JPS61103649A - 多角形断面を有する鋼鋳片を連続鋳造するための底なし鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、本質的に多角形の断面を有する鋼鋳片を連
続鋳造するために鋳型の形中空室が鋳片進行方向に沿う
鋳型テーパを有する底なし鋳型に関する。

〔従来の技術および問題点〕

断面が四角形、六角形および多角形の形中空室を有する
鋳型が公知である。そのような鋳型は、凝固しつつある
殻の収縮を均一化するために、鋳片進行方向に沿った鋳
型テーパを有する。

鋳型テーパを鋼質、鋳造温度等にできる限り適合させた
としても、今日まで知る限りにおいては、鋳型内での凝
固殻の成長を均一化することに成功していない。鋳片の
コーナー領域では、特に大断面のブルーム、スラブの場
合には、隣接する凝固殻に対して５０％あるいはそれ以
上薄い凝固殻が局所的に存在する。収縮応力等により凝
固殻が鋳型壁から引き離され、それによって薄い凝固殻
の領域で長い距離に亙って冷却が弱くなると、再昇温お
よび／あるいは割れ発生によって鋳型の内部あるいは外
部でブレークアウトが起こる。

また、鋳型テーパの適合を極めて良くすることによって
、あるいは縫込技術の標準を高めることによって、今日
にもブレークアウトはかなり回避できるとしても、コー
ナー領域での不均一冷却による凝固殻の割れが発生し、
それによって鋳片の品質すなわち最終製品の品質を害す
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の欠点、短所を産業上の利用分野で述べ
た鋳型によって取り除くこと、および特にコーナー領域
での鋳片冷却の均一性を改良することという課題を基礎
としている。それによって、鋳片形状の精度向上と鋳片
肌の改善が達成される。

また、鋳型内での不均一冷却による鋳片のブレークアウ
トも、鋳型外と共に鋳型内についても低減される。更に
進んだ目標として設定したことは、最終製品の品質を低
下させる鋳片コーナ一部の表面割れと内部割れの防止で
ある。

この課題は本発明により、特許請求の範囲第１項に記載
した特徴によって解決される。

本発明の連続鋳造用鋳型によって、鋳型内での鋳片コー
ナー領域において、凝固殻の厚さが均一な状態での冷却
を行なうことができる。それによって、鋳片形状の精度
を向上できるばかりでなく、鋳型内外でのブレークアウ
トの発生の低減もすることができる。凝固殻の均一冷却
が達成されることにより、更に表面あるいは表面下のコ
ーナー割れの発生が防止され、鋳片品質が著しく改善さ
れる。

鋳型全長あるいはコーナー角度が減少している部分の鋳
型部分長の選択に応じて、一段階あるいは多段階にコー
ナー角度を減少させることができる。鋳型壁の寿命向上
に関しては、もう一つの特徴として鋳型壁の一部につい
て継続的にコーナー角度を減少させることが提言される
。注入側断面でのみコーナー角度を減少させ、出口側断
面では一定とすることにより更に利益が得られる。

もう一つの特徴として、比較的長い鋳型の場合は、コー
ナー角度の減少の程度を注入側断面で大きくし、出口側
断面で小さくすることができる。

コーナー角度の減少程度を一定とせず、注入側断面では
漸増させ出口側断面では漸減させる方法も適用できる。

従来技術において、凸面と平面の鋳型壁を有する鋳型が
公知である。

製造コストをより望ましいものとするために、一つの特
徴としては、本質的に矩形の形中空室を有し、コーナー
角度を構成する璧が、すなわち壁の断面が平面である鋳
型を用いることを推奨する。

コーナー角度は鋳片進行方向に沿って徐々に減少するが
、上記のような鋳型の場合には、更にメニスカス領域で
コーナー角度の初期角度を９０°とすることが提言され
る。加工技術的な見地からは単に片側のコーナーについ
てのみコーナー角度の減少のために必要とされる、コー
ナーに沿っての壁構成をすることが利益がある。組立て
鋳型の場合はこのために短辺側が用いられる。傾斜面に
合わせて設定されたコーナー角度の減少は、たとえばコ
ーナー領域の一部のみあるいは短辺側の中央までとする
ことができる。

以下に本発明の実施例を図に基づいて述べる。

〔実施例〕

第１図において、組立て鋳型２の短辺側３は、部分的に
示した２つの長辺側４，４“　と結合されている。この
組立て鋳型２はブルームおよびスラブの連続鋳造用底な
し鋳型を構成する。この図はコーナーの断面形状が実質
的に矩形である１つの多角形影中空室５を示す。六角形
あるいはへ角形等の形中空室である場合も又考え得る。

