JPH02207945A - 丸型鋳片の連続鋳造用モールド - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、大型鋳片の連続鋳造用モールド、詳しくは
均一厚さの凝固シェルを形成できる大型鋳片の連続鋳造
用モールドに関する。

（、従来の技術） 連続鋳造法においては、溶鋼をモールドに注入してモー
ルド内で凝固シェルを形成させ、それを下方に引き抜い
て長尺の鋳片を製造する。

モールド内の凝固シェルは冷却されて温度が下がり収縮
して変形する。ところが収縮量が場所により異なるため
にシェル外面とモールド内面の隙間に差ができてパウダ
ーの供給量に過不足が生じる。このためエアーギャップ
ができたり、パウダー厚さに差異が生じたりして不拘−
厚さの凝固シェルができる。

凝固シェルの厚さが不均一になると、薄い部分に熱応力
が集中してブレークアウト（シェルが破裂して内部の溶
鋼が吹き出す現象）を起こし鋳造できなくなる。このブ
レークアウトを防止するには鋳造速度を遅くせざるを得
ず、生産性が低下する。また凝固シェルの厚さが不均一
になると鋳片の表面性状が悪くなる。このような問題点
はとくに大型鋳片に多（発生する。

そこで、大型鋳片鋳造時に発生する上記問題点を解消す
るために次のような大型鋳片製造法や装置が種々提案さ
れている。すなわち、 （１）溶鋼静圧を高める方法 タンデイシュとモールドを直結してモールド内の溶鋼静
圧（ヘッド）を高め、このヘッドで凝固シェルをモール
ド内面に押し付けると共に、モールドを鋳片の引き抜き
方向と直交する方向に振動させてパウダーの侵入をよく
し、シェルを均一凝固させる方法（特開昭５３−１３７
８２５号公報）。

（２）回転連続鋳造方法 高速で回転するモールドの中に溶鋼を鋳込み、遠心力に
よって凝固シェルをモールド内面に密着させて均一冷却
する方法。

（３）マルチテーパーモールド モールド内面が収縮する凝固シェルにできるだけ近づく
ように、その内面を鋳造方向に２段階に絞ったモールド
（実開昭５９−１６５７４８号公報）、及びモールド内
面が凝固シェルの収縮量に合致するように、モールド内
径を連続的に縮小させたモールド（実開昭５３−１３７
８２５号公報）。

しかしこれらの方法および装置にはそれぞれ次のような
欠点がある。

（１）の溶鋼静圧を高める方法では、タンデイシュとモ
ールドが直結されているためにパウダーを溶鋼中に注入
する装置が必要になる。またモールドへの振動を鋳造方
向と直交する方向に与えるために大幅な設計変更をしな
ればならない。

（２）の回転連続鋳造法においては、鋳造装置が複雑化
して製造コストの増加を招く。

（３）のマルチテーパーモールドは、垂直型鋳造機用の
ものであって鋳片を円弧状に引き抜く湾曲型鋳造機には
使用できない、また凝固シェルの収縮量に単に合致させ
るだけのテーパー量では鋳片の支持力が充分でなく、モ
ールド内でブレークアウトを起こす恐れがある。

（発明が解決しようとする課１ｌｌ） この発明の目的は、大型鋳片の鋳造時に凝固シェルの厚
さを均一にしてブレークアウトの防止と鋳造速度の上昇
を可能にし、さらに表面性状、の良好な鋳片を製造する
連続鋳造用モールドを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、連続鋳造法により大型鋳片を製造する際
に発生する前記問題点を解決するために種々検討を重ね
た結果、下記の知見を得た。

■モールド上部のメニスカス部で生成する初期凝固シェ
ルは、肉厚が薄い上に高温であるため強度も小さい、し
たがってこの部分ではシェルの収縮変形に沿うようなモ
ールド形状にして、シェルとモールドの間にパウダーを
均等に侵入させる必要がある。またメニスカス部では、
オフシレーシランによってシェルとモールドは周期的に
鋳造方向にずれるため、シェルの収縮変形にモールド形
状を完全に合わせることはできない、このずれによる形
状変化をできるだけ小さくするためにはモールド内面に
変曲点を設け、その軸方向断面形状をＳ字状に形成する
のがよい。

■モールド中間部ではモールドをできるだけシェルの収
縮に合わせるのがよい。

■モールド下部では凝固、シ、エルが厚（なって強度も
増加しているから、シェルをモールドに若干押し込むよ
うにしてＮ振力を生じさせ、モールド内面で凝固シェル
の自重を支えるようにすると円滑な鋳造ができる。

■湾曲型連続鋳造機に用いるモールドの場合には、鋳片
はモールドからピンチロールによって円弧状に引抜かれ
てゆくのでモールド軸心線を連続鋳造機の湾曲半径に一
致させる必要がある。

