JPH0631400A

JPH0631400A - 連続鋳造用装置

Info

Publication number: JPH0631400A
Application number: JP19230192A
Authority: JP
Inventors: Kozo Ota; 晃三太田; Masahiro Yoshihara; 正裕吉原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】タンディッシュ−鋳型直結式連鋳法におい
て、取扱が容易でなおかつ表面欠陥のない矩形断面の鋳
片の鋳造を可能とする鋳型装置を提供する。【構成】鋳型部上端にまで延設された段差部をその
上部に備えた水冷銅鋳型の鋳型本体と、この段差部内に
内挿されたセラミックスあるいは耐熱合金製の鋳型とか
ら構成され、この内挿された鋳型の溶鋼に接する面が、
少なくとも鋳型長辺側において、鋳型の外面に向かって
凸なる曲面になるようにする。また、内挿鋳型と水冷銅
鋳型が填め合わせられる面が、鋳型の外面に向かって凸
なる曲面を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面欠陥の少ない水平
断面が角形の鋳片を製造するのに適した溶融金属の連続
鋳造用装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属、特に溶鋼の鋳造は、図３に示
す連続鋳造法が主流となっている。この方法は、タンデ
ィッシュ１の溶鋼６を浸漬ノズル２を介して注入孔2aか
ら鋳型３内へ連続的に注入し、鋳型３からはガイドロー
ラ５を経て凝固シエル７を介してピンチロール８によっ
て引き出される。構造的にはタンディッシュ１と鋳型３
とが分離されている。鋳型３内の溶鋼上面には酸化物を
主体とするフラックス10がいわゆるパウダーとして添加
され、溶鋼上面の酸化防止、冷却防止を図っている。

【０００３】しかしながら、この方法では浸漬ノズル２
からの注入流により溶鋼面が変動することによるパウダ
ーの巻き込み、あるいは鋳型内の凝固シェル７の部分的
な再溶解といった問題があり、鋳片表面に欠陥を生じる
ことがある。

【０００４】また最近、省工程の観点からできるだけ最
終製品の形状に近い鋳片を鋳造するニアネット連続鋳造
のニーズが高まっているが、従来の連続鋳造法におい
て、そのようなニアネット連続鋳造を行うと、小断面の
鋳片を鋳造する際には前記フラックスを添加することが
不可能に近く、十分な保温ができないことから浸漬ノズ
ル閉塞の多発、浸漬ノズル周囲の溶鋼の凝固が生じるこ
とから、浸漬ノズルの使用も不可能であった。これに対
し、近年、タンディッシュ−鋳型直結式の装置を使った
連続鋳造法が提案されている。

【０００５】図４および図５に概念図で示すように、こ
のタンディッシュ−鋳型直結式の連続鋳造用装置では、
浸漬ノズルが取り去られ、タンディッシュ１と鋳型３を
一体化して構成している。この方式によれば、浸漬ノズ
ル閉塞、パウダー巻き込みの心配がないため、特に小断
面鋳片の鋳造に有効であり、省工程（特に熱延工程）が
可能であると考えられる。なお、図４、図５において同
一部材は図３と同一符号をもって示す。さらに溶鋼はタ
ンディッシュから鋳型まで周囲雰囲気にさらされること
がなく清浄な鋳片の製造をも期待することができる。

【０００６】しかし、水冷銅鋳型３と接続耐火物９の接
点で凝固シェルが生成し、鋳片断面を一部示す図６にお
いてそれぞれ記号Ｍ、Ｔで示すような、引抜マークおよ
びホットティアという鋳片欠陥となる。ここに、引抜き
マークＭは引抜きピッチごとに表れる新旧シェルの継ぎ
目( 水冷銅鋳型からのシェルと接続耐火物からのシェ
ル) であり、ホットテイアＴは引抜きピッチごとに表れ
る表面横割れである。これらの欠陥はそのまま成品欠陥
となるので、切削除去する必要がある。

