JPH04135045A - 金属の連続鋳造装置 - 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、金属の連続鋳造時に発生する鋳片の表面欠
陥、特にタンディシュと鋳型を直結した鋳造装置を用い
て鋳造する際、タンディシュ、鋳型および液体金属が同
時に接する部分（以下、三重点と記す）から発生する表
面欠陥を防止する金属の連続鋳造装置に関する。

（従来の技術） 連続鋳造鋳片の品質向上と鋳造の高速化のために、鋳造
時にｔｍ力を利用する方法が、例えば、特開昭５１−６
５０２３号公報、特開昭５２−３２８２４号、特開昭５
８−３５６号公報などに種々提案されている。

上記特開昭５１−６５０２３号公報の方法は、鋳型上部
に通電コイルを設け、これに交流電流を供給してｔ磁的
ピンチ力を発生させ、それによって溶湯を特定の空間に
閉じ込めたり開孔部や継ぎ目への流入を抑制し、安定し
た連続鋳造を行おうとするものである。

しかしこの方法を実操業で行うためには、コイルと鋳型
の形状および配置の改良、溶湯表面における誘導電流の
局部的高密度化、コイルと溶湯の効果的な冷却法など解
決すべき点が多い。

特開昭５２−３２８２４号公報の方法は、鋳型を包囲す
るように配置された通電コイルに交流電流を供給してメ
ニスカス部を湾曲させ、パウダーの鋳型面への侵入を円
滑にすると共に初期凝固における鋳型と鋳片の接触圧を
軽減することにより鋳片の表面性状の向上を図るもので
ある。

しかしこの方法では低周波の交流電流が鋳型内を通過す
るためにパウダーが溶湯中に巻き込まれるという新たな
問題が発生する。また、鋳片が薄スラブの場合、その長
辺側では磁場が透過するために効果が期待できないとい
う問題もある。

特開昭５８−３５６号公報の方法は水平連続鋳造法を対
象にしたもので、タンディシュに臨む鋳型端面付近に磁
場発生用通電コイルを配置し、鋳型とタンディシュの接
合面から溶湯を排除して鋳造の高速化を図ろうとするも
のである。

しかしこの方法も前記特開昭５１−６５０２３号公報の
方法と同様の問題を有している。特に特開昭５１−６５
０２３号公報の鋳造装置のように、耐火物製給湯ノズル
、金属製鋳型および液体金属による三重点ができる装置
では、鋳型による冷却のために耐火物の鋳型に隣接する
部分に凝固シェルが成長して固着する。この凝固シェル
は鋳造とともに引き抜かれるので耐火物が破断し、それ
が原因になって鋳片表面に欠陥が発生することが多い、
三重点における表面欠陥を防止するには液体金属をそこ
から離反させるのがよいが、それを行うためには鋳型に
おける誘導電流の発生を抑制すると共にコイルを三重点
にできるだけ近づける必要がある。

しかし通電コイルを鋳型に極端に近づけると短絡を起こ
したり、鋳型のコーナ部にジュール熱が集中して発生す
るなどの問題が起こる。従って、コイルで発生するピン
チ力を直接液体金属に作用させる上記の方法では液体金
属を確実に排除することは困難である。

（発明が解決しようとする間Ｂ） 鋳型とタンディシュが直接結合した鋳造装置（タンディ
シュ・鋳型の直結鋳造装置と呼ばれる）では、タンディ
シュ、液体金属および鋳型が同時に接触する三重点から
表面欠陥が発生しやすい。

この発明の課題は、上記タンディシュ・鋳型の直結鋳造
装置を使用して高品質の鋳片を高速度で鋳造することに
あり、具体的な目的は、■三重点の磁束密度を高めて三
重点における液体金属の形状を制御することにより鋳片
の表面欠陥の発生を防止し、更に■熱膨張による鋳型の
変形を抑制し、且つ■鋳片引き抜きの際の鋳型と鋳片の
辷り応力を緩和することが可能な装置を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、基本的にはタンディシュ・鋳型の直結鋳造装
置において液体金属が三重点に接することがない状態で
鋳造を行うことによって鋳片の欠陥を無くするもので、
本発明者らの下記のような知見を基にしている。

