JPS6054820B2

JPS6054820B2 - 水平連続鋳造装置

Info

Publication number: JPS6054820B2
Application number: JP10048580A
Authority: JP
Inventors: 裕洋水村
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1980-07-24
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1985-12-02
Also published as: JPS5725257A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、鋼の水平連続鋳造において、鋳片のブレー
クアウト発生を防止し、引抜き運動を円滑に行なうこと
ができる水平連続鋳造装置に関するものてある。

鋼の水平連続鋳造は、タンデイツシユの側壁下部に、フ
ィードノズルを介して水平方向に設けられた鋳型から鋳
片を連続的に引出し、前記鋳型に連なる二次冷却帯で冷
却し鋳片とするものである。

第１図には、水平連続鋳造機におけるタンデイツシユに
設けられた鋳型部分が断面図により、第２図には第１図
のＡ−Ａ線断面図により示されている。

図面において、１はタンデイツシユの側壁で、鉄皮１ａ
と、鉄皮１ａの内側に配置した耐火物ｌｂとからなつて
いる。２は側壁１の下部に設けられた溶鋼流出口で、シ
ーテイングリング３と、シーテイングリング３の内面に
設けられたフィードノズル嵌合用の凹部をもつフロント
ノズル４とからなつている。

５は前記フロントノズル４の凹部に嵌合されたフィード
ノズルで、その端部にはブレークリング６を介して鋳型
７が設けられている。

従つてタンデイツシユ内の溶鋼は、フロントノズル４、
フィードノズル５、およびブレークリング６を通して鋳
型７に供給される。８は鋳型７の外周に設けられた鋳型
７の冷却用チェンバー、９は冷却チャネルである。

鋳型７に供給された溶鋼は、鋳型７内で直ちに冷却され
て鋳型７と接触する部分から凝固し、シェル１０が生成
されつつ鋳型７から第１図において右方向に引抜かれ、
凝固層が発達して鋳片１１となる。

ところで、上記した鋳型から鋳片が抽出される゜際に問
題となるのは、鋳型内に流入した溶鋼は、その表層のみ
に凝固シェルが発達し、中心部は溶融状態で引抜かれる
ため、溶鋼と凝固シェルの各部に、次のような引張応力
が生ずることである。

（１）鋳片の引抜機構が及ぼす力によつて、凝固部に車
軸引張応力が派生する。（２）鋳型内周面と溶鋼の凝固
シェルとの間の摩擦により引張応力が生ずる。

（３）溶鋼の凝固による収縮に起因し引張応力が生する
。

上記した引張応力が過大になると、溶鋼の凝固シェルが
破れ、内部の溶鋼が流出するブレークアウトが発生する
。

このようなブレークアウトを防止するためには、鋳型内
周面における摩擦を少なくし、凝固シェル部の引張応力
値を低くすることが必要であり、そのために従来次のよ
うな方法が行なわれていた。

（１）鋳型の内周面に、例えば、ＣａＯ，．ｓｉＯ２、
ＭｇＯ．．Ｃ．Ａｌ２Ｏ３等の粉末、あるいは菜種油等
を潤滑剤として塗布する。

（２）鋳型から鋳片を抽出する際、前記抽出を定速運動
ではなく、断続的に抽出されるように、抽出と停止との
繰返し、あるいは、抽出と僅かな押戻しとの繰返しによ
る間欠運動により行ない、鋳型内における摺動時の静摩
擦を動摩擦と同程度に低くする。

しかるに、上記（１）の方法は、操業中に鋳型内周面に
対し、定常的に潤滑剤を供給することが、前記潤滑剤の
燃焼、炭化、あるいは供給孔の目ずまり等により極めて
困難であり、また上記（２）の方法は、装置的に複雑と
なるばかりか、このサイクルによつて鋳片の金属組織に
不連続性が発生して製品品質に支障を起す場合があり、
また抽出スピードか低下して生産効率上問題が生ずる。

また最近、第３図に側面図で、第４図に第３図Ａ−Ａ線
断面図で示す如く、円周面に凹部１３が形成された回転
するドラム状鋳型１２と、前記ドラム状鋳型１２の下部
周面上に、前記凹部１３を．覆うような状態で接触しな
がら、ドラム状鋳型１２の回転と共に移動する耐熱、可
撓性を有する無端ベルト１４とからなる回転鋳型を使用
し、前記ドラム状鋳型１２の円周面に形成された凹部１
３内に、無端ベルト１４の一方端から溶鋼を注入．し、
前記凹部１３内で凝固させつつ、他方端から鋳片１１と
して抽出する回転鋳型を使用した鋳造方法も知られてい
る。この方法によれば、鋳型の回転と共に鋳片の引抜き
が行なわれるから、鋳型と鋳片との摩擦を無・くすこと
ができるが、その反面次のような問題があつた。

