JPH11746A - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速鋳造における溶融パウダの流れ込みを助
長し、かつ流れ込みを幅方向に均一化させ、凝固シェル
と鋳型内面との潤滑を促進する。 【解決手段】 メニスカスから鋳造方向の鋳型内面に、
鋳造方向に向かうにつれて深さと幅が減少する複数の溝
を形成する。溝による溶融パウダの流れ込み増加と、溝
内から幅方向への溶融パウダの供給が行われ、凝固シェ
ルと鋳型内面との潤滑性が向上し、鋳造速度の高速化が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼から鋳片を連
続的に鋳造するための鋳型、特に、例えば５ｍ／分以上
というような高速鋳造でもブレークアウトや表面欠陥の
発生を防止することができる連続鋳造用鋳型に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、生産性向上の目
的から近年鋳造速度の増大が図られており、鋳造速度で
５ｍ／分の高速連続鋳造試験機も出現してきている。

【０００３】図１は、一般的な連続鋳造機における連続
鋳造用鋳型（以下、「鋳型」という）の説明図であり、
同図（ａ）は鋳型の配置を示す模式図、同図（ｂ）は鋳
型の縦断面拡大図である。

【０００４】同図（ａ）に示すように、タンディッシュ
２より鋳型３に注入された溶鋼１は、同鋳型内にて凝固
シェル４が形成され、引き続きサポートロール５の区間
で凝固が進展して、鋳造が行われる。

【０００５】同図（ｂ）に示すように、鋳型３は、鋳型
背面に冷却用の通水路１１が設けられ、水冷却されてい
る。一方、鋳型内面１２は、溶融パウダ１３により潤滑
されている。すなわち、溶鋼１の表面に添加されたパウ
ダが溶融し、鋳型内面１２と凝固シェル４との間に流入
して鋳片引き抜きの潤滑剤として作用し、ブレークアウ
トや鋳片表面欠陥の発生が防止される。

【０００６】高速鋳造の技術課題は種々あるが、溶融パ
ウダ（以下、「パウダ」という）の供給もその最大の課
題の一つである。すなわち、鋳造速度の増加に伴い、鋳
型内面と凝固シェルとの間に供給されるパウダの鋳片単
位表面積当たりの消費量（以下、「パウダ消費量」とい
う）が減少し、両者の隙間のパウダのフィルム厚が減少
するので、鋳型内面と凝固シェルとの潤滑が不良にな
る。したがって、鋳造の高速化に伴い、凝固シェルの鋳
型への焼き付きが発生し易くなり、ブレークアウトの発
生頻度が高くなる。そこで、これまでにも、鋳型内面と
凝固シェルとの間の潤滑を改善する種々の提案がなされ
てきた。

【０００７】例えば、特開昭５９ー１５３５５７号公報
には、鋳型内面に微少幅および深さのスリットを、微少
間隔で帯状に内面を取り囲むように形成した鋳型と低粘
性パウダおよびナタネ油とを用い、スリットにナタネ油
を供給して凝固シェルの鋳型への焼き付き抑制を図る方
法が提示されている。

【０００８】また、パウダの流れ込みを促進するため
に、パウダの物性面からの提案もなされている。例え
ば、特開昭６０ー３３８６１号公報には、低融点で低粘
度のパウダが提示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図２は低炭素鋼（Ｃ：
０．０５重量％）の鋳造実績から求めた鋳造速度とパウ
ダ消費量の関係を示すグラフである。同図に示すよう
に、鋳造速度の増加とともにパウダ消費量は減少し、鋳
造速度が５ｍ／分を越えると、パウダ消費量は０．１８
ｋｇ／ｍ² 以下に低下する。図３は、鋳造速度とパウダ
のフィルム厚の関係を示すグラフであり、フィルム厚は
鋳型下端でスラブ表面に付着したパウダを回収し求め
た。同図に示すように、パウダのフィルム厚も鋳造速度
の増加と共に減少する。

【００１０】一方、本発明者らは、鋳造実績より、パウ
ダ消費量が０．１８ｋｇ／ｍ² より低下すると凝固シェ
ル破断によるブレークアウトが発生しやすいことを確認
している。

【００１１】すなわち、鋳造速度が５ｍ／分を越えるよ
うな高速鋳造においては、パウダ消費量が不足し、鋳型
内面と凝固シェルとの潤滑が不充分となり、焼き付きが
発生し易く、最悪の場合、凝固シェル破断によるブレー
クアウトに繋がる。

【００１２】したがって、鋳造速度が５ｍ／分以上の高
速鋳造においては、鋳型内面と凝固シェルとの間へのパ
ウダの流れ込みを促進し、鋳型内面の潤滑に寄与するパ
ウダ消費量を確保する必要がある。

