JPH05208248A - 薄肉鋳鉄の連続鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉鋳鉄を連続鋳造するに際し、生産性を低
くすることなく、チルのない鋳鉄を破断なく鋳造可能と
すること。 【構成】 炭素飽和度｛Ｓc ＝Ｃ％／（4.23−Ｓi ％／
3.2)｝が１超である過共晶組成の鋳鉄について、Ｍｕｓ
ｓｙ型凝固の固液共存域に破断を生じない、該固液共存
域の温度勾配Ｇと、鋳込肉厚ｔとの関係を予め求め、鋳
込対象品の鋳込肉厚に応じて上記関係が成立するように
上記温度勾配を制御するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳鉄管を製造する等に
おいて好適な薄肉鋳鉄の連続鋳造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、特開平1-177048号公報に記載さ
れる如くの鋳鉄管の連続鋳造においては、凝固初期に生
成する固液共存域における表面凝固殻の安定した存在
が、鋳造管の破断を防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然るに、上述の固液共
存域に生ずる表面凝固殻は、厚肉の場合には安定するも
のの（図２（Ａ）参照）、薄肉の場合には不安定となり
易い（図２（Ｂ）参照）。これは、薄肉の場合、鋳型と
凝固鋳鉄とのエアギャップの不均一が大きくなる一方に
おいて、このエアギャップの適正制御が非常な困難を伴
うことに起因する。

【０００４】そして、表面凝固殻の不安定は、固液共存
域内で未凝固溶湯が差し込まなければならない凝固前線
への給湯不良を生じ、ひいては破断を生ずる虞れのある
ことを意味する。

【０００５】尚、連続鋳造時に、鋳鉄は薄肉になるほ
ど、溶湯の熱容量が小さくなるため著しく急冷され、そ
の結果準安定凝固してチル化し、黒鉛晶出量が著しく低
減するとともにセメンタイトが晶出して硬脆化する。

【０００６】特に、鋳型装置に中子を有し、この中子の
冷却速度制御（抜熱制御）が不可能である薄肉管の連続
鋳造にあっては、上述の表面凝固殻が不安定で破断を生
じ易く、またチル化し易い。

【０００７】このため、従来技術では、表面凝固殻が不
安定の場合にも、凝固前線への未凝固溶湯の差し込みを
確実として破断を生じないように、鋳造速度を遅くして
おり、生産性が低くならざるを得ない。

【０００８】本発明は、薄肉鋳鉄を連続鋳造するに際
し、生産性を低くすることなく、チルのない鋳鉄を破断
なく鋳造可能とすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、炭素飽和度｛Ｓc ＝Ｃ％／（4.23−Ｓi ％／3.2)｝
が１超である過共晶組成の鋳鉄について、Ｍｕｓｓｙ型
凝固の固液共存域に破断を生じない、該固液共存域の温
度勾配Ｇと、鋳込肉厚ｔとの関係を予め求め、鋳込対象
品の鋳込肉厚に応じて上記関係が成立するように上記温
度勾配を制御するようにしたものである。

【００１０】請求項２に記載の本発明は、前記関係が

【数２】 であるようにしたものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、下記〜の作用がある。 鋳鉄が過共晶組成であることに起因してＭｕｓｓｙ凝
固を生ずるものであるから、操業不安定要因となる表面
凝固殻を固液共存域に生ずることがない（図２（Ｃ）参
照）。

【００１２】一方、Ｍｕｓｓｙ凝固型の鋳鉄は一般に固
液共存域の表面強度が小さく、鋳造応力により破断を生
じ易い傾向にあるものの、本発明では、固液共存域の温
度勾配Ｇを鋳込肉厚ｔに応じて最適制御（温度勾配を一
定値以上に大きくする制御）するものであるから、Ｍｕ
ｓｓｙ凝固に起因して表面強度が小となる固液共存域の
範囲を減縮し、破断の発生を防止できる。 鋳鉄が過共晶組成であるから、黒鉛の初晶を生じてチ
ル化を抑制できる。

【００１３】上記、により、表面凝固殻が不安定
となり易く、且つ急冷され易い薄肉鋳鉄管等であって
も、破断を防止でき、破断を生じないように引抜速度を
遅くする必要がなく、引抜速度の増速化により、生産性
を低くすることがない。

【００１４】

【実施例】図１は固液共存域の温度勾配と鋳込肉厚との
関係を示す線図、図２は固液共存域の生成状態を示す模
式図、図３は連続鋳造装置を示す模式図、図４は鋳型装
置を示す断面図、図５は鋳型装置を示す端面図である。

