JPH09276994A

JPH09276994A - 連続鋳造用鋳型

Info

Publication number: JPH09276994A
Application number: JP9974296A
Authority: JP
Inventors: Takashi Morohoshi; 隆諸星; Hiroshi Harada; 寛原田; Kenichi Miyazawa; 憲一宮沢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼の連続鋳造において、鋳型抜熱の緩冷却化
に加え、モールドフラックスの流入を幅方向で均一化す
ることにより、鋳片表面縦割れを防止する。【解決手段】鋼の連続鋳造用鋳型において、モールド
フラックスを流入させて鋳型抜熱の緩冷却化を図るため
に、鋳型表面に縦溝を設ける。さらにモールドフラック
スを一時的に滞留させる横溝を配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、溶鋼の連続鋳造用鋳型
に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造では、上下振動している内
部水冷式の銅製鋳型に、注湯ノズルを通してタンディッ
シュから溶鋼を供給し、溶鋼のメニスカスにモールドフ
ラックスを連続供給している。鋳型表面と溶鋼との間隙
に流入したモールドフラックスは、固相である固着相と
溶融相を形成し、両相とも鋳片の引き抜きに伴い下方に
移動する。鋳型内の溶鋼は、鋳型表面と溶鋼の間のモー
ルドフラックス層を通して鋳型側に抜熱されて凝固し始
め、凝固シェルが成長する。

【０００３】この凝固シェルには、主に凝固シェルの熱
収縮や相変態および鋳型と凝固シェルの摩擦力などに基
づく応力が鋳片の幅方向に作用して歪が生じ、この歪が
過度の場合には鋳片の縦割れの発生につながる。圧延な
どの後加工を施して鋳片から製造される鋼板の疵欠陥な
どを防止するため、鋳片の割れを防止することは極めて
重要である。

【０００４】特に炭素濃度が０．１〜０．２％の中炭素
鋼は縦割れを生じ易い。縦割れは、まず凝固シェル厚み
の幅方向不均一が生じ、シェルの薄い凝固遅れ部に、熱
収縮や相変態による幅方向の引張り歪が集中するために
生じる。中炭素鋼が割れ易いのは、通常の熱収縮歪に加
え、δ→γ変態時の収縮歪が発生するためである。

【０００５】凝固シェル厚みの幅方向不均一は、鋳型に
よる抜熱が幅方向で不均一なため生じる。具体的な原因
としては、湯面の波立ちによる幅方向での凝固開始位置
の変動や、メニスカスでのモールドフラックスの流入の
不均一に伴う鋳型／凝固シェル間のモールドフラックス
フィルム厚みの不均一などが考えられる。この凝固シェ
ル不均一の発生を防止するために、鋳型内湯面レベルの
安定化と平坦化が図られている。

【０００６】また、縦割れ防止には緩冷却が有効なこと
が知られている。これは、熱収縮や相変態に伴う歪速度
を低減し、凝固遅れ部に集中する応力を下げるためであ
る。歪速度依存性のある応力値を下げ、凝固遅れ部に蓄
積される歪量を、割れ発生限界以下に抑制する。

【０００７】この緩冷却化のために、鋳型表面に縦溝や
格子状の溝などを加工することが特開昭６１−９２７５
６号公報に開示されているが、該公報では幅２５０〜７
５０μｍの縦溝を加工し、そこにはモールドフラックス
を流入させずにエアギャップを形成し、空気の断熱効果
を利用して緩冷却化を図っている。

【０００８】一方、特公昭５７−１７３５号公報におい
ては、同じく縦溝を加工するが、溝幅を２．５ｍｍ以下
として、溝に溶融したモールドフラックスを流入させ、
溝部でモールドフラックス厚みを増加させることによ
り、緩冷却化を図っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、幅方
向で抜熱を均一化するためには、多数の縦溝内のフラッ
クス流入量を均一化する必要がある。また、エアギャッ
プを形成するなら常に一定量のエアギャップを形成、保
持しなければならない。さらに、完全にフラックスを流
入させるなら、エアギャップの形成を防止して、常に溝
を埋めつくさなければならない。

