JPH1157950A - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

連続鋳造用鋳型

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JPH1157950A
JPH1157950A JP21311497A JP21311497A JPH1157950A JP H1157950 A JPH1157950 A JP H1157950A JP 21311497 A JP21311497 A JP 21311497A JP 21311497 A JP21311497 A JP 21311497A JP H1157950 A JPH1157950 A JP H1157950A
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cooling water
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meniscus
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water passage
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Seiji Kumakura
誠治 熊倉
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属の高速鋳造が可能な連続鋳造用鋳型
を提供する。 【解決手段】 鋳型銅板のメニスカス相当位置から下方
に50mm以上150mm以下の範囲で、直径が10m
m以上30mm以下の冷却水路を、直径3mm以上5m
m以下の2本または3本の冷却水路に分岐して、メニス
カス近傍の抜熱能力を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の連続鋳
造に用いる鋳型に係わり、特にメニスカス近傍の抜熱能
力が高く、高速鋳造に適した連続鋳造用鋳型に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造においては、銅または銅合金か
らなる鋳型に連続的に溶湯を注入し、この溶湯を鋳型に
より冷却凝固させ、さらに下方に引き抜きつつ冷却して
完全凝固させて、連続的に鋳片を得ている。
【0003】一般に、連続鋳造に用いる鋳型は、鋳型内
部に鋳造方向と平行に冷却水路を設け、鋳型の下部から
冷却水を供給し、鋳型の上部から排出することで、鋳型
の上部から下部まで一定の条件で抜熱をおこなう構造と
なっている。
【0004】最近、連続鋳造の生産性を高めるために高
速鋳造(例えば5m/分以上)が指向されているが、高
速鋳造では、鋳型の熱負荷が問題になる。特に、溶鋼が
接するメニスカス近傍の鋳型銅板温度が著しく上昇し、
ブレークアウトの発生等、操業トラブルを招く危険があ
る。そこで、メニスカス近傍の抜熱強化を図るべく種々
の鋳型が提案されている。
【0005】例えば、特開昭62−292241号公報
では、メニスカス近傍に別の冷却水給水口を設け、メニ
スカス近傍の抜熱能力を高めた鋳型が提示されている。
【0006】また、実開昭59−180838号公報で
は、メニスカス近傍の冷却水路の断面積を他の部分の冷
却水路の断面積の80%以下に縮減した鋳型が提示され
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】連続鋳造の高速化を達
成するためには、メニスカス近傍での抜熱能力が高い鋳
型が必要となる。
【0008】しかし、特開昭62−292241号公報
提示の手段では、冷却水ポンプ等の設備増強が必須であ
るとともに鋳型銅板およびバックフレームの構造が複雑
となりコストの増大を招く。
【0009】また、実開昭59−180838号公報提
示の手段では、縮減した部分の冷却水の流速増加によ
り、抜熱能力が向上するが、鋳造速度が5m/分を越す
高速鋳造にはまだ不充分であり、問題が残っている。
【0010】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、高速鋳造に適した連続鋳造用鋳型を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、メニスカ
ス近傍での抜熱能力を高める連続鋳造用鋳型の研究を重
ね、以下の知見を得た。
【0012】(a) メニスカス近傍で鋳型を上部と下部に
分けたときの上部に、鋳型下端からの冷却水路を分岐し
て複数の冷却水路を形成すると、引き抜き方向における
鋳型の単位長さ当たりの水路の表面積が増加し、メニス
カス近傍の抜熱能力が大幅に向上すること。
【0013】(b) 分岐した複数の冷却水路の断面積の合
