JPS61150751A - 金属の水平連続鋳造のための加熱鋳型及び方法 - 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 本発明は金属、特に鋼の連続鋳造のための加熱鋳型及び
方法に関する。更に詳しくは、二方向引抜きによる水平
連続鋳造のための加熱鋳型及び方法に関するものである
。

従来の技術 従来の溶融金属、特に鋼の連続鋳造（以下簡単のために
ＣＣという）のためには垂直型（竪型）鋳型によて実施
されていたが、設備全長が著しく高くなり、鋼の鋳造操
作が著しく面倒になる。そこで、鋳片を弯曲路に沿って
引出す弯曲式が提案された。しかしながら、この弯曲式
ＣＣにおいても依然として設備の高さはかなり大きくな
り、また鋳片内未凝固溶鋼静圧増加による鋳片バルジン
グに起因する中心偏析悪化、弯曲鋳片の矯正による鋳片
欠陥生成、弯曲化よる設備の複雑化等各種の欠点を有す
る。

そこで、最近では鋳型を横方向に配置し、水平方向に鋳
片を引出す水平ＣＣ法が提案されている。

例えば、特開昭５２−１４７５２２号公報および同５４
−１５４２４号公報発明では夫々、先端が放射方向に開
口する水平に設置された溶鋼フィードノズルと、その外
側にあって鋳片引抜方向に往復する鋳型（冷却装置を備
える）と、該ノズルと鋳型との間をシールする溶鋼シー
ル材と、あるいは更に該シール材を介し、鋳型内面に潤
滑剤を供給する装置とを有する水平連続鋳造装置並びに
溶融金属を鋳型に連結している導管を通して鋳型に流入
させる連続鋳造用の、鋳型近傍の不良導性耐大物製導管
部おけるホットマスの生成を防止するための高周波誘導
加熱装置を配置したＣＣ装置を開示している。あるいは
また特開昭５８−７０９４６号公報発明は水平型ＣＣ装
置のタンディツシュからの注湯部近傍の外側の適当な位
置に溶鋼の冷却防止用加熱手段を配設した水平式ＣＣ用
鋳型を提案している。

しかしながら、上記水平式ＣＣ用鋳型では、注湯流は横
方向に流れるが、いずれも鋳鋼を一方向に引抜く型のも
のであるために生産能率が極めて低かった。更に、注湯
流が壁面近傍では、乱流となるために、シェルは二重肌
となるなど、製品の不均一性を招く恐れがある。

また、上記特開昭５４−１５４２４号および同５８−７
０９４６号発明の装置ではタンディツシュと鋳型を接続
用耐火物で接続し、鋳型を振動させることにより溶鋼の
鋳型焼付きや二重肌等の問題に対する対策を行っている
。しかしながら、例えば特開昭５４−１５４２４号公報
の添付第３図にみられる加熱位置では大きな効果を期待
することができず、鋳型内でのシェル不均一化および鋳
型への焼付きを回避し得ない。即ち、ホットマスの防止
は可能であるが、鋳型内シェルの不均一成長を防止する
ことはできない。そこで、特開昭５４−１５４２４号公
報発明では、鋳型の振動を大きくすることによって、例
えば鋳型内焼付き、シェル不均一成長を防止し得ると思
われるが、この態様では逆に鋳型出口近傍でのブレーク
アウトの可能性が著しく大きくなり、更に耐火物製導管
と水冷銅鋳型（同公報７と９）との接続部が破損する虞
れがある等の各種の難点を有している。

一方、特開昭５８−７０９４６号公報発明の加熱手段は
、注湯流の影響を考慮したものではなく、舌片状凝固物
５とシェル４（第２または３図参照）との接続を防止し
たものであると思われる。

そこで、このような一方向引抜きよる水平式鋳型の諸欠
点を解決するために、最近二方向引抜きによる新しい装
置（鋳型）が提案されたく特開昭５８−１３８５４４号
公報参照）。この装置は、第３図に示すように、水平鋳
型２０、その上部壁に設けられた孔２１、液体金属２２
を鋳型内に導管２３を介して送り込むためのタンディツ
シュ２４と、該液体金属２２を引抜き機構２５によりガ
イド２６に沿って引き出し、鋳造物２７に形成するダミ
ーバー２８と、鋳型２０を水平面で往復運動させる振動
装置２９とから主として構成されるものである。

