JPH01501455A - 鋼スラブを連続的に鋳造するための装置および方法 - 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】 鋼スラブを連続的に鋳造するための装置および方法 技術分野 この発明は、高温において金属を連続的に鋳造するに際して鋳型チューブに水或 いは他の冷却材を噴射することによってこれを冷却するようになった高温金属の 連続鋳造装置に関する。更に詳しくは、この発明は、薄いスラブモールドに冷却 材を噴射することによってこれを制御的に冷却するための装置および方法を提供 する。

背景技術 従来の鋼連続鋳造方法においては、鋼の湯が、垂直に配置され通常はカーブした 銅の鋳型を通過せしめられるようになっている。ｍの湯がこの鋳型を通過するに つれて湯の外側の殻が凝固する。鋼のストランドが凝固するにつれてこれは９０ 度にわたって曲げられ水平方向に案内され、次いで切断されて個々のスラブとな る。

鋼の湯の温度は通常２８５０ＪｔＦであるが、鋼種によっては２６００度Ｆでぃ どの低い温度である場合もある。以下の説明においては主に鋼の鋳造について述 べるが、この発明は、溶融状悪において湯の温度が２６００度Ｆを越える如何な る金属ならびに合金の鋳造にも適用し得るものである。

鋼のストランドを形成する鋳型は鋼の湯を受容し、初期凝固を与える。即わち外 側の殻の部分の凝固を開始せしめる。凝固しつつあるストランドは、鋳型の底か ら、鋳型の頂部における湯の供給速度と同速度で連続的に引きだされる。生産速 度は外側の殻が凝固して内側の湯を保持できるようになるのに要する時間によっ て決まる。

スラブ型の製品（通常矩形、厚さ２インチあるいはそれ以上、’Ｚ１３０乃至１ ００インチ）、を連続鋳造する最近の装置は、ａＳ型の冷却を開始するための、 水の流動シートとバッフルチューブとからなる従来型の構成を有している。この 冷却方法は、冷却システムが本来的に熱の除去（ＢＴＵ／分で表す）を制御的に 行うことが出来ない事に起因して、スラブの鋳造において殊に困難を生じるもの であるということがわかった。特に、スラブの角隅部は外部に面した′角度を形 成するので、広い表面部分よりも速く凝固する。このような不均一な冷却の結果 収縮が生じ、スラブの広い表面部の中心部や他の面や角隅部にクラックが発生す るという開運が生じる。

偏の厚さに対する比が大きければ大きいほど、鋳造されたスラブの広い表面部の クラックが成長する傾向が強まる。一般的にいうと、幅の厚さに対する比が１２ ：１を越えると、スラブのクラックの生じやすさく表面クラック傾向という）が 増大する。従来の構成によ）　る鋳型を用いたばあい、幅の厚さに対する比が前 記の如く増大するとそれに比例して、熱の取り出しを制御して凝固とクラッキン グ傾向とを制御する事が益々難しくなる。前記比が３０＝１を越えたり或いはス ラブの厚さが１．２５インチよりも小さくなると、従来型の冷却方法を採用した 鋳型をもってしては表面クラック傾向を制御することは大変困難であり、操作者 による特別な手段を講じる必要性、例えば鋳造速度を大しこ落す等の手段を講じ る事を要求する結果となり、また鋳造装置の生産能力を下げたり、鋳造製品の品 質を下げたりすることになる。

クラックが生じた後は、このクラックの成長を阻止する為の手段を講じなければ ならないが、そのような手段は鋳型のなかにおける熱の除去を効果的に制御しえ ないので、往々にして鋳造機の作動を停止させねばならない事態となる。

発明の開示 本発明者は、スラブ鋳造鋳型の種々な領域の冷却速度即わち熱の除去を所定のパ ラメータに従って制御する事によって、鋳造装置の生産能力に悪影響を及ぼすこ となく、表面クラック傾向を制御する事が出来るという事を見い出した０例えば 、米国特許第４，４９４゜５９４号明細書に開示されるような噴射（スプレー） 技術を採用する事により、種々の寸法の鋳造スラブからの熱除去を正確に制御す る事が可能となり、それによって、従来不可能であった幅対厚さ比が３０：１を 越えるようなものや厚さが１．２５インチ以下のものについても表面クラック傾 向を正確に制御することが出来るようになる。この発明の装置と方法とによれば 、幅対厚さ比が１００：１以上である場合、および／若しくは厚さが１インチに 満たない場合であっても、良好にスラブを鋳造することが出来るのは事実である 。

