JP3068153B2 - Continuous casting equipment for hollow slabs - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、中空鋳片の連続鋳造装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a continuous casting apparatus for hollow cast slabs.

この発明は、比較的薄肉の鋼管などの製造に利用され
る。INDUSTRIAL APPLICATION This invention is utilized for manufacture of a comparatively thin steel pipe.

［従来の技術］ 連続鋳造により最終製品管に近い中空鋳片を得ること
ができれば、高合金のような圧延加工不良材を始めとす
る各種材質の金属管製造に大幅はコストダウンを期待す
ることができる。[Conventional technology] If hollow cast slabs close to the final product pipe can be obtained by continuous casting, a significant cost reduction is expected in the production of metal pipes of various materials including poorly rolled materials such as high alloys. Can be.

このような中空鋳片を連続鋳造する装置は、従来より
広く検討されてきており、また種々の装置が提案されて
いる。Devices for continuously casting such hollow slabs have been widely studied in the past, and various devices have been proposed.

これらの装置の一つに、上方に向って広がるように開
口する湯溜りを貫通して冷却鋳型に至るまで柱状中子を
挿入して冷却鋳型と柱状中子との間に環状の空間を形成
し、湯溜りに溶融金属を注入しながら冷却鋳型から中空
鋳片を引き抜き、中空鋳片を連続鋳造する装置がある。
湯溜りを上方に向って広がるように開口する形状として
いるのは、注入された溶融金属の湯面変動の影響を小さ
くするとともに、タンディッシュなどから湯溜りへの湯
の供給を容易位にするためである。冷却鋳型は湯溜りの
下方に配置されている。柱状中子は内部より冷却され
る。また、鋳片と鋳型および柱状中子との焼付き防止、
あるいは鋳片の引抜き抵抗を小さくするために、冷却鋳
型および柱状中子は上下に振動される。このような装置
に属するものとして、たとえば特開平１−150433号公報
あるいは特開平１−150434号公報の中空鋳片連続鋳造用
モールド装置がある。In one of these devices, an annular space is formed between the cooling mold and the columnar core by inserting a columnar core through the pool that opens to spread upward and reaching the cooling mold. Then, there is an apparatus for continuously casting hollow slabs by pulling out hollow slabs from a cooling mold while pouring a molten metal into a pool.
The shape of the basin that opens so as to spread upwards reduces the effect of the molten metal level of the injected molten metal and makes it easier to supply hot water from the tundish to the basin. That's why. The cooling mold is located below the pool. The columnar core is cooled from the inside. Also, prevention of seizure between the slab and the mold and the columnar core,
Alternatively, in order to reduce the drawing resistance of the slab, the cooling mold and the columnar core are vibrated up and down. As a device belonging to such a device, there is, for example, a mold device for continuous casting of hollow slabs disclosed in JP-A-1-150433 or JP-A-1-150434.

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の中空鋳片の連続鋳造装置には、次のような
問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional hollow cast slab continuous casting apparatus has the following problems.

すなわち、中空鋳片の引抜き速度は比較的遅いので、
湯溜りに供給された溶融金属はある程度の時間湯溜りに
留まることになる。また、湯溜りは上方に向って広がる
ように開口する形状をしているので、溶湯表面からの放
熱量が大きく、湯溜り内の溶湯の温度が降下しやすい。
このため、湯溜りで溶融金属が凝固してしまい（ホット
マスの生成）、これは下方に引き抜かれることなく留ま
るため、操業上支障を来す。また、上記従来の装置では
湯溜り下にブレークリングを用い、凝固開始点の一定化
ならびに凝固開始点を湯面下に位置づけることによりオ
シレーションマークの低減が図られている。しかし、ブ
レークリングを用いることにより、コールドシャットク
ラック並びにホットティアが生じ、鋳片表面性状の欠陥
は解決されない。また、ブレークリングを用いることに
より、鋳片の肉厚の最低値に制限が生じて好ましくな
い。That is, since the drawing speed of the hollow slab is relatively slow,
The molten metal supplied to the basin will stay in the basin for a certain period of time. In addition, since the basin has a shape that opens so as to spread upward, the amount of heat radiation from the surface of the molten metal is large, and the temperature of the molten metal in the basin is likely to drop.
As a result, the molten metal solidifies in the basin (formation of hot mass), which stays without being drawn downward, which hinders operation. Further, in the above-described conventional apparatus, a break ring is used below a pool to stabilize the solidification start point and to reduce the oscillation mark by positioning the solidification start point below the surface of the molten metal. However, the use of the break ring causes a cold shut crack and a hot tear, and does not solve the defect of the slab surface property. Further, the use of the break ring is not preferable because the minimum value of the thickness of the slab is limited.

