JPH09192786A - 鋼の連続鋳造用モールド及び連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造用モールドと凝固シェルとの間に作
用する外力を軽減して、表面性状を良好に維持すること
のできる鋼の連続鋳造用モールド及び連続鋳造方法を提
供する。 【解決手段】 連続鋳造用モールド２２が、上鋳型部２
３と、上鋳型部２３に続く下鋳型部２４とを有し、上鋳
型部２３が溶鋼１６のメニスカス１７となる位置より下
方３０〜１００ｍｍの範囲を下限として、上方３０ｍｍ
以上を上限とする範囲に配置され、溶鋼１６の引き抜き
方向の長さ１ｍ当たりの縮減率が＋０．１％〜−０．１
％の範囲に設定され、下鋳型部２４の引き抜き方向に直
交する開口部の長さが凝固シェル１８の収縮に合わせて
予め形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳片形状に優れ、
かつ品質の良好な鋳片を製造することのできる鋼の連続
鋳造用モールド及び連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】生産性に優れた鋳片の製造方法として、
銅板を組み合わせてなる連続鋳造用モールドの中空部に
冷却水を供給して、該連続鋳造用モールドに注入される
溶鋼を冷却凝固させ、連続的に鋳片を鋳造する連続鋳造
方法が普及している。そして、１９９５年現在で全体の
鋼の製造量に占める連続鋳造鋳片の割合すなわち連鋳比
率は９５％以上を占めるほどになっている。このような
連続鋳造方法においては、連続鋳造用モールド内の溶鋼
の凝固シェル（凝固殻）が冷却されるに伴って収縮する
ために、図４に示すような連続鋳造用モールドの内寸法
を一定にしたいわゆるストレート型のモールドでは、凝
固シェル１８と連続鋳造用モールド２２の間に凝固シェ
ル１８の収縮の量に対応してエアギャップ２０（空隙）
を生じる。この結果、図５に示すように、連続鋳造用モ
ールド２２のコーナー近傍の鋳片の表面が凹み、形状が
悪化するのみならず、この部分の凝固シェル１８の強度
が弱くなるため鋳片に割れを生じ、あるいは部分的な冷
却不良により凝固組織が粗大化して機械的特性が不均一
になって圧延時における表面疵の原因となるなどの問題
があった。そこで、これを解決するために図６に示すよ
うに、連続鋳造用モールドの内寸法を鋳造方向に直線的
に縮小させた直線テーパーモールドやテーパー部を多段
とした形式の多段テーパーモールド等が提案されてい
る。また、特開昭５６−５３８４９号公報には、鋳型
（連続鋳造用モールド）の短辺側におけるテーパーの大
きさを、モールドフラックス（パウダー）に依存する鋳
型内熱抽出特性値と、鋳造速度とを含む関係式により設
定して、この連続鋳造用モールドを用いる連続鋳造方法
が記載されている。ここで、モールドフラックスに依存
する鋳型内熱抽出特性値には、粘度、軟化点、流動点と
いったモールドフラックスの物性値と表面疵発生率等と
の関係を評価して得られる相対的な値が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
テーパーモールドでは、鋳片の形状は改善されるもの
の、連続鋳造の操業条件によって鋳片の品質に以下のよ
うな問題を生じる。第１の問題は、連続鋳造用モールド
のテーパーの大きさが実際の凝固シェルの収縮率よりも
大きくなる場合に、凝固シェルと連続鋳造用モールドの
接触が密になり、潤滑材として用いられるモールドフラ
ックスの凝固シェルと連続鋳造用モールド間への供給量
が不足し潤滑不良を生じることである。このように潤滑
材の供給不良が生じると、凝固シェルが連続鋳造用モー
ルドに焼き付きやすくなり、凝固シェルが破断すること
で、溶鋼漏れ等のブリード（ｂｌｅｅｄ）や鋳片内部の
溶鋼が飛散するブレイクアウト（ｂｒｅａｋｏｕｔ）が
生じたり、鋳片の表面品質を悪化させる等の問題が生じ
る。

