JPH11504864A - 連続鋳造用の金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金型を好ましくは鋼鉄の連続鋳造のために提供する。これは入口側（２）と出口側（３）及び両側間の金型キャビティを有している。金型キャビティの４つの主内壁は頂点において金型の中間に向けて内方へ膨らんでおり、この膨らみはこの後に金型の出口側に向けて下へ進むに従って減少している。かくして、金型は凝固挙動に相当する形状を与えられ、その結果としてストランドシェルにとっての良好な接触と支持が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 連続鋳造用の金型 本発明は請求項１に係る金属、好ましくは鋼、の連続鋳造に用いる金型に関す る。 貫流金型を用いた連続鋳造が始まって以来、職業集団（プロサークル）は溶融 金属の表面より下のストランドシェルと金型壁の間にエアギャップが生じること に関連した問題を取り扱って来た。勿論、このギャップ生成は金型とストランド シェル間の熱伝達を著しく阻害し、ストランドの不均等冷却の原因となり、その 結果は菱形等のビレットの欠陥、亀裂（クラック）、構造的欠陥、等々をもたら す。金型の全長に亘ってストランドと金型壁の出来る限り良好な接触を得ること によって熱の偏りにとって最良の条件をもたらす全体的形状にするために、エア ギャップに冷媒の圧入、異なる円錐形態の金型キャビティ、等々の数多くの示唆 が為されている。 US-A-4 207 941は多角形、特には正方形の断面を有する鋼ストランドの連続鋳 造用の金型を記述している。両側で開口している金型キャビティの断面は入口側 で隅肉溶接を有する正方形であり、出口側では不規則十二辺形である。しかしな がら、この金型で成形すると、ストランドのジャミングが安易に起き、これがス トランドの引き裂きと押し通りの事態を結果的にもたらす可能性がある。更に、 正方形に代えて、十二辺形が成形される。とりべを頻繁に変えて長い逐次成形を 行う場合に必要な連続成形に際して異なる成形速度のためにこの種の金型を寸法 設定することは殊に難しい。 DE-A-3 907 35には、ブルーム（鋼片半製品）の連続鋳造用の金型が記述され ている。金型の長手方向の両サイドは入口側に膨らん だ湾曲部として、これらが金型の部分高さに亘って連続的に逆行している斯ゝる 湾曲部を具備している。金型の出口側では、金型キャビティの断面は直角になっ ており、そして所望のブルーム断面を備えている。向かい合う２つの膨らんだ湾 曲部の目的は成形用パイプのために十分な場所を提供することにある。狭い両サ イドには膨らんだ湾曲部は存在せず、また金型壁によるストランドシェルの造形 が無い。 AT-B-379 093はブルームの連続鋳造用の金型を記述している。入口側の金型キ ャビティの断面の周囲線は４つの周辺セクションに分割することが可能である。 ブルーム断面の長手の両辺を同時に形成している入口側の２つの周辺セクション には、ストランドの出口側と同じ断面形に対して突出した湾曲部の形状をなす断 面拡大部分が設けられている。この場合はアーチ高さに対応する湾曲部の尺度は ストランドの移動方向に進むに従って低減し、金型の出口でゼロになっている。 残りの２つの周辺セクション、即ちブルームの短辺においては、狭い両側壁が２ つの長辺、即ち広辺とは反対にストランドの方向に発散する状態で走っている。 ストランドの方向に発散するこれらの短辺、即ち狭辺は提起された問題を解決す るために、即ちジャミングと広辺におけるクリース（しわ）の形成を防止するた めに必要である。金型の全周に亘る冷却の改良と均等分布、並びにそれによる外 面と構造に関するストランド品質の改良は、狭辺と広辺が異なる度合で冷却され るので、この金型を用いて得ることが出来ない。成形速度の増大は狭辺の漠然と した冷却条件によって制限される。広辺の強度の冷却と狭辺の劣度の冷却は強度 の変化の場合に、特には高成形速度の場合に更に危険度を高める。 