JPH1110285A

JPH1110285A - 連続鋳造用鋳型ならびに連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH1110285A
Application number: JP16453697A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Murakami; 敏彦村上; Masakazu Koide; 優和小出; Hideo Mizukami; 英夫水上; Kazuharu Hanazaki; 一治花崎; Masahiko Oka; 正彦岡
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳型上部で、中炭素鋼の緩冷却化と低炭素鋼
の強冷却化を可能とする広範囲な抜熱調整性能を有する
連続鋳造用鋳型と鋳造方法を得る。【解決手段】鋳型上部で、冷却用通水路と鋳型内面と
の間に、鋳造方向に向かう複数の抜熱調整孔を備えた鋳
型である。中炭素鋼の鋳造時には、抜熱調整孔への通水
を停止し空洞化し、低炭素鋼の鋳造時には、抜熱調整孔
に通水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造に係
わり、特に中炭素鋼の鋳造時における表面欠陥の発生を
防止し、低炭素鋼の高速鋳造化を図る連続鋳造用鋳型な
らびに連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造においては、銅または銅合
金からなる鋳型に連続的に溶湯を注入し、この溶湯を鋳
型により冷却凝固させ、さらに下方に引き抜きつつ冷却
して完全凝固させて、連続的に鋳片を得ている。

【０００３】一般に連続鋳造に用いる鋳型は、背面に鋳
造方向と平行に鋳型の冷却用通水路を設け、鋳型下部か
ら通水し、鋳型上部から排水することで、鋳型の上部か
ら下部まで一定の抜熱効果を有する構造になっている。

【０００４】ところで、炭素含有量が０．０７〜０．３
５重量％の中炭素鋼（特に亜包晶鋼）では、鋼種特有の
δ→γ変態による変態収縮で、凝固シェル厚が不均一と
なり、表面疵が発生しやすい。そこで、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、冷却用通水路の通水量を減少させることによ
り、表面疵の発生防止に効果を上げている。

【０００５】しかし、上記方法による鋳型上部の緩冷却
化は、中炭素鋼の凝固シェル厚を均一化させることには
有効であるが、その反面、鋳型下部においても、凝固シ
ェルの成長が遅れるので、鋳造速度を大幅に低下させる
ことになる。

【０００６】そこで、鋳型の上下で冷却機能を分離し、
鋳型上部のみ緩冷却可能な鋳型が提案されている。

【０００７】例えば、特開平１−１４３７４２号公報に
は、鋳型の上下方向に複数の水冷区域を設け、各水冷区
域の水冷条件を適宜調整し、不均一凝固を防止する鋳型
が提示されている。また、特開平８−２８１３８２号公
報には、メニスカス近傍の鋳型内面に緩冷却機能を有す
るめっき皮膜を形成した鋳型が提示されている。

【０００８】一方、低炭素鋼の鋳造においては、上述の
中炭素鋼の場合と異なり、表面欠陥の発生が少なく、鋳
造速度の高速化のため、強冷却が指向されており、冷却
用通水路の通水量を増加させることで対応している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】鋼の連続鋳造におい
て、中炭素鋼の鋳造時の緩冷却による表面欠陥の防止
と、低炭素鋼の鋳造時の強冷却による鋳造速度の高速化
とを達成するためには、鋳型上部の抜熱量を大幅に変更
できる鋳型が必要となる。

【００１０】しかし、前記公報に示された従来の手段で
は、鋳型上部の抜熱量を大幅に変更することは困難であ
った。すなわち、特開平１−１４３７４２号公報提示の
手段では、水冷区域の分離により、鋳型上部のみを緩冷
却化することが可能となり、中炭素鋼において、表面欠
陥の防止と鋳造速度の高速化にある程度の効果を上げた
が、通水量の増減だけでは、中炭素鋼での緩冷却化と低
炭素鋼の強冷却化を満たす大きな抜熱量の変化を得るこ
とができない。

【００１１】更に、この手段では、緩冷却化のために通
水量を減少しすぎると、冷却用通水路内の水が沸騰し、
その結果、鋳型銅板温度が著しく上昇し操業トラブルを
招く危険がある。

【００１２】また、特開平８−２８１３８２号公報に記
載の手段は、緩冷却化には効果があるが、めっき皮膜自
体が熱抵抗となるため、抜熱が抑制され、したがって強
冷却ができない。