この発明は上記知見に基づいてなされたものであり、そ
の要旨は下記のとおりである。

（１）モールドの軸方向断面形状が下記（ａｌ〜（Ｃ）
のように形成されていることを特徴とする元型鋳片の連
続鋳造用モールド。

（ａ）メニスカス部では、メニスカスレベルを変曲点と
するＳ字状をなし、この変曲点より上側のモールド半径
が下記（１）式で表す曲率ｌ／ρに沿って広がること。

（ｂ）前記変曲点より下側の中間部では、モールド半径
が下記（１）式で示す曲率１／ρに沿って縮小すること
。

（Ｃ）モールド下部では、０．２〜２．０χ／ｍのテー
パーをなして収縮していること。

ここで、ｒはモールド半径、２は鋳造方向の距離である
。

（２）モールド軸心線が連続鋳造機の湾曲半径に一致し
ていることを特徴とする上記（１）の元型鋳片の連続鋳
造用モールド。

（作用） 以下、本発明のモールドについて図面を用いて詳しく説
明する。第１図は凝固シェルが半径方向に収縮する状！
（−Δｒで表している）を示したものである。この図か
ら明らかなように、凝固シェルはメニスカスＭの近傍か
らモールド中間部Ａにかけて著しく収縮するが、モール
ド下部Ｂの収縮量は小さい。

凝固シェルの厚さを均一にするためには、メニスカス近
傍のモールド形状をシェルの変形に沿うようにすればよ
いが、オツシレーシッンによりシェルとモールドは周期
的に鋳造方向にずれるので、周期内の任意位置における
シェル収縮に合わせることはできない。

例えば第２図に示すようなモールド（実開昭５９１６５
７４９号公報に開示されたモールド）において、オンシ
レーシラン振幅ｌが零になる位置ａ（メニスカスレベル
ｍに同じ）でシェル形状に合わせてモールドｌの型を決
めると、湯面２が上昇した位置すで凝固したシェル３と
、湯面２が下降した位置Ｃで凝固したシェル３は、幅方
向に大きな差ｄを生じる。このため場面のｂ位置で形成
された凝固シェル３は引き抜き時にモールドｌにより過
剰に押し込まれ、逆にＣ位置で凝固したシェル３はモー
ルド１との隙間が大きくなってエアーギャップを生じ、
均一厚さの凝固シェルを形成できなくなる。

そこでこの発明のモールドでは、第３図に示すようにメ
ニスカス部では、メニスカスレベルｍを変曲点１１とし
てＳ字状に形成し、この変曲点Ｈより上側ではモールド
半径が下記（１１式の曲率１／ρに沿って広がるように
形成し、変曲点１■より下側の中間部Ａでは、半径が（
１）式の曲率ｌ／ρに沿って狭くなるようにする。なお
図中に示すｌはオフシレージョンストロークである。

上記式中、ｒはモールド半径、２は鋳造方向の距離であ
る。

メニスカスＭ部とモールド中間部Ａを上記のようなＳ字
状に形状すると、その部分で形成された凝固シェル３は
、図示のように湯面２の上昇位置すと下降位置Ｃの位置
で形成されたシェルの幅方向の差ｄが小さくなって、鋳
片が引き抜かれる際シェル３がモールド１により過剰に
絞れたり、エアーギャップを生じたりすることなく速や
かにモールド下部Ｂへ移動してゆく。

また本発明のモールドにおいては、モールド下部Ｂのテ
ーパーを凝固シェル３が凝固収縮して形成されるテーパ
ーより若干大きくする。そうするのは、モールド内の凝
固シェルは、その自重、ピンチロールによる引き抜き、
およびオツシレーシジン等により鋳造方向の力を受ける
が、モールド下部Ｂでシェルとモールドを密着させて反
力を生じさせ、その力を分散させた方が安定した鋳造が
できるからである。そして前記モールド下部Ｂにつける
テーパーは、０．２〜２．０χ／−にする、その理由は
、０．２χ／ｌＩ未満では凝固シェルとモールド間にエ
アーギャップを生じて鋳造ができなくなり、方、２．０
χ／鳳を越えると凝固シェルがモールドに絞りこまれて
表面性状が悪くなるからである。

以上のことを更にわかり易くするため第４図を用いて説
明する。第４図では横軸がモールドの鋳造方向（Ｚ）の
距離を表し、縦軸がモールド及び凝固シェルの半径方向
の変化量（−Δｒ）を表している０図中ａ線が本発明の
モールドの内面形状を示し、ｂ線が凝固シェルの半径方
向の変化量を示している。なおＣ線は従来のモールド（
実開昭５３−１３７８２５号公報に提案されたモールド
）の形状を示している。

