JPH01299744A - 連続鋳造スラブの表面縦割れ防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、炭素含有量が０．０９〜０．１５重量％の
中炭素鋼スラブを連続鋳造するに際し、スラブの長辺面
に発生する縦割れを防止する方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 炭素含有量が０．０９〜０．１５重景％の中炭素鋼スラ
ブを連続鋳造する場合、スラブの長辺面中央部に縦割れ
が発生することが多く、特に鋳込み初期の１〜２チヤー
ジ目に多発する傾向がある。この縦割れが生じると、鋳
片の手入れ工程を必要とすることとなって熱間直送加熱
や熱間直送圧延を実施することができず、省エネルギー
化の大きな支障となる。

中炭素鋼に割れが発生し易い原因は、この炭素量範囲の
鋼が包晶組成である点に存在するものと考えられる。つ
まり、包晶組成鋼では凝固形態が包晶凝固となるので大
きな収縮を示し、このため鋳型と凝固シェルの間に局部
的な隙間が生じて不均一シェルが生成される。梃って、
熱応力が加わると割れに至り易いのである。

更に、高速鋳造時には、鋳型と凝固シェル間へのパウダ
ーの流入が不均一となり易く（流入量が部分的に過大若
しくは過少となり易い）、そのために生成する凝固シェ
ルもスラブ幅方向で不均一となって熱応力による割れが
一層生じ易くなるものと推察される。

このようなことから、従来、上記割れの防止法として （Ａ）　　パウダーの粘度や結晶化温度を適正化してパ
ウダーの均一流入を図る方法。

（Ｂ）　　鋳型を構成する銅板の内面に低熱伝導率の金
属を接合したり、或いは該内面に断熱用空気層を維持す
るための微小溝を設けて溶鋼からの抜熱量を低減する方
法（所謂″緩冷却鋳型”を用いて不均一凝固の防止を図
る方法）。

（Ｃ）　　ガス吹込みや溶湯注入方向の調整によって浸
漬ノズルと鋳型長辺との間の未凝固溶湯を流動化させる
方法（特開昭６１−１７２６６３号）。

等の手段が提案されている。

しかしながら、上記（Ａ）項及び（Ｂ）項で示した方法
では、鋳込み速度が比較的遅い場合（特に１．０ｍ／ｍ
ｉｎ以下の場合）にはかなりの改善効果が認められるも
のの、鋳込み速度：　１，１ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造
になると縦割れを完全に防止することができなかった。

また、上記（Ｃ）項で示した方法も、溶鋼を十分に流動
化させることが難しくて精々局部的な流動が確保される
にとどまることから、やはり縦割れを確実に防止するこ
とは困難と考えれるものであった。

そこで、上記問題を解消すべく本発明者の一人は、先に
、「鋳型両長辺壁の上端から鋳込み方向に２００重−以
内であって、かつ幅方向中心から両側１００鰭以内の部
分に低熱伝導率の金属を接合したり、断熱用空気層を維
持するための微小溝を設けて緩冷却化部を構成した鋳型
を用い、これによって中炭素鋼スラブを連続鋳造する方
法」を提案した（特願昭６２−１９５２８１号）。なお
、この提案は、次に示す知見事項（ａ）〜（Ｃ１を基に
なされたものであった。即ち、 （ａ）　　“スラブ表面の縦割れが鋳込みの初期にスラ
ブ幅中央部で多発する原因”が、スラブ幅の中央部では
ノズルからの吐出流が短辺に衝突して生じる反転流の流
速が小さい上、浸漬ノズルによる抜熱があることから、
溶融パウダーが鋳型壁に凝固・付着して生成するスラグ
リムが大きくなり、かつ不均一となる点にあること。つ
まり、スラグリムの生成に係る上記現象のために鋳型壁
と凝固シェルとの間へのパウダーの流入も不均一化し、
これによってスラグリム厚が過大となった部分で凝固シ
ェルが薄くなることが割れの主因となっていること。

