JPH04294843A - 連続鋳造用鋳型の制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造用鋳型の制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造用鋳型は、通常６００〜１２０
０ｍｍの長さを有するもので、鋳型内壁は高い熱伝導率
を有する材料、すなわち銅または銅合金等により構成さ
れている。

【０００３】このような鋳型を用いて鋳造を行う場合、
溶鋼は鋳型壁内部に供給される冷却媒体（例えば、水）
により間接的に冷却作用を受け、鋳型壁に接する部分か
ら漸次凝固が進行し、凝固シェルの厚さが内部溶鋼の流
体静力学的圧力に耐え得る程度まで成長するに伴い、凝
固シェルは収縮し、鋳型壁と凝固シェルとの間に空隙を
生じる。

【０００４】特に、矩形断面を有する鋳型においては、
鋳型の広面壁中央部と接する鋳片凝固シェルは内部の溶
鋼圧力により外側に膨出し易く、鋳型壁面と比較的よく
接触し易いが、鋳型広面側端部および狭面側の下部にお
いては空隙が顕著に現れ易い傾向がある。

【０００５】この空隙発生は鋳片から鋳型壁への熱伝導
効率を著しく低下させ、鋳片の凝固シェル成長を大きく
阻害し、凝固シェル厚さの不均一による表面縦割れ等品
質欠陥の誘因となり、さらには凝固シェル破損によるブ
レークアウトの大きな要因となる場合が多い。これは、
現状連続鋳造設備の大きな基本的問題点となっており、
特に高速鋳造化指向への最大の障害になっている。

【０００６】上記目的を達成するために本発明者等は、
先に「矩形断面を有する連続鋳造組立鋳型において、相
対する２対の鋳型壁のうちの何れか一方もしくは両方の
鋳型壁を鋳片鋳込方向に２段以上に分割形成すると共に
、最上流側鋳型壁を除く下流側鋳型壁を複数の冷却水ガ
イド板で鋳片幅方向に分割構成し、対を成す下流側鋳型
壁を構成する前記夫々の冷却水ガイド板を互いに接離移
動可能に構成した連続鋳造用鋳型」を提案している（特
願平１−３６６４３号、特願平１−１２３５５３号）。

【０００７】また、かかる構成の連続鋳造用鋳型の構成
要素である対を成す冷却水ガイド板のそれぞれの相対す
る面に給水口列と排水口列を交互に設けてこれら給水系
および排水系の圧力を検出し、この検出値にもとづいて
鋳片と下流側鋳型壁間に形成される水膜厚さ、冷却水流
速を鋳片幅方向において均一と成すように前記対を成す
各々の冷却水ガイド板の接離移動制御を行うこととして
いる。

【０００８】冷却水ガイド板の制御方法において、給水
口列と排水口列の圧力を検出し、この検出値にもとづい
て制御している。鋳片の鋳込み方向の凹凸によっては、
その凹凸が存在するにもかかわらず圧力差が検出されな
い場合がある。したがって、鋳片の凹凸、すなわち凝固
の進行の不均一にもかかわらず、冷却水の速度は変わら
ないので、適正な冷却強度が得られず、場合によっては
ブレークアウトが発生することもある。

【０００９】鋳型と鋳片との間の間隙を測定する方法の
１つとして、パウダ・フィルムからの放射エネルギを測
定する方法が提案されている（鉄と鋼、’８３−Ｓ１６
１）。しかし、冷却水ガイド板と鋳片との間ではパウダ
・フィルムがほとんどないと考えられるので、上記の方
法は利用できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】鋳型広面側端部および
狭面側下部に成形される空隙による鋳型冷却能の低下を
防止し、凝固シェル成形を増進し、均一化し、潤滑の改
善により鋳型壁の摩耗を防止することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造用鋳型
の制御方法は、矩形断面を有する連続鋳造用組立鋳型に
おいて、相対する２対の鋳型壁のうちの少なくとも１対
の鋳型壁と鋳片鋳込み方向に少なくとも２段に分割成形
すること、上段側の鋳型壁には強制潤滑を施すこと、下
段側の鋳型壁には水冷冷却を施すこと、該下段側の鋳型
壁を複数の冷却水ガイド板で構成すること、各冷却水ガ
イド板に金属間間隔測定装置を埋設して該冷却水ガイド
板の内面と鋳片表面との間隙を測定すること、該間隙を
所定量に保持するように各冷却水ガイド板を互いに独立
して鋳片表面に関して移動させることからなる手段によ
って、上記課題を解決している。

【００１２】

【作用】下段側鋳型を構成する冷却水ガイド板に金属間
間隔測定装置を埋設し、鋳込み中に冷却水ガイド板と鋳
片との間隙を常に一定範囲内に制御することによって、
冷却強度を一定に保つことができる。

