JPS6333163A - 大型鋼塊の製造方法 - 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〕 本発明は大型鋼塊の製造方法に係り、待に極厚偏平鋼塊
などの如く、厚さの点から従来の通常の連続鋳造機では
鋳造が困難な大型鋼塊の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

−ｍに最終製品厚さが１５０値を越えるような厚板材向
けの鋼塊や鍛造向けの大型鋼塊などは、圧下比もしくは
鋳造比が通常は３以上を要することから、鋼塊時点にお
けろ厚さや直径が５００〜３０００　ｍ＋ａ程度と著し
く大きく、そのため従来の通常の連続鋳造機で鋳造する
ことは極めて困難であった。したがって連続鋳造比率が
著しく高くなった現在においても、上記のような大型鋼
塊については、古くから行われている鋳鉄製鋳型を用い
たバッチ式の造塊法を用いて鋳造せざるを得なかったの
が実情である。

しかしながら従来のバッチ式造塊法には、次のような種
々の問題がある。すなわち、センターポロシティが多（
、かつまた中心偏析やＶａ析、頭部側桁等の鋼塊内成分
不均−が顕著であるため、鋼塊の品質上からも歩留９上
からも問題がある。

また人手による作業が多いとともに、サイズ毎に鋳型を
用意する必要があるため、保守管理に相当な手間を必要
とし、さらには鋳型の保守管理、特に内面管理が行き届
かなくなり勝ちであることに起因して、鋼塊の表面性状
が悪くなり易い等の問題もある。

上記のような問題を解決する方法として、例丸ば鋳型底
面を凝固完了前に取外して強制冷却する方式なども考え
られているが、このような方式を実設備に適用するには
相当な困難を伴うため、未だ実用化されておらず、かつ
また仮に実用化されたとしても、鋳型の数は現状と同じ
たけ要するため保守管理および鋼塊表面性状の問題は依
然として残る。また品質的に均一な鋼塊を得る方法とし
てエレクトロ・スラグ・リメルテイング（ＥＳＲ）造塊
法が工業化されているが、コストが高く、かつまた２０
０トンあるしは３００トンといった大型鋼塊を得ること
は困難であった。

ところで従来から連続鋳造方式に類似する方式として、
例えば特公昭５６−４６４５７号公報に示されるような
半連続鋳造方式が知られている。

この半連続鋳造方式が連続鋳造と異なる点は、水冷鋳型
から引出された鋳片を切断することなく、所定の製品長
さ分だけ鋳込み、１製品ごとに鋳造を繰返すことである
。このような半連続鋳造方式も、従来のものは大型鋼塊
を鋳造するための配慮が特になされておらず、そのため
通常の連続鋳造の場合と同様に大型鋼塊の鋳造には不適
当であり、大型鋼塊の製造に適用できないのが実情であ
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上記従来技術の現状に鑑み、大型鋼塊
を品質良くしかも少ない労力で得られる製造方法を提供
するにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は前
記の半連続鋳造方式的な考えを取り入れ、しかもこれを
大型鋼塊の製造に適したものに改良したものであり、そ
の要旨とするところは次のとおりである。すなわち、水
冷鋳型内に溶鋼を注入しながら鋳型底板を下降させて内
側に末凝固溶鋼を含む所定長の鋼塊を形成する段階と、
前記水冷鋳型から下方へ引出された鋼塊の側面をその下
部ほど強冷却されるように冷却して前記末凝固溶湯を鋼
塊下部から上方へ向って逐次凝固させろ段階と、からな
り、かつ前記両段階において水冷鋳型から引出されｔ二
鋼塊の側面を支持する大型鋼塊の製造方法（こおいて、
前記鋼塊軸芯部力に凝固完了した直後から常温まで冷却
する間に前記鋼塊を厚み方向に３％以上圧縮変形させる
ことを特徴とする大型鋼塊の製造方法である。

本発明は溶鋼の注入停止後も凝固が進行し、しかもその
段階で凝固が方向性をもつように制御冷却され、かつま
た鋳型から引抜かれた鋼塊の側部が支持される点が従来
の半連続鋳造方式と異なり凝固完了後厚み方向に３％以
上圧縮変形することにより更に内部品質の改善を図るも
のである。

本発明の詳細を図面により説明する。第１図、第２図お
よび第３図はいずれも本発明の実施状況を示し、第１図
は溶鋼の鋳込みで注入）開始初期の状況を、第２図は溶
鋼注入停止後の状況を示し、第３図は鋼塊の下部を圧縮
変形させている状況を示している。

第１図において、水冷鋳型１は連続鋳造機における鋳型
と同様に下面が開放されると共に内部に冷却水が流通さ
れるように作られ、かつ溶鋼に接する面（内面）は熱伝
導の良好な銅板２で構成されている。初期状態では水冷
鋳型１内に底板３が下方から装入されて、水冷鋳型１の
底部が閉じられており、この状態で溶鋼鍋４内の溶鋼５
がノズル６を経て水冷鋳型１内に注入される。その後水
冷鋳型１内の溶鋼湯面をほぼ一定のレベルに保ちっつ底
板３を下方へ引抜いていく。図示の例においては底板３
はその底板３に連続するラック７にピニオン８が噛合わ
されてあり、このピニオン８をモータ等の駆動装置（図
示せず）にて回転させることによって底板３が下降する
。

