JPH0366448A - 連続鋳造用鋳型 - 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に係り、詳しくは該鋳型を２段
以上に分割形成すると共に、さらにブレーク・アウトの
発生を極力防止できるようにした鋳型構造に関するもの
である。

（従来の技術） 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鋼圧力により外
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面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、鋼種等様々の要因により変
動する複雑な凝固収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生じたり、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１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面板が鋳片の収縮量
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内溶調表面に潤滑剤として
モールドパウダー（Ｃａｂ−５ｉｎ。

−ＣａＦｚ−ＮａｚＯ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
などを加えてベ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。

そこで本出願人は前述の諸点に鑑みて鋳型広面側端部お
よび挟面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し
、この目的を達成するために、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
る連続鋳造用鋳型を平底１年特許願第３６６４３号明細
書において提案した。

（発明が解決しようとする課題） 本出願人が先に提案した連続鋳造用鋳型は先に述べた目
的を達成できる優れた発明であるが、その後の研究によ
り最上流側鋳型の潤滑に係わる下記の問題が内在してい
ることが判明した。

すなわち、鋳型潤滑剤として単に通常のモールド・パウ
ダーを使用した場合、その残滓が最上流側鋳型と下流側
鋳型との空間あるいは下流側鋳型間の空間に堆積するか
、または下流側鋳型の内壁に焼付くという問題が生ずる
。また鋳型潤滑剤としてオイルを使用した場合、更に別
の問題が生ずる。すなわち通常のオイル潤滑はオイル（
菜種油等）を鋳型上端から鋳型内壁に沿ってメニスカス
部に供給する方法であり、この場合メニスカス部でオイ
ルが燃焼し、燃焼時に生成される炭素が固体潤滑剤とし
て鋳型−鋳片間の潤滑作用を促す。

しかし広幅鋳片を高速鋳造する場合には、上記の通常の
オイル潤滑方法では鋳片幅方向の均一なオイル供給、す
なわち均一な潤滑が不可能となる。

以上いずれの方法によっても問題が発生し、ブレーク・
アウト等の操業トラブルが発生し易くなるという欠点が
生じてくる。

本発明は以上の諸点に鑑みてなされたもので、本出願人
が先に提案した多段方式鋳型を採用し、まず第一に、最
上流側鋳型における薄肉凝固シェルの不均一化発生によ
る縦割れ等の鋳片品質悪化、それによるブレーク・アウ
ト等の操業トラブルの防止、第二に、最上流側鋳型にお
いて使用した潤滑剤の残滓発生とその鋳型各部への堆積
・焼付きによる下流側鋳型の強制直接冷却機能の低下、
さらにそれによるブレーク・アウト等の操業トラブルの
防止、第三に、下流側鋳型における強制直接冷却の際の
最上流鋳型方向への水流の吹上げによるブレーク・アウ
ト等の操業トラブルの防止を目的として提案されたもの
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、本発明に係る第１の連続鋳
造用鋳型は、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、最上流側鋳型の冷却水路をバックアップフレー
ム取付ボルト穴より内面側に設けたこととしているので
ある。

また、本発明に係る第２の連続鋳造用鋳型は、前記第１
の連続鋳造用鋳型の最上流側鋳型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
鋳片に対して接離移動可能および傾斜可能に構成してい
るのである。

また、本発明に係る第３の連続鋳造用鋳型は、前記第２
の連続鋳造用鋳型のうち最上段の下流側鋳型の上部内面
または、最上流鋳型の下部内面に、鋳片表面へのエアー
ジェット吹き出し孔を設けることとしているのである。

また、本発明に係る第４の連続鋳造用鋳型は、前記第２
の連続鋳造用鋳型のうち最上段の下流側鋳型の上部内面
または、最上流鋳型の下部内面に、鋳片と接触するロー
ルを回転自在に枢着することとしているのである。

更に、本発明に係る第５の連続鋳造用鋳型は、前記第２
の連続鋳造用鋳型の下流側鋳型のうち最上段の下流側鋳
型の上部内面または、最上流鋳型の下部内面に、第３の
発明のエアージェット吹き出し孔と第４の本発明のロー
ルを配設しているのである。

（作　　用） 本発明において、最上流側鋳型（間接冷却方式）、下流
側鋳型（直接冷却方式）に関し、種々の工夫を付加した
のは、下記の理由による。

（１）最上流側鋳型の間接冷却方式として、冷却水路を
バックアップフレームへの銅板取付はボルト穴の先端位
置よりも鋳型内壁側に配設することとしたのは、下記の
理由による。すなわち通常の間接冷却方式の連続鋳造用
鋳型は、前述のとおり、鋳型内壁板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Ｉ威され、そ
の外側にある鋼製のバックアップフレームにボルトによ
り取付けられ、支持固定される構造となっている。この
ため、冷却水路の配役に関しては第５図（イ）に示すよ
うに銅板１または銅合金板に冷却水路用スリット２と取
付はボルト穴３が交互に配設される構造となっている。

