JPS6121142Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は溶融金属の連続鋳造用の鋳型に関し、
特に鋳片のコーナー部に発生する縦割れなどの表
面欠陥の防止を可能とする鋳型の提案を目的とす
るものである。 溶融金属から直接凝固鋳片を製造する連続鋳造
機では、凝固鋳片の形状および表面凝固殻層は冷
却機能を有する鋳型内で形成される。従つて鋳型
内での初期凝固は、均一な凝固層の形成、表面性
状の優れた凝固殻を得る点で極めて重要である。
しかし乍ら、一般に溶融金属は凝固の過程および
凝固殻の温度降下の影響で熱収縮が起り、鋳片と
鋳型内面側壁との接触が不均一となるため、鋳型
内の全域で凝固殻表面から冷却用銅板によつて均
等に抜熱を行なうことが困難であり、特に凝固殻
のコーナー部での不均一抜熱即ち不均一な層厚の
凝固殻の形成が生じ易く、良質な鋳片表面性状を
得る点で問題となる。 現在、一般に使用されている連続鋳造鋳型の構
成の概略を第１図に示す。現状では鋳型内面を構
成する冷却機能を有する銅板は平板状であつて、
鋳型の内面は平面で構成されているが、短辺１側
には一般に第１図ロに示すように、溶融金属の特
性による凝固および熱収縮に相応する通常1.0
％／ｍの勾配がつけられて、鋳片凝固殻表面と鋳
型短辺１′との密着性をよくして均一な冷却を図
り、鋳造条件に対応してこの平板状の面の勾配を
調節し、凝固殻の層厚を均一にし、鋳片のコーナ
ー部が変形することを防止している。 しかし乍ら、例えば溶鋼の連続鋳造に当つて
は、鋳片を高速度で鋳造する場合または中炭素鋼
（Ｃ：0.09〜0.14％）を製造する場合には、コー
ナー部が変形され易く鋳片コーナー部に縦割れな
どの表面欠陥が発生し、甚だしい場合はブレーク
アウトになることもある。 このような欠陥の原因は、高速鋳造や中炭素鋼
の鋳造における鋳型内の鋳片の支持冷却機構に問
題点があるためと推考される。 本考案は従来鋳型の上記問題点を解消して、鋳
型中央部とコーナー部とにおける抜熱を均一にす
るために、鋳型内面側壁形状を部分的にまたは全
面的に凹形状にすることによつて、鋳型内で形成
される凝固層厚を均一にして鋳片表面欠陥、特に
コーナー部の縦割れ欠陥を防止し得る連続鋳造用
鋳型を提供するものである。 本考案は溶融金属の連続鋳造用鋳型の内面形状
を、鋳型の縦断面における内面側壁の形状が、鋳
型内面側壁の上端と下端とを結ぶ直線よりも内側
に凹形状であつて、かつ内面側壁の上部の曲率半
径R₁が下部の曲率半径R₂よりも小さいR₁＜R₂で
あるような内面形状を有する連続鋳造用鋳型であ
る。具体的には所定の鋳造条件において最適の傾
斜をなす従来の平板状の鋳型内を通過する鋳片の
収縮軌跡の曲率半径R₀を基準にして、鋳型内メ
ニスカスを含む上部側壁域の形状を、上記曲率半
径Ｒ₀よりも小さい曲率半径R₁の凹形状とし、鋳
型内面側壁の下部域を上記曲率半径R₀よりも大
きい曲率半径の凹形状とすることにより、鋳型内
における鋳片凝固層表面と鋳型側壁との全般にわ
たつての密着性を改善し、鋳片コーナー部と中央
部の抜熱が均一になるようにして均一な凝固殻を
形成させ、コーナー部の縦割れ欠陥を防止して表
面性状の優れた鋳片を得るようにした溶融金属の
連続鋳造用の鋳型である。 以下本考案の詳細について説明する。 本考案者等は、従来鋳型による鋳片コーナー部
に発生する縦割れなどの表面欠陥の原因は、鋳型
内における鋳片と鋳型との接触に関して支持冷却
機構に問題があり、鋳型内面と鋳片表面との接触
性の不均一による抜熱の不均一に起因するもので
あるとの観点から、先づ通常使用されている鋳型
における鋳造時の抜熱特性について調査研究をし
た。例えば溶鋼の連続鋳造において、第１図に示
した従来鋳型の短辺銅板内に熱伝対を装着し、中
央部とコーナー部とで銅板の熱流束を測定した。
第２図はその結果の趨勢を示す鋳型短辺抜熱特性
曲線であつて、短辺中央部の抜熱特性に比較し
て、コーナー部はメニスカスから暫くの間は中央
部と殆んど同様の抜熱特性を示し問題がない状態
であるが、その後鋳型の下部に至るに従つて、コ
ーナー部の抜熱は中央部に比して劣つてくること