EP-A-498 296に記述された連続鋳造用の金型によれば、入口側の周囲線は金型 キャビティの断面拡大部分を備えたコーナ間の周辺セ クションを有している。これらの拡大部分は膨らんだ湾曲形状を有し、当該湾曲 部の弦高さは金型キャビティの少なくとも部分長に亘ってストランドの移動方向 へ進むに従って周辺セクションの全てにおいて低減する。この公報によれば、そ れ故に１方ではストランド品質の改良のため、他方では成形速度を高めるために 、ストランドシェルの測定可能な冷却が全周に亘って得られるべきである。更に は、鋳造プロセスの過程で成形速度の相違が可能となるべきである。 EP-A-498 296に係る構造は提起された問題の解決を叶えるには部分的にしか役 立っていない。断面の面積の低減は時として過剰になり、これが鋳造ストランド のジャミングと金型磨滅の問題の発生原因となっている。既存のプラントにおい ては、選定した鋳造速度はこの金型にとっては高過ぎるものになっている。これ は、先ずは亀裂の解消のためではなく、高速度のためと概して欠点の無い鋳造の 両方のために構築された。しかしながら、これはコーナの収縮を完全には補償せ ず、それ故にコーナを望ましく設計すべき余地はまだ残っている。更に、ストラ ンドは相対的に低い鋳造速度において粘り付く（bind）、即ち「ピンチ」状態に なる。 本発明の基本的な目的は鋳造速度が高い場合と低い場合の何れにおいても、ス トランドのコーナ収縮を補償することにある。 本発明のもう１つの目的は出来るだけ金型の設計を単純化することにある。 本発明の更にもう１つの目的はストランドと金型壁の金型全長に亘る最適な接 触を得ることにある。 本発明のもう１つの目的は金型の入口と出口間で起きる収縮勾配を補償し、そ れによって引張応力と圧縮応力を最小限度に抑えることにある。 これらの目的と更なる目的の課題は驚くべきことに、請求項１の特徴条項に記 載の仕方で金型を形造ることによって解決される。 従って、金型は材料の凝固挙動に対応した形状を付与された。これは結果的に 、ストランドシェルにとって相対的に良好な接触、従って良好な支持をもたらし 、それによって殆どテンションフリーのシェルをもたらす。それ故に、亀裂に敏 感な材料の鋳造は単純化され、クロスクラック、コーナクラック、圧痕等のコー ナ亀裂の危険が最小限度に抑えられる。更に、例えばブルームとビレット等を鋳 造するときに頻繁に起きる問題である、菱形のストランド形の危険度は低減する 。本発明に係る構造は、金型が鋳造の際にストランドの自由な寸法変動を実質的 にもたらす形状を有しているという事実によって、シェルの晒される外部的影響 を最小限度に抑え、そして金型の磨滅を非常に小さい量に抑える（例えば、AT-B -379 093とは反対に）。 本発明を、制限目的の無い説明のために、添付の図面を参照しながらこれから 更に記述する。当該図面はこゝに簡単に呈示される： 図１は上からの斜視で本発明に係る金型を示す。 図２は本発明に係る２つの金型の上から直視した形式化した図面である。 図１に概して示される金型１は、金属、好ましくは鋼鉄（スチール）を実質的 に長方形或いは正方形の断面のものに鋳造するものである。これは通常銅や銅基 合金で作られる。参照番号２は金型の入口側を指定し、３はその出口側を指定し ている。両側の間には金型キャビティが延在している。これは適切な態様では単 独の真直ぐな個片から作られるが、これで曲がった金型とブロックやプレート状 の金型も実現可能である。 上述の目的を達成するために、金型はその真中の方へ且つ内方へ 向けて膨らんでいる内壁５を備えるように形造られている。内壁は金型の入口側 ２の頂点において曲率半径Ｒ_refであって、これが所定範囲で金型の出口側３の 方へ進むに従って不確定に増大する斯ゝる半径を有している。金型の当該形状に よって、機械的引張の延びの最大値は驚くべきことに、金型の上位部分において 少なくとも２５％だけ、そして金型の下半分において約５０％だけ低減される。 金型の所望寸法を一般化するために、無次元の数によって金型を記述することが 好ましい。 