そこで、この発明は表面欠陥を防止することができる
中空鋳片の連続鋳造装置を提供しようとするものであ
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide a continuous casting apparatus for hollow cast pieces that can prevent surface defects.

［課題を解決するための手段］ この発明の中空鋳片の連続鋳造装置は、上方に向って
広がるように開口する湯溜りと、湯溜りの下方に配置さ
れた冷却鋳型と、湯溜りを貫通して冷却鋳型内に至る柱
状中子とを備え、湯溜りから冷却鋳型に溶融金属を供給
しながら冷却鋳型から中空鋳片を引き抜く装置におい
て、内径が冷却鋳型と同径の非冷却鋳型が、湯溜りと冷
却鋳型との間に設けられている。しかも、非冷却鋳型と
湯溜りとは一体に形成され、かつ、非冷却鋳型の下部の
一部が冷却鋳型内に配置されており、溶鋼外面側に凝固
開始点を非冷却鋳型内に位置せしめるようにしている。
また、湯溜りおよび湯溜り内の溶融金属を溶融金属の液
相線以上の温度に保持する誘電加熱装置を備えている。Means for Solving the Problems A continuous casting apparatus for hollow cast slabs of the present invention includes a basin that opens upward and spreads, a cooling mold disposed below the basin, and a pierced through the basin. In a device that pulls out a hollow slab from the cooling mold while supplying molten metal from the pool to the cooling mold, a non-cooling mold having the same diameter as the cooling mold, It is provided between the pool and the cooling mold. Moreover, the uncooled mold and the pool are formed integrally, and a part of the lower part of the uncooled mold is arranged in the cooled mold, so that the solidification start point is located on the outer surface side of the molten steel in the uncooled mold. Like that.
Further, there is provided a dielectric heater for maintaining the basin and the molten metal in the basin at a temperature equal to or higher than the liquidus of the molten metal.

湯溜りを構成する耐火材は、湯溜りを誘導加熱するた
めに導電性を要し、また湯溜りの壁厚を薄くし、加熱誘
導コイルを湯溜り内の溶融金属にできるだけ近づけるた
めに高強度であることが望ましい。このような耐火材と
して、アルミナグラファイトなどを用いることができ
る。湯溜りおよび非冷却鋳型は、一体として形成するこ
とが望ましい。一体化により、湯溜りおよび非冷却鋳型
の製造が容易となるとともに、これらの強度が向上す
る。また、湯溜りと非冷却鋳型とが別体である場合、両
者の接合部に溶融金属が侵入し、ここで凝固殻が成長す
ると、スティッキングを生じ、鋳片表面性状に悪影響を
及ぼす。このような場合、湯溜りと非冷却鋳型と接合部
も溶融金属の液相線温度以上の温度に加熱保持すること
が望ましい。なお、凝固殻との潤滑性向上を狙って、た
とえばボロンナイトライドのリングを内挿する場合にお
いても同様である。The refractory material that composes the basin needs to be conductive for induction heating of the basin, and has high strength to reduce the wall thickness of the basin and to make the heating induction coil as close as possible to the molten metal in the basin. It is desirable that Alumina graphite or the like can be used as such a refractory material. Preferably, the basin and the uncooled mold are formed integrally. The integration facilitates the manufacture of the basin and the uncooled mold, and improves their strength. In addition, when the pool and the uncooled mold are separate bodies, the molten metal invades into the joint between the two, and if the solidified shell grows here, sticking occurs and adversely affects the surface properties of the slab. In such a case, it is desirable that the pool, the uncooled mold, and the joint are also heated and maintained at a temperature equal to or higher than the liquidus temperature of the molten metal. The same applies to the case where, for example, a ring of boron nitride is interpolated in order to improve the lubricity with the solidified shell.

