JPH10263778A - 連続鋳造における鋳片の二次冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型内で生じていた凝固シェルの幅方向不均
一を、鋳型直下の冷却帯域に配置されたスプレーノズル
か供給される冷却水の調整により解消し、均一な凝固シ
ェルとする。 【解決手段】 鋳型１の直下の冷却帯域に配置された複
数のスプレーノズル６ａ，６ｂのうち、鋳片５の幅方向
中央部に配置されたスプレーノズルから供給される鋳片
単位面積当たりの平均スプレー水量を、幅方向両端部に
配置したスプレーノズルから供給される鋳片単位面積当
たりの平均スプレー量の30〜70％として、鋳片５の両端
部の冷却を中央部よりも強化する。鋳型１内で生じた凝
固シェルの成長不均一が、冷却帯域の幅方向両端部のス
プレー水による冷却強化により解消され、幅方向に均一
な凝固シェルが形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、矩形断面を有する
筒状の鋳型内に溶鋼を連続注入し、この鋳型を介して一
次冷却を行い、鋳型から引き抜かれる鋳片を、スプレー
水により二次冷却する連続鋳造における鋳片の二次冷却
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、鋳型内で生ずる
凝固シェルの不均一成長は、鋳片のブレークアウトや鋳
片欠陥等の重大な操業トラブルの原因となるので、これ
をできるだけ防止することが望まれる。このような凝固
シェルの不均一成長は、鋳型の内面と凝固シェル表面間
の不均一冷却の影響および鋳型内に浸漬ノズルを介して
注入する溶鋼の吐出流の影響によって発生するものと考
えられる。前者は鋳型の内面と凝固シェル表面間を潤滑
するモールドパウダの不均一流入や凝固シェルの形状不
良が主な原因であり、後者は鋳型内に浸漬ノズルを介し
て新たに溶鋼が供給され続けることが主原因である。

【０００３】鋳型内で生ずる凝固シェルの不均一成長を
改善するため、従来、鋳型内で凝固シェルを緩冷却した
り、あるいは浸漬ノズルから吐出する溶鋼の角度を上向
きや下向きに傾斜にしたり、吐出流の速度を遅くする等
の対策が実施されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳型内
で凝固シェルを緩冷却するだけでは、凝固シェルの不均
一成長を十分に抑制することができず、また浸漬ノズル
からの吐出方向を変えただけでは、ある特定位置の凝固
シェルの改善はみられるが他の位置ではむしろ改悪をも
たらすので対策としては不十分である。浸漬ノズルから
吐出する溶鋼に電磁ブレーキを作用させ、吐出流の速度
を全体的に遅くすることにより、凝固シェルの均一成長
を図る対策も知られているが、高価な設備を付帯して設
置しなければならないといった問題点がある。

【０００５】本発明は、前記従来の技術の問題点を解消
し、鋳型内で形成される凝固シェルの不均一成長を、過
重な設備負担を必要とする対策によらず鋳片の凝固シェ
ルの均一な成長を促すことができる連続鋳造における鋳
片の二次冷却方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、矩形断面を有する筒状の鋳
型内に浸漬ノズルを介して溶鋼を連続的に注入し、この
鋳型を介して一次冷却を行い、該鋳型から引き抜かれる
鋳片を、スプレー水により二次冷却するに際し、前記鋳
型の直下の冷却帯域における鋳片の幅方向に配置された
複数のスプレーノズルのうち、幅方向中央部に配置した
スプレーノズルから供給される鋳片単位面積当たりの平
均スプレー水量を、幅方向両端部に配置したスプレーノ
ズルから供給される鋳片単位面積当たりの平均スプレー
水量に対し30〜70％範囲として鋳片を幅方向に調整冷却
することを特徴とする連続鋳造における鋳片の二次冷却
方法である。

【０００７】請求項２記載の本発明は、前記調整冷却
は、前記鋳型の下端から下方へ300mmに至るまでの範囲
で行うことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造におけ
る鋳片の二次冷却方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の方法を適用した
連続鋳造装置を示す斜視図である。図１に示すように、
鋳型長辺２と鋳型短辺３を組み合わせた矩形断面を有す
る筒状の鋳型１内に浸漬ノズル４を介して溶鋼を連続的
に注入し、この鋳型１を介して一次冷却を行う。鋳型１
から引き抜かれる鋳片５を、鋳型１の直下の冷却帯域に
おける鋳片５の幅方向に配置された複数のスプレーノズ
ル６から冷却水をスプレーして二次冷却する。鋳型１と
支持ロール９との間に配置された１段目のスプレーノズ
ル６ａは、鋳片５の幅方向に等間隔に６個配設してあ
り、上下の支持ロール９の間に配置された２段目のスプ
レーノズル６ｂは、１段目のスプレーノズル６ａとノズ
ルピッチを幅方向に半ピッチずらして７個配置してあ
り、上下のスプレーノズル６ａ，６ｂにより冷却水が鋳
片５の長辺面に余すところなくスプレーされる。各スプ
レーノズルには、冷却水供給管７から供給される冷却水
が支管８を介して供給される。なお、各スプレーノズル
からの供給水量は図示省略した調整バルブによってコン
トロールされる。

