JPS5933054B2 - 傾斜型連続鋳造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶鋼の連続鋳造装置に関するものである。 本発明における溶鋼とは鉄族金属を基金属とする溶融金
属を云う。 溶鋼の連続鋳造装置は、一般に鋳造軸（注入された溶鋼
が凝固しつつ引抜かれていく際の鋳片の中心線を以下鋳
造軸と称する。 ）に沿って、一次冷却帯の鋳型、二次冷却帯のローラセ
クション、ピンチロール、切断機が配置されている。 鋳型に注入された溶鋼は、まず、鋳型により抜熱され凝
固殻を形成する。 二次冷却帯では通常、スプレー水により冷却され、凝固
した鋳片は切断された後、搬出される。 鋳型は通常、水冷銅鋳型であり、内面には、鋳型入口か
ら出口へ、鋳型断面積が徐々に減少するように、テーパ
ーが設げられており、さらに、内面は、クロムあるいは
ニッケルなどにより鍍金されていることが多い。 なお鋳型には、通常、鋳片の焼付を防ぐため、鋳造線に
沿った振動機構が付帯している。 二次冷却帯では、通常、鋳片はローラによって保持され
ている。 ピンチロールは鋳片に引抜力を与えるものであり、一対
のロールからなる型式や、二次冷却帯中に分散して配置
されている型式のものがある。 溶鋼の連続鋳造の従来技術の代表的なものには、垂直型
、彎曲型、垂直部を有した彎曲型、やや特殊ではあるが
、水平型がある。 それらを模式的に第１図に示す。 １）垂直型・・・・・・・・・第１図ａ 実用化された溶鋼の連続鋳造機としては最も古い型式で
あり、鋳造軸が鉛直線であることを特徴とする。 垂直型連続鋳造機は、鉛直線に沿って上かう、鋳型、ロ
ーラセクション、ピンチロール、切断機が配置されてお
り、連鋳機高さが、きわめて高く、設備費を多く要する
上に、溶鋼静圧の面から鋳造速度が制限され、生産性に
限界がある。 ２）彎曲型・・・・・・・・・第１図す 現在、主流をなす形式であり、最も多く採用されている
。 鋳造軸が四分の一円弧に沿っていることを特徴とし、鋳
型は内面がこの円弧に対応した彎曲面を有する彎曲鋳型
である。 鋳片は四分の一円弧に沿って移行してから水平方行へ矯
直され引き出される。 彎曲型連続鋳造機は垂直型に比べ、機高も低くなり、溶
鋼静圧の問題も緩和されるので、鋳造速度を増すことが
可能となり、生産性に関しては垂直型より、はるかに優
れている。 しかし、彎曲型連続機には、湾曲鋳型の使用が必要であ
るが、彎曲鋳型は、内面の精度良い加工に手間を要し、
かつ、鋳型内面下部は鋳片との摩擦により損耗を受げ易
く、鋳型に要する経費が嵩む欠点がある。 さらに鋳型撮動は鋳造軸に沿った円弧連動をする必要が
あり、振動機構が複雑となる。 また、ロール配置に関しては、円弧に沿って精度良く配
置しなげればならず、特に、鋳型直近のロールに関して
は、鋳型内面の損耗、ブレークアウトの発生に大きな影
響を与えるものであり、ロールに関した整備が面到であ
る。 ３）垂直部を有した彎曲型・・・・・・・・・第１図Ｃ
鋳造軸が鉛直部から四分の一円弧へ移行し水平方向へ引
き出される型式であり、垂直型と彎曲型を折衷した形と
なっている。 鋳型の鋳造軸は鉛直であり、彎曲型のような鋳型に関す
る複雑さはなくなるが、垂直部を有するだげ機高が高く
なる欠点がある。 ４）水平型・・・・・・・・・第１図Ｃ 鋳造軸が水平となった連続鋳造装置であり、溶鋼静圧が
