JPS63180362A - 鋼塊の製造方法およびその装置 - 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〕 本発明は鋼塊の製造方法およびその装置に係り、特に鋳
型内に注入した溶鋼上面に溶融スラグを装入し、溶融ス
ラグにエネルギーを供給して溶鋼を加熱、保温する大型
鋼塊の製造方法およびその装置に関する。

〔従来の技術〕

凝固収縮に伴なう鋼塊の欠陥を防止するために、鋼塊頭
部に押湯を付けることが一般的に行われ、押湯の保温法
には各種の工夫がなされている。中でも押湯自溶鋼面の
上に溶融スラグを装入し、その溶融スラグ内に電極を浸
漬して電極と溶鋼の間、あるいは複数の電極間に電流を
流し、スラグの抵抗発熱を利用して押湯的溶鋼を加熱す
る方法はすでに公知であり、工しクトロスラグホットト
ップ法と呼ばれている。

この方法は、特開昭４７−３９８１７号等にオーストリ
アＶＥＷ社カブフエンベルグ工場での実施例が報告され
ており、同工場ではＢＥＳＴ法と称している。その概要
は第２図に示す如く、定盤２上に鋳型４が載置され、そ
の上に液体によって冷却された押湯枠６が乗っている。

溶鋼８は鋳型４に接する外側から凝固殻１０を形成し、
押湯枠６の中に溶融スラグ１２が装入され、その外側は
凝固スラグ１４となっている。溶融スラグ１２には消耗
性電極１６が浸漬され電源１８に接続している。また、
直流電流の重畳により特殊な冶金反応を付加する場合に
は補助Ｔｉ極２０が設けられる。

上記装置によれば切り捨てられる押湯の量をできるだけ
少なく抑え、かつ鋼塊内での収縮孔の発生を避けられる
ばかりか、鋼塊底部の負偏析、頭部の正偏析および介在
物の改善が可能である。

また、イタリアのチル二社においても、耐溶損性の耐火
物でライニングした非水冷式の押湯枠を用いて鋳造して
いる。

しかしながら、これらの方法により大型の鋼塊を製造す
る場合には次のような問題があった。すなわち、非水冷
式の押湯枠を用いた場合その熱容量により冷却されて、
注入直後にはスラグ、溶鋼の凝固殻が形成されるが、ス
ラグへのエネルギー供給開始と共にこれらが再溶解し、
凝固収縮によってできる鋳型と溶鋼凝固殻の隙間に流れ
込む。

凝固殻が再溶解しない場合でも融点の低い液状スラグだ
けが流れ落ち、その結果、頂部に残留するスラグ浴の液
面が低下して、所要のジュール熱を発生させるに必要な
溶融スラグの電気抵抗を確保できなくなる。また、溶融
凝固殻まで再溶解した場合には、比重の大きい溶鋼が優
先的に隙間に流れ込むため鋼塊外面は２重肌になり、厚
板等の製品に残って品質を悪化させるばかりか、鋼塊の
型抜きが困難になる。また、押湯枠よりさらに下方の、
鋳型本体内面の凝固殻まで再溶解すると、長時間溶鋼が
接するために、鋳鉄製鋳型の内面が溶損する問題も生じ
て（る。

一方、液体冷却方式の押湯枠を使用した場合には、鋳造
期間を通してスラグならびに溶鋼の凝固殻が形成される
が、凝固収縮により溶鋼凝固殻と押湯枠および鋳型との
間に隙間が形成される際、収縮量の差からスラグと溶鋼
の凝固殻の接合面にずれが生じ不連続となる。その結果
、この不連続部よりスラグが流れ落ち、前記と同じ問題
を生じる。

この問題を解決する方法として、スラグに面する溶鋼の
縁部を冷却することを基本思想とし、冷却された押湯枠
と溶鋼凝固殻との間にできた隙間内に進入しようとする
スラグを、隙間入口において凝固させてシール栓を形成
し、更にスラグがそこに進入するのを防止する方法が特
開昭５３−７３４２５号に示されている。この方法にお
ける押湯枠の冷却は、耐火物質で部分的にその側部が裏
付けされた金属構造物の金属構造により熱が吸収されて
冷却が行われる場合、すなわち、熱容量で冷却、凝固さ
せる場合を含む。