【０００９】ところで、浸漬ノズル４を介して鋳型１内
に注入された溶鋼は、鋳型短辺３の方向に向かって流動
する。この傾向は、浸漬ノズル４が下端を開放した単孔
（ストレート）ノズルであるか、あるいは下端を閉じ、
鋳型短辺３側に向けてノズルを設けた２孔ノズル、下端
を閉じ、鋳型短辺３側および鋳型長辺２側に向けそれぞ
れノズルを設けた４孔ノズル等の多孔ノズルであるかで
程度の差こそあれ、最終的に鋳片５の幅方向にその流れ
が分岐することに変わりがない。このように鋳型１内の
注入された溶鋼の流れは、最終的に鋳型短辺３に向かう
ため、鋳片５の幅方向端部すなわち鋳型短辺３の内面に
形成される凝固シェルは溶鋼流により内側から加熱され
るので、凝固シェルの成長が鋳片５の中央部に比較して
遅れることになる。鋳型短辺３側における凝固シェルの
成長停滞は、成長が速い鋳片５の中央部とのアンバラン
スにより、凝固シェルの不均一を生じてトラブルの原因
となる。

【００１０】そこで、本発明では鋳型１内で形成された
幅方向中央部の成長の速い凝固シェルと両端部の成長の
遅い凝固シェルとのアンバランスを、鋳型１の直下にお
ける冷却帯域で是正すべく、鋳型１の直下の１段目に配
置された６個のスプレーノズル６ａのうち、図２に示す
ように鋳片５の幅方向中央部に配置したNo.3、No.4のス
プレーノズルから供給される鋳片単位面積当たりの平均
スプレー水量を、幅方向両端部に配置したNo.1、No.2お
よびNo.5、No.6のスプレーノズルから供給される鋳片単
位面積当たりの平均スプレー水量に対し30〜70％範囲で
減量する。また、２段目に配置された７個のスプレーノ
ズル６ｂのうち、図３に示すように鋳片５の幅方向中央
部に配置したスNo.3、No.4、No.5のプレーノズルから供
給される鋳片単位面積当たりの平均スプレー水量を、幅
方向両端部に配置したNo.1、No.2およびNo.6、No.7のス
プレーノズルから供給される鋳片単位面積当たりの平均
スプレー水量に対し30〜70％範囲で減量する。

【００１１】鋳片５の中央部に該当するスプレーノズル
および両端部に該当するスプレーノズルは、浸漬ノズル
４のタイプ、ノズル吐出角度、スプレーノズルの位置、
スプレー水の幅等によって定める。なお、鋳片５の幅方
向中央部および幅方向両端部のスプレー水量を、それぞ
れ鋳片単位面積当たりの平均スプレー水量として示した
のは、隣り合うスプレーノズルから供給されるスプレー
水が重なり合うと共に相互の水流れ込みがあるので、ス
プレー水量に差の大きい中央部と両端部を大まかに区分
するためである。

【００１２】ここで、鋳片５の幅方向中央部に配置した
１段目のNo.3、No.4および２段目のNo.3、No.4、No.5の
各プレーノズルはそれぞれ同じ供給水量で、かつ両端部
よりも前記条件で相対的に少ない給水量である。幅方向
両端部に配置した１段目のNo.1、No.2、No.5、No.6およ
び２段目のNo.1、No.2、No.6、No.7のスプレーノズルは
同じ給水量で、かつ中央部よりも相対的に多い給水量と
なる。また鋳片５の幅方向中央部に供給される鋳片単位
面積当たりの平均スプレー水量を、幅方向両端部に供給
される鋳片単位面積当たりの平均スプレー水量に対し
て、３０〜７０％範囲となるように減らしたのは、70％
を超える場合には両端部へのスプレー水が中央部に流れ
込む水量の影響を受けるため、中央部の水量減少の効果
が期待できないからであり、一方、30％未満では中央部
が冷却不足となり、中央部の凝固シェルの成長が両端部
に比べて遅滞し、凝固シェル成長が逆に不均一となるか
らである。