きわめて低いなどの優れた点を多く持っているが、鋳型
とノズル間の接続方式など、特殊な機構を要し、実用段
階には至っていないというのが現状である。 以上の従来技術においては、水平型は実用段階には達つ
していないし、他の型式のものでは、機高が高く、溶鋼
静圧が大きくなるという問題点がある。 溶鋼静圧が大きくなると鋳片のパル・２ングが顕著とな
り、鋳片の割れ、偏析なと品質上の問題点となる。 また、機高が高くなること、溶鋼静圧が大きくなること
は、連続鋳造機の設計上、設備費に多額を要することと
なり好ましくない。 水平型を除いた中で、最も機高が低く、溶鋼静圧が低い
型式は彎曲型であるが、彎曲型連続鋳造機の機高は彎曲
半径によって制限され、彎曲半径は鋳片の矯正歪によっ
て制約されるので、彎曲半径はおよそ１０．５ｍ前後の
ものが多い。 彎曲型の場合、鋳型は彎曲鋳型を使用しなげればならず
、鋳型加工、振動機、構の複雑さ、鋳型内面の損耗など
の問題点がある。 本発明の目的は、以上のような、連続鋳造機の高さが高
くなる問題、彎曲型連続鋳造機に認められるような彎曲
鋳型に関連した問題点を改善したもの−である。 本発明は、溶鋼を連続鋳造する装置において、鋳型の鋳
造軸が傾斜した直線であり、鋳型以後の冷却帯は鋳型の
鋳造軸に沿った直線傾斜部分とそれに連らなる彎曲部分
を有し、第２図に示すような連続鋳造装置の各部の幾何
学的定数が次の関係を満足するような連続鋳造装置であ
る。 Ｌ ｓｉｎθ＋Ｒ（１−ｃｏｓθ）≦８〔ｍ〕０．５≦
Ｌ−ａ（ｍ〕 ２５％〕≦７０゜ Ｄ／Ｒ≧１０ ここで、− Ｌ（？７Ｚ、ｌ；鋳造軸の直線傾斜部の長さで鋳造軸の
溶鋼表面から彎曲開始点までの距 離。 Ｒ［？７Ｚ：］；鋳造軸の彎曲部の彎曲半径。 θ

〔０〕；直線傾斜部の鋳造軸の水平からの傾斜角度。 ＤＣ？？Ｚ）；鋳片の彎曲中心方向への厚みで、彎曲中
心方向への断面の最大厚み。 ａ〔（社）；鋳造軸の溶鋼表面から鋳型出口までの長さ
。 上記の第一式は溶鋼静圧と設備面からの連続鋳造装置の
高さによる制約であり、左辺の Ｌ ｓｉｎθ＋Ｒ（１−ｃｏｓθ）は連続鋳造装置の実
質的な高さを表わしている。 この値が８ｍを越えると、低溶鋼静圧、機高が低いとい
う本発明の効果が生じなくなるものであり、望むらくは
２．０ｍ以上６．５ｍ以下が望ましい。 第二式の直線傾斜部りの制約は鋳型直下の凝固殻の不安
定な鋳片の保持の問題よりこの部分を直線とし、ロール
整備を容易ならしめたものであり、鋳型出口からのロー
ル部分の直線部は、ブレークアウト時の補修の問題から
も、１ｍ以上あることが望ましい。 第三式のθの制約は、θが２５°未満の場合は、操業上
、鋳造作業が困難となり、７０°を越えると、機高が低
いという効果、あるいは、連鋳機の重量が鋳型付近に集
中し、連鋳機の重量分散による基礎工事など設備の簡素
化という効果が小さくなるためである。 最後の弐Ｒ／Ｄが１０より小さいときには鋳片の曲げ加
工時に内部割れが多発するので、Ｒ／Ｄは１０以上、望
ましくはＲ／Ｄ≧２０が好ましい。 なお、連鋳機の高さを低くし、溶鋼静圧を小さくし、水
平型連続鋳造機に近い方式に本発明による方式の直線傾
斜部（第２図のＬの部分）を省略した型式が考えられる
。 しかし、直線傾斜部分を省略した傾斜彎曲型連続鋳造機
では鋳型が彎曲部分に連らなるため、彎曲鋳型を使用し
なげればならず、鋳型の製作費が高く、かつ、傾斜彎曲
型の場合、下面側鋳型の出口付近の内面の損耗が著しく
