JPH08187551A - ビレットの高速鋳造用鋳型 - Google Patents

ビレットの高速鋳造用鋳型

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JPH08187551A
JPH08187551A JP1644395A JP1644395A JPH08187551A JP H08187551 A JPH08187551 A JP H08187551A JP 1644395 A JP1644395 A JP 1644395A JP 1644395 A JP1644395 A JP 1644395A JP H08187551 A JPH08187551 A JP H08187551A
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JP
Japan
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mold
casting
billet
speed
shape
Prior art date
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Withdrawn
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JP1644395A
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English (en)
Inventor
Masaji Uehara
正次 上原
Hisaki Sato
寿樹 佐藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造速度を大幅に増加でき、しかも長期の寿
命を有して安定した操業が可能なビレットの高速鋳造用
鋳型を提供する。 【構成】 鋳型上部の各内面の形状が、外側に凸な膨ら
み12を有し、鋳型下方に向かって膨らみ12が徐々に
減少し、鋳型下端では通常の略四角形となる鋳型10で
あって、上下方向にオッシレートし、上部から溶湯19
を注入すると共に少量の潤滑油を注入しながら操業を行
うビレットの高速鋳造用鋳型10において、鋳型の定常
操業状態のメニスカス最下位置Mから下位置で400m
m以内の内周4面に、角部から20mmの部分を残して
1又は2以上の横溝16あるいは多数のディンプルから
なるエアギャップ部17をそれぞれ設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビレットを高速で連続
鋳造する場合に適したビレットの連続鋳造用鋳型に関す
る。
【0002】
【従来の技術】断面が略四角形のビレットの連続鋳造に
用いる鋳型においては、例えば特公昭46−21094
号公報、又は特開平6−31401号公報に記載のよう
に、鋳型上端の各面の形状が外側に凸な膨らみを有し、
鋳型下方に向かって凸な膨らみが減少し、鋳型下端にお
いては通常の略四角形となるものが提案されている。そ
して、この鋳型を用いてビレットを連続鋳造する場合に
は、鋳型内に上部のタンディッシュから溶湯(溶鋼)を
注入すると共に、該鋳型の上部からレプシードオイル
(潤滑油の一例)を少しずつ注入し、水冷された前記鋳
型の側面から熱を吸収させて鋳型内面に凝固シェルを形
成し、徐々に引き出すと共に芯部の溶鋼も徐々に凝固さ
せ、ビレットとしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記鋳
型を用いて高速の連続鋳造を行うと以下のような問題が
発生する。 鋳型の面センター部が、鋳型コーナー部に比較して過
大なテーパーとなって、鋳型への入熱が大きくなり過
ぎ、鋳型温度が大幅に増大し、鋳型の寿命が短くなる。
即ち、鋳型への入熱量が一番多いのはメニスカス直下で
あり、通常の膨らみのない鋳型であっても鋳造速度を上
げるに従い増加し、前記公報記載のように過大なテーパ
ーを使用した場合には鋳型への入熱量は更に増加する。
従って、前記鋳型を使用して130×130mmのビレ
ットを鋳造速度4〜5m/minで鋳造した場合にはピ
ーク熱流束が450〜500万kcal/m2 .hrと
推定されるが、これによって鋳型を構成する銅板温度
が、銅板素材の軟化温度(脱酸銅の場合は200〜25
0℃)を大幅に超える300℃以上に達することにな
り、銅板の熱変形が大きくなり、鋳型寿命が大幅に低下
する。 鋳型を構成する銅板の温度が上昇することにより、凝
固シェルの銅板へのスティキング(焼付き)が発生し易
くなり、これによってブレークアウトの発生頻度が増大
する。 鋳型を形成する銅板の温度を下げる手段として、鋳型
冷却水量を増加することによって、一応可能となるが、
この場合は従来の鋳型使用時の水量の2〜3倍の水量が
必要となり、冷却水設備コストの増大、ランニングコス
トの増大を招く。 鋳型の面センター部とコーナー部のテーパー量が異な
るために、面センター部とコーナー部の抜熱量が不均一
になる。この対策として特開平6−31401号公報に
おいては、面センター部の銅板の厚みを薄くして銅板温
度を下げるとあるが、この程度では銅板温度も十分には
下がらないし、また、面センター部の銅板の厚みを薄く
しても又は鋳型の冷却水量を増加しても、面センター部
及びコーナー部との抜熱バランスの解消にはならない。 鋳造速度が変動する場合、例えば、高速鋳造から低速
