JP3380412B2 - 溶鋼の連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造用
鋳型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の連続鋳造において、鋳片の縦割れ
を防止するため、長辺鋳型の総面積に占める比率で２０
〜９０％の多数凹部を形成することが特公昭５７−１１
７３５公報に開示されている。また、長辺鋳型に鋳造方
向へ巾２５０〜７５０μｍ、深さ６０〜３００μｍ、面
積率２０〜９０％の条件を満たす溝を形成することが特
開昭６１−９２７５６号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく溝を鋳型
長辺に形成して、溶鋼を鋳造すると鋳造時に使用するパ
ウダー粘度によっては、鋳造初期の溶鋼（鋳片）巾方向
を均一に冷却して、鋳片凝固層厚をほぼ均一に生成する
ことが困難になり、鋳片凝固層厚が不均一になることか
ら鋳片に縦割れが発生して品質を劣化させる。このよう
な難点を回避するため、鋳造速度を低速にすると生産性
を低下することになる。また、鋳片凝固層厚の縦割れ個
所が破れ、溶鋼が流出するブレークアウトが発生して長
時間連続鋳造設備の稼動が停止する等の課題がある。本
発明は、このような課題を有利に解決するためなされた
ものであり、鋳造時に使用するパウダー粘度に応じて、
長辺鋳型に形成する溝の巾及び溝深さを設定することに
よって、確実に鋳造鋳片の巾方向をほぼ均一に冷却し
て、鋳片凝固層厚の生成をほぼ均等厚にすることのでき
る溶鋼の連続鋳造用鋳型を提供することを目的とするも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、鋳型長辺巾方向の少なくとも中
央部表面のメニスカスに交叉して、下記の数２を満足す
るようパウダー粘度に応じた溝巾及び溝深さを設定した
溝を形成したことを特徴とするものである。

【数２】

【０００５】

【発明の実施の形態】鋳型長辺に形成する縦溝による溶
鋼の抜熱作用について、本発明者等が種々実験の結果、
鋳造時に鋳型内注入溶鋼表面に配置するパウダーは、鋳
型内壁と溶鋼の（鋳片）間へ流入し、図４ａに示すごと
く、鋳型長辺１に溝を形成しない場合は、一般にメニス
カス近傍での溶鋼４凝固層６が不均一になる形態として
は、パウダー３の鋳型１内壁と鋳型１間への流入不均
一、メニスカス温度の不均一やタンディシュからの溶鋼
注入流の影響が考えられる。例えば、パウダー流入が不
均一になると、図示のごとくパウダー３流入の多い個所
では、凝固層６厚は薄く、少ない個所では厚くなり、δ
／γ変態や熱収縮応力が、凝固層６厚の薄いところに集
中すると縦割れが発生する。また、図４ｂに示すごとく
鋳型長辺１巾方向に溝２を形成すると、鋳型１の溝２へ
パウダー３が充満して、溝２部では溶鋼４との間でパウ
ダー３の介在厚が厚くなり、鋳型１からの溶鋼４の抜熱
作用は小さくなり、溝２部以外の凸５部においては、パ
ウダー３の介在厚が薄くなり鋳型１から溶鋼４の抜熱作
用が大きくなる。しかしながら、一般に高温でのパウダ
ー３の熱伝導率は、鋳型１を構成する銅材質の約１／１
０と比較的大きいため、パウダー３流入の不均一等の外
乱要因を改善するほどの効果はない。従って、鋳造鋳片
の縦割れを確実に解消することが困難である。

【０００６】このようなことから本発明においては、鋳
型長辺１巾方向の溝２空隙部にパウダー３の熱伝導率の
約１／１０００の空気を侵入させ、凝固層６厚の薄い薄
い部分を生成することにより、応力集中を分散させて、
鋳造鋳片の縦割れを確実に解消するものである。即ち、
図４ｃに示すごとく、溝２部へパウダー３が流入し、空
隙７部を形成するとともに、パウダー３の流入に随伴し
て空隙７部へ熱伝導率がパウダー３の約１／１０００と
小さい空気が侵入すると、この空隙７部（空気）が鋳型
１冷却による溶鋼４からの抜熱を著しく小さくすること
から溝２部の凝固層６が薄くなる。従って、このような
空気（空隙７部）がパウダー３と鋳型１内壁間に介在す
る溝２を鋳型１長辺巾方向へ多数形成することによっ
て、凝固層６厚の薄い部分を発生させた鋳型１内溶鋼４
の凝固層６を鋳型１長辺巾方向にほぼ均一に生成するこ
とによって、鋳型１内での溶鋼４（鋳片）のδ／γ変態
や熱収縮による応力集中を分散でき、鋳片の縦割れを確
実に防止することを見出したものである。