形中空室５は鋳片進行方向に沿って、短辺側３に鋳型テ
ーパ６を、および、たとえば長辺側４，４゛　に鋳型テ
ーパ７．７′を有する。９，９゛で示した形中空室５の
コーナー角度は、鋳型の注入側接触面においてたとえば
９０°である。これらのコーナー角度は鋳片進行方向に
沿って小さくなりコーナー角度１０　、１０’　となる
。第２図において、凝固殻２０が鋳型出口の直前でのコ
ーナー角度２５を成していることが示されている。一点
鎖線２１　、２２　、２３　。

２４で示した鋳型壁は角度２５より大きいコーナー角度
を成しており、これらは、凝固殻２０が第２図の断面以
前に鋳型内で通過してきたものである。

鋳型入口でのコーナー角度２１はこの場合も９０゜であ
る。ただしこの角度は９０°より大きくてもよい。角度
２２　、２３　、２４は凝固殻２０が鋳型内を通過する
間に連続的に減少するコーナー角度の途中段階を示す。

この例では理解を明瞭にするために角度の減少を非常に
誇張して示しである。矢印２６゜２７は凝固殻２０の収
縮によって発生する引張応力を示す。矢印２９は、コー
ナー角度の減少２２〜２５によって発生し直線２８に向
かう圧縮応力を示す。

従来技術による鋳型においては、矢印２６　、２７で示
すような引張応力によって、およびコーナ一部で別個に
発生する引張もしくは圧縮応力によって、直線２８に沿
って割れが発生する。したがって、コーナー角度２２〜
２５の大きさは、収縮によって発生する凝固殻コーナ一
部の引張応力を少なくとも取り除くか相殺するかあるい
は矢印２９の圧縮応力になるように設定する。

また、コーナー角度の減少２２〜２５によって、コーナ
ー領域で凝固殻２０が冷却された鋳型壁から離脱するの
を完全に回避することもできるし、それによって凝固殻
の均一成長、なかんず（凝固殻の厚さの均一化を達成す
ることができる。これにより、コーナー領域での割れや
ブレークアウトを回避することができる。

コーナー角度の減少は、凝固殻が鋳型内に滞在する期間
、換言すれば平均引抜速度に合わせて設定する。以下に
おいて、鋼の化学成分、粉末溶剤スラグ、鋳造温度、冷
却鋳型壁の熱伝導率、鋳型長さ等は標準的なものである
。本質的に矩形の鋼鋳片の場合、コーナー角度の減少量
としては０．２６〜４°、望ましくは０．２°〜２°が
適する。この場合、鋳造速度は１〜１．５ｍ／ｍｉｎで
あることを前提とする。たとえば、コーナー角度の減少
が過度であると、鋳型壁のコーナー角度減少の著しい範
囲では鋳型壁と鋳片との間の摩擦が強いために摩耗現象
が発生する。コーナー角度の減少が不足すると、従来技
術で公知のごとく、コーナー領域における凝固殻の離脱
と不均一成長によるコーナ一部の内部および／あるいは
表面の割れ発生およびブレークアウトが起こる。

第３，４，５図には、組立て鋳型の短辺側壁３゜を示す
。線３１に沿って、従来技術によって鋳造パラメータに
合わせた鋳型テーパが存在する。注入側の上部端縁３３
に始まり、鋳塊出口側の下部＠縁３４まで、屋根を形作
る平面３５が存在し、これと第１図に示した長辺側とに
よって、継続的なコーナー角度の減少が得られる。この
コーナー角度の減少は鋳型全長の内の一部にのみあって
もよい。

第６，７図において、短辺側５０は第３，４゜５図とは
異なった屋根形の上面を有する。注入側の断面５４にお
いては、平面５１によって１つの傾斜が形成され、出口
側の断面５５においては、平面５２によって１つの傾斜
が形成される。平面５１．５２と長辺側とは第１図に示
すようにコーナー角度を構成し、このコーナー角度は鋳
片進行方向５６に沿って継続的に減少しているが、出口
側断面５ト減少の仕方は注入側断面５４よりも少ない。

一点鎖線５８によって一つの変形として示した屋根形と
長辺例とは出口側断面５５において不変のコーナー角度
を構成する。この例では、鋳型壁の一部５９　、５９”
でのみコーナー角度が減少している。幅６０を有する鋳
型壁中央部分は鋳型テーパを具備する。

