JPH06179055A - 加圧型連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鋳型内溶融金属表面の加圧によって鋳型と鋳片
の密着性を向上させ、高速鋳造で表面性状のすぐれた鋳
片を得る手段を提供する。 【構成】鋳型内溶融金属自由表面の上部空間を大気と遮
断する。この大気と遮断された上部空間に鋳造速度に応
じて不活性ガスを供給し溶融金属表面を加圧して、鋳型
上部区間での鋳片の剥離を抑制する。また、鋳型オッシ
レーションに伴う圧力変化の減圧期間にパウダーを噴射
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋳片表面疵の低減を
目的とする連続鋳造方法に係り、より詳しくは鋳型内で
の凝固シェル強度の弱い高速鋳造時における表面疵の低
減とブレークアウトの防止をはかる加圧型連続鋳造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造では、常に表面性状の良好
な鋳片を製造することが要求される。しかし、鋳造速度
が大きくなるにしたがい、鋳型内で生成される凝固シェ
ル厚は薄くなり、鋳片の鋳型への接触と剥離の状況が変
動し、鋳片表面性状に重大な影響をおよぼしていた。

【０００３】そこで、鋳片と鋳型との剥離を抑制するた
めの方法として、従来より鋳型内溶融金属表面の加圧に
よって鋳型と鋳片の密着性を向上させ、表面性状の良好
な鋳片を得る加圧型連続鋳造方法が知られている。この
方法としては、例えばタンデイッシュと鋳型間を伸縮自
在な密閉室で囲み、体積変化が最小となるよう設計され
た鋳型に、溶鋼の全水頭に見合う圧力を不活性ガスによ
り与えることにより、鋳型と溶鋼との密着性を高めて溶
鋼面の安定化をはかる方法が提案されている（特開昭５
８−１９９６５２号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の加圧型
連続鋳造方法は、鋳造速度と表面性状との関係、鋳型内
溶融金属の静圧と凝固シェルの密着性の関係等について
何等考慮されていないため、特に鋳型内での凝固シェル
強度の弱い高速鋳造時における鋳片と鋳型の剥離を十分
に抑制することができないという問題を有し、さらに鋳
型内溶融金属表面を加圧する際に問題となる潤滑剤とし
てのパウダーの供給に関して、オッシレーションに伴う
圧力の変化に対応してパウダーを安定的に供給すること
ができないという難点があった。

【０００５】この発明は、従来のこのような実状よりみ
て、特に高速鋳造時における鋳片と鋳型の剥離を十分に
抑制し、かつ潤滑に不可欠なパウダーを安定的に確保
し、表面性状が良好な鋳片を高速鋳造で安定して製造す
ることが可能な加圧型連続鋳造方法を提案しようとする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明者らは、上記課
題を解決する手段を見い出すべく、高速鋳造テストを実
施した結果、鋳造速度の増加に伴い鋳片と鋳型の剥離が
顕著となり鋳片の表面性状が悪くなり、その剥離状況を
詳細に検討した結果、次の事実を知見した。

【０００７】第１点は、連続鋳造時の凝固シェルと鋳型
の剥離は十分な溶融金属の静圧が発生する鋳型中部域で
減少する。そのため、鋳型中部域の溶融金属の静圧に相
当する圧力を溶融金属表面に加えることにより、鋳型上
部区間の凝固シェルの密着性が改善され、鋳片表面疵が
低減することを見出した。第２点は、溶融金属表面の加
圧の際に問題となる潤滑剤としてのパウダー供給に関し
て、オッシレーションに伴う圧力変化の減圧期間に同期
させて噴射供給することで、安定したパウダー供給が可
能となることを見出した。

【０００８】この発明は、上記の知見に基づいてなされ
たもので、鋳型内溶融金属自由表面の上部空間を大気と
遮断する密閉構造とし、鋳型内溶融金属自由表面に鋳造
速度に応じた圧力を不活性ガスの注入により加えて、鋳
型上部区間での鋳片の剥離を抑制するとともに、鋳型オ
ッシレーションに伴う圧力変化の減圧期間にパウダーを
噴射供給することを特徴とする加圧型連続鋳造方法を要
旨とするものである。