【００１３】さらに、鋳型直下の冷却帯域における鋳片
５の幅方向に配置されたスプレーノズルにより鋳片５を
冷却する上下方向の範囲は、鋳型の下端から下方へ300m
m に至るまでの範囲が好適である。ここで、鋳型の下端
から下方へ300mm に至るまでの範囲、すなわち300mm 以
内にするのは、300mm を超えた領域で鋳片５の幅方向に
ついて同様の水量分布にすると、鋳片５内の未凝固溶鋼
による静鉄圧が増加する上に、復熱による鋳片５のふく
らみ現象（バルジング）が生じるのでで、300mm までに
凝固シェルの均一化を図る必要あるからである。

【００１４】なお、図面では省略したが２段目のスプレ
ーノズル６ｂの下方にもスプレーノズルおよび支持ロー
ルが交互に配置されているが、鋳型１内で生じていた幅
方向の凝固シェル不均一は鋳型１の下端から300mm に至
るまでの範囲で解消されるので、３段目以降に配置され
たスプレーノズルでは、幅方向の冷却水分布を、従来通
り同量にしてスプレーすれば十分である。

【００１５】図２、図３では、鋳片５の幅方向中央部お
よび幅方向両端部内に配置した同じグループ内のスプレ
ーノズルからの給水量をそれぞれ同給水量にすることを
前提条件として、幅方向中央部の給水量を、両端部より
も前記条件範囲で相対的に少ない給水量にする場合につ
いて説明した。これに対して、たとえば図６に示すよう
に、１段目に７個のスプレーノズル６ａを配置し、鋳片
５の幅方向中央部に位置するNo.3、No.4、No.5の中で、
真ん中に位置するNo.4の給水量を最小とし、その外側の
No.3、No.5の給水量をNo.4よりも少し大きくする。また
１段目の幅方向両端部に位置するNo.1、No.2、No.6、N
o.7の中で、最も外側に位置するNo.1、No.7の給水量を
最大とし、その内側のNo.2、No.6の給水量をNo.1、No.7
よりも少し小さくする。そして給水量が最小のNo.4と、
これより少し給水量の大きいNo.3、No.5とを包含する幅
方向中央部における鋳片単位面積当たりの平均スプレー
水量を、幅方向両端部に位置する給水量が最大のNo.1、
No.7と、これより少し給水量の小さいNo.2、No.6を包含
する幅方向両端部における鋳片単位面積当たりの平均ス
プレー水量に対し３０〜７０％範囲で減量する。

【００１６】一方、図７に示すように２段目に８個のス
プレーノズル６ｂ（１段目のノズルピッチに対し半ピッ
チ幅方向にずらしてある）を配置し、鋳片５の幅方向中
央部に位置するNo.3、No.4、No.5、No6 の中で、真ん中
に位置するNo.4、No.5の給水量を最小とし、その外側の
No.3、No.6の給水量をNo.4、No.5よりも少し大きくす
る。また２段目の幅方向両端部に位置するNo.1、No.2、
No.7、No.8の中で、最も外側に位置するNo.1、No.8の給
水量を最大とし、その内側のNo.2、No.7の給水量をNo.
1、No.8よりも少し小さくする。そして給水量が最小のN
o.4、No.5と、これより少し給水量の大きいNo.3、No.6
とを包含する幅方向中央部における鋳片単位面積当たり
の平均スプレー水量を、幅方向両端部に位置する給水量
が最大のNo.1、、No.8と、これより少し給水量の小さい
No.2、No.7を包含する幅方向両端部における鋳片単位面
積当たりの平均スプレー水量に対し30〜70％範囲で減量
する。

【００１７】ここで鋳片５の幅方向中央部に配置した１
段目のNo.4と２段目のNo.4、No.5の給水量が同量の最小
であり、１段目の幅方向中央部に位置するNo.3、No.5と
２段目の幅方向中央部に位置するNo.3、No.6の給水量が
同量で前記最小給水量よりも少し大きい。また鋳片５の
幅方向両端部に配置する１段目のNo.1、No.7と２段目の
No.1、No.8の給水量が同量の最大であり、１段目の幅方
向両端部に位置するNo.2、No.6と２段目の幅方向両端部
に位置するNo.2、No.7の給水量が同量で前記最大給水量
よりも少し小さい。

【００１８】このように鋳片５の幅方向中央部および幅
方向両端部につき、きめ細かくスプレーノズルからの給
水量を調整すれば、特に幅の大きい鋳片５内に形成され
る凝固シェルを均一に成長させるのに有効である。

【００１９】

【実施例】低酸素アルミキルド鋼を幅1600mm、厚み200m
m の鋳型内の溶鋼中に浸漬ノズルとして下端を閉じた２
孔ノズルを、ノズル孔が鋳型短辺に向いた状態で浸漬
し、鋳造速度1.8m／分で連続鋳造した。図２および図３
に示すように、幅方向中央部における鋳片単位面積当た
りの平均スプレー水量を、幅方向両端部における鋳片単
位面積当たりの平均スプレー水量の50％として鋳型の下
端から300mm の範囲をスプレー水により鋳片を幅方向に
調整冷却した。

