JPH0399762A - 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、幅変更可能な鋳型を用いた連続鋳造方法に関
するものである。

〔従来の技術］ 幅変更可能な鋳型は、第６図に示すように、対向する広
面鋳型壁１１と、この広面鋳型壁１１の内面に沿って移
動可能に設げられた対向する狭面鋳型壁１２とで構成さ
れ、狭面鋳型壁１２の背面には、狭面鋳型壁１２を前後
進させるための駆動手段１３が、また広面鋳型壁１１の
背面には、狭面鋳型壁１２の側面への締付けおよび締付
は解除手段１４がそれぞれ設けられている。また、この
鋳型は、第７図に示すように、通常の連続鋳造用の鋳型
と同様、鋳型の内幅が上部より下部が狭くなるテーパー
ｋが付与され、そのテーパーには、鋳造される溶鋼の収
縮量に見合う量のテーパーで、予め計算または実験等で
求められた値が採用されている。そして、このような鋳
型の幅変更は、先ず、締付けおよび締付は解除手段１４
を作動して広面鋳型壁１１を僅かに後退させ、次いで駆
動手段１３を作動して狭面鋳型壁１２を広面鋳型壁１１
の内面に沿って所定幅になる位置まで移動した後、再び
締イζｊけおよび締付は解除手段１４を作動して広面鋳
型壁］１を前進させ、広面鋳型壁１１を狭面鋳型壁１２
の側面へ締付りて行われている。

一方、上記の如き幅変更可能な鋳型を使用して連続鋳造
により得られた鋳片は、省エネルギや製造リードタイム
の短縮等を目的として、連続鋳造後の熱鋳片を直接熱間
分塊圧延や熱間圧延にかりる所謂ボットチャージ圧延法
（ＩｊＣＲ法）が行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、」二連したボットチャージ圧延法を効果的に
行うためには、高温無欠陥鋳片の技術の確立が不可欠と
されているが、特に中炭素ＩＩ　（Ｃ：Ｑ。

０８〜０．１８ｗｔχ）の場合は、鋳造中に鋳片の表面
割れが発生し易く、ホットチャージ圧延の大きな妨げと
なっている。この表面割れの中で鋳型内現象が直接関与
するものは、第８図に示すように、縦割れ１５とコーナ
ー横割れ１６に大別されるが、中でも、コーナー横割れ
１６は、複雑な機構によって発生ずるもので、今までに
充分な解明が成されていなかった。

そこで、本発明者等は、この点に着目し、幅変更可能な
鋳型におけるコーナー横割れ（以下コーナー横割れと言
う）の発生機構について鋭意研究を行った。その結果、
コーナー横割れば、連続鋳造中の鋳型振動に伴って発生
ずるオシレーションマークの底に生しること、オシレー
ションマーク深さとコーナー横割れの発生頻度は、第９
図に示すように、深さが０．８ｍｍ以上の深いオシレー
ションマーク（以下、デイプレッションと言う）はど発
生率が高くなること、さらに割れ部分にはモール１′パ
ウダーが観察され、コーナー横割れは、鋳型内の比較的
メニスカスに近いところで発生していること、またミク
ロ組織を観察すると、第１０図に示すように、馴れ発生
部の二次デンドライトアーム間隔が広がっており、コー
ナー横割れ部は凝固遅れが生じていること、等が認めら
れた。

上記結果を基にコーナー横割れの発生機構を推察すると
、第１１図に模式的に示すコーナー横割れの発生機構図
が整理される。即ち、先ず鋳型内のメニスカス１７の近
傍において、鋳型振動に伴いデイプレッション１８ある
いはその核が生成し、その部分では、鋳型壁１９からの
抜熱量が小さくなるため凝固遅れ２０が進行すると共に
熱応力が集中し、著しい場合は内部割れ２１が生し、脆
化域が形成される。次いでこの部分に引張り応力が作用
し鋳片外表面が破断２２シ、コーナー横割れ１６となる
。この引張り応力としては、鋳型下部における鋳型と鋳
片との間の摩擦力が想定される。