、鋳型内面の補修、特に彎曲面の研削に要する費用は、
平面の鋳型に比べ、およそ２倍を要し、鋳型費用が高く
つく欠点がある。 さらに、彎曲型鋳型の場合、円弧に沿った振動運動をす
る必要があり、振動機構が複雑となり、設備費、補完、
整備の面で不利である。 一方、連続鋳造機においてブレークアウトを発生するの
は、はとんどの場合、鋳型出口の直近である。 この部分でブレークアウトを発生した際、傾斜直線部を
有した連続鋳造機では、被害を受けるのは傾斜直線部の
一部分のロールであるので、その修復、特に、ロール配
置の調整は、直線配列の場合においてはきわめて容易で
あり、一定の曲率を有した曲線配置に比べて、その手間
、および、時間は約２７３であり、ブレークアウトの復
旧に関しては、傾斜直線部を有する本発明による方式の
方が明らかに優れている。 このロール配置の整備においては、一般の定期整備、点
検の際に関しても同様に、傾斜直線部を有する方が優れ
ている。 本発明の構成要件は、主として溶鋼を連続鋳造する装置
において鋳造軸が傾斜直線部分と彎曲部とから構成され
ており、それらに関する幾何学的要件として前述のよう
な条件が成り立つことである。 従って、連続鋳造装置全般に関連した中での個々の要件
の差異は本発明の本質には全く影響しないものである。 すなわち、鋳型は、通常の水冷銅鋳型と同等の作用を有
するものであれば、その材質、冷却方法はどのようなも
のであってもよい。 また、鋳型振動は鋳造軸に沿った方向でなくても、水平
振動、その他、鋳型振動と同等の作用を発揮する断続引
抜によってもよい。 さらに、鋳型に回転運動など他の運動を付加してもかま
わない。 二次冷却に関しては、冷却水スプレーによらなくとも、
炭素ガス、チッ素などの気体あるいは他の液体によって
冷却を行ってもかまわない。 また、二次冷却帯の一部または全部をシュープレート、
クーリンググリッドなどによって代替してもよいし、可
能であれば二次冷却帯を省略してしまってもかまわない
。 彎曲部を通過後の鋳片の引き出しは、水平方向へ矯正し
て、直線状としてから切断してもよいし、彎曲状態のま
まで、切断して搬出してもよい。 また、水平方向以外の方向へ矯直してもかまわないし、
矯正点は一点であっても多点であってもかまわなく、又
矯正方法は圧縮矯正などの判殊な方法を用いてもよい。 最終凝固位置は矯正点以前であっても、以後であっても
さしつかえない。 次に、以上のような要件による本発明の効果を述べる。 １）各種型式の連続鋳造機の実質的な高さ、長さを比較
するために、第１図に、鋳型内溶鋼から切断機先端まで
の鋳造線の長さを３０？？Ｚと仮定し、彎曲部の半径を
１０．５ｍ、彎曲部前に直線部を有する型式のものでは
、その直線部の長さを３ｍとし、本発明による第１図ｅ
の傾斜彎曲型においては傾斜角θ＝４５°としたときの
鋳造線の高さ、および長さを記述している。 それをまとめたものが第１図と第１表である。 第１表によると、傾斜型連鋳機は、現在の主流である湾
曲型に比べ、機高が半分になっているにもかかわらず、
機長の伸びは、わずかに２割程度であり、水平型を除け
ば圧倒的に機高が低くなっており、溶鋼静圧を小さくす
ることが可能である。 それにより、連鋳機フレーム、ロールの構造及び数が簡
素化され、傾斜型連鋳機は設備費が安価となる。 また、既在の鋳造ヤードなどに建設する場合、高さが低