【０００４】第２の問題は、連続鋳造用モールドにおい
ては、前記モールドフラックスの流入を促進して焼き付
きを回避するために、連続鋳造用モールドを上下方向に
オッシレーション（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）させなが
ら使用しているので、メニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）
となる位置に前記内寸法の縮減部（テーパー）が形成さ
れていると、このオッシレーションに伴う振動により、
初期の凝固したばかりの柔らかい凝固シェルが変形した
り、外力を受けたりすることである。これを図４を用い
て説明すると、メニスカス１７の近傍に析出した初期の
薄い凝固シェル１８は連続鋳造用モールド２２のオッシ
レーションによる上方向への移動の度に、連続鋳造用モ
ールド２２の鋳型壁から押さえられながら上方に引っ張
り上げられることになる。このために、強度の低い初期
の凝固シェルの一部が変形又は破断したり、凝固シェル
１８の倒れ込みが大きくなったりして、この部分にモー
ルドフラックス１９又は気泡等が巻き込まれて表面性状
を悪化させると共に、連続鋳造後の圧延工程において表
面疵の原因となり製品の歩留を低下させる要因となる。

【０００５】また、前記特開昭５６−５３８４９号公報
に記載の連続鋳造用モールドのテーパーの大きさをモー
ルドフラックスの熱抽出特性に基づいて設定される関係
式により規定する技術では、以下のような欠点があっ
た。即ち、連続鋳造用モールドをオッシレーションさせ
る際に、連続鋳造用モールドと凝固シェルとの機械的な
相互作用が考慮されることなく、連続鋳造用モールドの
テーパーの大きさが熱的な条件に基づいてのみ規定され
るので、前記のような機械的な相互作用に起因する表面
欠陥に対しては有効でないという問題があった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、モールドフラックスの潤滑不良を抑制して、溶
鋼のブリード又はブレイクアウトを防止すると共に、連
続鋳造用モールドを振動させる際に連続鋳造用モールド
と凝固シェルとの間に作用する外力を軽減して、表面性
状を良好に維持することのできる鋼の連続鋳造用モール
ド及び連続鋳造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の鋼の連続鋳造用モールドは、上部から注入される
溶鋼を上下方向に振動させながら冷却すると共に、該溶
鋼の凝固シェルを下部より引き抜きながら鋳片を形成さ
せる鋼の連続鋳造用モールドにおいて、該連続鋳造用モ
ールドが、上鋳型部と、該上鋳型部に続く下鋳型部とを
有すると共に、前記上鋳型部が溶鋼のメニスカスとなる
位置より下方３０〜１００ｍｍの範囲を下限として、該
メニスカスとなる位置より上方３０ｍｍ以上を上限とす
る範囲に配置され、溶鋼の引き抜き方向の長さ１ｍ当た
りの縮減率が＋０．１％〜−０．１％の範囲に設定さ
れ、前記下鋳型部の引き抜き方向に直交する開口部の長
さが前記凝固シェルの収縮に合わせて予め形成されてい
る。

【０００８】請求項２記載の鋼の連続鋳造方法は、タン
ディッシュに保持する溶鋼を該タンディッシュの下部に
設けられた浸漬ノズルを介して連続鋳造用モールドに供
給すると共に、該連続鋳造用モールドを上下方向に振動
させながら該連続鋳造用モールドの内側に溶鋼の凝固シ
ェルを形成し、該連続鋳造用モールドの下部から鋳片を
引き抜いて鋳造する鋼の連続鋳造方法において、前記連
続鋳造用モールドが、前記凝固シェルの引き抜き方向に
その断面形状が一定である上鋳型部と、該上鋳型部に接
続して引き抜き方向に縮減するテーパーを有した下鋳型
部とを備えると共に、連続鋳造用モールド内の溶鋼のメ
ニスカスに該上鋳型部が配置される。

【０００９】連続鋳造用モールドとは、矩形又は円形の
鋳造断面を有して、その内部に形成されている中空部に
冷却水を供給して、溶鋼を冷却する機構を備えた銅製の
鋳型である。これにより矩形又は円形の断面を有する鋳
片が連続的に鋳造される。また、上鋳型部、及び下鋳型
部とは連続鋳造用モールドの鋳造方向の上流側、及び下
流側の部分をいい、両者が一体化され、又は上部と下部
とに分割されて連続鋳造用モールドが構成される。ま
た、凝固シェルの収縮量に合せて予め形成される下鋳型
部とは、鋳造鋼種、鋳造温度、鋳片の引き抜き速度、及
び冷却条件等を予め設定して、このとき鋳造される凝固
シェルの収縮率を測定して、これらの実験データに基づ
いて鋳型の縮減率等が設定されることを意味する。メニ
スカスとは、連続鋳造用モールド内の溶鋼表面又はモー
ルドフラッスの面が連続鋳造用モールドの鋳型壁と接し
て形成される部分をいう。

