JPH10249492A - 鋼の連続鋳造用鋳型 - Google Patents

鋼の連続鋳造用鋳型

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JPH10249492A
JPH10249492A JP7283797A JP7283797A JPH10249492A JP H10249492 A JPH10249492 A JP H10249492A JP 7283797 A JP7283797 A JP 7283797A JP 7283797 A JP7283797 A JP 7283797A JP H10249492 A JPH10249492 A JP H10249492A
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JP
Japan
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long side
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JP7283797A
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Hisao Esaka
久雄 江阪
Toshiyuki Kajitani
敏之 梶谷
Kenichi Tomizawa
憲一 富沢
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は鋼の連続鋳造において、鋼種、鋳造
速度、モールドパウダー、一次冷却水等の変動に対応
し、鋳型内の適正抜熱量を確保することにより、鋳型直
下での凝固シェル厚を確保することが可能な鋳型を提供
する。 【解決手段】 鋳型内に埋め込んだ熱電対、あるいは熱
流束計の情報から、鋳型内抜熱挙動を推定し、鋳型直下
での凝固シェル厚を確保するために長辺面のテーパー量
を変更する。これには対向する長辺面間の短辺面外側に
設置した油圧シリンダーもしくは形状記憶合金等の圧力
発生装置により鋳型上端あるいは下端に変位を与えるこ
とにより実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造用鋳
型に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼の凝固の進行(凝固シェル生成)かつ
温度の低下(凝固シェル成長)により凝固シェル部分の
体積は、それが液相であった時の体積に比べて収縮する
ため、鋼の連続鋳造用鋳型の断面積は上方に比較して下
方は小さくする(=正のテーパーを付与すると言う)こ
とが一般的である。ところが、鋼のスラブ用の鋳型で
は、4枚の壁面を組み立てる組立方式、特に対向する一
対の短辺壁面を他の対向する長辺壁面で挟みつける方式
が一般的であるため、短辺側に限ってテーパーを付与し
ている。この短辺側テーパー量についてはいくつかの先
行例もあるとおり、種々の設定ができる。
【0003】例えば、特開平2−284747には、鋳
造方向には放物線状の形状を持ち、かつその平均テーパ
ー量が短辺幅中央部からコーナー部に向かって徐々に増
大するような複雑な構造を有する技術も開示されてい
る。ここで、鋳造速度以外の条件が同一の場合に、鋳型
下端位置における凝固シェルの厚みを比較すると、鋳造
速度が遅いほどシェル厚が厚くなり、全体としての凝固
シェル部分の収縮量は大きくなる。従って鋳型のテーパ
ー量を大きくする必要がある。鋳造速度の遅い場合と
は、例えば鋳造初期がある。
【0004】一方、鋳造速度が速くなるに従ってシェル
厚は薄くなり、体積の収縮量も小さくなる。この場合
は、鋳型テーパー量を小さくしないと、引き抜き抵抗が
過大となり引き抜き不能もしくは鋳片のブレークアウト
につながる。更に、実際の操業では、連続鋳造用パウダ
ーの使用状況および消費状況、溶鋼成分、一次冷却水量
および水圧等の変動によって鋳型内の凝固の進行は時々
刻々変化するため、鋳型テーパー量を大きくしたり小さ
くしたり変化させるのが理想である。
【0005】操業中にテーパー量を可変とした技術とし
て、CAMP−ISIJ:vol.8(1995)−1
45に短辺側壁面のメニスカス部のテーパー可変技術が
開示されている。これにより、コーナー縦割れが減少
