JPH0544353U - 連続鋳造用水冷モールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造鋳片のウィットネスマーク部の融着
不足を軽減し、その後のグラインダ加工や熱間加工割れ
を防止する。 【構成】 連続鋳造用水冷モールドにおいて、モールド
内壁と凝固シェルとの間にエアーギャップが発生する位
置からモールド出口までの間のモールド内壁面に、引抜
方向に直交する横溝、またはスパイラル状の溝を設け、
かつ該溝部に接続してモールド外部に貫通したガス導入
孔を１ヶ所以上設けた連続鋳造用水冷モールド。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、連続鋳造用水冷モールドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一例として、水平連続鋳造設備の要部概念図を図５に、水平連続鋳造用水冷モ ールド内での凝固シェルの生成機構の概念図を図６に示す。水平連続鋳造法は、 タンディッシュ１５内の溶湯がフィードチューブ１６およびブレークリング７を 経て水平方向に取り付けられた水冷モールド４に間欠的に流入する。この時の溶 湯の状態は、図６に示すように水冷モールド４壁およびブレークリング７で冷却 され、凝固シェルを生成する。続いて、生成された凝固シェルは引抜き装置（図 示せず）により図６上段のごときパターにより間欠的に引き抜かれる。 このため、 １）タンデッシュから流入する溶湯は空気に触れることがなく、空気による酸化 がない。 ２）図６（Ａ）に示す新−旧シェルの溶着物の凝固組織が他の部分と異なるため 、ウィットネスマークまたはコールドシャット（以下ウィットネスマークと記す ）と称される連続鋳造特有の表面欠陥が生ずる。 特徴がある。

【０００３】 一方、凝固シェルが生成後は、通常の竪型連続鋳造または金型鋳造の場合と同 様、凝固シェルから水冷モールドへの熱移動により凝固が進行するとともに、鋳 片断面は収縮が始まる。凝固シェル生成後には、全面的または少なくとも局部的 にモールド内壁−鋳片間にエアーギャップ（隙間）を生じ、鋳片表面からモール ドへの熱移動の障害となるとともに、大気に開放された水冷モールド出口から空 気が浸入する。 また、竪型連続鋳造においては、ブレークリングを用いないので、凝固シェル 生成機構は図６とは異なるが、モールドを振動させることに伴って、新−旧凝固 殻が発生し、鋳片表層部の接合部にオッシレーションマークと称される前記水平 連鋳に類似した表面欠陥が生成する（以下、代表してウィットネスマークと記す ）。またエアーギャップの発生については同様である。 これらの表面は、鋳片の長手方向に対して直角方向に線状の不連続マークとし て観察され、鋳造条件によってはこの不連続マーク部が未圧着部としてＶ溝状に 開口する場合があり、割れ状の欠陥部は酸化される。さらに不連続マーク部の直 下には鋳造組織の不連続面が存在する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前述のように、水平連続鋳造の場合であっても、水冷モールドの出口側から空 気が浸入することによる溶湯の酸化は皆無でなく、特に図６のハの新−旧シェル の融着完了からイの引抜開始の工程の間には、引抜きにより空隙が発生し、空隙 は負圧となるため、溶湯の流入とともに、モールドの出口側からの空気の浸入が 起こり得る。 この時期に微量な空気が入った場合には、図１に概念図を示すごとく、旧シェ ル端部（図６イのＡ部）が酸化され、旧シェルと流入した溶湯との接触面が生成 した酸化膜により阻害され、融着不足による割れ欠損を生ずる。この現象は、竪 型連続鋳造方法においても同様であり、オッシレーション過程で空気酸化の危険 がある。 特に鋳造温度が比較的低く、かつ珪素、クロムなどの酸化され易い合金元素を 含む高合金鋼にあっては、上述の影響が強く現われ、かつグラインダなどによる 表面受入れを行なう場合には、高価な合金元素の滅失を含む経済的損失が大きい 問題点がある。

