JPH0451263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼塊の製造方法およびその装置に係
り、特に鋳型内に注入した溶鋼上面に溶融スラグ
を装入し、溶融スラグにエネルギーを供給して溶
鋼を加熱、保温する大型鋼塊の製造方法およびそ
の装置に関する。

〔従来の技術〕

凝固収縮に伴なう鋼塊の欠陥を防止するため
に、鋼塊頭部に押湯を付けることが一般的に行わ
れ、押湯の保温法には各種の工夫がなされてい
る。中でも押湯内溶鋼面の上に溶融スラグを装入
し、その溶融スラグ内に電極を浸漬して電極と溶
鋼の間、あるいは複数の電極間に電流を流し、ス
ラグの抵抗発熱を利用して押湯内溶鋼を加熱する
方法はすでに公知であり、エレクトロスラグホツ
トトツプ法と呼ばれている。

この方法は、特開昭47−39817号等にオースト
リアVEW社カプフエンベルグ工場での実施例が
報告されており、同工場ではBEST法と称してい
る。その概要は第２図に示す如く、定盤２上に鋳
型４が載置され、その上に液体によつて冷却され
た押湯枠６が乗つている。溶鋼８は鋳型４に接す
る外側から凝固殻１０を形成し、押湯枠６の中に
溶融スラグ１２が装入され、その外側は凝固スラ
グ１４となつている。溶融スラグ１２には消耗性
電極１６が浸漬され電源１８に接続している。ま
た直流電流の重畳により特殊な冶金反応を付加す
る場合には補助電極２０が設けられる。

上記装置によれば切り捨てられる押湯の量をで
きるだけ少なく抑え、かつ鋼塊内での収縮孔の発
生を避けられるばかりか、鋼塊底部の負偏析、頭
部の正偏析および介在物の改善が可能である。

また、イタリアのテルニ社においても、耐溶損
性の耐火物でライニングした非水冷式の押湯枠を
用いて鋳造している。

しかしながら、これらの方法により大型の鋼塊
を製造する場合には次のような問題があつた。す
なわち、非水冷式の押湯枠を用いた場合その熱容
量により冷却されて、注入直後にはスラグ、溶鋼
の凝固殻が形成されるが、スラグへのエネルギー
供給開始と共にこれらが再溶解し、凝固収縮によ
つてできる鋳型と溶鋼凝固殻の隙間に流れ込む。
凝固殻が再溶解しない場合でも融点の低い液状ス
ラグだけが流れ落ち、その結果、頂部に残留する
スラグ浴の液面が低下して、所要のジユール熱を
発生させるに必要な溶融スラグの電気低抗を確保
できなくなる。また、溶融凝固殻まで再溶解した
場合には、比重の大きい溶鋼が優先的に隙間に流
れ込むため鋼塊外面は２重肌になり、厚板等の製
品に残つて品質を悪化させるばかりか、鋼塊の型
抜きが困難になる。また、押湯枠よりさらに下方
の鋳型本体内面の凝固殻まで再溶解すると長時間
溶鋼が接するために、鋳鉄製鋳型の内面が溶損す
る問題も生じてくる。

一方、液体冷却方式の押湯枠を使用した場合に
は、鋳造期間を通じてスラグならびに溶鋼の凝固
殻が形成されるが、凝固収縮により溶鋼凝固殻と
押湯枠および鋳型との間に隙間が形成される際、
収縮量の差からスラグと溶鋼の凝固殻の接合面に
ずれが生じ不連続となる。その結果、この不連続
部よりスラグが流れ落ち、前記と同じ問題を生じ
る。

この問題を解決する方法として、スラグに面す
る溶鋼の縁部を冷却することを基本思想とし、冷
却された押湯枠と溶鋼凝固殻との間にできた隙間
内に進入しようとするスラグを、隙間入口におい
て凝固させてシール栓を形成し、更にスラグがそ
こに進入するのを防止する方法が特開昭53−
73425号に示されている。この方法における押湯
枠の冷却は、耐火物質で部分的にその側部が裏付
けされた金属構造物の金属構造により熱が吸収さ
れて冷却が行われる場合、すなわち、熱容量で冷
却、凝固させる場合を含む。

