WO1994006583A1 - Procede de coulee d'une brame continue - Google Patents

Description

連铸铸片の铸造方法

技術分野

本発明は、 金属の連続铸造、 特に縦型連続铸造において、 ォ 明

シ レーシ ョ ンマーク深さの低減やマーク谷部の偏析が少ない鐯 片を得る こ と ができ る連铸鎳田片の铸造方法に関する も のであ る。

背景技術

従来、 連铸鐯片表面の手入れ作業を不必要とする こ と を目的 と して、 特にステ ン レス鋼 （ S U S 3 04 ) の鎳造時に、 铸片 表面のオシ レーシ ョ ンマーク谷部の正偏析を軽減し又は防止す る縦型錶型の振動方法が提案されている。 例えば特開平 2 — 2 9 0 6 5 6号公報において、 二対の铸型面で铸造空間を作る連 鐃鐯型の、 縦振動におけるネガテ ィ ブス ト リ ッ プ時間帯に、 あ るいは鐯型下降時間帯のみに、 一対の铸型壁面を相対的に隔離 させる技術がある。

この方法は、 単純な縦振動のみを付与する場合に比べる と 、 かな り の効果のある こ とが認められている。 しかし、'実験の結 果によれば、 鐃型の振動数 ： が小さい場合には効果が少ないこ と がわかっ た。 また上記方法では、 モール ドパゥ ダの消費量が 少な く な り 、 拘束によるブレークア ウ トの問題が生ずる。 従つ て却 っ て安定錶造を阻害する と い う 問題を引 き起こ す心配が あった。

従来、 オシ レ一シ ヨ ンマーク谷部の偏祈の発生機構や発生原 因については、 錶型と凝固シェル間の液相潤滑膜内に鐯型の縦 振動によ って負圧が発生し、 この負圧が原因と なって凝固シュ ル表層部のデン ドライ 卜樹枝間の未凝固濃化溶鋼がシェル表面 に浸み出される こ と に起因している と いわれていた。

しかし 、 本発明者らが铸片偏析部の調査を した結果、 偏析 は、 シヱルに作用する引張力によるシヱルの破断や圧縮力によ る座屈によ り凝固シェルの連続的生長が阻害され、 シェル破断 部や座屈部から濃化液がシェル表面に流出する こ とが原因であ る こ とがわかった。 従って、 凝固初期におけるシェルの破断や 座屈を防止する こ と、 つま り シェルに作用する引張力と圧縮力 を同時に低減する こ とが偏析を防止する有効な手段と なる。

本発明は、 寿型振動数： f が小さい、 低サイ クルにおいても、 高サイ クル条件と 同様に鐯片表面のオシレ一シ ョ ンマーク谷部 の偏析を著し く 減少させ、 かつ安定锛造を可能にする連錶铸片 の引抜方法を提供する こ とを目的とする ものである。 発明の開示

本発明は、 二対の鐃型壁面で铸造空間を形成して成る縦型連 続铸造用铸型を縦方向に振動させつつ、 ポジテ ィ ブス ト リ ッ プ 時間帯と ネガテ ィ ブス ト リ ッ ブ時間帯内の各時間帯の一時期に は少な く と も一対の錶型壁面を凝固シェルから遠ざけ、 それ以 外の時間帯域には遠ざけた铸型壁面を凝固シェルに接近させる —連の動作を連続鍀造中に繰 り返すこ とを特徴と する連铸鎊片 の鎳造方法である。

また本発明では、 二対の铸型壁面で铸造空間を形成して成る 縦型連続铸造用铸型を縦方向に振動させつつネガテ ィ ブス ト リ ッ プ時間帯のない、 ポジティ ブス ト リ ッブ時間帯のみの条件 で錶造し、 铸型の上昇域および下降域の各時間帯域の一時期に 少な く と も一対の铸型壁面を凝固シェルから遠ざけ、 その他の 鐯型上昇および下降時間帯域には遠ざけた鐯型壁面を凝固シュ ルに接近させる一連の動作を連続铸造中に繰り返すよ う にする こ と もできる。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明の実施例に係る鐃型の縦方向振動速度と錶 型壁の水平方向変位の各経時変化を示すグラフである。

