JPH0825010A - 丸鋳片の連続鋳造方法及びその丸鋳片連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 丸鋳片の連続鋳造に際し、操業中の計測結果
から得られる溶湯の凝固シェルと鋳型内周面との接触状
況に応じて鋳型下部の内周面テーパ量を制御して良好な
接触状態を保ち、不均一凝固や表面割れを防止して、安
定して良好な表面性状を有する丸鋳片の連続鋳造方法及
びその連続鋳造用鋳型を提供する。 【構成】 丸鋳片の連続鋳造において、鋳型の鋳込み方
向上部を固定テーパ部で、下部を多数の縦向きの鋳型セ
グメントによる可変テーパ部で構成し、固定テーパ部で
溶湯の凝固シェル厚を５ｍｍ以上とした後、可変テーパ
部では凝固シェルと鋳型間の熱流束を検知し、その検知
信号に基づいて各鋳型セグメントに対設した油圧シリン
ダやステッピングシリンダ等の荷重付加装置への荷重量
を調整し、鋼種や鋳込み条件により変化する凝固収縮量
に応じてテーパ量が最適となるように各鋳型セグメント
に強制変形を与え、凝固シェルと鋳型内周面とが適正な
接触を保つように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の丸型断面の丸鋳
片の連続鋳造における鋳片の内部品質と鋳造の安定化を
図った丸鋳片の連続鋳造方法およびその丸鋳片連続鋳造
用鋳型に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属特に溶鋼を連続鋳造する場
合には、従来より鋳込み中の凝固収縮に応じて鋳込み方
向に進むに従って鋳型径が小さくなるように鋳型内面に
テーパを付け、注入溶鋼の凝固シェルと鋳型内壁との接
触が十分に保たれるように構成されている。

【０００３】しかし、前記テーパ量が小さい場合には、
注入溶鋼の凝固シェルと鋳型内壁との接触が不均一とな
り、不均一凝固や鋳片表面の割れ等が発生する。また逆
に、テーパ量が大きすぎる場合には、凝固シェルと鋳型
内壁との接触が強くなり、そのため凝固シェルに過大な
応力が加わり、拘束性の凝固シェル破断やブレークアウ
トを引き起こす。そこで、従来は鋼種、鋳込み速度など
の鋳込み条件を考慮して、経験的に得られたテーパ量を
設定して操業を行なっていた。しかしながら、このよう
にして設定したテーパ量は鋳込み速度や冷却速度の微妙
な変化に柔軟に対応しきれず、不均一凝固や鋳片表面の
割れ防止に十分な効果が得られなかった。

【０００４】前記問題点を解決するため従来から種々の
方法が提案されている。例えば、特開昭５８−１４５３
４４号「連続鋳造における鋳型短辺のテーパ量制御方
法」には、長方形断面でスラブ型と呼ばれる組立鋳型で
は、銅板製短辺の凝固シェルの接触状態及び熱流速束を
測定し、熱流束値と目標値との偏差に応じて鋳型短辺の
テーパ量を制御する方法が提示されている。

【０００５】また、特開平２−２４７０５９号「連続鋳
造用鋳型の短辺テーパ制御方法と装置」には、長方形断
面の組立鋳型によりスラブを連続鋳造する際、操業中に
短辺背面に設けた熱流束計で計測した熱流束をフィード
バックし、凝固収縮プロフィールに沿うように油圧シリ
ンダを駆動して加圧し、鋳型短辺の少なくとも３点を強
制変形して均一な接触を実現させる方法が提示されてい
る。

【０００６】しかし、前記特開昭５８−１４５３４４号
公報及び特開平２−２４７０５９号公報に開示された組
立鋳型の短辺を強制変形してテーパ量を制御する方法
は、当然スラブ用の長方形断面の組立鋳型にしか適用す
ることができない。したがって、丸型断面の丸鋳片（以
下単に丸鋳片という）の連続鋳造においては、丸型一体
の鋳型が使用されているため、依然として操業前に予め
テーパ量を設定してしまう固定テーパが使用されてお
り、均一冷却の実現や安定操業が十分とはいえなかっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、丸鋳片
の連続鋳造は固定テーパ式の鋳型を使用して行なわれ、
そのテーパ量は経験的に決められるが、このようにして
設定したテーパ量は鋳込み速度や冷却速度の微妙な変化
に柔軟に対応しきれず、不均一凝固や鋳片表面の割れ防
止に十分な効果が得られなかった。