第３図、第４図および第５図は上記方法に示さ
れる実施例である。第３図で溶鋼の縁部と押湯枠
６の冷却内壁間の接触域においてはＡ地点からＢ
地点までが強力に冷却される。溶鋼凝固殻が収縮
するとAB間の冷却された溶鋼凝固殻はA′B′に移
動する。スラグはこの収縮により形成された環状
隙間に入るが、隙間の入口で固化され、更に進入
しようとするスラグに対してシール栓２２を形成
する。このシール栓２２の形成により、スラグ浴
の高さはほぼ一定に保たれるので、ジユール熱を
発生するための通電状態は変化しない。それ故に
必要なエネルギーの供給だけでなく、それに依存
する治金学的効果は長い時間にわたり一定に維持
される。

次に、第４図は溶鋼８を鋳型４より上まで注が
ない場合の実施例で、突出部２４が溶鋼凝固殻の
収縮を妨げないよう、円錐面２６には垂直線に対
して角度αを設けているが、凝固収縮時には前記
と同様AC〜A′C′間にスラグのシール栓２２が形
成される。また、第５図は金属構造物２８に耐火
物３０が裏付けされた押湯枠が使用され、金属構
造物２８の熱吸収により冷却して同様のことを行
う実施例である。

以上の如く、上記従来の方法によればスラグ、
溶鋼が鋳型と凝固殻の間隙に流入するのを防止す
ることが可能であるが、冷却した押湯枠を用いた
場合には次の欠点がある。

(イ) 鋼塊内の収縮孔の発生を防止するには残溶鋼
深さに対して残溶鋼の未凝固表面積が大きいほ
ど、すなわち残溶鋼プールが偏平なほど有利で
ある。しかるに上記方法においては、押湯枠内
の鋼浴面周辺を常に凝固させているため未凝固
表面はその内部に限定され、残溶鋼プール形状
の改善効果が制約される。

(ロ) 溶融スラグ側面および溶鋼を積極的に冷却し
ているため熱損失が大きく、鋼塊重量ｔ当りの
所要投入電力量が大きくなる。これは電源設備
費、操業費の増加を招く。

(ハ) 同一鋳型では湯量（鋼塊重量）の変更が難し
い。

(ニ) 鋳型ごとに押湯枠を冷却するための設備を要
し設備費がかさむ。

一方、非冷却式の押湯枠の場合には、スラグ、
溶鋼が鋳型と凝固殻との間隙に流入するのを防止
する技術は公開されておらず、２重肌の対応に若
慮し、エネルギー投入に際し制約を受けるという
問題点があつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、溶融スラグにエネルギーを供給する押湯法に
おいて、鋳型を凝固殻の間に溶鋼および溶融スラ
グが流入するのを防止し、鋼塊頭部の保温を有利
に実施して残溶鋼のプール形状を偏平に保ち、溶
鋼の凝固収縮に起因する収縮孔の発生を避けられ
る鋼塊の製造方法およびその装置を提供するにあ
る。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

上記の本発明の目的は次の２発明によつて達成
される。

第１発明の要旨とするところは次の如くであ
る。すなわち、鋳型内に溶鋼を注入し、前記溶鋼
面上に溶融スラグを装入し、前記溶融スラグにエ
ネルギーを供給して前記鋳型内の溶鋼を加熱保温
する鋼塊の製造方法において、前記鋳型上部の内
面に環状の枠を設け前記枠の下端と鋳型との隙間
をシールした後前記枠内に溶鋼を注入し、前記鋳
型内面に形成された凝固殻と前記枠とを一体化さ
せて内部に前記溶鋼および溶融スラグを湛える容
器を形成し、前記溶鋼および溶融スラグが鋳型と
鋳型に接する凝固殻との間に形成される隙間に流
入するのを防止することを特徴とする鋼塊の製造
方法である。