【００１３】本発明の目的は、鋳型上部で、低炭素鋼の
強冷却化と中炭素鋼の緩冷却化を可能とする広範囲の抜
熱調整性能を有する連続鋳造用鋳型ならびに連続鋳造方
法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋳型上部
の抜熱量を大幅に変更できる技術開発を目的に、鋳造試
験ならびに鋳型温度解析をおこない、以下の知見を得
た。

【００１５】（１）鋳型上部で、従来の鋳型に設けられ
た冷却用通水路と鋳型内面との間に、通水と空洞化が可
能な抜熱調整孔を設けることにより、鋳型上部の抜熱量
を大幅に調整できること。

【００１６】（２）抜熱調整孔への通水を停止し空洞と
することにより、緩冷却が可能となり、また、抜熱調整
孔へも通水することにより、従来以上の強冷却が可能で
あること。

【００１７】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨は、『冷却用通水路を備えた鋼の連
続鋳造用鋳型において、鋳型を鋳造方向に上部と下部に
分けたときの鋳型の上部で、冷却用通水路と鋳型内面と
の間に、鋳造方向に向かう複数の抜熱調整孔を設けたこ
とを特徴とする連続鋳造用鋳型であり、この鋳型を用
い、中炭素鋼の鋳造時は抜熱調整孔への通水を停止し空
洞とし、低炭素鋼の鋳造時は抜熱調整孔に通水すること
を特徴とする連続鋳造方法』にある。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の構成である冷却用通水路
を備えた連続鋳造用鋳型について説明する。従来から、
一般に、冷却用通水路は、鋳型の背面または鋳型内部に
鋳造方向と平行に設けられている。図１は、鋳型背面に
設けた冷却用通水路の一例を示す鋳型要部の縦断面の概
略図である。同図に示すように、鋳型１の背面に、鋳造
方向と平行に冷却用通水路２（以下、「通水路」とい
う）が、鋳型の全周に複数個設けられている。本発明に
おいても、このような鋳型背面または鋳型内部に通水路
を備えた連続鋳造用鋳型としている。

【００１９】次に、抜熱調整孔の配置について説明す
る。図２は、本発明の鋳型の抜熱調整孔の配置の一例を
示す模式図で、同図（ａ）は鋳型要部の縦断面、同図
（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線断面である。

【００２０】同図に示すように、鋳型を鋳造方向に上部
と下部に分けたときの鋳型上部で、通水路２と鋳型内面
３との間に、鋳造方向と平行に延設された複数の抜熱調
整孔４を設ける。ここに、鋳型上部は、便宜的に鋳型を
上下部に分けて考えたときの上部という意味であり、具
体的には、後述するように鋳型内熱流速の最大領域を含
む領域であればよい。

【００２１】抜熱調整孔４は、鋳型上端から鋳造方向に
距離Ｚ１からＺ２の領域で、鋳型内面３から距離Ｌ、通
水路２から鋳型内面３に下ろした垂線との距離Ｍの位置
に、ピッチＰで鋳型内部の全周に設けている。好ましく
は、Ｚ１は５０〜７０ｍｍ、Ｚ２は１５０〜２５０ｍ
ｍ、Ｌは通水路と鋳型内面との距離の５０〜７０％、Ｐ
は通水路のピッチの半分であり、抜熱調整孔の断面の直
径は５〜１０ｍｍである。

【００２２】次に、抜熱調整孔の設置位置を鋳型上部と
した理由を説明する。図３は、鋳型背面に通水路を備え
た鋳型で、鋳造速度を変化させた場合の鋳型内熱流速の
解析結果の一例である。ここで、解析条件は以下の通り
である。

【００２３】・鋳造サイズ：幅１０００ｍｍ×厚９０ｍｍ・溶鋼温度：１５６０〜１５６５℃ ・凝固温度：１５３５℃ ・通水路寸法：幅５ｍｍ×奥行き２０ｍｍ・通水路と鋳型内面との距離：１５ｍｍ・通水路のピッチ：２０ｍｍ・通水路の流速：６．２ｍ／分同図で明らかなように、熱流速は鋳型上端から鋳造方向
に距離２００ｍｍ以内の領域で大きくなっており、中炭
素鋼の鋳造ではこの部分を緩冷却すればよいことが判
る。したがって、鋳型の緩冷却化は、鋳型の鋳造方向の
全長にわたっておこなう必要はなく、この領域において
おこなえば十分であり、本発明では、かかる領域を含む
鋳型上部に抜熱調整孔を設けるのである。

