JPS5987957A - 連続鋳造における鋳型 - 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】 本発明は、連続鋳造機における鋳型に関するものである
。

第１図は、わん曲鋳造軸をもつわん曲型連続鋳造機の説
明図で、鋳型（１）の中で鋳片の外殻が作られ、鋳片は
曲線状の軌道（Ｔｌ）に泪って降下しつつ冷却されて次
第に内部に向って凝固が進行し、水平軌道（１０上をし
ばらく進んだところで完全に凝固する。この凝固搬送過
程の矯正個所Ｕにおいて、わん曲した鋳片は曲げ戻し矯
正され真直にされて水平軌道上を進む。鋳片は未凝固状
態で曲げられるため、矯正時に変形を起し、鋳型でつく
られた時とは異った断面形状、寸法の鋳片に変る。即ち
、第２図に示す矩形断面の鋳型から引抜かれたＱ片は特
開昭５６−５７６０号公報に示される様に断面が台形化
する。このような台形化を補償し、矯正後の断面形状が
矩形断面の鋳片を製造するには、前記特開昭５６−５７
６０号公報に記載されているように第３図に示す台形断
面の鋳型を使用する必要がある。

又、前記特開昭５６−５７６０号公報は、鋳型の上面巾
寸法（Ｌｕ）と下面巾寸法（Ｌｃ）の比が次式の関係を
満足する台形断面の鋳型（台形鋳型）を用いることにへ
よシ矯正後に矩形断面の鋳片が得られることを開示して
いる。

但し　ｔ：＠片厚さ 几；鋳型のわん曲半径 ａピ０．２ 又、特公昭４４−８４８１号公報においては、几＝６０
００．４０００．２０００ｍのとき、それぞれのそれぞ
れｔｌは１．５　、２．０　、２．５％である台形断面
の鋳型を用いることにより矩形断面の鋳片が得られるこ
とを開示している。

しかしながらこれら公知の上、下面巾寸法の台形鋳型は
、矯正後に矩形断面の鋳片になるにははなはだ不充分な
ものであシ、これらの式に基づく鋳型を用いても必ずし
も矩形断面の鋳片が得られない。それは、鋳片の偏平比
（ＩＪ　Ｍ／　ｔ　）によシ矯正時における。Ｌ回申と
下面ｄ】との変化割合いが異なυ、更に矯正時の土、下
面中の寸法変化量は上下面のそれぞれの温度によっても
変化するからである。

一方、従来矯正時における上、下面１］の寸法変化は、
上、下面対称に変形を生じ従って鋳片の上下面平均中の
変化は生じないものとし、熱収縮による縮み式のみを考
慮して鋳型の平均巾を決めてい念。しかるに実際には矯
正個所での上下押圧力による鋳片表面の拘束は等しくな
いために、下面の巾が広くなる程には上面の巾は狭くな
らず、上下面は非対称に変形し、上下面平均ｒｌＪは変
る。

又特開昭５２−５２１２６．５５−５１１５号公報等で
示されるように内部割れを防止する手段として、」二面
のｍ度を低クシ、下面の温度を高くした場合、上面と下
面との鋳造方向変形割合いは著しく非対称となり、これ
に伴ない上下血中の寸法変化も著しく非゛対称となシ、
上、下面平均中は変る。

このため、上下面平均中の変化を考慮せず熱収縮による
縮み式のみを考慮して平均巾を決定した台形鋳型では所
望の平均巾の鋳片を得ることができない。

従って、本発明は未凝固鋳片の曲げ戻し矯正に伴なう断
面形状、寸法の変化を、鋳型の上面中、下面中を適切な
寸法にすることにょシ、長方形断面で、且つ所望の巾の
鋳片を得ることができる連続鋳造における鋳型を提供す
ることを目的とする。

本発明の連続鋳造における鋳型は、未凝固鋳片の曲げ戻
し矯正を行うわん臼型連続鋳造において常温鋳片の上、
下面平均巾寸法をＬＭｏ％鋳片厚さをｔ、鋳型のわん曲
半径をＲとしたとき、鋳型の上、下面巾寸法Ｌｕ　、　
ＬＬ、及びＬｕとＬＬの平均ＴＪＭに関し、 −＝　　１＋（１−γ）Ｘｔ／２几・・山・・・・・・
・（１）ｔ の関係を有する上、下面巾寸法としたことを特徴とする
連続鋳造における鋳型である。

但し、（１１、［２１式において ０．０’６Ｘ（’Ｌｕ＋ＬＡ　）／２ｔ＜ｒ＜（１，１
Ｘ（Ｔ、ｕ＋Ｌ２　）／２ｔ０．４〈β〈０８＋Δ’Ｉ
’／１００ α＝０．０３５（鋳片の熱収縮率） Δ＝ＴＬ−Ｔｕ Ｔｕ：矯正点における上面温度 ＴＬ；矯正点における上面温度 とする。