発明が解決しようとする問題点 以上述べたように、古典的な金属の垂直式ＣＣ法は種々
の欠点を有していたために、水平式ＣＣ法が開発され、
現在ではこの水平型ＣＣ装置が最も有効なものとされて
いる。ところで、水平型ＣＣ装置であっても、一方向引
抜き形式のものは生産能率が低く、またシェルの二重肌
等の改善すべき問題を有している。そこで、最後に挙げ
た特開昭５８−１３８５４４号公報発明は鋳型上部から
注湯し、これを二方向に引抜く水平型ＣＣ装置を提案し
た。　　、この装置によれば、一方向引抜きによる水平
ＣＣ装置と比較して生産性の点では大巾に改善されるが
、依然として以下に述べるような改良すべきいくつかの
難点を有している。即ち、まず、該公報発明の装置では
、注湯流（上から下）がシェル形成に及ぼす影響をまっ
たく考慮していない。即ち、該装置では導管から溶鋼が
鋳型面に対して垂直方向１ｑ注湯され、その結果鋳型内
の導管直下近傍では注湯流の作用により複雑な溶鋼の流
れが発生し、不均一な凝固が進行し、かつこの部分で溶
鋼は「よどみ」、その底面において凝固シェルを形成し
易くなる。この凝固シェルは不均一に成長し、鋳型内で
の以後の凝固に悪影響を及ぼし、鋳片の表面性状を著し
く悪化させる恐れがある。更に、溶鋼が鋳型底面に対し
て垂直に衝突するために鋳型自体の損傷も大きくなる。

これらの諸欠点は、ノズル給湯により（ノズルの整流作
用）鋳型面に水平方向に溶鋼が流れるようにして、一方
向凝固・させると解消できるものと考えられるが、この
水平方向の流れにより、凝固シェルが不均一になり易く
、更にノズル下部での溶鋼の「よどみ」によりノズル下
部底面で、凝固シェルを形成し易く、この凝固シェルは
不均一な成長をし、鋳型内での以降の凝固に影響し、同
様に鋳片の表面性状を悪化させることが予想される。

このような情況の下で、金属、特に鋼の連続鋳造用水平
式鋳型の上記の如き従来装置の欠点を改善することは、
鋼材の生産性、歩留りを高め経済的に有利にすると共に
、得られる鋼材の品質向上を図る上で極めて重要であり
、本発明の目的もこのような装置を提供することにある
。また、高品位の商品価値の高い鋼材の新規製造方法を
提供することも本発明の目的の一つである。

問題点を解決するための手段 本発明者等は上記二方向引抜きによる水平ＣＣ装置にお
ける上記の如き各種欠点が、一方向凝固並びに溶鋼を鋳
型底面に対して垂直に注入することに起因するものであ
ることに着目し、この難点がノズル下部または鋳型上下
面に加熱手段を設け、ノズル下部からの不均一な凝固シ
ェルの生成を抑制し、かつシェルの生成位置を制御する
ことにより克服できることを見出し、このような新規知
見に基き本発明を完成した。

即ち、本発明の水平連続鋳造用加熱鋳型は水平鋳型と、
該鋳型の上部壁面に設けられた開口部と導管を介して連
通ずる鋳型キャビティー内に溶鋼を注湯する注湯手段と
、前記鋳型の開口部近傍の上、下面または下面に埋設さ
れた加熱手段と、該加熱手段の下流側め両端部に設けら
れ、溶鋼を冷却するための冷却手段と、前記鋳型に連結
され、これを水平方向に振動させる振動手段と、該鋳型
内で凝固シェルを形成しつつある溶鋼を二方向に引抜く
ための引抜装置とを備えていることを特徴とする。

以下、本発明の装置を概略的に第１図および第２図に示
したが、これに沿って詳しく説明する。

まず、第１図の例は水平鋳型１の上下両方に加熱手段を
設けた態様を示すものであり、鋳型１と、その上部に設
けられた開口２と導管３を介して連通ずる注湯手段例え
ばタンディツシュ４と、該鋳型内にその注湯近傍の上下
に埋設された加熱手段５および該加熱手段の下流側の鋳
型両端部に同様に埋設された冷却手段６と、鋳型１に連
結され、これを左右に往復運動させる振動装置７と、左
右二方向にシェルを形成しつつある溶鋼８を引出す引抜
き装置９とを備えるものであり、これは上下二方向から
の凝固による鋳片の製造を可能とする。

