JPS62118948A - 高温ヘツドを有する連続鋳造鋳型 - 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 本発明は鋼のような溶融金属を連続鋳造するための垂直
またはほぼ垂直な鋳型に関するものである。特に、本発
明は高温ヘッドを有し、そこで、言い換えればメニスカ
スの位置で鋳造金属と鋳型との間の熱交換を遅くして鋳
造製品上に振動シワ（ｒｉｄｅ）ができるのを減らす銅
または銅合金製鋳型に関するものである。

従来の技術 このような鋳型は例えばフランス国特許第２．５２８゜
７３８号やフランス国特許第２．５４０．４０９号で公
知であり、これら文献では冷却液の循環によって強制冷
却される壁の上部に鋳型の壁を構成する金属よりも熱伝
導性が悪いステンレススチールの金属インサート体を設
けている。これによって、メニスカス近傍では金属の冷
却が遅れ、それによって上記振動シワの深さを浅くでき
且つこの振動シワの発生に併って生じる隆起の長さを短
くできる。上記振動シワは最終製品の品質を低下させる
表面の割れが生じやすい敏感な点になるということは知
られている。

平均厚さが数ミリメートルである上記金属インサート体
（この厚さは一定またはインサート体の上から下へ向っ
て減少している）は、それと鋳型壁との間を完全に接触
させる必要から、費用のかかる技術（一般には爆発ライ
ニング）によって固着されている。このようにしなけれ
ばならない理由は接触熱抵抗がゼロでないと鋳型全体の
熱抵抗値が予め決められず且つ再現性が得られないため
である。また、上記鋳型には鋳造製品に星形亀裂ができ
るのを防止するためのニッケル製の摩耗性表面ライニン
グが設けられていることが多い。接触熱抵抗が加わると
、上記ニッケルがその使用限度の約６００℃に近い温度
に達してしまう（上記の壁の近傍での金属の温度：約１
５４０℃）。

発明の目的 本発明の目的は上記の欠点の無い高温ヘッドを有する鋳
型用の新規な型式のインサート体を提供することにある
。

発明の構成 本発明による長さが約１０から２０ｃｍのインサート体
は耐熱衝撃性が良（且つ熱伝導性の低い耐火材料の薄い
層によって構成され、この層の厚さは、２００から５０
０μｍの間であり且つこの眉の材料と金属が接触する温
度において凝固中の上記金属が約２５から３５重量％の
固体成分を有するように選択される。

本発明に従うと、鋼等の溶融金属を連続鋳造する銅また
は銅合金製の垂直またはほぼ垂直な鋳型であって、冷却
用循環液と接触して強制冷却される上記鋳型の壁の上部
に於て、メニスカスのレベルにおける溶湯と鋳型との間
の熱交換を遅らせるために上記の銅または銅合金よりも
熱伝導率の低い材料によって作られたインサート体を上
記壁が有するような鋳型において、 上記インサート体が約１０から２０ｃｍの長さを有し且
つ耐熱衝撃性の良好な低熱伝導率の耐火材料の付着層に
よって構成され、このインサート体の厚さが１．約２０
０から５００μｍの間で、上記金属が上記付着層材料と
接触する温度に於て、凝固中の上記金属が約２５乃至３
０重量％の固体成分を有するように選択されていること
を特徴とする鋳型が提供される。

すなわち、本発明者達は、溶湯の表面での上記固体成分
が約３５％を超えた場合には、鋳型の壁に近いメニスカ
ス帯域での冷却によって厚くて剛直な隆起が生じ、この
隆起はもはや変形できず、従って前記の振動シワができ
るということを見出した。

逆に、上記固体成分が少ない場合には、メニスカスは固
さくコンシスチンシー）も剛性も有しなくなるが、２５
％以下の液体成分に維持すると鋳型での冷却が大巾に阻
害されてしまう。

上記の範囲においては、上記耐火材料は約１８００℃の
温度に耐えることができる。この耐火材料の熱伝導度は
１０Ｗ、ｍ−’ｋ　’以下である。これに対してステン
レススチール、ニッケルおよび銅合金の熱伝導度はそれ
ぞれ５０．１００および３００Ｗ、　ｍ″″に−＋であ
る。