ａ９９通ミコイル液体金属間に発生するピンチ力を用い
て直接三重点の液体金属を排除する方法は、誘導電流が
液体金属より鋳型の方に多く発生するので効果的でない
。

ｂ、鋳型上部にスリットで分割されたセグメント部分を
設け、ここに通電コイルを用いて誘導電流を積極的に生
起させ、それにより二次的に生ずる鋳型と液体金属に発
生するピンチ力を利用すれば、三重点の液体金属を確実
に排除できる。

Ｃ１三重点におけるピンチ力を特別に高めるためには、
タンディシュと接する鋳型の最上端部に内周側にスリッ
トを設けた拡大部（以下「フランジ」と記す）を設け、
このフランジのの下方を周回するように多重巻き通電コ
イルを設けて、その中間コイルを幾何学的に三重点に最
も近接するように配置すればよい。

ｄ、フランジの外周側を一体構造とし、鋳型とフランジ
を機械的に結合すると通電コイルが設置し易くなり、且
つ熱膨張による変形に対する鋳型強度を高めることがで
きる。

ｅ、鋳型のセグメント部分にスリットを設けても、その
スリット部分は磁束密度が高いので液体金属の差し込み
は起こりにくい、仮に、若干の液体金属の差し込みが起
こっても鋳型下部内面のスリットの延長線上に溝を設け
ることにより鋳型と鋳片の間の辷り応力を緩和できる。

このような知見に基づく本発明は、下記の金属の連続鋳
造装置を要旨とする。

ｒ液体金属を貯留するタンディシュと、このタンディシ
ュに直結した金属製鋳型と、この鋳型を周回し高周波電
流を供給する通電コイルを備えた連続鋳造装置であって
、前記鋳型は、その上部に鋳造方向に延びる複数のスリ
ットにより分割された内部冷却可能な構造のセグメント
部分を有し、このセグメント部分の最上端部には、内部
冷却可能で円周方向に拡大した金属製構造体が機械的に
結合されており、この金属構造体は外周側は一体構造で
あり、内周側には前記セグメント部分のスリットの延長
線上にスリットが設けられており、前記通電コイルは鋳
型のセグメント部分の外側と前記金属構造体のスリット
の下側部分を周回するように多重巻きに配置されている
ことを特徴とする金属の連続鋳造装置１ 上記の連続鋳造鋳造装置は、鋳型下部のスリットが存在
しない部分の内面に、セグメント部分のスリットの延長
線上に位置する凹状の溝が設けられていることが望まし
い、またこの溝は、その幅がスリットの幅よりも広いこ
とが望ましい。

更に、本発明の連続鋳造装置の前記フランジの内周側に
設けたスリットの幅は、セグメント部分のスリットの幅
より広めにするのが望ましい。

（作用） 以下、本発明の連続鋳造装置を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の連続鋳造装置の一例を示す図で、（ａ
）は縦断面図、ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視平面図である
。なお、（ｂ１図には、フランジ内の冷却水通路の一部
を点線で示しである。第２図は、この装置の一部断面斜
視図である。

第１図および第２図に示す本発明の鋳造装置は、耐火物
製のタンディシュｌに内部水冷構造の金属製鋳型２が直
結される構造のものであり、鋳型２は下方から順に直筒
部２−１、セグメント部分２−２、およびフランジ２−
３からなる。フランジ２−３はタンディシュ１の底面に
接しており、セグメント部分２−２の開口部がタンデイ
ツシュ１の開口部と一致している。

鋳型のセグメント部分２−２は、鋳造方向に延在する複
数のスリット４ａによって分割されている部分である。

第２図に示すように、フランジ２−３はセグメント部分
２−２に、例えば享ジ構造で着脱自在に機械的に結合さ
れており、その内周側（鋳型中心側）には、前記のスリ
ン）４ａの延長線上にスリット４ｂが形成されている。