（１）溶鋼を回転鋳型に注入する際、溶鋼を空気からシ
ールすることが困難であり、フィードノズルの構造が複
雑となる。

もし少しでも空気が溶鋼中に混入すると、溶銅静圧がた
たなくなり、表面酸化が生ずる。またシールが不完全で
あると、溶鋼の外部漏出が生ずる。（２）高温て作動す
る可動機構が必要であり、操業中に故障が発生しやすく
、保守に多大の手間を要する。

（３）凝固シェルが発達した時点で鋳片を回転鋳型から
離脱させる工程が必要となるため、そのとノきの鋳片
の曲げにより、シェルが破断し、あるいは鋳片の金属組
織の不整や真直度に対し悪影響が生する等のおそれがあ
る。

（４）造塊形状に制約が多く、複雑な形状のもの特に無
端ベルトと接触する面が平面でないもの、二例えば丸
ビルツト等の鋳造は困難である。

この発明は、上述のような観点から、水平連続鋳造にお
いて鋳型から表層が凝固しつつある鋳片を引抜くに当り
、鋳型と鋳片表層との間の摩擦を低減し、両者間の摩擦
による反力等に起因する引張応力によりシェルが破断す
るブレークアウトが発生せず、しかも製品品質の劣化や
生産効率の低下することがない水平連続鋳造装置を提供
するもので、フィードノズルにその軸線と直交する方向
に沿つて配設された対向する１対の電極棒と、前記電極
棒およびフィードノズル軸線に直交する方向に磁場を生
ずるように配設された対向する１対の磁極とを設け、前
記フィードノズルおよび鋳型内の溶鋼に対し、その引抜
方向に沿う電磁体積力を与えるようにしたことに特徴を
有するものてある。次に、この発明を実施例により図面
と共に説明する。

第５図にはこの発明の装置の一例が上半部垂直方向断面
図により、第６図には電極磁場の位置関係を示す説明図
により示されている。図面において、１５はその一端が
タンデイツシユ側壁１の溶鋼流出口２に設けられたフロ
ントノズル４に接し、他端がブレークリング６を介して
鋳型７に連なるフィードノズルで、非磁性体で電気的絶
縁性を有する耐火物からなり、フィードノズル１５の上
面１５ａには、上部電極１６が、その下面をフィードノ
ズル１５の上部内周面に臨ませて垂直方向に設けられて
いる。１７は電極棒抑えである。

また、フィードノズル１５の下面１５ｂには、前記上部
電極１６の下方延長線上の位置に、下部電極１８が、そ
の上面をフィードノズル１５の下部内周面に臨ませて垂
直方向に設けられている。このようにして、上部電極１
６と下部電極１８とは、フィードノズル１５の軸線と直
交する方向に沿つて配設されている。１９，２０は、上
部電極１６、下部電極１８と直交する方向に、フィード
ノズル１５の両側面１５ｃ，１５ｄに当接させて設けら
れた磁極、２１はコイルである。

上部電極１６と下部電極１８とは、図示されてはいない
が導線によつて電源に接続され、フィードノズル１５内
の溶鋼を通つてフィードノズル１５の上面１５ａから下
面１５ｂに向う第６図の矢印２２に示す方向の電淳が流
れる。一方、磁極１９と２０により、フィードノズル１
５の両側面１５ｃ，１５ｄ間には、矢印２３に示す方向
に磁場が生ずる。

従つて、フィードノズル１５内の溶鋼には、公式ｆ＝Ｃ
（ＩＸＢ）（但し、ｆ：電磁力、ｉ：電流、Ｂ：磁束密
度）により、矢印２４に示す方向の電磁体積力が発生す
る。この電磁体積力の方向は、鋳片の引抜き方向と同一
である。上記した電流の流し方および磁場のかけ方は、
時間的に連続状態ても、あるいは断続状態でもよく、電
源は直流、交流の何れでも、または直流と交流が重複し
たものでもよい。

なお、交流を使用する場合には、電流と磁場とを同期さ
せるように構成する。交流の波形は、正弦波、矩形波、
鋸歯状波等何れでもよい。また、上部電極１６、下部電
極１８の電極棒の材質は、ＺｒＯ２−ＣｅＯ２、Ｌｌｌ
ｌ〜２ｃａｘｃｒ０３、グラファイト、鋼、およびこれ
らの任意の組合せのものが使用される。

次に、この発明装置の作用について説明する。

この発明装置によれば、上述した如く、フィードノズル
１５内に流入した溶鋼に対し、その引抜き方向と同一方
向の電磁体積力が生ずるから、前記電磁体積力を定常的
に働かせた場合は、溶鋼をフィードノズルから鋳型に向
けて押出すことができ、従来のように鋳型の下流側にピ
ンチローラ等の機械的引抜機構を設けることなく、鋳型
からの鋳片引抜きを行なうことができる。また、電流お
よび磁場の設定の仕方によつては、前記電磁体積力を振
動的なり、強さの異なる力、断続的なり、正逆反対の方
向への力等を、簡単に発生させることができる。