第 2 図は、 本発明の他の実施例に係る铸型の縦方向振動速度 と铸型壁の水平方向変位の各経時変化を示すグラフである。 第 3図は、 本発明の実施に用いた铸型の水平移動装置を示す 概略斜視図である。

第 4図は、 オシレ一シヨ ンマーク、 偏析層を示す模式図であ る。

第 5図は、 従来の铸型の振動波形と、 铸型後退、 前進のタイ ミ ングを示すグラフである。

第 6図は、 錶型壁と凝固シュル間の模式図である。 発明を実施するための最良の形態

第 1 図に示すよ う に、 铸型が最上点に達する と铸型縦方向速 度 V _m は 0 と な り 、 铸型が下降を始める と速度 V _m は次第に速 く な り 、 錶型が最下点に達する と速度 V m は 0 と なる。 再び錶 型が上昇を始める と速度 V m は速さを増す。 また鐯型の縦振動 は鐯片の引抜速度 V。 との相互関係で、 縦型の縦方向速度 v _m が铸片の引抜速度 V _c よ り速い時間をネガテ ィ ブス ト リ ッ プ時 間 T _n と称している。

第 1 図に示すよ う に縦型の縦振動時の （ 1 ) 凝固シェルに引 張力の作用するポジテ ィ ブス ト リ ッ プ時間 T p における相対速 度が大き い時間 t _t から t ₂ までの一時期に少な く と も一対の 鎵型壁を相対的に凝固シュ ルから遠ざかるよ う に水平に後退さ せ、 X 。 の位置 と して開 と する。 ネガテ ィ ブス ト リ ッ プ時間 T n がない場合 （ Τ _π = 0 ) は、 第 2 図に示すよ う に铸型上昇 期間における相対速度が大きい時間 t ₄ から t ₅ までの一時期 に少な く と も一対の锛型壁を相対的に遠ざける よ う に後退 （隔 離） させ、 X 。 の位置と して開とする。

このよ う にする こ と によ って、 第 6図に示すよ う に 寿型壁 9 と凝固シェル 1 2 間の距離 X s から距離 X。 に增大させ、 錶型 壁 9 と凝固シ ヱ ル 1 2 間に溶鋼 1 1 上のモール ドパウ ダ 1 0 を 十分に流入させて、 銹型壁 9 と凝固シェル間の摩擦力を低減さ せる。 なお Yは铸片引抜方向を示す。

第 1 図において、 その後に続く 、 シヱルに圧縮力の作用する ネガテ ィ ブス ト リ ッ ブ時間 Τ _π の相対速度の大きい時間 t 3 か ら t ₄ までの一時期に、 铸型壁を相対的に凝固シ ュ ルから遠ざ け、 铸型壁を X。 の位置と して開とする。 また第 2 図に示すよ う にネガテ ィ ブス ト リ ッ プ時間がない場合 （ Τ _π = 0 ) は、 铸 型の下降期間の相対速度の大きい時間 t 2 から t 3 までの一時 期に、 鐯型壁を相対的に凝固シェルから水平に遠ざけ、 铸型壁 を X 。 の位置と して開とする。 このネガテ ィ ブス ト リ ッ プのな い場合には铸型と凝固シェルの相対速度は常に上向き と なるた め、 シ ェ ルには圧縮力が作用 しないよ う に考え られる。 しか し、 铸型内メ ニスカス部の凝固シ ルは連続して成長し、 かつ その位置が一定であるので圧縮力が T _n = 0の場合でも作用す る。

そ して上記以外の時間帯すなわち第 1 図における時間 t 2 か ら t 3 までおよび時間 t ₄ から t 5 まで、 また第 2 図における 時間 t , から t ₂ までおよび時間 " t ₃ から t 4 までは、 鐃型壁 を前進させて凝固シェルに接近させ錶型壁を X S の位置と して 閉 とする。 つま り铸型と凝固シェル間の距離 Xを X 。 と X s の 位置の間で変化させる。 このよ う な铸型の壁面と凝固シェルと の距離を変化させる铸型水平振動を付与する と、 特に锈型メ 二 ス カ ス部の初期凝固 シェルに作用する摩擦力は、 鐯型 と 凝固 シ ェ ル間の摩擦力を考える と铸型と凝固シヱル間のモール ドパ ウ ダの剪断力と して下記式によ り計算できる。

