JPH02217138A - 連続鋳造用鋳型及びその制御方法 - 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） 本発明は連続鋳造用鋳型およびその鋳型の制御方法に関
し、詳しくは鋳型の下部構造に関するものである。

（従来の技術及びその課題） 連続鋳造用鋳型は通常６００〜１２００ｍｍの長さを有
するもので鋳型内壁は高い熱伝導率を有する材料、すな
わち銅または銅合金等により構成されている。

このような鋳型を用いて鋳造を行う場合、溶鋼は鋳型壁
内部に供給される冷却媒体（例えば水）により間接的に
冷却作用を受け、鋳型壁に接する部分から漸次凝固が進
行し、凝固シェルの厚さが内部溶鋼の流体静力学的圧力
に耐え得る程度まで成長するに伴い凝固シェルは収縮し
、鋳型壁と凝固シェルの間に空隙を生じる事になる。

特に矩形断面を有する鋳型においては、鋳型の広面壁中
央部と接する鋳片凝固シェルは内部の溶調圧力により外
側に膨出し易く鋳型壁面と比較的よく接触し易いが、鋳
型広面側端部および挟置側の下部においては空隙が顕著
に現れ易い傾向がある。

この空隙発生は鋳片から鋳型壁への熱伝導効率を著しく
低下させ、鋳片の凝固シェル成長を大きく阻害し、凝固
シェル厚さの不均一による表面縦割れ等品質欠陥の誘因
となり、さらには凝固シェル破損によるブレークアウト
の大きな要因となる場合が多い。これは現状連続鋳造設
備の大きな基本的問題点となっており、特に高速鋳造化
指向への最大の障害になっている。

この鋳型壁と凝固シェルの空隙発生を防止する鋳型（装
置）および方法として、■鋳型内における鋳片の平均凝
固収縮率に相当する量だけ鋳型内壁面（平面）を経験的
に内側に傾斜させて固定的に堅持する鋳型および方法、
■鋳型内壁に、鋳造方向に連続する少なくとも２つのテ
ーパー段を付与する、いわゆるマルチテーパー鋳型およ
び方法（特開昭５３−１２５９３２号公報）等が提案さ
れている。しかしこのような鋳型壁の直線的１段または
２段以上、かつ固定的に堅持された傾斜（テーパー）付
与のみでは鋳造速度、温度、網種等様々の要因により変
動する複雑なａ固数縮量に順応して凝固シェルと鋳型内
壁面とを適当な接触面圧を保ちなから当接させることは
極めて困難で、鋳型壁面下部で空隙を佳したり、逆に凝
固シェルとの断続的接触による鋳型壁の甚だしい摩耗を
生起しやすく、メツキ層の剥離の問題も多い。また、■
相対する２対の鋳型壁のうちの何れか一方もしくは両方
の鋳型壁を上下方向に２段以上分割形成するとともに、
最上段壁を除く下段壁をそれぞれ移動装置に連結し、鋳
型内方を指向して移動自在に設けた鋳型（特開昭５６−
９５４５１号公報）も提案されている。この鋳型は鋳片
との間に適当な面圧を有する下部内壁板が鋳片の収縮量
に順応して前後方向に摺動する事によって鋳片との間の
空隙発生を減少し、さらに鋳片との異常接触による下部
内壁板表面の異常摩耗を防止するように工夫したもので
ある。しかし通常どおり鋳型自溶鋼表面に潤滑剤として
モールドパウダー（ＣａＯ−５ｉＯ□ＣａＦｚ−Ｎａｚ
Ｏを主成分とする基材粉と炭素粉の混合物）を添加する
場合、下段鋳型壁と鋳片との隙間に自然にうまく流入さ
れないため、下段鋳型の冷却効果の向上また同時に潤滑
効果の向上も小さい。

