JPH1058093A - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

鋼の連続鋳造方法

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JPH1058093A
JPH1058093A JP22242096A JP22242096A JPH1058093A JP H1058093 A JPH1058093 A JP H1058093A JP 22242096 A JP22242096 A JP 22242096A JP 22242096 A JP22242096 A JP 22242096A JP H1058093 A JPH1058093 A JP H1058093A
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JP
Japan
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mold
cooling
thickness
carbon steel
flow rate
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JP22242096A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Murakami
敏彦 村上
Koji Kajiwara
孝治 梶原
Masakazu Koide
優和 小出
Yoshiyuki Matoba
祥行 的場
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 鋳型1の下部と上部における抜熱量の比
(下部の抜熱量/上部の抜熱量)を1.47以上となし
た状態で連続鋳造する。その具体的手段として、鋳型上
部の冷却は通常鋳型の冷却に対して15%以上の緩冷却
とし、鋳型下部の冷却は通常鋳型の冷却に対して25%
以上の強冷却とすることで鋳型1の下部と上部における
抜熱量の比を1.47以上となしたり、また、鋳型1の
下部における鋳型銅板1gの厚さを、鋳型1の上部にお
ける鋳型銅板1gの厚さよりも薄くした鋳型1を使用
し、鋳型1の下部に供給する冷却水の流速を、鋳型の上
部に供給する冷却水の流速より速くすることで、鋳型1
の下部と上部における抜熱量の比を1.47以上とな
す。 【効果】 中炭素鋼を連続鋳造する場合の表面疵の発生
防止と、低炭素鋼を高速で連続鋳造する場合の凝固シェ
ル厚さの確保の両者を可能とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に中炭素鋼や低
炭素鋼を連続鋳造するに際し、中炭素鋼を連続鋳造する
場合には鋳片の表面疵の発生を防止し、また、低炭素鋼
を連続鋳造する場合には高速鋳造化を達成できる連続鋳
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、連続鋳造用鋳型は、銅及び銅合金
からなる長辺と短辺によって四辺を囲まれ、その背面は
冷却水によって冷却されるような構造である。そして、
一般的には鋳型の下部から冷却水を供給し、鋳型の上部
から排出することで、鋳型の上部から下部まで一定の抜
熱効果を有する構造となっている。
【0003】ところで、鋼の連続鋳造において、炭素含
有量が0.07〜0.35重量%の中炭素鋼(特に亜包
晶鋼)の鋳片を製造する際に発生する表面疵は、鋼種に
よる特性であるδ→γ変態によるものであり、変態収縮
による不均一凝固が表面疵発生の起点となっている。
【0004】しかし、δ→γ変態は亜包晶鋼特有の性質
であるので、変態収縮の発生を未然に防止することはで
きない。従って、最近の連続鋳造鋳型においては、この
δ→γ変態の影響をできるだけ緩和すべく、鋳型上部の
緩冷却化が提案され、表面疵の防止に効果を上げてい
る。
【0005】この鋳型上部の緩冷却化は、中炭素鋼の凝
固シェルの凹凸をなくして均一化させることについては
有効であるが、その反面、多鋼種の鋳片を連続鋳造する
場合には、鋳型上部の緩冷却化によって凝固シェルの成
長が遅れるので、低炭素鋼の鋳片を連続鋳造する場合に
は鋳造速度を増加させる際の大きな弊害となる。このよ
うに、低炭素鋼の鋳片を連続鋳造する場合には、凝固シ
ェルの厚さを確保することが重要なポイントである。
【0006】一方、高速鋳造を達成するための鋳型の強
冷却化は、冷却水の流速を速くする等従来から実施され
ているが、これでは上記した亜包晶鋼特有の性質である
δ→γ変態の影響を緩和することができない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の問題点に鑑みてなされたものであり、中炭素鋼の連
続鋳造の場合には、δ→γ変態を抑制しつつ、また、低
炭素鋼の高速鋳造の場合には、凝固シェルの厚さを確保
できる連続鋳造方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】中炭素鋼の表面疵防止の
ための鋳型緩冷却化と、低炭素鋼の高速鋳造時における
凝固シェル厚さを確保するための鋳型強冷却化は、鋳型
冷却の面からは相反する傾向である。従って、鋳型緩冷
却化と鋳型強冷却化の両者をともに満足させるために
は、鋳型の冷却機能を上下で分離することが効果的であ
