JP3336224B2 - 溶鋼の連続鋳造用鋳型 - Google Patents

溶鋼の連続鋳造用鋳型

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造用
鋳型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶鋼の連続鋳造において、鋳片の縦割れ
を防止するため、長辺鋳型の総面積に占める比率で20〜
90%の多数凹部を形成することが特公昭57-11735号公報
に開示されている。また、長辺鋳型に鋳造方向へ幅250
〜750 μm、深さ60〜300 μm、面積率20〜90%の条件
を満たす溝を形成することが特開昭61-92756号公報に開
示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく溝を鋳片
長辺に形成して、溶鋼を鋳造するとある程度の改善効果
は得られるものの、これによって無欠陥鋳片が安定的に
供給できるわけではなく、溝の幅、深さあるいは溝の間
隔等の溝形状が不適切な場合には、むしろ縦割れを誘発
する原因になっていることや、例えこれらが適正に形成
された場合でも、1.5ポアズ程度以上の粘度の比較的高
いパウダーを使用した鋳造ではほとんど効果が得られな
いことが、本発明者等が行った鋳造実験の結果により明
らかになり、安定的に縦割れ防止可能な溝形状の適正化
に加えて操業条件の適正化が強く要望されていた。本発
明は、このような課題を有利に解決するためになされた
ものであり、鋳型構造および操業条件の適正化を図るこ
とによって、確実に鋳造鋳片の幅方向をほぼ均一に冷却
して、鋳片凝固層厚の生成をほぼ均等厚にすることので
きる溶鋼の連続鋳造用鋳型を提供することを目的とする
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、鋳型長辺幅方向の少なくとも中央部表面のメニス
カスに交叉して、粘度の比較的高いパウダーにも適用可
能な溝幅および溝深さを設定した溝を形成したことを特
徴とする溶鋼の連続鋳造用鋳型である。
【0005】
【発明の実施の形態】鋳型長辺に形成する縦溝による溶
鋼の抜熱について、本発明者等が種々の実験の結果、鋳
造時に鋳型内注入溶鋼表面に配置するパウダーは、鋳型
内壁と溶鋼(鋳片)の間へ流入し、図4aに示すごとく、
鋳片長辺1に溝を形成しない場合は、一般にメニスカス
近傍での溶鋼4凝固層6が不均一になる形態としては、
パウダー3の鋳型1内壁と鋳型1間への流入不均一、メ
ニスカス温度の不均一やタンディッシュからの溶鋼注入
流の影響が考えられる。例えば、パウダー流入が不均一
になると図示のごとくパウダー3流入の多い箇所では、
凝固層6厚は薄く、少ない箇所では厚くなり、δ/γ変
態や熱収縮応力が、凝固層6厚の薄いところに集中する
と縦割れが発生する。
【0006】また、図4bに示すごとく、鋳片長辺1幅方
向に溝2を形成すると、鋳型1の溝2へパウダーが充満
して、溝2部では溶鋼4との間でパウダー3の介在厚が
厚くなり、鋳型1からの溶鋼4の抜熱作用は小さくな
り、溝2部以外の凸5部においては、パウダー3の介在
厚が薄くなり鋳型1から溶鋼4の抜熱作用が大きくな
る。しかしながら、一般に高温でのパウダー3の熱伝導
率は、鋳型1を構成する銅材質の約1/10と比較的大きい
ため、パウダー3流入の不均一等の外乱要因を改善する
ほどの効果はない。したがって、鋳造鋳片の縦割れを確
実に解消することが困難である。
【0007】このようなことから本発明においては、鋳
型長辺1幅方向の溝2空隙部にパウダー3の熱伝導率の
約1/1000の空気を侵入させ、凝固層6厚の薄い部分を生
成することにより、応力集中を分散させて、鋳造鋳片の
縦割れを確実の解消するものである。即ち、図4cに示す