したがって下部鋳型壁の摩耗もあまり改善されない。

一方、この鋳型壁と凝固シェルの空隙に伝熱媒体を充填
し、空隙部分の冷却を強化する方法として、■伝熱媒体
として黒鉛、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化ナト
リウム、はう酸等をパウダー状あるいはそれらに菜種油
などを加えてペースト状にして空隙に供給する方法（特
開昭５５−９２２５６号公報）、さらに前記黒鉛微粒子
の混合液を粘度、熱伝導度の観点から改良を加えた、■
植物油（菜種油など）に１０００メツシユ以下の黒鉛微
粒子を１５〜２５体積％添加した混合液を空隙に供給す
る方法（特開昭５７−１５４３５１号公報）も別途提案
されている。しかし、これらの伝熱媒体供給法は、流動
性が悪いため刻々形状が変化する空隙の細部まで行きわ
たらず、十分な伝熱媒体効果が上がらないという問題が
ある。

本発明は前述の諸点に鑑みてなされたものである。すな
わち本発明は、鋳型広面側端部および挟置側下部に形成
される空隙による鋳型冷却能の低下を防止し、凝固シェ
ル形成を増進、均一化し、または潤滑の改善により鋳型
壁の甚だしい摩耗防止を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明に係る連続鋳造鋳型は
、矩形断面を有する連続鋳造組立鋳型において、相対す
る２対の鋳型壁のうちの何れか一方もしくは両方の鋳型
壁を鋳片鋳込方向に２段以上に分割形成すると共に、最
上流側鋳型壁を除く下流側鋳型壁を複数の冷却水ガイド
板で鋳片輻方向に分割構成し、対を成す下流側鋳型壁を
構成する前記夫々の冷却ガイド板を互いに接離移動可能
に構成している。

またかかる構成の連続鋳造用鋳型の構成要素である対を
成す冷却水ガイド板の夫々相対する面に給水口列と排水
口列を交互に設けてこれら給水系及び排水系の圧力を検
出し、この検出値に基づいて鋳片と下流側鋳型壁間に形
成されろ水膜厚さ、冷却水流速を鋳片幅方向において均
一と成すべ（前記対を成す夫々の冷却水ガイド板の接離
移動制御を行うこととしている。

本発明鋳型において、複数の冷却水ガイド板を用いて下
流側鋳型を鋳片幅方向に分割構成したのは、■凝固シェ
ルが広幅面中央のみ膨らんでいるため、分割構成するこ
とによって中央部と、端部の隙間を一定にするため、■
広幅の冷却水ガイド板を使用した場合、熱変形による歪
が大きく、隙間の一様化が不可能なため、である。

本発明における鋳型の制御方法において、鋳片幅方向に
おいて均一と成す鋳片と下流側鋳型壁間に形成されろ水
膜厚さ、冷却水流速値は何等限定されるものではないが
、本発明者らの研究・実験によれば水膜厚さは０．２〜
３．０ｍｍ、冷却水の流速は６〜４０ｍ／Ｓの範囲に設
定すれば、下流側鋳型に高速水膜による強冷却と強制潤
滑の２つの機能を持たせることができる。

（作　　用） 上記した構成の本発明によれば、下流側鋳型を構成する
冷却ガイド板を夫々移動可能にしたため、鋳片と鋳型壁
間の間隔を鋳片幅方向に均一となるように制御できる。

（実　施　例） 以下本発明を添付図面に基づいて更に具体的に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示したものであり、連続鋳
造用鋳型を上流側鋳型１と下流側鋳型２の二分割にした
場合の組込み構造を示す。ところで、上流側鋳型１は通
常、テーパーを付与された鋳型壁、または相対する２対
の平行鋳型壁を有する。

一方、下流側鋳型２は例えば第二図（イ）に示す短冊状
または同図（ロ）に示す亀甲状に類する形状の複数の冷
却水ガイド板３より構成され、それぞれ例えばシリンダ
４等の移動装置にリンク８を介して連結され、対を成す
鋳型壁面が接離移動できるように成されている。なお、
第１図中９はスプリングを示す。

