JPH07276009A - 連続鋳造方法 - Google Patents

連続鋳造方法

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JPH07276009A
JPH07276009A JP6745194A JP6745194A JPH07276009A JP H07276009 A JPH07276009 A JP H07276009A JP 6745194 A JP6745194 A JP 6745194A JP 6745194 A JP6745194 A JP 6745194A JP H07276009 A JPH07276009 A JP H07276009A
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JP
Japan
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molten metal
gap
continuous casting
mold
casting
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Withdrawn
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JP6745194A
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English (en)
Inventor
Kazumi Yasuda
一美 安田
Shigeaki Ogibayashi
成章 荻林
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の静的保持に代わる動的保持を可能とす
る鋳造方法を提供すると共に、本発明は鋳造速度に応じ
た最適な鋳型/耐火物部材間の隙間を規定し、凝固開始
位置の初期設定が行える鋳造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 溶融金属を湯面下で凝固させ、これを引き抜
いて鋳片を鋳造する連続鋳造方法において、湯溜り部に
設けた耐火物部材と鋳型との間隙dを、下記の式で設定
した範囲にして鋳造を開始することを特徴とする連続鋳
造方法である。 0<d<{(6μVc 2 /a)+σ( cosθ1 + cosθ
2 )}/(ρgh) ただし、d:間隙、μ:粘性係数、Vc :鋳造速度 a:凝固係数(凝固厚δ=at)、σ:表面張力 θ1 ,θ2 :それぞれ耐火物部材、鋳型と溶融金属の接
触面の補角 ρ:溶融金属密度、g:重力加速度、h:間隙位置にお
ける溶融金属の深さ

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造方法、特に、
凝固開始点が溶融金属表面より下方に位置する、湯面下
凝固形式の連続鋳造における凝固開始位置の初期設定方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、溶鋼の連続鋳造において、単ベ
ルト式連続鋳造や双ドラム連続鋳造では、その鋳造方式
から注入される溶融金属面の下方で凝固が開始される湯
面下凝固形式となるが、通常の銅製鋳型を用いる垂直型
連続鋳造若しくは水平式連続鋳造においても、凝固を遅
らせることにより湯面下凝固とすることができる。この
ような湯面下凝固形式では、その凝固開始点が鋳型(ベ
ルトやドラムがこれに相当する)、耐火物部材(通常の
垂直・水平型連続鋳造のブレークリング、単ベルト式の
固定堰或いは双ドラム式の接触制限板)及び溶融金属の
交点の近傍となるため、この位置における溶融金属保持
状態は鋳片の表面性状(表面凹凸、コールドシャット
等)のみならず、設備・操業の安定性及び耐久性に大き
な影響を及ぼす。従来においても下記の如く耐火物部材
の位置に関して種々の提案がなされているが、満足すべ
きものはない。
【0003】まず、通常の鋳型による連続鋳造や水平連
続鋳造における湯面下凝固方法においては、ブレークリ
ングの如き耐火物部材は水冷鋳型に密着しているため、
耐火物部材の耐久性が劣り、交換費用がかさむ、耐
火物部材が冷えやすくコールドシャット等の表面欠陥が