く、既在の建屋内におさまり、かっ機雷が水平方向に分
散しているので基礎工事が簡素化でき、きわめて有利で
ある。 ２）溶鋼静圧が小さいため、鋳片のバルジング量が小さ
く、割れ、偏析なと、鋳片の品質に好ましい効果を与え
る。 ３）彎曲型連鋳機と比較して、本発明による傾斜彎曲型
連続鋳造装置は、鋳型の加工が容易で、かつ、寿命も長
く、鋳型振動機構も簡単である。 鋳型直近の直線傾斜部のロール整備が容易で、特ニ、ブ
レークアウト処理に対してはきわめて有利である（ブレ
ークアウトは鋳型直下で発生することが多く、この場合
被害を受けるのは、鋳型直近の整備容易な直線傾斜部の
一部のロールだけであり、多数の彎曲部ロールに被害を
受ける彎曲型より、きわめて有利となる。 ）。４）水平型連鋳機のように特殊な技術、装置を必要
とせず、傾斜恒１曲連続鋳造機は従来の鋳造技術に準じ
た方法で鋳造できるので、操業は容易であり安定してい
る。 次に、本発明になる傾斜彎曲連続鋳造装置の実施例につ
いて述べる。 第３図に、本実施例の傾斜彎曲連続鋳造装置を示す。 同図で、１が取鍋、２がタンディツシュ、３が鋳型、４
がスプレーノズル、５がガイドロール、６がピンチロー
ル、７がガス切断機である。 本実施例は傾斜角度４５°、彎曲半径１０．５ｚｉ、傾
斜直線部３ｍのもので、厚さ２００〜３００ｍ１、幅１
２００〜２０００ｍｍの鋼スラブが鋳造可能で、スラブ
長さは最大７．５ｍである。 本実施例の連続鋳造装置の幾何学的定数はＬ ｓｉｎθ
十Ｒ（１−ｃｏｓθ）＝５．２［ｍ〕、Ｌ−ａ＝２．４
〔鴨、θ＝４５°、Ｒ／Ｄ＝３５〜５２．５となる。 鋳型は水冷銅鋳型で、長さａ ＝ ０．７ （ｍ）、内
面にクロム鍍金が施されている。 鋳造試験は浸漬ノズルを用いたパウダー鋳込により２１
チヤ一ジ１９２枚の鋼スラブを鋳造した。 操業状況、スラブ品質とも良好であり、ブレークアウト
など重大な操業上の事故は皆無であった。 なお、鋳型振動は引抜方向に振幅±５關、振動数１００
ｃ／ｍｉｎで、引抜速度は０．６〜２．０ｍで実施さ
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ ｘ ｂ ＊ （！ ｔ ｄは従来の連鋳方法
の模式図でｅは本発明の模式図、第２図は本発明装置の
模式説明図、第３図は本発明実施例装置の説明図である
。 Ｌ：直線傾斜部の長さ、Ｒ：彎曲部の曲率半径、θ：鋳
型の鋳造軸の水平からの傾斜角、Ｄ＝鋳片の彎曲中心方
向への厚み、ｃ、Ｉｌ、・：鋳造軸、ｍ：鋳型、１：鋳
型、２：タンディツシュ、３：鋳型、４ニスプレーノズ
ル、５ニガイドロール、６：ピンチロール、７：ガス切
断機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶鋼を連続鋳造する装置において、鋳型の鋳造軸、
   すなわち鋳型内面の中心線が傾斜した直線であり、鋳型
   以後の冷却帯は鋳型の鋳造軸に沿った直線傾斜部分とそ
   れに連らなる彎曲部分を有し、かつ鋳造軸の直線傾斜部
   の長さＬ ［？？Ｚ）、湾曲部の曲率半径Ｒ（ｍＪ、鋳
   型の鋳造軸の水平からの傾斜角θ〔０〕、鋳片の湾曲中
   心方向への厚みＤＣｍ〕、鋳造軸の溶鋼表面から鋳型出
   口までの長さａＣｍ〕、が次の関係を満足するような傾
   斜型連続鋳造装置。 Ｌ ｓｉｎθ＋Ｒ（１−ｃｏｓθ）≦８ 〔鴨０．５≦
   Ｌ−ａ［ｍ〕 ２．５％０≦７００ Ｒ／Ｄ≧１０