第１図（ａ）は連続鋳造における鋳型部分の鋳込み方向
断面を、そして第１図（ｂｌは第１図（ａｌにおけるＡ
−Ａ断面を示したものであり、溶鋼ｌが浸漬ノズル２を
介して鋳型３に鋳込まれて凝固シェル４を形成し、その
シェル厚を増しながら凝固する様子を示しているが、こ
のとき一般に鋳造パウダー５の一部は鋳型壁に凝固・付
着してスラグリム６を生成する。しかしながら、第１図
（ｂ）で示したように、浸漬ノズル２の近傍ではノズル
からの溶鋼吐出流７が鋳型短辺に衝突して生じる反転流
８の流速が小さい上、浸漬ノズル２の抜熱作用の故にパ
ウダー温度や溶鋼温度が低くなるため、この部分ではス
ラグリム６の生成が一段と激しく起こり、また凹凸も著
しくなってしまう。

（ｂ）　　そのため、表面割れのない健全表面の連続鋳
造鋳片を中炭素鋼スラブの連続鋳造においても安定して
製造するためには、鋳型内面に凝固・付着するスラグリ
ムの生成をできるだけ抑え、しかも幅方向に厚みを均一
化することが肝要であること。

ｆｃ）　　ところが、浸漬ノズルによる抜熱作用の影響
が大きく、しかも浸漬ノズルからの吐出溶鋼流の流速が
遅い“スラブ用鋳型の長辺の幅方向中心部”における抜
熱量を、鋳型壁の該箇所に低熱伝導率の金属を接合した
り断熱用空気層を維持するための微小溝を設けたりして
低減すると、該部分のスラグリムの厚みはＡ程度に減少
し、かつ凹凸も小さくなって、得られる鋳片表面の縦割
れ発生頻度が激減する。その上、更に鋳型の抜熱量低減
域や該部分の抜熱量低減度合を特定範囲に調整すれば鋳
造作業能率に格別な支障を来たすこともない。

しかし、先の提案になる前記「特定部位を低熱伝導率金
属の接合や断熱空気層維持のための微小溝を設けて緩冷
却した連続鋳造鋳型」によると、中炭素鋼に対する優れ
た縦割れ防止効果が得られるものの、実際操業を通した
その後の検討により、スラブの製造コストが高くなるこ
とや、同じ鋳型で炭素含有量が０．０５重量％程度の低
炭素鋼を鋳造しようとするとブレークアウト等の操業上
のトラブルを発生し易いとの、更に改善すべき点の存在
することが明らかとなった。

く課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、中炭素鋼スラブ
の縦割れが安定・確実に防止できると共に、中炭素鋼以
外の鋼を連続鋳造する場合にも鋳型交換を必要としない
一段と実用的でコストの安い連続鋳造法を見出すべく更
に研究を続けたところ、以下ア）〜工）に示す如き知見
を得ることができた。

ア）　中炭素鋼の縦割れが鋳込み初期に多発する傾向に
あることから、スラブの縦割れ防止に有効な前述の“鋳
型の部分的緩冷却化”は鋳込みの初期のみで十分である
こと。

イ）一方、中炭素鋼以外の鋼の鋳造にも、鋳型交換する
ことな（前記“部分的緩冷却化を図った鋳型”を利用す
るためには、該鋳型の緩冷却手段を簡単・容易に着脱し
得るような構成にすれば良いこと。

つ）連続鋳造鋳型の部分的緩冷却化の簡易で安価な手段
として耐火材を塗布して乾燥する方法が考えられるが、
この方法では鋳込みが進むにつれて緩冷却効果は小さく
なり、ついには緩冷却効果が無（なってしまう。しかし
、中炭素鋼の連続鋳造での縦割れ発生域である鋳込みの
初期には十分な緩冷却効果を示すので、縦割れの無い健
全な中炭素鋼スラブの安定製造が十分に可能な上、耐火
材塗布層の着脱を極めて簡単に行えることから、同一鋳
型による中炭素鋼以外の鋼の鋳造も格別な支障無く　（
凝固シェルの成長遅れによるブレークアウト等のトラブ
ル発生なく）実施できること。

