JPH05318035A - 連続鋳造用鋳型の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 〔目的〕連続鋳造用鋳型銅板と、該銅板を裏面より支持
するバックプレート間のスリットを冷却水路として噴流
する従来の鋳型銅板の冷却方法では、湯面直下部では銅
板が４００℃を越すことがしばしばあり、かつ鋼種によ
る適正冷却度の制御が不可能であったのでこれを解決す
る。 〔構成〕バックプレートを高さ方向に１段もしくは複数
段に区分し、かつ鋳型幅方向にも同一位相に、鋳型銅板
の裏面に向って斜上方に開口する複数の噴流口を設け、
これを選択使用することにより、鋳型の高さ方向ならび
に幅方向に、鋳型の抜熱能を任意に制御する冷却方法を
とる。 〔効果〕湯面直下部の最高温部でも３００℃を越すこと
がなく、鋳型銅板の寿命が延長され、しかも連鋳する鋼
種によって最適冷却度で鋳造できるので鋳片品質の向上
が可能となった。

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冷却方
法に係り、特に鋳型銅板とこれを支持するバックプレー
ト間に冷却水路を設け、下端部から上端部へ向って冷却
水を噴流する従来法に加えて、鋳型の高さ方向に１段も
しくは複数段に区分する高圧水路を形成し、かつ鋳型幅
方向にも同一位相に設け、抜熱能を鋳型の幅方向になら
びに高さ方向に調整して、鋳型銅板の寿命の延長と同時
に鋳片品質の向上を図り得る連続鋳造用鋳型の冷却方法
に関し、主としてスラブもしくはブルームの連続鋳造分
野に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造用鋳型には、熱伝導に優
れ、かつ延性を有する銅板が使用されて来た。鋳型銅板
の構造は、４枚の銅板をそれぞれ加工し、組立てる方式
と、角パイプもしくは丸パイプの一体物を鋳型として用
いる方式があり、通常１５０mm以下のビレット連鋳には
後者が使用され、大型のブルームおよびスラブ用には前
者の方式が用いられている。１５０mm以下のビレット連
鋳の如く、サイズが小さい場合には、銅板をボルトで固
定せずとも大した熱変形を起さないため、銅パイプの一
体物として周囲を全面水冷ジャケットとする方式が採用
できるが、スラブの如く大断面の場合には熱変形を起す
ので、これを防止するため通常１５０〜２００mmのピッ
チで、銅板を剛性の高いバックプレートにボルトで固定
する方式をとっている。この場合、鋳型銅板側に予め溝
を造っておけば、バックプレートを取り付けた時に両者
の間に空隙が形成されるので、この空隙を冷却水路とし
て鋳型の下端部から上端部に向って冷却水を噴流させる
方法がとられている。

【０００３】上記の如き冷却水による従来の冷却方法で
は、鋳込方向の抜熱の制御がきわめて困難である。鋳型
内の高さ方向の熱流束分布の一例を鋳型と対応して第４
図に示すが、熱流束は鋳型２内の溶鋼湯面直下１６で最
大値をとり、通常平均抜熱量の約２倍であることが知ら
れている。すなわち、鋳型の冷却能力と熱負荷の関係が
湯面近傍が最も厳しく、如何にしてこの領域の冷却能力
を上げるかが長年の課題であり、これにより初期の凝固
シェル生成速度が決定されると共に、鋳型の寿命も左右
されるものである。鋳型の冷却能力が下ると、当然銅板
自身の温度が上がる。通常鋳型銅板は３５０℃を越すと
熱応力による塑性変形を受け寿命を著しく短縮するの
で、操業中は鋳型銅板は常に３５０℃以下に保持しなけ
ればならない。ところが連続鋳造速度が速くなると抜熱
すべき熱量も多くなり、従来の通常の冷却方法では鋳造
速度が２ｍ／minを越えると銅板温度が著しく上昇し、
時には鋳片側表面の銅板温度が３５０℃を越して４００
℃程度になることも珍しくなかった。従来、鋳型銅板の
温度を下げるために、通常２０mm程度ある厚みを１０mm
程度まで薄くして冷却効果を大にする方法をとっている
が、通常鋳型銅板は熱歪等が発生すると、何回も削り直
して使用するため、銅板厚みを初めから薄くすると、そ
れだけ寿命が短くなりランニングコストが高くなるの
で、この方法は好ましい方法ではない。

