JP2000202583A - 連続鋳造方法および連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湯面レベル近傍の溶融金属を緩冷却すること
ができる、表層欠陥の少ない鋳片を製造することが可能
な、高温の溶融金属やパウダに侵食されない、寿命の長
い連続鋳造鋳型を提供することにある。 【解決手段】 鋳型上部から鋳型下部までの範囲内の鋳
型外面に、上下方向に延びる水冷溝を刻設するととも
に、湯面レベルの上下に100mm 以内または鋳型上面から
200mm 以内の鋳型内部に発熱体を設けたことを特徴とす
る連続鋳造用鋳型である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造用鋳型お
よび連続鋳造方法に係わり，特に表層欠陥の少ない鋳片
をブレークアウトが発生することなく連続的に製造でき
る連続鋳造用鋳型および連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造により鋳片を製造するには、溶
融された金属をタンディッシュからノズルを介して連続
鋳造用鋳型（以下、鋳型と呼ぶ。）内に流下し、鋳型で
冷却されて形成した凝固シェルを下方に引き抜き、鋳型
の下流に設置されたスプレー帯でさらに冷却し、引き抜
きロールを経て切断装置に送り、凝固が完了した状態で
切断する。ここで、凝固シェルは引き抜きロールによっ
てほぼ一定の鋳造速度で鋳型の下方に引き抜かれている
が、凝固シェルの表面を損なうことなく引き抜くため
に、鋳型を周期的に上下動させるオッシレーションが行
われている。

【０００３】その従来の鋳型は、熱伝導性に優れた銅ま
たは銅合金製とされ、図４にその断面の一部を示すよう
に、バックプレート２を装着した鋳型の下部から上部ま
での鋳型外面に刻設された水冷溝31に冷却水６を供給
し、湯面レベル10近傍の鋳型１を冷却しているので、湯
面レベル10近傍の鋳型内面からの抜熱量が大きい。湯面
レベル10近傍の鋳型内面からの抜熱量が大きいと、鋳型
内面温度が低くなり過ぎて、湯面レベル10近傍の溶融金
属７が急激に冷却されることになるため、急速な凝固シ
ェル８の形成によるオッシレーション爪（オッシレーシ
ョンの一周期毎に形成される水平方向の凝固シェル８の
突起）が著しくなり、鋳片の表層欠陥が多発する問題が
あった。

【０００４】この問題を解決するために、例えば特公平
1-28661 号公報には、鋳型内面にメッキを施した層を鋳
型上面から50〜200mm の範囲内に形成し湯面レベル近傍
の溶融金属を緩冷却することが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記鋳
型内面に形成されたメッキ層は、高温の溶融金属やパウ
ダに侵食されるために寿命が非常に短く、また、溶融金
属やパウダに侵食され部分的に凹凸になる場合がある。
鋳型表面が凹凸になると鋳型と凝固シェルが焼付いて、
鋳型が損傷したりブレークアウトが発生する問題があっ
た。

【０００６】そこで、本発明の目的は、表層欠陥の少な
い鋳片を製造することが可能な、寿命の長い連続鋳造鋳
型および表層欠陥の少ない鋳片を安定して製造すること
ができる連続鋳造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、第１発明は、
鋳片を連続的に製造する連続鋳造用鋳型であって、鋳型
上部から鋳型下部までの範囲内の鋳型外面に、上下方向
に延びる水冷溝を刻設するとともに、湯面レベルの上下
に100mm 以内または鋳型上面から200mm 以内の鋳型内部
に発熱体を設けたことを特徴とする連続鋳造用鋳型であ
る。