【００１０】前記上鋳型部の下限となる位置が、メニス
カスより下方３０ｍｍの位置より高く設定されると、連
続鋳造用モールドを上下に振動させたときに、メニスカ
ス近傍の薄い凝固シェルと、上鋳型部における連続鋳造
用モールドとの相互作用が大きく働くために凝固シェル
の変形量が大きくなって、表面疵の原因となる。また、
連続鋳造用モールドの上方から投入される潤滑材が連続
鋳造用モールドと凝固シェルとのエアギャップに沿って
効果的に供給されないので好ましくない。一方、前記上
鋳型部の下限となる位置が、メニスカスより下方１００
ｍｍの位置より低く設定されると、凝固シェルの冷却に
伴って凝固シェルが収縮して、凝固シェルと鋳型壁との
間のエアギャップが限度以上に開いて、凝固シェルの冷
却効果が損なわれると共に、冷却効果にばらつきを生じ
て、鋳片の形状不良又は結晶相の粗大化等の原因とな
る。また、上鋳型部の上限となる位置が、メニスカスよ
り上方３０ｍｍの位置よりも低くなる位置に設定される
場合には、メニスカスにおける初期の凝固シェルと、振
動する連続鋳造用モールドとの相互作用が大きくなり、
そのために初期の凝固シェルの変形量が大きくなるので
好ましくない。なお、上鋳型部の上限となる位置が連続
鋳造用モールドの上端を越えることはなく、前記上鋳型
部の上限となる位置の最大値は通常の連続鋳造用モール
ドにおける上端位置の数値が適用される。前記上鋳型部
において、引き抜き方向の長さ１ｍ当たりの縮減率が＋
０．１％より大きいか、又は−０．１％より小さく設定
される場合には、連続鋳造用モールドを振動させる際
に、いずれもメニスカスの近傍における初期の凝固シェ
ルと連続鋳造用モールドとの相互の摩擦、干渉による効
果が無視できなくなり、凝固シェルが異常変形又は破損
して表面欠陥の原因となる。

【００１１】引き抜き方向に断面形状が一定となる上鋳
型部とは、引き抜き方向における連続鋳造用モールドの
断面形状が変化しないように、それぞれ連続鋳造用モー
ルドの対向する面が互いに実質的に平行となるか、又は
直径の変化しない部分をいう。なお断面形状が一定とな
るとは、連続鋳造用モールドを振動させたときに、凝固
シェルと鋳型壁との実質的な相互作用がなくなるような
レベルをいう。テーパーとは、凝固シェルの引き抜き方
向に沿って連続鋳造用モールドの断面形状が縮小するよ
うな、引き抜き方向に対して傾斜した連続鋳造用モール
ドの内面の部分をいい、直線状の部分の組み合わせ又は
曲線部分が含まれる。

【００１２】

【作用】請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドにおい
ては、連続鋳造用モールドが、鋳片の引き抜き方向の縮
減率が特定の範囲に規定された上鋳型部と、該上鋳型部
に続いて、引き抜き方向に縮減する下鋳型部とがそれぞ
れ特定の位置に配置されているので、これを用いて連続
鋳造を行ったときに、連続鋳造用モールドの凝固シェル
に与える相互作用を適正範囲内として凝固シェルの健全
性を維持できると共に、メニスカス上にある潤滑材の凝
固シェルと連続鋳造用モールド間への供給を適正に維持
することができる。

【００１３】請求項２記載の連続鋳造方法においては、
連続鋳造用モールドが、上鋳型部と下鋳型部とを備える
と共に、凝固シェルの引き抜き方向にその断面形状が一
定である上鋳型部が溶鋼のメニスカスに配置されるの
で、連続鋳造用モールドを上下に振動させたときに、メ
ニスカスの近傍の凝固シェルに、振動する連続鋳造用モ
ールドとの干渉によって生じる負荷を軽減することがで
きる。さらに、上鋳型部に接続する下方位置にテーパー
を有した下鋳型部が配置されているので、凝固シェルの
冷却収縮に伴って発生する、連続鋳造用モールドと凝固
シェル間のエアギャップを適正な大きさに維持すること
ができる。

【００１４】

【発明の効果】従って、請求項１記載の鋼の連続鋳造用
モールドにおいては、これを用いて連続鋳造を行ったと
きに、連続鋳造用モールドの凝固シェルに与える相互作
用を適正範囲内として凝固シェルの健全性を維持でき、
メニスカスの位置の溶鋼表面上にある潤滑材の凝固シェ
ルと連続鋳造用モールド間への供給を適正に維持するこ
とができるので、粗大粒の発生に伴う品質不良、又は表
面疵等の欠陥の少ない良質の鋳片の製造を可能とする。
また、連続鋳造用モールドの製作に際して、鋳型壁の傾
斜角度に許容範囲が設定できるので簡便にかつ経済的に
連続鋳造用モールドを提供できる。