フランジ２−３の外周側は、強度を保つためにスリット
のない一体構造になっている。

鋳型のセグメント部分２−２の外周とフランジ２−３の
下方側には、多重巻きの通電コイル３が配置されている
。三重点（第１図（ａ）のＰ点）における磁束密度を高
め、その部分の溶湯を効果的に排除するためには、多重
に巻かれたコイルの中で、特に中間コイルが幾何学的に
三重点に最も近接するように配置するのが望ましい。

第１図および第２図中で、２ａおよび２ｂは鋳型の冷却
水路、３ａはコイル冷却水路、５は液体金属、６は凝固
シェル、１０は給湯ノズルである。

鋳型の下方には鋳型およびタンディシュの振動装置７に
鋳型を載せるための鋳型支持アーム８が取り付けてあり
、通電コイル３は鋳型支持アーム８と鋳型最上端のフラ
ンジ２−３の間に固定して配置されている。前記のよう
に、フランジ２−３とセグメント部分２−２とを着脱自
在な機械的構造で結合するようにすれば、装置の組立が
容易であり、しかも、この機械的結合によりセグメント
部分の強度を高めることができるので、鋳型の熱変形が
抑制され、安定して連続鋳造を行うことができる。

本発明の鋳造装置では、上述のようにセグメント部分２
−２および鋳型最上端のフランジ２−３にスリン）４ａ
および４ｂがそれぞれ一致した方位に形成されているの
で、コイル表面を流れる電流と液体金属の表面を流れる
誘導電流が直接作用せず、鋳型表面を流れる誘導電流を
介して相互作用する効果を生じ、コイルと液体金属との
間の短絡を防ぐとともに磁束密度を高くすることができ
る。従って、三重点前面の液体金属が、電磁的ピンチ力
により効率よく排除され、第１図（ａ）にＰで示す空洞
が形成され、表面欠陥の発生を防止できる。

なお、セグメント部分のスリット４ａの間隙は技術的に
可能な限り狭くすることにより、液体金属の差し込みを
防止することができる。この間隙が狭いと、フランジ内
周側スリット４ｂの方位を一致させ難いが、第２図に示
すように、フランジ内周側スリット４ｂの間隙をセグメ
ント部分のスリット４ａの間隙より広くすることにより
、スリットの方位を容易に一致させられる。フランジは
液体金属と直接接触しないので、そのスリット間隙を大
きくしても液体金属の差し込みが起こることはない。

セグメント部分では他の領域よりも磁束密度が高いので
湯差しが起きる可能性は小さい。しかし、鋳造の初期な
ど非定常の鋳造過程においては液体金属の差し込みの可
能性も考えられる。この場合、スリットの下端において
液体金属の差し込みで生成した鋳片のハリが鋳型に拘束
されてブレークアウトの発生原因になることがある。こ
れを回避するため、第２図に示すように、セグメント部
のスリン）４ａの延長上の鋳型直筒部内面に断面が凹状
の溝９を鋳型の下端まで設けるのが望ましい。

このような構造であれば、溝の部分では鋳型と鋳片が接
触せずに空間ができ、上記のパリが生成してもこの空間
に落ちるから、鋳型と鋳片の慴動が円滑になり、辷り応
力が緩和されブレークアウトの危険がなくなる。

スリット４ａおよび４ｂの数は、特に限定されないが、
内径１００ｍ＋−一の鋳型に対しては４〜４０個程度が
好ましい、その個数が少ない場合にはスリット間の電位
差が増加して短絡の危険が生ずる。

逆に多すぎると回路距離の積算値が大となりジュール熱
損失が増加する。スリン）４ａの幅と長さはそれぞれ０
．１〜１＋＊ｍ、５０〜５００−　　であることが望ま
しいが、必ずしもこの値に限定するものではない。