以下本発明の鋳型に到達するまでの過稈について詳細に
説明する。

第４図、第５図は第１図のＢ−’Ｂ、Ｏ−０位置におけ
る鋳片断面を示す。第６図は常温での鋳片の断面を示す
。

尚、以下の説明において、 Ｌｕ：鋳型の上面（内側）中寸法 Ｌヒ；鋳型の下面（外側）巾寸法 ＬＭ：鋳型の上、下面平均巾寸法 ｔｕ　：矯正前鋳片上面巾寸法 ｔの：矯正前鋳片下面巾寸法 ｔ’ｕ：矯正直後鋳片下面巾寸法 ｔ２；矯正直後鋳片下面巾寸法 Ａ’ｕｃ　；矯正後常温になった鋳片上面巾寸法Ｌ′Ｌ
ｃ：矯正後常温になった鋳片下面中寸法であり、 ｔＭ：矯正前鋳片上、下面平均巾寸法 Ｚ／Ｍ　；矯正直後鋳片上、下面平均中寸法ｔＭＯ；常
温に訃ける鋳片上、下面平均巾寸法とする。

まず、矩形断面鋳片を曲げ戻す際に短片側では拘束が無
く、上、下面が１−に変形するものと仮定する。この場
合には、曲げ戻し前後の上、下面の各寸法は単純な塑性
変形上からは（４１，、（５１式で表わされる。

ｔｕ　　　　　　　　Ｒ ここで、νはポアソン比で、最大０．５と考えられる。

そして、矩形断面鋳型では、ｔＩ＋＝ムであり、一般に
ｔに比べＲは極めて大きいので（４１、（５１式よρ・
（６）式が近似的に成シ立つ。

Ｌ’ｕ　　　　　　　　　　Ｒ 次に短片側で変形が完全に拘束されるものと仮定すると
、上、下面の１〕寸法はその拘束された区域内の変化に
とどまシ、矩形断面の鋳片になるように拘束されている
ときには、次の（７）式が成夛立Ｌ’ｕ 従って、矯正後の上、下面の巾寸法の比は（８）式の範
囲になる事は容易に推察できる。

しかし、実際の巾寸法の変化は、鋳片厚さく１）と鋳片
の上、下面の巾寸法の比によル左右されること、そして
（９）式でほぼ正確に示される事が研究、実験の結果、
知られた。

なお、γ′は　０１式で表わされる範囲の数値である。

２１２を 又、鋳造過程においては、上面と下面の温度はほぼ等し
く熱収縮の差は＃１とんど無視できるので下記のθ１１
　、　＋１２式が成シ立つ。

１’　ｕ　　　Ｌ’ｕｔ。

ｎＬｕ そこで予め鋳型の上下面巾寸法を０３式（（Ｉ）式に相
当する。）で示す上下面巾寸法比になる門うにしておけ
ばほとんど台形化しない鋳片が得られる９■ＪＬ　　ｔ
Ｌ 但し、ｒは０４式で定義される範囲の数値である。

ここで、γｔ−（１４）式で定義した根拠を〔表−１〕
及び第７図を用いて説明する。

〔表−１〕 〔表−１〕の例１，２．３はＲ＝３０００（７）矩形断
面の鋳型の例であシ、例４は前述の特開昭５６−５６７
０号公報に示されている１１．＝１０５００の矩形断面
の鋳型の例である。そして、〔表−１〕の（ｌ−γ′）
の欄の数値は　（９）式に〔表−１〕のｔｔｅ’ｊ　、
　ｔｕｃｌ　、　ｔ　、　Ｒを代入して求めたものであ
る。これらの結果を図示したのが第７図である。

これから求めたｒ　’　ｉｔｉ　（１１式から求めたγ
′の範囲内にあシ、（１１式が良く成ル立っ事が解る。

次に、鋳片を矯正して水平に曲げ戻した時、もし上下ロ
ールの抑圧力による拘束が等しく、上下回申の変形割合
いが対称であれば矯正前及び矯正直後鋳片の上、下面中
の平均寸法Ｊ、Ｍ及びｔ／Ｍについて（４１、（５１式
より０９式が成り立つ。

矩形断面鋳型ではＬｕ＝■、を−１１Ｍであるから０９
式は簡易化され００式になる。

Ｍ しかしながら、実際には、（１１式で示される様にはな
らずｔ　Ｍ　／はＴＪＭｊシ広くなる。

そこで、上面側の巾寸法Ｌｕが矯正前後において全く変
化しないと仮定すると、下記の０η、θネ式％式％ （１ 又（９１、０１１式より ｔ’ｉ　＝ｔ’ｔヒ（１＋（ｌ　　ｒ’　）Ｘ　ｔ／２
ｎｌ　　ＯＳが導き出され、この００式を用いて１式を
導く事が出来る。