【００１５】請求項２記載の連続鋳造方法においては、
メニスカスの近傍の凝固シェルにおける、振動する連続
鋳造用モールドとの相互作用による負荷を軽減すること
ができ、さらに連続鋳造用モールドと凝固シェル間のエ
アギャップを最小限度に制御することができるので、連
続鋳造用モールドと凝固シェルとの間に良好な潤滑状態
を維持して、メニスカスの安定化を図りながら凝固シェ
ルの不均一冷却を回避して、鋳片形状及び鋳片品質共に
良好な鋳片の生産を簡易に実現することができる。ま
た、初期の柔らかい凝固シェルの変形が抑制されるの
で、従来のようにこの変形した部分にモールドフラック
スが巻き込まれ、又は凝固シェルが倒れ込んだ部分へ介
在物や気泡の取り込まれることが少なく、鋳片のコーナ
ー部又はエッヂ近傍における表面疵又は割れ等の少ない
鋼の製造が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】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の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに図１は本発明の一実施の形態
に係る鋼の連続鋳造方法を適用する連続鋳造設備の概略
説明図、図２は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳
造用モールドの断面図、図３は本発明の第２の実施の形
態に係る鋼の連続鋳造用モールドの断面図、図４は連続
鋳造用モールドのメニスカス近傍の模式図である。

【００１７】まず、本発明の一実施の形態に係る鋼の連
続鋳造方法を適用する連続鋳造設備１０について説明す
る。図１に示すように連続鋳造設備１０は、溶鋼１６を
保持する取鍋１１と、取鍋１１の下部に配置され溶鋼１
６を排出するロングノズル１２と、該排出された溶鋼１
６を受鋼して溶鋼成分、温度等を均一化させて保持する
タンディッシュ１３と、該タンディッシュ１３の下部に
設けられ連続鋳造用モールド２２に溶鋼１６を供給する
浸漬ノズル１４と、浸漬ノズル１４の吐出孔１５から注
入される溶鋼１６を連続的に冷却して凝固させる連続鋳
造用モールド２２、及び凝固した鋳片を引き抜くための
ロール２１よりなる。

【００１８】取鍋１１はアルミナ・シリカ質等の耐火物
で内張りされ、略円筒形の外径を有する鋼鉄製容器であ
り、転炉、及び電気炉等で精錬され、真空精錬炉等で二
次精錬された低炭アルミキルド鋼等の溶鋼１６を約３０
０ｔ保持している。取鍋１１の下部に設けられるロング
ノズル１２は、取鍋１１からタンディッシュ１３へ溶鋼
１６を注入する際に、溶鋼１６の飛散を防止して、溶鋼
１６と空気とを遮断して溶鋼１６の酸化を防止するため
のアルミナ黒鉛質等からなる耐火物製の筒状体である。

【００１９】タンディッシュ１３は耐火物で内張りされ
た溶鋼容量約４５ｔの鋼製容器であり、取鍋１１から注
入される溶鋼１６を静置して溶鋼１６の成分、温度等を
均一化させると共に、溶鋼１６中に浮遊するアルミナ質
等からなる非金属介在物を浮上させる働きを担う。前記
耐火物は、非金属介在物を比較的吸着しやすく、また非
金属介在物の成因となりにくいアルミナ、マグネシア等
の成分により構成されている。浸漬ノズル１４はアルミ
ナ黒鉛質を主材とする底付きの円筒状耐火物であり、浸
漬ノズル１４の底部に設けられた吐出孔１５より、タン
ディッシュ１３内の溶鋼１６が連続鋳造用モールド２２
の中に供給される。

【００２０】前記タンディッシュ１３から連続鋳造用モ
ールド２２に供給される溶鋼１６の流量は、タンディッ
シュ１３と浸漬ノズル１４間に設けられた図示しないス
ライディングノズルの溶鋼流出孔を水平方向に摺動させ
て制御する。また、タンディッシュ１３の上方から溶鋼
１６中に浸漬させて使用する図示しないストッパーヘッ
ドをタンディッシュ１３内の溶鋼１６の注入孔の嵌合部
に押し当てて、これを上下に移動させ、溶鋼１６の流量
を制御することもできる。連続鋳造用モールド２２は溶
鋼１６の注入部が短辺２５０ｍｍ×長辺１２００ｍｍの
矩形である断面形状を有して、溶鋼１６の引き抜き方向
の全体の長さが９００ｍｍであり、内部に図示しない中
空部を備える銅製の鋳型である。この中空部に冷却水を
供給して連続鋳造用モールド２２内に浸漬ノズル１４の
吐出孔１５から注入される溶鋼１６をその周囲から冷却
するようになっている。