このようなことから、コーナー横割れの発生防止のため
には、デイプレッションの生成防止と、鋳型下部におけ
る鋳型と鋳片との間の摩擦力の低減が必要である。

上記デイプレッションの生成防止には、場面変動を抑制
することが効果的であることが知られている。具体的に
は、場面変動には、小刻みな短周期変動と大きくうねっ
た長周期変動とがあり、第１２図乃至第１３図に示すよ
うに、短周期変動は、デイプレッション発生と密接な関
係が見られ、−刃長周期変動は、直接コーナー横割れに
大きな影響を持っでおり、両変動共抑制しなければなら
ない。例えば、短周期変動は、鋳型内における浸漬ノズ
ルからの狭面鋳型壁に向く溶鋼吐出流速と溶鋼吐出゛角
度とに相関があり、溶鋼吐出流速が速いほど、また溶鋼
吐出角度が浅いほど湯面変動が大きくなるので、浸漬ノ
ズルを適正にして鋳型挟間近傍の溶鋼上昇流を抑制させ
ることで大幅に改善することができる。また、長周期変
動は、タンデイツシュのスライドバルブの機械的精度お
よび制御系の応答速度に相関があり、これらを向上させ
ることで大幅に改善することができる。このようにして
、デイプレッションの発生を低減させることはできるが
、諸々の要因が絡み完全に防止することはできない。

一方、鋳型下部における鋳型と鋳片との間の摩擦力の低
減には、鋳型狭面のテーパー量とモールドパウダーの影
響を大きく受けるものと考えられる。中でも、鋳型狭面
のテーパー量が鋳片の凝固収縮量以上である場合、狭面
側凝固殻は狭面鋳型壁に接触することで成長する。これ
に対し、コーナ一部における凝固殻は狭面鋳型壁より押
し込まれたような変形状態となり、コーナ一部に局所的
に高い接触圧が立つ、この場合、温度が高く、凝固殻の
強度が小さい場合はこの接触圧によって、狭面鋳型壁と
鋳片との間の摩擦力が局所的に増大し、オシレーション
マークの谷部を起点とするコーナー横割れが発生ずる。

また逆に、鋳型狭面のテーパー量が鋳片の凝固収縮量以
下である場合、狭面側凝固殻と狭面鋳型壁とは接触し難
くなり、狭面鋳型壁からの抜熱量が少なくなるので、狭
面側凝固殻はあまり成長せず、鋳型の出口でブレークア
ウトを生じることによる。従って、鋳造される鋳片の凝
固収縮量に見合った鋳型狭面テーパー量を設定しなげれ
ばならないが、凝固収縮量は、鋳型サイズ、鋳片速度、
鋼種、溶鋼静圧等の要因によって異なり、いままでは常
に適正なテーパー量にコントロールすることは難しかっ
た。

そこで、本発明は、上記の未だ解決されていない、幅変
更可能な鋳型における鋳型狭面のテーパー量をコントロ
ールして、コーナー横割れの発生を防止した連続鋳造方
法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係わる連続鋳造方
法は、溶湯を、幅変更可能な鋳型を用いて連続鋳造する
に際し、対向する狭面鋳型壁のテーパーを下記式により
求めたテーパーに調節しながら鋳造するものである。

Ｋ−１０００・ｔｘ／Ｖｃ　　−ｔ α”’ａ’ｗ　　°　ｔ　″ 但し、 Ｋ：狭面壁のテーパー（ｍｍ／ｍ） α＝凝固収縮量（ｍｍ） ■ｃ　；鋳造速度（ｍｍ／ｓｅｃ） Ｌ：メニスカスからの経過時間（ｓαＣ）ａ：凝固収縮
定数 ｎ；凝固収縮指数 Ｗ：鋳型サイズ（ｍｍ） Ｌ；メニスカスから鋳型下端部までの距＾Ｉｆ（ｍｍ）
以下、本発明の詳細な説明する。