鋳型の外表面の種々の・領域における熱の除去率（ＢＴＵ／分）をモニタリング することにより、装置の生産能力を損なうととなく表面クラック傾向を制御する 事ができるのである。

また、熱の除去率を制御する事によって鋳造されたス、トラフトの品質によい結 果を生じる事となる。基本的にはスラブ鋳造鋳型は、制御上の目的から次に示す ４個の冷却領域に分割される。

領域１ 角隅領域：鋳型の全長にわたって延在し、鋳型のエツジから両側に約２インチの 部分。

領域２ 上側表面領域：鋳型の両面において、鋳型の頂部からメニスカスの６インチ下の 位置まで延在する部分。

領域３ 中間表面領域：鋳型の両面において、メニスカスの６インチ下方から鋳型の２／ ３の長さの点まで延在する部分。

領域４ 下側表面領域：鋳型の両面において、中間表面領域の下端である鋳型の長さの約 ２７３の点から鋳型の出口端部にいたる部分。

適正な熱除去率は、種々の流量特性をもつ複数のスプレ゛−ノズルを用意し、こ れらを所定のパラメータに従って鋳型に対して、また、相互に対してグループ分 けしたりまとめたりすることによって達成する事が出来る。各々のノズルグルー プに対する冷却材の流量は、特定の熱除去率ならびに異なる領域間における熱除 去率の特定の相関関係を達成するようにＦｌ整される。実際的な方法によれば、 オペレータが、鋳造の進行にともなって各領域の熱除去率をモニタリングし、ノ ズル流量をその結果に従って調整する。

一つの冷却領域における熱除去率は、例えば鋳造温度、鋳造速度、鋳造される鋼 の品質などの鋳造条件に応じて、特定の範囲内において変化する０個々の作動は 、評価され且つ特別に決定されねばならない、しかしながら、大多数の鋼の種類 や予測される鋳造条件をカバーするような熱除去率は存在し、そのような熱除去 率の値を表１に示す、領域１．２．３および４の同時的な熱除去の相互関係をモ ニタリングし、所定の範囲から外れた場合には調整が行われる。実際の作動デー タを収気してこの情報をコンピュータに記憶させる事も出来る。そのようにすれ ば、鋳型の種々の場所におかれたセンサーを用い、計測値を鋳造機の他の作動パ ラメータと関連ずけることによって、各冷却領域における作動をコンピュータに よって制御することができる。

表１　除去率と冷却領域との関係 上記の表から、最大の熱除去が領域２、即わち鋳型の頂部からメニスカス直下の 部分に至る領域、において生じること、ならびに次に大きい熱除去率が鋳型の出 口側端部から鋳型全長の約１／３に相当するところの領域４において生じること が理解されよう、鋳型の長さ方向でみて真中の部分はこれに次いで大きな熱除去 率を達成するが、角隅部部分（領域１）における熱除去率は最小となる０表に示 された大体の範囲に入るパラメータ値を採用する事により、従来の技術に比べて 金属学的に優れた品質をもち且つクラックの゛発生が皆無であるかあるいは大幅 に減少されたスラブを鋳造する事が出来る。

従って、この発明の目的は、スラブ表面のクラブキングを無くするか大幅に減少 せしめうるようなスラブ鋳造方法および装置を提供する事にある。

この発明の他の目的は、鋳型の種々の領域で鋳型チューブならびにその中の金属 が異なる冷却速度で冷却され、それによって製品スラブの表面クラッキングやそ の他の欠陥を防ぐ事ができるような金属スラブの鋳造方法を提供する事にある。

この発明の更に他の目的は、スラブを鋳造する鋳型チューブがその表面にスプレ ーされる冷却材液によって冷却されるようなスラブの鋳造装置において、冷却材 のスプレー量が、熱の除去量が鋳型の種々の領域において異なるように調整され 、それによって鋳造されたスラブの表面クラックの発生やその他の欠陥の招来を 低減するかあるいは無くすることができるようなスラブ鋳造装置を提供する事に ある。