ｔ／２Ｒ）） ＝１＋（１−ｒ’　）　ｔ／４Ｒ（＋１０１式は理論上
の最大値を示すものであシ、実際は０１式に換えて、（
イ）式を用いる。

ここで上式のβの求め方について説明する。

員式は曲げ戻し矯正前後の鋳片の巾の変化を示している
が、実際に測定できるのは常温鋳片であシ、その間の熱
収縮を考慮すると、（イ）式から下記のｅｌ）式（（２
）式に相当する。）が導びがれる。

ＬＭＯ（３，＋ａ）＝ｌ’Ｍ＝ＬＭ（１＋β（１−ｒ）
ｔ／４ｒＬ）　　ｏＪ）Ｃ！η式におけるαは鋳片の熱
収縮率である。

ｔを変更したテスト結果から式（２ηのαを消去しβを
求めることができる。即ち同−鋳型中において、ｔｌ、
　ｔ２の２種の厚みで製造された鋳片の室温における上
下面平均巾寸法ｅ　Ｌ　ｃ１＊　ｔ（２とすると、式Ｑ
１）からａａ　、（ハ）式ができる。

ｔ（＋（１＋α）＝ＬＭ（１＋β・（ｌ　ｒ’＋）ｔｔ
／４ｎ）　Ｃｌ２ｔＣ２（ｌ＋α）＝Ｔ、Ｍ（１＋β・
（１−γ’２）　ｔ２／４Ｒ）（２）そしてＣ＋ａ　、
（ハ）式からαを消去して（財）式を導くことができる
。

Ｑ４）式によシβを求めるため、ｔを変えて〔表−２〕
に示す条件で試験を行った。

上記〔表−２〕のΔＴは矯正個所における上面温度Ｔｕ
（’Ｃ）と下面温度Ｔｔ（Ｃ）の差であり、（ハ）式で
定義される。

Δ’ｌ’　＝　’Ｉ’４−　Ｔ　ｕ　　　　　　　　　
　　’２’、＋１なお〔表−２〕の諸データを求めたと
きの試験条件の一つである上記下面温度’ｒ’ｔ　＝　
ｓ　ｏ　ｏ〜１０００Ｃ℃）である。

〔表−２〕は、上下面に温度差のない場合には、βの数
値は理論上の上限値（β−１）より小さく、温度差のあ
る場合には理論上の上限値よシも大きくなることを示し
ており、又、α中０．０３５であることを示している。

Ｃ表−２）のΔＴとｊＭｏとの関係及びΔＴとβとの関
係を第８図及び第９図に示す。

第９図から、βの値はほぼ（ハ）式の範囲に限定できる
。

０．４〈β〈０．８＋ΔＴ／１００　　　　　　シ（Ｏ
第７図の（１−ｒ’　）の範囲と　第９図のβの範囲を
定める式を設定することによって、本発明では鋳型の寸
法を（１）、（２）式の範囲のものに限定することがで
きた。

次に（１１、＋２１式を満足する本発明鋳型の一例を用
いた鋳造結果と特公昭４４−８４８１号公報並びに特開
昭５６−５７６０号公報に開示された従来の考え方にも
とづいて寸法を定めた従来鋳型（１）並びに（２）を用
いた鋳造結果の一例を〔表−３〕に示す。

〔表−３〕 〔表−３〕における本発明鋳型のｆ、Ｍ　、　ＩＪＬＩ
　＋Ｔ、Ｌは次の様に計算したものである。

この式にｒ’＝ｒ、ｔＭＯ＝’１０５０、ｔ＝２５０を
代入しくｌ−γ）−〇・７０が定まる。Ｑ［９式よりβ
＝０・８を選び、（ｌ−γ）＝０・７０．β＝０．８、
ｊＭＯ＝１０５０、α＝Ｏ−０３５、ｔ＝２５０．Ｒ１
＝３０００’ｅ（２１）式に代入し、ＬＭ＝１０７６ｆ
３：求めた。

ＴＪｕ＋ＴＪＬ＝２ＬＭとの両式に、ＴＩＭ＝１０７６
、（１−γ）＝（）・７０．ｔ＝２５０、几＝３０００
を代入してＬｕ＝１０９２、Ｔ、ｚ＝１０６０を求めた
。

〔表−３〕における従来鋳型（１１のＴＪＭ　　、　　
Ｊ、Ｕ　。

Ｔ、９は特公昭４４−８４８１号公報の従来法にもとづ
き次のようにして決定したつ 矯正前後で鋳片の上、下面平均中は変化しない即ち、β
＝Ｏであるから、Ｑｌ）式は、ＬＭｏ（１＋α）＝ＬＭ
となり、とノ目てｔＭｃ　＝　１．　ｏ　５０、α＝０
．０３５を代入して、Ｔ、）（＝Ｉｏ８７が定プる。

