JPS6114067A

JPS6114067A - 極厚スラブ用鋳型形状の決定方法

Info

Publication number: JPS6114067A
Application number: JP13390484A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kusano; 昭彦草野; Mayumi Okimori; 沖森　真弓; Hirohiko Okumura; 奥村　裕彦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1986-01-22
Also published as: JPH0133272B2

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）本発明は、極厚スラブを鋳造する際の鋳型形状の決定方
法に関する。

（従来技術）一般に、溶鋼を用いた極厚スラブの鋳造に際して、古（
から行なわれている鋳塊を得た後に圧延する造塊法と製
造コスト−が安くしかも生産性の高い等の理由から連続
鋳造法が広く用いられていることはよく知られている。

このように、従来から行なわれている鋳造法は、その鋳
造鋼種の特性による制約、及びコスト化と高生産性の指
向等から、それぞれの特徴に適した範囲において用いら
れている。しかし、これ等鋳造法は、バイづの発生と濃
厚偏析を伴うと共に、点状もしくはＶ状の偏析群を形成
し易いことから結果として、不良部の切除による歩留低
下あるいは品質の等級低下等を余儀なくされ℃いる。

従って、前述した如き、造塊法及び連続鋳造法の欠点で
ある歩留及び成分偏析等を改善する方法として、例えば
、特公昭５３−１９２９０号公報の如く、鋳型の上面及
び側面を保温して溶鋼を鋳型下面から凝固させるいわゆ
る一方向凝固る効果的な方法ではあるが、最終凝固部で
ある上層部に、大きな成分偏析層を形成する。

従って、圧延前か、あるいは圧延後の手入れの際に、前
記の成分仰析層を溶剤して除去しなければならないため
、成品歩留が低くなる。更にこの方法は溶融金属を一方
向より完全凝固させるため、上ノ一部になる程凝固速度
が遅くなることから、粗樹状晶粒を形成して粒子間偏析
を大きくすると共に、鋳造に長時間を要する等の雑魚を
伴っている。

（発明の目的）本発明は、これら前述した如き、従来法の欠点を改善す
べくなされたものである。

（発明の構成・作用）本発明の特徴とするところは、極厚スラブの鋳造に際し
て、鋳塊の厚みに応じて、該鋳塊の上面に添加する保温
剤を増減して、上面凝固殻の厚みを鋳塊厚みの２０〜４
（ｌにすると共に、該上面凝固殻の厚みに応じて鋳塊の
幅と長さを決定することにあり、鋳塊内部のバイづ及び
偏析がな′く、しかも鋳塊厚み方向の凝固組織の均質な
ものが得られる極めて優れた方法である。

以下、本発明による極厚スラブ用鋳型形状の決定方法に
ついて詳細に説明する。

まず、前述の一方向凝固法の如き従来法の欠点を解決し
て、バイづ及び偏析がなく、シかも均質な凝固組織を得
るために、鋳込溶鋼の下部を鋳型底面の放熱にて冷却し
て凝固せしめつつ、該鋳込溶鋼の上面を鋳込完了から適
宜時間溶融状態に保持して後に、上面からも凝固せしめ
て、該鋳込溶鋼の凝固収縮に追従して上面凝固殻を下降
させるところ°の二方向凝固による溶鋼の鋳造法を先に
提案し、多大の効果を得ることかできた。しかし、本発
明者等は、極厚スラ→の鋳造において、しかも二方向凝
固による鋳造の際に、さらに品質の向上を探究した結果
、該スラブの厚みと幅及び長さによって得られる品質Ｋ
かなりの差があることを知見し得たことから、″゛従来
二方向凝固により得られる鋳塊よりも樹状晶粒の均一な
、しかも偏析が極めて少ない優れた鋳塊を常に安定して
得る方法を見い出したことに基づくものである。

即ち、未発明は極厚スラブ（以下単に鋳塊と称する）を
鋳造する等に、鋳型底面を吸熱と放冷による自然冷、却
条件下でもって凝固せしめつつ、該鋳塊の厚みに応じて
上面から保温剤を適宜量添加して二方向凝固を行なうこ
とによって、前記の鋳塊内部に形成される回縁的な急速
未凝固部の厚みが８０〜１４０嗣と極めて小さく、しか
も安定して形成されること、およプ鋳塊内部に形成する
パイプの発生原因がこの急速未凝固部であることを各種
の鋳塊サイズ、保温剤とその量等を用いた実験により知
見し得た。また鋳塊の上層部近傍の緩慢な冷却による偏
析および樹状晶形成による凝固組織の不均一を防止する
ために、該団塊の上部と底部の凝固速度を速くして、上
面の凝固殻を厚く形成し、一方、この厚い凝固殻である
ために内部未凝固部の急速な収縮に追従困難となるのを
、該上面凝固殻の厚みに応じてあらかじめ求められる前
記の急速未凝固部の収縮量より大きなたわみ量の可能な
鋳塊の幅および長さとすることによって、収縮に十分追
従せしめて高品質の鋳塊の製造を可能とした。

