JPS637869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良された一次結晶性を有し、僅少
なブロツク溶離性を有しかつ非金属の含有物が少
ない非合金のまたは合金された鋼からブロツクを
製造するため、公知の方法（西独特許公告公報
1812102号）によつて鋳型の中に溶鋼が注入され、
続いてその上にスラグ混合物が載せられ、かつス
ラグ浴には鋼の凝結の間１個または数個の溶断電
極を経て、有利な方法としてブロツク重量1t当り
少なくとも120KWhに相当するエネルギーが供給
される方法および装置に関する。このような鋳型
は特に単に囲りの大気にさらされ、すなわち特別
の手段例えば液体により冷却されない鋳型に関す
るものである。

かかる方法の実施のためには冷却されたまたは
耐火性に被覆された壁を有する、スラグ浴を収容
する容器が鋳型の上縁またはブロツクの上に載せ
られている装置を利用することができる。

品質上高価なブロツクを生成するための重要な
前提は、スラグ浴内の液状の金属−スラグの界面
には凝結するブロツクの上方の容器の壁の近くに
いたるまで、鋳入された鋼の液相点以上である温
度が支配すること、および該方法を適用する場合
ブロツク凝結の間ブロツクの結晶に不利に作用す
るような、液状のブロツク部分の流動関係の変化
が発生しないことである。

大なる直径を有するブロツクを生成する場合、
スラグ浴が唯一の電極で加熱されかつ高い温度に
保持されるべき時には困難が生ずる。電極から載
置装置に向つては大なる熱落差が支配する、した
がつて所要のエネルギーを供給できかつ十分な熱
分布のために大なるスラグ浴高さを利用するため
に、浸漬される電極の範囲においてスラグを強く
加熱することが必要である。電極から載置装置に
向つての大なる熱落差は、少なくともプロセスの
開始に当り液状のブロツク−スラグ浴の全界面に
おけるスラグ層を液相点以上の温度に保つ必要と
関連して、大なる直径の溶断電極を利用しかつ大
なるスラグ浴高さを適用することを必要とする。
しかしながら最大も有利なスラグ浴温度の保持の
ため必要な電気エネルギー供給に際しては、大な
る電極直径を有する電極は、凝結に際するブロツ
クの収縮におけるよりは遥かに高い溶断率を有す
るという短所が生ずる。換言すればプロセス技術
的に必要であるよりも多くの金属が電極から滴下
し、これは処理の経済性の点でまた生成されたブ
ロツクの品質の点で不利に作用する。スラグ浴高
さが大なることによつて電気エネルギー供給の変
化が小なる場合でも液状のブロツク部分内に有害
な流動が発生し、それによつてブロツク構造に非
均質性を惹起する。

１個または数個の電極を利用する場合十分な温
度分布は今までは大なるスラグ浴高さの、および
高い電気エネルギー供給の保持によつてのみ達成
することができたが、これによつて高価のブロツ
クを製造するために、プロセスの経済性を阻害
し、例えばスラグ溶融装置の装置費用を増大さ
せ、かつブロツクの凝結の間スラグ浴へのエネル
ギー供給に関して特別の措置を必要とするにいた
る。

本発明は上記の短所と難点を回避することを目
的とし、かつ、全体的に改良された品質を有する
非合金のおよび合金された鋼からブロツクを製造
するため、一方ではスラグ浴への十分なエネルギ
ー供給においてブロツク収縮の点で十分な、ただ
し過剰ではない溶断率が保証されかつ他方ではス
ラグ浴内のできるだけ均等な温度分布を、および
有害な溶離現象の回避を可能にするような方法と
装置を創造することを課題とする。

本発明の別の目的は方法または装置とブロツク
の結晶進捗性との適合可能性、経済性の改良およ
び装置に対する費用の減少である。

本発明は最適のブロツク品質を達成するためス
ラグ浴高さは鋳型内面からの電極の距離に対して
一定の関係を保持すること、およびその外にスラ
グ浴の中に浸漬される、電極の全横断面積と鋳型
横断面積との間の一定の関係が重要であるという
認識を基調とする。