Ｒ’＝ Ｒ／Ｒ_ref ｚ’＝ ｚ／Ｌ 但し、Ｒ’は無次元半径、Ｒは高さｚにおける半径、Ｒ_refは入口側における半 径（図１参照）、ｚ’は金型の上面からの無次元距離、ｚは金型の上面からの実 際の距離、及びＬは金型の全高である。 得られた結果に基づいて言えば、内方へ膨らんだ壁５の半径Ｒは関数に従って ストランドの送り方向に進むに従って低減することが可能となる。 Ｒ（ｚ）＝ ＬＲ_ref／（Ｌ−ｚ）、或いは Ｒ（ｚ）＝ Ｌ²Ｒ_ref／（Ｌ−ｚ）²、或いは無次元： Ｒ’＝ １／１−ｚ’、或いは Ｒ’＝ １／（１−ｚ’）² これらの関数が金型の出口端に進むに従って不確実に増大することは容易に理 解される。 金型の上端縁における曲率半径Ｒ_refに関していえば、これは４と７ｍの間の 値、好ましく 5と 6.5ｍの間の値である。 無次元半径の適切な値は金型の垂直軸線に沿って以下の範囲にある： 好ましくは、無次元半径は以下の範囲にある： 好ましくは、金型形状は入口側における膨らみ面と９０°より大きいコーナ角 Φから金型の底面における実質的に正方形或いは長方形に推移する。本発明の好 適例によれば、亀裂の最小限度の発生、増大した鋳造速度、及びストランドと金 型間の最適な熱伝達に関して更に成果が得られるようにするめに、コーナ角Φを 所定路を下方へ進むに従って低減させている。従って、金型の全長に亘って、頂 点における９０〜９８°から底点における９０〜９２°へ至る角変 化が有利である。金型の全長を図１に従って１２の等しい幅のセグメントに分割 するならば、セグメント０と１においては、半分までの角変化を行うべきである 。セグメント２〜４においては、更に２５％までの角変化が起きるべきである。 残りの角変化は金型の底面、即ち出口側３に下るまでに、即ちセグメント５〜１ １において行うべきである。角変化の量に関していえば、角変化を適切には２と ８°の間、好ましくは２と４°の間にすべきである。 形式化の様式で、図２は入口側２と金型の出口端３における金型キャビティ４ の夫々の断面形状を示している。入口側の断面形状はライン６に相当し、他方出 口端の断面形状は実質的に長方形であって、長方形７或いは８で描かれている。 従って、四角形７によって具現化された場合には、金型の１方向のコーナ距離は 金型の上端縁においてよりも下端縁において長い、即ち金型はある程度の逆円錐 の形状になり得る。従って金型は生まれて来るストランドシェルの冷却収縮を補 償するために、ある程度の円錐の形態を有すべきであり、そしてコーナ距離の低 減分は膨らんだ側面５が漸次真っ直ぐになるときに起きるコーナ距離の延長分に 加え得る。 本発明の好適例によれば、金型壁の膨らみ度は実質的に平坦な壁部分１０に亘 って測定した通りのコーナ９から 5〜40 ｍｍの箇所、好ましくは10 〜 30 ｍ ｍの箇所で始まる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年７月３１日 【補正内容】 請求の範囲 １．金属、好ましくは鋼鉄を実質的に長方形或いは正方形断面のストランドを 連続的に鋳造するための金型として、これが両端で開口し且つ入口側（２）と出 口側（３）の間に配位している金型キャビティを有する斯ゝる金型において、 金型の４つの主内壁が金型の中央へ且つ内方へ向けて湾曲していること、並び に４つのコーナ角（Φ）の全てが金型の入口側（２）の高い値から金型の出口側 の低い値まで変化していることを特徴とする金型。 ２．各主内壁（５）が金型の入口側（２）においては曲率半径（Ｒ_ref）で以 って内方へ湾曲し、当該半径が金型の出口端に向かって下るに従って不確定に増 大していることを特徴とする、請求項１に係る金型。 ３．金型の入口側（２）における曲率半径が 4と 7ｍの間、好ましくは 5と 6 .5ｍの間にあることを特徴とする、請求項２に係る金型。 ４．主内壁の内方湾曲部分が夫々の金型コーナ（９）から 15 と 50 ｍｍの間 で始まることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に係る金型。 ５．