湯溜りの出側から冷却鋳型に至る間の内径は、鋳片の
外径と同径にすることが好ましい。この点、従来の連続
鋳造装置では湯溜りと冷却鋳型とを結ぶ湯道に内径方向
に突出するブレークリングなどが配置されている。ブレ
ークリングを用いることにより、凝固開始点の一定化な
らびに湯面下に位置づけることによりオシレーションマ
ークの低減は図られるが、コールドシャットクラック並
びにホットティアを生じ、鋳片表面性状の欠陥は解決さ
れない。これに対し、この発明では湯溜りおよび溶融金
属をこれの液相線温度以上に加熱することにより、湯溜
りでの凝固を防止するとともに、凝固開始点を湯面下に
かつ非冷却鋳型内に制御することにより鋳片表面性状の
改善を図っている。It is preferable that the inner diameter from the outlet of the pool to the cooling mold be the same as the outer diameter of the slab. In this regard, in a conventional continuous casting apparatus, a break ring or the like protruding in the inner diameter direction is disposed on a runner connecting a pool and a cooling mold. By using a break ring, the solidification start point can be stabilized and the oscillation mark can be reduced by positioning it below the surface of the molten metal. However, a cold shut crack and a hot tear occur, and the defect of the slab surface property cannot be solved. In contrast, in the present invention, the pool and the molten metal are heated to a temperature not lower than the liquidus temperature thereof, thereby preventing solidification in the pool and setting the solidification starting point below the surface of the metal and in the uncooled mold. By controlling, the surface properties of the slab are improved.

鋳片の凝固収縮に応じて、柱状中子は下方に向って先
細りとすることが好ましい。先細りのテーパーの大きさ
は0.5〜1.0％程度である。これにより、柱状中子からの
鋳片の分離がよくなり、凝固殻の割れ、スティッキング
あるいはブリードの発生が防止される。柱状中子は良熱
伝導性の材料、たとえば、銅、銅合金が用いられる。ま
た、銅の表面にニッケルやクロムをメッキしてもよい。The columnar core is preferably tapered downward according to the solidification shrinkage of the slab. The size of the taper is about 0.5 to 1.0%. This improves the separation of the cast slab from the columnar core, and prevents cracking of the solidified shell, sticking or bleeding. The columnar core is made of a material having good thermal conductivity, for example, copper or a copper alloy. Further, nickel or chromium may be plated on the surface of copper.

［作用］ 湯溜りおよび溶融金属は加熱により溶融金属の液相線
温度以上に保持されるので、湯面よりも下方から凝固が
始まる。溶融金属を加熱して所要温度に積極的に保持す
るので、凝固開始点の制御は容易である。上方に向って
広がるように開口している、容積の大きな湯溜りで溶融
金属を加熱するので、湯溜り内の溶融金属の熱容量は大
きい。したがって、湯溜り内の溶融金属の温度変化は少
なく、溶融金属を所要温度に保持しやすい。[Operation] Since the pool and the molten metal are maintained at a temperature equal to or higher than the liquidus temperature of the molten metal by heating, solidification starts from below the surface of the molten metal. Since the molten metal is heated and actively maintained at the required temperature, the control of the solidification starting point is easy. Since the molten metal is heated in a large-capacity basin that is open so as to spread upward, the heat capacity of the molten metal in the basin is large. Therefore, the temperature change of the molten metal in the basin is small, and the molten metal is easily maintained at a required temperature.

また、湯溜りと冷却鋳型との間に設けられた非冷却鋳
型は、溶融金属の凝固を遅らせる。これにより、鋳片外
面側の凝固開始点は下方に移動する。Further, the uncooled mold provided between the pool and the cooled mold delays solidification of the molten metal. Thereby, the solidification start point on the outer surface side of the slab moves downward.