F = A - u ( d V / d X ) ( 1 )

但し、 A ： 錶型と凝固シュル間の接触面積

u ： 錶型壁面と凝固シェル間に流入したモール ドパゥ ダ の粘性

V ： 铸型壁面と凝固シ ェ ル間の相対速度

X ： 鐯型と凝固シュル間の距離 上記 （ 1 ) 式からわかるよ う に凝固シェルに作用する摩擦力 F は鐯型と凝固シェル間の距離 Xを大き く した時期に減少する。 つま り 、 本発明によ って凝固初期のメニスカス部のシェルに作 用する引張力 と圧縮力は大き く 低減でき、 その結果凝固シェル の連続性が維持されるのでオシレーシ ョ ンマーク深さが浅く な り 、 かつマーク谷部にも偏祈が形成される確率が従来の技術以 上に小さ く なるのである。

以上のよ う な効果は、 縦振動波形ゃ锛型壁面を水平方向に前 進 · 後退 （閉、 開） させる （以後、 水平振動と呼ぶ） 波形に大 き く 左右される ものではな く 、 第 1 図に示す縦振動 ： サイ ン 波、 水平振動 ： 台形波以外の例えば非サイ ン波ゃ三角波な どの 場合にも同様の効果がある。 なお、 水平振動の振幅は、 铸造す る溶湯が铸型コーナーの隙間に浸入して拘束性ブレーク ァ ゥ 卜 が生じる危険を防ぐため、 1 m m以内にするのが望ま しい。

以下、 本発明の実施例に基づいて説明する。

実施例一 1

水平振動装置と しては、 一般にスラブ連続铸造機では、 第 3 図に示すよ う に铸型短辺 2 を鐯型長辺 1 で短辺ク ラ ンプ用パネ 3 を介 してク ラ ンプする方法がと られている。 本発明では、 短 辺ク ラ ンプ用油圧シ リ ンダ 4の開閉を油圧回路に設けているの で、 本発明では短辺クラ ンプ用油圧シ リ ンダ 4の開閉を油圧回 路にも う けた上下のソ レノ イ ドバルブ 5 、 6 を通じて行う こ と によ って铸型の移動を行う ものである。 7は、 油圧モ一夕、 8 は油圧タ ンクを示す。 铸造中に铸型長辺とモール ド短辺間に隙 間を余 り生じさせる と、 溶鋼が隙間に浸入して ト ラブルが生じ 易い。 このため鐯型の後退量は l m m以内とする。

上記第 3 図の铸型壁の水平振動装置を適用し、 ステンレス鋼 ( S U S 304 ) の铸片を連続铸造した場合の铸片表面のオシ レーシ ヨ ンマーク 13の深さ d , (第 4図参照） と 、 オシ レー シヨ ンマーク部の偏析層深さ d ₂ とからオシレーシヨ ン部偏析 厚み （ d ₂ - d 1 ) を得、 この偏析層厚み （ d ₂ - d ！ ) とォ シレ一シ ョ ンマーク深さ d ₂ を調査した。 比較のために従来の 縦振動のみの場合 （サイ ン波） と、 特開平 2 — 2 9 0 6 5 6号 公報で示されている第 5図 （ a ) 、 ( b ) の振動波の場合の調 査も行った。 なお、 第 5図 （ a ) は铸型の振動がネガティ ブス ト リ ッ ブ期間の間に铸型壁を後方に移動させる場合であり、 第 5図 （ b ) は铸型の下降時に铸型を後退させる場合である。 な お、 本発明の铸造条件は、 鐯片引抜速度 V c = 1.2 /min 、 铸 型縦振動数： f = 150 回 Z分、 振幅 S = 5.3mm 、 縦振動波形 =サ イ ン、 水平振動振幅 = 0.3mrn 、 水平振動パターンは台形波 （第 1 図参照） 、 铸型壁の開 · 閉のタイ ミ ングは角度換算 （第 1 図 の V _m が正に最大の時をゼロ度とする） で、 105 度から 130 度 まで （第 1 図における時間 t ₂ 〜 t ₃ 間） と 240 度から 275 度 まで （第 1 図における時間 t ₄ 〜 t ₅ 間） を閉 （ X s 位置） 、 それ以外では開 （ X。 位置） となるよ う にした。 開から閉、 あ るいは閉から開への移動速度は SOmmZsec と した。 使用 したモ -ル ドパゥ ダは 1300°Cでの粘度が 1 . 1 ポアズ、 凝固温度が 900 °Cの潤滑剤と した。