上記の課題を解決するこれらの処理パラメータ
は、最高、式Hs＝0.15（Ａ＋100）に相当するス
ラグ浴高さH_S（cm）をもつて作業され、その場合
Ａは鋳型内壁と１個または数個の電極との間の最
短距離（cm）を表わし、かつ少なくとも５cmであ
ること、および電極横断面積と上方の鋳型横断面
積との比例が最高１：10になる寸の電極が利用さ
れる点に存する。この規定を適用する場合スラグ
の均等な温度およびスラグの中への大面積による
熱放射が保証されることによつてブロツクの品質
が改良される。時として発生する、電気エネルギ
ー供給の短時間の変動は良く補償されてスラグと
鋼ブロツクの界面にはブロツク結晶に作用するよ
うな変動は生じない。これによつて均等な一次結
晶が達成されかつ溶離現象は避けられる。

優先される実施型によれば、電極横断面積と鋳
型の横断面積との比が１：15ないし１：30になる
ような寸法の電極が利用される。

本発明による方法は、ブロツクの結晶進捗に応
じて、ブロツクの凝結が増大するにつれて鋳型内
壁と１個または数個の電極との間の距離が増大さ
せられるように制御されることが可能である。

本発明はさらに、方法を有利に実施することが
できる種々の装置を包含している。溶鋼を収容す
る１個の鋳型およびその上に載せられる、スラグ
混合物を収容する１個の容器を有する優先される
１実施型によれば、電極は管型に形成され、その
場合電極のリング状の横断面はスラグ浴の中に浸
漬される。電気エネルギーはいわゆる“リング
型”にスラグ浴に供給されることによつてさらに
均等な熱分布が達成される。電極の溶断率を決定
する、スラグ浴内に浸漬される電極間は比較的小
であつて、実質の電極の円形の横断面よりも遥か
に小である。このことは、エネルギーをスラグ浴
の中に取り入れるリング面と、スラグ浴表面積ま
たは鋳型横断面積との比が、今までの作業法と比
較して小であることを意味する。したがつてスラ
グ浴内の最適の熱分布において溶断率を小に保持
すること、すなわち電極からはブロツク収縮によ
つて消耗されるのとほぼ同じ位しか溶断されない
ことが可能となる。

１変形によれば管型の電極を台状に形成するこ
とができ、かつ電極ホルダーに連続して固定され
る数個のかかる電極管を備えることができ、その
場合夫々１個の台状の管の下方の直径は先行の管
の上方の直径に相当する。この方法によつてスラ
グ浴内への熱放射のリングの直径はブロツク結晶
の進捗に適合され、すなわちスラグ浴内の高いか
つ均等な温度の地帯は電極管の直径の縮少によつ
て適宜減少される。

本発明の他の１実施型によれば電極管の代りに
数個の、直径の小なる棒電極を鋳型の縦軸線の回
りにリング状に配置することができ、その場合こ
れらの棒電極は鋳型の縦軸線の回りに対称的に多
角形の型に配置されることが可能である。

この場合も、鋳型の縦軸線の回りに多角形に配
置された棒電極は縦軸線に対し傾斜させられかつ
ピラミツド台型の束を形成することが有利であ
る。

台状の管の場合と類似の方法でこの場合も電極
ホルダーに連続して固定される数個のピラミツド
台型の束を備えることができ、その場合夫々、１
個の束の下方の横断面積は先行の束の上方の横断
面積に相当している。この実施型によつても、ス
ラグ浴内への熱放射のリングの直径が単一電極相
互の距離の減少によるブロツク結晶の進捗に適合
されることが可能である。

以下図面によつて本発明による方法およびこの
方法の実施のために適した装置が詳述される。

第１図においてはベツドプレート（図示されて
いない）の上に多角形の製鋼所鋳型３がある。こ
の鋳型の上には冷却されたスラグ容器４が載せら
れている。鋳型は上縁にいたるまで溶鋼１を注入
されており、鋼面と接触する液状のスラグ混合物
５はスラグ容器４の中に入れられている。電極６
は電極ホルダーに固定されておりかつベースプレ
ート２および電極ホルダーは電源に接続可能であ
る。ロツド状の電極の直径はD_Eで、またスラグ
浴の高さはH_Sで表わされている。