第２発明の要旨とするところは次の如くであ
る。すなわち、鋳型内に鋼塊を注入し前記溶鋼面
上に溶融スラグを装入し前記溶融スラグにエネル
ギーを供給して前記鋳型内の溶鋼を加熱保温する
鋼塊の製造装置において、前記鋳型の内面に設置
され下端全周が前記溶鋼に浸漬し上端全周が前記
溶融スラグ面より高い環状の枠と、前記枠の下端
と前記鋳型との隙間を閉塞するシール部材と、を
有して成り、前記枠内に溶融スラグを収容するこ
とを特徴とする鋼塊の製造装置である。

本発明の詳細を第１図に図示の実施例により説
明する。第２図の従来装置と同様な部分は重複す
るので説明を省略するが、本発明の特徴とすると
ころは、鋳型４の内側に少なくとも溶鋼８、溶融
スラグ１２の未凝固期間中は存在し、凝固殻１０
と一体化する環状の枠３２を設けたことである。
枠３２は下端全周が溶鋼８に浸漬し上端全周が溶
融スラグ面より高い高さを有し、枠フレーム３４
および枠ライニング３６から構成され、枠フレー
ム３４はその全面もしくは内面を第１図に示す如
く枠ライニング３６で裏打ちされている。

枠３２は、溶鋼注入中は、鋳型４内に落下しな
いように図示されていない固定具により支持され
ているが、注入後は鋳造期間中を通して、凝固殻
の上下方向の収縮に追随するよう昇降自在にガイ
ドするだけでよい。

枠ライニング３６の材質は耐火物もしくは断熱
材であるが、耐溶損性のすぐれた耐火物、特に
CaF₂を含むスラグに対して耐溶損性の高いAl₂O₃
質、MgO質、CaO質を主成分とする耐火物もし
くはMgO質と炭素を主成分とする耐火物が好ま
しい。

また、枠フレーム３４は溶鋼８と接した場合に
一体化しやすい材質のものを使用するが、一方鋳
造期間中は枠ライニング３６の膨張に耐え、溶鋼
８、溶融スラグ１２を漏洩しないものでなくては
ならない。かかる材質として例えば鋳鉄、鋼板等
が挙げられるが、凝固殻１０との一体化を図るた
め、その下端を薄くし、溶鋼注入中にその一部を
あえて溶解させて凝固殻１０との接合性を向上さ
せる場合もある。

枠３２の下端と鋳型４との上記の隙間は極力狭
くして溶鋼８の流入を防止すぺきである。その理
由は、枠３２は鋳造終了時において鋼塊と一体化
しているが、鍜造あるいは圧延にかける際に枠３
２を取り除く必要があり、枠３２の外面側に侵入
し凝固した溶鋼は枠フレーム３４をガス切断等で
除去するのを妨げ、また鋼塊歩留を低下させるか
らである。従つて、枠３２の下端は鋳型４の内面
形状に合わせて製作し、枠３２の下端と鋳型４と
の隙間には、アスベスト、砂、ダライ粉等のシー
ル部材３８を充填しておくのがよい。

また枠３２は上記説明から明らかな如く、回収
再使用は困難であるので消耗品となる。従つて枠
フレーム３４、枠ライニング３６は厚さを薄く
し、形状を簡素化して製作費を下げるのが望まし
い。

なお本発明の装置では要求される鋼塊重量に合
わせて枠の下端レベルを調整することにより、同
一の鋳型で任意の重量の鋼塊を製造できる利点も
ある。本発明では、鋳型の内面に枠３２を設け、
枠３２の下端と鋳型との隙間をシールし、枠３２
と凝固殻１０を一体化させ、鋳造期間中、枠内部
に溶鋼、溶融スラグを保持して、鋳型４と凝固殻
１０の隙間４０に溶鋼および溶融スラグが流入す
るのを防止することにより、溶鋼の凝固収縮に起
因する収縮孔の発生防止を有利に実施することが
できた。