【００２１】図２は本発明の第１の実施の形態に係る鋼
の連続鋳造用モールド２２の断面図である。連続鋳造用
モールド２２は上鋳型部２３とそれに続く下鋳型部２４
を有して構成されている。ここで、説明の都合上、メニ
スカス１７に対応する上下方向の位置（Ｍ）を基点（Ｍ
＝０）として、上鋳型部２３と下鋳型部２４のそれぞれ
の上端（上限位置）、及び下端（下限位置）となる位置
をそれぞれＡ、Ｂ、Ｂ、Ｃとして表記している。そし
て、各上下位置（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対応する連続鋳造用モ
ールド２２の内側の引き抜き方向に直交する開口部（長
辺）の長さをそれぞれＬ_A 、Ｌ_B 、Ｌ_C として以下の説
明を行う。連続鋳造用モールド２２の上鋳型部２３はＡ
＝１００ｍｍ、Ｂ＝−７０ｍｍ、Ｌ_A ＝１２００ｍｍ、
Ｌ_B ＝１２００ｍｍに設定され、さらに下鋳型部２４は
Ｂ＝−７０ｍｍ、Ｃ＝−８００ｍｍ、Ｌ_B ＝１２００ｍ
ｍ、Ｌ_C ＝１２００−１０．４ｍｍに設定されている。
従って、この場合の下鋳型部２４における引き抜き方向
の長さ１ｍ当たりの縮減率ｄ（以下単に縮減率という）
はｄ＝（Ｌ_C −Ｌ_B ）／（Ｌ_B ・（Ｃ−Ｂ））＝＋１．
２％／ｍであり、上鋳型部２３の縮減率ｄはｄ＝（Ｌ_B
−Ｌ_A ）／（Ｌ_A ・（Ｂ−Ａ））＝０となっている。な
お、ここで示す連続鋳造用モールド２２の内側開口部の
寸法（Ｌ）は連続鋳造用モールド２２の代表となる寸法
の値を示し、この場合には矩形断面の長辺の長さを例に
説明しているが、連続鋳造用モールドの鋳造断面が円形
となるような場合にはその直径となる。なお、図２にお
いて符号１８は凝固シェルを示す。

【００２２】図３は本発明の第２の実施の形態に係る連
続鋳造用モールド２５の断面図である。連続鋳造用モー
ルド２５は溶鋼１６が供給される上鋳型部２６とそれに
続く下鋳型部２７とを有して構成されている。ここで、
メニスカス１７に対応する上下方向の位置（Ｍ）を基点
として、上鋳型部２６と下鋳型部２７のそれぞれの上
端、及び下端となる位置をそれぞれＸ、Ｙ、及びＹ、Ｚ
として表記し、各上下方向の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に対応
する連続鋳造用モールド２５の内側開口部（長辺）の寸
法をそれぞれＬ_X 、Ｌ_Y 、Ｌ_Z とした。連続鋳造用モー
ルド２５の上鋳型部２６はＸ＝１００ｍｍ、Ｙ＝−７０
ｍｍ、Ｌ_X ＝１２００ｍｍ＋０．２ｍｍ、Ｌ_Y ＝１２０
０ｍｍに設定され、さらに下鋳型部２７はＹ＝−７０ｍ
ｍ、Ｚ＝−８００ｍｍ、Ｌ_Y ＝１２００ｍｍ、Ｌ_Z ＝１
２００ｍｍ−１０．４ｍｍに設定されている。従って、
この場合の上鋳型部２６、及び下鋳型部２７における縮
減率はそれぞれｄ＝（Ｌ_Y −Ｌ_X ）／（Ｌ_X ・（Ｙ−
Ｘ））＝＋０．０９８％／ｍ、ｄ＝（Ｌ_Z −Ｌ_Y ）／
（Ｌ_Y ・（Ｚ−Ｙ））＝＋１．２％／ｍとなっている。
なお、凝固シェル１８の収縮量に合わせて予め形成され
る下鋳型部２７における縮減率は、以下のようにして設
定することができる。例えば、テーパーのない連続鋳造
用モールド２５を用いて特定の鋼種、鋳造条件毎に鋳片
を鋳造し、そのときに得られる鋳片の水平方向の寸法を
鋳片の引き抜き方向に沿って実際に測定することによ
り、その鋳片のプロフィールのデータを統計的に収集す
る。そして、そのプロフィールのデータを、最小２乗法
等を適用して一次曲線即ち直線で近似することにより所
望の縮減率を設定することができる。さらに必要に応じ
て、複数の直線部の組み合わせ、又はより高次の曲線に
よって前記プロフィールのデータを近似させて、これら
を用いて連続鋳造用モールドの鋳型壁の形状とすること
も可能である。