第２図は下流側鋳型２壁を構成する冷却水ガイド板３の
概略を示すものであり、当該冷却水ガイド板３には給水
口５列と排水口６列を交互に設け、当該給水部と排水部
とに設けられた圧力検知器７により圧力を検出し、この
検出値に応じてシリンダ４により各冷却水ガイド板３を
移動できるようにしている。

なお、上流側鋳型１方向への冷却水の吹き上げを防止す
るため、冷却水ガイド板３の最上段の列は排水口とした
方が望ましい。

また給水口５および排水口６の少なくともどちらか一方
を第２図（イ）に示すようにスリット状長孔とすること
によって、鋳片１０と冷却水ガイド板３間に形成された
水膜内の冷却水の均一な流れを実現できる。

ところで第３図は、通常の鋳型の場合の鋳型冷却水と鋳
片表面間の総括熱伝達係数の鋳造方向分布を測定し、図
示したものである。この分布がら人体において鋳型メニ
スカスから約１００〜３００　ｔｗｎ以上下方において
空隙が発止し易く、最上流側鋳型の長さは、メニスカス
下１００〜３００　ｍｍの長さを持たせることが有効で
あること、また鋳片凝固シェル厚さの増加には平均総括
熱伝達係数がｉｏｏ。

ｋｃａｌ／ｍ２・ｈｒ・°Ｃ以上の下流側鋳型冷却能力
が必要であることが判る。これを改善するために通常鋳
型の冷却水増大、また冷却水圧力の上昇等積々の試みが
なされてきたが、前記空隙の生成により限度がある。そ
こで本発明者らは高速水膜の利用を思いつき、鋭意研究
を重ねた結果、鋳型を上記した如く構成し、かつ鋳型壁
と鋳片間に形成される水膜厚さを０．２〜３．０＋ｎｌ
１１、冷却水の平均流速Ｖを６〜４０ｍ／Ｓの範囲に設
定すれば、水膜の厚さの変動を防止して鋳型幅方向の厚
み精度を確保し、強冷却化、強制潤滑がより効果的に行
えることを見出した。以下この水膜条件につき詳細に説
明する。

第２図（イ）に示す冷却水ガイドＦｉ３の給水口５から
流出した冷却水の平均流速■を８　ｍ　／　Ｓに制御し
て、鋳造中の平均水膜ＩｔさＴと、その変動幅Δδ５を
測定した結果を第４図に示す。同図からも判るように、
鋳造中の平均水膜厚さＴが３．０ｍｍ以上および０．２
ｍｍ以下になると水膜の変動幅Δδが増加する。

その理由として、平均水膜厚さＴが、０．２ｍｍ以下に
なると、局所的な水膜切れが生じ、さらに冷却水ガイド
板３が熱変形し、水膜の変動幅Δδが大きくなったもの
と推定される。また、併せて同図中に鋳造された鋳片凝
固シェルの厚さ偏差Δｄを示しているが、水膜の変動幅
Δδと同じ傾向を示しており、凝固シェルの厚さの均一
化を良好にするには平均水膜厚さＴを（Ｌ２〜３．０ｍ
ｍの範囲に設定することが好ましい。図示省略したが、
上記第４図に示した傾向は、冷却水の流速を６〜４０ｍ
／Ｓの範囲内で変化させた場合も同様であった。

次に、平均水膜厚さ１を０．５ｍｍにして、冷却水の平
均流速を１〜１００ｍ／Ｓの範囲で変化させて、鋳型冷
却水と鋳型表面間の総括伝達係数を調べた結果を第５図
に示す。同図からも判るように、冷却水の平均流速■が
６　ｍ　／　Ｓ未満であると、水膜の水温が上昇して気
泡の発生を招き、冷却能が不足する。また冷却水の平均
流速Ｖが４０ｍ／Ｓ以」二になっても熱伝達係数は余り
上昇せず、冷却水を大量に流すために設備が大損りとな
るので、冷却水の平均流速Ｖは６〜４０ｍ／Ｓの範囲と
することが好ましい。上記の傾向は、水膜の平均水膜厚
さＴを０．２〜３．０Ｍの範囲内で変化させた場合も同
様であった。

