JPH0639499A

JPH0639499A - 金属の連続鋳造装置

Info

Publication number: JPH0639499A
Application number: JP20121092A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yoshida; 勝吉田; Tsutomu Tanaka; 努田中
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】鋳型の強度不足を補い、鋳型の変形が防止でき
る連続鋳造装置を提供する。【構成】(1) 鋳型壁に鋳造方向に平行な複数のスリット
を有する内部水冷構造の鋳型および鋳型の周囲にこれを
周回する高周波電流を導く通電コイルを備えた装置から
なり、この鋳型の上部にスリットを設けない部分を有す
ることを特徴とする金属の連続鋳造装置。 (2) 鋳型の厚さ方向でスリットの長さが変化し、鋳型外
壁側よりも内壁側のスリット長さが短いことを特徴とす
る上記 (1)の金属の連続鋳造装置。上記の連続鋳造装置では、鋳型の材料よりも電気伝導度
の小さい金属、半導体または耐火物の材料で鋳型のスリ
ット幅方向の少なくとも一部を充填することができる。【効果】スリット付き鋳型の変形およびスリットへの溶
融金属の差し込みを防止するとともに、ブレークアウト
の発生等の問題および表面欠陥等の問題が生じない連続
鋳造が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の連続鋳造に際
し、鋳造の安定と鋳造速度の高速化を図り、鋳片の表面
性状の改善を実現するための連続鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造においては、パウダーと呼ばれ
る粉末あるいは顆粒状の潤滑剤を鋳型内のメニスカス上
に投入し操業を行っている。パウダーの一部は溶融して
鋳型と鋳片との隙間に流入し、両者間の潤滑作用、抜熱
量の緩和などの役割を果している。しかし、鋳造条件に
見合った流入量を得るには各々の条件に適した物性の潤
滑剤を用いることが必要となり、鋳込み初期と定常期で
潤滑剤を変える等の使い分けを行ったり、高速鋳造時に
は特殊な潤滑剤を用いる等の工夫が必要である。

【０００３】そこで、この流入量の制御方法に関して電
磁力を利用したいくつかの方法が提案されている。これ
らは鋳片表面と鋳型内面との隙間に潤滑剤を供給するた
め、メニスカス部を湾曲させる機能を持つ電磁力を鋳型
内の溶融金属に付与するものである。

【０００４】特開昭52− 32824号公報には、通電コイル
が鋳型の内部に鋳型内壁を包囲するように耐火物で絶縁
されて埋め込まれており、この通電コイルに交流電流を
供給することにより、メニスカス部を湾曲させ潤滑剤の
流入を促進する発明が開示されている。しかしこの発明
による方法では、低周波の交流電流により発生された電
磁力が鋳型内を通過し、このため特に薄スラブ鋳片の長
辺側では磁場が減衰して有効な電磁効果が期待できなく
なる。この結果、均一な鋳片表面と鋳型内面との隙間が
維持できないので、潤滑剤が溶融金属に巻き込まれると
いう問題が発生する。

【０００５】特開昭64− 83348号公報に示される鋳造方
法は、上記特開昭52− 32824号公報と同様な装置により
パルス状の電流を通電コイルに供給することによりメニ
スカス部を振動させ、鋳片表面と鋳型内面との間隙を周
期的に変化させることによって、オシレーションを用い
ずに潤滑剤を鋳片−鋳型間の隙間に流れ込ませることが
できる。しかし、この方法でも上記特開昭52− 32824号
公報の方法と同様に鋳型による磁場の減衰が大きく、充
分な電磁力を得ることは難しい。

【０００６】特開平２−147150号公報には、図６に示す
ように、通電コイル３によって溶融金属５のメニスカス
部に効率よく電磁力を作用させるために、特に鋳型上端
部まで達する複数のスリット１を設けた上部テーパー付
き鋳型２を用いる装置が示されている。通電コイル３に
交流電流Ｉが流れると鋳型の内面側周囲には交流磁界Ｈ
が発生し、鋳型内の溶融金属には誘導電流ｉが生じる。
この磁界Ｈと誘導電流i との相互作用により、溶融金属
には鋳型の中心方向に向かうピンチ力Ｆが働く。このピ
ンチ力Ｆにより溶融金属は鋳型の中心方向に絞られ、浸
漬ノズル４から流入した溶融金属５の表面８が凸状に湾
曲して大きくなったメニスカス部から溶融潤滑剤９が鋳
片表面の凝固シェル７と鋳型内面との間隙に流れ込みや
すくなるのである。この溶融潤滑剤９は、投入された潤
滑剤（パウダー）６が、浸漬ノズル４から流入される溶
融金属５の熱により溶融したものである。