【００１３】しかし、前記公報に示された従来の手段で
は、鋳造速度が５ｍ／分を越えるような高速鋳造におい
て、前記パウダ消費量を確保することは困難であった。

【００１４】本発明の目的は、高速鋳造において、鋳型
内面と凝固シェルとの間へのパウダの流れ込みを促進す
るとともに、流れ込みを幅方向に均一化させることによ
り、凝固シェルの鋳型内面への焼き付きを抑制する鋳型
を提案することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高速鋳造
において、鋳型内面と凝固シェルとの間へのパウダの流
れ込みを促進し、パウダ消費量を増加させる鋳型を検討
し、以下の知見を得た。

【００１６】（１）メニスカスから鋳造方向の鋳型内面
に、鋳造方向に伸びた複数の溝を形成することにより、
パウダの流れ込みを促進できること。 （２）鋳造方向に向かうにつれ深さと幅が徐々に減少す
る溝の形成により、流れ込みを幅方向に均一化できるこ
と。

【００１７】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたものであり、その要旨は、『溶鋼から鋳片を連続的
に鋳造するための連続鋳造用鋳型であって、少なくとも
メニスカス相当位置から鋳造方向に向かって延びてお
り、鋳造方向に深さと幅が減少する複数の溝を鋳型内面
に備えていることを特徴とする連続鋳造用鋳型』にあ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図４は、本発明のスラブ用鋳型の
一例を示す説明図で、同図（ａ）は、鋳型の斜視部分断
面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）の斜線部で示す領域
Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚの拡大図である。同図に示すように、メ
ニスカス２２の位置で、深さがＤ、幅がＨ、メニスカス
２２から鋳造方向に長さＬの位置で、鋳型内面が一様な
平面となるように、鋳造方向に向かうにつれ深さと幅が
減少する溝２３が、ピッチＰで鋳型内面１２に形成され
ている。

【００１９】図５は、本発明における溝の作用の説明図
であり、同図（ａ）はメニスカス近傍の位置における鋳
型の横断面の一部、同図（ｂ）は、溝内のパウダの流れ
を示す模式図である。

【００２０】メニスカス相当位置から鋳造方向に向かっ
て溝２３を鋳型内面に形成するのは、同図（ａ）に示す
ように、メニスカス近傍において、鋳型内面１２と凝固
シェル４との隙間（図に、斜線部で示す）の面積を増加
させて、パウダの流入を容易にするためである。

【００２１】また、鋳造方向に溝の幅と深さを減少させ
るのは、溝が形成された部分と形成されていない部分と
の隙間の差により生じるパウダの流れ込みの幅方向不均
一を改善するためである。すなわち、同図（ｂ）に示す
ように、鋳造方向に先細の溝を形成することにより、溝
内に流入したパウダの鋳造方向への流れに対する溝の抵
抗を増加させて、溝内に流入したパウダを溝の幅方向に
押し出す効果を高め、パウダの流れ込みを幅方向に均一
化させるためである。なお、同図において、溝内のパウ
ダの流れを矢印で示している。

【００２２】図６は、鋳型内面と凝固シェルとの間への
パウダの流れ込み状況を、鋳型の長辺側を例に説明する
模式図で、同図（ａ）は、鋳型内面が平面形状である従
来の鋳型、同図（ｂ）は、鋳型内面の所定高さに幅と深
さが鋳造方向に一定の溝を形成した別の従来の鋳型、同
図（ｃ）は、鋳造方向に向かうにつれて深さと幅が減少
する溝を形成した本発明の鋳型、をそれぞれ用いた場合
である。同図において、鋳型上端２４の下方のメニスカ
スの位置を一点鎖線で示し、鋳型内面１２におけるパウ
ダの流れ込みの幅方向分布を斜線部で表している。

【００２３】同図（ａ）に示すように、従来の平面形状
の鋳型では、鋳型内面と凝固シェルとの隙間が小さいの
で、パウダが流れ込み難くなり、流れ込み深さ（α１）
が浅くなっている。さらに、鋳型内面と凝固シェルとの
隙間の幅方向における差により、パウダの流れ込み深さ
が幅方向に変わり易くなっている。

【００２４】また、同図（ｂ）に示すように、幅と深さ
が一定の溝２５を形成した鋳型の場合には、パウダの流
れ込みは促進され、流れ込み深さ（α２）は深くなる
が、溝内の固化したパウダが溝先端部近傍に残留し易
く、その結果、局所的に溝先端近傍のパウダの流れが妨
げられる為、パウダの流れ込み深さが幅方向に不均一に
なる。さらにその上、図示していないが、溝と溝との間
隔が広い場合には、溝が形成された部分と形成されてい
ない部分でのパウダの流れ込みの差により幅方向の不均
一がさらに顕著になる。