が示されている。この結果について考察すると、
メニスカスから少し下つたところまでは、鋳片コ
ーナー部は中央部と同様に鋳型と良好な接触状態
を維持しているが、鋳造が進行して下方に向うに
従つて次第にその接触が不良となり、空隙が発生
して抜熱量が低下することを示すものであつて、
このようにしてコーナー部での凝固殻の発達に遅
れが生じ凝固殻厚が不均一になつて鋳片コーナー
部の縦割れ発生の原因となる。 従来は、このような現象に対しては第３図に示
すように、短辺内壁銅板の傾斜を増大するような
対策を採用していたが、満足な結果が得られてい
ない現状である。 本考案は、上記熱伝達についての実験結果（第
２図参照）から第４図に示すように、従来の平板
状の傾斜銅版に対し凹形状をなす銅板３としたも
のである。即ちメニスカス部から少し下方までの
範囲で凝固殻層が薄く変形し易い範囲ａでは、所
定の鋳造条件で最適な傾斜平板状銅板の鋳型内に
おいて、鋳片の画く基準となる軌跡の凹形状の曲
率半径R₀より小さい曲率半径R₁の曲線として接
触面積の増加を図り凝固殻の形成初期における殻
の形成を容易にし、抜熱量の減少する範囲ｂでは
曲率半径R₂を上記基準曲率半径R₀より大きくし
て、鋳片と鋳型短辺の接触を図るべく、全体とし
て鋳型銅板の表面を内側に凹形状を示すようにし
たことによつて（第５図R₁＜R₀＜R₂参照）、鋳片
凝固殻層が発達し冷却されるに従つて発生する鋳
片の収縮によく追従し、鋳型短辺内面が鋳片凝固
殻表面とよく接触して均一な抜熱状態が維持され
るようになつた。 この鋳型短辺内面の形状は溶融金属の特性、鋳
片の形状、鋳造条件によつて定まる通常の鋳型内
面における抜熱特性曲線（第２図）に基づいて、
メニスカスから鋳型下端を結んだ直線より内側に
凹形状をなす曲面を鋳型短辺内面に附与すること
を特徴とするものである。第５図は本考案の鋳型
の１例であつて、R₀は通常鋳型の場合の鋳片の
収縮軌跡、R₁はメニスカスから少し下までの範
囲、またR₂は下部域でのそれぞれ鋳型短辺内面
の曲率半径であつてR₁＜R₀＜R₂である。なおこ
の形状は鋳造速度が異る場合、鋳型短辺内面の湾
曲の傾向は第６図イ，ロに示すような構造もとり
得るものであり、ハは従来の平板状銅板を示す。 本考案の湾曲形鋳型と通常の平板状鋳造とを使
用して比較試験を行つたところ、低炭素鋼では比
較的問題は少なかつたが、次表に示すように中炭
素鋼（Ｃ：0.09〜0.14％）の鋳造においては、本
考案の鋳型を使用した場合は、コーナー割れの発
生率が零であつたのに対し従来の通常鋳型では27
％の発生率を示した。

【表】 以上はスラブ連続鋳造器の主として鋳型短辺に
ついて説明したが、スラブのみならずブルーム連
続鋳造用鋳型の場合にも適用される。 本考案の鋳型の使用によつて、上述の説明のよ
うに、鋳片と鋳型短辺内面との接触が改善され、
均一な抜熱によつて鋳片の凝固殻層を均一に発達
させることが出来、鋳片コーナー部に発生する縦
割れの欠陥を防止できるばかりでなく、鋳型を離
れた後に発生するブレークアウトの原因の除去に
も貢献する大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の鋳型構成を示す説明図、第２図
は従来鋳型による短辺抜熱特性を示す図面、第３
図は従来鋳型における短辺の傾斜調節の説明図、
第４図は本考案の鋳型短辺の凹形状を示す説明
図、第５図は本考案の実施例の鋳型短辺内面が示
す凹形状の説明図、第６図は異つた鋳造速度に対
応するそれぞれの短辺形状の例を示した説明図面
である。 １，１′……従来の鋳型短辺、２……鋳型長
辺、３……本考案の鋳型短辺、R₀，R₁，R₂……
曲率半径R₁＜R₀＜R₂。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶融金属の連続鋳造用鋳型短辺内面の形状にお
   いて、鋳型短辺の縦断面における内面側壁の形状
   が、鋳型短辺内面側壁の上端と下端とを結ぶ直線
   よりも内側に凹形状であつて、かつ内面側壁の上
   部の曲率半径Ｒ₁が下部の曲率半径Ｒ₂よりも小さ
   いＲ₁＜Ｒ₂であるような内面形状を有する溶融金
   属の連続鋳造用鋳型。