［実施例］ 第１図はこの発明の装置の一例を示すものであって、
管状鋼鋳片の連続鋳造装置の縦断面図である。FIG. 1 shows an example of the apparatus of the present invention.
It is a longitudinal cross-sectional view of the continuous casting apparatus of a tubular steel slab.

連続鋳造装置は、主として湯溜り11、非冷却鋳型15、
冷却鋳型18、柱状中子24、および誘導加熱装置33から構
成されている。The continuous casting device mainly comprises a pool 11, an uncooled mold 15,
It comprises a cooling mold 18, a columnar core 24, and an induction heating device 33.

湯溜り11は上方に向って広がるように開口しており、
アルミナグラファイトで作られている。湯溜り11の容量
は、8000cm³である。The basin 11 is open so as to spread upward,
Made of alumina graphite. The capacity of the pool 11 is 8000 cm ³ .

非冷却鋳型15は円筒状をしており、湯溜り11と一体に
形成されている。非冷却鋳型15の内径は、中空鋳片Ｐの
外径つまり冷却鋳型18の内径に等しい。The uncooled mold 15 has a cylindrical shape and is formed integrally with the basin 11. The inner diameter of the uncooled mold 15 is equal to the outer diameter of the hollow slab P, that is, the inner diameter of the cooled mold 18.

冷却鋳型18は、溶鋼Ｍに接するグラファイト製の内筒
19と銅製の外筒20よりなっている。内筒19の上端が非冷
却鋳型15の下端に接続されている。また、非冷却鋳型15
と内筒との接続位置は、外筒20の上端より少くとも10mm
以上下側に位置させている。これは、凝固開始位置を必
ず接続位置よりも上方に位置づけ、接続部への溶鋼Ｍの
侵入を防止するためである。The cooling mold 18 is an inner cylinder made of graphite in contact with the molten steel M.
It consists of 19 and a copper outer cylinder 20. The upper end of the inner cylinder 19 is connected to the lower end of the uncooled mold 15. In addition, uncooled mold 15
The connection position between the inner cylinder and the inner cylinder is at least 10 mm from the upper end of the outer cylinder 20
It is located below. This is because the solidification start position is always positioned above the connection position to prevent the molten steel M from entering the connection portion.

柱状中子24の本体25は銅製の底付円筒よりなってお
り、本体25は長さが1mであり、溶鋼メニスカス位置にお
ける外径が100mmである。また、下端に向って先細りと
なるように0.5％の一定のテーパーが付けられている。
本体25は湯溜り11および非冷却鋳型15を貫通して冷却鋳
型18内に挿入されている。本体25には、２重管を形成す
るように内部には導水管27が挿入されている。導水管27
の頂部には冷却水供給管29が、また本体25の頂部のカバ
30ーには冷却水排出管31がそれぞれ接続されている。冷
却水は導水管27を通り下降して本体25下部に至り、つい
で本体25と導水管27の間を通って上昇する。冷却水は上
昇する際に本体25を冷却する。したがって、本体25は下
部になるほど強く冷却される。また、本体25は外側の鋳
型と同期して振動する。The main body 25 of the columnar core 24 is formed of a copper-made bottomed cylinder, the main body 25 has a length of 1 m, and an outer diameter at a molten steel meniscus position is 100 mm. Further, a constant taper of 0.5% is provided so as to taper toward the lower end.
The main body 25 is inserted into the cooling mold 18 through the pool 11 and the uncooled mold 15. A water pipe 27 is inserted into the body 25 so as to form a double pipe. Channel 27
A cooling water supply pipe 29 is provided at the top of the
The cooling water discharge pipes 31 are respectively connected to 30-. The cooling water descends through the water pipe 27 to reach the lower part of the main body 25, and then rises between the main body 25 and the water pipe 27. The cooling water cools the main body 25 as it rises. Therefore, the lower the main body 25 is, the more it is cooled. Further, the main body 25 vibrates in synchronization with the outer mold.