原理を表わしたこの装置によつて次の３実験が
実施された。

実験１：94cmの平均の鋳型直径を有する鋳型は
上昇する鋳込み法によつて４分間に6.1tの鋼を詰
められた。冷却されたスラグ容器の中に入れられ
た液状のスラグ混合物の量は400Kgであつた。電
極は15cmの直径を有した。3000Aの電流がスラグ
浴を通つて流され、それによつてフリーになつた
ジユール熱によつて1685℃のスラグ浴温度が整定
された。電気エネルギーは320分間供給された。

100分、200分および300分の後に平均８分間の
エネルギー供給の遮断が行われた。スラグ浴高さ
H_Sは20cmであつた。電極表面と鋳型内壁との間
の最短の（垂直の）距離Ａは39.6cmであつた。表
明された本発明による関係によれば計算による最
小限保持されるスラグ浴高さは20.9cmになるだろ
う。すなわちスラグ浴高さは本発明による規則に
相当する。

鋳型の上方の横断面積は6940cm²であり、かつ電
極頂面積は177cm²であつた。これによつて0.026の
面積比が生じ、すなわちこれは本発明により適用
される計測規定に相当する。完成したブロツクか
ら１個の鍛造品が作られ、この鍛造品から材料調
査の目的で両端において、１個の横板が採取され
た。構造は全く等質であつた。エネルギー供給を
３回中断しても溶離線条もまた他の非等質は惹起
しなかつた。

実験２：115cmの平均の内径を有する相似に形
成された鋳型に11.3tの溶鋼が６分間に低下する
鋳込み法によつて上縁にいたるまで詰められた。
溶鋼の上には450Kgの液状のスラグ混合物が注入
されかつ33cmの直径を有する溶断電極が、電極頂
面がスラグ浴の中に浸漬されるにいたる位置にさ
れた7400Aの電流が1590℃の温度を有するスラグ
浴の中に通された。

100分の後10分間電圧が遮断されかつ電極は取
り出された。中断の後新しい電極がスラグの中に
沈められかつ次の電気エネルギーが供給された。
次の100分の後この過程は反覆され、その場合中
断時間は12分間であつた。次に100分の後再び８
分間の中断が行われた。すなわち中断時間を算入
して全部でブロツクは560分間スラグを経て加熱
された。スラグ浴高さは19.2cmで、電極表面とブ
ロツク縁との最短（垂直）の距離Ａは41cmであつ
た。最大のスラグ浴高さは本発明による式で示さ
れる関係から計算上は21.2cmであり、規定を満足
させた。

上方の鋳型横断面積は10470cm²、電極横断面積
は885cm²であつた。これによつて0.082の面積比が
生じかつ再び本発明により保持される関係に相当
している。凝固したブロツクから２個の鍛造品が
作られ、その場合夫々末端において１個の試料板
が採取された。調査によると完全に均質な溶離の
無い構造が生じた。

実験３：相似に形成された、たゞし184cmの平
均内径を有する大なる鋳型が19分間40tの鋼をそ
の上縁まで詰められた。冷却されたスラグ容器の
中には1000Kgの液状のスラグ混合物が入れられか
つ33cmの直径を有する電極が、その頂面を４mmス
ラグ浴の中に浸漬する位置に据えられた、電極と
ベツドプレートとの間に電圧を印加することによ
つて11200Aの電流がスラグ浴を通された。

20分の後スラグ浴温度は1660℃であつた。加熱
開始後200分して電気エネルギー供給は中断され
かつ電極は取り出された。20分の中断時間の後電
極は基び位置に据えられかつ電気エネルギー供給
が続行された。４時間の後電極は溶断されて新し
い電極と替えなければならなかつた。この目的の
ためエネルギー供給は中断され、電極残片は除去
されかつ同じ直径を有する新しい電極が、再びそ
の頂面が４mmスラグ浴の中に浸漬される位置に据
えられた。電極交換のためには８分間必要であつ
た。1300分の後エネルギー供給は遮断され、1350
分後凝結したブロツクは鋳型から取り出された。
電極表面と鋳型内壁との間には75.5cmの距離が存
在した。最大限許容されるスラグ浴高さは計算機
で求められて26.3cmであり、事実スラグ浴高さは
本発明による関係に相当する22cmに保持された。