【０００８】この発明は、前記従来の丸鋳片の連続鋳造
に見られる問題点を解決するため、丸鋳片の連続鋳造に
際し、操業中の計測結果から得られる溶湯の凝固シェル
と鋳型内周面との接触状況に応じて鋳型下部の内周面テ
ーパ量を制御して良好な接触状態を保ち、不均一凝固や
丸鋳片の表面割れを防止して、安定して良好な表面性状
を有する丸鋳片を得るための丸鋳片の連続鋳造方法及び
その丸鋳片連続鋳造用鋳型を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明の丸鋳片の連続鋳造方法は、丸型断面の丸
鋳片の連続鋳造において、鋳型の鋳込み方向上部を固定
テーパ部で、下部を多数の縦向きの鋳型セグメントによ
る可変テーパ部で構成し、固定テーパ部で溶湯の凝固シ
ェル厚を５ｍｍ以上とした後、可変テーパ部では凝固シ
ェルと鋳型間の熱流束を検知し、その検知信号に基づい
て各鋳型セグメントに対設した油圧シリンダやステッピ
ングシリンダ等の荷重付加装置への荷重量を調整し、鋼
種や鋳込み条件により変化する凝固収縮量に応じてテー
パ量が最適となるように各鋳型セグメントに強制変形を
与え、凝固シェルと鋳型内周面とが適正な接触を保つよ
うに制御する。

【００１０】また、この発明の丸鋳片連続鋳造用鋳型
は、丸型断面の丸鋳型の鋳造方向上部は内周面テーパを
有し内部に冷却水循環路を設けた固定テーパ部とし、鋳
造方向下部は縦向き細幅で内周面テーパを有し内部に冷
却水循環路を設けた鋳型セグメントの多数を微小スリッ
トを介在して円形に配設して前記固定テーパ部に連続し
た可変テーパ部とし、各鋳型セグメントの背面に油圧シ
リンダやステッピングシリンダ等の荷重付加装置を対設
し、該荷重付加装置から力を受けて鋳型セグメントを強
制変形することにより、可変テーパ部の内周面テーパの
大きさを調整可能に構成してなる。

【００１１】

【作用】丸型断面の丸鋳型の鋳造方向上部は内周面テー
パを有し内部に冷却水循環路を設けた固定テーパ部と
し、鋳造方向下部は縦向き細幅で内周面テーパを有し内
部に冷却水循環路を設けた鋳型セグメントの多数を微小
スリットを介在して円形に配設して前記固定テーパ部に
連続した可変テーパ部とし、各鋳型セグメントの背面に
油圧シリンダや油圧作動のステッピングシリンダ等の少
なくとも１つ以上の荷重付加装置を対設し、該荷重付加
装置から力を受けて鋳型セグメントを強制変形すること
により、可変テーパ部の内周面テーパの大きさを調整可
能に構成した丸鋳片連続鋳造用鋳型の鋳型セグメントの
幅は、荷重付加装置から受ける荷重によって十分にテー
パ量分の強制変形ができると共に、鋳型強度を確保する
ために２０〜４０ｍｍの範囲に限定する。また、その長
さは隣接する鋳型セグメント間のスリットから溶湯が差
し込んで操業上の支障とならないように、凝固シェルが
少なくとも５ｍｍ以上成長している部分から鋳型下端ま
でとすることが望ましい。通常の連続鋳造装置ではメニ
スカスより２５０ｍｍ以上の下方に設けることが望まし
い。また、スリットの幅は、同様に溶湯の差し込みを防
止するため０．５ｍｍ程度が望ましい。この程度のスリ
ット幅であれば、凝固シェルが少なくとも５ｍｍ以上生
成しておれば溶湯の差し込みは生じない。