上記の層の厚さは１ｍｍの１０分の２から５の間である
のが好ましい。これに対して従来の金属製インサート体
の厚さは数ｍｍであった。

上記耐火材料は特にアルミナ（溶融温度：　２０４０℃
；熱伝導率は２Ｗ、　ｍ−’に一’から処理によってそ
れ以上の値になる）、酸化ジルコニウム（溶融温度：　
２７００℃；熱伝導率：　ｌ　Ｗ、　ｒｒｒ’に一’）
　、チッ化ホウ素、または、好ましくは炭化クロム（溶
　。

融温度：　１８００℃、熱伝導率７．５Ｗ、　ｍ−’に
一’）である。

この材料の層は加熱した粉末材料を噴射（溶射）によっ
て、例えば、プラズマトーチまたは、好ましくはデトネ
ーンヨン（爆発）ガン（「ユニオンカーバイト社」によ
って商品化された技術）によって付着させ、次いで研磨
して作られる。この技術は支持体と肉盛り材料との間に
優れたアンカー効果を達成して凹凸の無い均一な被覆を
形成させることができる。

上記の付着層はこの付着層の厚さに等しい深さに鋳型の
壁に形成した凹部中に形成される。この凹部は上記の壁
を成す銅か、ニッケルまたはクロムの表面ライニングが
存在する場合にはこれらライニングに形成される。

本発明の他の特徴と利点は本発明の特殊な実施例に関す
る以下の説明から明らかになるであろう。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例により説明す
る。

実施例 第１図において、銅製の壁１は、深さが１ｍｍの１０分
の２から３で、高さが溶融金属の振動と平均レベルの変
動を考慮に入れたメニスカス領域をカバーする１５セン
チメートルの凹部２を有している。

この凹部２はデトネーションガンによって溶射した後に
研磨した（：ｒ３Ｃ２の付着層３で埋められている。

第２図では、凹部２′が鋳型の壁ビをカバーする厚さ０
，３ｎ＋ｍのクロムの被覆４に形成されている。上記材
料３′は鋳型の内部表面に接している。

第３図はメニスカス（縦座標０）の表面からの距離に対
する鋳型を介して発散する熱の表面熱線束の変化を示す
グラフである。第３図のグラフから、本発明による炭化
クロムのインサート体を備えた鋳型〈曲線Ｂ）と、イン
サート体の無い従来の鋳型（曲線Ａ）とを用いて得られ
た、鋳型から求めた熱線束の局部密度Φ。の値の差が比
較できる。約ｄ＝７０ｍｍの所に点線で示した直線Ｃは
インサート体の下限に対応している。そして、このこと
は、高さが約１５０印のインサート体の場合には、メニ
スカスがこのインサート体のほぼ中間の高さの所に来て
いるということを示している。上記２つの曲線ＡとＢは
引抜き速度が１．３　ｍ　／分で塊鉄インゴットを連続
鋳造した場合に対応している。

この実施例の熱交換条件において、本発明者達は、イン
サート体の無い鋳型の冷却によって得られた数学モデル
によって、鋳型と接触する鋼の表面温度は鋼の同相線（
１４９３℃）に近いということを確認した。このことは
メニスカスの隆起端部が大巾に凝固しているということ
を示している。鋳型と接触して凝固した成分を約３０％
にするためには、メニスカス近傍で銅の壁を介して行わ
れる熱抽出を４分の１にする必要があることを本発明者
達は見出した。

第３図かられかるように、上記の目的に合わせて、イン
サート体の帯域において鋳型を介して抽出される熱線束
密度はほぼ４分の１になっている。

すなわち、従来の鋳型ではメニスカス近傍で抽出される
熱線束密度は２ＭＷ／ｃｉ（曲線Ａ）であるが、炭化ク
ロムの薄いインサート体を用いることによりこの値は５
００ＫＷ／ｃｒｄの近傍になる。

さらに、インサート体の出口（点線で示した直線）以後
では、局部的に測定した熱抽出量が従来の鋳型で得られ
る値に近づいている。これによって、インサート体より
下の鋳型全体を冷却をインサート体の存在によって乱す
ことがないことが確かになる。