鋳型の上方の横断面は26560cm²で、電極横断面
積は854cm²であつた。これによつて電極横断面積
と鋳型横断面積との比は0.032であり、これは再
び本発明により保持される関係に相当している。
生成された鍛造ブロツクは発電機シヤフトに加工
されかつ厳格な冶金学的検査を受けた。構造は統
一的であつて、エネルギー供給の中断によつて非
特質性または溶離線条を生じなかつた。

第２図においては単一の中心に配置された電極
の代りに２個または数個の電極６，６′が鋳型の
縦軸線に対し対称的に備えられており、その他の
配置は第１図の配置と同一である。

第３図と第４図による実施例によるとベツドプ
レート２の上に１個の製鋼所鋳型３が位置してい
る。鋳型の上には１個のスラグ容器４が載せられ
ており、その側壁は上方方向に向つて円錐状に先
細りになるように形成されている。鋳型は上縁に
いたるまで溶鋼１を詰められ、その上に液状のス
ラグ混合物５がスラグ容器４の中に入れられる。
管状に形成された電極７は電極ホルダーに固定さ
れており、かつベースプレート２および電極ホル
ダーは電源８に接続されている。管状の電極の内
径はD_Rで、かつ電極表面と鋳型内壁との最短
（垂直）の距離はA₁で表わされている。電流を接
続することによつて電流はスラグ浴を流れかつス
ラグの抵抗によつてジユール熱が生じ、それによ
つてスラグ浴は鋼の液相点以上の温度に保持され
る。

第３図と第４図に表わされた装置によつて次の
実験が実施された： 257cmの平均直径を有する多角形に形成された
鋳型は25分間上縁にいたるまで110tの鋼を詰めら
れた。水冷のスラグ容器には2960Kgの液状スラグ
が入れられた。スラグ浴の中には中心に、89cmの
内径と、３cmの壁厚を有する電極管が浸漬され、
その場合浸漬深さは５mmであつた。管とベツドプ
レートとの間に電圧を印加した後14180Aの電流
がスラグを通つて流された。加熱の開始後20分で
スラグ浴温度は1650℃であつた。加熱時間は全部
で2700分であつた。スラグ浴へのエネルギー供給
の約８分間の中断が４回行われ、溶断された電極
管は新しいものと替えられた。電属管の外表面と
鋳型内壁との間の垂直距離A₁は86.5cmであつた。
本発明による関係に基づく最大限に許容されるス
ラグ浴高さは計算上では28.0cmであり、事実26cm
のスラグ浴高さが作成されたことによつて本発明
の関係が保持された。

上方の鋳型横断面積は51760cm²で、スラグの中
に浸漬する管壁の横断面積は867cm²であつた。電
極横断面対ブロツクの横断面の面積比は0.0168で
あるので本発明により保持される。0.1の最大値
以下である。凝固したブロツクから発電機シヤフ
トが鍛造されかつ冶金学的に詳細な検査を受け
た。非等質の無い均等な品質が確認された。

第５図と第６図による実施型においては、同じ
く鋳型３はベツドプレート２の上にあつてかつス
ラグ容器４を保持しており、スラグ容器は水冷ま
たは耐火性に被覆されることができる。鋼１は鋳
型の中へ上縁にいたるまで詰められかつ液状のス
ラグ混合物５がスラグ容器４の中に入れられた。
６本の棒電極１０が鋳型またはスラグ容器４の縦
軸線９の回りに対称的に配置されかつ電極ホルダ
ーに固定された。電極ホルダーおよびヘツドプレ
ートは再び電源８に接続された。棒電極１０は実
質に形成されておりかつ直径D_Eを有する。対向
する２個の電極の距離はD_Kで表わされる。内壁
にいたる各電極の最短距離はA₂で表わされてい
る。