工）更に、先の提案（特願昭６２−１９５２８１号）に
係る微小溝を設けたり、低熱伝導率金属板を接合したり
、厚いメツキ層や溶射層を設けて成る緩冷却鋳型では鋳
込み初期だけではなく終了期まで緩冷却が続くため、縦
割れの発生しにくい鋳込み中期成いは末期にやはり凝固
シェルの成長遅れからブレークアウト等の操業上のトラ
ブルを引き起こす可能性のあることが分かったが、耐火
材塗布による緩冷却鋳型では、上述したように鋳込みが
進むにつれて緩冷却効果が無くなることから上記トラブ
ルの心配がないこと。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって
、第２図で示すように、 「鋳型３の両長辺壁９，９の上端１０から鋳込方向に２
００　ｍｍ以内で、しかも幅方向中心１１から両側１０
０龍以内の部分（第２図で網目模様を付した部分）に耐
火材を塗布することにより該部分の抜熱量を２０〜５０
％だけ低くした連続鋳造鋳型を使用して鋼の連続鋳造を
行うことにより、中炭素鋼スラブの連続鋳造においても
表面割れを殆んど発生することなく健全な鋳片を安定し
て製造し得るようにした」点 に特徴を有するものである。

ここで、塗布する耐火材の材質や塗布厚みは格別に限定
されるものではなく、結果として鋳型の前記部分の抜熱
量が２０〜５０％だけ低くなるように適宜選択し、調整
すれば良い。なお、耐火材は、鋳造作業の前に塗布した
後、鋳型の予熱工程を利用して十分に乾燥するのが良く
、塗布厚みはできれば１０龍以下とするのが好ましい。

なお、この発明の方法において、鋳型長辺壁の緩冷却領
域を前記の如くに数値限定したのは次の理由によるもの
である。

即ち、まず鋳型の幅方向中央から両側１００　ｍｍ以内
に限定したのは、第３図に示すように、スラブ鋳片の縦
割れが幅中央から両側１００鶴以内に集中するためであ
り、また、鋳型上端から２００鰭以内に限定したのは、
鋳片割れに対するスラグリムの影響は特にメニスカス近
傍でのみ大きいためであって、何れもこの範囲さえ緩冷
却しておけば前記鋳片の縦割れを抑えることができるか
らである。なお、前記第３図は中炭素鋼鋳片（１２００
ｕ＋幅Ｘ２７０ｍｍ厚）を１．５ｍ／ｍｉｎの鋳造速度
で連続鋳造した際の、長辺面における“スラブ幅中央か
らの距離”と“縦割れ長さ″との関係を示すグラフであ
る。

一方、鋳型緩冷却部の抜熱量を２０〜５０％だけ低減す
る理由は、該部分の抜熱量低減程度が２０％よりも小さ
い場合には十分な縦割れ抑制効果が得られず、また抜熱
量低減程度が５０％を越えた場合にはスラグリム厚さの
低減効果や凹凸抑制効果が飽和してしまう上、凝固シェ
ルの成長遅れが著しくなってブレイクアウト等の操業上
のトラブルを引き起こす可能性が高くなるためである。

そして、本発明で規定する条件通りにスラブの連続鋳造
を実施すると、鋳型長辺面の幅方向中央付近上部に凝固
・付着するスラグリムの厚みは他の部分とほぼ同様とな
る上、凹凸状態になることも極力防止されることから鋳
片の凝固シェル厚が均一となり、そのため凝固時の収縮
によっても割れを発生する頻度が極力少なく、また割れ
の程度も軽微となって、健全表面の鋳片が安定して得ら
れるようになる。更に、中炭素鋼以外の綱を鋳造する場
合も、耐火材の塗布を行わないか、或いは耐火材塗布層
を取り除くかすれば（実際には、前の鋳造の途中で耐火
材塗布層は無くなるのでこれを除去する作業は不必要で
ある）、鋳型交換を行うことなく同一鋳型にて安定な操
業を実施することが可能である。

続いて、この発明を実施例によって具体的に説明する。

〈実施例〉 鋳込み鋳片寸法が長辺１２００ｍｍｘ短辺２７０龍で、
その両長辺内面の幅方向中心から両側１００關（全幅で
２００ｆｆｉｆｆｌ）で上端から鋳込み方向へ２００　
能の部分に、第１表に示す組成の耐火材を５　ｍｍ厚に
塗布した銅製連続鋳造鋳型を用意し、垂直−湾曲型の連
鋳機にて０．１１％Ｃ−０，５％Ｍｎ鋼スラブを鋳造速
度１．６ｍ／ｍｉｎにて鋳造した。