発生しやすい、等の問題点がある。
【0004】また、双ドラム式連続鋳造においても、凝
固位置制御を目的にドラムに近接して接触制限板を設置
する場合(特開昭58−148056号公報)、実際の
操業においてこの接触制限板とドラム間隔をどのように
規定するのか必ずしも明確ではない。
【0005】さらに、単ベルト式連続鋳造法において
も、湯溜り部後面に配設した固定堰(テイル堰)を金属
ベルトから非接触の状態で保持してコールドシャット等
の鋳造欠陥を防止する例も提案されている(特願平5−
19240号)。この技術はベルトと固定堰とを非接触
の状態、具体的にはベルト表面のコーティング材と堰と
の隙間を0.1〜0.5mmに維持して鋳造することを特
徴とするもので、これにより確かにコールドシャットの
防止、堰の耐久性の向上等が認められた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した特願平5−1
9240号に開示する非接触間隙の大きさは、溶鋼の静
圧が表面張力により保持されるという、いわゆる静的保
持の場合を想定して導出されたものである。この考え型
は、鋳型と固定堰の間に相対的な移動速度が存在するこ
とに起因した粘性による圧力損失の効果を考慮していな
いから、溶鋼静圧が低い場合以外は許容間隙が極めて小
さくなり、金属ベルトや固定堰に熱変形、摩耗、設定誤
差あるいは振動等が生じると、鋳型/耐火物の非接触性
を保持できず、狙いとする効果が得られなくなる。
【0007】このことから鋳造プロセスにおいて金属ベ
ルトや固定堰に通常レベルの熱変形、摩耗、設定誤差あ
るいは振動等が存在する場合でも、あるいは溶鋼静圧が
高い場合においても、鋳型/耐火物部材の非接触性が保
持でき、かつ、凝固開始位置の制御を可能ならしめるよ
うに間隙の設定値の適正化を図ることが望まれている。
【0008】本発明はこのような現状に鑑みなされたも
ので、上記の静的保持の条件に鋳型移動に起因した粘性
による圧力損失を付加したいわゆる動的保持の条件か
ら、鋳造プロセスにおいて金属ベルトや固定堰に通常レ
ベルの熱変形、摩耗、設定誤差あるいは振動等が存在す
る場合でも、あるいは溶鋼静圧が高い場合でも、鋳型/
耐火物部材の非接触性を保持できるような設定値を与え
るものである。また、本発明は鋳造速度に応じた最適な
鋳型/耐火物部材間の間隙を規定し、凝固開始位置の初
期設定が行える鋳造方法を提供することを他の目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは次の通りである。湯溜り部に注入された溶融金属を
湯面下で冷却凝固させて引き抜くことにより鋳片を鋳造
する連続鋳造方法において、湯溜り部に設けた耐火物部
材と鋳型との間隙dを、下記の(1)式で設定した範囲
にして鋳造を開始することを特徴とする連続鋳造方法。 0<d<{(6μVc 2 /a)+σ( cosθ1 + cosθ2 )}/ (ρgh) …(1) ただし、d:間隙、μ:粘性係数、Vc :鋳造速度 a:凝固係数(凝固厚δ=at)、σ:表面張力 θ1 ,θ2 :それぞれ耐火物部材、鋳型と溶融金属の接
触角の補角 ρ:溶融金属密度、g:重力加速度、h:間隙位置にお
ける溶融金属の深さ
【0010】上記の方法を単ベルト式連続鋳造に適用す
る場合、鋳型は一定速度で鋳造方向に移動する金属ベル
トであり、耐火物部材は該ベルト上の湯溜り部後面に設
けた固定堰(テイル堰)である。また、双ドラム式連続
鋳造に適用した場合には、鋳型が双ドラムであり、耐火
物部材が双ドラムの湯溜まり部に設けた接触制限板に相
当する。
【0011】
【作用】湯溜り部を構成する固定堰等の耐火物部材と鋳
型との間隙を、上記(1)式の範囲内にして鋳造する場
合、dは鋳造速度Vc が高速になればなるほど、大きく
し得ることになる。このため従来の静的保持に比し、格
段に(1桁以上)許容間隙を広くでき、耐火物部材の熱
変形が生じたり溶融金属の静圧の高い場合でも、安定し
た連続鋳造が実施できる。本発明によれば、いわゆる動
的保持が可能となったものと言える。
【0012】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
なお、図示の例は溶鋼の単ベルト式連続鋳造の場合を例
