JPS63278653A - 大断面健全鋳片の製造方法 - 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〉 この発明は、表面疵や内部割れ、或いは凝固途中で不純
物が濃化した溶鋼を吸引することによる偏析等の極めて
少ない健全な大断面鋳片を安定して製造する方法に関す
るものである。

く背景技術〉 一般に、大型のボイラ材（鏡板や敷板）や原子力用鋼材
等は、十分な安全性や所望性能を確保するため、例えば
４０〜５０トンにも達する大型鋳塊を作成しこれに圧下
比３〜４の圧延を加えて均質化することにより製造され
ている。

従来、これらの用途に供する大型鋳塊は通常の鋼塊法（
インゴット法）によるか一方向凝固法によって製造され
ていたが、これらの方法では、製造された鋳塊は厚板工
場での加工の前に分塊圧延等による幅出し工程を必要と
する上、高能率操業を自損して高い連鋳化率となるよう
に模様替えされた鉄鋼製造工場では鋼塊法や一方向凝固
法そのものの操業がなじまな（なってきていた。

しかも、一方向凝固法では得られる鋼塊は品質的に良好
であるものの歩留りが悪く、生産性にも劣ると言う問題
があり、一方、通常の鋼塊法では生産性は比較的高いけ
れどもＶ偏析、逆Ｖ偏析或いは沈澱晶の生成が避けられ
ず、そのため品質欠陥部を避けて使用することとなって
やはり歩留りが悪くなると言う問題点を解消することが
できないことから、新しい大型鋳塊製造技術の開発が待
ち望まれていた。

勿論、連続鋳造法による大型鋳片の製造技術も種々検討
されており、品質及び生産性の面で良好な結果が得られ
るとの報告もあるが、如何せん通常の連続鋳造は多量生
産向きの鋳片製造手段であって、例えば１００トン以下
の小ロツト品（最終製品厚が１５０Ｈ以上）でかつ大断
面の鋳片を得ようとすると耐火物コスト等の点で実操業
上大きな不利を招く上、鋳造断面が特定値より大きくな
るとやはり内質不良が生じるようになり、しかも大断面
であるが故に矯正不良によって鋳造機を損傷する機会も
多くなることから、そのままでは到底採用できるもので
はなかった。

このような状況の中で、最近、第５図に示すような、シ
ードル１等から両端開放水冷モールド２に溶鋼３を注入
すると共に、電弧加熱手段（電極）４によるアーク熱に
よりモールド中溶鋼の場面を加熱して鋳込み中の皮ぼり
ゃ沈澱晶を防止しつつ、凝固途中の鋳片をモールド下部
から連続的に引き抜いて支持ロール５で支持しながら冷
却・凝固せしめることからなる大断面鋳片の製造方法が
提案された。なお、第５図において符号６はダミーバー
ヘッドを、７は冷却媒体を示している。

そして、上記第５図に示した方法によると、比較的良好
な品質の大断面大型鋳塊を高能率で製造することが可能
となり、しかも鋼塊法等で必要とした幅出し工程を省略
できて通常の連続鋳造鋳片と同様な工程管理の下で操業
をなし得るので極めて大きな利点を享受できるものであ
ったが、実際操業による様々な角度からの検討により、
該方法によって得られる鋳片には表面疵や内部割れの発
生が認められがちであるとの指摘がなされたのである。

く問題点を解決する手段〉 そこで、本発明者等は様々な観点から今後あるべき大断
面大型鋳塊の製造手段について検討を加えたが、結局は
「能率面や現状の鉄鋼製造工場の各種事情を考慮した場
合には前記第５図で示したような方式が最も好適なもの
である」との結論に達し、該方法に指摘される前記問題
点を解消し、十分に満足できる健全な大断面鋳片を生産
性良く安定製造することを自損して更に研究を重ねたと
ころ、以下に示す如き知見が得られたのである。