る。一方、中炭素鋼における鋳型の緩冷却化は、鋳型の
鋳込み方向全長にわたって必要ではなく、図2に示すよ
うに、鋳型内熱流束が増大するメニスカスより下方20
0mm以内のみについて行えばよい。
【0009】そこで、本発明では連続鋳造用鋳型の下部
と上部で抜熱量に変化をもたせることとしているのであ
る。そして、このようにすることで、中炭素鋼の場合に
はδ→γ変態に起因する表面疵を防止でき、また、低炭
素鋼の場合には高速鋳造が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の鋼の連続鋳造方法は、鋳
型の下部と上部における抜熱量の比(下部の抜熱量/上
部の抜熱量)を1.47以上となした状態で連続鋳造す
ることとしているのであり、その具体的手段として、鋳
型上部の冷却は通常鋳型の冷却に対して15%以上の緩
冷却とし、鋳型下部の冷却は通常鋳型の冷却に対して2
5%以上の強冷却とすることで鋳型の下部と上部におけ
る抜熱量の比を1.47以上となしたり、また、鋳型の
下部における鋳型銅板の厚さを、鋳型の上部における鋳
型銅板の厚さよりも薄くした鋳型を使用し、鋳型の下部
に供給する冷却水の流速を、鋳型の上部に供給する冷却
水の流速より速くすることで、鋳型の下部と上部におけ
る抜熱量の比を1.47以上となしたりするのである。
【0011】すなわち、本発明では、先ず、中炭素鋼の
δ→γ変態によって発生する凝固シェルの不均一を鋳型
上部の緩冷却で対処する。中炭素鋼の緩冷却化による表
面疵防止効果を図3に示す。図3は縦軸に有効熱伝達係
数(熱流束)を、横軸に鋳造速度を示し、緩冷却化の効
果を図る材料として、連続鋳造に使用するパウダーから
その効果を示したものである。この図3より、通常鋳型
の冷却に対して15%以上抜熱量を低減すれば中炭素鋼
の表面疵(縦割れ)が低減するのが判る。従って、本発
明では鋳型上部の冷却を通常鋳型の冷却に対して15%
以上緩冷却することとしているのである。なお、図3中
の▲,▽等の記号は、下記表1に示すパウダーを使用し
た場合の結果を示す。
【0012】
【表1】
【0013】また、低炭素鋼を高速鋳造するためには、
鋳型を強冷却化して凝固シェルの厚さを確保することが
必要である。そこで、鋳型冷却を上下に分割し、凝固シ
ェル厚をFe−S添加によるシェル厚測定により測定し
た結果から、鋳型下部での強冷却によるシェル厚確保の
可能性を確認した(図4参照)。なお、Fe−S添加に
よるシェル厚測定とは、溶鋼中にFe−Sを添加し、凝
固シェルとFe−Sを添加された溶鋼のS濃度差よって
凝固シェル厚さを測定する方法である。
【0014】図4は、下記表2に示す鋳型に下記表3に
示す組成の低炭素鋼を鋳込み、5.0m/sの速度で鋳
造した時の結果を示すもので、縦軸に凝固シェルの厚さ
を、横軸にメニスカスからの距離を示したものである。
なお、表2には比較として通常鋳型の銅板厚さ、冷却水
流速、抜熱量を併せて記載している。
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】 (単位:重量%)
【0017】この実験の結果、図4に示すように、緩冷
却時の推定カーブと比較して、鋳型下部の冷却を通常鋳
型の冷却に対して25%の強冷却とすれば鋳型出口部に
おける凝固シェルの厚さが厚くなり、安定した鋳造が可
能となった。従って、本発明では鋳型下部の冷却は通常
鋳型の冷却に対して25%以上の強冷却をすることとし
ているのである。
【0018】本発明において、鋳型の下部と上部におけ
る抜熱量の比(下部の抜熱量/上部の抜熱量)を1.4
7以上とするのは、上記した本発明者らの実験結果に基
づくものであり、抜熱量の比が1.47未満では中炭素
鋼(特に亜包晶鋼)の表面疵を防止し、かつ、低炭素鋼
の高速鋳造に対処できないからである。また、抜熱量の
比は1.47以上であればいくらでもよいが、本発明者
の研究によれば、3.5以下が好ましいことを確認して
いる。3.5を超えると、鋳型上部では緩冷却化に基
づく冷却水流速の低下により沸騰が発生する。鋳型下
部は強冷却化として鋼板薄肉化等を図る結果、残厚が過
小となり、再使用が不可能となる。等の不都合が発生す
るからである。
【0019】
【実施例】以下、図1に示す鋳型を用いて本発明の連続
鋳造方法を実施した場合の例について説明する。図1は
本発明の連続鋳造方法に使用する鋳型の要部を断面して
示す概略図であり、この図1において、鋳型1は短辺側
及び長辺側ともに、上下に二分割され、それぞれの入り
側1a,1bから入った冷却水はそれぞれの冷却通路1
c,1dを流れてそれぞれの出側1e,1fから排出さ
れる間にそれぞれの内面に配置された鋳型銅板1gを冷
却できるように構成されている。そして,この実施例で
は上部の鋳型銅板1gの厚さを通常鋳型1における鋳型
銅板1gの厚さ(35mm)よりも5mm厚い40mm
とし、また、、下部の鋳型銅板1gの厚さを通常鋳型1
の鋳型銅板1gの厚さよりも5mm薄い30mmとして
いる。なお、図1の1hはめっき層を示す。
【0020】本発明の鋼の連続鋳造方法は、例えば上記
したように、上下に二分割し、かつ、上部の鋳型銅板1
gの厚さを通常鋳型の鋳型銅板1gの厚さよりも5mm
厚くし、また、下部の鋳型銅板1gの厚さを通常鋳型の
鋳型銅板1gの厚さよりも5mm薄くした鋳型1を用
い、この鋳型1の下部と上部に供給する冷却水の流速を