誘導加熱装置33は、加熱コイル34が湯溜り11の外形に
沿うように配置されている。加熱コイル34には、定格出
力200kw、1.2kHzの高周波電源（図示しない）が接続さ
れている。The induction heating device 33 is arranged so that the heating coil 34 follows the outer shape of the well 11. The heating coil 34 is connected to a high-frequency power supply (not shown) with a rated output of 200 kw and 1.2 kHz.

タンディッシュ（図示しない）の底部に接続された浸
漬ノズル41が、湯溜り11に挿入されている。An immersion nozzle 41 connected to the bottom of the tundish (not shown) is inserted into the well 11.

上記湯溜り11、非冷却鋳型15、冷却鋳型16および柱状
中子24は、加振装置（図示しない）により上下振動が与
えられる。The above-mentioned pool 11, the uncooled mold 15, the cooled mold 16 and the columnar core 24 are vertically vibrated by a vibrating device (not shown).

ここで、以上のように構成された装置により、管状鋼
鋳片を連続鋳造する方法について説明する。鋳造した中
空鋳片Ｐは、内径100mm、外径160mm（肉厚30mm）および
180mm（肉厚40mm）の２サイズであって、材質は高炭素
鋼（炭素濃度0.5％）であった。Here, a method of continuously casting a tubular steel slab using the apparatus configured as described above will be described. The cast hollow slab P has an inner diameter of 100 mm, an outer diameter of 160 mm (thickness of 30 mm) and
Two sizes of 180 mm (wall thickness 40 mm), and the material was high carbon steel (carbon concentration 0.5%).

まず、鋳造開始前に湯溜り11を加熱コイル34により溶
鋼Ｍの液相線温度以上に加熱した。この状態を保持しな
がら、湯溜り11、非冷却鋳型15および冷却鋳型18内の柱
状中子24を上方より挿入し、セットした。First, before the start of casting, the pool 11 was heated by the heating coil 34 to a temperature higher than the liquidus temperature of the molten steel M. While maintaining this state, the well 11, the uncooled mold 15, and the columnar core 24 in the cooled mold 18 were inserted from above and set.

ついで、タンディッシュ（図示しない）から浸漬ノズ
ル41を介し、溶鋼Ｍを湯溜り11に供給した。注湯開始か
ら20秒経過したのちに湯溜り11、非冷却鋳型15、柱状中
子24等を振動させ、30秒後に鋳片Ｐの引抜きを開始し
た。湯溜り11などの上下振動は、振幅が±4mmであり、
振動数は100cpmであった。鋳片Ｐの引抜きはピンチロー
ル（図示しない）により、引抜き速度は0.4m/minであっ
た。鋳造中、湯溜り11および湯溜り内の溶鋼Ｍを加熱コ
イル34により、溶鋼Ｍの液相線温度以上に加熱保持し
た。凝固殻a,bの形成開始位置は鋳片内径側では湯面下0
mmであり、また外径側では非冷却鋳型15内に制御するこ
とができ、非冷却鋳型15と冷却鋳型18との接合部への溶
鋼Ｍの侵入によるトラブルなく鋳造することができた。Next, molten steel M was supplied from a tundish (not shown) to the pool 11 through the immersion nozzle 41. Twenty seconds after the start of pouring, the pool 11, the uncooled mold 15, the columnar core 24 and the like were vibrated, and after 30 seconds, the slab P was started to be pulled out. The vertical vibration of the pool 11 has an amplitude of ± 4 mm,
The frequency was 100 cpm. The slab P was pulled out by a pinch roll (not shown), and the drawing speed was 0.4 m / min. During casting, the basin 11 and the molten steel M in the basin were heated by the heating coil 34 to a temperature higher than the liquidus temperature of the molten steel M. The starting position of solidified shells a and b is 0
mm, and could be controlled in the uncooled mold 15 on the outer diameter side, and casting could be performed without trouble due to intrusion of the molten steel M into the joint between the uncooled mold 15 and the cooled mold 18.