このような電磁体積力は、例えば電流４０００Ａ１磁場
３０００ガウスとした場、０．２ｋｇＩｃＩｔの溶調圧
力を得ることができる。

次に、実施例について説明する。

引抜機構による鋳片の引抜が一定速度ではなく、繰返し
発停、間欠運動によつて行なわれている場合に、この装
置による電磁体積力を与えると、第７図に示す如き状態
で引抜が行なわれる。即ち、同図イは従来の引抜状態を
、同図口はこの発明装置を使用したときの引抜状態を示
したものて、従来の引抜運動は、同図イの如く、加速度
状態ａから一定速度状態ｂを経て逆向低速度状態ｃに移
り、再び加速度状態ａとなることの繰返しであるが、こ
の発明により上記運動に繰返し体積力を与えるときは、
同図口に示す如く、前記加速度時にこれを補う慣性力ａ
″、一定速度時に動摩擦に及ぼされる反力以上の力ｂ″
、逆向低速時に凝固収縮分を補う押付力Ｃ″が夫々与え
られるから、これにより凝固シェルの摺動運動が後押し
され、ブレークアウトの発生が防止される。次に、この
発明によれば、鋳型を振動させずに溶鋼内部に振動する
電磁体積力の場を飾ることもでき、これによつて引抜き
摺動運動時における摩擦力の低減が可能となる。

第８図はその一例を示した状態図で、同図イにおいてｄ
は振動電流（全電磁力）、ｅは定常電流、ｆは定常押付
力であり同図口においてｇは定常磁場であり、引抜方向
にノ定常的な押付力を働かし、更に振動的なりを発生さ
せて摺動時におけるＳｔｉｃｋ−Ｓｌｌｐを無くす場合
を示している。上記作用は、ローレンツカのうち、下記
式を分解してみれば明らかである。

上式において、１０・・・・・・定常電源、Δｉ・・・・・・振動電流
、Ｂ・・・・・・定常磁束密度、（ＩＯ＋Ｂ）・・・・
・・定常的なり、（Δｉ＋Ｂ）・・・・・・振動的なり
また、磁場を一定となし、電流を矩形波、鋸歯状波で与
えると衝撃的なりが得られる。

なお、磁場と電流とは逆でも良い。上述した実施例にお
いては、垂直方向に電流を流し水平方向に磁場を通す例
について説明したが電流と磁場の相対位置を保つたまま
、引抜方向軸のまわりに任意に回転して配設した場合も
、前記と同様の効果が得られ、本発明の範囲に含まれる
。

以上述べたように、この発明によれば、水平連続鋳造に
おいて、鋳型から表層が凝固しつつある鋳片を引抜くに
当り、フィードノズル側から引抜方向に加圧され、引抜
推力が発生するから、摺動摩擦は低減され、溶鋼の凝固
による収縮分は直ちに補われることにより、ブレークア
ウトの発生は適確に防止されて、優れた品質の鋳片が生
産性性高く製造できる等、工業上優れた効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水平連続鋳造機におけるタンデイツシユに設け
られた鋳型部分の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断
面図、第３図は回転鋳型式水平連続鋳造機の概略側面図
、第４図は第３図Ａ−Ａ線断面図、第５図はこの発明装
置の概略を示す上半部垂直方向断面図、第６図は電極磁
場の位置関係を示す説明図、第７図および第８図はこの
発明による電流、磁場、電極の関係の一例を示す説明図
である。図面において、１・・・・・・タンデイツシユ側壁、２
・・・・・・溶鋼流出口、３・・・・・・シーテイング
ノズル、４・・・・・・フロントノズル、５・・・・・
・フィードノズル、６・・・・・・ブレークリング、７
・・・・・・鋳型、８・・・冷却用チェンバー、９・・
・・・・冷却チャネル、１０・・・・・・シェル、１１
・・・・・・鋳片、１２・・・・・・ドラム状鋳型、１
３・・・・・・凹部、１４・・・・・・無端ベルト、１
５・・・・・・この発明のフィードノズル、１６・・・
・・・上部電極、１７・・・・・・電極棒抑え、１８・
・・・・・下部電極、１９，２０・・・・・・磁極、２
１・・・●●●コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

１タンデイツシユの側壁下部に、水平方向に設けられ
たフィードノズルを介して、前記フィードノズルに隣接
して鋳型が設けられている水平連続鋳造装置において、
前記フィードノズルに、その軸線と直交する方向に沿つ
て配設された対向する１対の電極棒と、前記電極棒およ
びフィードノズル軸線に直交する方向に磁場を生ずるよ
うに配設された対向する１対の磁極とを設け、前記フィ
ードノズルおよび鋳型内の溶鋼に対し、その引抜方向に
沿う電磁体積力を与えるようにしたことを特徴とする水
平連続鋳造装置。