し、鋳型抜熱量が増大する旨の報告がなされている。こ
のように短辺側壁面のテーパーに限れば種々の工夫が提
案されている。
【0006】
【発明が解決しようとしている課題】一方、長辺側壁面
についてはテーパーを付与しないのが一般的である。付
与する場合には、短辺側壁面としてその上下幅を連続的
に変えたものを製作し、これの側方を対向する一対の長
辺壁面で挟みつける方式が考えられる。
【0007】しかしながら、この方式では、予め一種類
のテーパーを付与することしかできない。しかも短辺側
壁面の上下幅寸法が異なる場合に短辺側壁面の側面と長
辺側壁面との間隙寸法を一定に保つため、短辺側壁面の
テーパー量の変更に応じて長辺側壁面のテーパー量を変
更せざるを得ないという問題が生じる。短辺側壁面と長
辺側壁面とではその冷却条件が相違するため好ましくな
い。つまり、鋼種や鋳造速度に応じて冷却を適正に維持
できず、結果として鋳型下端において健全な凝固シェル
を得ることは困難であった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、これらの問題
点を鑑みてなされたもので、短辺側壁面の上下幅寸法に
依らず、長辺側壁面のテーパー量を自在に変更する点に
ある。すなわち、短辺側壁面の上下幅寸法が異なる異な
らないに拘らず、短辺側壁面の側面と長辺側壁面との間
隙の寸法を、鋳造方向にわたって一定に保たなくてもコ
ーナー部の冷却に悪影響がないと言う知見に基づいたも
ので、本発明の要旨とするところは、下記手段にある。
【0009】(1)対向する一対の短辺側壁面の側方を
対向する一対の長辺側壁面により挟みつけて組み立てる
鋼の連続鋳造鋳型であって、前記長辺側壁面の挟みつけ
機構にそのテーパー量を自在に変更するための駆動機構
を有し、かつ前記長辺側壁面と前記短辺側壁面の側面と
の間隙のうち鋳造方向の少なくとも一部に相異なる寸法
の間隙を有する鋼の連続鋳造用鋳型。 (2)長辺側壁面内に埋め込んだ熱電対により検出した
温度情報又は熱流束センサーにより検出した熱流束情報
に基づいて、前記長辺側壁面の挟みつけ機構に備えたテ
ーパー量変更用の駆動機構を駆動させる上記(1)記載
の鋼の連続鋳造用鋳型。
【0010】(3)長辺側壁面の挟みつけ機構に備える
テーパー量変更用の駆動機構として、油圧シリンダーを
短辺側壁面の裏側に一対の長辺側壁面の両方に連設する
ように配置した上記(1)又は(2)に記載の鋼の連続
鋳造用鋳型。 (4)長辺側壁面の挟みつけ機構に備えるテーパー量変
更用の駆動機構として、形状記憶合金を短辺側壁面の裏
側に一対の長辺側壁面の両方に連設するように配置した
上記(1)又は(2)に記載の鋼の連続鋳造用鋳型。 (5)短辺側壁面の裏側に一対の長辺側壁面の両方に連
設した油圧シリンダー又は形状記憶合金の発生圧力の総
和の大きさが、一対の短辺側壁面を挟みつける長辺側壁
面の外側の油圧シリンダーの発生圧力の総和よりも大き
い上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の鋼の連続
鋳造用鋳型。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の鋼の連続鋳造用鋳型につ
いて図1ないし図3を用いて詳述すると以下のようにな
る。図1に示したように連続鋳造鋳型は、対向する一対
の短辺側壁面3、3’の側方を、対向する一対の長辺側
壁面2、2’の裏側に配した4対の油圧シリンダー4に
よって挟みつける方式で組み立てられている。短辺側壁
面3、3’の裏側には長辺テーパー量調整用シリンダー
5を配する。
【0012】本願のポイントは短辺側壁面の上下幅寸法
に依らず、長辺側壁面のテーパー量を自在に変更する点
にある。逆に敢えて短辺側壁面の側面と長辺側壁面との
間隙の寸法を、鋳造方向の少なくとも一部に相異なる寸
法の間隙を有するようにしたのである。すなわち、テー
パー調整用シリンダー5の変位は連続鋳造用鋳型1の全
長、鋳造する鋼種、鋳造速度範囲等によって異なるが、
現行の連続鋳造方法においては高々1mm程度であり、
短辺側壁面の側面と長辺側壁面との間隙の寸法を0.5
mm超にしたところで、湯漏れやブレークアウトの危険
性は極めて少ない。
【0013】ただ、図1のような長辺テーパーを大きく
する時に鋳型上方を広げる方式(鋳型上方に隙間が生ず