即ち、 ＋ａｌ　　大断面鋳片を第５図のような方式で鋳造した
場合には、通常の連続鋳造のときとは異なって溶鋼の凝
固収縮による応力は断面の大きさに見合う分だけ大きく
なり、従って該凝固収縮応力によって凝固シェルに割れ
が多発し易くなる上、鋳片中心部に、極力低減はされて
いるものの不純物が幾らか濃縮された未凝固溶鋼が深い
範囲に亘って残存することとなる。そのため、上記割れ
が完全凝固した鋳片にそのまま持ち来たされたり、その
割れの部分に前記“不純物が濃縮された溶鋼”が吸引さ
れて偏析部を形成したり、或いは更にその後の鋳片の凝
固収縮により偏析部が割れたりすることから、より一段
と健全な鋳片を得るのが極めて困難となること。

（ｂｌ　　ところが、前記のような大断面鋳片の鋳造に
際して、モールドから引き抜かれた直後の鋳片に押圧力
を加えて鋳片の挟圧を図りつつ凝固を完了させた場合に
は、鋳片の凝固収縮による応力が緩和されることとなっ
て前述のような割れや偏析が顕著に軽減されること。

（Ｃ）シかも、上述の如き“凝固途中鋳片の挟圧”を“
鋳片の凝固シェル厚増加に伴って挟圧の程度を漸増させ
る”如くに制御した場合には、凝固シェルの急激な変形
や鋳片内部の未凝固溶鋼の急激で極端な流動が防止され
ることから製造される鋳片品質は一層向上し、極めて健
全な大断面鋳片が安定確実に得られるようになること。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 両端開放水冷モールドに注入した溶鋼をダミーバーヘッ
ドの下降により連続的にモールド下部から引き抜いて大
断面鋳片を製造するに際して、両端開放水冷モールドの
直下の引き抜き方向に鋳片を挟圧する複数の押圧装置を
配置し、モールドから引き抜かれた凝固途中鋳片の挟圧
を行うと共に、凝固シェル厚増加に伴って前記挟圧の程
度を漸増させながら鋳片の凝固を完了させることにより
、表面割れや内部割れが無く、かつ不純物濃化溶鋼の吸
引による偏析も無い健全な大断面鋳片を比較的コスト安
く安定して製造し得るようにした点、に特徴を有するも
のである。

なお、本発明の方法を実施するに際しては、より高品質
の鋳片を得るために電弧加熱等によってモールド内溶鋼
の表面を加熱すると共に、押圧装置の押圧子を水冷し、
更に鋳片外面の強制冷却を実施して鋳片を強冷すること
により指向性凝固を図ることが推奨され、更に、鋳片と
の焼付を防止して操業の安定性を確保するためには水冷
モールドをオシレーションすることが重要である。

また、凝固途中の鋳片に挟圧力を加える時期はモールド
から鋳片が出てから凝固に伴う収縮が起きる時点からで
あり、この時点より凝固収縮に見合う量（凝固したシェ
ル厚の約１０％程度）の挟圧が順次加えられることとな
るが、最終凝固部（未凝固部が１０〜２０ｍ程度となっ
た部分）においては凝固収縮に見合う量以上の挟圧を行
っても良い。

第１図はこの発明に係る大断面鋳片の製造方法の１例を
説明した要部概略模式図であるが、以下、この発明を第
１図を参照しながら更に詳細に説明する。

まず、転炉から必要分だけ出鋼された溶鋼は、ＶＡＤ炉
等の炉外精錬炉或いは必要であれば更にＲＨ炉に導かれ
て炉外精錬が施された後、レードル１に注湯される。

続いて、レードル１に収容された溶鋼はし一ドルノズル
８およびフロートノズル９を介して銅製の両端開放水冷
モールド２内に注湯される。

この両端開放水冷モールド２の内部には冷却水が流通し
ており、また該モールド２の下部には、鋳片の長辺外面
を支持すべく水冷された調合金製の押圧子１０が設けら
れている。そして、両端開放水冷モールド２及び押圧子
１０で囲まれる空間には、シリンダ１１のロッド先端に
取り付けられたダミーバーヘッド６が配されている。な
お、押圧子１０は分割されており、各々に油圧シリンダ
ー１５が配されていて、鋳片が完全凝固するまで鋳片の
凝固収縮に見合う分だけの圧下（挟圧）量が順次かけら
れる。そして、該押圧子１０の外表面に向っては、強冷
用のノズル１２が上下方向に間隔を置いて多数設けられ
ている。