【０００７】この装置は潤滑剤の流入促進には有利であ
るが、図示するように、鋳型２の上端部まで開放されて
スリット１が設けられているために鋳型強度が不足し、
操業の際の熱応力により鋳型の変形を引き起こす。ま
た、スリット１の下端は、メニスカス上端から50〜150m
m 下の位置にあるため、凝固開始点がスリット部に位置
しており、溶融金属表面８の変動などにより、スリット
部への溶融金属の差し込みが発生しやすく、鋳型による
鋳片の拘束を引き起こす。さらに、テーパー部で生成し
た凝固シェルが引抜きの際にストレート部で拘束される
場合があり、これらの拘束はブレークアウト発生などの
問題を招くことになる。

【０００８】また、図６に示す鋳型のように鋳型上端部
までスリットを設けた場合には、スリットとスリットの
間に位置し、かなり幅が狭い状態に分割された個々のセ
グメントの中に、往路と復路の２本の冷却水路を確保し
なければならない。また、鋳型上部がテーパー状である
ことから、冷却水路の加工が困難となるというような鋳
型製作上の問題が残る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳型内の溶
融金属に効果的に電磁力を印加して、潤滑剤の物性を操
作することなく容易に鋳造条件に応じた潤滑剤の流入量
を得ようとする際に、初期凝固シェルの形状およびその
凝固開始点の位置の適正化をはかるとともに、スリット
を設けることによる鋳型の強度不足を補い、鋳型の変形
が防止できる連続鋳造装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】その結果、鋳型に設けたスリット部への溶
融金属の差し込みを防止して引き抜き抵抗を低減し、ブ
レークアウトの発生などの問題および表面欠陥のない鋳
片の連続鋳造を実現しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の連
続鋳造装置にある。

【００１２】(1) 鋳型壁に鋳造方向に平行な複数のスリ
ットを有する内部水冷構造の鋳型および鋳型の周囲にこ
れを周回する高周波電流を導く通電コイルを備えた装置
からなり、この鋳型の上部にスリットを設けない部分を
有することを特徴とする金属の連続鋳造装置。

【００１３】(2) 鋳型壁に鋳造方向に平行な複数のスリ
ットを有する内部水冷構造の鋳型および鋳型の周囲にこ
れを周回する高周波電流を導く通電コイルを備えた装置
からなり、鋳型の厚さ方向でスリットの長さが変化し、
鋳型外壁側よりも内壁側のスリット長さが短いことを特
徴とする上記 (1)に記載の金属の連続鋳造装置。

【００１４】(3) 鋳型の材料よりも電気伝導度の小さい
金属、半導体または耐火物の材料で鋳型のスリット幅方
向の少なくとも一部を充填した上記 (1)または上記 (2)
に記載の金属の連続鋳造装置。

【００１５】

【作用】以下に、本発明の鋳造装置を図１〜図５に基づ
いて説明する。

【００１６】図１は本発明の装置を示す一部破断斜視図
である。これは円形断面を有する鋳型の例である。この
装置では、鋳型２は鋳造方向に複数本のスリット１と内
部水冷構造を有し、その内径が一定の鋳型２の周囲に通
電コイル３が多重に巻かれており、鋳型２内には浸漬ノ
ズル４から溶融金属５が供給される。溶融金属５上には
粉末状または顆粒状の潤滑剤（パウダー）６が投入さ
れ、この下層が溶融金属５の熱によって焼結パウダー層
10を形成し、さらにその下層は溶融金属表面８上に溶融
潤滑剤浴９を形成する。また、潤滑材（パウダー）６の
層、焼結パウダー層10および溶融潤滑剤浴９と鋳型２と
の間には、スラグリム11と称する環状の領域が形成され
る。溶融した潤滑剤の一部は鋳型２と鋳片表面の凝固シ
ェル７との間に流れ込み潤滑作用、抜熱量の緩和の役割
を果す。このとき、通電コイル３に高周波電流を供給す
ることによって磁場を発生させ、そのピンチ力によりメ
ニスカスを湾曲させる。その際、溶融金属表面と鋳型と
の隙間が大きく、かつ深くなるので溶融潤滑剤浴９から
の流入を促進することができるのである。

【００１７】スリットは、上記のような効果をもたらす
ために不可欠のものである。本発明の装置では図１に示
すように、スリット１を鋳型２の中間部分に設け、この
鋳型の上部に図１に示すスリットを設けない部分12を有
する。そして、全てのスリット１の上端部は、このスリ
ットを設けない部分12の下端部のレベルに一致してい
る。この結果、鋳型上部の強度を高め、熱による変形を
防止することが可能になる。

