JPH06170494A - 金属の連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スリットへの溶融金属の差し込みおよび不均一
冷却を防ぎ、良好な表面性状を有する鋳片の製造を可能
にする直結型連続鋳造装置を提供する。 【構成】溶融金属を貯留するタンディッシュと、このタ
ンディッシュと一体の給湯ノズルと、このノズルに直結
する側において鋳造方向に平行な複数のスリットを有す
る金属製冷却鋳型と、この鋳型を周回して高周波電流を
通電するコイルとを備えた連続鋳造装置であって、溶融
金属と接する前記鋳型内壁面側にスリットが露出しない
構造であることを特徴とする金属の連続鋳造装置。 【効果】三重点に起因する表面欠陥を防ぐことができる
と共に、スリットへの溶融金属の差し込み防止、不均一
冷却の緩和、緩冷却の促進が実現され、良好な表面性状
を有する鋳片の製造を高速度で行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯ノズルと鋳型とを
直結する金属の連続鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造では、タンディッシュか
ら浸漬ノズルを介して鋳型内に溶融金属を供給するとい
う方法が多く用いられている。しかし、溶鋼を対象とす
るこの方法では、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流による介
在物の巻き込み、ノズル閉塞あるいは薄型スラブ鋳片の
製造が困難である等の問題を有する。そこで溶鋼の鋳型
内への供給（以下、給湯という）のためのノズルが鋳型
と直結した直結型連続鋳造装置による鋳造方法が用いら
れる。この方法には、溶鋼の鋳型内流動を抑制し介在物
の浮上分離を促進する等の利点があるが、この直結型連
続鋳造鋳片の品質向上と鋳造速度の高速化のために、例
えば特開昭51−65023 号公報、特開昭58−356 号公報等
には、鋳造時に電磁的ピンチ力（以下、電磁力という）
を利用する方法または設備が示されている。

【０００３】上記特開昭51−65023 号公報に示される方
法は、鋳型上部に通電コイルを設けこれに交流電流を供
給して電磁力を発生させ、それによって溶融金属を特定
の空間に閉じ込めたり、開孔部や継ぎ目への流入を抑制
し、安定した連続鋳造を行おうとするものである。しか
し、この方法で実操業を行うには、コイルと鋳型の形状
および配置の改良、溶融金属面における誘導電流の局部
的高密度化、コイルと溶融金属の効果的な冷却法等解決
すべき点が多い。

【０００４】特開昭58−356 号公報に記載される設備
は、水平連続鋳造を対象にしたもので、タンディッシュ
に臨む鋳型面付近に磁場発生用通電コイルを配し、鋳型
とタンディッシュノズルとの接合面から溶融金属を排除
して鋳造の高速化と品質の安定化を図ろうとするもので
ある。しかし、この設備を用いた場合にも、前記特開昭
51−65023 号公報に記載の方法と同様の問題がある。

【０００５】特に、特開昭51−65023 号公報に記載の方
法のように、耐火物製ノズル、金属製鋳型および溶融金
属が同時に接する三重点ができる場合には、鋳型による
冷却のために耐火物製ノズルの鋳型に隣接する部分に凝
固シェルが成長して固着する。この凝固シェルは鋳片と
ともに引き抜かれるので、耐火物製ノズルが破断しそれ
が原因となって鋳片表面に欠陥が発生することが多い。

【０００６】上記の三重点における表面欠陥を防止する
には溶融金属をそこから離反させるのがよいが、電磁力
によってそれを行うためには、鋳型における誘導電流の
発生を抑制するとともに、コイルをできるだけ鋳型に接
近させる必要がある。しかし、通電コイルを鋳型に近づ
け過ぎると短絡を起こしたり、鋳型のコーナー部にジュ
ール熱が集中的に発生する等の問題が起こる。したがっ
て、コイルで発生する電磁力を直接鋳型に作用させる上
記方法では、三重点から溶融金属を確実に排除すること
は困難である。