【０００４】その他の鋳型銅板の冷却方法の従来技術と
して特開昭６２−２７０２５１、特開昭６３−１８８４
５２、特開昭６３−１８３７４９等がある。これらの概
要について以下に述べる。 特開昭６２−２７０２５１；この発明の要旨とするとこ
ろは次の如くである。すなわち、「連続鋳造設備用モー
ルドの外表面がスプレ水によつて冷却され、かつモール
ド長手方向に流量配分が施されているスプレ冷却モール
ドから成り、このモールドの下方部分でモールドのコー
ナー部に冷却水が当るようにスプレノズルを配置した部
分に電磁撹拌用電磁コイルを設けてなることを特徴とす
る電磁撹拌装置を備えた連続鋳造設備用スプレ冷却モー
ルド。」である。

【０００５】特開昭６３−１８８４５２；この発明の要
旨とするところは次の如くである。すなわち、「連続鋳
造用モールドの外表面をスプレ水によって冷却するスプ
レ冷却モールドにおいて、外筒を上端に蓋体を有する内
筒とを着脱可能に結合してウオータージケットを構成す
るとともに、前記外筒には結水用マニホールドを設け、
また前記内筒の内側にはスプレーノズルを取付け、モー
ルド本体の上端が前記蓋体に結合されてなることを特徴
とするウオータージャケット式スプレ冷却モールド。」
である。

【０００６】特開昭６３−１８３７４９；この発明の要
旨とするところは次の如くである。すなわち、「モール
ドの外表面に冷却水をスプレして冷却するスプレ冷却モ
ールドにおいて、モールドの面の部分を冷却するスプレ
ノズルと、角の部分を冷却するスプレノズルを、各々の
ノズル間距離の中間に来るように配置したことを特徴と
するスプレ冷却モールド。」である。しかし、これらの
鋳型銅板の冷却は、いずれも背面側からスプレーノズル
で冷却する方法をとっているものの、いずれも小断面の
ビレット連鋳にしか適用できない。

【０００７】かかる観点から大断面のスラブ連鋳に適用
可能で、特に最も温度の高くなる湯面部直下に相当する
鋳型銅板を強冷できる冷却方法が必要であることが判明
した。そこで本発明者らは、先に特願平１−２５４０４
１にて、「低、中炭素鋼用連鋳鋳型およびその鋳造方
法」として、下記要旨の連鋳鋳型を開示した。すなわ
ち、「冷却水路を内蔵する銅板より成る連鋳鋳型におい
て、前記冷却水路が前記鋳型内壁に近接して強抜熱域を
形成する鋳型上部と、前記冷却水路が前記鋳型内壁から
離れて緩抜熱域を形成する鋳型中、下部と、を有して成
ることを特徴とする低、中炭素鋼用連鋳鋳型。」であ
る。しかして具体的には、鋳型内湯面近傍の強抜熱域の
冷却水路では内壁厚みを１５〜２０mmとし、中、下部の
緩抜熱域の冷却水路では内壁厚みを３０〜３５mmとして
一応の目的を果すことができたが、鋳型加工費がコスト
高となるという問題が残った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、大断面を有するスラブの連
続鋳造における鋳型銅板にも容易に適用できる冷却方法
であつて、特に鋳型内の湯面直下部を強冷却し得る連続
鋳造用鋳型の効果的な冷却方法を提供しようとするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは次の如くである。 （１）鋳型銅板と該銅板を裏面より支持するバックプレ
ートとの間に形成された空隙を冷却水路として鋳型下端
部より上端部に向って冷却水を噴流させる連続鋳造用鋳
型の冷却方法において、前記バックプレートを高さ方向
に１段もしくは複数段に区分し、かつ幅方向にも同一位
相に、前記鋳型銅板の裏面に向って斜上方に開口して設
けられた複数の噴流口を選択作動させることにより該鋳
型銅板の抜熱能を鋳型高さ方向ならびに幅方向に制御す
ることを特徴とする連続鋳造用鋳型の冷却方法。 （２）前記バックプレートの高さ方向に１段設ける噴流
口の位置は鋳型に常時滞溜される溶鋼湯面の直下部であ
る上記（１）に記載の連続鋳造用鋳型の冷却方法。 （３）前記鋳型銅板の裏面に向って斜上方に開口して設
けられた噴流口を介する冷却水量の合計を、前記鋳型下
端部より上端部に向う冷却水路を介する冷却水量の合計
の５〜３０％の範囲に制御する上記（１）もしくは
（２）に記載の連続鋳造用鋳型の冷却方法。 （４）前記鋳型銅板の裏面に向って斜上方に開口して設
けられた噴流口を介する冷却水の圧力は、前記鋳型下端
部より上端部に向う冷却水路内圧力より１Kg／cm²以上
高圧である上記（１）、（２）、（３）のいずれかに記
載の連続鋳造用鋳型の冷却方法。