変化させることで、鋳型1の下部と上部における抜熱量
の比(下部の抜熱量/上部の抜熱量)を1.47以上と
なすのである。
【0021】図5は通常の鋳型1(鋳型銅板1gの厚
さ:35mm)を使用して、冷却水の流速を変化させた
場合における鋳型銅板1gの温度を測定した結果であ
る。この図5に示すように、冷却水の流速を上げると強
冷却化が進み、反対に流速を下げると緩冷却化が進む。
この図5の実験に使用した通常の鋳型1の場合、冷却水
の流速を7.0m/sから11.0m/sへ上げること
により、鋳型銅板1gの表面温度が約20℃低下してい
るのが判る。なお、図5中の□は冷却水の流速が5.0
m/s、+は7.0m/s、◇は9.0m/s、△は1
1.0m/sの場合の結果である。
【0022】図1に示す鋳型1を使用し、かつ、この鋳
型1の上部には7.0m/sの流速で冷却水を、また鋳
型1の下部には11.0m/sの流速で冷却水を供給し
た状態で、下記表4に示す組成の中炭素鋼を鋳造速度を
変化させつつ連続鋳造させた場合(本発明方法)の縦割
れ指数を図6に示す。なお、図6には表2に示す通常鋳
型を用いた場合(従来方法)の縦割れ指数も併せて示し
ている。
【0023】
【表4】 (単位:重量%)
【0024】図6より明らかなように、本発明方法によ
り中炭素鋼を連続鋳造した場合には、通常鋳型を使用し
た従来方法により中炭素鋼を連続鋳造した場合と比べ
て、大幅に表面疵の発生を低下することができた。
【0025】下記表5は、冷却水の流速のみ変化させた
場合(表5中の変更点欄A)、鋳型銅板の厚さのみ変化
させた場合(表5中の変更点欄B)、鋳型銅板の厚さを
変化させ、かつ、冷却水の流速をも変化させた場合(表
5中の変更点欄C)のそれぞれについて、本発明者らが
各種実験を行った結果を示したものである。この表5よ
り、本発明方法を達成するには、鋳型の上下部で鋳型銅
板の厚さを変化させ、かつ、鋳型の上下部で冷却水の流
速を変化させることにより、鋳型の下部と上部における
抜熱量の比を1.47以上となすことが有効であること
が判る。
【0026】
【表5】 注1)抜熱量×106kcal/m2・hr 注2)A欄における鋳型上部の冷却水の流速は5.0m/sが沸騰限界であった。 注3)B欄における鋳型上部の抜熱量は2.23×106kcal/m2・hr/sが沸騰限界で あった。 注4)鋳型銅板は30mmが肉厚限界である。
【0027】なお、本実施例では鋳型上部の緩冷却手段
として、通常鋳型に対して鋳型銅板の厚みを厚くするも
のや、これに加えて冷却水の流速を遅くするものを開示
したが、これに限らずメニスカス近傍にセラミックス溶
射を施す方法、鋳型表面に溝を設け、溝のエアーギャッ
プにより冷却能を低下させる方法、低熱伝導銅板を使用
する方法等を採用してもよい。
【0028】
【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、中炭素鋼を連続鋳造する場合におけるδ
→γ変態に起因する表面疵の発生防止と、低炭素鋼を高
速で連続鋳造する場合における凝固シェル厚さの確保の
両者を共に可能とすることができる。これにより、実操
業における多鋼種鋳造を可能とし、連続鋳造鋳片の品質
改善及び生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続鋳造方法に使用する鋳型の要部を
断面して示す概略図である。
【図2】メニスカス近傍の熱流束状況を示す図面であ
る。
【図3】緩冷却パウダーによる緩冷却効果を示す図面で
ある。
【図4】低炭素鋼におけるFe−S添加によるシェル厚
さの測定結果図である。
【図5】冷却水の流速と銅板表面温度の関係を示す図で
ある。
【図6】中炭素鋼における鋳造速度と表面疵(縦割れ指
数)の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 鋳型 1g 鋳型銅板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的場 祥行 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼の連続鋳造方法において、鋳型の下部
    と上部における抜熱量の比(下部の抜熱量/上部の抜熱
    量)を1.47以上となした状態で連続鋳造することを
    特徴とする鋼の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 鋳型上部の冷却は通常鋳型の冷却に対し
    て15%以上の緩冷却とし、鋳型下部の冷却は通常鋳型
    の冷却に対して25%以上の強冷却とすることを特徴と
    する請求項1記載の鋼の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 鋳型の下部における鋳型銅板の厚さを、
    鋳型の上部における鋳型銅板の厚さよりも薄くした鋳型
    を使用し、鋳型の下部に供給する冷却水の流速を、鋳型
    の上部に供給する冷却水の流速より速くすることを特徴
    とする請求項1又は2記載の鋼の連続鋳造方法。
JP22242096A 1996-08-23 1996-08-23 鋼の連続鋳造方法 Pending JPH1058093A (ja)

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