実施例一 2

ネガティ ブス ト リ ブ時間がない T _N = 0 の場合の例と して铸 型縦振動の振幅 S = 2. Omm と して水平の開閉タイ ミ ングを第 2 図の よ う に 110 〜 160 度 （第 2 図の時間 t , 〜 t ₂ 間） と 、 250 〜290 度 （第 2図の時間 t ₃ 〜 t ₄ 間） と を閉、 それ以外 では開 と した。 その他の条件は実施例 1 と 同様と した。

表 1 铸型の縦方向 偏 析

N o. 振動法 振動条件 オシレー 備考 水平振動条件 厚み 発生率 シヨ ン

振幅 振動数 u 2 U 1 マーク深さ

imm) (cpm) (mm) (%) d 2 (mm)

5.3 1 5 0 水平振動なし n Q fiリ 7 f 0.4 2 T_N > 0

1 従来法

2 3 0 0 水平振動かし 0. 1 0 2 5 0.1 5 T -¹- M 1¾ > ο v

2 従来法 5.3 1 5 0 ネガティ ブ期開 0. 2 0 4 3 0.3 7 TN > 0

3 従来法 2 1 5 0 铸型下降時開 0. 1 8 3 4 0.3 2 T_N = 0

4 本発明 5.3 1 5 0 本発明の条件 0 0 0.2 1 T_N > 0

(第 1図の通り）

5 本発明 2 1 5 0 本発明の条件 0 0 0.1 5 T_N = 0

(第 2図の通り）

表 1 に前記の鋼片調査結果を実施例 1 、 2 の場合と従来法と を比較して示した。 表 1 よ り 、 本発明によれば、 従来法に比較 してオシ レーシ ョ ン谷部の偏祈が厚みと なって現出する発生率 が著し く 減少し、 ほぼ皆無と なる こ とが分かる。 産業上の利用可能性

初期凝固シェルに作用する圧縮力や引張力を極力小さ く でき る よ う に铸型の縦振動のタイ ミ ングに合わせて錶型壁面を凝固 エルに対して水平方向に開閉 （前進 · 後退） する鐃型振動法を 提供する こ と によ り 、 従来に比べて低い鐯型振動数において鐯 片表面のオ シ レーシ ョ ンマーク谷部の偏析を著 し く 軽減でき る。 その結果、

①拘束性ブレークァゥ ト発生の危険なハイ サイ クル镜型振動条 件で、 铸造する必要がないので生産性の ト ラブルが減少する。

②ステ ン レス鋼 S U S 3 0 4 鎳片の場合、 従来のよ う に加熱 . 圧 延する前に錶片表面の偏析をグライ ンダ一で削除する量が減少 し、 著しい場合には無手入れのま まで次工程に锛片を送る こ と が可能なので、 歩留 りの向上が期待できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 二対の铸型壁面で銹造空間を形成してなる縦型連続錶造 用鎳型を縦方向に振動させつつ、 ポジティ ブス 卜 リ ッ プ時間帯 と ネガテ ィ ブス ト リ ッ プ時間帯内の各時間帯の一時期には少な く と も一対の i寿型壁面を凝固シェルから遠ざけ、 それ以外の時 間帯域には遠ざけた铸型壁面を凝固シェルに接近させる一連の 動作を連続铸造中に繰返すこ と を特徴とする連鐯鐃片の鎳造方 法。

2 . 二対の铸型壁面で鐃造空間を形成してなる縦型連続铸造 用鎳型を縦方向に振動させつつ、 ポジテ ィ ブス ト リ ッ ブ時間帯 のみの条件で鐃造し、 铸型の上昇域および下降域の各時間帯の —時期には少な く と も一対の铸型壁面を凝固シ ェ ルから遠ざ け、 その他の铸型上昇および下降時間帯域には遠ざけた鐯型壁 面を凝固シェルに接近させる一連の動作を連続鐯造中に繰 り返 す こ と を特徴とする連铸 寿片の镜造方法。