【００２３】連続鋳造用モールドの使用に際して、凝固
シェル１８と連続鋳造用モールドとの相互作用を軽減す
るために、メニスカス１７の近傍の連続鋳造用モールド
の内面を厳密に鉛直に設定するのが望ましい。しかし、
連続鋳造用モールドを必要とする精度で設定することは
実際上困難であり、そのための費用もかさむため工業的
な使用を考えると連続鋳造用モールドの内面寸法の許容
範囲を考慮する必要がある。この許容範囲について本発
明者が検討した結果、鋳造方向の１ｍ当たりの内寸法の
縮減率を±０．１％以内とすれば、前記した連続鋳造用
モールドと凝固シェル間の相互作用を軽減する効果が得
られると共に、連続鋳造用モールドを経済的に製作して
実際に適用することができることを知見し、本発明を完
成させた。

【００２４】次に、前記説明した連続鋳造設備１０を用
いて、本発明の一実施の形態に係る鋼の連続鋳造方法に
ついて説明する。まず、図１に示すように、取鍋１１か
らロングノズル１２を介してタンディッシュ１３に溶鋼
１６を注入して、タンディッシュ１３中の溶鋼１６が所
定のレベルとなったときに、浸漬ノズル１４の吐出孔１
５から連続鋳造用モールド２２（又は連続鋳造用モール
ド２５）への溶鋼１６の供給を開始する。このとき、連
続鋳造用モールド２２、２５内の底部は図示しないダミ
ーバーヘッドにより封止されており、注入された溶鋼１
６は連続鋳造用モールド２２、２５の鋳型壁を介して冷
却されることによって、鋳型壁に薄い凝固シェル１８が
形成される。そして、前記ダミーバーヘッドを連続鋳造
用モールド２２に注入される溶鋼１６の量に応じて連続
鋳造用モールド２２、２５の下方に移動させると共に、
以降は連続鋳造用モールド２２、２５の下方に設けられ
たロール２１を介して凝固シェル１８からなる鋳片がほ
ぼ定常的な引き抜き速度で連続的に抜き出される。

【００２５】このような定常的な引き抜き速度での連続
鋳造時においては連続鋳造用モールド２２を上下方向に
振幅：１２ｍｍ（±６ｍｍ）、振動数：２．４Ｈｚでオ
ッシレーション（振動）させる（図４参照）。これによ
り、メニスカス１７の近傍に形成される凝固シェル１８
の健全な成長を促すと共に、メニスカス１７上にモール
ドフラックス１９を潤滑材として連続鋳造用モールド２
２と凝固シェル１８間に供給するようになっている。モ
ールドフラックス１９は、メニスカス面の溶鋼１６と空
気との接触を遮断して溶鋼１６の酸化を防止すると共
に、連続鋳造モールド２２と凝固シェル１８との良好な
潤滑を確保する目的で使用される。モールドフラックス
１９は、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯ、Ｎａ₂ Ｏ等を主成分とする
粉末である。例えば、ＣａＯ／ＳｉＯ₂ 比が１．２〜
０．８、１３００℃における粘度が０．５〜６．０ポア
ズ（Ｐ：ｐｏｉｓｅ）である、溶鋼１６との化学反応性
が小さく、比較的融点（１０００〜１２００℃）の高い
粉末である。これを連続鋳造モールド２２、２５の上方
から投入し、溶鋼１６のメニスカス１７部に浮遊させて
用いられる。

【００２６】なお、ここではタンディッシュ１３から連
続鋳造用モールド２２に鋳造する鋼種としては薄板冷延
ブリキ用の低炭アルミキルド鋼を適用し、この時の鋳造
速度（鋳片の引き抜き速度）を１．０〜１．４ｍ／ｍｉ
ｎ、タンディッシュ１３内の溶鋼温度を１５６０℃に設
定した。