【００１２】前記固定テーパ部は、凝固初期近傍で収縮
量が大きいため、１．１〜１．２％／ｍ程度の内周面テ
ーパを設けておき、可変テーパ部はそれよりも小さい
０．８〜０．９％／ｍ程度のテーパを設けておく。そし
て、可変テーパ部は鋳型セグメントの強制変形によっ
て、鋳型下部において必要なテーパ量を確保する。その
鋳型下部におけるテーパ量は、一般に１．０〜１．５％
／ｍ程度あれば十分なため、隣接鋳型セグメント間のス
リットは０．５ｍｍ程度あれば必要なテーパ量を確保で
きる。

【００１３】鋳込み開始後は、凝固シェルと鋳型を均一
に接触させるため、油圧シリンダやステッピングシリン
ダ等の荷重付加装置を作動させて各鋳型セグメントを強
制変形させる。この際、鋳型セグメントに埋設した熱電
対からの検出温度値を制御器に入力して、ここで予め入
力されている検出温度値から熱流束を推算する計算式に
より熱流束を算出し、この熱流束値に基づく制御信号に
より荷重付加装置への荷重量を調整して、適正なテーパ
量を与える。なお、通常は、鋳型下部の内径を絞る方
向、すなわち内向きに鋳型セグメントを押圧して、テー
パ量を大きくするが、必要に応じては鋳型セグメントを
外向きに引張り、テーパ量を小さくして引き抜き抵抗を
緩和することも可能である。

【００１４】本発明によれば、鋼種や鋳込み条件によっ
て変化する凝固収縮量に応じて、鋳型セグメントに強制
変形を与え、鋳型下部のテーパ量を随時調整するため、
常に周方向で均一な冷却がえられる。特に、炭素含有量
が０．１〜０．１８ｗ％の亜包晶鋼と呼ばれる鋼種は、
凝固時のδーγ変態に伴う凝固収縮が著しいために不均
一冷却を起こし、丸鋳片の鋳込みが困難とされている
が、このような鋼種においても、鋳型セグメントの強制
変形によって、鋳型との良好な接触が可能となる。従っ
て、予め、決まったテーパ量の鋳型で操業していた従来
の丸鋳型による連続鋳造方法に比べて丸鋳片の表面割れ
を防止し、不均一凝固を解消することができ、鋳片の品
質を向上できる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
内径２７０ｍｍ、長さ７５０ｍｍの銅製丸鋳型の上端か
ら２５０ｍｍまでを固定テーパ部１とし、それ以下鋳型
下端までは長さ５００ｍｍ、幅０．５ｍｍのスリット４
を均等に配設して鋳型セグメント３からなる可変テーパ
部２とした。前記固定テーパ部１と可変テーパ部２の各
鋳型セグメント３には、それぞれ冷却水循環路が設けら
れ、全体的に冷却水量８００ ｌ／ｍｉｎで冷却するよ
うに構成する。そして、各鋳型セグメント３の外面下寄
り位置に油圧式で最大荷重０．３ｔのステッピングシリ
ンダ５を鋳型中心方向に向けて対設する。なお、ステッ
ピングシリンダ５の荷重量は、各鋳型セグメントに鋳造
方向に１００ｍｍピッチで埋設した熱電対からの検出温
度値を制御器に入力して、ここで予め入力されている検
出温度値から熱流束を推算する計算式により熱流束を算
出し、この熱流束値に基づく制御信号により調整して、
適正なテーパ量を与えるように設ける。

【００１６】表１に示す組成の亜包晶鋼の溶鋼を浸漬ノ
ズル６から前記丸鋳型内に給湯しながら溶鋼表面には表
２に示す連続鋳造用パウダを投入し、ストローク６ｍｍ
で３００ｃｐｍ程度の鋳型振動を与えながら、鋳込み速
度２．７ｍ／ｍｉｎで１０分間鋳造を実施した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】前記連続鋳造における可変テーパ部のテー
パ量は、鋳造速度等の立ち上がり期の鋳込み条件の変動
によって初期の０．８％／ｍから最大１．１％／ｍまで
変化した。なお、鋳型セグメントを強制変形させるため
の荷重付加装置は、各鋳型セグメントに１箇設けた場合
を示したが、それぞれ複数個設けることもできる。