【０００７】タンディッシュ−鋳型直結式連続鋳造の引
抜マーク発生防止策として、セラミックスや耐熱合金等
の低熱伝導率の材料を鋳型に内挿する方法が種々提案さ
れている。例えばそのような方法の１つに、セラミック
ス鋳型を銅鋳型に内挿する方法がある。特開昭52−5092
9 号公報には耐火物と黒鉛管を内挿した鋳型、また特開
昭58−151939号公報には耐熱、潤滑、耐食性サーメット
導管−鋳型で鋼の鋳造が可能であることが示されてい
る。

【０００８】さらに、特開昭64−27743 号公報にはセラ
ミックスの耐熱衝撃性を向上させるために焼きばめ等の
方法で内挿セラミックス材に圧縮応力を加える方法が、
特開平１−286967号公報には熱衝撃抵抗性、熱応力抵抗
性に優れた水冷銅鋳型に内挿するセラミックス鋳型の製
造方法が記述されている。セラミックス鋳型を使用する
理由は、冷却を緩和することであり、その効果として三
菱製鋼技法Vol.19, No.1.2(1985)に記載されているよう
に、引抜マークが軽減する。

【０００９】しかし、上記の方法はいずれも事実上丸型
の鋳片に限られ、角型鋳片 (スラブ、ブルーム、ビレッ
ト) の製造は、鋳型変形の様子を示す図７からも分かる
ように鋳型が変形するため困難であった。ここに、図７
は水冷銅鋳型３の上部にセラミックス鋳型４を内挿した
平坦な鋳型の場合の鋳込管をもって鋳込む時の鋳型のタ
ワミの様子を示すもので、かなりの変形が見られること
が分かる。もともとはこのセラミックス鋳型４は矩形断
面を有するものであった。

【００１０】セラミックス鋳型を使用した角型鋳片のタ
ンディッシュ−鋳型直結式連続鋳造法については特開昭
62−45449 号公報に黒鉛鋳型の外挿の水冷ジャケットを
幅方向に分割して設けることにより黒鉛鋳型の変形を防
止する方法が記述されている。しかし、鋳型の組立の効
率が悪く、実用的ではなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そのような低熱伝導率
材料を鋳型に使用する場合、低熱伝導率材料を水冷銅鋳
型に内挿して溶鋼の潜熱と顕熱の両方をこの水冷銅鋳型
でもって奪う必要がある。しかし、セラミックスのよう
な低熱伝導率材料を水冷銅鋳型内に内挿した鋳型は低熱
伝導率の材料が熱負荷により変形するため、タンディッ
シュ−鋳型直結式の連鋳法では角形鋳片が鋳造できなか
った。つまり、低熱伝導率材料が変形すると、1)鋳片の
肉厚変動、2)セラミックスと水冷銅の接触不良による抜
熱不足、3)セラミックスの破損という問題が生じるから
である。

【００１２】したがって、本発明は、これらの問題を解
決し、取扱が容易でなおかつ表面欠陥のない矩形断面の
鋳片の鋳造を可能とする連続鋳造用装置を提供すること
を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明の要旨と
するところは、上端においてタンディッシュに直結され
た鋳型部から成る、角形断面の鋳片を製造する連続鋳造
用装置であって、前記鋳型部が、鋳型部上端にまで延設
された段差部をその上部に備えた水冷銅鋳型の鋳型本体
と、該段差部内に内挿された例えばセラミックスあるい
は耐熱合金などの低熱伝導率材料製の鋳型とから構成さ
れ、該低熱伝導率材料製の鋳型の溶鋼に接する面が、少
なくとも鋳型長辺側において、鋳型の外面に向かって凸
なる曲面になっていることを特徴とする連続鋳造用装置
である。

【００１４】本発明の好適態様によれば、前記低熱伝導
率材料製の鋳型と水冷銅鋳型が填め合わせられる面を、
鋳型の外面に向かって凸なる曲面になるように構成して
もよい。なお、低熱伝導率材料は水冷銅鋳型を構成する
銅より低い熱伝導率をもった材料という趣旨であって、
鋳型材料でもあるということから具体的には、セラミッ
クス一般、その他 Inconel (Ni基合金) 等の耐熱合金が
例として挙げられる。

【００１５】

【作用】図１および図２は、本発明にかかる連続鋳造装
置とそれに用いる鋳型の構造を示す概略説明図である。
ここで、図１は装置の全体図を、図２（ａ）〜（ｄ）は
その鋳型部の各種変更例を示す。図中、ｔは鋳片厚み(m
m)を示す。鋳型部は基本的には４枚板の張り合わせ構造
を有し、長辺側と短辺側の両方に本発明の適用が可能で
ある。