【０００７】このような溝２の形成は、鋳型長辺巾方向
の少なくとも中央部（巾方向１／５〜全幅）表面のメニ
スカス（鋳型内注入溶鋼表面部の鋳型内壁接触部）に交
叉して形成するものである。即ち、鋳片の引き抜きによ
り注入溶鋼表面に配置したパウダーが溶鋼（鋳片）と鋳
型間へ流入し、空隙部を形成するとともに、この空隙部
へ空気を随伴流入させるためにメニスカスを交叉して溝
を形成するものである。このような作用を確実に発揮さ
せるためには、メニスカス上部少なくとも２０ｍｍから
メニスカス下部５０ｍｍの範囲に交叉して形成する。メ
ニスカス上部２０ｍｍ未満になると、鋳型内注入溶鋼表
面の変動等によって、注入溶鋼表面が溝に上部に位置し
て、溝へのパウダーの流入による空気の随伴が不可能に
なることがあり、凝固層の生成が不均一になり好ましく
ない。また、メニスカス下部５０ｍｍ未満と溝が短くな
ると、高速鋳造時には溝外で応力発生の原因となるδ／
γ変態や熱収縮の影響を受やすくなり、不均一に凝固層
が生成していると、縦割れが発生することになり好まし
くない。更に、このような溝を上記のごとく、少なくと
も中央部即ち、長辺鋳型巾方向１／５から全幅に形成す
る。巾方向１／５未満距離の溝を鋳型長辺巾方向中央部
に形成すると、応力を十分分散できないため、鋳片巾方
向の縦割れを確実に防止できないことがあり好ましくな
い。

【０００８】次に、形成する溝の形状としては、メニス
カスに直交方向へ線状（縦溝）に形成する。また、格子
状等に形成することができる。このような溝はパウダー
粘度に応じて溝巾及び溝深さを設定しないと、前記のご
とく溝に流入するパウダーによって空隙部を形成すると
ともに、空隙部への空気随伴が確実できないことがあ
る。空隙部を形成するとともに、空隙部への空気随伴が
確実できる溝巾及び溝深さと、パウダー粘度の関係は、
前記の数２の式で示される。その一例としては、Ｃ：
０．０７０〜０．２０％の中炭鋼で、注入溶鋼温度１５
２０〜１５５０℃、鋳造厚み２５０ｍｍ、巾１５００ｍ
ｍ、鋳造速度１．０〜２．５ｍ／分においては、図５、
図６及び図７に示すごとくパウダー粘度に応じて溝巾及
び溝深さを設定するものである。即ち、パウダー粘度に
応じて溝内に空隙部を形成し得る溝巾及び溝深さを設定
して、メニスカスに交叉形成するものである。

【０００９】このような、パウダー粘度と溝及び溝深さ
等と鋳片の縦割れの発生状況の一例を示すと下表のごと
くなる。

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】

【表３】

【００１２】

【表４】

【００１３】

【表５】

【００１４】

【００１５】このような本発明による鋳型を用いて鋳造
する場合、縦割れの発生し易い鋼種に適用することが好
ましく、その鋼種としては、例えばＣ：０．０７〜０．
２０％、Ｍｎ：０．４０〜１．６０％、Ｓｉ：０．０８
〜０．５０％、Ｐ：０．００２〜０．０２５％、Ｓ：
０．００１〜０．０２０％、残りＦｅ及び不純物からな
る鋼に一般に用いられている微量のＮｂ、Ｃｕ、Ｃｒ及
びＴｉの１種または２種以上の合金を必要に応じて添加
した溶鋼等の中炭鋼に適用することが有利である。