しかしこの通常の冷却水路配設方式の鋳型を実操業に供
した場合、第５図（ロ）のような銅板１または銅合金板
の温度分布となった。すなわち取付はボルト穴３部相当
位置の銅板１または銅合金板鋳型壁表面部が他の部分に
比較して高温となり、鋳片幅方向に対して鋳型抜熱速度
の不均一が発生した。また銅板１または銅合金板の熱膨
張差から取付はボルト穴３部に膨れ現象が見られ、前記
鋳型抜熱速度の不均一をさらに助長する。結果的に、鋳
片幅方向の薄肉凝固シェル不均一を引き起こすため、ブ
レーク・アウトの原因となった。このことは特に鋳造速
度が２ｍ／＋＋＋ｉｎ以上の場合に著しい。

そこで本発明ではこの鋳片幅方向の鋳型抜熱速度の不均
一を解消するため、第１図（イ）に示すように冷却水路
４をバックアップフレーム取付はボルト穴３に対し、鋳
型内壁側に配設した。こうすることにより、第１図（ロ
）に示すような鋳片幅方向に対する鋳型抜熱速度の均一
化発揮とそれによる鋳片表面縦割れの防止、ブレーク・
アウトの防止を狙ったのである。

なお、第１図（イ）に示した冷却水路４は、従来の通り
鋳造方向に設けても、また鋳造方向に直角の方向に設け
ても良い。また冷却水路４の形状は円筒状、角柱状（四
角−六角）等どのような形状でも良い。

（２）下流側鋳型に関して、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独立に制御する
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、隙間寸法の制御が不可能なため、で
ある。

さらに、本発明においては、下流側鋳型に関し、第２〜
第５の本発明を提案した。これらはいずれも下流側鋳型
で採用した直接冷却方式の高速水膜流の最上流鋳型方向
への吹上げ防止を狙ったものである。この水流吹上げ防
止によりブレーク・アウト等の操業トラブルを極端に減
少することが可能となる。

まず、冷却水ガイド板を垂直に対して傾斜可能としたの
は、冷却水ガイド板と鋳片間の隙間について、下端隙間
を上端隙間より大きくすることにより、下流側に行くに
つれて流水量が多くなることによる冷却水ガイド板上端
からの吹上げを防止するためである。　＋１斜角度は垂
直に対し内側（鋳片側）、外側どちらでも可能とする。

これは鋼種、鋳造速度に応じて鋳片の凝固収縮量が異な
るため、凝固収縮量が大きい場合は内側に傾斜、はとん
ど凝固収縮がない場合は外側に傾斜させるためである。

また、高速水膜流の吹上げ防止方法として、最上流鋳型
下端部からまたは冷却水ガイド板上端部からエアージェ
ットを上記隙間の下流方向に吹きつけ、水流を遮断する
方法、さらに冷却水ガイド板の上端部にロールを配設し
、機械的に水流を遮断する方法が比較的装置も簡単で実
用的であると考えた。

上記の構成の本発明によれば、最上流側鋳型において均
一抜熱を可能にしたため、最上流側鋳型における均一凝
固シエル生成能力を飛躍的に増すとともに、下流側鋳型
の高速水膜による鋳片の強制直接冷却機能を一様に発揮
させるはか（冷却水ガイド板上端から下端まで高速水膜
流の速度を一様に保つことが可能なため）、さらに水膜
流の吹上げに防止等によるブレーク・アウト等の操業ト
ラブルを極端に減少することが可能となる。

（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２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１１と下流側鋳型１２の二分割に
した場合の組込み構造を示す。

このうち、上流側鋳型１１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してお
り、当該鋳型壁を構成する銅板ｌまたは銅合金板に、冷
却水路４として第１図に示すように貫通孔を複数個設け
、必ず当該冷却水路４用貫通孔の配役位置はバックアッ
プフレーム取付は用ボルト穴３の先端よりも鋳型内壁側
に配設してなる特に均一抜熱に機能する鋳型である。と
ころで前記冷却水路４であるところの貫通孔のサイズ、
形状（円筒状、角柱状他）並びに配設ピッチ等は特に限
定されるものではないが、鋳片幅方向に関して均一な抜
熱速度を確保して、均一な凝固シェル生成を行わせるた
めには、コーナー近傍の貫通孔配設ピッチは、幅中央部
における貫通孔配設ピッチよりも粗にすることにより、
より確実に均一な抜熱が可能となる。なお前記冷却水路
４としての貫通孔配役の方向は鋳込方向でも鋳込方向に
対し直角方向でも何ら差しつかえはない。

一方、下流側鋳型１２は例えば第３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１３より構成され、それぞれは例えば中
央のシリンダー１４にリンク１８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戒され、さらに
冷却水ガイド板１３の上端側、下端側に補助シリンダー
１９を設け、冷却水ガイド板１３が鋳込方向に傾斜でき
るようになされている。