ここで、加熱手段５としては、例えば高周波または低周
波誘導加熱装置などであり得、また加熱手段の代わりに
断熱レンガなどの低熱伝導率材料を使用することも同様
に有効である。

更に、引抜き装置９としてはピンチロール、無端ベルト
等従来公知の各種の手段を使用でき、特に制限されない
。

また、本発明の第２の態様を示す第１図と同様な図であ
り、同一部分については同一番号を付して説明を省略す
る。この態様は一方向凝固（下から上）の例であり、従
って、溶鋼５の上面は保温材１０により覆われており、
加熱はタンディツシュ４の下方でのみ実施され、一方冷
却も下方の冷却手段６および無端ベルト１０により行わ
れる。また、シェルを形成中の溶鋼の引抜きは鋳型１の
両側で無端ベルト１０により行う。該無端ベルトにはス
プレー１２が内蔵されていて、その上面が強制冷却され
、結果として溶鋼５の下面も強制冷却されることになる
。

本発明は、更に上記装置（鋳型）を使用した鋼の連続鋳
造方法にも関し、該方法は注湯手段（例えばタンディツ
シュ）内に収納された溶鋼を、振動装置により水平力向
に振動し、該タンディツシュとその下部の導管を介して
開口部において連通する水平鋳型キャビティーに密閉状
態で注湯し、次いで該鋳型内の溶鋼を、該鋳型上下両壁
面または底面に埋設された加熱手段により加熱した後、
鋳型両端部の上下面または下面に設けられた冷却手段に
より強制冷却しながら引抜き装置により相互に逆行する
水平二方向に引抜くことを特徴とする。

本発明の方法において、第２図の装置を用いた場合には
一方向凝固（下から上）であり、溶鋼上面は保温材によ
り保温され、注湯部の加熱は鋳型底部からのみで行われ
る。引抜きはロータ型、ラックタイプ、クランプ付きそ
の他各種型の引抜き装置により実施でき、初期鋳造物形
成領域を安定化させた後、左右両方向に同時にまたは交
互に（例えば一定の周期で交互に）引抜かれ、鋼材とさ
れる。初期鋳造物形成領域の安定化は左右両方向におけ
る引抜き速度を相対的に変動させることにより達成され
る。この安定化は初期鋳造物形成領域の位置を一定にし
、かつ制御することを可能とし、プロセスの信頼性の確
保並びに鋳造物の品質を向上する上で重要である。

庇」 本発明の装置において特異な特徴は二方向水平連続鋳造
装置に、加熱手段を各種態様で設け、二方向凝固または
一方向凝固させたことにある。

従来の装置では、加熱手段を備えていないために、溶鋼
の注湯部において注湯流により乱流が生じ、シェル形成
が大きく影響され既に述べた各種欠点を生じ、表面欠陥
の少ない高品位の鋳片を得ることができなかった。

ところで、水平型ＣＣ法用鋳型に加熱手段を取付けるこ
とは、既に記載した特開昭５４−１５４２４号公報発明
（第３図）および同５８−７０９４６号公報発明（第４
図）において知られている。しかしながら、これらはい
ずれも一方向引抜き型の装置であり、また前者のような
加熱手段の配置では注湯流による乱流の影響を排除する
ためにはまったく無効であり、従って凝固シェルの不均
一な成長を抑制し、鋳片の表面性状を改善することは困
難である。一方、後者の加熱手段は同様に注湯流の影響
を考慮したものではなく、凝固シェルと鋳型内面から冷
却されて凝固成長する注湯プラグ先端部の舌片状凝固物
との接続を防止し、鋳片の連続的引抜きを確保するため
に設けられたものである。従って、ここでも加熱手段に
より注湯流の影響による乱流の発生に基く悪影響を防止
できず、二重肌、不均一なシェルの成長を回避できない
。