この発明の更に他の目的は、金属のスラブを鋳造するための方法及び装置であっ て、鋳型外表面への冷却材のスプレー量が、鋳型の種々の領域において異なる熱 除去率を生じるように、また鋳型の角隅部において最小の熱除去率が生じるよう に制御され、それによってスラブの表面におけるクラックの発生が減少するかあ るいは根絶されるような、金属スラブの鋳造決方および制御に係る。

図面の簡単な説明 この発明の上記した目的および他の目的、ならびに利点については、添付図面を 参照しつつ以下に行う実施例の説明から明らかになろう、これら図面において、 同様の部分は同様の参照番号で示されている。

添付図面において、 第一図は鋳型チューブの外側表面を冷却材が循環せしめられるような公知のスラ ブ鋳造装置の若干概略的な斜視図である。

第二図は第−図区示の鋳型チューブおよびスラブの端面図である。

第二図は本発明に従って異なる冷却領域を示す鋳型チューブの概略斜視図である 。

第四図は本発明に従うところのスプレー冷却装置とともにしめずスラブ鋳型の概 略斜視図である。

第五図は幅と厚さとの関係を示す、典型的なスラブの横断面図である。

発明を実施するための最良のモード 図面において、典型的な従来型のシステムが、第一図および第二図に参照符号１ ０をもって示される。このシステムにおいては、通常は水であるところの冷却流 体が鋳型チューブ１１の外側を、鋳型チューブ中の溶融金属の流動方向と反対の 方向に循環されるようになっている。このシステムにおける冷却水はバッフルチ ューブ装置の中に封じこめられており、異なる領域において冷却速度な制御する 事は出来ない、従って、鋳型の形状により、また鋳型の角隅部において露出面積 が大きいということにより、角隅部において熱除去率が大きくなり、その結果鋳 造されたスラブの中央表面部に応力が生じてクラックが発生する事となる。この 公知の方法および装置によれば、幅Ｗの厚さＴに対する比が約１２＝１以上にな るとクラッキングの性向がたかまり、さらにこの比が約３０＝１を越えるとクラ ック発生の確率が高くなる。

しかしながら、この発明によれば、第三図および第四図に全体として参照番号１ ５をもって示すように、スプレー冷却システム１６が設けられており、冷却流体 の複数のスプレーを鋳型チューブの外側表面に指向するようになっており、この 冷却システムにおけるスプレーノズルは異なる流量を有するように選定され、且 つ鋳型を、ＢＴＵ／分で示すところの熱除去率の異なる複数の領域、即わち領域 １．２．３．４に分割するような態様でグループをなして相互にたいしておよび 鋳型に対して位置すけちれている。第−表に示されるように、最゛大の熱除去率 は領域２において生じ、最少の熱除去率は領域１において生じる。これらの冷却 速度は、予め綿密に選定されており、鋳造される金属の種類や鋳造速度や鋳造温 度などの条件に応じて、スラブを従来のシステムでは達成しえなかった均一性を もって冷却する事ができ、それによって応力を減じるか或いは無くして表面〉ラ ックが生じるのを防ぐ事ができる。

スプレーされるべき冷却材の流量やＢＴＵＺ分で表わすところの絶対熱除去率の 値は上記したパラメータによって変るので、ここに行う限定は異なる領域におけ る範囲として示し、特定の値を制限値として示すことは行わない、しかしながら 、示された範囲は、鋼の大部分のグレードのものに適合し、且つここで述べた鋳 造条件の予測しうる条件値に当てはまるものである。

先に述べたように、本発明においては、複数のセンサー探触子を鋳型自身の中に 戦略的に位置せしめて例えば温度などのパラメータを計測検出して、検出結果に 応じて作動するべくプログラムされたコンピュータ１９によって鋳型の異なる領 域においてスプレーされる冷却材の流量を制御し、これらの領域における熱除去 率を調節することによって高い品質のスラブを得ることが出来る。