【００１３】本発明における鋳型の制御方法において、
鋳片幅方向において均一と成す鋳片と下段側鋳型壁間に
形成される水膜厚さ、冷却水流速値は何等限定されるも
のではないが、本発明者等の研究・実験によれば水膜厚
さは０．２〜３．０ｍｍ、冷却水の流速は６〜４０ｍ／
Ｓの範囲に設定すれば、下段側鋳型に高速水膜による強
冷却と強制潤滑の２つの機能を持たせることができる。

【００１４】

【実施例】図１から７までを参照して、本発明の連続鋳
造用鋳型の制御方法の実施例について説明する。

【００１５】本発明の方法は、図１に最もよく示すよう
に、矩形断面を有する連続鋳造用組立鋳型１００におい
て、相対する２対の鋳型壁のうちの少なくとも１対の鋳
型壁を鋳片１０の鋳込み方向１１に少なくとも２段（１
，２）に分割成形する（図示例では２段）。上段側鋳型
１の鋳型壁１２には通常の強制潤滑を施す。下段側鋳型
２の鋳型壁１２には水冷冷却を施す。下段側の鋳型壁を
複数の冷却水ガイド板３で構成し、各冷却水ガイド板３
に金属間間隙測定装置（図２の（Ｃ））を埋設して冷却
水ガイド板３の内面と鋳片１０の表面との間隙を測定す
る。この間隙を所定量に保持するように各冷却水ガイド
板３を互いに独立して鋳片表面に関して移動させる。

【００１６】図１は本発明の一実施例を示したものであ
り、連続鋳造用鋳型１００を上段側鋳型１と下段側鋳型
２に２分割にした場合の組込み構造を示す。ところで、
上段側鋳型１は通常、テーパーを付与された鋳型壁、ま
たは相対する２対の平行鋳型壁を有する。一方、下段側
鋳型２は例えば図１の（Ａ）に示す短冊状または同図の
（Ｂ）に示す亀甲状に類する形状の複数の冷却水ガイド
板３より構成される。それぞれ例えばシリンダ４等の移
動装置にリンク８をかいして連結され、対を成す鋳型壁
面が接離移動できるように成されている。

【００１７】冷却水ガイド板３の上端部には、金属間間
隔測定装置（図２の（Ｃ））７を埋設し、冷却水ガイド
板３の内面と鋳片の表面との間隙を測定する。測定した
間隙が常に一定値（例えば１．０〜２．０ｍｍ）になる
ように、各冷却水ガイド板３に連結された各シリンダ（
図示せず）を調節することにより、冷却強度が常に一定
になる。

【００１８】図２は下段側鋳型２の鋳型壁を構成する冷
却水ガイド板３の概略を示すものである。当冷却水ガイ
ド板３には給水口５の列と排水口６の列を交互に設け、
給水口５および排水口６の少なくとも一方を図２の（Ａ
）に示すようにスリット状長孔とすることによって、鋳
片１０と冷却水ガイド板３との間に形成された水膜内の
冷却水の均一な流れを実現できる。

【００１９】図３は、通常の鋳型の場合の鋳型冷却水と
鋳片表面間の総活熱伝達係数の鋳造方向分布を測定し、
図示したものである。この分布から大体において鋳型メ
ニスカスから約１００〜３００ｍｍ以上下方において空
隙が発生し易く、最上流側鋳型の長さは、メニスカス下
１００〜３００ｍｍの長さを持たせることが有効である
こと、また鋳片凝固シェル厚さの増加には平均総活熱伝
達係数が１０００ｋｃａｌ／ｍ２　・ｈｒ・℃以上の下
流側鋳型冷却能力が必要であることがわかる。これを改
善するために、通常鋳型の冷却水増大、または冷却水圧
力の上昇等種々の試みがなされてきたが、前記空隙の生
成により限度がある。そこで、本発明者等は高速水膜の
利用を思いつき、鋭意研究を重ねた結果、鋳型を上記し
たように構成し、かつ鋳型壁と鋳片間に形成される水膜
厚さを０．２〜３．０ｍｍ、冷却水の平均流速ｖを６〜
４０ｍ／Ｓの範囲に限定すれば、水膜の厚さの変動を防
止して鋳型幅方向の厚み精度を確保し、強冷却化、強制
潤滑がより効果的に行えることを見出した。以下、この
水膜条件につき詳細に説明する。

【００２０】図２の（Ａ）に示す冷却水ガイド板３の給
水口５から流出した冷却水の平均流速ｖを８ｍ／Ｓに制
御して、鋳造中の平均水膜厚さδと、その変動幅Δδｗ
　を測定した結果を図４に示す。同図からもわかるよう
に、鋳造中の平均水膜厚さδが３．０ｍｍ以上および０
．２ｍｍ以下になると水膜の変動幅Δδが増加する。