上記の装置によつて次の実験が実施された。

330cmの平均の直径を有する多角形鋳型が利用
された。33分間240tの鋼は沈下しつつ鋳型の中へ
入れられかつ鋳型の上縁まで詰められた。鋼面上
には5500Kgの液状スラグが水冷の容器の中に入れ
られた。夫々20cmの直径D_Eを有する６本の電極
かる成る束が電極ホルダーに固定されかつスラグ
浴の中へ４mm浸漬された。電極中心点が同じ距離
に向き合つて配置されている円D_Kの直径は130cm
であつた。電圧の印加の後19870Aの電流が得ら
れた。エネルギー供給開始後15分でスラグ浴温度
は1610℃であつた。加熱は全部で4600分間持続さ
れ、その場合電極交換のため夫々、平均６分間の
10回の中断が行われた。各電極と鋳型内壁との間
の最短の距離A₂は90cmであつた。

スラグ浴高さは26cmであつて、最大高さは28.5
cmであるべき本発明により保持されるべき関係以
内であつた。スラグ浴の中に浸漬された電極横断
面積の合計は1885cm²で、ブロツクの上方の横断面
積は85530cm²であつた。これによつて0.022の面積
比が生じ、これは本発明による範囲内にある。ブ
ロツクから鍛造品が製造され、この鍛造品は一貫
して均質の構造を有して構造欠陥による中断は認
められなかつた。

第７図による実施型においては先づ４個の比較
的大なる棒電極１２が電極ホルダーに固定され、
これらの電極は直径D_E1を有し、かつ鋳型の内壁
から距離A₃をおいて配置されている。２個の対
向する棒電極１２の距離はD_K1である。その他装
置は第５図と第６図と同じ方法に形成されてい
る。電流がスラグ浴に供給される。ブロツクの縁
地帯が凝凝結した後電極１２は解除されかつ４個
の電極１３が対称的配置によつて電極ホルダーに
固定され、該電極１３は直径D_E2を有しかつ鋳型
の内壁から距離A₄を有した。２個の対向する棒
電極１３の距離はD_K2である。最後にこれら４本
の電極は中心に配置された唯一の棒電極１４と替
えられることができ、かつ唯一の電極によつて最
後にプロセスを行うことができる。

第８図による実施型においては電極ホルダーに
１個の台状に形成された管型の電極１５が固定さ
れ、その下方の直径はD_R1で、かつその上方の直
径はD_R2で表わされている。装置のその他の部
分、すなわちベツドプレート、鋳型、スラグ容器
および電流接続法は第３，４図または第５，６図
に既に記載されたのと同じである。同じく台状に
形成されている別の管型の電極１６，１７，１８
が準備された。電極１６の下方の直径はD_R3で表
わされ、この直径は前に使用される電極１５の上
方の直径D_R2と同じ大きさである。電極１６の上
方直径D_R4は電極１７の下方直径D_R5に相当し以
下同じであることによつて電極はその溶断に応じ
て連続して電極ホルダーに固定されることができ
る。最後の電極１９は実質の棒電極であるが先行
の電極１６，１７，１８と同じように縦軸線に対
して傾斜を有している。

第９図には第８図と相似の描写が表わされてお
り、その場合管型の台状に形成された電極の代り
に、棒電極から形成された数個のピラミツド台状
の束が備えられている。個々の束は鋳型の縦軸線
９の回りに多角形に配置された棒電極２０から成
つており、これらの電極は縦軸線９に対して傾斜
を有しかつピラミツド台型の構成体を表わしてい
る。２個の対向する棒電極の下方距距離はD_K3
で、かつ上方距離はD_K4で表わされ、その価は第
８図による実施型の直径D_R1とD_R2に相当してい
る。外の棒から形成された束は２１，２２で表わ
され、その場合夫々下方の距離D_K5またはD_K6は
先行の電極束の上方距離に相当している。最後の
棒電極は実質であつてその下方の直径D_K7は距離
D_K6に相当する。