【００２０】前記実施例は、高速鋳造であるにもかかわ
らず、丸鋳片の引き抜きは順調に行なわれ、ブレークア
ウト等の問題は起きなかった。また、凝固シェルの破断
や割れ、疵等の表面欠陥も認められず、極めて良好な丸
鋳片が得られた。そして、不均一凝固指数について調べ
た結果、平均で０．０８であり、凝固シェルは周方向で
均一に成長していることがわかった。なお、前記不均一
凝固指数は、周方向の凝固シェル厚の標準偏差をその周
方向の平均シェル厚で除した値で大きいほど不均一凝固
が大きい。

【００２１】比較例 内径２７０ｍｍ、長さ７５０ｍｍで内周面テーパが１．
１％で、冷却水量８００ ｌ／ｍｉｎで冷却するように
構成した通常の銅製丸鋳型を使って、表１に示す組成の
亜包晶鋼の溶鋼を浸漬ノズルから前記丸鋳型内に給湯し
ながら溶鋼表面には表２に示す連続鋳造用パウダを投入
し、ストローク６ｍｍで４００ｃｐｍ程度の鋳型振動を
与えながら、鋳込み速度０．７〜１．２ｍ／ｍｉｎで１
０分間鋳造を実施した。

【００２２】前記鋳造を５回繰り返し実施したが、鋳造
速度１．０ｍ／ｍｉｎ以上で行なった３回の鋳造はブレ
ークアウトの発生により中断した。鋳造速度１．０ｍ／
ｍｉｎ未満で行なった後の２回は鋳造に成功したが、そ
の鋳片表面には、ディプレッションと呼ばれる縦方向の
大きなへこみが見られた。調査の結果、不均一凝固指数
は０．２４で不均一なシェル成長が見られた。

【００２３】

【発明の効果】この発明は、丸鋳片の連続鋳造におい
て、鋳型下部を可変テーパ部とし、鋳造条件に応じて可
変テーパ部の鋳型テーパ量を調整し、鋳型と凝固シェル
間の接触状態を良好なものとすることによって、周方向
で均一な冷却を実現し操業を安定化することができ、良
好な表面性状を有する丸鋳片を鋳造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施による丸鋳片連続鋳造用鋳型の
要部を一部は破断して示す全体斜視図である。

【図２】図（ａ）は図１のＡーＡ線上の横断平面図で、
図（ｂ）は図１のＢーＢ線上の横断平面図である。

【符号の説明】

１ 固定テーパ部 ２ 可変テーパ部 ３ 鋳型セグメント ４ スリット ５ ステッピングシリンダ ６ 浸漬ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 丸型断面の丸鋳片の連続鋳造において、
   鋳型の鋳込み方向上部を固定テーパ部で、下部を多数の
   縦向きの鋳型セグメントによる可変テーパ部で構成し、
   可変テーパ部では凝固シェルと鋳型間の熱流束を検知
   し、その検知信号に基づいて各鋳型セグメントに対設し
   た油圧シリンダやステッピングシリンダ等の少なくとも
   １つ以上の荷重付加装置への荷重量を調整し、鋼種や鋳
   込み条件により変化する凝固収縮量に応じてテーパ量が
   最適となるように各鋳型セグメントに強制変形を与え、
   凝固シェルと鋳型内周面とが適正な接触を保つように制
   御することを特徴とする丸鋳片の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 丸型断面の丸鋳型の鋳造方向上部は内周
   面テーパを有し内部に冷却水循環路を設けた固定テーパ
   部とし、鋳造方向下部は縦向き細幅で内周面テーパを有
   し内部に冷却水循環路を設けた鋳型セグメントの多数を
   微小スリットを介在して円形に配設して前記固定テーパ
   部に連続した可変テーパ部とし、各鋳型セグメントの背
   面に油圧シリンダやステッピングシリンダ等の荷重付加
   装置を対設し、該荷重付加装置から力を受けて鋳型セグ
   メントを強制変形することにより、可変テーパ部の内周
   面テーパの大きさを調整可能に構成した丸鋳片連続鋳造
   用鋳型。