え、さらに所定低温度に到達
するまでスプレー冷却を続行するのであるが、そ
のさいに鋳型内を通過した直後の鋳造スラブが凝
固完了するまで前述の条件範囲でのスプレー冷却
を行う必要はなく、実には鋳造スラブの凝固シエ
ルが鋳造スラブ断面積に占める面積比で35超え〜
45％に成長する間が好ましく且つ十分であること
が分かつた。この場合、鋳型内を通した直後の鋳
造スラブ外周に形成される凝固シエルがその鋳造
スラブ断面積に占める面積比で約45％を占めるに
至るまで鋳型内での一次冷却すれば、鋳型直下の
二次冷却における鋳造スラブの形状変化を生じさ
せずともすむことが考えられるが、それでは冷却
能力を増強しても鋳型内での冷却に長時間を要し
て非能率となり、この非能率な冷却が連続鋳造装
置全体の鋳造速度を律して装置全体の生産性を阻
害するし、最悪の場合には溶鋼の温度低下を誘発
し浸漬ノズルのノズル孔の閉塞による溶鋼の注入
不良や不能、完全な鋳造不能に陥る危険性を有す
るのである。また、鋳型の内壁面の摩耗が激し
く、内壁面が荒れて肉厚の一様な健全な凝固シエ
ルが発達し難くなりブレークアウト事故等も起こ
りやすくなるのである。 従つて、鋳型内を通過した直後の鋳造スラブに
おけるスラブ断面積に占める面積比が通常18〜35
％の範囲にあり、前記面積比の関係条件下でスプ
レー冷却を行うのである。連続鋳造条件によつて
も異なるが、本発明に従うスプレー冷却条件を施
すのは、鋳造スラブ長さにして鋳型直下1.0乃至
1.5m程度であり、これを超えたら急冷却を施し
た方が設備および必要スペース大を招かず、内部
品質上でも得策であることが分かつた。尚、凝固
シエルの肉厚調査は鋳造中任意の位置で肉厚を測
定できる簡便法としての高速鋲打法によつて行つ
た。 本発明に従つて連鋳スラブの形状を望ましい矩
形断面形状に整頓したSUS304およびSUS430の
連鋳スラブを多量に無手入圧延した。その結果、
従来の連鋳スラブの表面を研削手入したものと全
く品質レベルの変わらない製品が得られ、無手入
可能となつて製造歩留が３％向上できた。 表３は、従来のスラブ変形防止を考慮した代表
的な連鋳方式と本発明法の実施結果を、その操業
実績面で比較したものである。この表３の対比よ
り、本発明法は実操業面で非常に有利な方法であ
り、特に無手入圧延を可能とする意味で従来に比
べ極めて有意義な方法であることがわかる。

【表】 以上のように、本発明の連鋳スラブの連続鋳造
時における二次冷却方法は大きく設備改造を要す
ることなく鋳型内を通過した直後の鋳造スラブ表
面に対するスプレー冷却水量とその分配比の調節
且つ調整だけで最終的に連鋳スラブ形状が整頓で
きるので簡単且つ安価な方法であるとともに、本
発明法によると鋳造スラブ形状が変化するのを抑
制し矩形断面形状に安定して冷却できるので、ブ
レークアウト事故やスラブ内外の割れが減少で
き、無手入圧延量を拡大しかつ品質を落とさない
で歩留向上が達成できる。なお、本発明法の原理
はスラブのみならず、ブルームやビレツト等の連
続鋳造にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はスラブの連鋳用鋳型の狭面側から見た
断面図、第２図は同じく広面側から見た断面図、
第３図は鋳型直下スプレー水量とスラブコーナー
凹量との関係図、第４図は〔スラブ狭面冷却水
量／スラブ広面冷却水量〕比とのスラブコーナー
凹量およびスラブサイド凹凸量との関係図であ
る。 １，１′……スラブ広面、２，２′……鋳型の広
面水冷銅板、３，３′…スラブ狭面、４，４′……
鋳型の狭面水冷銅板、７，７′……最上段スプレ
ーノズル、８，８′……中段スプレーノズル、９，
９′……下段スプレーノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステンレス鋼の溶鋼を、広面内壁と狭面内壁
   の矩形断面形状を有する筒状の鋳型内に連続注入
   して該鋳型を介して一次冷却を行い、該鋳型から
   0.5〜1.0m／minの範囲の平均鋳造速度で鋳造ス
   ラブを引き抜きながら二次冷却を行つて厚さ155
   〜200mm、幅1030〜1280mmのステンレス鋼の連鋳
   スラブを連続鋳造する際の二次冷却方法におい
   て、外周の凝固シエルの断面積が該鋳造スラブ断
   面積の18〜35％を占めている鋳型からの引き抜き
   直後から、凝固シエルの断面積が鋳造スラブ断面
   積の35超え〜45％を占める範囲に至るまでの当該
   鋳造スラブ表面に対して、３〜10c.c.／cm²・minの
   範囲に調節した水量のもとで且つ（スラブ狭面冷
   却水量c.c.／cm²・min）／（スラブ広面冷却水量
   c.c.／cm²・min）の比を0.5〜1.5の範囲に調節した
   水量分配でスプレー冷却を施すことにより、該鋳
   造スラブの形状変化を抑制しその形状を整頓する
   ことを特徴とするステンレス鋼の連鋳スラブの連
   続鋳造時における二次冷却方法。 ２ 鋳造スラブ狭面への該スプレー冷却は、最上
   段をフラツトスプレー冷却、それ以下の段をフル
   コーンスプレー冷却する特許請求の範囲第１項記
   載の連続鋳造時における二次冷却方法。