第３図、第４図および第５図は上記方法に示されろ実施
例である。第３図で溶鋼の縁部と押湯枠６の冷却内壁間
の接触域においてはＡ地点からＢ地点までが強力に冷却
される。溶鋼凝固殻が収縮するとＡＢ間の冷却された溶
鋼凝固殻ばＡ’　Ｂ’に移動する。スラグはこの収縮に
より形成された環状隙間に入るが、隙間の入口で固化さ
れ、更に進入しようとするスラグに対してシール栓２２
を形成する。このシール栓２２のも成により、スラグ浴
の高さはほぼ一定に保たれるので、ジュール熱を発生す
るための通電状態は変化しない。それ故に必要なエネル
ギーの供給だけでなく、それに依存する冶金学的効果は
長い時間にわたり一定に維持される。

次に、第４図は溶Ｗ４Ｂを鋳型４よし上まで注がない場
合の実施例で、突出部２４が溶鋼凝固殻の収縮を妨げな
いよう、円錐面２６には垂直線に対して角度αを設けて
いるが、凝固収縮時には前記と同様ＡＣ〜Ａ’　Ｃ’間
にスラグのシール栓２２が形成される。また、第５図は
金属構造物２８に耐火物３０が裏付けされた押湯枠が使
用され、金属構造物２８の熱吸収により冷却して同様の
ことを行う実施例である。

以上の如く、上記従来の方法によればスラグ、溶鋼が鋳
型と凝固殻の間隙に流入するのを防止することが可能で
あるが、冷却した押湯枠を用いた場合には次の欠点があ
る。

（イ）　鋼塊内の収縮孔の発生を防止するには残溶鋼深
さに対して残溶鋼の未凝固表面積が大きいほど、すなわ
ち残溶鋼プールが偏平なほど有利である。しかるに上記
方法においては、押湯枠内の鋼浴面周辺を常に凝固させ
ているため未凝固表面はその内部に限定され、残溶鋼プ
ール形状の改善効果が制約される。

（ロ）　溶融スラグ側面および溶鋼を積極的に冷却して
いるため熱損失が大きく、鋼塊重量を当りの所要投入電
力量が大きくなる。これは電源設備費、操業費の増加を
招く− （ハ）　　同一鋳型では湯＊＜ｍ塊重量）の変更が難し
い。

（ニ）鋳型ごとに押湯枠を冷却するための設備を要し設
備費がかさむ。

一方、非冷却式の押湯枠の場合には、スラグ、溶鋼が鋳
型と凝固殻との間隙に流入するのを防止する技術は公開
されておらず、２重肌の対応に苦慮し、エネルギー投入
に際し制約を受けるという問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、溶融
スラグにエネルギーを供給する押湯法において、鋳型と
凝固殻の間に溶鋼および溶融スラグが流入するのを防止
し、鋼塊頭部の保温を有利に実施して残溶鋼のプール形
状を偏平に保ち、溶鋼の凝固収縮に起因する収縮孔の発
生を避けられる鋼塊の製造方法およびその装置を提供す
るにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記の本発
明の目的は次の２発明によって達成される。

第１発明の要旨とするところは次の如くである。

すなわち、鋳型内に溶鋼を注入し、前記溶鋼面上に溶融
スラグを装入し、前記溶融スラグにエネルギーを供給し
て前記鋳型内の溶鋼を加熱保湿する鋼塊の製造方法にお
いて、前記鋳型上部の内面に環状の枠を設け前記枠の下
端と鋳型との隙間をシールした後前記枠内に溶鋼を注入
し、前記鋳型内面に形成された凝固殻と前記枠とを一体
化させて内部に前記溶鋼および溶融スラグを湛える容盟
を形成し、前記溶鋼および溶融スラグが鋳型と鋳型に接
する凝固殻との間に形成される隙間に流入するのを防止
することを特徴とする鋼塊の製造方法である。