【００２４】次に、抜熱調整孔の設置位置を通水路と鋳
型内面との間とした理由を説明する。抜熱調整孔を通水
路より鋳型背面側に設けた場合には、抜熱調整孔への通
水による冷却強化の効果が少なく、更に、抜熱調整孔の
空洞化による緩冷却の効果もほとんどないためである。
但し、通水路と鋳型内面との間に設けても、通水路に近
いと抜熱調整孔による抜熱調整効果が弱くなり、また、
鋳型内面に近いと鋳型内面の温度の幅方向不均一が増加
する。したがって、抜熱調整孔は、通水路と鋳型内面の
ほぼ中間に設けるのが好ましい。

【００２５】次に、複数の抜熱調整孔を設けるとした理
由を説明する。抜熱調整孔への通水による強冷却時また
は空洞による緩冷却時において、鋳型内面温度の幅方向
均一化を確保するためには、抜熱調整孔を鋳型全周に設
ける必要がある。したがって、本発明では、鋳造方向に
向かう複数の抜熱調整孔を設けるとしている。具体的に
は、通水路と同じピッチで、通水路に対し通水路の半ピ
ッチ分だけずらして通水路と平行に抜熱調整孔を配置し
ている。

【００２６】次に、本発明の鋳型による連続鋳造方法を
説明する。表１は、本発明鋳型による鋳造時の鋳型銅板
温度の解析結果の一例で、抜熱調整孔の無い従来の鋳型
と比較して示す。なお、下記に示す抜熱調整孔の配置、
通水条件以外は、図３の場合と同じ条件で解析をおこな
った。

【００２７】・鋳型上端から抜熱調整孔上端の距離（Ｚ
１）：５０ｍｍ・鋳型上端から抜熱調整孔下端の距離（Ｚ２）：２００
ｍｍ・抜熱調整孔の寸法：直径５ｍｍ・抜熱調整孔と鋳型内面との距離（Ｌ）：１０ｍｍ・抜熱調整孔のピッチ（Ｐ）：２０ｍｍ・抜熱調整孔への通水：通水有り（流速７．０ｍ／
分）、通水無し（空洞）

【００２８】

【表１】

【００２９】同表に示すように、本発明の鋳型では、抜
熱調整孔への通水を停止し空洞とした場合には、従来の
鋳型に比べ、銅板温度は上昇し、より緩冷却化され、一
方抜熱調整孔への通水をおこなった場合には、従来の鋳
型に比べ、銅板温度が大幅に低下し、より強冷却化され
ている。すなわち、抜熱調整孔による通水量の調整によ
り、鋳型の抜熱量を大幅に変化させることができること
が判る。

【００３０】したがって、本発明では、中炭素鋼の鋳造
時は抜熱調整孔への通水を停止し空洞とし、低炭素鋼の
鋳造時には抜熱調整孔へ通水する。図４は、抜熱調整孔
の冷却水制御系統図である。同図に示すように、鋳型内
部に取り付けた熱電対５の測温データに基づき、通水バ
ルブ６にて抜熱調整孔４の通水量を調整している。

【００３１】また、当然のことであるが、抜熱調整孔に
よる通水量の調整に加え、通水路への通水量を適宜調整
することにより、鋳型上部での抜熱調整範囲はさらに拡
大する。

【００３２】

【実施例】

（実施例１）幅１０００ｍｍ、厚さ９０ｍｍのスラブ鋳
造用に本発明の鋳型を製作し、中炭素鋼スラブの鋳造を
おこない、鋳型銅板温度を測定し、抜熱調整孔による抜
熱調整性能を調査した。表２に、抜熱調整孔を主に本発
明の鋳型の主仕様を示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】すなわち、図２に示した配置で、鋳型上端
から抜熱調整孔上端までの距離（Ｚ１）が５０ｍｍで抜
熱調整孔下端までの距離（Ｚ２）が２００ｍｍの領域
で、鋳型内面からの距離（Ｌ）が１０ｍｍで、通水路か
ら鋳型内面に下ろした垂線との距離（Ｍ）が通水路の半
ピッチに相当する１０ｍｍ、とした位置に、ピッチ
（Ｐ）が２０ｍｍで、直径５ｍｍの抜熱調整孔を鋳型全
周に設けた。なお、通水路から鋳型内面の距離は１５ｍ
ｍであった。