【０００８】また、第２発明は、本発明の連続鋳造用鋳
型を用いて、前記鋳型内部に設けられた発熱体の出力を
調整して連続鋳造することを特徴とする連続鋳造方法で
ある。また、本発明の連続鋳造用鋳型を用いて、鋳型内
における溶融金属の湯面レベルから上下方向に30mm以内
の鋳型内面の表面温度が、鋳型内面の最大表面温度
（℃）の70％を超え、鋳型の許容温度以内となるように
鋳型を水冷して鋳片を連続鋳造するのが好ましく、前記
鋳型内面の最大表面温度となる位置が、湯面レベルから
上下方向に30mm以内にはいるように鋳型を水冷して連続
鋳造するのがさらに好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の鋳型について、図
１、図２を用いて詳細に説明する。図１は本発明の鋳型
を用いて鋼を連続鋳造している際の要部の断面を示す概
略図、図２は、鋳型１の一辺の構造を示す概略図であ
る。図において、符号１は鋳型、符号２はバックプレー
ト、符号31、33は水冷溝、符号32は水冷孔、符号４はＯ
−リング、符号５は発熱体、符号６は冷却水、符号７は
溶鋼、符号８は凝固シェル、符号９はパウダ、符号10は
溶鋼の湯面レベル、符合11は電源を示している。鋳型１
は、従来と同様に銅( 熱伝導率332kcal/mh℃）または銅
合金とされ、溶鋼７の周囲を囲むように構成されてい
る。そのバックプレート２が装着された鋳型１は、鋳型
内面が溶鋼７に面し、鋳型内面と反対側の鋳型外面が、
Ｏ−リング４を介してバックプレート内面と密着され
て、鋳型１を冷却するための冷却水６が漏れないように
されている。

【００１０】本発明の鋳型１は、湯面レベルの上下に10
0mm 以内または鋳型上面から200mm以内の鋳型内部に設
けられた発熱体５と、鋳型上部から鋳型下部までの範囲
内の鋳型外面に刻設された、上下方向に延びる水冷溝31
を備えている。そして、鋳型１を冷却するための水路３
は、バックプレート２の下部に穿設された冷却水を導入
するための水冷孔と、バックプレート２の下部に刻設さ
れた、鋳型１の辺の方向に延びる水冷溝と、鋳型１の外
面の上下方向に刻設された複数の水冷溝31と、バックプ
レート２の上部に穿設された冷却水を排出するための水
冷孔32と、バックプレート２の上部に刻設された、鋳型
１の辺の方向に延びる水冷溝33とからなる。複数の水冷
溝31の両端部は、水冷溝33と水冷溝35に連通されてお
り、水冷溝33および水冷溝35は、少なくとも一つの水冷
孔32および水冷孔34に連通されている。そこで、バック
プレート２下部の水冷孔34から供給された冷却水６は、
鋳型１の辺の方向に延びる水冷溝35を介して、上下方向
に延びる複数の水冷溝31に下端部で分配される。分配さ
れた冷却水６は、鋳型１の上部に至り鋳型の辺の方向に
延びる水冷溝33を介して集められて、冷却水を排出する
ための、バックプレート２上部の水冷孔32から排出され
る。

【００１１】このように構成された本発明の鋳型１は、
発熱体５を湯面レベルの上下に100mm以内にして、水路
３に冷却水６を供給して鋳型１を水冷しながら連続鋳造
するので、発熱体５の下端より下方の鋳型１は、水冷溝
31の冷却水６により冷却されるけれども、湯面レベル10
近傍の鋳型１は、水冷溝31の冷却水６により冷却されつ
つ、発熱体５によって加熱される。このため、発熱体５
の下端より下方の鋳型内面の温度は従来と同程度である
けれども、湯面レベル10近傍の鋳型内面の温度は従来よ
りも高くなる。この結果、湯面レベル10近傍の溶鋼７が
緩冷却されるので、鋳片の表面欠陥が減少することにな
るのである。

【００１２】湯面レベルの上下に100mm 以内または鋳型
上面から200mm 以内の鋳型内部に発熱体５を設ける理由
は次のとおりである。湯面レベルの上下に100mm 以内の
鋳型内部に発熱体５を設ける理由は、湯面レベルの下方
100mm を超える範囲に発熱体５を設けて鋳造すると、鋳
型の表面温度が許容温度を超えて、鋳型の硬度低下によ
り摩耗が増加し鋳型寿命が短くなったり、鋳型と凝固シ
ェルが焼付いて鋳型を損傷したり、ブレークアウトが発
生しやすくなる。一方、湯面レベルの上方100mm を超え
る範囲に発熱体５を設けても、湯面レベル10近傍の鋳型
内面の温度を高くする効果が小さい。このため、湯面レ
ベルの上下に100mm 以内の鋳型内部に発熱体５を設ける
のである。