このように本発明の装置によれば、三重点から液体金属
を排除することが可能になるから、そこから発生する表
面欠陥を無くすることができる。

併せて溶湯の電磁攪拌も行われるので内質においても優
れた鋳片が得られる。

（実施例） 前述の第１図（ａ）、（ｂ）および第２図に示す装置に
より丸鋳片を鋳造した。鋳造装置の諸元および鋳造条件
は下記のとおりである。

■鋳型：内径１００ｍ園、直筒部外径１３０ｍｍ、フラ
ンジ部外径３５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ■鋳型フラン
ジとセグメント部分の接続構造：深さ２１１１１．ピッ
チｌ■のネジ構造■スリット：セグメント部分・・・輻
０．ＩＩ、鋳造方向長さ１５０Ｉ フランジ・・・幅１＋ｍｓ、水平方向長さ１２０＋ｗｍ
（セグメント部分とフランジ部のそれぞれに個数３２個
） ■鋳型の直筒部内面における溝の深さと輻：０．２ｗｕ
ａ　Ｘ　Ｏ，２＋ｗｍ ■通電コイル：外径２０ｍｍ、肉厚ｌａｍ、巻き数３■
通電コイルに流した実効を凍：　　２０（１００Ａ■高
周波を流の周波数：　２０　Ｋ１１ｚ■調種：炭素ｔｉ
ｔ（重量％で、Ｃ：０．２％、Ｍｎ：０．４％Ｓｉ：０
．３％、Ｐ　：０．０２％、Ｓ　：０．０２％）■溶鋼
温度：　１５２０℃ ［相］鋳造速度：２．２ｍ／ｓｉｎ ■給湯ノズル内径：　８０ｍｍ ＠？８鋼ヘッド（溶鋼自由表面から鋳型三重点までの距
り：４０〜７０ｍｍ ■鋳片直径：　　Ｌｏｏｓｍ 鋳造に際しては鋳型と通電コイルに常温の冷却水を供給
しつつ、鋳型の下方から直径ｌＯＯ■−１長さ７０■−
のダミーバーをタンディシュの下端部まで挿入した。そ
のあと溶鋼を鋳型内に給湯して凝固シェルを形成させつ
つ２．２＋ｗ／ｓｉｎの速度で、４０秒間連続して引き
抜いた。その際、三重点における溶鋼の排除状況を観察
するために磁気共鳴の緩和時間差を検出して画像処理を
行った結果、三重点に溶鋼の存在しない空洞Ｐ（第１図
（ａｌ参照）が形成されていることが確認された。鋳造
終了後、鋳片の表面および内部を検査したところ、コー
ルドシャフトに起因する表面欠陥は全くなく、偏析や割
れなどの内部欠陥もない品質のきわめて良好な鋳片であ
った。

（発明の効果） 本発明の連続鋳造装置によれば、タンディシュ、鋳型お
よび液体金属が同時に接触する三重点から液体金属をほ
ぼ完全に排除することができる。従って、コールドシャ
ットによる鋳片表面の欠陥を無くすることができ、同時
に溶湯の！磁撹拌も行われるので、内質も優れた連続鋳
造鋳片を製造することが可能になる。また鋳型の熱変形
も少ないから、鋳造作業の安定性も高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の連続鋳造装置の説明図で
、第１図（ａ）は継断面図、第１１ｍ（ｂｌは、第１図
（ａ）のＡ−Ａ矢視水平断面図、第２図は一部断面斜視
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体金属を貯留するタンディシュと、このタンデ
   ィシュに直結した金属製鋳型と、この鋳型を周回し高周
   波電流を供給する通電コイルを備えた連続鋳造装置であ
   って、前記鋳型は、その上部に鋳造方向に延びる複数の
   スリットにより分割された内部冷却可能な構造のセグメ
   ント部分を有し、このセグメント部分の最上端部には、
   内部冷却可能で円周方向に拡大した金属製構造体が機械
   的に結合されており、この金属構造体は外周側は一体構
   造であり、内周側には前記セグメント部分のスリットの
   延長線上にスリットが設けられており、前記通電コイル
   は鋳型のセグメント部分の外側と前記金属構造体のスリ
   ットの下側部分を周回するように多重巻きに配置されて
   いることを特徴とする金属の連続鋳造装置。（２）鋳型
   下部のスリットが存在しない部分の内面に、セグメント
   部分のスリットの延長線上に設けられた凹状の溝がある
   ことを特徴とする請求項（１）の金属の連続鋳造装置。