【００２５】一方、同図（ｃ）に示すように、本発明に
かかる鋳型では、鋳造方向に深さと幅が減少する溝２３
の形成により、パウダの流れ込みが促進され、流れ込み
深さ（α３）が深くなるとともに、溝から幅方向へのパ
ウダ供給がおこなわれるため、パウダの流れ込みが幅方
向に均一化されている。

【００２６】溝の寸法は、特に限定するものでないが、
「溝の深さＤは１００〜１０００μｍ、幅Ｈは５〜２０
ｍｍ、ピッチＰは１０〜４０ｍｍ、およびメニスカスか
ら鋳造方向への長さＬは１０〜１５０ｍｍ」程度が好ま
しい。

【００２７】また、溝の形状は、円錐曲面の一部分とす
るのが、溝加工が容易であり、加工コスト上からも有利
である。さらに、溝の形成は、スラブ用鋳型の場合は、
鋳型を構成する一対の長辺側の鋳型内面のみでも効果が
あるが、鋳型の全周への適用が望ましい。

【００２８】なお、当然のことながら、本発明における
上記溝の形成は、メニスカスから上方の部分では効果を
発揮するものでないが、メニスカスの位置が変動するの
で、鋳型の上端２４から溝を設けておくのが望ましい。
本発明はスラブ用鋳型に限らず、丸および角ビレット等
用の鋳型に適用できることはいうまでもない。

【００２９】

【実施例】垂直曲げ型のスラブ用連続鋳造機にて、本発
明の鋳型と従来の平面鋳型を用いた鋳造を実施し、パウ
ダ消費量を比較した。表１に、本発明の鋳型において、
鋳型内面の全周に形成した溝の各寸法を示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表２に、鋳造条件を示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表３に、本発明の鋳型を使用した場合のパ
ウダ消費量を従来の平面鋳型と比較して示す。本発明の
鋳型の使用により、パウダ消費量は、０．２４ｋｇ／ｍ
² となり、従来鋳型に比べ約３３％増加した。

【００３４】

【表３】

【００３５】図７は、鋳造速度とパウダ消費量の関係
で、本発明の鋳型によるパウダ消費量の増加による高速
鋳造の可能性を説明する図である。図中、実線は、従来
の平面鋳型による鋳造実績（○印）を回帰したものであ
り、破線は、上記本発明の鋳型の実績（●印）をベース
に推定したものである。

【００３６】同図に示すように、本発明の鋳型の使用に
より、鋳造速度５ｍ／分を越す高速鋳造においても、焼
き付きの発生がない安定鋳造のためのパウダ消費量であ
る０．１８ｋｇ／ｍ² 以上の確保の可能性がある。

【００３７】

【発明の効果】メニスカスから鋳造方向の鋳型内面に本
発明の加工を施工することにより、凝固シェルと鋳型内
面との間のパウダの供給促進と流れ込みの幅方向均一化
が図られ、より高速な鋳造速度での鋳造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な連続鋳造機における連続鋳造用鋳型の
説明図であり、同図（ａ）は鋳型の配置を示す模式図、
同図（ｂ）は鋳型の縦断面拡大図である。

【図２】従来法による鋳造速度とパウダ消費量の関係を
示すグラフである。

【図３】従来法による鋳造速度とパウダのフィルム厚の
関係を示すグラフである。

【図４】本発明のスラブ用鋳型の一例で、同図（ａ）は
鋳型の斜視部分断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示す
斜線部の拡大図である。

【図５】本発明における溝の作用の説明図であり、同図
（ａ）はメニスカス近傍の位置における鋳型の横断面の
一部、同図（ｂ）は、溝内の溶融パウダの流れを示す模
式図である。

【図６】凝固シェルと鋳型内面との間への溶融パウダの
流れ込み状況を説明する模式図で、同図（ａ）は鋳型内
面が平面形状である従来の鋳型、同図（ｂ）は鋳型内面
に幅と深さが一定の溝を形成した別の従来の鋳型、同図
（ｃ）は鋳造方向に向かうにつれて幅と深さが減少する
溝を鋳型内面に形成した本発明の鋳型の例である。

【図７】鋳造速度とパウダ消費量の関係を示し、本発明
の鋳型によるパウダ消費量の増加による高速鋳造の可能
性を説明するグラフである。

【符号の説明】

１ 溶鋼 ２ タンディッシュ ３ 鋳型 ４ 凝固シェル ５ サポートロール １１ 通水路 １２ 鋳型内面 １３ 溶融パウダ ２２ メニスカス ２３ 溝 ２４ 鋳型上端 ２５ 幅と深さが一定の溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼から鋳片を連続的に鋳造するための
   連続鋳造用鋳型であって、少なくともメニスカス相当位
   置から鋳造方向に向かって延びており、鋳造方向に深さ
   と幅が減少する複数の溝を鋳型内面に備えていることを
   特徴とする連続鋳造用鋳型。