【００１３】また、鋳型上面から200mm 以内の鋳型内部
に発熱体５を設ける理由は、通常、湯面レベルは、鋳型
上面から100mm 以内に設定されて鋳造される。そして、
鋳型の上面から 200mm（＝ 100＋100 ) を超える範囲の
鋳型内部に発熱体５を設けると、鋳型の表面温度が許容
温度を超えてしまう。このため、鋳型上面から200mm以
内の鋳型内部に発熱体５を設けるのである。

【００１４】また、本発明では発熱体を鋳型内部に設け
たので、発熱体が溶鋼やパウダと接触することがなくな
って、鋳型寿命を長くできるのである。発熱体として
は、ガスや液体の加熱体としてもよいが、市販の円筒型
カートリッジヒーターのように抵抗加熱で加熱するもの
がさらに好適である。抵抗加熱の加熱体とすれば、電源
11の出力を調節することにより、鋳型内面の温度を好適
な範囲に調整できるからである。

【００１５】また、第２発明は、本発明の連続鋳造用鋳
型を用いて、鋳型内部に設けられた発熱体の出力を調整
して連続鋳造するようにしたので、湯面レベル近傍の溶
鋼を緩冷却することができるので、表層欠陥の少ない鋳
片を連続鋳造することが可能である。

【００１６】

【実施例】（実施例１） 図１に示した本発明の鋳型に
おいて、鋳型の辺の方向に20mmピッチで、鋳型上面の厚
みの中央に孔を開け、鋳型上面から50〜120mm の範囲の
鋳型内部に、市販の円筒型カートリッジヒーター（ヒー
ター１本当たりの容量:0.70kw 、長さ：70mm、外径:10m
m φ) を設けた。さらに鋳型上部( 鋳型上面から50mm)
から鋳型下部( 鋳型上面から950mm)までの範囲内の鋳型
外面に、上下方向に延びる水冷溝を複数刻設した。その
他の鋳型条件は、表１に示した。

【００１７】ここで、ヒーター１本当たりの容量0.70kw
は、次のようにして求めた。すなわち、従来の鋳型にお
いて、湯面レベル位置の熱流束と最高温度部の熱流束と
の差が700kw/m²であったので、この差の熱流束を供給可
能な、鋳型の辺長１ｍ当たりの容量は式(1) となる。但
し、湯面レベルと鋳型内面の最高温度部と間隔は、50mm
とした。（図３参照） 700(kw/m²) ×0.05(m)=35(kw/m) −−−−−−(1) 鋳型の辺の方向に20mmピッチで設置するのでヒーター１
本当たりの容量は、式(2) で与えられる。

【００１８】 35(kw/m)×0.02(m) =0.70kw −−−−−−(2) この本発明の鋳型を用いて、湯面レベルを鋳型上面から
100mm とし、ヒーターの出力を100 ％ (発明例A) 、50
％( 発明例C) 、25％( 発明例B)に調整して、表２に示
す成分のスラブを表３に示した条件で鋳造した。一方、
従来例として、発熱体を設けるための孔を開けず、その
他は発明例と同じにした鋳型を用い、発明例と同じ条件
で鋳造した。