（実施例及び発明の効果）次に本発明による鋳型形状の決定方法について本性の一
実施例である実験結果に基づいて、さらに詳細に述べる
。

第１図は、本発明による鋳型形状の決定方法に基づき求
めた鋳型による二方向凝固鋳造の一実施態様を示し、第
２図は二方向凝固による鋳塊厚みと上面凝固殻の厚みを
示し、第３図は二方向凝固による鋳塊厚みと未凝固厚み
を示し、第４図は急速未凝固部の収縮比を示す。

図において、二方向凝固を行なうに際して、鋳鉄または
鋳鋼等で矩形状に形成した定盤ｌ上に、本発明の鋳型形
状の決定方法（後に詳述する）により求められた鋳塊Ａ
の厚みＨおよび幅と長さく図示せず）を内寸法とする鋳
型２が載置されており、該鋳型２内には例えば直接にノ
ズルあるいは浸漬管（図示せず）を介して溶鋼３が注湯
されている。

）、この溶鋼３の上部には、注湯直後に例えばＡ／＝１
０〜３０％、５ｉ０２’　＝　５〜１５　％　、Ａ１２
０ｓ＝３０〜４０％、Ｒ２ｏ＝５〜１０％、アルイハ５
ｉ０２　＝　６５〜８０％、Ａ１２０ａ　＝　２〜１０
　％、Ｒ２０＝　２〜１０％等の市販の発熱性もしくは
断熱性の保温剤４が添加されている。なお、第１図（ｂ
）に示す如く、鋳型２の短片２ａ側あるいは長辺側のい
ずれか、もしくは両方に例えば５ｉ０２＝６０〜８０％
、Ａ１２０ａ　＝　２〜１５％、Ｒ２０＝２〜１０％か
らなる市販の断熱材５を介挿してもよく、また例えば断
熱性を有する板の如き、保温蓋６を載置して、前記の添
加保温剤４を適宜域じてもよい。

而して、極厚スラブ用鋳型形状を決定するに際して、鋳
塊Ａのもつとも均一な凝固組織を得る凝固形態は、本発
明者等による凝固実験結果として第２図に示す如く、定
盤１の底面１ｂからの凝固を該定盤１の吸熱、および放
冷で凝固せしめつつ、上面からも鋳塊Ａの厚みＨに応じ
で、発熱もしくけ断熱性の保温剤４を、例えば鋳塊Ａの
厚みＨが２００ｍの場合２０ＷＩＷＩ〜６０口、４００
ｍでは２０諭〜８０ＩＩＩ＋Ｉ＋添加しで後に、上面か
らも凝固させることによって、図中斜線で示す如く、も
つとも好ましい上面凝固殻厚みＤの形成割合を得ること
ができる。また、この条件下での凝固形態において、鋳
塊Ａの内部に形成される急速未凝固部８の厚みｔは、各
種の鋳型２、および保温剤、４を用いた熱伝対の埋込お
よびサルファープリント測定の結果から第３図に示す如
く８０〜１４０簡であることが判明　　　　　ち、した
。さらＫまた、鋳塊Ａのサイズによっては、上面凝固殻
厚みｂが薄くても、パイプ（図示せず）の形成が見られ
たことから、単に鋳塊Ａの輻（図示せず）と厚みＨｙ限
定してもパイプの形成を十分に抑制することができない
。

従って、前記の急速未凝固部８の厚みｔが急。

速に凝固して収縮する際の収縮量Ｗよりも大きな上面凝
固殻厚みＤのたわみ量δを得ることのできる該上面凝固
殻厚みＤの幅すと長さｌ’？−求めて後に、該上面凝固
殻厚みＤの周縁部Ｘを加算して、換言すれば、鋳塊Ａの
幅と長さを決定する。

而して、鋳塊Ａの収縮量Ｗは、ｗ＝ｆ１Ｌとなり、この
値は、急速未凝固部８の垂直方向の収縮を示し、厚み１
［対する収縮係数ｆは、第４図に示す如く本発明者等の
実験結果から通常の理論値０．１“２よりも大きく、そ
の値は、０．２以上とすることが好ましく、ここで収縮
係数ｆが０．２より小さいと、鋳造の際に、鋳塊Ａの内
部にパイプが発生することから０．２以上が必要である
。このようにして求めた鋳塊Ａの内部収縮量Ｗに対して
、上面凝固殻厚、２＋Ｄのたわみ量δ杜、鋳塊Ａの厚み
Ｈによって異なるため１、前述の最適な凝固殻厚みＤの
形成割合から求めたＤの厚みを用いて、下記式により求
めら−れる。