【００１０】しかし、鋳型のほとんど全幅に渡り多数設
けられた、せいぜい数ｍｍ幅の縦溝に、均一量の溶融フ
ラックスを常に流入させることは困難であり、必ず多少
なりとも不均一なエアギャップが生成してしまう。ひい
ては、幅方向の抜熱を均一化することは困難であるの
で、縦割れを完全に防止することはできない。

【００１１】本発明の目的は、鋳型表面に主として縦溝
を加工して鋳型抜熱を緩冷却化するとともに、溝内への
モールドフラックス流入を鋳型幅方向で均一化して、鋳
型抜熱変動を防止し、縦割れなどの鋳片欠陥を防止する
ための連続鋳造用鋳型を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の連続鋳造用鋳型の要旨は以下の通りである。
即ち、内部水冷式の鋼の連続鋳造用鋳型において、メニ
スカス位置４から３００ｍｍ以内の鋳型表面に、鋳込み
方向と平行で縦溝２の幅ｈが０．５〜５ｍｍ、深さｄが
０．５〜３ｍｍの縦溝２を、鋳型各辺の幅方向中央部の
少なくとも鋳型幅Ｗの半分の範囲ｗに１５ｍｍ以下の間
隔ｋをあけて配し、かつ、横溝３の高さｔが下記(１)式
で表される範囲であり、深さＤが上記縦溝２の深さｄの
１〜１．５倍であり、幅ｗが上記縦溝加工範囲の全幅で
ある横溝３を、一個ないし複数個、上記縦溝２に直交さ
せて配したことを特徴とする、鋼の連続鋳造用鋳型であ
る。

【００１３】２×ｈ≦ｔ≦３×（１０００×Ｖｃ／ｆ） ……(１) ただし、ｈ：縦溝の幅（ｍｍ）、ｔ：縦溝の高さ（ｍ
ｍ）Ｖｃ：鋳造速度（ｍ／分）、ｆ：鋳型振動数（回／分）

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の基本的な実施形態を図１
から図５を用いて説明する。縦割れを防止するために
は、メニスカス位置４の近傍の凝固初期における抜熱を
緩冷却に、且つ、幅方向で均一化することが重要であ
る。本発明では、図１と図２に示すように鋳型内面に縦
溝２を加工する。

【００１５】図３に示すように、縦溝２の内側にモール
ドフラックス５を流入させ、縦溝２部でのモールドフラ
ックス５のフィルム厚みを増すことで、メニスカス近傍
の鋳型緩冷却化を図っている。この時、縦溝２内へのモ
ールドフラックス５の流入が均一でない場合、エアギャ
ップ６が鋳型幅方向で不均一に生じる。従って、鋳型抜
熱が幅方向で変動し、凝固シェル７は幅方向で不均一と
なる。

【００１６】そこで、縦溝２間の流入量の不均一、ひい
てはエアギャップ６の不均一生成を早期に解消するため
に、上記縦溝２に横溝３を直交させ、上部から縦溝２内
を移動してきたモールドフラックス５を横溝３内に一時
的に滞留させる。こうすることにより、横溝３内でフラ
ックスフィルム厚みを幅方向で均一化することができ
る。

【００１７】この横溝３より下部の縦溝２に再びモール
ドフラックス５が流入する際には、図４に示すように、
各縦溝２ごとのフラックス流入量は均一化し、幅方向の
抜熱変動が大幅に抑制される。その結果、凝固シェル７
は幅方向で均一化する。本発明は、フラックスフィルム
厚みを増すための縦溝２と、縦溝ごとのフラックスの流
入量を幅方向で均一化するための横溝３を備えたことを
特徴とする。

【００１８】本発明の基本的な実施形態を以下に説明す
る。まず、縦溝２の要件を述べる。縦溝の幅を０．５〜
５ｍｍとしたのは、縦溝２内へモールドフラックス５を
流入させるには、０．５ｍｍ以上の幅が必要であり、５
ｍｍ以上では緩冷却部としては広すぎ凝固遅れ部として
かえって割れを生じてしまうからである。