【０００７】そこで本発明者らは、鋳型上部にスリット
を設け、二次的な誘導電流を溶融金属に発生させて有効
に電磁力を作用させる方法を提案した（特開平 3−1335
42号公報参照）。しかしこの方法では、初期凝固部のシ
ェルが非常に薄いことや、鋳造には多少の湯面変動が伴
うことなどから、スリット部へ溶融金属が差し込んでし
まう（以下、湯差しという）ことも皆無ではないため、
溶融金属がスリット内で凝固し、凝固シェルが鋳型に拘
束されることによってブレークアウトを引き起こすとい
う問題がある。またスリット部の冷却が遅れることから
鋳片の不均一冷却が起こり、ひいてはこれに起因する縦
割れが発生する等の操業上の問題がある。スリット部へ
の湯差し防止対策としては、スリット部への耐火物など
の絶縁材の充填が考えられるが、耐火物などは鋳片との
摩擦によって損耗してしまうため、実際の操業に際して
は長時間の鋳造に耐えることができないという問題が残
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】鋳型と給湯ノズルが直
接結合した直結型連続鋳造装置では、前記のように鋳
型、給湯ノズル及び溶融金属が同時に接する三重点から
表面欠陥が発生しやすい。

【０００９】本発明の目的は、スリットを有する鋳型に
電磁力を印加して三重点から溶融金属を排除させて表面
欠陥を低減しようとする際に、スリット部への湯差しお
よびスリット部の不均一冷却を防ぎ、良好な表面性状を
有する鋳片の製造を可能にする直結型連続鋳造装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の装置
にある。

【００１１】溶融金属を貯留するタンディッシュと、こ
のタンディッシュと一体の給湯ノズルと、このノズルに
直結する側において鋳造方向に平行な複数のスリットを
有する金属製冷却鋳型と、この鋳型を周回して高周波電
流を通電するコイルとを備えた連続鋳造装置であって、
溶融金属と接する前記鋳型内壁面側にスリットが露出し
ない構造であることを特徴とする金属の連続鋳造装置。

【００１２】

【作用】本発明の装置を、図１〜図４に基づいて説明す
る。

【００１３】図１および図２は本発明の第１の実施態様
例を示す図である。図１は一部破断斜視図、図２(a) は
縦断面図、図２(b) は図２(a) のＡ−Ａ′における水平
断面図である。

【００１４】図１の装置では、連続鋳造装置の耐火物製
のタンディッシュ４には、これと一体の給湯ノズル５が
あり、この給湯ノズル５に金属製冷却鋳型２が直結して
結合している。この構造では、必然的に三重点Ｐができ
る。溶融金属８と接する鋳型２の上部、具体的には給湯
ノズル５の下端部の少なくとも三重点Ｐを含む部分に
は、鋳型方向に沿うスリット１が複数本形成され、この
スリット１が設けられている三重点Ｐを含む鋳型部分の
外周を通電コイル３が周回するように配置されている。

【００１５】鋳型内壁面には、鋳型の全長に渡ってメッ
キ６が施されており、図２(b) に示すようにスリット１
が鋳型内壁面側に露出しない構造となっている。この図
で示すように、スリット１の隙間に耐火物などの絶縁材
９が充填される場合のスリット１の部分では、メッキ６
は絶縁材９の鋳型内壁面側に施されることになる。

【００１６】スリット１を設けることにより効果的に通
電コイル３による電磁力を印加して、三重点Ｐから溶融
金属８を排除することができるので、凝固シェル７の最
も上部の位置は図１、図２に示すように、給湯ノズル５
の下端から離れた、しかもスリット１が設けられている
部分に常に維持できる。したがって、三重点Ｐに起因す
る欠陥の無い良好な表面性状の鋳片の製造が可能とな
る。

【００１７】このような本発明の図１、図２に示す装置
では、スリット１を充填した絶縁材９の鋳型内壁側表面
を含んで、鋳型内壁面にメッキ６を施す構造とすること
で、鋳片による絶縁材９の損耗を防止し、さらにスリッ
ト付き鋳型にしばしば見られるスリット１への湯差しを
防止することができるため、安定した連続鋳造が可能と
なると共に、メッキ６は耐火物などの絶縁材９に比べ熱
伝導度が高いため、スリット１近傍の冷却の不均一を緩
和して、鋳片の縦割れ等を防ぐことができる。

【００１８】メッキ６の種類としては、スリット１の効
果を損なわないようにすることが不可欠の条件となるか
ら、通常、鋳型２の素材である銅に比べて電気電導度が
低いもの、例えばNiメッキなどを厚さ 200μm 程度で施
すのが好適である。