【０００５】 本考案の目的は、連続鋳造鋳片のウィットネスマーク部の融着不足を軽減し、 鋳片のグラインダ加工や熱間加工割れを防止できる連続鋳造用水冷モールドを提 供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 前述のような水冷モールド出口側からの空気の浸入に伴う欠陥の防止について 検討した結果、モールド出口側から非酸化性のアルゴンガス等不活性ガスを導入 できれば、本欠陥を防止できることが判明し、本考案に至ったものである。

【０００７】 すなわち本考案は、連続鋳造用水冷モールドにおいて、モールド内壁と凝固シ ェルとの間にエアーギャップが発生する位置からモールド出口までの間のモール ド内壁面に、引抜方向に直交する横溝、またはスパイラル状の溝を設け、かつ該 溝部に接続してモールド外部に貫通したガス導入孔を１ヶ所以上設けたことを特 徴とする連続鋳造用水冷モールドである。

【０００８】

【作用】

図１に本考案の一例である実施例の概念図を示すごとく、ガス溜（図示せず） から適宜に減圧された不活性ガス、例えばアルゴンガスを水冷モールド内壁面４ に一周するように設けた横溝１につながったガス導入孔２を通して、該横溝に導 入する。不活性ガスは、モールド内壁面４と凝固シェル１２との間のエアーギャ ップ１４を通って一部はモールド８の出口側に吹き出すとともに、一部は横溝部 より入口９側に局所的に発生した隙間を満たし、不活性雰囲気を保つことにより 、図１Ａ，Ｂ部の酸化を防止し、融着を完全にすることにより、酸化による割れ を完全に防止できる。

【０００９】 なお、導入ガスは溶湯に不溶かつ非酸化性の不活性ガスであるアルゴン、ヘリ ウム、ネオンなどが最も好ましく、窒素、水素、一酸化炭素、炭化水素ガスなど の非酸化性ガスも利用できる。またガス圧は大気圧より正圧であればよく、0.01 〜0.2気圧(ゲージ圧)程度が十分であり、著しく高圧にした場合は、凝固シェル の変形などの弊害を起こす危険がある。

【００１０】

【実施例】

（実施例１） 図２は本考案の一例を示す水冷モールドの断面図であり、深さ 2mm×幅 5mmの モールド引抜き方向に直交した１本の横溝１を設けた場合の図である。 図３は本考案の別の例を示す水冷モールドの断面図であり、深さ 2mm×幅 5mm の引抜き方向に直交した２本の横溝とそれをつなぐ縦溝を有する構造のモールド を示す図である。 図４は本考案のさらに別の例を示す円筒状水冷モールドの断面図であり、深さ 3mm×幅 3mmの溝１′をスパイラルに２周設けた構造のモールドを示す図である 。

【００１１】 （実施例２） 水平連続鋳造装置により、実施例１のうち図２のモールドを用いてＪＩＳ Ｓ ＫＤ６１相当の合金工具鋼を溶解し、断面が120mm角の鋳片を製造した。なお、 鋳造時にはガス導入孔からアルゴンガスをゲージ圧 0.05気圧で導入した。また 、比較鋳片として、通常のモールドを用いた同寸法の鋳片を用意した。各鋳片は 1500mmの長さに切断した後、830℃×3時間の焼なまし処理を施し、次いで各鋳片 について表面酸化皮膜を冷間グラインダで全面除去した。片肉約1mm除去する毎 にカラーチェックを行なって表面疵の有無を確認しながら、グラインダによる研 削を継続した。その結果、本考案のモールドを用いた鋳片は2mmの研削で疵がな くなったのに対して、従来のモールドで鋳造した比較鋳片は3mmの研削が必要で あった。