〔実施例〕

第１図に示す本発明法により34tの偏平鋼塊を
製造した。すなわち、1050mm×2250mmの断面寸法
の鋳型に16mm厚の鋼板の内面に45mm厚のMgO−
Ｃれんがを高さ540mmまでライニングした枠を設
け、枠の下端と鋳型との隙間にはアスベスト布、
ダライ粉から成るシール部材を10〜20mm厚さに充
填して閉塞した。

上記の鋳型に溶鋼を枠の下端から300mm上方ま
で、すなわち1900mmの高さまで下注ぎし、次に
1560℃溶融スラグを200mmの高さまで注入した後、
径450mmの鋼製電極を用いて、最大700KW、
Hr／ｔ、平均240KW、Hr／ｔのエネルギーを投
入した。鋳造終了後、型抜きして鋼塊を調査した
が外面には２重肌スラグの洩れはなく、内質もす
ぐれ、また鋳型内面の溶損もなかつた。

〔発明の効果〕

本発明は上記実施例からも明らかな如く、鋳型
の上部に枠を設け、枠の下端と鋳型との隙間を閉
塞し、枠と凝固殻を一体化して溶鋼と溶融スラグ
を湛え、溶融スラグにエネルギーを供給すること
によつて、溶融スラグ、溶鋼が鋳型と凝固殻間の
隙間に流入するのを防止すると共に、鋼塊頭部の
保温を有利に実施し、収縮孔、ボロシテイ、偏析
の少ない、内部品質のすぐれた鋼塊を得ることが
できる。

本発明は鋼塊の内部品質が製品品質を左右する
発電機ロータ材、圧延機のバツクアツプロール用
素材のような高級な大型鍜鋼品およびざくのない
極厚板素材の製造を目的として、凝固中の溶鋼上
部を溶融スラグを用いて加熱保温するに際し、安
定した操業および優れた品質の確保を達成する上
で極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示す鋼塊の製造装置の
断面図、第２図は従来のBEST法を示す製造装置
の断面図、第３図、第４図および第５図はいずれ
も従来の押湯法を示す製造装置の断面図である。 ４…鋳型、８…溶鋼、１０…凝固殻、１２…溶
融スラグ、３２…枠、３４…枠フレーム、３６…
枠ライニング、３８…シール部材、４０…隙間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳型内に溶鋼を注入し、前記溶鋼面上に溶融
   スラグを装入し前記溶融スラグにエネルギーを供
   給して前記鋳型内の溶鋼を加熱保温する鋼塊の製
   造方法において、前記鋳型上部の内面に環状の枠
   を設け前記枠の下端と鋳型との隙間をシールした
   後前記枠内に溶鋼を注入し、前記鋳型内面に形成
   された凝固殻と前記枠とを一体化させて内部に前
   記溶鋼および溶融スラグを湛える容器を形成し、
   前記溶鋼および溶融スラグが鋳型と鋳型に接する
   凝固殻との間に形成される隙間に流入するのを防
   止することを特徴とする鋼塊の製造方法。 ２ 鋳型内に溶鋼を注入し前記溶鋼面上に溶融ス
   ラグを装入し前記溶融スラグにエネルギーを供給
   して前記鋳型内の溶鋼を加熱保温する鋼塊の製造
   装置において、前記鋳型の内面に設置され下端全
   周が前記溶鋼に浸漬し上端全周が前記溶融スラグ
   面より高い環状の枠と、前記枠の下端と前記鋳型
   との隙間を閉塞するシール部材と、を有して成
   り、前記枠内に溶融スラグを収容することを特徴
   とする鋼塊の製造装置。 ３ 前記枠は全面もしくは内面を耐火物もしくは
   断熱材で構成した特許請求の範囲の第２項に記載
   の鋼塊の製造装置。