第２発明の要旨とするところは次の如くである。

すなわち、鋳型内に鋼塊を注入し前記溶鋼面上に溶融ス
ラグを装入し前記溶融スラグにエネルギーを供給して前
記鋳型内の溶鋼を加熱保湿する鋼塊の製造装置において
、前記鋳型の内面に設置され下端全周が前記溶鋼に浸漬
し上端全周が前記溶融スラグ面より高い環状の枠と、前
記枠の下端と前記鋳型との隙間を閉塞するシール部材と
、を有して成り、前記枠内に溶融スラグを収容すること
を特徴とする鋼塊の製造装置である。

本発明の詳細を第１図に図示の実施例により説明する。

第２図の従来装置と同様な部分は重複するので説明を省
略するが、本発明の特徴とするところは、鋳型４の内側
に少なくとも溶鋼８、溶融スラグ１２の未凝固期間中は
存在し、凝固殻１０と一体化する環状の枠３２を設けた
ことである。

枠３２は下端全周が溶鋼８に浸漬し上端全周が溶融スラ
グ面より高い高さを有し、枠フレーム３４および枠ライ
ニング３６から構成され、枠フレーム３４はその全面も
しくは内面を第１図に示す如く枠ライニング３６で裏打
ちされている。

枠３２は、溶鋼注入中は、鋳型４内に落下しないように
図示されていない固定具により支持されているが、注入
後は鋳造期間中を通じて、凝固殻の上下方向の収縮に追
随するよう昇降自在にガイドするだけでよい。

枠ライニング３６の材質は耐火物もしくは断熱材である
が、耐溶損性のすぐれた耐火物、特にＣａＦを含むスラ
グに対して耐溶損性の高いＡｌ２Ｏ３質、ＭｇＯ質、Ｃ
ａＯ質を主成分とする耐火物もしくはＭｇＯ質と炭素を
主成分とする耐火物が好ましい。

また、枠フレーム３４は溶鋼８と接した場合に一体化し
やすい材質のものを使用するが、一方鋳造期間中は枠ラ
イニング３６の膨張に耐え、溶鋼８、溶融スラグ１２を
漏洩しないものでなくてはならない。かかる材質として
例えば鋳鉄、鋼板等が挙げられるが、凝固殻１０との一
体化を図るため、その下端を薄くシ、溶鋼注入中にその
一部をあえて溶解させて凝固殻１０との接合性を向上さ
せろ場合もある。

枠３２の下端と鋳型４との上記の隙間は極力狭くして溶
鋼８の流入を防止すべきである。その理由は、枠３２は
鋳造終了時において鋼塊と一体化しているが、鍛造ある
いは圧延にかける際に枠３２を取り除く必要があり、枠
３２の外面側に侵入し凝固した溶鋼は枠フレーム３４を
ガス切断等で除去するのを妨げ、また鋼塊歩留を低下さ
せるからである。従って、枠３２の下端は鋳型４の内面
形状に合わせて製作し、枠３２の下端と鋳型４との隙間
には、アスベスト、砂、ダライ粉等のシール部材３８を
充填しておくのがよい。

また枠３２は上記説明から明らかな如く、回収再使用は
困難であるので消耗品となる。従って枠フレーム３４、
枠ライニング３６は厚さを薄くシ、形状を簡素化して製
作費を下げるのが望ましい。

なお本発明の装置では要求される鋼塊重量に合わせて枠
の下端レベルを調整することにより、同一の鋳型で任意
の重量の鋼塊を製造できる利点もある。　本発明では、
鋳型の内面に枠３２を設け、枠３２の下端と鋳型との隙
間をシールし、枠３２と凝固殻１０を一体化させ、鋳造
期間中、枠内部に溶鋼、溶融スラグを保持して、鋳型４
と凝固殻１０の隙間４０に溶鋼および溶融スラグが流入
するのを防止することにより、溶鋼の凝固収縮に起因す
る収縮孔の発生防止を有利に実施する乙とができた。