【００１５】連続鋳造装置１０は、図３に示す如く、溶
湯保持炉１１の側面下部に形成した鋳込口１２に鋳型装
置１３を付帯して配設している。連続鋳造装置１０は、
鋳型装置１３により溶湯を冷却して鋳鉄管１４を形成
し、これを引抜鋳造する。

【００１６】連続鋳造装置１０は、鋳型装置１３の出側
にて鋳鉄管１４を支持するガイドローラー１５を備える
とともに、鋳鉄管１４を間欠的に引抜くための引抜装置
１６を備える。引抜装置１６は、ピンチローラー１７と
押えローラー１８とからなる。

【００１７】鋳型装置１３は、図４、図５に示す如く、
鋳型１９と中子２０とにより構成されている。

【００１８】鋳型１９は、中空状をなし、鋳込側端部に
中子保持内径部２１を備えるとともに、中子保持内径部
２１を除く略全長に渡る鋳型中心軸回りに管外面成形内
径部２２を備える。

【００１９】中子２０は、鋳型１９に装入され、鋳込側
端部に鋳型１９の中子保持内径部２１に嵌着されるフラ
ンジ部２３を備えるとともに、フランジ部２３を除く略
全長に渡る鋳型中心軸回りに設けられて鋳型１９の管外
面成形内径部２２との間に管成形通路２５を形成する管
内面成形外径部２４を備える。また、中子２０は、フラ
ンジ部２３における鋳型中心軸回りの複数位置（この実
施例では４位置）のそれぞれに上記管成形通路２５に連
通する溶湯注入通路２６を備える。各溶湯注入通路２６
の通路断面形状は円弧状である。尚、隣接する溶湯注入
通路２６に挟まれる継なぎ部２７の厚みｇは強度上許さ
れる限り小とし、各溶湯注入通路２６の通路面積をより
大とすることが好ましい。

【００２０】即ち、鋳型装置１３は、鋳型１９の中子保
持内径部２１に中子２０のフランジ部２３を嵌着固定
し、前記溶湯注入通路２６と管成形通路２５とをストレ
ート状に連通する。

【００２１】また、鋳型装置１３は、鋳型１９の引抜側
外周部に銅製の水冷ジャケット体３０を嵌着するととも
に、鋳型１９の鋳込側外周部に煉瓦からなるインサート
リング３１を嵌着することとしている。これにより、鋳
型装置１３は、水冷ジャケット体３０の部分を溶湯を凝
固させるための冷却部、インサートリング３１の部分を
非冷却部及び保持炉１１の炉壁１１Ａへの装着部として
いる。

【００２２】また、この実施例の連続鋳造装置１０は、
鋳型１３に流入した溶湯が過冷却することのないよう
に、中子２０の鋳込側端部に孔状のぬすみ２０Ａを設け
ている。

【００２３】然るに、鋳型装置１３にあっては、鋳型１
９を鋳込側の鋳型１９Ａと引抜側の鋳型１９Ｂとに２分
し、鋳込側の鋳型１９Ａと引抜側の鋳型１９Ｂとの間に
セラミックウールもしくはセラミックファイバー等の断
熱材料からなる断熱層１９Ｃを介在させている。ここ
で、断熱層１９Ｃは、水冷ジャケット体３０のインサー
トリング３１側端部相当位置に一致せしめられており、
引抜側鋳型１９Ｂの外周部に水冷ジャケット体３０を装
着することとしている。

【００２４】また、鋳型装置１３にあっては、鋳込側の
鋳型１９ＡをＳi₃Ｎ₄ −ＢＮもしくはＢＮ等の低熱伝導
率材料にて構成し、引抜側の鋳型１９Ｂを黒鉛もしくは
銅等の高熱伝導率材料にて構成している。尚、各材料の
熱伝導率（cal/cm℃sec)についてみると、Ｓi₃Ｎ₄ −Ｂ
Ｎは0.034 、ＢＮは0.083 、黒鉛は0.28である。

【００２５】また、本発明の実施においては、断熱層１
９Ｃを、水冷ジャケット体３０のインサートリング３１
寄り中間部相当位置に設定するものであっても良い。

【００２６】また、鋳型装置１３にあっては、中子２０
をＳi₃Ｎ₄ −ＢＮにて構成している。尚、中子２０はＳ
i₃Ｎ₄ −ＢＮに限らず、ＢＮ、黒鉛、銅等の金属にて構
成されるものであっても良い。