【００１０】本発明の詳細を添付図面を参照して従来装
置と対比して説明する。第４図は鋳型銅板２の外側に銅
板２を支持するバックプレート４を設け、銅板２の裏面
側に予め形成しておいたスリット６を冷却水路として、
バックプレート４の下端部８の入口から冷却水路６を経
て、鋳型銅板２の上端部１０の出口へ冷却水を循環する
従来装置を示す半切断面図であって、鋳型銅板２の内部
に鋳込まれた溶鋼１２は急速に冷却されて凝固シェル１
４を形成している状況を示す部分断面図である。しか
し、この従来の冷却方法による対応部分の熱流束は図示
のとおりであって、溶鋼湯面直下部１６において最大と
なって上記の如く３５０℃を越して４００℃程度になる
こともあった。

【００１１】本発明は第１〜３図に示す如く、バックプ
レート４を高さ方向に１段もしくは複数段に区分し、か
つ鋳型幅方法にも同一位相に、鋳型銅板２の裏面に向っ
て斜上方に開口する複数の噴流口１８を設けたことであ
る。しかし、鋳型幅方向に１段もしくは複数段の噴流口
１８から噴流させる水量の合計は、鋳型銅板２の下端部
８から上端部１０に向って銅板２の裏面に設けられた冷
却水路６を経由する冷却水量の合計の５〜３０％の範囲
に限定すべきである。その理由は５％未満の場合には鋳
型銅板２の湯面直下部の過熱を冷却する効果が発揮でき
ず、また３０％を越す多量では、鋳型銅板２の下端部８
から上端部１０へ冷却水路６を経由する冷却水の流れを
阻害して流速を低下させるので、鋳型銅板２の下端部８
の抜熱能を悪化させるので好ましくなく、５〜３０％の
範囲に限定すべきであるが、１０〜２０％の範囲が最も
好適である。

【００１２】更に、本発明による噴流口１８から噴流さ
せる冷却水の水圧は、冷却水路６を経由する冷却水の水
路内圧よりも少くとも１Kg／cm²以上高圧であることを
要する。かくの如く、少くとも１Kg／cm²以上高圧にす
ることにより、鋳型銅板２の溶鋼１２に接している内面
の蒸気膜を洗うことができるほか、冷却水路６を流れる
冷却水流速を上昇せしめる効果があり、その結果冷却水
路６による抜熱能をも向上させることができる作用があ
る。

【００１３】

【作用】本発明による鋳型銅板２の冷却水路は、第２図
に示す如く、従来の鋳型銅板２の下端部８から上端部１
０までの冷却水路６による冷却のほかに、バックプレー
ト４の高さ方向の湯面直下部１６に相当する部位に、鋳
型銅板２の裏面に向って斜上方に開口する噴流口１８を
第２図に示す如く１段設けるか、もしくは第３図に示す
如く、バックプレート４を高さ方向に複数段に区分して
噴流口１８を複数段設け、かつ鋳型幅方向の同一位相に
も噴流口１８を設けることによって、次の如き作用、効
果を発揮させることができた。 （イ）従来の冷却水路６の冷却水流速を上昇せしめ、抜
熱能を向上させる。 （ロ）本発明による噴流口１８は、鋳型銅板２の幅方向
の同じ位相にも配設するので、第４図の如く複数個高さ
方向に配設し、これを選択使用することにより、鋳型銅
板２の幅方向ならびに高さ方向の抜熱能を制御すること
が可能となり、第１図に示す如く、鋳片側表面の銅板温
度を最高３００℃程度に低減することができた。

【００１４】（ハ）鋳型銅板２内での溶鋼１２の冷却
は、鋼種によって適正冷却度にする必要がある。例えば
低炭素鋼では出鋼温度も高く強冷却する必要があるのに
対し、中炭素鋼では包晶反応により凝固初期に鋳型銅板
２の内表面と凝固シェル１４との間に、不均一な間隙を
生ずるために、溶鋼１２の湯面近傍が不均一に冷却され
るという問題があり、その結果凝固シェル１４の厚みが
不均一となって応力の集中により縦割れを発生し易いこ
とが知られている。従って中炭素鋼の鋳込みにおいて
は、湯面レベルを緩冷却下になるように制御して割れの
防止を図る必要があり、本発明はかかる場合に鋳型内壁
の温度分布を鋳型幅方向に並べた熱電対により検出し
て、複数の噴流口１８を選択作動させて鋳型銅板２の温
度を制御して、強抜熱域および緩抜熱域を自由に形成し
て鋳込み鋼種に適応させるように制御することができ
る。