底板３の下降に伴って既に凝固殻が生成されている鋼塊
９（第２図参照）が水冷鋳型１゛から下方へ引出され、
その鋼塊９は水冷鋳型１の下方に設けられている鋼製の
グリッド１０によってその側面が支持されて、鋼塊内の
末凝固溶鋼の圧力によるバルジングが防止されつつ、ク
リッド１０の間隙に配置されたスプレー１１からの冷却
水によつてで強制冷却されろ。かくして所要の長さの鋼
塊が得られれば、底板３の下降および溶鋼の注入を停止
させる。この時点では第２図に示すように鋼塊９の内側
に末凝固溶鋼５が存在するから、溶鋼注入停止後もスプ
レー１１による強制冷却を継続させ、その状態で鋼塊内
の末凝固溶鋼の凝固を完了させる。ここで水冷鋳型１か
ら引出された鋼塊９に対するスプレー１１による強制冷
却、特に溶鋼注入停止後の段階における冷却は、鋼塊の
下部が上部よりも強冷却させるように制御する。例えば
溶鋼注入停止後は鋼塊側面下部のみをスプレー冷却して
、鋼塊側面上部はスプレー冷却せずに放冷させたり、あ
るいは鋼塊側面下部に対するスプレー冷却水量を上部に
対するスプレー冷却水量よりも大きくしたりすれば良い
。このように鋼塊下部を上部よりも強冷却させることに
よって、鋼塊内部の末凝固溶湯の凝固を下方から上方へ
向けて進行させることができる。

凝固は下部から徐々に上方に向って進行し、これに伴っ
て第３図に示す如く圧下装置１２により凝固完了した直
後からその部分を圧縮変形する。

この目的は凝固完了以降の鋼塊内部の熱歪に起因する割
れを防止するためである。すなわち、鋼塊表面が水冷さ
れた状態で凝固が完了すると表面と内面の温度差が約１
０００℃と大きく、鋼塊表層部の温度が低く強度が高い
ため中心部の熱収縮に表層部が追随できず、内部に熱歪
割れを発生することになる。従って中心部の熱収縮を外
部から強制変形を与えて保償してやればざく、割れ等の
内部欠陥が大幅に防止することができる。

この際鋼塊表面の温度は高い方が圧下設備の能力上好ま
しく、凝固完了直前の水冷は凝固プロフィールの制御に
全く効果がないことから、通常スプレー冷却は凝固完了
の３０分以上前に止めるのが適当である。また溶鋼注入
完了後は、第３図に示す如く、水冷鋳型１に替えて、断
熱材支持枠１３に断熱材１４を付して鋼塊頭部の保温を
するのが好ましい。

このようにして、凝固が完了した鋼塊は、底板３を上昇
させて上方へ逆送させ、トング等により鋳型から上方へ
取出したり、あるいは鋳型１およびグリッド１０を退避
もしくは分解させて横方向へ取出したりすれば良い。

上記のように溶鋼注入停止後、すなわち鋼塊引火停止後
の凝固完了までの冷却を鋼塊下部が上部よりも強冷却さ
せるように制御することによって、鋼塊内部の末凝固溶
湯の凝固が底部から上方へ向けて進行するように制御さ
れ、その結果連続鋳造の場合と同様にセンターポロシテ
ィやｖａ折等が大きく改善される。

更に、凝固完了後に圧下を加えることにより熱歪による
割れを防止することができ、上記方式をより有効に働か
せることができる。

なお、本発明において圧縮変形量を３％以上に限定した
のは、３％は凝固完了以降の鋼塊中心部の熱収縮量に少
し余裕をみた値に相当し、実験的に少なくとも３％は必
要であることが確かめられているからである。

また、本発明で対象としているような大型鋼塊において
は鋳型から引抜かれた状態における鋼塊内部の末凝固溶
鋼の重量が大きいためバルジングが生じ易いが、上記の
如く凝固完了まではグリッド等の支持手段によって鋼塊
側面を支持しているため、バルジングの発生は有効に防
止できる。

なお水冷鋳型から下方へ引抜かれた鋼塊の側面を支持す
る手段としては、上記の例に示すようなグリッドのほか
、ロール等を用いても良いが、グリッドを用いた場合に
はロール等を用いる場合と比較して上下のピッチを狭く
してバルジングを有効に防止でき、また第３図に示す如
く圧下装置と兼用するのにも適している。