計を下部の冷却水路の断面積より少なくすると、分岐し
た冷却水路の通水速度が大きくなり、上記の部分の抜熱
能力が一層向上すること。
【0014】本発明は上記の知見に基づくもので、その
要旨は以下の(1) 〜(4) のとおりである。
【0015】(1) 鋳型内部に冷却水路を有する連続鋳造
用鋳型であって、メニスカス相当位置近傍で鋳型を上部
と下部に分けたときの上部で、下部の冷却水路の延長上
に、それぞれの冷却水路から複数に分岐した冷却水路を
形成したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【0016】(2) 複数の前記冷却水路に分岐する位置が
メニスカス相当位置より下方に50mm以上150mm
以下の範囲であることを特徴とする上記(1) に記載の連
続鋳造用鋳型。
【0017】(3) 複数に分岐した前記冷却水路の断面積
の合計が、これに対応する下部の冷却水路の断面積より
小さいことを特徴とする上記(1) または(2) に記載の連
続鋳造用鋳型。
【0018】(4) 複数に分岐した前記冷却水路の分岐本
数が2本または3本で、下部の冷却水路の直径が10m
m以上30mm以下、上部の分岐した冷却水路の直径が
3mm以上5mm以下であることを特徴とする上記(1)
または(2) に記載の連続鋳造用鋳型。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る連続鋳造用
冷却水路の構造について、添付図面を参照して詳細に説
明する。
【0020】図1は、本発明の連続鋳造用鋳型の要部を
示す模式的説明図で、同図(a)は、鋳型の縦断面図、
同図(b)は、同図(a)のA−A線矢視の断面図であ
る。
【0021】図1(a)および図1(b)に示すよう
に、鋳型銅板1の下端から鋳型銅板1の上部方向に伸び
た冷却水路7は、メニスカス10の近傍で複数本の冷却
水路すなわち分岐水路8に分岐される(図1では、2本
の分岐水路を例示)。冷却水路への通水による抜熱は、
冷却水路の表面積が大きいほど、また通水速度が速いほ
ど増大する。
【0022】したがって、同図に示すように鋳型内で冷
却水路を分岐することにより、引き抜き方向における鋳
型の単位長さ当たりの水路表面積が増加し、その結果、
分岐した部分の抜熱量が大きくなる。例えば、分岐水路
の合計の断面積を一定としたとき、分岐本数をNとする
と、分岐しない場合と比較し、分岐水路の表面積の合計
はN1/2 倍に増加する。すなわち、N=2で1.4倍、
N=4で2倍となる。
【0023】 したがって、メニスカス近傍で水路を分岐
することにより、メニスカス近傍の抜熱量を大きくする
ことができる。なお、分岐する位置は、鋳型の熱負荷が
高いメニスカス相当位置から下方に50mmから150
mmの範囲とするのが望ましい。分岐位置が50mmよ
り上方では、分岐による抜熱効果が不充分であり、15
0mmより下方では、水路断面積の減少による圧損増加
によりポンプ能力の増強が必要になる。
【0024】次に、本発明の好適態様として、分岐水路
の断面積の合計がこれに対応する下部の冷却水路の断面
積より小さいとした理由を説明する。図1(a)に示す
ように、冷却水は下部ヘッダー5から給水口14より供
給され、冷却水路7から分岐水路8を通り排水口9より
上部ヘッダー6に排出される。冷却水路7から分岐水路
8に冷却水が通るとき断面積が小さくなることから、冷
却水の流速が上がり、水路表面の熱移動が促進されるた
め、分岐による抜熱能力の向上効果が一層大きくなる。
【0025】ここで、より好ましくは、分岐水路の断面
積の合計が、下部の冷却水路に対する断面積比で30%
以上である。断面積比が30%未満では、分岐水路の周
長が極端に短くなり、分岐水路の伝熱表面積が著しく減
少して充分な抜熱効果が得られない。
【0026】次に、具体的な分岐水路の形状、寸法およ
び分岐本数を説明する。鋳型銅板1は、通常50mm程
度の厚さであり、両方の水路は、鋳型内面12から鋳型
肉厚方向に15mm以上30mm以下の範囲の位置に設
け、下部の冷却水路は、直径10mm以上30mm以下
の円形断面、上部の分岐水路は直径3mm以上5mm以
下の円形断面とし、分岐水路の断面寸法は同じとするの
が望ましい。なお、通常、分岐本数(N)は、2本また
は3本で充分に効果を発揮する。4本以上では、水路表
面積の増加の点では有利であるが、構造が複雑になる。
【0027】なお、図1に示した例では、分岐水路8は
鋳型銅板の下端面に対し垂直方向に、すなわち冷却水路
7の延長上に設けられているが、冷却水路7に対して多
少の角度を持たせても良い。
【0028】ところで、鋳型内部に設ける冷却水路の基
本形式には、貫通孔式とスリット式がある。貫通孔式
は、鋳型銅板の内部に冷却水路を形成したもの、一方、
スリット式は、鋳型銅板の表面に加工したスリットとバ