【００２０】前記本発明例と鋳片の全幅を等量のスプレ
ー水により冷却する従来例について、鋳片の凝固シェル
厚と、最終凝固端形状を調査した。図４の（ａ）に従来
例により、また（ｂ）に本発明例により連続鋳造した場
合における鋳片断面の凝固シェル厚み形状を示す。図４
の（ａ）に示すように従来例では、鋳型内で発生した幅
方向中央部で凝固シェルが成長し、幅方向両端部で成長
が遅いという傾向がそのまま残っている。これに対し本
発明例では、鋳型内で発生していた鋳片幅方向の不均一
凝固が、鋳型直下の冷却帯域で解消し、均一な凝固シェ
ルが形成されていることが分かる。

【００２１】また、図５に明らかなように鋳型内で生じ
ていた鋳片５の幅方向における不均一凝固シェルによ
り、従来例では鋳片内の両端部に長さ１ｍにも及ぶＷ型
の最終凝固形状が形成されるのに対し、本発明例では最
終凝固部が直線状の均一な最終凝固形状に改善された。
これにより連続鋳造速度を、従来よりも約０．１ｍ／分
増速させることができた。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
型直下の冷却帯域における鋳片の幅方向に配置された複
数のスプレーノズルのうち、幅方向中央部に配置したス
プレーノズルから供給される鋳片単位面積当たりの平均
スプレー水量を、幅方向両端部に配置したスプレーノズ
ルから供給される鋳片単位面積当たりの平均スプレー水
量に対し３０〜７０％範囲として鋳片を幅方向に調整冷
却する。そのため鋳片の幅方向中央部の凝固が抑制され
ると共に、幅方向両端部の凝固が促進され、鋳型内で生
じていた不均一な凝固シェルが解消され、均一な凝固シ
ェルが得られる。

【００２３】また、鋳型直下の冷却帯に配置されたスプ
レーノズルにより、鋳型の下端から下方へ300mm に至る
までの範囲で鋳片を幅方向に調整冷却する場合には、鋳
型内で生じていた不均一な凝固シェルがより速やかに解
消にされ、均一な凝固シェルが得られると共に、鋳片内
の最終凝固端形状が、均一な直線状になる。その結果、
連続鋳造の速度を向上することができ、生産性の向上が
達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造装置を示す斜視図である。

【図２】本発明の１段目のスプレーノズルによる鋳片の
幅方向中央部と幅方向両端部との水量分布の例を示すグ
ラフである。

【図３】本発明の２段目のスプレーノズルによる鋳片の
幅方向中央部と幅方向両端部との水量分布の例を示すグ
ラフである。

【図４】鋳型の下端から下方へ300mm の位置における凝
固シェルの形成状況について、（ａ）従来例と（ｂ）本
発明例とを比較して示す鋳片の断面図である。

【図５】鋳片の最終凝固形状を鋳片幅方向と鋳片長さ方
向との関係により、従来例と本発明例とを比較して示す
グラフである。

【図６】本発明の１段目のスプレーノズルによる鋳片の
幅方向中央部と幅方向両端部との水量分布を他の例につ
いて示すグラフである。

【図７】本発明の２段目のスプレーノズルによる鋳片の
幅方向中央部と幅方向両端部との水量分布を他の例につ
いて示すグラフである。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 鋳型長辺 ３ 鋳型短辺 ４ 浸漬ノズル ５ 鋳片 ６ スプレーノズル ７ 冷却水供給管 ８ 支管 ９ 支持ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形断面を有する筒状の鋳型内に浸漬ノ
   ズルを介して溶鋼を連続的に注入し、この鋳型を介して
   一次冷却を行い、該鋳型から引き抜かれる鋳片を、スプ
   レー水により二次冷却するに際し、前記鋳型の直下の冷
   却帯域における鋳片の幅方向に配置された複数のスプレ
   ーノズルのうち、幅方向中央部に配置したスプレーノズ
   ルから供給される鋳片単位面積当たりの平均スプレー水
   量を、幅方向両端部に配置したスプレーノズルから供給
   される鋳片単位面積当たりの平均スプレー水量に対し30
   〜70％範囲として鋳片を幅方向に調整冷却することを特
   徴とする連続鋳造における鋳片の二次冷却方法。
2. 【請求項２】 前記調整冷却は、前記鋳型の下端から下
   方へ300mm に至るまでの範囲で行うことを特徴とする請
   求項１記載の連続鋳造における鋳片の二次冷却方法。