【００１６】図１に示すように、低熱伝導率材料鋳型４
は水冷銅鋳型３の段差部11に内挿され、接続耐火物９を
介してタンディッシュ１と直結されている。段差部11は
鋳型部上端にまで延設されている。特にそれに制限され
ないが、通常、鋳型長さの最大1/2 まで伸びている。少
なくとも1/4 の長さまで延設されているのが好ましい。

【００１７】図１においても図３と同一部材は同一符号
で示す。図２(a) に示すように、銅鋳型３は低熱伝導率
材料鋳型４を内挿することのできる構造を有し、また、
低熱伝導率材料鋳型４の溶鋼に接する面は鋳型外側に向
かって凸なる曲面になっている。図２(b) に示す鋳型は
銅鋳型３と低熱伝導率材料鋳型とが接する面も鋳型外側
に向かって凸なる曲面となっている。

【００１８】低熱伝導率材料鋳型４の使用により、鋳片
の初期凝固部が緩冷却となるために、接続耐火物９と低
熱伝導率材料鋳型４の接続部（図１のａ点）でシェルが
生成せず、低熱伝導率材料鋳型内でシェルが生成するた
め、表面欠陥のない鋳片が得られる。さらに低熱伝導率
材料鋳型４の溶鋼に接する面が鋳型外側に向かって凸な
る曲面であるために、鋳造中に熱負荷が大きい幅方向中
央部の鋳型の溶鋼側への張出し分とあらかじめつけられ
ている低熱伝導率材料鋳型４の溶鋼側の面の曲率分が相
殺されて鋳造中に鋳型はちょうど直線となり、厚みの均
一な鋳片を製造することができる。

【００１９】したがって、図２(b) に示すような銅鋳型
３とに接する面をも凸なる曲面とした場合は、熱負荷の
大きい幅方向中央部で肉厚が大きくなり低熱伝導率材料
鋳型４が剛性を持つために、例えばそれがセラミックス
から構成されている場合でもセラミックスの破損の心配
なく、かつ、厚みの均一な鋳片を製造することができ
る。

【００２０】肉厚30mm以下の薄鋳片に対しては図２(c)
に示すように短辺側に本発明を適用する必要がない。ス
ラブの厚みが10mm以下であれば、図２(d) に示すように
短辺側には低熱伝導率材料鋳型を内挿しなくてもよい。

【００２１】本発明にかかる連続鋳造用装置は角形鋳片
の中でも特に肉厚30mm以下の薄鋳片製造時に効果を発揮
するが、肉厚30mm以上のスラブあるいはビレット、ブル
ームにも充分対応できる。また、本装置は700 mm幅以上
の鋳片にも適用が可能である。

【００２２】前記の凸なる曲面の具体的形状についてで
あるが、凸面は円弧状であっても放物線状であってもよ
く、その凸部は溶鋼側につける曲面では１mmあれば、銅
鋳型側につける曲面では最大20mmもあればよい。ただ
し、その凸なる曲面の形状は最終的には鋳片の形状 (ス
ラブ、ビレット、ブルーム) 、幅、低熱伝導率鋳型材質
により決められる。鋳込み時の熱による鋳型の張出し部
を吸収するに十分な程度であればよい。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を図１に示す実施例に基づいて
さらに具体的に説明する。図１は本発明に係わる連続鋳
造用装置の構成を示す要部断面図であり、低熱伝導率材
料鋳型４を内挿することのできる構造を有し、かつ内面
に段差部11が設けられている銅鋳型３と、この銅鋳型３
と填め合いする低熱伝導率材料鋳型４とが設けられてお
り、その溶鋼と接する面は鋳型外面に向かって円弧状と
なっている。段差部11は鋳型全体の長さの1/3 を占めて
いた。図２参照。

【００２４】また、低熱伝導率材料鋳型４と銅鋳型３の
填め合い部分は円弧状になっているものとストレートの
ものがある。図２(a) と図２(b) 参照。本発明にかかる
連続鋳造用装置を構成する鋳型部は４枚の板を張り合わ
せることによって角形に構成されている。