鋳造に変える場合には、鋳型の冷却能が過大であるた
め、凝固シェルの厚みが増大し鋳型下部のテーパー部分
にくさび状となった凝固シェルがつかえることになり、
結果として凝固シェルの破断、ブレークアウトや鋳型の
異常摩耗が生じる。これを回避するため、低速鋳造の場
合には鋳型内の湯面レベルの上下が必要になるが、その
制御が難しい。 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳造速度
を大幅に増加でき、しかも長期の寿命を有して安定した
操業が可能なビレットの高速鋳造用鋳型を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載のビレットの高速鋳造用鋳型は、鋳型上部の各内面
の形状が、外側に凸な膨らみを有し、鋳型下方に向かっ
て前記膨らみが徐々に減少し、鋳型下端では通常の略四
角形となる鋳型であって、上下方向にオッシレートし、
上部から溶湯を注入すると共に少量の潤滑油を注入しな
がら操業を行うビレットの高速鋳造用鋳型において、前
記鋳型の定常操業状態のメニスカス最下位置から下位置
で400mm以内の内周4面に、角部から20mmの部
分を残して1又は2以上の横溝あるいは多数のディンプ
ルからなるエアギャップ部をそれぞれ設けている。
【0005】
【作用】請求項1記載のビレットの高速鋳造用鋳型にお
いては、鋳型の内面形状を鋳型上部の各面の形状が外側
に凸な膨らみを有し、鋳型下方に向かって前記膨らみが
徐々に減少し、鋳型下端では通常の略四角形とすること
によって、凝固シェルの熱収縮による鋳型内面とのエア
ギャップを無くすことができる。これによって抜熱能力
を上げ、高速鋳造時においても十分なシェル厚を確保
し、ブリード、ブレークアウトを減少できる。また、高
速時の鋳型出側のブリード、ブレークアウトは主にコー
ナー部のエアギャップによる凝固遅れによるものが多い
が、鋳型の面センター部を凸部のアーチ形状から平面形
状に押し込むことによって、コーナー部の鋳型との密着
性を向上でき、これによって前記したブリード、ブレー
クアウトを防止できる。
【0006】そして、鋳型の定常操業状態のメニスカス
最下位置から下位置で400mm以内の内周4面に、1
又は2以上の横溝あるいは多数のディンプルからなるエ
アギャップ部をそれぞれ設けているので、熱流束が減少
してメニスカス直下部分の入熱の過大を防止でき、これ
によって、凝固シェルに接する銅板の温度を下げること
ができる(例えば、330〜380℃から250℃程度
以下に)。即ち、図1のaには前記公報記載の従来鋳型
の熱流束を示し、図1のbには本発明に係る鋳型の熱流
束を示すが、図に示すように上部にエアギャップ部が形
成されることによって、熱流束が減少し過大な抜熱が緩
和され、これによってメニスカス直下の銅板の温度を冷
却水量を大きく増加することなく、低減させることがで
きる。なお、比較のため図1のcに断面略四角形のスト
レートの鋳型の熱流束状況を示している。
【0007】次に、前記エアギャップ部は、鋳型の角部
(コーナー部)から20mmの部分を残して形成されて
いるので、従来の鋳型の面センター部における過冷却を
防止し、鋳型コーナー部との抜熱バランスを大幅に改善
することができ、これによってディプレッション、表面
割れ等が防止できる。そして、定常操業状態のメニスカ
ス最下位置から下位置で400mm以内の内周4面にエ
アギャップ部を設けることによって、緩冷却により凝固
シェル強度を低下させることにより鋳型形状に沿って凝
固シェルの変形が容易となり、特に、低速鋳造時の凝固
シェルのくさび作用によって鋳型下部に凝固シェルがつ
かえることが減少する。
【0008】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図2(A)、(B)は本発明の一実施例に
係るビレットの高速鋳造用鋳型の説明図、図3は同部分
拡大断面図、図4は同部分拡大側面図、図5は他の実施
例に係るビレットの高速鋳造用鋳型の説明図である。
【0009】本発明の一実施例に係るビレットの高速鋳
造用鋳型10(以下、単に鋳型という)は、図2に示す
ように側部に水冷室11を備え、鋳型上部の内側4面の
形状が外側に凸な膨らみ12を有している。そして、鋳
型下方に向かって前記膨らみ12が徐々に減少するテー
パーとなって、鋳型下端では一辺が133mmの正方形
13となっている。なお、前記テーパーは、面センター
部で略1.9〜3.8%/m、コーナー部で略0.6〜
1.9%/m程度となっている。なお、14は水冷ジャ
ケット壁、24は鋳型銅板を示す。
【0010】そして、図4に示すように鋳型10におい
て、鋳型上端から定常操業状態のメニスカス最下位置M
までの距離hは約100mm程度となって、メニスカス
最下位置Mから下方の400mm以内の内周4面に、両
角部から20mmの部分を残してエアギャップ部17が
それぞれ形成されている。このエアギャップ部17は、
メニスカス最下位置Mから距離g(=20mm)の位置
に、ピッチp(=25mm)、幅δ(=12mm)、長
さk(=70mm)、深さd(=1mm)の4本の横溝
16から形成されている。なお、Aはどて幅を示す。
【0011】そして、鋳型10は通常の鋳型と同様、上
下にオッシレーションをさせているので、横溝16の部
分が上下し、オッシレーションの振幅をaとすれば、常
時横溝が形成されている幅(x)は、(δ−2a)とな