以上のような、本発明の方法を実施するにあたっては、
さらに鋼塊品質を向上させること等を目的として、次の
ような手段を併用しても良い。すなわち、主として頭部
偏析を少なくする゛ことを目的として、凝固過程中期以
降において鋼塊頭部の末凝固部を加熱するとともに純鉄
等の不純物濃度の低い鉄をその末凝固部に投入して稀釈
しても良い。また、凝固過程において末凝固溶湯を電磁
撹拌することにより中心偏析やセンターポロシティの低
減を図ることも有効である。さらには、溶鋼注入完了後
に水冷鋳型（銅板鋳型）を取り外して断熱耐火物により
鋼塊頭部を取囲み、その状態で凝固完了に至らせてもよ
い。このようにすれば鋼塊頭部が断熱されて頭部の末凝
固溶鋼の凝固が遅れるから、上記の如く鋼塊下部を上部
よりも強冷却させることと相俟って、鋼塊内部における
凝固の進行方向制御をより有効に行うことができる。

また一方、連続鋳造の場合と同様に、鋳型内面に対する
溶鋼の焼付きを防止して鋳造作業の安定性を増すため、
水冷鋳型を上下にオシレーションさせることも有効であ
る。

〔実施例〕

第１図に示す装置を用いて、断面サイズ１０１０００Ｘ
２０００．高さ６０００ｍｎ１の鋼塊を鋳造した。ただ
し鋳型鋼板の高さくモールド長）は３００＋ｗ、グリッ
ドのピッチは２００１１１１１．グリッド部の全高さは
６ｍとし、１４８０℃の溶鋼を注入停止後（引抜停止後
）にその停止状態を保ったまま、４時間制御冷却した。

すなわち、鋼塊の側面下部１．５ｍの範囲のみを水屋密
度８１７ｍｍ１ｎでスプレー冷却し、その上部は放冷し
て、凝固完了に至らせた。また注入停止後の凝固進行過
程中途において、鋼塊頭部の末凝固溶鋼を加熱して純鉄
５０ｋｇを投入し、末凝固溶鋼を稀釈した。さらに５時
間後の下部の凝固が完了した時点から圧縮変形を加え２
時間後に圧下を完了し、総圧縮変形量５０間の圧下を加
えた。

上記の如き本発明の実施例により得られた鋼塊を従来の
通常の造塊法により得られた同サイズの鋼塊と比較した
ところ、中心軸上の最大空孔率は従来法による鋼塊では
０５％であったのに対し本発明の実施例による鋼塊では
０１％に減少し、また頭部の正偏析１２０％以上の切り
捨て部は、従来法によろ鋼塊では鋼塊全重量の２５重量
％であったのに対し、本発明の実施例による鋼塊では１
０重量％に減少し、さらに本発明の実施例による鋼塊は
従来法によろ鋼塊と比較してＶ偏析が緩和されるととも
に表面疵も減少していることが確認された。

なお、半連続鋳造方式で圧縮変形を実施しない場合の軸
芯部空孔率は０２％であり、熱歪による微細な割れが認
められたが、本発明の圧縮変形を加えると全く消失し、
ざくも減少することが明らかとなった。

〔発明の効果〕

本発明法は上記実施例からも明らかな如く、厚板材や鍛
造品等に使用される大型鋼塊の製造において、末凝固溶
鋼を含む鋼塊を引出し側面に下部ほど強冷を施し、鋼塊
軸芯部が凝固完了した直後から常温まで冷却する間に鋼
塊を厚み方向に３％以上の圧縮変形を加えることによっ
て、センターポロシティや偏析等が少ない高品質の鋼塊
を容易に製造することができろとともにその歩留ゆも良
好となり、しかも従来の通常の造塊法と比較して鋳型の
集約化が可能となるため、鋳型の保守管理も容易とな抄
、またそれに伴って鋳型の内面管理を十分に行う乙とが
可能となって鋼塊の表面性状を常に良好に保つことが可
能となり、さらには従来の造塊法と比較して人手も少な
くて済むなど、多くの効果が得られる大型鋼塊の製造方
法を確立することができた。

【図面の簡単な説明】

添付図面はいずれも本発明法の実施状況を示すものであ
って、第１図は溶ｗ４注入開始初期を示す断面図、第２
図は溶鋼注入終了後を示す断面図、第３図ば鋼塊下部の
圧縮変形を示す断面図である。 １・・水冷鋳型　　　　　　　　　　５・・溶鋼６・・
・ノズル　　　　　　　　　　　９・鋼塊１０・・グリ
ッド　　　　　　　　　１１−・スプレー１２・・・圧
下装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水冷鋳型内に溶鋼を注入しながら鋳型底板を下降
   させて内側に末凝固溶鋼を含む所定長の鋼塊を形成する
   段階と、前記水冷鋳型から下方へ引出された鋼塊の側面
   をその下部ほど強冷却されるように冷却して前記末凝固
   溶湯を鋼塊下部から上方へ向つて逐次凝固させる段階と
   、からなり、かつ前記両段階において水冷鋳型から引出
   された鋼塊の側面を支持する大型鋼塊の製造方法におい
   て、前記鋼塊軸芯部が凝固完了した直後から常温まで冷
   却する間に前記鋼塊を厚み方向に３％以上圧縮変形させ
   ることを特徴とする大型鋼塊の製造方法。