上述した鋳型サイズ、鋳片速度、鋼種、溶鋼静圧等の凝
固収縮量に関する要因をベースに、第１図に示す鋳型向
凝固−凝固殻変形解析モデルを作成し、この解析モデル
から最適な鋳型狭面テーパーを求めることを試みた。但
し、凝固を支配する鋳型と凝固殻間の熱伝達係数はモー
ルドパウダーのフィルム厚さとエアーギャップの関数と
し、比熱やヤング率等の物性値は温度を関数としたデー
タを用いた。本解析手法を用い、Ｃ：０．１２１１１ｔ
％中炭素鋼、鋳型サイズ２３０ｍｍ　Ｘ　１２３０闘、
鋳造速度１．４ｍ／ｍｉｎに想定した時のコーナ一部に
おける凝固殻の変形および鋳型狭面との接触状態を、メ
ニスカス下２２２ｍｍ、　　４５５ｍｍ、　　６８８ｍ
ｍ、　　９００ｍｍの各位置で、且つ狭面テーパー■を
１０ｍｍ／ｍ、　　８ｍｍ／ｍ、　　６ｍｍ／ｍ。

４ｍｍ／ｍと変えて解析した。その解析結果を第２図に
示す。この図より明らかなように、鋳型狭面テーパーが
１０ｍｍ／ｍ乃至８ｍｍ／ｍの場合は、狭面が凝固殻を
押しつけ変形を起こしている。鋳型狭面テーパーが４ｍ
ｍ／ｍの場合は、狭面側の凝固殻と狭面壁は接触せず凝
固殻の成長が遅れブレークアウトが発生する危険性があ
る。また第３図は、上記解析結果を、各狭面テーパー別
にコーナ一部における鋳型と凝固殻との接触圧で整理し
たもので、この図より明らかなように、鋳型狭面テーパ
ーが１０ｍｍＺｍ乃至１３ｍｍ／ｍと大きい場合は、凝
固殻の表面温度が高い即ち凝固殻の強度が小さい状態で
接触圧が生じている。このように凝固殻の強度が小さい
状態で接触圧が生じると、オシレーションマーク底部を
起点としてコーナー横割れが発生し易くなるものと考え
られる。従って本解析によれば、鋳型サイズ２３０ｍｍ
　Ｘ　１２３０ｍｍ、鋳造速度１．４ｍ／ｍｉｎにおけ
る最適鋳型狭面テーパーは５〜７ｍｍ／ｎ＋稈度と考え
られる。

上述した解析手法により、幅変更可能な鋳型の代表的な
鋳型サイズ、鋳造速度について解析し、解析結果を基に
適正な狭面テーパーを計算によって求めることを試みた
。その結果、下記関係式Ｋ　＝１０００　・ｒｘ／Ｖｃ
　　−Ｌα−ａ　・　ｗ−Ｌ” 但し、 Ｋ：狭面壁のテーパー（ｍｍ／ｍ） α：凝固収縮堡（ｍｍ） ■ｃ　：鋳造速度（ｍｍ／ｓｅｃ） Ｌ：メニスカスからの経過時間（ｓｅｃ）ａ：凝固収縮
定数 ｎ：凝固収縮指数 Ｗ：鋳型→ノ′イズ（ｍｍ） Ｌ；メニスカスから鋳型下端部までの距離（「ｍ）が成
立つことが判明し、この式により求めたテーパーに対向
する狭面鋳型壁のテーパーを調節しながら鋳造すること
により、凝固殻にデイプレッションが生じたとしても、
コーナー横割れの発生を防止した連続鋳造ができる。

尚、上記式において、メニスカスからの経過時間ｔ　（
ｓｅｃ）は、２０≦Ｌ≦Ｌ／Ｖｃ−１０の範囲に特定す
ることが望ましく、その理由は、この範囲を外れて２０
〉ｔになると、鋳型サイズ、鋳造速度によってはコーリ
・一部の凝固殻の表面温度が１２５０°Ｃ以上になる場
合があり、凝固殻の充分な強度が得られないことがある
ため、またｔ＞Ｌ／Ｖｃ−１０になると、狭面側凝固殻
が凝固遅れを起こす危険があり、鋳型出口においてブレ
ークアウトを起こす危険があるためである。