ックフレームと呼ばれる裏打ち板とで冷却水路を形成す
るものである。本発明は、図1に示したように、貫通孔
式冷却水路を備えた鋳型について説明したが、スリット
式冷却水路の鋳型にも適用することができる。
【0029】
【実施例】湾曲半径3.5mで2ストランド垂直曲げ型
スラブ連続鋳造機において、一方のストランドでは、図
1に示す基本構成を有し、表1に示す仕様の本発明例の
鋳型を使用し、他方のストランドでは表1の分岐水路を
設けない比較例の鋳型を使用して、表2に示す条件で同
時に鋳造し、鋳型銅板の抜熱状況を比較した。なお、両
方の鋳型とも冷却水路の形式は貫通孔式とした。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】鋳型の抜熱特性は、図1(a)に示すメニ
スカス10の相当位置より40mm下方で、鋳型内面1
2から鋳型厚さ方向に13mmの深さで、鋳型幅方向の
中央部の位置に熱電対を挿入し、鋳型内部の温度を測定
することにより調査した。表3にその測定結果を示す。
【0033】
【表3】
【0034】比較例1〜3では、測定点の温度はいづれ
も200℃を超えており、この温度より溶鋼と接触する
メニスカス近傍の鋳型銅板の表面温度を推定すると約3
50℃となる。この温度は銅板の軟化点400℃に近い
ためブレイクアウトが発生しやすい条件であり、操業上
および安全上で危険な状態であった。本発明例1〜3で
は、測定点の温度はすべて185℃以下であり、溶鋼と
接触するメニスカス近傍の鋳型銅板の表面温度を推定す
ると約300℃であり、安定した操業ができた。
【0035】本発明例の鋳型の銅板温度は、比較例に比
べ、低温でかつその温度変動も少なくなっており、本発
明の鋳型の抜熱能力が大幅に向上していることが判っ
た。
【0036】本発明の鋳型により、5m/分以上の安定
した高速鋳造が可能となり、生産性が大幅に向上した。
【0037】
【発明の効果】本発明の連続鋳造用鋳型は、鋳型熱負荷
の高いメニスカス近傍の抜熱能力が大きいので、ブレイ
クアウトが起こりにくく高速鋳造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続鋳造用鋳型の要部を示す模式的説
明図であり、同図(a)は、鋳型の縦断面図、同図
(b)は、同図(a)のA−A線矢視の断面図である。
【符号の説明】
1 鋳型銅板 3 バックフレーム 4 ボルト 5 下部ヘッダー 6 上部ヘッダー 7 冷却水路 8 分岐水路 9 排水口 10 メニスカス 12 鋳型内面 13 プラグ 14 給水口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳型内部に冷却水路を有する連続鋳造用
    鋳型であって、メニスカス相当位置の近傍で鋳型を上部
    と下部に分けたときの上部で、下部の冷却水路の延長上
    に、それぞれの冷却水路から複数に分岐した冷却水路を
    形成したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
  2. 【請求項2】 複数の前記冷却水路に分岐する位置がメ
    ニスカス相当位置より下方に50mm以上150mm以
    下の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の連続
    鋳造用鋳型。
  3. 【請求項3】 複数に分岐した前記冷却水路の断面積の
    合計が、これに対応する下部の冷却水路の断面積より小
    さいことを特徴とする請求項1または2に記載の連続鋳
    造用鋳型。
  4. 【請求項4】 複数に分岐した前記冷却水路の分岐本数
    が2本または3本で、下部の冷却水路の直径が10mm
    以上30mm以下、上部の分岐した冷却水路の直径が3
    mm以上5mm以下であることを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の連続鋳造用鋳型。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005305476A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Nippon Steel Corp 連続鋳造用鋳型
JP2008031520A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Tobata Seisakusho:Kk ステーブクーラ
JP2020121329A (ja) * 2019-01-31 2020-08-13 Jfeスチール株式会社 鋼の連続鋳造用鋳型及び鋼の連続鋳造方法

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