【００１５】

【実施例】第２図に示す如き鋳型銅板２の湯面直下部１
６において、バックプレート４に鋳型銅板２の裏面に向
って斜上方に開口する１段の噴流口１８を設けた。この
時の鋳造条件諸元は次の如くであった。 スラブサイズ ：２２０mm厚×１６００mm幅 鋳造速度 ：２.４ｍ／min 冷却水路６内冷却水流速 ：５ｍ／sec 鋳型銅板前面厚み ：２０mm 鋳込鋼種 ：低炭素鋼（Ｃ＝０.０５） この場合の噴流口１８からの冷却水量は、冷却水路６に
よる冷却水量の２０％であり、噴流口１８からの冷却水
内圧は冷却水路６の内圧＋１.５Kg／cm²であった。この
鋳込中、鋳型銅板２の鋳型幅方向に設けられた熱電対に
より検出された温度分布は第１図に示すとおであり、従
来４００℃であった最大値が３００℃に低下したことを
確認した。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、鋳型銅板と該銅板を裏面より
支持するバックプレートとの間に形成されるスリットを
冷却水路として、鋳型下端部より上端部に向って冷却水
を噴流させる連続鋳型鋳造用鋳型の冷却方法において、
バックプレートの高さ方向に１段もしくは複数段に区分
し、かつ鋳型幅方向にも同一位相に、鋳型銅板の裏面に
向って斜上方に開口する複数の噴流口による冷却を加え
る方法をとり、かつ噴流口による冷却水量は、従来の冷
却水路による冷却水量の５〜３０％とし、その圧力は、
冷却水路内圧力より１Kg／cm²以上高圧としたので次の
如き効果を挙げることができた。 （ィ）新たに設けた高圧噴流口１８よりの冷却水によ
り、従来のスリット冷却水路６の冷却水流速が上昇し、
抜熱能を向上させることができた。 （ロ）鋳型銅板２の幅方向ならびに高さ方向の抜熱能を
自在に制御し得るので、溶鋼温度を鋳込み鋼種による最
適冷却度に制御することが可能となり、例えば中炭素鋼
の縦割れ等の欠陥を未然に防止することができる。 （ハ）従来の如く鋳型銅板温度が湯面直下部で４００℃
を越す過熱を避けることができ、３００℃未満に収める
ことができたので、鋳型銅板の寿命を延長することが可
能となった。 （ニ）単一鋳型によっても異鋼種の高速鋳込が可能とな
り、すぐれた品質の鋳片を製造することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による連鋳用鋳型の冷却方法の実施例を
示す鋳型銅板およびバックプレートを含む鋳型部の部分
断面と、連鋳時の鋳型高さ方向の対応部の鋳片側表面の
銅板温度分布（℃）を示す関連図である。

【図２】本発明の連鋳用鋳型の実施例の構成を示す部分
断面図である。

【図３】本発明の連鋳用鋳型の他の実施例の構成を示す
部分断面図である。

【図４】従来の連鋳用鋳型の冷却方法の実施例を示す鋳
型銅板およびバックプレートを含む鋳型部の部分断面
と、連鋳時の鋳型高さ方向の対応部の鋳片側表面の銅板
温度分布（℃）を示す関連図である。

【符号の説明】

２ 鋳型銅板 ４ バックプレート ６ 冷却水路、スリット ８ 下端部 １０ 上端部 １２ 溶鋼 １４ 凝固シェル １６ 湯面直下部 １８ 噴流口

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【手続補正書】

【提出日】平成５年５月２１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型銅板と該銅板を裏面より支持するバ
   ックプレートとの間に形成された空隙を冷却水路として
   鋳型下端部より上端部に向って冷却水を噴流させる連続
   鋳造用鋳型の冷却方法において、前記バックプレートを
   高さ方向に１段もしくは複数段に区分し、かつ幅方向に
   も同一位相に、前記鋳型銅板の裏面に向って斜上方に開
   口して設けられた複数の噴流口を選択作動させることに
   より該鋳型銅板の抜熱能を鋳型高さ方向ならびに幅方向
   に制御することを特徴とする連続鋳造用鋳型の冷却方法
2. 【請求項２】 前記バックプレートの高さ方向に１段設
   ける噴流口の位置は該鋳型に常時滞溜される溶鋼湯面の
   直下部である請求項１に記載の連続鋳造用鋳型の冷却方
   法。
3. 【請求項３】 前記鋳型銅板の裏面に向って斜上方に開
   口して設けられた噴流口を介する冷却水量の合計を、前
   記鋳型下端部より上端部に向う冷却水路を介する冷却水
   量の合計の５〜３０％の範囲に制御する請求項１もしく
   は２に記載の連続鋳造用鋳型の冷却方法。
4. 【請求項４】 前記鋳型銅板の裏面に向って斜上方に開
   口して設けられた噴流口を介する冷却水の圧力は、前記
   鋳型下端部より上端部に向う冷却水路内圧力より１Kg／
   cm²以上高圧である請求項１、２、３のいずれかに記載
   の連続鋳造用鋳型の冷却方法。