ごとく、溝2部へパウダー3が流入し、空隙7を形成す
るとともに、パウダー3の流入の随伴して空隙7部へ熱
伝導率がパウダーの約1/1000と小さい空気が侵入する
と、この空隙7部(空気) が鋳型1冷却による溶鋼4か
らの抜熱を著しく小さくすることから溝2部の凝固層6
が薄くなる。従って、このような空気(空隙7部) がパ
ウダー3と鋳型1内壁間に介在する溝2を鋳型1長辺幅
方向へ多数形成することによって、凝固層6厚の薄い部
分を発生させた鋳型1内での溶鋼4(鋳片) のδ/γ変態
や熱収縮による応力集中を分散でき、鋳片の縦割れを確
実に防止することを見出したものである。
【0008】このような溝2の形成は、鋳型長辺幅方向
の少なくとも中央部(幅方向1/5〜全幅)表面のメニス
カス(鋳型内注入溶鋼表面部の鋳型内壁接触部) に交叉
して形成するものである。即ち、鋳片の引き抜きにより
注入溶鋼表面に配置したパウダーが溶鋼(鋳片) と鋳型
間へ流入し、空隙部を形成するものである。このような
作用を確実に発揮させるためには、メニスカス上部少な
くとも20mmからメニスカス下部50mmの範囲に交叉して形
成する。メニスカス上部20mm未満になると、鋳型内注入
溶鋼表面の変動等によって、注入溶鋼表面が溝上部に位
置して、溝へのパウダーの流入による空気の随伴が不可
能になることが有り、凝固層の生成が不均一になり好ま
しくない。また、メニスカス下部50mm未満と溝が短くな
ると、高速鋳造時には溝外で応力発生の原因となるδ/
γ変態や熱収縮の影響を受けやすくなり、不均一に凝固
層が生成していると、縦割れが発生することになり好ま
しくない。さらに、このような溝を上記のごとく、少な
くとも中央部即ち、長辺鋳型幅方向1/5から全幅に形成
する。幅方向1/5未満距離の溝を鋳型鋳片幅方向中央部
に形成すると、応力を十分分散できないため、鋳片幅方
向の縦割れを確実に防止できないことがあり好ましくな
い。
【0009】次に、形成する溝の形状としては、メニス
カスに直交方向へ線状(縦溝) に形成する。また、格子
状等に形成することができる。このような溝はパウダー
粘度に応じて溝幅及び溝深さを設定しないと、前記のご
とく溝に流入するパウダーによって空隙部を形成すると
ともに、空隙部への空気随伴が確実にできないことがあ
る。しかしながら、実操業上は、異なるパウダーごとに
鋳型を変更することは、非効率的でコストアップを伴う
ため、現実的ではない。そこで、最も侵入条件の厳しい
パウダーに合わせて溝形状を設計することが望ましい。
溝へのパウダーの侵入状況について、本発明者等が種々
実験の結果、ガラス化しやすい高粘性パウダーの方が結
晶化しやすい低粘性パウダーよりも、狭幅の溝まで侵入
しやすいことが分かった。これは、パウダーの溝への侵
入において、結晶の生成による粘度の増加が影響してい
るためと考えられるが、これらの知見から、鋳型表面で
ガラス化しやすい高粘性パウダーを使って溝形状を設計
することが、実操業上有利である。即ち、結晶化しやす
い低粘性パウダー使用時にも、溝底部と侵入パウダーと
の間に空隙を確保することが可能となり、頻繁に鋳型交
換をする必要がなくなる。このパウダーの結晶化につい
て、本発明者等が銅鋳型表面に種々の粘度のパウダーを
流し込み、パウダーの凝固形態を調査したところ、1.5
ポアズ程度以上の粘度でガラス化し易いことが分かっ
た。したがって、溝形状の設計に当たって1.5ポアズ以
上のガラス化パウダーを使用することが望ましい。
【0010】種々のパウダー粘度において、溝部に空隙
部を形成するとともに、空隙部への空気随伴が確実にで
きる溝幅及び溝深さと鋳片の縦割れの発生状況の一例を
示すと、C : 0.070 〜0.20%の中炭鋼で、注入溶鋼温度
1520〜1550℃、鋳造厚み250mm 、幅1500mm、鋳造速度1.