【００１９】図３は、本発明の装置の第２の実施態様例
を示す図である。図３(a) は縦断面図、図３(b) は図３
(a) のＡ−Ａ′における水平断面図である。図示の装置
も、図１のそれと同様に電磁力によって、三重点Ｐ部に
空間を生じさせて三重点に起因する表面欠陥を防止しよ
うとするものである。スリット１の下端の形状を鋳型内
壁面側の三重点部近傍から鋳型外壁面側の下方にかけて
図示するような円弧形状を持つ構造とすることで、鋳型
内壁面側に溶融金属と接するスリット１が存在しないよ
うにし、スリットへの湯差し防止、不均一冷却の緩和を
図ろうとするものである。したがって、この例ではスリ
ット１への絶縁材の充填や鋳型内壁面のメッキの施工は
必ずしも必要ではない。図３においてθは、鋳型内壁面
側におけるスリット下端部の接線と鋳型内壁面とのなす
角度（鈍角）である。

【００２０】図４は本発明の第３の実施態様例を示す図
である。図４(a) は縦断面図、図４(b) は図４(a) のＡ
−Ａ′における水平断面図である。図示するように、鋳
型２の最上部の内壁面側は給湯ノズル５の方に張り出し
た形状を有する。そして、スリット１の下端の形状を、
鋳型２の最上部の内壁面側から鋳型外壁面側の下方にか
けて直線の傾斜形状とするものである。ただし、この直
線は図示するように三重点Ｐ部を含んではならないもの
である。すなわち、この例では、スリットの縦断面形状
は図示するような形の逆三角形となる。図４においてθ
は、鋳型内壁面側におけるスリット下端部の直線と鋳型
壁内面とのなす角度（鈍角）であり、前記の図３におけ
る角度θに相当するものである。

【００２１】この装置も前記図３に示す第２の実施態様
例と同様の効果を奏するものである。鋳型内壁面側には
スリット１が存在しないため、湯差しが起こらず安定し
た鋳造が可能となり、不均一冷却も防止出来る。また三
重点Ｐ付近でもスリット１が鋳型２の内壁面側まで貫通
していないから、磁場の減衰が大きくなるため、鋳型２
の最上部を図示するように張り出した形状の構造とする
ことで、三重点Ｐ部に生ずる電磁力の低下を抑えて、電
磁力を溶融金属８に有効に作用させることができる。

【００２２】ただし、図１、図２または図３に示す第１
および第２の実施態様例の装置と同一径の鋳片を図４に
示す第３の実施態様例の装置で鋳造しようとすれば、当
然給湯ノズル５の内径を小さくせざるを得なくなる。こ
の内径は一定以上のサイズが必要であることから、図４
に示す装置は比較的大径断面積の鋳片の鋳造に適してい
る。

【００２３】このように、本発明のタンディッシュ−鋳
型直結型の連続鋳造装置によれば、スリット付き鋳型に
電磁力を印加して三重点から溶融金属を排除し、表面欠
陥の無い鋳片を得ようとする際に、スリットへの湯差
し、これに起因する拘束性ブレークアウトの発生を防
ぎ、さらにスリット付き鋳型の冷却の不均一を緩和する
ことができ、良好な鋳片の製造が可能となる。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）図１および図２に示す本発明の装置を用い
て溶鋼から丸断面鋳片の鋳造を行った。装置諸元および
鋳造条件は下記の通りである。

【００２５】鋳 型：内直径 150mm 、肉厚
30mm、長さ 800mm メ ッ キ：内面Niメッキ（厚さ２００μｍ） ス リ ッ ト：幅 0.2mm 、長さ 150mm 、32本（絶
縁材あり） 給湯ノズル内径：18mm 通電コ イ ル：外径 30mm、 肉厚 ２mm、巻き数
４、電流実効値 20000Ａ、周波数 20kＨｚ 鋼 の 組 成：Ｃ＝０．２ ％、Mn＝0.4 ％、Si＝0.
3 ％、Ｐ＝0.02％、Ｓ＝0.02％ 溶 鋼 ヘッド：60〜90mm 鋳 造 速 度：2.0m／min 鋳造には鋳型と通電コイルに常温の冷却水を供給しつ
つ、溶鋼をタンディッシュから鋳型内に供給し、2.0m/m
inの速度で60秒間引き抜きを行った。鋳造の結果、電磁
力の無印加時に発生するコールドシャットに起因する表
面欠陥は認められず、良好な品質の鋳片が得られた。一
方、比較のため実験条件は同じとして内面に湯差し防止
Niメッキを施さない鋳型を用いて鋳造を行った。この
時、鋳造した鋳片にはスリットの条痕が観察された。ま
た時折、鋳型内でのブレークアウトも認められ、鋳片に
も一部縦割れ等の表面欠陥が見られた。