第１０図には別の実施型が表わされており、こ
の場合横断面が矩型の電極が利用されており、つ
まり先づ縦軸線９に対し対称的に配置されたl₁×
l₂の寸法を有する４個の電極２５のリングが配置
され、該電極は鋳型の内壁から最短距離A₅を有
し、次いで外方の電極の溶断の後および凝結プロ
セスの進捗の後l₃×l₄の寸法を有し内壁から距離
A₆を有している。縦軸線の回りに配置された４
個の電極２６のリングが配置され、最後に鋳型の
内壁から距離A₇を有し、側長l₅を有する、中央の
正方形の電極２７が配置されている。鋳型の内径
はD_KOKで表わされ、２個の対向する電極２５の
距離はD_K8で、かつ各２個の対向する電極２６の
距離はD_K9である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は保持されるスラグ浴高さの標
準の大きさを図形的に表わし、第３図は本発明に
よる装置の１実施型の垂直断面、第４図は相応す
る平面図、第５図は第３実施型の垂直断面、第６
図は相応する平面図、第７図は変化した実施型の
平面図、第８図と第９図は、単一電極がブロツク
凝結の進捗に従つて前後して電極ホルダーに固定
可能である電極セツトの側面図、第１０図は別の
実施型の平面図を示す。 ７……電極、１５，１６，１７，１８……電極
管、３……鋳型、９……鋳型の縦軸線、１０……
電極、２０，２１，２２……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 改良された一次結晶性を有し、僅少なブロツ
   ク溶離性を有しかつ非金属の含有物が少い非合金
   のまたは合金された鋼からブロツクを製造するた
   め、鋳型の中へ溶鋼が注入され、続いてその上に
   スラグ混合物が載せられ、かつスラグ浴には鋼の
   凝結の間１個または数個の溶断電極を経てエネル
   ギーが供給される方法において、最高、式Hs＝
   0.15（Ａ＋100）に相当するスラグ浴高さHs（cm）
   をもつて作業され、その場合Ａは鋳型内壁と１個
   または複数個の電極との間の最短距離（cm）を表
   わしかつ少なくとも５cmであること、および電極
   横断面積と鋳型横断面積との比が最高１：10にな
   る寸法の電極が利用されることを特徴とする方
   法。 ２ 電極横断面積と鋳型の横断面積との比が１：
   15ないし１：30になる寸法の電極が利用されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ ブロツクの凝結が進捗するにつれて鋳型内壁
   と１個または数個の電極との間の距離が増大させ
   ら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項に記載の方法。 ４ 改良された一次結晶性、僅少なブロツク溶離
   性を有しかつ非金属の含有物が少い非合金のまた
   は合金された鋼からブロツクを製造するため、鋳
   型の中へ溶鋼が注入され、続いてその上にスラグ
   混合物が載せられ、かつスラグ浴には鋼の凝結の
   間１個または数個の溶断電極を経てエネルギーが
   供給される方法にして、最高、式Hs＝0.15（Ａ＋
   100）に相当するスラグ浴高さHs（cm）をもつて
   作業され、その場合Ａは鋳型内壁と１個または数
   個の電極との間の最短距離（cm）を表わしかつ少
   なくとも５cmであること、および電極横断面積と
   鋳型横断面積との比が最高１：10になる寸法の電
   極が利用される方法の実施のため、溶融液状の鋼
   を収容する鋳型を有し、その上に載置可能の、ス
   ラグ混合物を収容可能の容器を有しならびに上下
   可能の電源に接続可能な電極を有している装置に
   おいて、電極７は管状に形成されており、その場
   合電極のリング状の横断面がスラグ浴の中に浸漬
   されることを特徴とする装置。 ５ 管型の電極１５が台状に形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装
   置。 ６ 電極ホルダーに連続して固定される、数個の
   台状の電極１５，１６，１７，１８が備えられて
   おり、その場合夫々、台状の管の下方の直径
   D_R3，D_R5は、先行の管の上方の直径D_R2，D_R4に
   相当していることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項に記載の装置。 ７ 数個の電極１０が鋳型３の縦軸線９の回りに
   リング状に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項に記載の装置。 ８ 数個の電極２０，２１，２２が鋳型３の縦軸
   線９の回りに対称的に多角形の形に配置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の装置。 ９ 鋳型の縦軸線の回りに多角形に配置されてい
   る電極２０，２１，２２は縦軸線に対し傾斜して
   おりかつピラミツド台型の束を形成していること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の装
   置。 １０ ピラミツド台型に連続して電極ホルダーに
   固定された数個の束が備えられており、その場合
   夫々１個の束の下方の横断面積は先行の束の上方
   の横断面積に相当していることを特徴とする特許
   請求の範囲第９項に記載の装置。