示しているが、勿論、他の垂直型湯面下凝固鋳造、水平
連続鋳造、双ドラム式連続鋳造に適用し得る。
【0013】図5は通常の単ベルト式連続鋳造設備の概
要を示すもので、図において、1は一定の速度でプーリ
2a,2b間を矢印方向に移動する無端金属ベルト、3
は該金属ベルト1の下面側に配置した冷却装置、4はサ
イド堰、5は金属ベルト1上の所定位置に湯溜まり部7
を形成するために注入される溶鋼の後端側を保持するブ
ロック状の固定堰、6は溶鋼注入装置、8は金属ベルト
1に接触した溶鋼が凝固して形成してゆくシェルであ
る。9は凝固した鋳片を圧下する装置、10は引き出さ
れる鋳片である。
【0014】図1は図5の固定堰位置における詳細を示
すものであり、固定堰5の底面と金属ベルト1表面との
間隙dは、前述の説明の通り、従来では0.1mm程度と
溶鋼の表面張力を考慮して経験的に規定されていたが、
これではdが小さすぎてプロセス設計への制約が厳しす
ぎる。このため本発明ではこの間隙dを大きくするべく
検討した結果、前記のdの表現式を提示したものであ
る。以下この(1)式の導出の経緯を説明する。
【0015】図1に示すように単ベルト鋳造を行う場
合、溜まり部に注入される溶鋼は間隙d内に入り込む
が、間隙内の位置における溶鋼圧力は次のように表され
る。 P1 −P0 =σ( cosθ1 + cosθ2 )/d …(3) P2 −P1 =(6μVc x)/d2 …(4) P2 −P0 =ρgh …(5) ただし、P1 :間隙先端溶鋼圧力、P2 :間隙入口溶鋼
圧力、P0 :大気圧、x:間隙侵入深さ
【0016】また、間隙d入口における凝固シェル厚δ
は δ=(ax)/Vc …(6) と表される。この間隙入口における凝固シェル厚δは間
隙dよりも小さくなければならないから(6)式より (ax)/Vc <d …(7) さらに、(4)式=(5)式−(3)式の関係から、 x={(d2 ρgh)/(6μVc )}−{dσ( cosθ1 + cosθ2 ) /(6μVc )} …(8) (7)式及び(8)式より a d2 ρgh−dσ( cosθ1 + cosθ2 ) − <d …(9) Vc 6μVc 6μVc (9)式を整理すると次のように表される。 d<{(6μVc 2 /a)+σ( cosθ1 + cosθ2 )}/(ρgh) …(10) これから前記の(1)式が導き出される。(10)式の
右辺を許容間隙dp と定義する。 dp ={(6μVc 2 /a)+σ( cosθ1 + cosθ2 )}/(ρgh) …(11) ∴0<d<dp …(12)
【0017】また、(1)式に以下の物性値を代入して
下記(2)式を得る。 θ1 =θ2 =60° a=0.113 cm/sec ρ=7.2 gr/cm3 μ=0.05 gr/cm・sec σ=1700 dyne/cm 0<d<(3.8×10-4・Vc 2 +0.24)/h …(2)
【0018】図2は双ドラム式連続鋳造の例を示すもの
で、11は一対の互いに反対方向に回動するドラム、1
2はドラム11に沿ってかつドラム間に形成される湯溜
まり部13内に延びるように設けられた接触制限板であ
る。湯溜まり部内に注入された溶鋼はドラムによって冷
却され、凝固シェルをつくりながら下方に帯状鋳片14
として引き抜かれる。接触制限板12は凝固位置の調整
の役目を果たす。該接触制限板12とドラム11間の間
隙dが上記(1)式のdに相当する。
【0019】図3に鋳造速度と許容間隙との関係を溶鋼
深さを変えた場合について示した。いずれの場合も鋳造
速度を上げれば、許容間隙が広がることがわかる。図4
には比較的鋳造速度の低い領域の許容間隙dp の値を示
す。この図でh=10cm、Vc =30cm/secの場合を例
にとって説明する。実際には30cm/secで鋳型が移動す
るにも拘らず、静的保持(Vc =0)の条件から許容間
隙を推定すれば、0.25mm程度(図4のA点)となる
のに対し、動的保持の条件では0.6mm程度(図4のB
点)と大きくなる。従って従来の考え方では必要以上に
間隙を小さく設定してしまい、鋳型/耐火物部材の非接
触を保持しにくい。しかし、本発明の考え方では、間隙
の選定域を広げることができ、非接触を保ちやすい。
【0020】