〔実施例〕

第１図に示す本発明法によ）＋３４ｔの偏平鋼塊を製造
した。すなわち、１０５０關Ｘ２２５０ｍｍの断面寸法
の鋳型に１６閣厚の鋼板の内面に４５１厚のＭｇ０−Ｃ
れんがを高さ５４０−までライニングした枠を設け、枠
の下端と鋳型との隙間にはアスベスト布、ダライ粉から
成るシール部材を１０〜２０間厚さに充填して閉塞した
。

上記の鋳型に溶鋼を枠の下端から３００ｍ上方まで、す
なわち１９００ｍの高さまで下注ぎし、次に１５６０℃
溶融スラグを２００鴫の高さまで注入した後、径４５０
ｍｍの鋼製電極を用いて、最大７００　ＫＷＸＨｒ／ｌ
、平均２４０　ＫＷ、　Ｈｒ／　ｔのエネルギーを投入
した。　鋳造終了後、型抜きして鋼塊を調査したが外面
には２型肌スラグの洩れはなく、内質もすぐれ、また鋳
型内面の溶損もなかった。

〔発明の効果〕

本発明は上記実施例からも明らかな如く、鋳型の上部に
枠を設け、枠の下端と鋳型との隙間を閉塞し、枠と凝固
殻を一体化して溶鋼と溶融スラグを湛え、溶融スラグに
エネルギーを供給するととによって、溶融スラグ、溶鋼
が鋳型と凝固殻間の隙間に流入するのを防止すると共に
、鋼塊頭部の保温を有利に実施し、収縮孔、ポロシティ
、偏析の少ない、内部品質のすぐれた鋼塊を得ることが
できろ。

本発明ば鋼塊の内部品質が製品品質を左右する発電機ロ
ータ材、圧延機のバックアップロール用素材のような高
級な大型鍛鋼品およびざくのない極厚板素材の製造を目
的として、凝固中の溶鋼上部を溶融スラグを用いて加熱
保温するに際し、安定した操業および優れた品質の確保
を達成する上で極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示す鋼塊の製造装置の断直図、
第２図は従来のＢＥＳＴ法を示す製造装置の断面図、第
３図、第４図および第５図はいずれも従来の押湯法を示
す製造装置の断面図である。 ４・・・鋳型　　　　　８・・・溶鋼 １０・・・凝固殻　　　１２・・・溶融スラグ３２・・
・枠　　　　　３４・・枠フレーム３６・・・枠ライニ
ング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型内に溶鋼を注入し、前記溶鋼面上に溶融スラ
   グを装入し前記溶融スラグにエネルギーを供給して前記
   鋳型内の溶鋼を加熱保温する鋼塊の製造方法において、
   前記鋳型上部の内面に環状の枠を設け前記枠の下端と鋳
   型との隙間をシールした後前記枠内に溶鋼を注入し、前
   記鋳型内面に形成された凝固殻と前記枠とを一体化させ
   て内部に前記溶鋼および溶融スラグを湛える容器を形成
   し、前記溶鋼および溶融スラグが鋳型と鋳型に接する凝
   固殻との間に形成される隙間に流入するのを防止するこ
   とを特徴とする鋼塊の製造方法。
2. （２）鋳型内に溶鋼を注入し前記溶鋼面上に溶融スラグ
   を装入し前記溶融スラグにエネルギーを供給して前記鋳
   型内の溶鋼を加熱保温する鋼塊の製造装置において、前
   記鋳型の内面に設置され下端全周が前記溶鋼に浸漬し上
   端全周が前記溶融スラグ面より高い環状の枠と、前記枠
   の下端と前記鋳型との隙間を閉塞するシール部材と、を
   有して成り、前記棒内に溶融スラグを収容することを特
   徴とする鋼塊の製造装置。
3. （３）前記枠は全面もしくは内面を耐火物もしくは断熱
   材で構成した特許請求の範囲の第２項に記載の鋼塊の製
   造装置。