そして、上記鋳造試験において、メニスカス近傍のスラ
グリム厚を調査し、鋳型を構成する銅板中に埋め込んだ
熱電対によって測定した抜熱量低減度で整理した結果を
第４図に示した。

また、得られた鋳片の割れ発生率を調査し、同じく抜熱
量低減度で整理した結果も第５図に示した。

第４図及び第５図に示される結果からも明らかなように
、鋳型の両長辺内面の幅方向中心から両側１００龍で上
端から鋳込み方向へ２００　ｍｍの部分の緩冷却度（抜
熱量低減度）が２０％以上になるとメニスカス近傍のス
ラグリム厚はおよそ％となり、同時にスラグリムの凹凸
も小さくなって、縦割れ発生率も半減することが分かる
。

更に、第６図は縦割れ発生率及び抜熱量低減度を鋳込み
長で整理したグラフであり、縦割れ発生率については従
来法（通常の水冷銅鋳型を用いる方法）で得られた同一
寸法鋳片（比較鋳片）の結果も示したものであるが、こ
の第６図からは、抜熱量低減効果は鋳込み後１〜２チヤ
ージ目で失われており、塗布した耐火材が無（なったこ
とが窺える。しかし、縦割れ発生率もそれ以降に増加す
ることがなく、鋳込み初期のスラグリム形状の均一化が
縦割れ防止に大きく寄与していることが分かる。なお、
この場合、耐火材の溶出に伴う介在物増加等の鋼への悪
影響は認められなかった。

勿論、低炭素鋼を鋳造する場合には、耐火材の塗布を行
わないで同一の鋳型を使用することが可能であり、鋳型
を換えることなく低炭素鋼及び中炭素鋼等の鋳造を実施
できることも確認された。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、中炭素鋼を高
速で連続鋳造する場合においてもスラブ表面の縦割れを
安価に防止することができ、更に本発明に適用される同
一鋳型を用いて炭素含有量の異なる他種の炭素鋼の安定
鋳造も実施可能であるなど、実用上極めて有用な効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スラブの連続鋳造における鋳型部分の鋳込み
状況を説明した概略模式図であり、第１図（ａｌは鋳型
部分の鋳込み方向断面を、そして第１図（ｂ）は第１図
（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示している。 第２図は、本発明の方法にて使用する鋳型の緩冷却部分
を説明した概念図である。 第３図は、連続鋳造スラブ鋳片のスラブ幅中央からの距
離と発生する縦割れの長さとの関係を示すグラフである
。 第４図は、実施例における凝固・付着するメニスカス近
傍のスラグリム厚の測定結果を、一部緩冷却鋳型の緩冷
却部分抜熱量低減度で整理して表わしたグラフである。 第５図は、実施例で得られた連続鋳造スラブ鋳片の縦割
れ発生率の測定結果を、一部緩冷却鋳型の緩冷却部分抜
熱量低減度で整理して表わしたグラフである。 第６図は、連続鋳造スラブ鋳片の縦割れ発生率及び緩冷
却部分抜熱量低減度を鋳込み長で整理して表わしたグラ
フである。 図面において、 ■・・・溶鋼、　　　　　　２・・・浸漬ノズル。 ３・・・鋳型、　　　　　　４・・・凝固シェル。 ５・・・鋳造パウダー、　　６・・・スラグリム。 ７・・・ノズルからの溶鋼吐出流。 ８・・・溶鋼の反転流、　　９・・・鋳型の長辺壁、１
０・・・鋳型長辺壁の上端。 １１・・・鋳型長辺壁の幅方向中心。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素含有量が０．０９〜０．１５重量％の中炭素鋼スラ
   ブを連続鋳造するに際して、鋳型両長辺壁の上端から鋳
   込み方向に２００ｍｍ以内で、しかも幅方向中心から両
   側１００ｍｍ以内の部分に耐火材を塗布することにより
   、該部分の抜熱量を２０〜５０％だけ低くした連続鋳造
   鋳型を使用することを特徴とする、連続鋳造スラブの表
   面縦割れ防止方法。