【００２６】（実施例２）図３に示す本発明の装置を用
いて、次に示す条件で鋳造を行った。

【００２７】鋳 型：内直径 150mm 、肉厚
30mm、長さ 800mm メ ッ キ：なし ス リ ッ ト：幅 0.2mm 、長さ 150mm 、32本（絶
縁材なし）、θ＝ 100〜165 ° (４種類） 給湯ノズル内径：18mm 通電コ イ ル：外径 30mm、肉厚 2mm 、巻き数
４、電流実効値 20000Ａ、周波数 20kＨz 鋼 の 組 成：Ｃ＝0.2 ％、Mn＝0.4 ％、Si＝0.3
％、Ｐ＝0.02％、Ｓ＝0.02％ 溶 鋼 ヘッド：60〜90mm 鋳 造 速 度：2.0m／min 得られた鋳片には、割れ、コールドシャット等は見られ
ず、きわめて良好であった。またオフラインでの磁場計
測の結果、スリット下端の傾斜角度θを大きくすること
で、溶融金属に作用する電磁力は増加していた。４種類
のθの異なる鋳型を用いて鋳造実験を行った結果、θ＝
150°とした場合に、三重点回避に有効な磁場強度と、
かつ熱応力に耐えうる鋳型強度が得られた。

【００２８】（実施例３）図４に示す本発明の装置を用
いて、次に示す条件で鋳造を行った。

【００２９】鋳 型：内直径 150mm 、肉厚
30mm、長さ 800mm メ ッ キ：なし ス リ ッ ト：幅 0.2mm 、長さ 150mm 、32本（絶
縁材なし）、θ＝ 150° 給湯ノズル内径：18mm 通電コ イ ル：外径 30mm、 肉厚 2mm 、巻き数
４、電流実効値 20000Ａ、周波数 20kＨz 鋼 の 組 成：Ｃ＝0.2 ％、Mn＝0.4 ％、Si＝0.3
％、Ｐ＝0.02％、Ｓ＝0.02％ 溶 鋼 ヘッド：60〜90mm 鋳 造 速 度：2.0m／min このとき得られた鋳片にも、割れ、コールドシャット等
に起因する表面欠陥は見られず、きわめて良好であっ
た。鋳片の横断面を観察した結果では、スリット部に対
応した不均一冷却は認められなかった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の装置により、三重点に起因する
表面欠陥を防ぐことができると共に、スリットへの湯差
し防止、不均一冷却の緩和、緩冷却の促進が実現され、
良好な表面性状を有する鋳片の製造を高速度で行うこと
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳造装置の一例を示す一部破断斜視図
である。

【図２】本発明の鋳造装置の一例を示す縦断面図および
水平断面図である。

【図３】本発明の、スリット下端部を円弧状の傾斜とし
た鋳型を用いる鋳造装置の一例を示す縦断面図および水
平断面図である。

【図４】本発明の、上端部を内側に張り出し、スリット
下端部を直線状の傾斜とした鋳型を用いる鋳造装置の一
例を示す縦断面図および水平断面図である。

【符号の説明】

１：スリット、 ２：鋳型、 ３：通電コイル、４：タ
ンディッシュ、５：給湯ノズル、６：メッキ、７：凝固
シェル、８：溶融金属、９：絶縁材、 Ｐ：三重点、
θ：鋳型内壁面側におけるスリット下端部の接線または
直線と鋳型内壁面とのなす角度（鈍角）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融金属を貯留するタンディッシュと、こ
   のタンディッシュと一体の給湯ノズルと、このノズルに
   直結する側において鋳造方向に平行な複数のスリットを
   有する金属製冷却鋳型と、この鋳型を周回して高周波電
   流を通電するコイルとを備えた連続鋳造装置であって、
   溶融金属と接する前記鋳型内壁面側にスリットが露出し
   ない構造であることを特徴とする金属の連続鋳造装置。