次に本発明の効果を確認するために行った実験の結果に
ついて説明する。

１ヒート５０トンの低炭素アルミキルド鋼を、４ｍ／ｍ
ｉｎなる鋳造条件で第１図に示す２段式連続鋳造用鋳型
を供えた連続鋳造機により、厚さ１０５ｍｍ、幅１０５
０ｍｍの鋳片を鋳造した。この際使用した上流側鋳型の
長さは３５０　ｍｍ　（メニスカス下２５０ｍｍ）であ
り、下流側鋳型には第２図（イ）に示す短冊状冷却水ガ
イド板（幅：　１００　ｍｍ、長さ：５５０ｍｍ）を２
２個取り付けた（（鋳型法面倒１０個、鋳型挾面側１個
）×２）。冷却水ガイド板の給水口、排水口の詳細は次
のとおりである。

給水口：高さ１．５ｍｍＸ幅１２ｍｍ 排水口：高さ２．２ｍｍＸ幅１２ｍｍ 給水口および排水口の相互間隔：それぞれ２ｍｍ給水口
と排水口の横方向ピッチ：１４ｍｍ給水口列と排水口列
との間隔：５０Ｍ 鋳造中、水膜の平均水膜厚さＴを０．５岨に維持し、冷
却水の流速を１０〜１５ｍ／Ｓの範囲にして鋳造した。

その結果、鋳造速度４ｍ／ｍｉｎでも凝固シェル厚さが
確保され、下流側鋳型壁の摩耗、摩擦力の上昇もなかっ
た。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、鋳型広面側端部お
よび挟部側下部に形成される空隙による鋳型冷却能低下
を防止し、凝固シェル形成を増進・均一化し、さらに潤
滑の改善により鋳型壁の甚だしい摩耗防止が図られる。

すなわち、４ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造が安定して可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋳型の一実施例を示す図面、第２図は冷
却水ガイド板の説明図であり、（イ）は第１実施例を示
す正面図、（ロ）は第２実施例の要部を示す正面図、（
ハ）は断面して示す側面図、第３図は通常鋳型の鋳型冷
却水と鋳片表面間の統括熱伝達係数の鋳造方向分布を示
す図面、第４図は平均水膜厚さＴと水膜厚さ変動Δδお
よび鋳片凝固シェルの厚さ偏差Δｄとの関係図、第５図
は冷却水平均流速Ｖと、鋳型冷却水と鋳片表面間の総括
熱伝達係数との関係を示す図面である。 １は上流側鋳型、２は下流側鋳型、３は冷却水ガイド板
、４はシリンダ、５は給水口、６は排水口、７は圧力検
知器。 工４ 第３図 鋳型上端か５の距畷−飢） 第４図 乎均水ＡｊＩＬ屑さ Ｓ（」０ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）矩形断面を有する連続鋳造組立鋳型において、相
   対する２対の鋳型壁のうちの何れか一方もしくは両方の
   鋳型壁を鋳片鋳込方向に２段以上に分割形成すると共に
   、最上流側鋳型壁を除く下流側鋳型壁を複数の冷却水ガ
   イド板で鋳片幅方向に分割構成し、対を成す下流側鋳型
   壁を構成する前記夫々の冷却ガイド板を互いに接離移動
   可能に構成したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
2. （２）請求項１記載の連続鋳造用鋳型を構成する対を成
   す冷却水ガイド板の夫々相対する面に給水口列と排水口
   列を交互に設けてこれら給水系及び排水系の圧力を検出
   し、この検出値に基づいて鋳片と下流側鋳型壁間に形成
   される水膜厚さ、冷却水流速を鋳片幅方向において均一
   と成すべく前記対を成す夫々の冷却水ガイド板の接離移
   動制御を行うことを特徴とする連続鋳造用鋳型の制御方
   法。