【００１８】ただし、鋳型上部にスリットを設けない部
分12を有することにより、ここでの磁場の減衰が起こ
り、図６のように鋳型上端部までスリットを設けた場合
に比べ、特に鋳型の上方部で若干の磁場強度の低下がみ
られる。しかし、これはコイルに流す高周波電流値の増
加などで簡単に補うことができ、充分に潤滑剤の流入促
進を果たすことができる。

【００１９】図２は、(a) が図１の縦断面の一部、(b)
が (a)に示すＡ−Ａ′方向の水平断面の一部を示す図で
ある。

【００２０】図３、図４および図５は、本発明の連続鋳
造装置の別の実施態様を示す断面図である。(a) 、(b)
の関係は、それぞれ図２の場合と同じである。

【００２１】図３の装置では、図示するように鋳型内壁
側スリット長さを外壁側のスリット長さよりも短くする
ことにより、スリットの下部をテーパー状にして、溶融
金属の凝固開始点をスリットのない部分に設定すること
ができる。鋳型内壁側スリットのテーパー部では、図２
に示すような長方形断面のスリットに比べ、スリット下
方部での鋳型による磁場の減衰が小さくなるため、凝固
開始点をスリット下端よりも下方に位置させても、潤滑
剤の流入促進に必要な磁場強度を得ることができる。し
たがって、潤滑剤の流入を促進し、なおかつスリット内
への溶融金属の差し込みを防止することが可能となるの
である。

【００２２】図４の装置は、図示するように鋳型内壁側
スリット下部を一部テーパー、他部を段状の形状とする
例である。この目的とその作用効果は、次のとおりであ
る。

【００２３】この装置は、図３に示す鋳型と同様に凝固
開始点を鋳型内壁側のスリット下端部よりも下方に位置
させて、溶融金属の差し込みを防止しようとするもので
あるが、この場合では、単なるテーパースリットよりも
鋳型による磁場の減衰が小さいため、内部の溶融金属
に、より強い磁場を印加することができる。しかし、こ
の段状のスリット部は加熱されやすいため、極端な場合
には不均一冷却を引き起こす。したがって、コイルに流
す高周波電流の強度、周波数などに合わせて、図３に示
すようなテーパースリットを有する鋳型と使い分けるこ
とが望ましい。

【００２４】図５の装置は、図３の装置の場合におい
て、スリット１の鋳型厚さ幅方向の一部を充填材13で充
填することにより、溶融金属のスリットへの差し込みを
防止する例である。図５では、スリットの最内壁側の部
分の上下方向の全長に渡り、上記幅方向の一部が充填さ
れている場合を示している。充填材としては、鋳型の材
料よりも低電気伝導度を有する金属、半導体または耐火
物を用いる。これは、スリットにより分割された各セグ
メント間の導通が良好であると、鋳型に誘起される誘導
電流が鋳型外壁側に集中してしまい、内部の溶融金属に
作用する電磁力が低下してしまうのを防止するためであ
る。これらの充填材は、図２および図４に示す装置の場
合にも適用できる。

【００２５】なお、前述した本発明の装置についての効
果は、鋳造する金属の種類を問わず得られることは言う
までもない。また、ここでは鋳型の水平断面が円形のも
のを示したが、長方形、正方形等であっても、上記の効
果に何ら差はない。

【００２６】

【実施例】

（本発明例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連続鋳造を行った。装置諸元
および鋳込み条件は次のとおりである。

【００２７】鋳型：内直径 180mm、肉厚30mm、長さ 700mm スリット：幅 0.2mm、長さ 150mm、鋳型上端とスリッ
ト上端との距離（スリットを設けない部分の長さ） 60m
m 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 鋼種：Ｃ＝ 0.2％、Mn＝ 0.4％、Si＝ 0.3％、Ｐ
＝0.02％、Ｓ＝0.02％鋳造速度：1.5m/min 浸漬ノズル：内直径18mm 溶鋼温度：1540℃ 鋳造には溶鋼を浸漬ノズルで鋳型内に供給しつつ、上部
には一般炭素鋼用の連続鋳造パウダーを投入し、1.5m/m
inの速度で 120秒間引き抜きを行い、このとき150rpm程
度の鋳型振動を与えながら鋳造した。

【００２８】（本発明例２）図３に示すようなスリット
下部にテーパーを設けた鋳型を用いて、丸断面鋳片の連
続鋳造を行った。スリット長さは、内壁側 100mm、外壁
側 200mmとした。鋳型径、鋳型長さ、スリットを設けな
い部分の長さを含め、その他の条件は本発明例１と同じ
とした。