0 〜2.5m/分においては、下表のごとくなる。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【表4】
【0015】
【表5】
【0016】その結果は表に示すように、どの粘度のパ
ウダーを使用した場合でも、溝幅が0.25mm以上0.9mm 以
下で、深さは0.3mm 超0.6mm 未満でなければ、凝固シェ
ルの均一性を確保することはできず、時には溝を形成す
ることによってむしろ縦割れを誘発する原因になること
を知見した。このような鋳型を用いて鋳造する場合、縦
割れの発生しやすい鋼種に適用することが望ましく、そ
の鋼種としては、例えばC:0.07〜0.20%、Mn: 0.40
〜1.60%、Si: 0.08 〜0.50%、P:0.002 〜0.025%、
S:0.001 〜0.020%、残りFe及び不純物からなる鋼に一
般に用いられる微量のNb、Cu、Cr及びTiの1種または2
種以上の合金を必要に応じて添加した溶鋼等の中炭素鋼
に適用することが有利である。
【0017】
【実施例】次に本発明鋳型の実施例を挙げる。 実施例1 図1及び図2において、長辺鋳型1、1a及び短辺鋳型1
b、1cからなる鋳型の長辺鋳型1、1aメニスカス8に交
叉して(直交方向へ) 、パウダー粘度に依らず溝2内に
空隙部を形成し得る溝2幅及び溝2深さを設定した溝2
を幅方向少なくとも中央部に形成する。
【0018】実施例2 図3において、長辺鋳型1、1aのメニスカス8に交叉し
て格子状に、パウダー粘度に依らず溝2内に空隙部を形
成し得る溝2幅及び溝2深さを設定した溝2を幅方向少
なくとも中央部に形成する。
【0019】次に本発明鋳型を用いた鋳造の操業例を挙
げる。
【表6】
【0020】
【表7】
【0021】注1:溝の種類Aは、縦溝。Bは、格子状
(正方形) 。 注2:溝位置の上部は、メニスカス上部。下部は、メニ
スカス下部。鋳型長辺方向位置のAは、鋳型長辺方向中
央部420mm 幅に溝を形成。Bは、鋳型長辺方向全面に溝
を形成。Cは、鋳型長辺方向中央部から片側210mm 幅に
溝を形成。 注3:パウダーは、一般に用いられているSiO2、CaO 等
を主成分とするパウダーを使用。パウダー粘度は1300℃
での粘度。 注4:鋼種Aは、C:0.07〜0.20%、Mn: 0.40 〜1.60
%、Si: 0.08 〜0.50%、P:0.002 〜0. 025%、S:
0.001 〜0.020%、残りFe及び不純物。Bは、C:0.025
〜0.055%、Mn: 0.15 〜0.3%、Si: 0.01 〜0.03%、
P:0.015 〜0.02%、S:0.015 〜0.020%、残りFe及び
不純物。Cは、C:0.005%以下、Mn: 0.15 〜0.25%、
Si: 0.40%以下、P:0.02%以下、S:0.018%以下、残
りFe及び不純物。 注5:連続鋳造は、垂直曲げ型スラブ鋳造設備で実施し
た。
【0022】
【発明の効果】本発明鋳型によれば、鋳片の凝固層を均
一に生成することができ、鋳造速度を低下することなく
縦割れを確実に防止できるので、生産性を向上すること
ができる。また、縦割れ発生及びブレークアウトを防止
することができることから、品質歩留まりを向上すると
ともに、ブレークアウトによる連続鋳造設備の稼働率低
下を回避でき、一層生産性を高めることができる等の優
れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明鋳型の実施例を示す斜視図である。
【図2】本発明鋳型の実施例を示す鋳型長辺の正面図で
ある。
【図3】本発明鋳型の実施例を示す鋳型長辺の正面図で
ある。
【図4】溝部の作用を示す要部平面図である。
【符号の説明】
1 鋳型長辺 1a 鋳型長辺 1b 鋳型短辺 1c 鋳型短辺 2 溝 8 メニスカス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−304709(JP,A) 特開 平6−304710(JP,A) 特開 昭61−92756(JP,A) 特開 平8−257695(JP,A) 特開 平1−289542(JP,A) 特公 昭57−11735(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/04 311 B22D 11/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳型幅方向の少なくとも中央部表面のメ
    ニスカスに交叉して、幅0.25以上〜0.9mm 以下、深さ0.
    3 超〜0.5mm 未満の溝を式(1) を満足する条件で付与す
    ることを特徴とする連続鋳造用鋳型。 Ws / Wi = 0.2 〜2.0 (1) ここで、Ws : 溝幅 (mm) 、Wi : 溝の間隔 (mm)
  2. 【請求項2】 メニスカスの少なくとも20mm上部からメ
    ニスカス下部50mmの範囲に交叉して溝を形成したことを
    特徴とする請求項1に記載の溶鋼の連続鋳造用鋳型。
  3. 【請求項3】 メニスカスに直交方向に交叉して、溝を
    形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の溶
    鋼の連続鋳造用鋳型。
  4. 【請求項4】 メニスカスに格子状に交叉して、溝を形
    成したことを特徴とする請求項1または2に記載の溶鋼
    の連続鋳造用鋳型。
  5. 【請求項5】 C: 0.07〜0.20wt%からなる中炭素鋼鋳
    造用の請求項1または請求項2または請求項3または請
    求項4に記載の溶鋼の連続鋳造用鋳型。
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