る方式)に比べると、図2のような、あらかじめ短辺側
壁面の幅が下ほど狭くなるように製作し、鋳型下方の長
辺側壁面間隔を広げてテーパー量を小さくしたり、短辺
側壁面の側面に長辺側壁面を完全密着させるとテーパー
量を大きくできる方式の方が湯漏れなどの点からは好ま
しい。いずれの場合も鋳型直下での鋳片厚みとしては1
mm以内の偏差であり、二次冷却帯でのロール配置には
特別の措置をとる必要はない。もちろんテーパー変更に
同期させてロール間隔を変更できる機構を組み入れても
差し支えない。
【0014】図3では図2と同様に長辺テーパー量を小
さくする時に鋳型下方に隙間が生ずる例であるが、長辺
テーパー量の調整を形状記憶合金12とその周囲に制御
装置11の信号により制御される温度調節装置13とか
らなる例を示す。テーパー調整用シリンダーの代わりに
形状記憶合金が使用される以外は図2と同一である。こ
こでの特徴はテーパー調整用シリンダー5に比べ、鋳型
全体が非常にコンパクトになるという特徴を持つ。
【0015】形状記憶合金の例としては、Fe−Ti
系、Mn−Ti系、Ni−Ti系合金等が考えられ、そ
れぞれの加工度、組成等から変形可能な温度域が異な
る。Ni−Ti系合金の一例では40℃程度である。
【0016】長辺側壁面には鋳型内の情報収集機器とし
て熱電対7あるいは鋳型内熱流束計8の例を示した。鋳
型内に埋め込んだ熱電対7によって鋳型温度が測定され
ているが、この変動を解析することにより、鋳型内でエ
アギャップが生成したか否かの判断が可能である。例え
ば熱電対の温度が低下していく場合には、徐々にエアギ
ャップが生成していることを示している。よって熱電対
の検出温度の低下に対しては鋳型長辺側壁面のテーパー
を増大させて対処する(図4)。
【0017】実際の制御シーケンスとしては、熱電対で
検出した鋳型温度を移動平均処理するなどした後の情報
を用いる。また、熱電対7の代わりに熱流束計8を用い
ても良い。熱流束の計算値が低下してくれば徐々にエア
ギャップが生成していることを示しているので、これに
対してはテーパー量を大きくする等の措置をとる。これ
により抜熱を大きくして、適正な冷却にすることが可能
となる。
【0018】一方、熱電対7の温度が過剰に高くなった
場合、あるいは熱流束計8の値が大きくなった場合では
長辺側壁面テーパー量が過大となっていることを示して
いるので、長辺側壁面テーパー量を小さくする措置をと
る必要がある。検出データ量に応じて増減させるテーパ
ー量については、引き抜き速度や鋳型潤滑フラックス種
類などの鋳造条件や、鋳型の冷却効率可変幅などに応じ
て設定する必要がある。これらの情報処理は演算装置1
0で行い、その結果を用いて制御装置11を経てテーパ
ー調整用シリンダー5の変位を調整する。
【0019】
【実施例】本発明による連続鋳造鋳型を用いて鋼の連続
鋳造をした場合を比較例と共に図4および図5に示し
た。ここでは長辺の鋳造方向に埋め込んだ熱電対情報と
長辺のテーパー量、および、鋳型内でサルファー添加に
よって求めた鋳型直下での凝固シェル厚のデータを示し
た。ここでは鋳型内熱電対の変化に基づいて、鋳型下部
にシリンダーを配して、長辺テーパーを変更した例を示
した。
【0020】継ぎ目部での速度低下が起こっても、鋳型
内に埋め込んだ熱電対は安定し、結果としての凝固シェ
ル厚の変化も非常に軽微であり、操業阻害に至るような
シェル厚の薄い部分、逆に過大となる部分は発生しなか
った(図4)。
【0021】これに対し、通常鋳型の場合には継ぎ目部
の速度低下した部位で熱電対が下部で異常に低下するな
ど、操業異常が見られ、凝固シェル厚の変化も著しく、
非常に不安定な状況となった。さらに、高速時は鋳型直
下での凝固シェル圧が不足し、非定常バルジング性の湯
面変動も生じるなど、操業上の問題も多発した(図
5)。
【0022】
【発明の効果】鋳造中に長辺側のテーパーを変更するこ
とにより長辺側の凝固シェル厚の確保が可能となり、鋼
種変更、鋳造速度変更に伴う鋳型内のエアギャップ生成
に基づくシェル厚変動を可急的に少なくすることが可能
になった。この効果により飛躍的に鋳造の安定性を向上
できる。さらに、継ぎ目部での鋳造速度変化を小さくす
ることができることから、平均鋳造速度が向上し、生産