【００２７】ここで、連続鋳造用モールド２２のメニス
カス１７近傍における凝固シェル１８の成長機構につい
て図４を用いて説明する。図４に示すように連続鋳造用
モールド２２内に注入された溶鋼１６は連続鋳造用モー
ルド２２のメニスカス１７において鋳型壁と接すること
により冷却され薄い凝固シェル１８が生成する。そし
て、凝固シェル１８は当初、モールドフラックス１９を
介して鋳型壁と接しているが、やがて凝固シェル１８の
温度降下と共に収縮して鋳型壁にテーパーがない場合
は、鋳型壁から離れ、鋳型壁と凝固シェル１８間にエア
ギャップ２０が形成され、伝熱抵抗が大きくなって冷却
効率が低下するようになる。また、メニスカス１７上に
投入されるモールドフラックス１９は、凝固シェル１８
と鋳型壁間に流入して、凝固シェル１８の表面を覆う状
態となっており、連続鋳造用モールド２２と凝固シェル
１８間の摩擦力を緩和すると共に、焼き付きを防止し凝
固シェル１８を保護するようになっている。溶鋼１６か
ら連続鋳造用モールド２２、２５に向かう伝熱量Ｑは定
常状態において、Ｑ＝（Ｔ_m −Ｔ_W ）／Ｒ_t で表され
る。ここで、Ｔ_m ：溶鋼の温度（℃）、Ｔ_W ：冷却水の
温度、Ｒ_t ：鋳型内総括伝熱抵抗（ｍ² ・ｈ・℃／ｋｃ
ａｌ）である。前記鋳型内総括伝熱抵抗Ｒt は、冷却水
と鋳型銅板表面間の境膜伝熱抵抗、鋳型銅板の伝熱抵
抗、エアギャップ２０の伝熱抵抗、モールドフラックス
１９の伝熱抵抗、凝固シェル１８の伝熱抵抗、及び溶鋼
１６と凝固シェル１８間の伝熱抵抗の総和であり、特に
エアギャップ２０、及び凝固シェル１８の伝熱抵抗の寄
与が他の４者に較べて極めて大きい。従って、エアギャ
ップ２０の大きさを適正に制御することが溶鋼１６の冷
却条件を安定化させて、均一な結晶組織を持った鋳片を
製造するために不可欠となる。

【００２８】本発明の第１の実施の形態、及び第２の実
施の形態に係る鋼の連続鋳造用モールド２２、２５にお
いては、このメニスカス１７の近傍における鋳型壁には
引き抜き方向に傾斜部が設けられ、この鋳型断面形状の
縮減率が引き抜き方向の１ｍ長さ当たりに対して零を含
む＋０．１％〜−０．１％の範囲内に限定されている。
このために、連続鋳造用モールド２２、２５を溶鋼１６
に対して上下に振動させたときに、鋳型壁と凝固シェル
１８間に働く摩擦力を最低限度内に維持することができ
る。また、モールドフラックス１９の流入量が連続鋳造
用モールド２２、２５の振動に際しても、変化すること
なく定常に維持され、凝固シェル１８の表面状態を良好
に保つことができる。さらに、連続鋳造用モールド２
２、２５の鋳型壁のプロフィールが凝固シェル１８の収
縮に合わせて設定されているので、発生するエアギャッ
プ２０の大きさが適正に保持され、溶鋼１６から凝固シ
ェル１８、モールドフラックス１９、及びエアギャップ
２０を経由して連続鋳造用モールド２２、２５に向かう
伝熱量を一定として、溶鋼１６の冷却条件を均一化する
ことができる。

【００２９】そして、以上の鋳造条件により、前記第１
の実施の形態と、第２の実施の形態に示す連続鋳造用モ
ールド２２、２５を用いてそれぞれ連続鋳造を行って、
その得られた鋳片についてコーナー縦割れ、面縦割れ、
のろかみ等の表面疵の発生率を測定したところ、それぞ
れ０．１８％、０．１６％ときわめて低率となり、鋳型
壁と凝固シェル１８間に焼き付きの発生が少なく、その
他の表面割れ、凹みの程度等も少なく良好な結果が得ら
れた。これは、連続鋳造用モールド２２、２５をオッシ
レーションさせたときに、メニスカス１７の近傍に生成
する凝固シェル１８と連続鋳造用モールド２２、２５と
の相互作用が少ないために凝固シェル１８が変形するこ
とが少なくなると共に、モールドフラックス１９の連続
鋳造用モールド２２、２５の下部への供給が適正に維持
されるためと推定される。因みに、従来例における図６
（ａ）、（ｂ）に示すような直線テーパーモールド、及
び多段テーパーモールドを用いた場合の表面疵の発生率
はそれぞれ１．２１％と０．８９％であり、不均一冷却
に起因する粗大粒の割合も多く、品質的にも本実施の形
態に係る鋼の連続鋳造用モールド２２、２５を用いた場
合より劣ることが判明した。なお、図６（ａ）に示す直
線テーパーモールドの引き抜き方向の全長Ｌは９００ｍ
ｍ、テーパーの縮減率は１．２％／ｍであり、メニスカ
ス１７が直線テーパーモールドの上端から下方１００ｍ
ｍとなる位置に設定されている。また、図６（ｂ）に示
した多段テーパーモールドは引き抜き方向の全長Ｌが９
００ｍｍであり、その上部のテーパー部の長さＬ_U 、及
び下部のテーパー部の長さＬ_D がそれぞれ３００ｍｍ、
５００ｍｍであって、それぞれのテーパー部の縮減率を
１．５％／ｍ、１．０％／ｍとして、メニスカス１７は
多段テーパーモールドの上端から下方１００ｍｍとなる
位置に設定して用いた。