【００１９】縦溝の深さは、緩冷却に要するフラックス
フィルム厚を確保するために０．５ｍｍ以上とし、フラ
ックスによる充填し易さから３ｍｍ以下とした。緩冷却
効果は、特に凝固初期に必要であるが、凝固シェルが成
長するほど効果は低下する。本発明者らは実験結果よ
り、メニスカス位置４から３００ｍｍ以内に縦溝を設け
れば有効であると判断した。

【００２０】縦溝の間隔も、広すぎては緩冷却効果が低
下するので、縦溝２の最大幅５ｍｍの３倍以内、即ち１
５ｍｍ以下とした。なお、湯面変動を考慮し、縦溝２の
上端はメニスカス位置４より上方が好ましい。

【００２１】また、縦割れは幅中央部〜１／４幅で発生
する傾向がある。そこで、縦溝加工範囲は、少なくとも
左右の１／４幅部を含めることが重要である。すなわち
鋳型幅Ｗの中央部の少なくとも１／２×Ｗの範囲を含め
ることが必要である。また、縦溝の形は特に規定しない
が、エアギャップ６の生成を防止するためには、矩形よ
りもコーナー部に曲率半径を設けることが好ましい。

【００２２】次に横溝３の要件を述べる。横溝の幅は各
縦溝２内のモールドフラックス５の流入量を均一化する
ためであるので、当然縦溝加工範囲全幅に渡る必要があ
る。また、上方から移動してきたフラックス５を横溝３
内に容易に流入させるため、および該横溝より下方の縦
溝に十分にモールドフラックス５を供給するために、横
溝深さＤは、縦溝２と同等以上にする必要がある。しか
し、深すぎると、かえって横溝３内でエアギャップが不
均一に生成するので、上限深さを縦溝の１．５倍と決定
した。

【００２３】横溝の高さｔは、縦溝の幅ｈの２倍以上に
しないと、滞留時間が短すぎ、縦溝２から移動してきた
モールドフラックス５が横溝３を充填しきれない。一
方、高さがありすぎると横溝３内へ凝固シェル７が溶鋼
静圧により押し出されてしまうので、鋳型振動に伴うオ
シレーションマーク３周期分とした。具体的には、前記
(１)式で計算できる。

【００２４】なお、横溝３の加工位置、数は特に規定し
ないが、単一の横溝３であれば、なるべく凝固初期位置
に相当する、鋳型の上部位置に設けるべきである。しか
し、鋳型振動で上下するメニスカス範囲は避けるべきで
ある。その理由は横溝３の段差により、メニスカスを撹
乱してしまい、逆に縦割れ生成の要因となるからであ
る。

【００２５】本発明者らの実験では、メニスカスの位置
４から横溝３の高さｔの半分までの距離Ｍが、３０〜５
０ｍｍである位置に１箇所横溝を加工するだけでも顕著
な縦割れ防止効果が得られた。図１は横溝３が単一の場
合、図２は横溝３が複数の場合を示している。

【００２６】なお、縦溝および横溝を加工する鋳型の面
は長辺および短辺の４面に加工することが好ましいが、
長辺側の２面に加工するだけでもかまわない。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例を説明する。鋳型条件、鋳造
条件を以下に示す。１．鋳型条件：銅製内部水冷式、３００ｍｍ厚×５００
ｍｍ幅×８００ｍ長１）鋳型Ａ（縦溝）寸法；０．５ｍｍ幅×０．５ｍｍ深さ、矩形断
面、縦溝間隔；５ｍｍ、加工範囲；メニスカス位置上方
１００ｍｍ〜メニスカス位置下方３００ｍｍの鋳型幅中
央部幅方向の半分（１／２×Ｗ）（横溝）寸法；１ｍｍ高×０．５ｍｍ深さ、矩形断面、
加工範囲；メニスカス位置下方５０ｍｍ（１／２高さの
中心線位置）。

【００２８】２）鋳型Ｂ（縦溝）寸法；５ｍｍ幅×３ｍｍ深さ、矩形断面、縦溝
間隔；１５ｍｍ、加工範囲；メニスカス位置上方１００
ｍｍ〜メニスカス位置下方３００ｍｍの鋳型幅中央部幅
方向の半分（１／２×Ｗ）（横溝）寸法；３０ｍｍ高×４．５ｍｍ深さ、矩形断
面、加工範囲；メニスカス位置下方５０ｍｍ／１５０ｍ
ｍ／２５０ｍｍ（１／２高さの中心線位置）。