【００２７】また、本発明の実施においては、鋳込側の
鋳型１９と引抜側の鋳型１９Ｂとを共に同一材料、例え
ば黒鉛にて構成するものであっても良い。

【００２８】また、本発明の実施において、鋳型の引抜
側外周部に設けられる冷却手段は、引抜側の鋳型１９Ｂ
に冷却媒体流路を内蔵するもの、或いは鋳型回りに空冷
ゾーンを設けるもの等であっても良い。

【００２９】然るに、本発明者は、上述の連続鋳造装置
１０を用い、表１に示す過共晶組成のねずみ鋳鉄と球状
黒鉛鋳鉄について、鋳鉄管を製造した。そして、これら
の鋳鉄について、Ｍｕｓｓｙ型凝固の固液共存域に破断
を生じない、該固液共存域の温度勾配Ｇと、鋳込肉厚ｔ
との間に、

【数３】 の関係があることを予め求めた（図１参照）。

【００３０】

【表１】

【００３１】従って、本発明にあっては、上述の連続鋳
造装置１０を用い、過共晶組成の鋳鉄管を連続鋳造する
際し、鋳込み対象品の鋳込肉厚に応じて上記(1) 式が成
立するように上記温度勾配を制御するものとすることに
より、破断を生じない過共晶鋳鉄管を製造することがで
きる。

【００３２】ここで、連続鋳造装置１０の操業におい
て、固液共存域の温度勾配の制御は、(a) 水冷ジャケッ
ト体３０等の冷却手段による冷却状態の制御、(b) 引抜
装置１６による引抜速度状態の制御、(c) 鋳型装置１３
の構成材料の変更等によりなされる。

【００３３】本実施例によれば、下記〜の作用があ
る。 鋳鉄が過共晶組成であることに起因してＭｕｓｓｙ凝
固を生ずるあるものであるから、操業不安定要因となる
表面凝固殻を固液共存域に生ずることがない（図２
（Ｃ）参照）。

【００３４】一方、Ｍｕｓｓｙ凝固型の鋳鉄は一般に固
液共存域の表面強度が小さく、鋳造応力により破断を生
じ易い傾向にあるものの、本発明では、固液共存域の温
度勾配Ｇを鋳込肉厚ｔに応じて最適制御（温度勾配を一
定値以上に大きくする制御）するものであるから、Ｍｕ
ｓｓｙ凝固に起因して表面強度が小となる固液共存域の
範囲を減縮し、破断の発生を防止できる。 鋳鉄が過共晶組成であるから、黒鉛の初晶を生じてチ
ル化を抑制できる。

【００３５】上記、により、表面凝固殻が不安定
となり易く、且つ急冷され易い薄肉鋳鉄管１４であって
も、破断を防止でき、破断を生じないように引抜速度を
遅くする必要がなく、引抜速度の増速化により、生産性
を低くすることがない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、薄肉鋳鉄
を連続鋳造するに際し、生産性を低くすることなく、チ
ルのない鋳鉄を破断なく鋳造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は固液共存域の温度勾配と鋳込肉厚との関
係を示す線図である。

【図２】図２は固液共存域の生成状態を示す模式図であ
る。

【図３】図３は連続鋳造装置を示す模式図である。

【図４】図４は鋳型装置を示す断面図である。

【図５】図５は鋳型装置を示す端面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新中 博昌 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 斉藤 博 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 市野 健司 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 佐藤 祐一郎 富山県富山市下新日曹町１−93 大平洋製 鋼株式会社富山製造所内 (72)発明者 渡辺 譲 富山県富山市下新日曹町１−93 大平洋製 鋼株式会社富山製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素飽和度｛Ｓc ＝Ｃ％／（4.23−Ｓi
   ％／3.2)｝が１超である過共晶組成の鋳鉄について、Ｍ
   ｕｓｓｙ型凝固の固液共存域に破断を生じない、該固液
   共存域の温度勾配Ｇと、鋳込肉厚ｔとの関係を予め求
   め、鋳込対象品の鋳込肉厚に応じて上記関係が成立する
   ように上記温度勾配を制御することを特徴とする薄肉鋳
   鉄の連続鋳造法。
2. 【請求項２】 前記関係が 【数１】 である請求項１記載の薄肉鋳鉄の連続鋳造法。