本発明の装置並びに方法によれば、例えばタンディツシ
ュ４から導管３を介して、振動装置７により水平方向に
振動する鋳型１内に溶鋼８を注湯し、次いで、加熱手段
５により鋳型１の上下面から加熱することにより溶鋼を
加熱し、またその下流域を冷却手段６で冷却することに
より、強制冷却しつつ引抜き装置９により二方向に同時
にまたは交互に引抜くことにより、また、同様にタンデ
ィツシュ４からノズル３”を介して振動装置７により水
平方向に振動する鋳型１内に溶鋼８を注湯し、次いで加
熱手段５により溶鋼の下面を加熱し、一方上面を保温材
１０で保温し、更に加熱手段下流側で冷却手段６により
強制冷却することにより一方向凝固させ、無端ベルト１
１で引抜くことにより、湯シワ、二重肌、へこみ、割れ
等の欠点を示さない表面性状の優れた鋳片を高い生産性
をもって作製することができる。

かくして、本発明の装置では鋳型の少なくとも溶鋼注湯
部下部において加熱手段を設け、上面は保温材で保温す
るか、加熱手段で加熱し、それによって注湯流による「
よどみ」を防止し、該部分からの凝固シェルの生成を抑
制すると共に、シェルの形成位置をコントロールする事
により、均一なシェルの成長を促し、鋳片表面性状を著
しく改善することが可能となる。また、本発明の装置で
は介在物の浮上をも可能とする。

更に、加熱手段の下流域を冷却手段により強制冷却した
ことにより、生産性は向上し、しかも、これら加熱手段
、冷却手段が鋳型壁内にも埋設されているのでより均一
な熱伝達が期待され、加熱、冷却の効果は良好となる。

以上本明細書では２つ（第１図および第２図）の型の鋳
型を例示したが、これらの主な構成を変えることなく、
細部を従来公知の各種態様に変更することは当然可能で
あり、いずれも本発明の範囲内にはいり、また上記２つ
の主構成を有する装置は、鋼種に応じて適宜選択され、
得られる鋳片の表面を圧着するか溶剤することにより、
表面性状、内質が一層良好なスラブを有利に製造するこ
とが可能となる。

ついでながら、本発明の装置によれば、その構成から明
らかな如くモレ（漏鋼）の恐れはまったくなく、更に大
型スラブの製造の際には注湯流による影響は更に大きく
なるが、本発明の上記構成に基き、その影響を全く防止
し、大型スラブを支障なく作製することが可能である。

実施例 以下、本発明の方法を実施例に従って更に具体的に説明
すると共に、その奏する効果を実証する。

しかし、本発明の範囲はこの実施例により何等制限され
ない。

実施例１ 第１図に示したように鋳型上下側面に埋設された加熱手
段（高周波誘導加熱装置）を有する鋳型を用いて、また
比較のために従来の加熱手段を含まない第３図に示した
ようなＣＣ用鋳型を用い、同じ条件下で鋼材を形成した
。該鋼の組成はＣ００１３％、Ｓｉ０．３９％、Ｍｎ１
．４１％、Ｐｏ、０５％、Ｓｏ、００４％を含有するも
のであった。かくして（尋だ鋼材を圧延処理し、得られ
た各サンプについて湯シワ、二重肌、コールドシャット
、へこみ、割れ等につい“て検査した。結果を以下の第
１表に示す。

第１表 ここで、「湯シワ」、「二重肌」、「へこみ」について
は、主として溶鋼の不均一な流れに起因するものであり
、特に「湯シワ」は鋳片表面が波打ち状態となった状態
である。また、「二重肌」は鋼塊表面の凝固面が二重に
なった状態をいい、「へこみ」は鋼塊表面のへこみを意
味する（大きなものでは４〜５ｍｍはどもある）。−ま
た、「コールドシャット」（通常１〜２ｍｍ程度）とは
、例えばタンディツシュと鋳型との接続用耐火物内面に
生成した薄いシェルが鋳型の水平方向での振動により引
きちぎられ、これが原因となって鋳片の厚み方向に発生
する割れを表す。

最後に、「割れ」とは先に注湯された溶鋼のシェルが引
抜きの際に後から注湯された湯と共に引抜かれることに
起因して生ずる鋳片厚み方向の割れ、あるいは溶鋼の鋳
型への焼付けやスカム巻込み後、水平方向に引抜かれる
際に生ずる割れなどである。

第」表の結果から明らかな如く、本発明の装置によって
得られる鋼材は従来法によるものよりも高品位である。

従って、本発明により得られる鋳片は表面性状が著しく
改善されたので、次工程における表面欠陥に起因するト
ラブルは一掃されるものと期待される。

尚、溶鋼内での介在物は軽いために極く初期の段階で加
熱帯内で浮上し、特に径１００μｍ以上のものはスライ
ム法でカウントした結果、従来のＡ以下であることがわ
かった。