【００２９】２．鋳造条件鋳造鋼種；中炭素鋼（０．１２％Ｃ）鋳造速度；１．２ｍ／分鋳型振動数；１２０回／分溶鋼過熱度（タンディッシュ内）；３０℃ モールドフラックスの熱伝導率；１Ｗ／ｍ／Ｋ。

【００３０】なお、使用したモールドフラックス５は連
続鋳造に通常用いられるものである。上記加工鋳型Ａ、
Ｂと、比較例として通常用いられる無加工鋳型を用い
て、鋳造した鋳片の割れ発生量を調査した結果を表１に
示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】各鋳型ともに１０チャ−ジ分の調査であ
る。割れ調査は、酸洗後、目視観察によった。また、凝
固シェル７の厚みの幅方向不均一度をサルファープリン
トにより評価した。不均一度は、凝固開始位置から２０
０ｍｍ位置のＣ断面、鋳片全周に渡り、５ｍｍ間隔で凝
固シェル厚みを測定し、（標準偏差）／（平均シェル
厚）×１００（％）で評価した。

【００３３】本発明の方法を用いることにより、鋳片幅
方向で凝固シェル厚が大幅に均一化している。その結
果、縦割れ発生量を大幅に低減できた。

【００３４】

【発明の効果】鋼の連続鋳造用鋳型において、モールド
フラックスを流入させて鋳型抜熱の緩冷却化を図る縦溝
加工に加え、モールドフラックスを一時的に滞留させる
横溝を配し、鋳型幅方向のモールドフラックス流入量を
均一化した結果、幅方向の鋳型抜熱の均一化および幅方
向の凝固シェル厚みの均一化が可能となる。その結果、
鋳片表面の縦割れ発生の大幅な低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳型表面の加工例である（横溝が単
一の場合）。

【図２】本発明の別の鋳型表面の加工例である（横溝
が複数の場合）。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図を鋳型内から見た図であ
り、横溝より上部の縦溝内における、モールドフラック
スの流入が不均一である様子の説明図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図を鋳型内から見た図であ
り、横溝より下部の縦溝内において、横溝内の滞留によ
ってモールドフラックスの流入が幅方向で均一化した様
子の説明図である。

【図５】図１のＢ−Ｂ断面図を鋳型内から見た図であ
り、横溝内のモールドフラックスの流入状況を示す図で
ある。

【符号の説明図】

１：鋳型２：縦溝３：横溝４：メニスカスの位置５：モールドフラックス６：縦溝内のエアギャップ７：凝固シェル８：溶鋼ｈ：縦溝の幅ｔ：横溝の高さｗ：横溝の幅（鋳型中央部に縦溝のある範囲；ｗ≧
１／２Ｗ）Ｗ：鋳型の幅Ｍ：メニスカスから横溝の高さｔの半分までの距離Ｌ：メニスカスから下方の縦溝のある範囲ｋ：縦溝の間隔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部水冷式の鋼の連続鋳造用鋳型におい
て、メニスカス位置(４)から３００ｍｍ以内の鋳型表面
に、鋳込み方向と平行で縦溝(２)の幅ｈが０．５〜５ｍ
ｍ、深さｄが０．５〜３ｍｍの縦溝(２)を、鋳型各辺の
幅方向中央部の少なくとも鋳型幅Ｗの半分の範囲ｗに１
５ｍｍ以下の間隔ｋをあけて配し、かつ、横溝(３)の高
さｔが下式で表される範囲であり、深さＤが上記縦溝
(２)の深さｄの１〜１．５倍であり、幅ｗが上記縦溝加
工範囲の全幅である横溝(３)を、一個ないし複数個、上
記縦溝(２)に直交させて配したことを特徴とする、鋼の
連続鋳造用鋳型。２×ｈ≦ｔ≦３×（１０００×Ｖｃ／ｆ）ただし、ｈ：縦溝の幅（ｍｍ）ｔ：横溝の高さ（ｍｍ）Ｖｃ：鋳造速度（ｍ／分）ｆ：鋳型振動数（回／分）