【実施例】図5に示す単ベルト式連続鋳造設備により溶
鋼を連続鋳造し、帯状鋳片を得た。このときの各種条件
は次の通りである。 ・ベルト速度:Vc =18m/min (30cm/sec) ・凝固長:4m ・板厚:12mm 結果は表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表に示す如く、間隙0.2mmの場合は、振
動その他の原因により非接触が保持できなかったものと
推定される(C,F,I,M)。また、C,J,Kは動
的保持条件のdp よりもさらに大きく設定したため、溶
鋼が保持できなかったものと思われる。しかしながら、
本発明の0.2mmより大きく、動的保持条件のdp より
小さいケース(A,B,D,E,H,L)は良好な結果
が得られた。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明の連続鋳造方
法によれば、鋳造条件、特に鋳造速度によって鋳型と耐
火物部材との間隙を決めることができ、常に安定した状
態で鋳造作業を行うことができると共に、前記の間隙も
比較的大きなものとすることができ、各種変動に対する
許容度が広くなる。加えて固定堰や接触制限板等の耐火
物部材の耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を単ベルト式連続鋳造方法に適用する場
合の耐火物部材(固定堰)と金属ベルトとの間隙を拡大
して示す図。
【図2】接触制限板を設けた双ドラム式連続鋳造設備の
概略図。
【図3】鋳造速度と固定堰・金属ベルト間許容間隙との
関係を溶鋼深さを変えて示したグラフ。
【図4】比較的遅い鋳造速度における許容間隙の値を示
す。
【図5】一般的な単ベルト式連続鋳造設備の概略図。
【符号の説明】
1 金属ベルト 2 プーリ 3 冷却装置 4 サイド堰 5 固定堰 6 注入装置 7,13 溶湯溜まり部 8 凝固シェル 9 圧下装置 10,14 鋳片 11 ドラム 12 接触制限板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 湯溜り部に注入された溶融金属を湯面下
    で冷却凝固させて引き抜くことにより鋳片を鋳造する連
    続鋳造方法において、湯溜り部に設けた耐火物部材と鋳
    型との間隙dを、下記の(1)式で設定した範囲にして
    鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。 0<d<{(6μVc 2 /a)+σ( cosθ1 + cosθ2 )}/ (ρgh) …(1) ただし、d:間隙、μ:粘性係数、Vc :鋳造速度 a:凝固係数(凝固厚δ=at)、σ:表面張力 θ1 ,θ2 :それぞれ耐火物部材、鋳型と溶融金属の接
    触面の補角 ρ:溶融金属密度、g:重力加速度、h:間隙位置にお
    ける溶融金属の深さ
  2. 【請求項2】 湯溜り部に注入された溶融金属を湯面下
    で冷却凝固させて引き抜くことにより鋳片を鋳造する連
    続鋳造方法において、湯溜り部に設けた耐火物部材と鋳
    型との間隙dを、下記の(2)式で設定した範囲にして
    鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。 0<d<(3.8×10-4・Vc 2 +0.24)/h …(2) ただし、d:間隙(cm) h:間隙位置における溶融金属の深さ(cm) Vc :鋳造速度(cm/sec)
  3. 【請求項3】 耐火物部材が、単ベルト式連続鋳造設備
    において湯溜り部後面に配設した固定堰であり、鋳型
    が、鋳造方向に移動する金属ベルトである請求項1又は
    2記載の連続鋳造方法。
  4. 【請求項4】 耐火物部材が、双ドラム式連続鋳造設備
    の接触制限板であり、鋳型、が双ドラムである請求項1
    又は2記載の連続鋳造方法。
JP6745194A 1994-04-05 1994-04-05 連続鋳造方法 Withdrawn JPH07276009A (ja)

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Effective date: 20010605