上記のようにして得られた鋳片は、２サイズとも外表
面性状についてはいずれもオシレーションマークの発生
がみられず、良好であった。また、内表面性状について
は、いずれも鋳片のトップ部分およびボトム部分以外で
は割れなどは認められなかった。また、鋳片肉厚は、周
方向および鋳造方向ともに±1mmの範囲内で一様であっ
た。The cast slabs obtained as described above were good in that no oscillation marks were generated in any of the two sizes for the outer surface properties. Regarding the inner surface properties, cracks and the like were not observed except for the top part and the bottom part of the slab. The slab thickness was uniform within a range of ± 1 mm in both the circumferential direction and the casting direction.

［発明の効果］ この発明によれば、湯溜りおよび湯溜り内の溶融金属
を加熱して溶融金属の液相線温度以上に積極的に保持す
るので、溶湯表面よりも下方ら凝固が始まる。したがっ
て、鋳型の上下振動により発生する鋳片内外周面のオシ
レーションマークの形成を抑えることができ、表面性状
良好な中空鋳片の連続鋳造が可能となった。これによ
り、鋳片表面の後処理が不要となった。[Effects of the Invention] According to the present invention, since the pool and the molten metal in the pool are heated and positively maintained at a temperature higher than the liquidus temperature of the molten metal, solidification starts below the surface of the molten metal. Therefore, formation of oscillation marks on the inner and outer peripheral surfaces of the slab, which is caused by the vertical vibration of the mold, can be suppressed, and continuous casting of a hollow slab having good surface properties can be performed. This eliminates the need for post-treatment of the slab surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図はこの発明の装置の一例を示すものであって、管
状鋼鋳片の連続鋳造装置の縦断面図である。 11……湯溜り、15……非冷却鋳型、18……冷却鋳型、24
……柱状中子、27……導水管、33……誘導加熱装置、34
……誘導加熱コイル、41……浸漬ノズル、Ｍ……溶鋼、
Ｐ……中空鋳片、a,b……凝固殻。FIG. 1 shows an example of the apparatus of the present invention and is a longitudinal sectional view of a continuous casting apparatus for tubular steel slabs. 11… Pud pool, 15… Uncooled mold, 18… Cooled mold, 24
…… pillar core, 27… water pipe, 33… induction heating device, 34
…… Induction heating coil, 41 …… Immersion nozzle, M …… Molten steel,
P: hollow slab, a, b: solidified shell.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−26731（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/00 B22D 11/04 B22D 11/10 B22D 11/11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-53-26731 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) B22D 11/00 B22D 11/04 B22D 11 / 10 B22D 11/11

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】上方に向って広がるように開口する湯溜り
と、湯溜りの下方に配置された冷却鋳型と、湯溜りを貫
通して冷却鋳型内に至る柱状中子とを備え、湯溜りから
冷却鋳型に溶融金属を供給しながら冷却鋳型から中空鋳
片を引き抜く中空鋳片の連続鋳造装置において、内径が
冷却鋳型と同径の非冷却鋳型が湯溜りと冷却鋳型との間
に設けられると共に、非冷却鋳型と湯溜りとが一体に形
成されかつ非冷却鋳型の下部の一部が冷却鋳型内に配置
されており、溶鋼外面側の凝固開始点を非冷却鋳型内に
位置せしめ、湯溜りおよび湯溜り内の溶融金属を溶融金
属の液相線以上の温度に保持する誘導加熱装置を備えて
いることを特徴とする中空鋳片の連続鋳造装置。1. A basin comprising: a basin that opens upward to spread upward; a cooling mold disposed below the basin; and a columnar core that penetrates the basin and reaches into the cooling mold. In a continuous casting apparatus for hollow slabs, in which a hollow slab is drawn from the cooling mold while supplying molten metal to the cooling mold, an uncooled mold having the same diameter as the cooling mold is provided between the pool and the cooling mold. At the same time, the uncooled mold and the basin are integrally formed, and a part of the lower part of the uncooled mold is arranged in the cooled mold, and the solidification start point on the molten steel outer surface side is positioned in the uncooled mold, A continuous casting apparatus for hollow slabs, comprising: an induction heating device for maintaining a molten metal in a pool and a pool at a temperature equal to or higher than a liquidus line of the molten metal.