但し、 ”　ｗ　ｊ’　−ｃｏｓｈｚｏ（２°ｏｓｈｚ−Ｚ−ｃ
ｏｓｈｚ−２）２＝πｂ／！ｉＰ：大気圧　ＩＤ３３にシ舗２ α：形状係数す二上面凝固殻の幅（薗）（急速未凝固部相当の直上幅
）シ：ポアンン比（０，３３）ｔ：クリープ時間（’−）Ｄ二上面凝固殻の厚み（頗）〔Ｄ＝ＤＡ十圭ｔ〕ｎ：ク
リープ特性値に：クリープ定数 β１：上面凝固殻の内応力形状係数を示す。

なお、ここで凝固殻りの表面温度は、経験値から、通常
１０００〜１３００℃を用い、また鋳塊Ａの周縁部Ｘは
、２０〜１００瓢であり、鋳塊Ａの内部収縮に十分前記
の上面凝固殻に追従容易に行なうためには１００調の値
を用いる″こ２が望ましい。

このようにして（１）式より求められたδ値を急速未凝
固部８の厚みｔの収縮量Ｗに対して、Ｗくδとなる上面
凝固殻りの幅すおよび長さｌを決定し、さらに、この幅
すおよび長さノに、該上面凝固殻りのたわみのない領域
である周縁部Ｘの２倍を加算して、鋳塊Ａの幅すと長さ
ｌす々わち、鋳型２の内幅と長さを決定する。

次に、本発明の方法による鋳型を用いた本発明方法と、
同一の二方向凝固法で本発明方法と鋳型形状の異なる場
合全従来法として比較した実験結果を表−１に示す。

ここで、保温剤としては、前述した如き、Ａｌ系の発熱
性のもので、スリーブは、ＳｉＯ□系の断熱材２５咽を
介挿して、Ａｌ−８ｔキルド鋼厚板材を鋳造した場合を
示すが、本発明方法が各種の鋳塊馬みにもかかわらず、
常に、安定してパイプのない優れたものが得られている
。

また、第５図に本発明方法としてテス）　Ａ　４と従来
法として一方向凝固との成分偏析比の比較を示す゛が、
本発明方法は急速凝固による効果により厚み方向に極め
て偏析の少ない高品質の鋳塊が得られている。

以上述べた如く、本発明における極厚用スラブ用鋳型形
状の決定方法を用いることによシ、二方向凝固において
鋳塊内部のパイプ発生を確実に抑止し、しかも鋳塊内部
の凝固組織を均一にし、かつ内部の成分偏析をも解消で
きるすぐれた鋳塊を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明による鋳型形状の決定方
法に基づき求めた鋳型による二方向凝固鋳造の一実施態
様例を示す図、第２図は二方向凝固による鋳塊厚みと上
面凝固殻の厚４の関係を示す図、第３図は二方向凝固に
よる鋳塊厚みと未凝固厚みの関係を示す図、第４図は急
速未凝固部の収縮比と鋳塊厚みの関係を示す図、第５図
は本発明方法と従来法との成分偏析比の比較を示す図で
ある。１・・・定盤　　　　　　２・・・鋳型３・・・溶鋼　
　　　　　４・・・保温剤５・・・断熱材（スリーブ）
６・・・蓋７・・・急速未凝固部Ａ・・・鋳塊　　　　　　Ｈ・・・鋳塊厚みｔ・・・未
凝固厚み　　　ＤＡ・・・上面凝固殻Ｄ・・・凝固時の
上面凝固殻厚みＸ・・・鋳塊の周縁部幅第１図＜ａ＞第３図一丈！１４と（ｍｍ）第４図鋳塊庫お（ｍポ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

溶鋼を主として鋳型底面の吸熱、および放冷により凝固
せしめつつ、鋳型上面を一定時間溶融状態に保持した後
に、該鋳型上面からも放冷凝固する極厚スラブの二方向
凝固法において、鋳塊の厚みに応じて、該鋳塊の上面に
添加する保温剤を増減して上面凝固殻の厚みを鋳塊厚み
の２０〜４０％にするとともに、該上面凝固殻の厚みに
応じて鋳塊の幅と長さを決定することを特徴とした極厚
スラブ用鋳型形状の決定方法。