【０００９】

【作用】表面性状に大きな影響を与える鋳型上部区間で
の初期冷却を考える上で、鋳型と鋳片の接触状況をみた
場合、鋳片の接触と剥離による強冷却と弱冷却部分の存
在は、鋳片シェルの不均一凝固を助長し、表面性状を悪
くする。また、鋳造速度の増加に伴い鋳片と鋳型は接触
状態と剥離状態の繰返しが顕著となる。これは、鋳造速
度の増加に伴う鋳型内鋳片シェル厚の減少や溶融金属流
入量が不安定となることにより、鋳片形状が保持できな
くなることが影響すると考えられる。したがって、鋳型
内溶融金属自由表面の上部空間を大気と遮断し、鋳型内
溶融金属自由表面に鋳造速度に応じた圧力を不活性ガス
の注入により加えることにより、鋳片と鋳型の密着性が
向上し、表面性状改善に大きく作用するのである。この
場合、溶融金属表面に加える圧力は、図７に示す鋳型銅
板温度偏差とメニスカスからの距離との関係より、鋳型
銅板温度偏差の最小値となる鋳片と鋳型の接触状態の良
好な鋳型中部域の溶融金属の静圧に相当する圧力であ
る。

【００１０】なお、鋳型内溶融金属自由表面の上部空間
を大気と遮断する方法としては、例えば鋳型上面開口部
に当該開口部を覆うシール板を取付け、このシール板に
浸漬ノズルを貫通させるとともに、浸漬ノズルと鋳型と
の間にパウダーおよび不活性ガス注入管を貫通接続する
手段を用いることができる。

【００１１】また、連続鋳造において鋳型内の溶融金属
表面に圧力を加えた場合、潤滑剤として重要なパウダー
の流入に障害を生じる。これを防止するためには、パウ
ダーを安定供給する必要があり、その手段として、鋳型
オッシレーションに伴う圧力変化の減圧期間にパウダー
を噴射供給する方法をとったのである。すなわち、オッ
シレーションストロークの最高点の位置では最低点の位
置よりも鋳片と鋳型の圧着力が緩むため、パウダーを鋳
型と鋳片間に流入させるのに有利である。したがって、
オッシレーションによる圧力変化の減圧期間にパウダー
を鋳型と鋳片シェル間に噴射供給することにより、鋳造
速度に関係なくパウダーを安定供給することが可能とな
る。パウダーの安定供給は表面性状の改善、拘束性ブレ
ークアウト低減に大きく作用する。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示す概略図であり、１は鋳型、２は鋳片、３は溶
融金属、４はシール板、５は浸漬ノズル、６はパウダー
および不活性ガス注入管、７はパウダーおよび不活性ガ
ス注入量制御弁、８はパウダー、９は上部空間である。

【００１３】すなわち、中央に浸漬ノズル５の貫通孔を
有し鋳型上面開口部を覆うシール板４を鋳型１の上面に
取付けて、鋳型内溶融金属３の自由表面の上部空間９を
密閉し、浸漬ノズル５と鋳型１との間のシール板にパウ
ダーおよび不活性ガス注入管６を貫通接続して構成して
いる。

【００１４】上記装置において、鋳型内溶融金属自由表
面の密閉された上部空間９に、パウダーおよび不活性ガ
ス注入管６より鋳造速度に応じて不活性ガスを注入し鋳
型内溶融金属３の自由表面に圧力を加える。この場合、
溶融金属表面に加える圧力は前記した通り、図２に示す
鋳型銅板温度偏差の最小値となる鋳片と鋳型の接触状態
の良好な鋳型中部域の溶融金属の静圧に相当する圧力で
ある。また、オッシレーションの減圧期間にパウダー８
を当該注入管６より噴射供給する。パウダーおよび不活
性ガスの注入量は制御弁７にてコントロールする。