さて本発明のモールド（ａ！ｉｆ）は、変曲点Ｈより左
側、すなわちメニスカスＭより上側では、前記曲率ｌ／
ρで広がる方に変化（負の変化）し、変曲点Ｈより右側
のモールド中間部では、ｂ線で示す凝固シェルの変化に
合致する曲率１／ρで変化（正の変化）している、モー
ルド下部Ｂではｂ線（凝固シェルの変化〕の変化量より
すこし大きくなっている。またこの図から、本発明のモ
ールド（ａ線）と従来のモールド（Ｃ線）とはメニスカ
スから上側とモールド下部において大きく異なっている
ことがわかる。

最近では湾曲型連続鋳造機が使用されることが多いが、
この場合には第５図に示すように、モールド軸心線Ｇが
連続鋳造機の湾曲半径Ｒと一致するモールドｌを用いる
。そうすれば、垂直型または垂直ベンディング型と同様
に円滑な引き抜きができる。

（実施例） 第５図に示すようなメニスカス部がＳ字形状の大型鋳片
モールドに、中炭素ｆＩ４（重量％で、Ｃ：０．１５％
、Ｍｎ　：　０．６０％、Ｓ　ｌ　：　０．２８％、ｐ
：ｏ、ｏ２％、Ｓ　：　０．０１２％）の溶鋼を鋳込み
、モールドに８＋ｎ＋ストローク、１１０サイクル／分
のオフシレージョンを与えて直径２２０−の鋳片を製造
し、その表面性状を調べた。

モールド諸元は、長さが９００１−１軸心線の湾曲半径
が１０ｍであり、Ｓ字部変曲点の上側と下側のモールド
半径を下記のようにして定めた。

メニスカスから１００ｍ園まで下の中間部では、モール
ド半径が曲率１　／　ｐに沿って収縮するように、半径
減少量Δｒをシェルの収縮変形に近似する下記（２）式
にもとづいて求め０．４−■にした。

Δ「スーＦＴＴτＴ工　　Ｃ，Ｉ定数　　（２）メニス
カスより上側では、モールド半径が曲率１　／　ｐに沿
って広がるようにその増加率Δｒを下記（３１式により
定めた。

Δｒ　ｃ−ｃ　ｎ　　　　Ｃｓｒ定ｔｌｌ　　（３）ま
たモールド下部（前記１００ｍ−より下部）のテーパー
は第１表に示すとおりにした。

なおこの発明の効果を明確にするため、従来のマルチテ
ーパーモールド（実開昭５３−１３７８２５号公報のモ
ールド）を用い同じ条件で鋳造をした。

その結果を第１表に示す、同表から明らかなよに、メニ
スカス部をＳ字状に形成し、かつモールド下部に０．２
〜２．０χｌ−のテーパーをつけた本発明のモールドの
場合には、ブレークアウトも起こらず鋳片表面の凹凸も
小さい、しかし下部のテーパーが０．１　Ｘ／ｓのとき
にはエーアーギャップが生じて鋳造不可能になり、テー
パーを２．５１／−にした場合には表面割れを生じた。

一方、従来のモールドでは表面割れはなかったが、その
凹凸は本発明モールドの４〜５倍の大きさになっている
。

′７ｉ１４１　　表 （発明の効果） 以上説明したように、本発明のモールドを用いれば均一
厚さの凝固シェルを形成できるので、ブレークアウト発
生の心配なく鋳造速度をあげることができる。また凝固
シェル厚さの均一化により鋳片表面性状が良くなるなど
、きわめてすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、凝固シェルが鋳造方向で収縮する状態を示す
図、 第２図は、従来のモールドで鋳片を鋳造する状態を説明
する図、 第３図は、本発明のモールドで鋳片を鋳造する状態を説
明する図、 第４図は、本発明のモールド内面の断面形状を説明する
図、 第５図は、本発明の湾曲型連続鋳造機に用いるモールド
の図、 である。 １はモールド、２は場面、３は凝固シェル。 第 図 第 図 閂 涛遣方閘（Ｚｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モールドの軸方向断面形状が下記（ａ）〜（ｃ）
   の条件を満足することを特徴とする大型鋳片の連続鋳造
   用モールド。 （ａ）メニスカス部では、メニスカスレベルを変曲点と
   するＳ字状をなし、この変曲点より上側のモールド半径
   が下記（１）式で表す曲率１／ρに沿って広がること。 （ｂ）前記変曲点より下側の中間部では、モールド半径
   が下記（１）式で示す曲率１／ρに沿って縮小すること
   。 （ｃ）モールド下部では、０．２〜２．０％／ｍのテー
   パーをなして収縮していること。 １／ρ＝−（ｄ＾２ｒ／ｄｚ＾２／｛１＋（〔ｄｒ〕／
   〔ｄｚ〕）＾２｝＾３＾／＾２（１）ここで、ｒはモー
   ルド半径、ｚは鋳造方向の距離である。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の大型鋳片の連続鋳造
   用モールドにおいて、モールド軸心線が連続鋳造機の湾
   曲半径に一致していることを特徴とする大型鋳片の連続
   鋳造用モールド。