【００２１】その理由として、平均水膜厚さδが、０．
２ｍｍ以下になると、局所的な水膜切れが生じ、さらに
冷却水ガイド板３が熱変形し、水膜の変動幅Δδが大き
くなったものと推定される。また、併せて同図中に鋳造
された鋳片凝固シェルの厚さ偏差Δｄを示しているが、
水膜の変動幅Δδと同じ傾向を示しており、凝固シェル
の厚さの均一化を良好にするには平均水膜厚さδを０．
２〜３．０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。図示
省略したが、上記図４に示した傾向は、冷却水の流速を
６〜４０ｍ／Ｓの範囲内で変化させた場合も同様であっ
た。

【００２２】次に、平均水膜厚さδを０．５ｍｍにして
、冷却水の平均流速を１〜１００ｍ／Ｓの範囲で変化さ
せて、鋳型冷却水と鋳型表面間の総活伝達係数を調べた
結果を第５図に示す。同図からもわかるように、冷却水
の平均流速ｖが６ｍ／Ｓ未満であると、水膜の水温が上
昇して気泡の発生を招き、冷却能が不足する。また冷却
水の平均流速ｖが４０ｍ／Ｓ以上になっても熱伝達係数
は余り上昇せず、冷却水を大量に流すために設備が大掛
りとなるので、冷却水の平均流速ｖは６〜４０ｍ／Ｓの
範囲とすることが好ましい。上記の傾向は、水膜の平均
水膜厚さδを０．２〜３．０ｍｍの範囲内で変化させた
場合も同様であった。

【００２３】湾曲半径が１０ｍの１点矯正型連続鋳造機
において、スラブサイズが２００ｍｍ厚×１２００ｍｍ
幅の低炭素アルミキルド鋼を鋳造速度が５．０ｍ／分で
鋳造した。Ｎｏ．１ストランドの鋳型には、本発明法を
用い、上段側鋳型の長さは３５０ｍｍ（メニスカス下２
５０ｍｍ）である。下段側鋳型には図２の（Ａ）に示す
短冊状冷却水ガイド板（幅１００ｍｍ、長さ５５０ｍｍ
）を２８個取り付けた。

【００２４】Ｎｏ．２ストランドは、従来の鋳型を使用
した。鋳片短辺のバルジング量を図６に示す。本発明法
によれば、短辺バルジング量が小さく、冷却能が大きい
ことがわかる。また、ホワイトラインから求めた凝固シ
ェル厚の変動量を図７に示す。本発明は変動量が少ない
ことがわかる。

【００２５】本発明法を用いれば、５．０ｍ／分の安定
鋳造が可能となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、鋳型広面側端部および
狭面側下部に形成される空隙による鋳型冷却能低下を防
止することができ、凝固シェル成形を増進均一化し、４
．０ｍ／分以上の高速鋳造を安定して実施することがで
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法を適用された連続鋳造用鋳型
の一部破断側面図である。

【図２】冷却ガイド板を示す説明図であって、（Ａ）は
その一部の正面図、（Ｂ）は別の変更例の正面図、（Ｃ
）は縦断面図である。

【図３】通常鋳型の鋳型冷却水と鋳片表面間の総活熱伝
達係数の鋳造方向分布を示すグラフである。

【図４】平均水膜厚さ変動および凝固シェル厚さと平均
水膜厚さとの関係を示すグラフである。

【図５】冷却水平均流速と、鋳型冷却水と鋳片表面間と
の総活熱伝達係数との関係を示すグラフである。

【図６】本発明法による短辺バルジング量の比較を示す
グラフである。

【図７】本発明法による凝固シェル厚の変動を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１　　上流側鋳型 ２　　下流側鋳型 ３　　冷却水ガイド板 ４　　シリンダ ５　　給水口 ６　　排水口 ７　　金属間間隔測定装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　矩形断面を有する連続鋳造用組立鋳型
   において、相対する２対の鋳型壁のうちの少なくとも１
   対の鋳型壁を鋳片鋳込み方向に少なくとも２段に分割成
   形すること、上段側の鋳型壁には強制潤滑を施すこと、
   下段側の鋳型壁には水冷冷却を施すこと、該下段側の鋳
   型壁を複数の冷却水ガイド板で構成すること、各冷却水
   ガイド板に金属間間隔測定装置を埋設して該冷却水ガイ
   ド板の内面と鋳片表面との間隙を測定すること、該間隙
   を所定量に保持するように各冷却水ガイド板を互いに独
   立して鋳片表面に関して移動させることからなる連続鋳
   造用鋳型の制御方法。