【００３５】次に、この鋳型を用い、鋳造の途中で抜熱
調整孔への通水条件を変更して鋳造をおこない、鋳型銅
板温度を測定した。表３に、鋳造条件を示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】すなわち、抜熱調整孔への通水は、鋳造開
始から８４０秒間は流速７．０ｍ／分とし、それ以降は
通水を停止し空洞とした。なお、通水路への通水は、流
速一定でおこなった。

【００３８】図５に、鋳型銅板温度の測定結果を示す。
なお、測温のため、熱電対は、メニスカス相当位置から
下方に４５ｍｍ、鋳型内面から１３ｍｍの鋳型内部に取
り付けた。

【００３９】同図に示すように、鋳型銅板温度は、抜熱
調整孔への通水をおこなった場合には１７０〜１８０℃
であるが、抜熱調整孔の通水を停止し空洞とすると１９
０〜２１０℃に上昇した。すなわち、抜熱調整孔の通水
条件を通水から空洞へと変更することにより、鋳型銅板
温度が大幅に変化することがわかる。したがって、抜熱
調整孔の通水条件の変更により、鋳型上部の抜熱量を大
幅に調整することが可能となった。

【００４０】（実施例２）実施例１の本発明の鋳型を用
い、抜熱調整孔への通水を停止し空洞として中炭素鋼の
鋳造をおこない、鋳型銅板温度を測定し、従来鋳型と比
較した。

【００４１】表４に鋳造条件を示す。なお、従来鋳型
は、実施例１の本発明鋳型で抜熱調整孔の無いものであ
る。

【００４２】

【表４】

【００４３】図６は、熱電対による鋳型銅板温度の測定
結果であり、同図（ａ）は本発明鋳型、同図（ｂ）は従
来鋳型の場合である。同図で明らかのように、本発明鋳
型の鋳型銅板温度は、比較例である従来鋳型に比べて上
昇しており、抜熱が緩やかになっているのが判る。ま
た、従来鋳型による鋳造スラブには、表面縦割れが多数
発生したが、本発明鋳型を使用し抜熱調整孔を空洞とし
た場合には、表面疵は発生しなかった。

【００４４】すなわち、抜熱調整孔を設け、空洞とする
ことにより、従来の鋳型に比べより緩冷却化することが
可能となり、表面欠陥の発生を防止できた。なお、低炭
素鋼の鋳造においては、本発明鋳型での強冷却により、
鋳造速度は従来鋳型に比べ３０％増加し、生産性が向上
した

【００４５】

【発明の効果】本発明の鋳型を用いることにより、従来
の鋳型に比べ、鋳型上部の抜熱を大幅に変更することが
可能となり、中炭素鋼の緩冷却化と低炭素鋼の強冷却化
が可能となる。その結果、中炭素鋼では、表面欠陥の防
止による品質向上、低炭素鋼では、高速鋳造化による生
産性向上が図られ、経済的効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳型背面に設けた冷却用通水路の一例を示す鋳
型要部の縦断面の模式図である。

【図２】本発明の鋳型の一例の抜熱調整孔の配置を示す
模式図で、同図（ａ）は鋳型要部の縦断面、同図（ｂ）
はＸ−Ｘ線断面である。

【図３】鋳型背面に通水路を備えた鋳型の鋳型内熱流速
の解析結果の一例である。

【図４】抜熱調整孔の冷却制御系統図である。

【図５】実施例１の鋳型銅板温度の測定結果である。

【図６】実施例２の鋳型銅板温度の測定結果で、同図
（ａ）は本発明の鋳型、同図（ｂ）は従来の鋳型の場合
である。

【符号の説明】

１鋳型２冷却用通水路３鋳型内面４抜熱調整孔５熱電対６通水バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花崎一治大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者岡正彦大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却用通水路を備えた鋼の連続鋳造用鋳
型において、鋳型を鋳造方向に上部と下部に分けたとき
の鋳型の上部で、冷却用通水路と鋳型内面との間に、鋳
造方向に向かう複数の抜熱調整孔を設けたことを特徴と
する連続鋳造用鋳型。
【請求項２】請求項１記載の鋳型を用い、中炭素鋼の
鋳造時は抜熱調整孔への通水を停止し空洞とし、低炭素
鋼の鋳造時は抜熱調整孔に通水することを特徴とする連
続鋳造方法。