第４．５図から、１．３ｍ／分の速度で且つ一分間当り
１１７回の振動周期で鋳造した低炭素含有鋼のスラブの
表面の縦方向プロフィルを比較することができる。第４
図は本発明によるインサート体を備えた鋳型の壁土で凝
固して得られたプロフィルに対応し、第５図はインサー
ト体の無い従来の鋳型によって得られた同様なプロフィ
ルである。

インサート体を用いることによって鋳片表面での振動シ
ワの深さが顕著に減少して規則性が向上していることが
明らかにみられる。同様な鋳造条件で実施した試験によ
って、振動シワの深さが規則的に２５乃至４０％減少す
ることがわかった。

平均の炭素量（すなわち、炭素含有率が約０．１％）の
鋼スラブについて速度０．８　ｍ　／分、振動周期８０
回／分で鋳造した試験から、従来の鋳型すなわち本発明
によるインサート体の無い鋳型において凝固されたスラ
ブの一次表皮の凝固構造の差を明らかにすることができ
た。

すなわち、上記スラブを縦方向に切り出し、ベシエーボ
ジャール（Ｂｅｃｈｅｔ−Ｂｅａｕｇｅａｒｄ　）試薬
で処理したサンプルを観察した結果、インサート体の無
い従来の鋳型の場合にはシワが深く且つメニスカスの所
に凝固した隆起部が形成されることによる不均一凝固に
よってシワが長くなっていることが明らかになった。こ
の場合の凝固シワの深さは約１．７ｍｎ＋であった。本
発明によるインサート体を有する鋳型の場合には、シワ
の発生は目立たず、凝固シワの侵入深さは単に０．９＋
＋＋ｍで、この値はインサートの無い場合の値の約半分
である。

本発明は例示として示した上記の実施例および適用例に
のみ限定されるものではないことは理解できよう。特に
、インサート体の寸法は鋳型および鋳片に合せることが
できる。鋳造パラメータ（引抜き速度、振動周期）も合
せることができる。

また、本発明の鋳型はスラブの外に他の製品（ブルーム
）の連続鋳造にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鋳型の壁の部分断面図、第２図は
鋳型が表面ライニングを備えている場合の第１図と同様
な図、 第３図はメニスカス（縦座標０）の表面からの距離に対
する鋳型を介して発散する熱の表面熱線束の変化を示す
グラフ、 第４図は本発明による鋳型で連続鋳造したスラブ上の振
動シワのプロフィルを示す図、第５図はインサート体の
無い鋳型の場合の第４図と類似の図である。 （主な参照番号） ■・・壁、　　　　　　　　２・・凹部、３・・インサ
ート体、　　　４・・ライニング特許出願人　アンスチ
チュ　ドウ　ルシェルシュドゥ　ラ　シテルルジー　フ
ランセ ーズ　（イルシッドド）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼のような溶融金属を連続鋳造する銅または銅合
   金製の垂直またはほぼ垂直な鋳型であって、冷却用循環
   液と接触して強制冷却される上記鋳型の壁の上部に於て
   、メニスカスのレベルにおける溶湯と鋳型との間の熱交
   換を遅らせるために上記の銅または銅合金よりも熱伝導
   率の低い材料によって作られたインサート体を上記壁が
   有するような鋳型において、 上記インサート体が約１０から２０ｃｍの長さを有し且
   つ耐熱衝撃性の良好な低熱伝導率の耐火材料（３、３′
   ）の付着層によって構成され、このインサート体の厚さ
   が、約２００から５００μｍの間で、上記金属が上記付
   着層材料と接触する温度に於て、凝固中の上記金属が約
   ２５乃至３０重量％の固体成分を有するように選択され
   ていることを特徴とする鋳型。
2. （２）上記耐火材料（３、３′）が約１８００℃以上の
   溶融点を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の鋳型。
3. （３）上記耐火材料（３、３′）が約１０Ｗ・ｍ＾−＾
   １Ｋ＾−＾１以下の熱伝導度を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載の鋳型。
4. （４）上記耐火材料（３、３′）がアルミナ、酸化ジル
   コニウム、チッ化ホウ素、炭化クロムの群から選択され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   または第３項に記載の鋳型。
5. （５）耐火材料（３、３′）の上記付着層が加熱粉末材
   料の噴射によって得られることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれか一項に記載の鋳型。
6. （６）上記付着物がデトネーションガンを用いて形成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の鋳
   型。