【００１６】

【実施例】次に本発明鋳型の実施例を挙げる。 実施例１ 図１及び図２において、長辺鋳型１、１ａ及び短片鋳型
１ｂ、１ｃからなる鋳型の長辺鋳型１、１ａメニスカス
８に交叉して（直交方向）へ、パウダー粘度に応じて溝
２内に空隙部を形成し得る溝２巾及び溝２深さを設定し
た溝２を巾方向少なくとも中央部に形成する。 実施例２ 図３において、長辺鋳型１、１ａのメニスカス８に交叉
して格子状に、パウダー粘度に応じて溝２内に空隙部を
形成し得る溝２巾及び溝２深さを設定した溝２を巾方向
に少なくとも中央部に形成する。

【００１７】次に本発明鋳型を用いた鋳造の操業例を挙
げる。

【表６】

【００１８】

【表７】（表６のつづき）

【００１９】 注１：溝の種類Ａは、縦溝。Ｂは、格子状（正方形）。 注２：溝位置の上部は、メニスカス上部。下部は、メニ
スカス下部。鋳型長辺方向位置のＡは、鋳型長辺方向中
央部４２０ｍｍ巾に溝を形成。Ｂは、鋳型長辺方向全面
に溝を形成。Ｃは、鋳型長辺方向中央部から片側２１０
ｍｍ巾に溝を形成。注３：パウダーは、一般に用いられ
ているＳｉＯ２ 、ＣａＯ等を主成分とするパウダーを
使用。パウダー粘度は、１３００℃での粘度。 注４：鋼種Ａは、Ｃ：０．０７〜０．２０％、Ｍｎ：
０．４０〜１．６０％、Ｓｉ：０．０８〜０．５０％、
Ｐ：０．００２〜０．０２５％、Ｓ：０．００１〜０．
０２０％、残りＦｅ及び不純物。 Ｂは、Ｃ：０．０２５〜０．０５５％、Ｍｎ：０．１５
〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜０．０３％、Ｐ：０．０
１５〜０．０２％、Ｓ：０．０１５〜０．０２％、残り
Ｆｅ及び不純物。 Ｃは、Ｃ：０．００５％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．２
５％、Ｓｉ：０．４０％以下、Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０１８％以下、残りＦｅ及び不純物。 注５：連続鋳造は、垂直曲げ型スラブ鋳造設備で実施し
た。

【００２０】

【発明の効果】本発明鋳型によれば、鋳片の凝固層を均
一に生成することができ、鋳造速度を低下することなく
縦割れ等を確実に防止できるので、生産性を向上するこ
とができる。また、縦割れの発生及びブレークアウトを
防止するこができることから、品質歩留りを向上すると
ともに、ブレークアウトによる連続鋳造設備の稼働率低
下を回避でき、一層生産性を高めることができる等の優
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明鋳型の実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明鋳型の実施例を示す鋳型長辺の正面図で
ある。

【図３】本発明鋳型の実施例を示す鋳型長辺の正面図で
ある。

【図４】溝部の作用を示す要部平面図である。

【図５】溝巾と溝深さとパウダー粘度との関係を示す図
表である。

【図６】溝巾と溝深さとパウダー粘度との関係を示す図
表である。

【図７】溝巾と溝深さとパウダー粘度との関係を示す図
表である。

【符号の説明】

１ 鋳型長辺 １ａ 鋳型長辺 １ｂ 鋳型短片 １ｃ 鋳型短片 ２ 溝 ８ メニスカス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−92756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−32817（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−20645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−160752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−153557（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−266002（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/04 311 B22D 11/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型長辺巾方向の少なくとも中央部表面
   のメニスカスに交叉して、下記の数１を満足するようパ
   ウダー粘度に応じた溝巾及び溝深さを設定した溝を形成
   したことを特徴とする溶鋼の連続鋳造用鋳型。 【数１】
2. 【請求項２】 メニスカスの少なくとも２０ｍｍ上部か
   らメニスカス下部５０ｍｍの範囲に交叉して溝を形成し
   たことを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の連続鋳造用
   鋳型。
3. 【請求項３】 メニスカスに直交方向へ交叉して、溝を
   形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の溶鋼の連続鋳造用鋳型。
4. 【請求項４】 メニスカスに格子状に交叉して、溝を形
   成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の溶鋼の連続鋳造用鋳型。
5. 【請求項５】 Ｃ：０．０７〜０．２０％からなる中炭
   鋼鋳造用の請求項１または請求項２または請求項３また
   は請求項４に記載の溶鋼の連続鋳造用鋳型。