第３図は下流側鋳型１２壁を構成する冷却水ガイド板１
３の概略を示すものであり、当該冷却水ガイド仮１３に
は給水口１５列と排水口１６列を交互に設は当該給水部
と排水部とに設けられた圧力検知器１７により圧力を検
出し、この検出値に応じてシリンダー１４により各冷却
水ガイド板１３を移動できるようにしている。

更に、本発明では上流側鋳型１１の方向への下流側鋳型
からの冷却水吹き上げ防止とそれによるブレーク・アウ
ト等の操業トラブルを防止するために、冷却水ガイド板
１３の上端部にエアージェット吹き出し孔２１又は最上
流鋳型ｌｌの下部にエアージェット吹き出し孔２１．あ
るいはロール２２を配設し、冷却水を遮断できるように
なされている。

なお、給水口１５および排水口１６の少なくともどちら
か一方を第３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２０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。

次に本発明の効果を％Ｉ　Ｕ’！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４〜１０ｍ
／ｌｌｌ１ｎなる鋳造条件で、第２図に示す２段式連続
鋳造鋳型を備えた連続鋳造機により、厚さ１０５閤、幅
１１０５０ｆｆ１の鋳片を製造した。

この際使用した上流側鋳型の長さは３５０　ｍｓ　（メ
ニスカスより下側の長さ２５０ｍｍ）であり、下流側鋳
型には第３図（イ）に示す短冊状ガイド板（幅：１００
１ｍ、長さ：５５０ｍｍ）を２２個取り付けた。

上流側鋳型の冷却水路の詳細を以下に示す。

〔上流側鋳型の冷却水路を構成する貫通孔の詳細〕■　
貫通孔の設置位置 鋳型表面から貫通孔中心までの距離ｆ２：１５ｍ幅方向
配役ピッチＰ　：　１９ｍ 貫通孔配設方向：鋳造方向 ■　貫通孔サイズ 円筒孔、直径ｄ：１０ｍｍφ こうして鋳造中、冷却水路貫通孔に流速９ｍ／Ｓで冷却
水を供給して鋳造した。

（冷却水ガイド板の給水口、排水口の詳細〕■給水ロ：
高さ１．５ａａＸ幅１２ｍ ■排水口：高さ２．２ｍ＋ａｘ幅１２Ｍ■給水口および
排水口の相互間隔：それぞれ２Ｉｎｌｌ■給水口列と排
水口列との間隔：５０閣■冷却水ガイド板傾斜角　θ−
０，１度（上端、下端の水平距離１．０　ｍｏｂ）■エ
アージェット吹出しロ：高さ１，０ａａＸ幅９０ｍしか
して鋳造中、水膜の平均水膜厚さδを０．５鴫に維持し
、冷却水の流速を１０〜１５ｍ／Ｓの範囲にして鋳造し
た。

第４図に操業トラブルの一指標としてブレーク・アウト
の発生状況を示す。高速鋳造になる程、本発明方法と従
来方法との差は顕著になり、鋳造速度が４　ｍ／ｗｉｎ
以上になると、ブレーク・アウト発生率は従来方法の１
／２０以下に減少した。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、上流側鋳型での凝
固シェル生成の均一性の改善、下流側鋳型での鋳片強冷
却安定化が図られ、その結果、これらの相乗効果によっ
て４　ｍ／＋＋ｉｎ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（イ）は本発明鋳型を構成する最上流側鋳型要部
の一実施例を示す平面図、（ロ）は鋳造中の銅板の温度
分布を示す図、第２図は本発明鋳型の一実施例を断面し
て示す正面図、第３図は冷却水ガイドの説明図であり、
（イ）は第１実施例を示す短冊状ガイド板の左上を拡大
した正面図、（ロ）は第２実施例の要部を示す正面図、
（ハ）及び（ニ）は断面して示す側面図、第４図は実験
結果図、第５図（イ）（ロ）は従来鋳型の第１図（イ）
（ロ）と同じ図面である。 ４は冷却水路、１１は上流側鋳型、１２は下流側鋳型、
１３は冷却水ガイド板、１４はシリンダー　１８はリン
ク、１９は補助シリンダー、２１はエアージェット吹き
出し孔、２２はロール。 第１図 （イ） 第２：！。 （ね）

Claims (5)

【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
   、最上流側鋳型の冷却水路をバックアップフレーム取付
   ボルト穴より内面側に設け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の最上流側鋳型を
   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鋳片に対して接離移動可能および傾
   斜可能に構成したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
3. （３）請求項１記載の最上流側鋳型の下部内面または、
   請求項２記載の下流側鋳型のうち最上段の下流側鋳型の
   上部内面に、鋳片表面へのエアージェット吹き出し孔を
   設けたことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
4. （４）請求項２記載の下流側鋳型のうち最上段の下流側
   鋳型の上部内面に、鋳片と接触するロールを回転自在に
   枢着したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
5. （５）請求項２記載の下流側鋳型のうち最上段の下流側
   鋳型の上部内面に、請求項３記載のエアージェット吹き
   出し孔と請求項４記載のロールを配設したことを特徴と
   する連続鋳造用鋳型。