第８図、第９図に示したのは変形を更に進めた場合であ
って、平面８０が直線８工によって鋳型テーパを示して
いる。メニスカス（溶鋼レベル）８２の下部に直線８３
に沿って部分長８４の間でコーナー角度の減少が始まる
。部分長８５の間では鋳片のコーナーはこれ以上の変形
はしない。

提示した全ての例において形中空室は本質的に矩形断面
である。コーナー角度を構成する鋳型壁の断面は直線か
ら成る。第１０図に示した実施例では、鋳型注入側のコ
ーナー角度９２は９０°より大きく、鋳型出口側のコー
ナー角度９０は９０゜である。直線状の接触面９３の代
りに曲線状の接触面を選択することもできる。第６，７
・図と同様に短辺側９６の全幅のうち部分的な幅９５に
ついてのみコーナー角度が減少している。中央部にはコ
ーナー角度の減少部に連なる鋳型テーパ９７があり、注
入された鋳片の短辺側が鋳型壁に密接するように調整す
る。

本発明の底なし鋳型は、直線状あるいは曲線状の形中空
室を具備することにより、水平型、傾斜もしくは湾曲型
の連続鋳造に適用できる。また、本発明の対象は一種類
の鋳型の設計のみに限定されるわけではなく、組立て鋳
型、管状鋳型、塊状鋳型に利用できる。

本発明は鋳型に関して広く有利に適用できるものである
が、更に鋳造の継続中に鋳型の形状を変化させる方法に
も適用できるものであり、これについては特開昭５６−
７４３５４に記載されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は組立て鋳型の部分的な平面図、第２図は内部に
凝固殻が存在する鋳型のコーナ一部における水平断面の
模式図、第３，６，８図は鋳型側面を形中空室の方向か
ら見た図、第５図は第３図に関する平面図、第４．７，
９図は第３，６，８図の短辺側の側面図、第１０図は広
い鋳型のコーナ一部における水平断面の模式図である。 ３．９６：短辺側、　　　　４：長辺側、６　、７．７
’　、９７：鋳型テーパ、９．９’：注入側コーナー角
度、 １０　、１０°　：出口側コーナー角度、２０：凝固殻
、　　　　２１〜２５：コーナー角度、２６　、２７　
：引張応力、　　　３３：上部端縁、３４；下部端縁、
　　　　　５４：注入側断面、５５：出口側断面、 ８２：メニスカス（溶鋼レベル）、 ９６：短辺側。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、形中空室が鋳片進行方向にに沿う鋳型テーパを具備
   する、本質的に多角形の断面形状を有する鋼鋳片の連続
   鋳造のための底なし鋳型であって、該形中空室（５）の
   多角形断面のコーナー角度（９、１０、２１〜２５、９
   ０、９２）が該形中空室（５）の少なくとも注入側断面
   （５４、８４）において該鋳片進行方向（５６）に沿っ
   て減少し、凝固殻（２０）の収縮によってコーナー領域
   に発生する引張応力が継続的に除去又は相殺されること
   を特徴とする底なし鋳型。 ２、前記コーナー角度（２１〜２５）が前記鋳型の少な
   くとも一部分において継続的に減少することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の底なし鋳型。 ３、前記コーナー角度（２１〜２５）が前記注入側断面
   （５４、８４）では減少しかつ出口側断面（５５、８５
   ）では一定であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項もしくは第２項に記載の底なし鋳型。 ４、前記コーナー角度（２１〜２５）が前記注入側断面
   （５４）に沿って多く減少しかつ前記出口側断面（５５
   ）に沿って少なく減少することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項もしくは第２項に記載の底なし鋳型。 ５、前記鋳片進行方向（５６）における前記コーナー角
   度の減少が注入側断面（５４）において増加傾向である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項まで
   のいずれか１項に記載の底なし鋳型。 ６、本質的に矩形の前記形中空室（５）を有する前記鋳
   型において前記コーナー角度（９、１０）を構成する鋳
   型壁（３、４）が平面で構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項
   に記載の底なし鋳型。 ７、本質的に矩形の前記形中空室（５）の前記コーナー
   角度がメニスカス領域において９０°でありかつ片方の
   端縁部においてのみ該コーナー角度が減少することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれ
   か１項に記載の底なし鋳型。 ８、本質的に矩形の前記形中空室の前記コーナー角度（
   ９２）がメニスカス領域において９０°より大きいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項までのい
   ずれか１項に記載の底なし鋳型。 ９、鋳型壁（５０、９６）のコーナー領域の一部にのみ
   前記コーナー角度の減少（２２〜２５）のための傾斜面
   が設けられることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第８項までのいずれか１項に記載の底なし鋳型。