両端開放水冷モールド２は公知のオシレーション機構に
より上下にオシレージロンが可能となっており、またそ
の上部にはモールド内溶鋼の表面に向かって電弧加熱手
段４（ホットトップ）が設けられ、更に鋳造時には溶鋼
表面にフラックスパウダー１３が供給されるようになっ
ている。

かかる設備の下で、両端開放水冷モールド２内に注湯さ
れた溶鋼は該モールド２の冷却作用により凝固を始め、
ダミーバーヘッド６の降下により下方に順次引き抜かれ
ていく。そして、鋳片がモールドより出た時点から、該
鋳片には分割された押圧子１０及び油圧シリンダー１５
により凝固収縮に見合う量の押圧力がかけられる。また
、これと共に冷却ミストノズル１２より強冷液が押圧子
１０の表面に吹き付けられ、押圧子１０を介して強固シ
ェルの凝固が促進される。

なお、ダミーバーヘッド６が降下するに従い、順次、分
割された押圧子ｌＯ及び油圧シリンダー１５によって押
圧（挟圧）力がかけられて行き、最終凝固部１！（未凝
固部が１０〜２０１ｍの位置）において凝固収縮に見合
う量又はそれ以上の押圧（挟圧）力がかけられる。

前述のような押圧（挟圧）力をかけることにより、静鉄
圧及び凝固収縮による応力を発生させることなく完全凝
固させることが可能となり、鋳造初期に凝固収縮に起因
して発生する表面疵や内部割れを防止することが可能と
なる。更に、このような漸増する押圧（挟圧）力の付加
により濃化溶鋼の吸引が防止され、そのため最終凝固位
置で比較的大きな押圧（挟圧）力をかけることも可能と
なって、偏析部に発生する欠陥を皆無とすることもでき
る。

また、ダミーバーヘッド６は連続的に降下するので、油
圧シリンダー１５で押圧子１０を鋳片に押し付けると鋳
片表面に押圧子１０との摩擦力が生じて表面性状が悪化
する恐れがあるが、この問題に対しては、例えば押圧子
１０表面に潤滑剤を塗布する方法や、押圧子１０及び油
圧シリンダー１５をダミーバーヘッド６の降下速度に同
期させて鋳片との相対速度をＯにする方法等で対処すれ
ば良い。

なお、押圧子１０を介しての押圧力は、凝固シェル収縮
に見合う分（３〜１０％程度）だけ鋳片を圧縮する程度
で良いが、それよりもやや高目であっても差し支えない
。

両端開放水冷モールド２にはオシレーションが掛けられ
て該モールドと鋳片との焼付防止が図られ、溶鋼につい
ては、フランクスパウダー１３の投入及びフロート（浸
漬）ノズル９により再酸化の防止が図られつつ表面を電
弧加熱されるので、円滑な鋳造作業が確保される上、介
在物の浮上促進、シャワーリング防止、沈澱晶の生成阻
止の点で一層の効果がもたらされる。

なお、第１図における符号１４は、鋳型から引き抜かれ
た鋳片を示している。

次いで、この発明を実施例によって具体的に説明する。

〈実施例〉 第１図に示す如き、モールド内溶鋼の電弧加熱手段（電
極）と鋳片の押圧子を備えた鋳造設備を準備して、レー
ドルから該鋳造設備の両端開放水冷モールドへ第１表に
示す如き成分組成の溶ｍ（ＶＡＤ精錬済）を注入し、場
面を電弧加熱しっつ幅：２３００鶴、厚み：９００鶴並
びに高さく長さ）：４０００ｆｌの大断面鋳片を鋳造し
た。