【００１２】 （実施例３） 竪型連続鋳造用の実験機により、実施例１のうち図３のモールドを用いてＪＩ Ｓ ３０４相当材を溶解し、断面が85mm角の鋳片を製造した。なお、鋳造時には アルゴンガスをゲージ圧 0.02気圧で導入した。また、比較鋳片として従来のモ ールドを用いた同寸法の鋳片を用意した。各鋳片は1200mmの長さに切断した後、 焼なましを実施した。上記の両鋳片は片肉約0.5mmの研削を行ない、表面疵が完 全になくなるまで研削を続けた。続いて、研削後の両鋳片を加熱して圧延比 1.5 の熱間圧延を施した後、疵の有無を確認しながら研削を行なった。これらの鋳片 歩留および熱間圧延後の研削歩留は、従来のモールドを使用した比較鋳片の歩留 を100とした指数で評価し、その結果を表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】 (実施例４) 水平連続鋳造装置により、実施例１のうち図４のモールドを用いて、ＪＩＳ ＳＫＤ１１相当の合金工具鋼の120mm丸鋳片を鋳造した。なお、鋳造時にはガス 導入孔からゲージ圧 0.02気圧のヘリウムガスを導入した。比較鋳片として、溝 のない通常のモールドを用いて同寸法の鋳片を用意した。各鋳片は、1500mmの長 さに熱間で切断後、熱間ままで830℃×3時間の焼なまし処理を施した。各鋳片は 、切削により表面欠陥除去を行ない、黒皮面より1mm切削後0.5mm除去ごとにカラ ーカラーチェックを行なって表面疵の有無を確認しながら、完全に欠陥がなくな るまで切削を継続した。その結果、本考案のモールドを用いた鋳片では、片肉1. 5〜2.0mmの切削で大半の疵がなくなり、最も深い部分でも2.0mmで完全に除去で きたのに対して、従来のモールドで鋳造した比較鋳片では、2.0〜2.5mmの切削が 必要であり、最も深い部分では3.0mmの切削を要した。 平均切削歩留は、従来のモールドを100とした指数で、本考案法のモールドを 用いた場合には103.2と向上した。

【００１５】

【考案の効果】

本考案によれば、モールド出口側からの空気の侵入を完全に防止することがで き、侵入空気によるウィットネスマーク部の酸化による融着不足に伴う割れ、異 常組織による鋳片の加工工程での割れの防止に有効である。 特にステンレス鋼、工具鋼、超耐熱合金などのウィットネスマークに起因する 割れ欠陥の防止に有効である。 また、水平連続鋳造の場合の間欠引抜サイクルの引抜開始時に発生するブレー クリング面近傍の減圧現象によって発生するとされているブレークリングのキャ ビテーションエロージョンも本考案法によって防止でき、ブレークリング耐用延 長にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案法の概念を示す断面図である。

【図２】図２は本考案法の第１の実施例を示す断面図で
ある。

【図３】図３は本考案法の第２の実施例を示す断面図で
ある。

【図４】図４は本考案法の第３の実施例を示す断面図で
ある。

【図５】図５は水平連続鋳造装置の概念を示す図であ
り、切断装置、引抜き装置は図示せず。

【図６】図６は水平連続鋳造中の初期凝固シェルの生成
過程を示す概念図である。

【符号の説明】 １ 横溝 １′ スパイラル状溝 ２ ガス導入孔 ３ 縦溝 ４ 水冷モールド ５ 冷却水路 ６ 水冷ジャケット外筒 ７ ブレークリング ８ モールド出口 ９ モールド入口 １０ 冷却水入口 １１ 冷却水出口 １２ 凝固シェル １３ 溶湯 １４ エアーギャップ １５ タンディッシュ １６ フィードチューブ １７ モールド温度センサ １８ モールド電磁撹拌装置 Ａ ウィットネスマーク Ｂ エアーギャップ発生開始位置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造用水冷モールドにおいて、モー
   ルド内壁と凝固シェルとの間にエアーギャップが発生す
   る位置からモールド出口までの間のモールド内壁面に、
   引抜方向に直交する横溝、またはスパイラル状の溝を設
   け、かつ該溝部に接続してモールド外部に貫通したガス
   導入孔を１ヶ所以上設けたことを特徴とする連続鋳造用
   水冷モールド。