【００２９】（本発明例３）図５に示す本発明の装置を
用いて丸断面鋳片の連続鋳造を行った。鋳型に設けたス
リット部には、幅１mm、厚さ 0.5mm、長さ 150mmのTi
板、窒化珪素板、Si板をそれぞれ装入した。下部テーパ
ーの条件は実施例２と同じ、その他の条件は本発明例１
と同じとした。

【００３０】（比較例）図１および図２に示す装置にお
いて、鋳型上端までスリットを設けた鋳型を用いて丸断
面鋳片の連続鋳造を行った。スリット長さは 200mmと
し、その他条件は本発明例１と同じとした。

【００３１】以上の鋳込み結果をまとめて表１に示す。
なお、ブレークアウトはいずれの場合にも発生しなかっ
た。これらの結果から次の事実が明らかである。

【００３２】鋳型変形については、鋳造後の鋳型の真円
度を測定したところ、本発明例１においては、鋳造前後
で全く変化が認められなかったのに対し、比較例で用い
たものでは鋳造後に３〜４％の変形が認められ、鋳型上
端部の内径は最大で６mm程拡大していた。

【００３３】パウダー消費量については、鋳造中に落下
した凝固パウダーを回収し、その厚みを測定したとこ
ろ、本発明例３においては平均1.5mm と最も厚く、本発
明例１、２および比較例では平均1.1mm 程度と特に顕著
な差は認められないものの、従来の電磁力を印加しない
場合に比べると２〜３割増加しており、充分な潤滑剤の
流入促進効果が得られていると判断された。

【００３４】鋳片の表面性状については、本発明例１お
よび比較例の鋳片には縦割れが認められたが、本発明例
２および３においては表面欠陥などはなく、良好な表面
性状を有していた。また、本発明例１および比較例で
は、鋳片のところどころにスリット条痕が認められたほ
か、調査の結果、拘束性と推定される初期凝固シェルの
破断も認められた。これは、差し込んだ溶融金属により
引き起こされたものと考えられる。一方、差し込み防止
型の鋳型を用いた本発明例２および３では、これらの欠
陥は認められず、極めて良好な鋳片性状であった。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明の装置によれば、スリット付き鋳
型の変形およびスリットへの溶融金属の差し込みを防止
するとともに、ブレークアウトの発生等の問題および表
面欠陥等の問題が生じない連続鋳造が可能である。

【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】図１に示す装置の断面図である。(a) が縦断面
の一部、(b) が(a) に示すＡ−Ａ′方向の水平断面の一
部を示す図である。

【図３】本発明の鋳造装置の別の一例（テーパースリッ
ト付き）を示す断面図である。(a) が縦断面の一部、
(b) が(a) に示すＡ−Ａ′方向の水平断面の一部を示す
図である。

【図４】本発明の鋳造装置の、さらに別の一例（段状ス
リット付き）を示す断面図である。(a) が縦断面の一
部、(b) が(a) に示すＡ−Ａ′方向の水平断面の一部を
示す図である。

【図５】図３の装置において、スリット部に充填材を用
いた本発明の鋳造装置の一例を示す断面図である。(a)
が縦断面の一部、(b) が(a) に示すＡ−Ａ′方向の水平
断面の一部を示す図である。

【図６】従来のスリット付き鋳造装置の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１：スリット、２：鋳型、３：通電コイル、４：浸漬ノ
ズル、５：溶融金属、６：潤滑剤（パウダー）、７：凝
固シェル、８：溶融金属表面、９：溶融潤滑剤浴、10：
焼結パウダー層、11：スラグリム、12：スリットを設け
ない部分、13：充填材、Ｉ：交流電流、Ｈ：交流磁界、
ｉ：誘導電流、Ｆ：ピンチ力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳型壁に鋳造方向に平行な複数のスリット
を有する内部水冷構造の鋳型および鋳型の周囲にこれを
周回する高周波電流を導く通電コイルを備えた装置から
なり、この鋳型の上部にスリットを設けない部分を有す
ることを特徴とする金属の連続鋳造装置。
【請求項２】鋳型壁に鋳造方向に平行な複数のスリット
を有する内部水冷構造の鋳型および鋳型の周囲にこれを
周回する高周波電流を導く通電コイルを備えた装置から
なり、鋳型の厚さ方向でスリットの長さが変化し、鋳型
外壁側よりも内壁側のスリット長さが短いことを特徴と
する請求項１に記載の金属の連続鋳造装置。
【請求項３】鋳型の材料よりも電気伝導度の小さい金
属、半導体または耐火物の材料で鋳型のスリット幅方向
の少なくとも一部を充填した請求項１または請求項２に
記載の金属の連続鋳造装置。