【００１５】実施例１ 実機にこの発明方法を適用し、表１に示す鋳造条件で鋳
片を製造した。本実施例におけるパウダー供給パターン
を図２、図３に示す。図２は本発明のパウダー供給パタ
ーン、図３は通常のパウダー供給パターンである。

【００１６】鋳造条件Ａは鋳型内溶融金属自由表面に加
える圧力を変化させた場合である。このときの鋳型銅板
表面温度の偏差を、加圧なしの場合と比較して図４に示
す。図４から明らかなごとく、鋳型内溶融金属表面に圧
力を加えた場合には、鋳型上部区間での鋳型銅板温度偏
差が少なくなっている。これは、溶融金属表面に加えた
圧力により鋳片と鋳型の間に圧着力が発生し密着性が改
善されたことによる。一方、圧力を加えなかった場合に
は、十分な溶融金属の静圧の発生する鋳型中部域での偏
差は少ないが、鋳型上部区間では偏差が著しく、鋳片と
鋳型が頻繁に接触剥離を繰返している。また、表面性状
の評価のために、単位スラブ当りの割れの発生量を割れ
指数として定義し、加えた圧力との関係を図５に示す。
図５から、圧力の増加に伴い鋳片と鋳型の接触状況が改
善されることにより、鋳片の表面性状が改善されること
がわかる。また、加える圧力としては、０．１ｋｇ／ｃ
ｍ^２以上必要であることがわかる。

【００１７】表１の鋳造条件Ｂ、Ｃは、圧力を同一と
し、パウダー供給パターンを変えた場合である。すなわ
ち、鋳造条件Ｂは、オッシレーションの際にオッシレー
ションストロークのために溶融金属表面に加える圧力と
して、オッシレーションの頂点と最下点で１０％の圧力
差が生じる場合に、この圧力の弱くなった期間に図２に
示すパターンでパウダーを噴射供給した場合、鋳造条件
Ｃは、図３に示す通常パターンでパウダーを供給した場
合である。その結果を割れ指数と鋳造速度の関係として
図６に示す。図６より、パウダーを噴射供給した場合に
は、鋳造速度が増加しても従来の通常供給パターンより
縦割れは少なく、またその縦割れはパウダー噴射圧力が
大きくなるほどいっそう減少することがわかる。これ
は、パウダーの噴射供給方法によりパウダーの均一流入
が促進されることによるものと推察される。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、鋳片表面疵低減のために重要な鋳型上部区間での
鋳片と鋳型の密着性を向上できるとともに、パウダーの
不均一流入を防止できるので、高速鋳造で表面性状のす
ぐれた高品質の鋳片を安定して製造できるという大なる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法を実施するための装置構成例を示
す概略図である。

【図２】この発明の実施例におけるパウダー噴射供給パ
ターンを示す図である。

【図３】同上実施例における従来の通常パウダー供給パ
ターンを示す図である。

【図４】同上実施例における鋳型内溶融金属表面に圧力
を加えた場合と加えない場合の鋳型銅板温度偏差状況を
比較した図である。

【図５】同上実施例における鋳型内溶融金属表面に加え
る圧力を変化させた場合の加圧圧力と縦割れ指数との関
係を示す図である。

【図６】同上実施例におけるパウダー供給パターンの違
いによる鋳造速度と縦割れ指数との関係を示す図であ
る。

【図７】鋳型内溶融金属表面に対し加圧を行わない従来
の方法による鋳造時の鋳型銅板温度偏差状況を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 鋳片 ３ 溶融金属 ４ シール板 ５ 浸漬ノズル ６ パウダーおよび不活性ガス注入管 ７ パウダーおよび不活性ガス注入量制御弁 ８ パウダー ９ 上部空間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型内溶融金属自由表面の上部空間を大
   気と遮断する密閉構造とし、鋳型内溶融金属自由表面に
   鋳造速度に応じた圧力を不活性ガスの注入により加え
   て、鋳型上部区間での鋳片の剥離を抑制するとともに、
   鋳型オッシレーションに伴う圧力変化の減圧期間にパウ
   ダーを噴射供給することを特徴とする加圧型連続鋳造方
   法。