る。一方、鋳型10の内面に形成されている横溝16が
広いと、凝固シェル18の内側に充填されている溶湯1
9によって凝固シェル18が横溝16内に押し込まれ、
製品に欠陥を生じることになるので、前記幅(x)を3
〜10mm程度とするのが好ましい。なお、図5には他
の実施例に係るエアギャップ部21、22、23を示す
が、それぞれ、通常操業状態のメニスカス最下位置Mか
ら下方に400mm以内であって、両コーナー部から2
0mmを除く外側に凸な膨らみの内周4面に形成された
多数の丸形、四角型及び六角型のディンプルからなって
いる。このディンプルにおいても、縦方向の窪み幅が大
きいと凝固シェルは窪み内に押されてビレットに欠陥が
生じ易いので、ディンプルの縦幅をδ1 とした場合、常
時窪みとなっている幅(x1 )=(δ1 −2a)が3〜
10mm程度とするのが好ましい。
【0012】前記した鋳型10を用い、鋳造速度4m/
minで130×130mmのビレットを欠陥なく鋳造
することが可能となった。この場合の冷却水の流量は約
1400〜1700リットル/minで済み、従来の凸
形状鋳型に比較して冷却水量が少なくなっている。ま
た、鋳型10の内側上部の鋳型銅板24の温度も250
℃以下となり、鋳型下部での凝固シェルによる異常摩耗
も無くなったので、鋳型の寿命が長くなって1000c
h以上の使用が可能となり飛躍的に伸びた。また、上部
から潤滑のために少量滴下するレプシードオイルの炭化
物が前記横溝(又はディンプル)を閉塞することなく、
円滑にビレットの製造ができた。前記実施例において
は、横溝16は4本であったが、更に少なく又は多く設
けることも可能であり、ディンプルの形状も前記実施例
に限定されるものではない。
【0013】
【発明の効果】請求項1記載のビレットの高速鋳造用鋳
型は、鋳型上部の各面の形状が外側に凸な膨らみを有
し、鋳型下方に向かって前記膨らみが徐々に減少し、鋳
型下端では通常の略四角形となる鋳型において、定常操
業状態のメニスカス最下位置から下位置で400mm以
内の内周4面に、角部から20mmの部分を残して1又
は2以上の横溝あるいは多数のディンプルからなるエア
ギャップ部をそれぞれ設けているので、この部分の熱流
束が減少し、鋳型の温度上昇が押さえられ、更には凝固
シェルの強度が緩和されるので、テーパー形状による鋳
型下部でのつかえ抵抗が減少し、高速鋳造であっても鋳
型の寿命が飛躍的に延長される。更には、鋳型の面セン
ター部とコーナー部の抜熱バランスが大幅に改善され、
エアギャップ部を設けた緩冷却によって、低速から高速
までの連続鋳造の操業が容易に行えることになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】メニスカスからの距離と熱流束の関係を示すグ
ラフである。
【図2】(A)、(B)は本発明の一実施例に係るビレ
ットの高速鋳造用鋳型の説明図である。
【図3】同部分拡大断面図である。
【図4】同部分拡大側面図である。
【図5】他の実施例に係るビレットの高速鋳造用鋳型の
説明図である。
【符号の説明】
10 ビレットの高速鋳造用鋳型 11 水冷室 12 膨らみ 13 正方形 14 水冷ジャケット壁 16 横溝 17 エアギャップ部 18 凝固シェル 19 溶湯 21 エアギャップ部 22 エアギャップ部 23 エアギャップ部 24 鋳型銅板 M メニスカス最下位置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳型上部の各内面の形状が、外側に凸な
    膨らみを有し、鋳型下方に向かって前記膨らみが徐々に
    減少し、鋳型下端では通常の略四角形となる鋳型であっ
    て、上下方向にオッシレートし、上部から溶湯を注入す
    ると共に少量の潤滑油を注入しながら操業を行うビレッ
    トの高速鋳造用鋳型において、 前記鋳型の定常操業状態のメニスカス最下位置から下位
    置で400mm以内の内周4面に、角部から20mmの
    部分を残して1又は2以上の横溝あるいは多数のディン
    プルからなるエアギャップ部をそれぞれ設けたことを特
    徴とするビレットの高速鋳造用鋳型。
JP1644395A 1995-01-06 1995-01-06 ビレットの高速鋳造用鋳型 Withdrawn JPH08187551A (ja)

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JP1644395A JPH08187551A (ja) 1995-01-06 1995-01-06 ビレットの高速鋳造用鋳型

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2329141A (en) * 1997-09-12 1999-03-17 Kvaerner Metals Cont Casting Continuous casting

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2329141A (en) * 1997-09-12 1999-03-17 Kvaerner Metals Cont Casting Continuous casting

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Effective date: 20020402