ｎ＝　４０００．２０００のとき、鋳型の上面１１］と
下面中との寸法差（Ｔｌｇ　−Ｌｕ　）を、上下面平均
中寸法ＴＪＭの２　、２，５係に設定し、この寸法差の
しを鋳型のＴＪ”に均等に加減して上面巾寸法ＴＪＬＩ
、下面巾寸法Ｔ、／とするものであるからＲ−３０００
でＷ　−Ｌｕ　＝　Ｏ−０２２５ＬＭとなシ、Ｌｌ　−
Ｌｕ−２５、Ｌｕ　＝１０８７＋１２−５＝１０９９−
５、Ｔ、、！！＝１０８７−　　　　　’１２・５＝１
０７４．５　　とした。なお界−３のｔ＝２５０、ｎ＝
３０００を代入して求めたものであるっ 〔表−３〕における従来鋳型（２）のＴＩＭ　　、　　
Ｉ、１１゜Ｌｌは、特開昭５６−５７６０号公報の考え
方にもとづき次の通シ決定した。

矯正前後で鋳片の上、下面平均中は変化しない、即ち／
＝Ｏであるから従来鋳型（１１と同様にＴＪＭ＝１０８
７となる。Ｌｕ　、　１．Ｊ！−については、Ｊｕｌｌ
　　　　　　　　　　　Ｌ の両式にｎ＝Ｏ−２，ＬＭ＝１０８７．ｔ＝２５０、［
Ｌ＝３０００　　を代入して　Ｔ、ｆ＝１０７８、Ｌｕ
−１０９６とした。

〔表−３〕の従来鋳型（１１、（２１では、目標ｔＭＣ
に対し、Ｌ２ｍｓ広く、且つ鋳型（１１、（２１では下
面中と上面ＩＪの差がそれぞれ５＊ｘ、１０＋ｕの台形
化が残存しているが、本発明の鋳型を用いた鋳片は、平
均中が２−Ｏｖａ広いだけであシ、且つ台形化もにとん
ど残ってない。

従来鋳型の巾と本発明鋳型の巾の差は１％以上もあり、
本発明鋳型を用いる事によシ、それだけ歩留ロスを防止
する事が可能となる。又通常得られた鋳片は次工程の圧
延工程において巾殺しをされるが、その際従来鋳型によ
る鋳片よルも少ない圧下、パスですみ、圧延工程におい
てエネルギーロス、ロールの消耗の著しい軽減が得られ
、きわめて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はわん曲型連続鋳造機の説明図、第２図は矩形鋳
型の断面、第３図は台形鋳型の断面図（第１図における
Ａ−Ａ断面に相当する）、第４図。 ｍ５図ｕｉ１図１７）Ｂ−Ｂ　、０−ＯＫおけルｆＪ、
ｓ　’Ｐｒ　断面図、第６図は常温での鋳片断面図、第
７図は鋳片の偏平比によ、り台形化の程度を示すノミラ
メ−ター（ｉ−γ′）を示す図表、第８図は矯正個所に
おける上下面温度差により鋳片の上、下平均寸法７５菟
変化することを示す図表、第９図は、矯正、ａにおける
鋳片の上下面温度差によシ鋳片の」二下面平均巾の変化
度を示すパラメータβを示す図表である。 （１）・・・鋳型、（■）・・・曲線軌道、（■）・・
・水平軌道代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 外２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）未凝固鋳片の曲げ戻し矯正を行うわん臼型連続鋳
   造において常温鋳片の上、下面平均巾寸法をｔＭｏ　、
   鋳片厚さをｔ％鋳型のわん曲半径をＲとした時、鋳型の
   上、下面中寸法Ｌｕ　、　ＬＺ　、及びＩＪＬＩとＬＬ
   の平均Ｉ、Ｍに関し ＩＪＬＩ −＝１＋（１−γ）ｘｔ／２Ｒ・・・・・・・・・・−
   ・（１）■□え （１１、＋２１式の関係を有する上、下面巾寸法とした
   ことを特徴とする連続鋳造における鋳型。 但し、（１１、＋２１式に２いて ０．０６Ｘ（ＩＪＬＩＬＡ）／２ｔ＜γ＜０．１０Ｘ（
   Ｌｕ＋ＬＬ）／２ｔＯ１４＜β〈０．８＋ΔＴ／１００ α−０，０３５（鋳片の熱収縮率） ΔＴ＝Ｔえ　−Ｔｕ Ｔｕ；矯正点における上面温度 ＴＬ；矯正点における上面温度 とする。