性の向上にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鋼の連続鋳造用鋳型(長辺側のテーパ
ー変更にシリンダーを用いた例、長辺がテーパーを大き
くする時には上方が広くなる方式)の1例を示した図
【図2】本発明の鋼の連続鋳造用鋳型(長辺側のテーパ
ー変更にシリンダーを用いた例、長辺がテーパーを大き
くする時には短辺に完全に密着し、テーパーを緩くする
場合には下方が広くなる方式)の1例を示した図
【図3】本発明の鋼の連続鋳造用鋳型(長辺側のテーパ
ー変更に形状記憶合金を用いた例、長辺がテーパーを大
きくする時には短辺に完全に密着し、テーパーを緩くす
る場合には下方が広くなる方式)の1例を示した図
【図4】本発明の鋼の連続鋳造用鋳型を用いた実施例で
の結果を示したグラフ
【図5】従来の鋼の連続鋳造用鋳型を用いた比較例での
結果を示したグラフ
【符号の説明】
1:連続鋳造鋳型 2:長辺側プレート 3:短辺側プレート 4:油圧シリンダー 5:テーパー調整用シリンダー 6:長辺フレーム 7:熱電対 8:熱流束計 10:演算装置 11:制御装置 12:形状記憶合金 13:温度調節装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する一対の短辺側壁面の側方を対向
    する一対の長辺側壁面により挟みつけて組み立てる鋼の
    連続鋳造鋳型であって、前記長辺側壁面の挟みつけ機構
    にそのテーパー量を自在に変更するための駆動機構を有
    し、かつ前記長辺側壁面と前記短辺側壁面の側面との間
    隙のうち鋳造方向の少なくとも一部に相異なる寸法の間
    隙を有することを特徴とする鋼の連続鋳造用鋳型。
  2. 【請求項2】 長辺側壁面内に埋め込んだ熱電対により
    検出した温度情報又は、熱流束センサーにより検出した
    熱流束情報に基づいて、前記長辺側壁面の挟みつけ機構
    に備えたテーパー量変更用の駆動機構を駆動させること
    を特徴とする請求項1記載の鋼の連続鋳造用鋳型。
  3. 【請求項3】 長辺側壁面の挟みつけ機構に備えるテー
    パー量変更用の駆動機構として、油圧シリンダーを短辺
    側壁面の裏側に一対の長辺側壁面の両方に連設するよう
    に配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼
    の連続鋳造用鋳型。
  4. 【請求項4】 長辺側壁面の挟みつけ機構に備えるテー
    パー量変更用の駆動機構として、形状記憶合金を短辺側
    壁面の裏側に一対の長辺側壁面の両方に連設するように
    配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼の
    連続鋳造用鋳型。
  5. 【請求項5】 短辺側壁面の裏側に一対の長辺側壁面の
    両方に連設した油圧シリンダー又は形状記憶合金の発生
    圧力の総和の大きさが、一対の短辺側壁面を挟みつける
    長辺側壁面の外側の油圧シリンダーの発生圧力の総和よ
    りも大きいことを特徴とする請求項1ないし4のいずれ
    かに記載の鋼の連続鋳造用鋳型。
JP7283797A 1997-03-11 1997-03-11 鋼の連続鋳造用鋳型 Withdrawn JPH10249492A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003501265A (ja) * 1999-06-07 2003-01-14 エス・エム・エス・デマーク・アクチエンゲゼルシヤフト 高速連続鋳造設備の運転方法およびシステム
JP2007160346A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Mishima Kosan Co Ltd 連続鋳造用鋳型
JP2011079062A (ja) * 2011-01-28 2011-04-21 Mishima Kosan Co Ltd 連続鋳造用鋳型
CN103364117A (zh) * 2012-04-01 2013-10-23 中钢设备有限公司 一种板坯结晶器软夹紧力实验装置

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Effective date: 20040511