【００１９】上記の発明例と従来例について、次のよう
にして鋳型の温度測定及び鋳造した鋳片の表層欠陥を調
査した。鋳型の温度測定は、鋳型の長辺中央部に、鋳型
表面からの距離を２mm、４mm、６mmとした孔を、鋳型の
短辺および長辺方向に少しずらせて、鋳型上面から10mm
ピッチで開けた後、φ1.2mm のPR熱電対を埋め込んで行
った。この温度測定値に基づいて、隣接する２点の温度
勾配を算出し、外挿により鋳型の表面温度を求めた。鋳
片の表層欠陥は、表４に示した範囲の各表皮下について
マクロエッチした後、パウダ欠陥および気泡欠陥等の表
面欠陥個数を測定し、それらの合計個数を求めた。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】鋳型の温度測定に基づいて得られた、鋳型
上面からの距離と鋳型内面の表面温度の関係を図３に示
す。ここで、鋳型の温度測定値は、湯面レベル変動（±
５mm）の周期が短いので、それに追随せず時間平均され
ている。この結果より、発明例（Ｂ）では、鋳型内面の
表面温度が最大となる位置が湯面レベルの±30mm以内に
なっていないが、従来例よりも湯面レベル近傍（湯面レ
ベルの±30mm以内）の鋳型内面の表面温度が高くなって
いるので、溶鋼を緩冷却することができることがわか
る。また、発明例（Ａ）では、鋳型内面の表面温度が最
大となる位置が湯面レベルから±30mm以内となり、発明
例（Ｂ）よりもさらに湯面レベル近傍の鋳型内面の表面
温度が高くなっているので、溶鋼を緩冷却することがで
きることがわかる。

【００２５】次に、上記の発明例および従来例につい
て、鋳型内面の最大表面温度、最大表面温度の位置およ
び湯面レベルの±30mm以内のもっとも低い鋳型内面の表
面温度を求め、その結果と、各鋳型で鋳造した鋳片の表
層欠陥の結果とを合わせて表５に示す。

【００２６】

【表５】

【００２７】この結果から、本発明の鋳型および本発明
の連続鋳造方法により、表層欠陥の少ない鋳片を製造で
きることがわかる。また、湯面レベルの±30mm以内の鋳
型内面の表面温度が、鋳型内面の最大表面温度（℃）の
70％よりも大きくなるようにして連続鋳造すると、表層
欠陥の少ない鋳片を製造できることがわかる。また、鋳
型内面の最大表面温度の位置が湯面レベルから±30mm以
内になるように連続鋳造すると、さらに表層欠陥の少な
い鋳片を製造できるので望ましいことがわかる。ここ
で、湯面レベルの±30mm以内のもっとも低い鋳型表面温
度が鋳片の表層欠陥個数と関係があるのは、オッシレー
ション爪の形成速度が湯面レベルから±30mm以内のもっ
とも低い鋳型表面温度で支配されためと考えられる。ま
た、本発明の鋳型は、長期間使用しても鋳型内面が平滑
であったので、鋳型と凝固シェルが焼付いて、ブレーク
アウトを発生したり、鋳型の損傷が発生することがなか
った。

【００２８】

【発明の効果】本発明の連続鋳造用鋳型は、寿命が長
く、湯面レベル近傍の溶融金属を緩冷却することができ
るので、表層欠陥の少ない鋳片を製造することが可能で
ある。また、長期間使用しても鋳型内面が平滑であるの
で、鋳型と凝固シェルが焼付いて、ブレークアウトや鋳
型の損傷を発生することがない。また、本発明の連続鋳
造用鋳型を用いた連続鋳造方法により、表面欠陥の少な
い鋳片を安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳型の要部の断面を示す概略断面図で
ある。

【図２】本発明の鋳型１を示す概略図であり、図２
（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は、
図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】本発明の鋳型の表面温度を従来例と比較して示
す特性図である。

【図４】従来の鋳型の要部の断面を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ バックプレート ３ 水路 31、33 水冷溝 32 水冷孔 ４ Ｏ−リング ５ 円筒型カートリッジヒーター( 発熱体) ６ 冷却水 ７ 溶鋼( 溶融金属) ８ 凝固シェル ９ パウダ 10 湯面レベル 11 電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳片を連続的に製造する連続鋳造用鋳型
   であって、鋳型上部から鋳型下部までの範囲内の鋳型外
   面に、上下方向に延びる水冷溝を刻設するとともに、湯
   面レベルの上下に100mm 以内または鋳型上面から200mm
   以内の鋳型内部に発熱体を設けたことを特徴とする連続
   鋳造用鋳型。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の連続鋳造用鋳型を用い
   て、前記鋳型内部に設けられた発熱体の出力を調整して
   連続鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。