【００３０】以上に述べたように本発明の鋼の連続鋳造
方法及び連続鋳造用モールドによれば、メニスカス１７
の近傍の凝固シェル１８と、振動する連続鋳造用モール
ド２２、２５とが干渉することによって生じる摩擦力を
軽減することができると共に、両者間のエアギャップ２
０を最小限度に制御して、連続鋳造用モールド２２、２
５内の良好な潤滑とメニスカス１７の安定化を図りなが
ら、鋳片形状、及び鋳片品質共に良好な鋳片の生産を簡
易に実現することができる。

【００３１】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、要
旨を逸脱しない条件等の変更は本発明の適用範囲であ
る。例えば、第１の実施の形態においては縮減率が０と
なる上鋳型部２３を連続鋳造用モールド２２の上部とな
る位置に配置したが、上鋳型部２３には、その縮減率が
厳密に０となるものでなくとも実質的にほぼ零とみなせ
るようなテーパーの少ない状態のものが含まれる。ま
た、連続鋳造用モールドの鋳造断面の形状には矩形とな
るものの他に、円形、Ｈ型、三角形等の異形状となるも
のにも本発明の適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼の連続鋳造方法
を適用する連続鋳造設備の概略説明図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る鋼の連続鋳造
用モールドの断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る鋼の連続鋳造
用モールドの断面図である。

【図４】連続鋳造用モールドのメニスカス近傍の模式図
である。

【図５】鋳造後における鋳片の切断状況を示す斜視図で
ある。

【図６】従来例に係る連続鋳造用モールドの断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 連続鋳造設備 １１ 取鍋 １２ ロングノズル １３ タンディ
ッシュ １４ 浸漬ノズル １５ 吐出孔 １６ 溶鋼 １７ メニスカ
ス １８ 凝固シェル １９ モールド
フラックス ２０ エアギャップ ２１ ロール ２２ 連続鋳造用モールド ２３ 上鋳型部 ２４ 下鋳型部 ２５ 連続鋳造
用モールド ２６ 上鋳型部 ２７ 下鋳型部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部から注入される溶鋼を上下方向に振
   動させながら冷却すると共に、該溶鋼の凝固シェルを下
   部より引き抜きながら鋳片を形成させる鋼の連続鋳造用
   モールドにおいて、 該連続鋳造用モールドが、上鋳型部と、該上鋳型部に続
   く下鋳型部とを有すると共に、 前記上鋳型部が溶鋼のメニスカスとなる位置より下方３
   ０〜１００ｍｍの範囲を下限として、該メニスカスとな
   る位置より上方３０ｍｍ以上を上限とする範囲に配置さ
   れ、溶鋼の引き抜き方向の長さ１ｍ当たりの縮減率が＋
   ０．１％〜−０．１％の範囲に設定され、 前記下鋳型部の引き抜き方向に直交する開口部の長さが
   前記凝固シェルの収縮に合わせて予め形成されているこ
   とを特徴とする鋼の連続鋳造用モールド。
2. 【請求項２】 タンディッシュに保持する溶鋼を該タン
   ディッシュの下部に設けられた浸漬ノズルを介して連続
   鋳造用モールドに供給すると共に、該連続鋳造用モール
   ドを上下方向に振動させながら該連続鋳造用モールドの
   内側に溶鋼の凝固シェルを形成し、該連続鋳造用モール
   ドの下部から鋳片を引き抜いて鋳造する連続鋳造方法に
   おいて、 前記連続鋳造用モールドが、前記凝固シェルの引き抜き
   方向にその断面形状が一定である上鋳型部と、該上鋳型
   部に接続して引き抜き方向に縮減するテーパーを有した
   下鋳型部とを備えると共に、連続鋳造用モールド内の溶
   鋼のメニスカスに該上鋳型部が配置されることを特徴と
   する連続鋳造方法。