半分までの角変化が金型の全長の最上位の１２分の２において行われるこ とを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に係る金型。 ６．コーナ角（Φ）が金型の入口側（２）の９０と９８°の間の最高値から金 型の出口側の９０と９２°の間の最低値まで変化していることを特徴とする、請 求項４或いは５に係る金型。 ７．金属、好ましくは鋼鉄を実質的に長方形或いは正方形断面の ストランドを連続的に鋳造するための方法として、溶融浴は金型の入口側（２） に流下させることが許容されて、金型内の金型キャビティ（４）を通り、それに よってストランドシェルが形成され、そして金型の出口側（３）を通って外出す る斯ゝるストランドの連続的鋳造方法において、 金型の４つの主内壁が金型の中央に向けて内方へ湾曲していること、並びに４ つのコーナ角（Φ）の全てが金型の入口側（２）の高い値から金型の出口側の低 い値まで変化していることを特徴とするストランドの連続的鋳造方法。 ８．各主内壁（５）が金型の入口側（２）においては曲率半径（Ｒ_ref）で以 って内方へ湾曲し、当該半径が金型の出口端に向かって下るに従って不確定に増 大していることを特徴とする、請求項７に係る方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブロルンド，ベングト スウェーデン国，エス−191 41 ソレン トゥナ，マルコールベーゲン １ (72)発明者 ヘルツマン，スタッファン スウェーデン国，エス−121 33 エンス ケデダレン，マグネベルグスベーゲン 33

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属、好ましくは鋼鉄を実質的に長方形或いは正方形断面のストランドを 連続的に鋳造するための金型として、これが両端で開口し且つ入口側（２）と出 口側（３）の間に配位している金型キャビティを有する斯ゝる金型において、 金型の４つの主内壁が金型の中央へ且つ内方へ向けて湾曲していることを特徴 とする金型。 ２．各主内壁（５）が金型の入口側（２）においては曲率半径（Ｒ_ref）で以 って内方へ湾曲し、当該半径が金型の出口端に向かって下るに従って不確定に増 大していることを特徴とする、請求項１に係る金型。 ３．金型の入口側（２）における曲率半径が 4と 7ｍの間、好ましくは 5と 6 .5ｍの間にあることを特徴とする、請求項２に係る金型。 ４．主内壁の内方湾曲部分が夫々の金型コーナ（９）から 15 と 50 ｍｍの間 で始まることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に係る金型。 ５．４つのコーナ角（Φ）の全てが金型の入口側（２）の高い値から金型の出 口側の低い値まで変化していることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に 係る金型。 ６．半分までの角変化が金型の全長の最上位の１２分の２において行われるこ とを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に係る金型。 ７．コーナ角（Φ）が金型の入口側（２）の９０と９８°の間の最高値から金 型の出口側の９０と９２°の間の最低値まで変化していることを特徴とする、先 行請求項のいずれか１項に係る金型。 ８．金属、好ましくは鋼鉄を実質的に長方形或いは正方形断面のストランドを 連続的に鋳造するための方法として、溶融浴は金型の入口側（２）に流下させる ことが許容されて、金型内の金型キャビティ（４）を通り、それによってストラ ンドシェルが形成され、そして金型の出口側（３）を通って外出する斯ゝるスト ランドの連続的鋳造方法において、 金型の４つの主内壁が金型の中央に向けて内方へ湾曲していることを特徴とす るストランドの連続的鋳造方法。 ９．各主内壁（５）が金型の入口側（２）においては曲率半径（Ｒ_ref）で以 って内方へ湾曲し、当該半径が金型の出口端に向かって下るに従って不確定に増 大していることを特徴とする、請求項８に係る方法。