（実　施　例〕 代表的な鋳型サイズおよび鋳造速度に対応する最適鋳型
狭面テーパー（ｍｍ／ｍ）を、上記狭面テーパーの算出
式により求め下表に示す。

表 上表の中、鋳型サイズ５１２３０、鋳造速度１．４ｍ／
ｍｉｎの場合を例に、本発明例として鋳型狭面テーパー
量を最適な場合の６．０ｍｍ／ｍに設定し、また比較例
として鋳型狭面テーパー量を８．０ｍｍ／ｍと１０．０
ｍｍ／ｍに設定して、第４図に示ず幅変更可能な鋳型に
より、中炭素ｉ（Ｃ：０．０９〜０．１５ｗｔ％）の連
続鋳造を行い、これにより得られた鋳片のコーナー横割
れを調査した。この調査結果を第５図に示す。

第５図によれば、本発明例は、比較例よりもコーナー横
割れ発生指数が格段に低く、充分にコーナー横割れを防
止した連続鋳造が行えた。

尚、第４図において、１は狭面鋳型壁、２は広面鋳型壁
、３は溶鋼、４は狭面鋳型１を前後に駆動すると同時に
挟間テーパー星を制御する装置、５はテーパー計、６は
演算機を示す。そして上記実施例では、鋳型狭面テーパ
ー量を予め演算機６に設定した例をのべたが、テーパー
計５および図外の溶鋼温度計等からの測定値を元に演算
機６により処理された出力信号により連続鋳造しながら
鋳型狭面テーパー量を変えることもできる。

また、第５図に示す結果は、前述した解析手法により得
られた結果とよく一致していることが分かる。

［発明の効果］ 上述したように、本発明に係わる連続鋳造方法によれば
、幅変更鋳型による連続鋳造において、狭面テーパー■
に適切にコントロールして、鋳片のコーナ一部に発生す
るコーナー横割れを防止した連続鋳造ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳型内ａ・固−凝固殻変形解析モデル図、第
２図は、第１図に示すモデルによる鋳片の凝固殻の変形
および鋳片と鋳型狭面との接触状態を示す模式図、第３
図は、メニスカスからの距離に対応したコーナ一部にお
ける凝固殻の鋳型への接触圧を示すグラフ図、第４図は
、本発明に係わる連続鋳造方法に適用される装置の説明
図、第５図は鋳型狭面テーパー■に対する鋳片のコーナ
ー横割れとの関係を示すグラフ図、第６図乃至第７図は
、幅変更可能な鋳型の説明図、第８図は、鋳片における
欠陥の説明図、第９図は、オシレーションマーク深さと
コーナー横割れの発生との関係を示すグラフ図、第１０
図は、コーリー−横割れ部の金属組織図、第１１図は、
コーナー横割れの発生機構図、第１２図は、短周期湯面
変動量とオシレーションマーク深さとの関係を示すグラ
フ図、第１３図は、畏周期湯面変動量とコーナー横割れ
の発生との関係を示すグラフ図である。 １　狭面８ＪＩ型壁　　　　２　広面鋳型壁３　溶鋼 ４　狭面鋳型壁のテーパー■等の制御装置５　テーパー
計　　　　６　演算機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　溶湯を、幅変更可能な鋳型を用いて連続鋳造するに際
   し、対向する狭面鋳型壁のテーパーを下記式により求め
   たテーパーに調節しながら鋳造することを特徴とする連
   続鋳造方法。 Ｋ＝１０００・α／Ｖｃ・ｔ α＝ａ・ｗ・ｔ＾ｎ 但し、 Ｋ：狭面壁のテーパー（ｍｍ／ｍ） α：凝固収縮量（ｍｍ） Ｖｃ：鋳造速度（ｍｍ／ｓｅｃ） ｔ：メニスカスからの経過時間（ｓｅｃ） ａ：凝固収縮定数 ｎ：凝固収縮指数 ｗ：鋳型サイズ（ｍｍ） Ｌ：メニスカスから鋳型下端部までの距離（ｍｍ）