更に、得られた本発明による鋳片（２００〜２５０ｍｍ
厚〉を２５ｍｍ程度の厚さまで圧延（圧下比８）し、こ
の試験片をＨＩＣ試験（酢酸水溶液に浸漬）に付したと
ころ、結果は極めて良好であった。また、Ｌ方向引張り
強さも２〜５％向上することが確認された。これは、本
発明の方法によりＰＳＳ等の偏析が軽減されると共に、
介在物も減少したことによるものと思われる。

第２図に示した装置についても同様に操作したが、得ら
れた結果は第１図のものと同様に優れた結果を与えた。

特に、この態様の装置ではＰ、、ｓ等の偏析軽減並びに
介在物の軽減効果に優れていることがわかった。

発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明の鋼の二方向水平連
続鋳造用加熱鋳型を使用し、鋼材を製造することにより
、従来の加熱手段を設けてない二方向水平Ｃ，Ｃ装置を
用いた場合にみられた諸欠点を殆ど解消することが可能
である。即ち、ノズル下部の不均一な凝固シェルの生成
が抑制され、かつシェルの生成位置をコントロールし得
ることから、注湯流がシェル形成に及ぼす影響をまった
く排除することができ、このために生ずる湯シワ、二重
肌、割れ等の各種の問題が解決される。従って、表面欠
陥のまったくない、表面性状の著しくすぐれた鋳片を生
産性よく得ることができる。

更に、本発明の装置では大型化に伴う、乱流の影響の増
大にも対処でき、大型のスラブをも有利に作製できる。

従って、本発明は高品位の鋳片を能率よく形成でき、ま
た大型スラブの製造も可能であることから、鋳片、鋼材
作製において極めて有利なものといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二方向水平連続鋳造用加熱鋳型の好ま
しい１態様を示す模式的な図であり、第２図は本発明の
二方向水平連続鋳造用加熱鋳型の別の態様を説明するた
めの第１図と同様な図であり、 第３図は従来の二方向水平連続鋳造装置を説明するため
の模式的な図である。 （主な参照番号） １．２０・・水平鋳型、　２．２１・・孔（開口）、３
．２３・・導管、　４．２４・・タンディツシュ、５・
・加熱手段、　６・・冷却手段、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）水平鋳型と、該鋳型の上部壁面に設けられた開口
   部と導管を介して連通する鋳型キャビティー内に溶鋼を
   注湯する注湯手段と、前記鋳型の開口部近傍の上、下面
   または下面に埋設された加熱手段と、該加熱手段の両側
   に設けられた溶鋼を冷却するための冷却手段と、前記鋳
   型に連結され、これを水平方向に往復させる振動装置と
   、該鋳型内で凝固シェルを形成しつつある溶鋼を二方向
   に引抜くための引抜き装置とを備えていることを特徴と
   する鋼の二方向水平連続鋳造用加熱鋳型。 （２）前記加熱手段が前記水平鋳型底面にのみ埋設され
   、前記溶鋼上面が保温材により保温されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の加熱鋳型。 （４）前記引抜き装置が無端ベルトであり、かつ該無端
   ベルト内には溶鋼冷却用のシャワー装置が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項または３項に
   記載の加熱鋳型。 （５）注湯手段に収納された溶鋼を、振動装置より水平
   方向に往復運動し、該注湯手段とその下部の導管を介し
   て開口部に連通する水平鋳型キャビティーに密閉状態で
   注湯し、次いで該鋳型内の溶鋼を、該鋳型上下両壁面ま
   たは底面に埋設された加熱手段により加熱した後、該加
   熱手段の両側に設けられた冷却手段により強制冷却しつ
   つ引抜き装置により相互に逆の水平二方向に引抜くこと
   を特徴とする鋼の二方向連続鋳造方法。 （６）前記加熱が前記鋳型底面に埋設された加熱手段の
   みにより行われ、溶鋼上面が保温材により保温され、溶
   鋼は一方向凝固されることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の方法。 （７）前記引抜きが二方向に同時に連続的に行われるか
   、あるいは一定の周期で交互に行われることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項または第６項記載の方法。