第　　　１　　　表 なお、鋳造に当ってはモールドのオシレーションを実施
し、かつモールドから引き抜かれた鋳片には押圧子及び
油圧シリンダーによって順次挟圧（押圧）力を付与する
と共に水冷却によって強力な鋳片の冷却促進を図った。

このようにして得られた鋳片の縦断面及び横断面につい
てマクロ偏析の調査を実施したところ、実質的な偏析や
内部割れは認められなかった。

更に、得られた鋳片について表面品質の調査をも行った
が、鋳片には初期凝固シェルが均一に生成しており、製
品底に至るような表面割れは見出せなかった。

なお、第２図は、従来の造塊法によった鋼片と本発明法
で得られた鋼片、並びにそれぞれについて適用溶鋼を炉
外精錬した場合としなかった場合についての「鋼片長さ
方向における介在物指数」を比較したものであるが、こ
の第２図からも、炉外精錬を行った方が介在物が少なく
なり、また従来の造塊法より本発明法による専用鋳造機
による方が優れた品質の鋳塊を得られることが分かる。

また、第３図は、鋳片の表面性状を評価した結果である
。なお、このときの挟圧（押圧）力は、凝固収縮に見合
う分だけ印加し、未凝固部が１０〜２０ｆｌになった時
点で〔凝固収縮＋５１ｍ〕に相当する力を印加した。

この第３図からは、本発明の方法を実施することにより
従来法で発生していた割れは殆んど解消されていること
が明らかであり、本発明における効果を十分に確認する
ことができる。

更に、第４図は、鋳片の横断面を鋳片の高さ方向に分割
し、その８つの面について内部割れ疵の発生位置を示し
たものである。この第４図からも、平均２．５　’ｊ１
面の疵が認められた従来法（割れの位置は×印で示した
）に比較して、本発明法（割れの位置はＯ印で示した）
では０．５ケ／面の疵しか認められないことから大幅な
品質改善がなされていることを確認できる。なお、この
第４図からは、Ｖ偏析や逆Ｖ偏析も従来法よりも改善さ
れ、偏析に起因する割れ疵も顕著に改善されていること
が分かる。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、表面疵、内部
割れ並びに顕著な偏析の無い極めて健全な大断面鋳片を
作業性良く高能率生産することができ、小ロツト品であ
ってもより一層信頬性の高い大型鋼材を能率良く安定し
て供給することが可能となるなど、産業上極めて有用な
効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法を実施するのに好適な設備の１例を
示す要部概略図、 第２図は、従来の造塊法によった綱片と本発明法で得ら
れた鋼片、並びにそれぞれについて適用溶鋼を炉外精錬
した場合としなかった場合についての「鋼片長さ方向に
おける介在物指数」を比較したグラフ、 第３図は、本発明法と従来法とによって得られた鋳片の
表面性状を評価したグラフ、 第４図は、内部割れ疵発生位置及び発生状況を示したグ
ラフ、 第５図は、先に提案された大断面鋳片の製造方法の説明
図である。 図面において、 １・・・し−ドル、　　２・・・両端間水冷モールド、
３・・・溶鋼、　　　　４・・・電弧加熱手段、５・・
・支持ロール、　６・・・ダミーバーヘッド、７・・・
冷却媒体、　　８・・・レードルノズル、９・・・フロ
ートノズル、　　１０・・・押圧子、１１・・・シリン
ダ、　　１２・・・冷却ミストノズル、１３・・・フラ
ンクスパウダー、　１４・・・鋳片、１５・・・油圧シ
リンダー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端開放水冷モールドに注入した溶鋼をダミーバーヘッ
   ドの下降により連続的にモールド下部から引き抜いて大
   断面鋳片を製造するに際して、両端開放水冷モールドの
   直下の引き抜き方向に鋳片を挟圧する複数の押圧装置を
   配置し、モールドから引き抜かれた凝固途中鋳片の挟圧
   を行うと共に、凝固シェル厚増加に伴って前記挟圧の程
   度を漸増させながら鋳片の凝固を完了させることを特徴
   とする、大断面健全鋳片の製造方法。