以上に本発明の詳細な説明 付の請求の範囲によって規定される発明の精神から逸脱することなく、構成や作 動を変更する事は可能である。

国際調査報告 、−０−一一一一、１ム一＋、−９−＋ｍ−ＰＣ丁／ＩＩ！Ｓ８εバ■６１６

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．金属のスラブを鋳造するための連続的造鋳型において、 矩形の断面を有する鋳型チューブと、 前記鋳型チューブの外側周囲に配置された複数のスプレーノズルであって、冷却 流体のスプレーを前記鋳型チューブに指向せしめ、それにより前記鋳型チューブ 内で鋳造されつつある金属を冷却凝固させるようになったスプレーノズルと、 前記スプレーノズル中の冷却材の流量を制御して前記鋳型の異なる領域において 異なる熱除去率を生ぜしめ、それによりスラブ上の不均等な冷却に起因する応力 の発生を減少し、以てスラブ中のクラックの発生を減少あるいは無くするように なった制御手段とを有する事を特徴とする連続的造鋳型。
2. ２．前記領域が、前記鋳型の角隔部において前記鋳型の長さ方向に延在する第１ の領域と、前記鋳型の表面に沿って前記鋳型の入口端から出口端に向かって順次 設けられた、第２、第３および第４の領域を含む事を特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の連続的造鋳型。
3. ３．前記第２の領域が、前記鋳型の前記入口端かちメニスカスの約６インチ下方 の点まで延在している事を特徴とする請求の範囲第２項に記載の連続的造鋳型。
4. ４．前記第３の領域が前記第１領域の下端から前記鋳型の長さの約２／３の点ま で延在する事を特徴とする請求の範囲第３項に記載の連続的造鋳型。
5. ５．前記第４の領域が前記第３領域の下端から前記鋳型の出口端まで延在する事 を特徴とする請求の範囲第４項に記載の連続的造鋳型。
6. ６．前記熱除去率が前記第２の領域において最大であり、前記第１の領域におい て最少である事を特徴とする請求の範囲第５項に記載の連続的造鋳型。
7. ７．前記第２の領域において得られる熱除去率の前記第１の領域における熱除去 率に対する最大比が３．６／１．０である事を特徴とする請求の範囲第６項に記 載の連続的造鋳型。
8. ８．前記第３の領域において得られる熱除去率の前記第１の領域における熱除去 率に対する最大比が１．６／１．０である事を特徴とする請求の範囲第７項に記 載の連続構造鋳型。
9. ９．前記第４の領域において得られる熱除去率の前記第１の領域における熱除去 率に対する最大比が２．５／１．０である事を特徴とする請求の範囲第８項に記 載の連続的造鋳型。
10. １０．ＢＴＵ／分で表す各領域における熱除去量の絶対値が、第１の領域におい ては約２８８０乃至約１０６５６であり、第２の領域においては約９６００乃至 約３５５２０であり、第３の領域においては約４８００乃至１７７６０であり、 第４の領域においたは約６７２０乃至約２４８６４である事を特徴とする請求の 範囲第７項に記載の連続的造鋳型。
11. １１．溶融金属をして鋳型チューブの中を流過せしめ、これを凝固させて鋳造ス ラブとする段階と、 鋳造されたスラブにおける表面クラックの発生を減少あるいは無くするべく鋳型 の異なる領域において異なる冷却速度で前記鋳型チューブ、従って鋳造されつつ ある金属を冷却する段階とを含む事を特徴とする、金属のスラブを連続的に鋳造 する方法。
12. １２．冷却領域が、前記鋳型の角隔部において前記鋳型の長さ方向に、鋳型の入 口から出口まで延在する第１の領域と、前記鋳型の表面に沿って前記鋳型の入口 端から出口端に向かって順次設けられた、第２、第３および第４の領域を含む４ 個の領域を有する事を特徴とする請求の範囲第１１項に記載の連続的造方法。
13. １３．前記第２の領域が、前記鋳型の前記入口端からメニスカスの約６インチ下 方の点まで延在し，前記第３の領域が前記第２領域の下端から前記鋳型の長さの 約２／３の点まで延在し、前記第４の領域が前記第３領域の下端から前記鋳型の 出口端まで延在する事を特徴とする請求の範囲第１２項に記載の連続的造方法。
14. １４．ＢＴＵ／分で表す各領域における熱除去量の絶対値が、第１の領域におい ては約２８８０乃至約１０６５６であり、第２の領域においては約９６００乃至 約３５５２０であり、第３の領域においては約４８００乃至１７７６０であり、 第４の領域においたは約６７２０乃至約２４８６４である事を特徴とする請求の 範囲第１３項に記載の連続的造方法。