【００２５】鋳造は幅400 、800 mm、肉厚10、30mm薄鋳
片について実施した。低熱伝導率材料には数種類のセラ
ミックスおよびNi基合金 (Inconel 718)を選定した。低
熱伝導率材料鋳型の溶鋼と接する面は鋳型外面に向かっ
て円弧状となっており、400mm幅、800 mm幅のいずれの
場合を問わず凸部を１mm設けた。また、低熱伝導率材料
鋳型４と銅鋳型３の填め合い部分を円弧状にする場合
は、長辺側のみ円弧を付与し、その曲率半径は800 mm幅
のものに対しては6000mm、400 mm幅のものに対しては40
00mmとした。

【００２６】鋳造金属はSUS304ステンレス鋼であり、タ
ンディッシュ１内の溶湯温度は液相線温度より40〜50℃
高くした。引抜サイクルは100cpmで間欠引抜として鋳造
速度は鋳片断面形状鋳型材質に応じて種々変更した。本
例における連続鋳造の実施の条件および結果を表１に示
す。また比較例の条件および結果を表２および表３に示
す。なお、表２は低熱伝導率材料と銅の填め合い部およ
びセラミックスの溶鋼と接する面がストレートである鋳
型で鋳造した場合の結果であり、表３は低熱伝導率材料
の鋳型を使用せず、銅鋳型のみで鋳造した場合である。

【００２７】表２に示す結果から明らかなように、比較
例25〜48において400mm 幅鋳片の鋳造時は低熱伝導率材
料の鋳型が溶鋼側に変位して鋳片の肉厚が変動し、800
mm幅鋳片の鋳造時はセラミックス鋳型使用時にセラミッ
クスの変位が大きく破損した。また、表３に示す結果か
ら明らかなように、低熱伝導率材料鋳型を内挿しない比
較例49〜54においては鋳片表面に引抜マーク、ホットテ
ィアという欠陥が存在した。

【００２８】これに対し、本発明例ではいずれも引抜マ
ークおよびホットティアの表面欠陥、肉厚変動のない良
好な鋳片を得ることができた。なお、本実施例では低熱
伝導率材料と銅の填め合い部に円弧を付与した場合と付
与しない場合での有意差は認められなかった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面欠陥、肉厚変動のない矩形鋳片を連続鋳造すること
ができ、省工程、省エネルギーによって製造工程の著し
い低減が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造用装置の一実施例の要部断面
図である。

【図２】図２(a) 、(b) 、(c) は、本発明の連続鋳造用
装置の鋳型部のいくつかの変更例のそれぞれ横断面図で
ある。

【図３】従来の連続鋳造用装置の概念図である。

【図４】タンディッシュ−鋳型直結式の連続鋳造用装置
の概念図である。

【図５】タンディッシュ−鋳型直結式の連続鋳造用装置
の連鋳法の概念図である。

【図６】引抜マークとホットティアの説明図である。

【図７】角型鋳片鋳造時の鋳型変形の説明図である。

【符号の説明】

1 : タンディッシュ 2 : 浸漬ノズル 2a: 注入孔 3 : 水冷銅鋳型 4 : セラミックス鋳型 5 : ガイドロール 6 : 溶鋼 7 : 凝固シェル 8 : ピンチロール 9 : 接続耐火物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上端においてタンディッシュに直結され
た鋳型部から成る、角形断面の鋳片を製造する連続鋳造
用装置であって、前記鋳型部が、鋳型部上端にまで延設された段差部をそ
の上部に備えた水冷銅鋳型の鋳型本体と、少なくとも鋳
型長辺側において該段差部内に内挿された低熱伝導率材
料製の鋳型とから構成され、該低熱伝導率材料製の鋳型
の溶鋼に接する面が、少なくとも鋳型長辺側において、
鋳型の外面に向かって凸なる曲面になっていることを特
徴とする連続鋳造用装置。
【請求項２】請求項１記載の連続鋳造装置において、
前記低熱伝導率材料製の鋳型と水冷銅鋳型が填め合わせ
られる面が、鋳型の外面に向かって凸なる曲面になって
いることを特徴とする連続鋳造用装置。