JPS649904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクラツド材からなる少なくとも１つの
側板をこれより薄い他の側面板と溶接して１つの
管状中空体にすることによつて製品インゴツトの
寸法に相当する中空体を製造し、この中空体を大
きい外型に挿入し、外型の底と中空体下端の間お
よび外型の側面と中空体側面の間に細粒の耐火断
熱材料を充てんし、続いて中空体に心材を鋳造す
る、クラツドしたインゴツトとくにクラツドした
スラブを製造する方法に関する。

融着または溶融クラツドするこの西独特許第
736672号明細書から公知の方法によれば所望の全
面的融着は鋳造の間には達成されない。この公知
中空体に鋳造する際流入する鋼（心材）が極度に
過熱されていなければ、クラツド材からなるかな
り厚い側板はチル鋳型壁のように作用する。鋳造
された心材は鋳型内のインゴツトのように冷却お
よび収縮の際側板から離れ、間隙が発生する。こ
の間隙はさらに側板自体が溶鋼によつて片面加熱
され、それによつて外側へ湾曲し、枕状に反るこ
とによつて拡大される。

心材を鋳造した中空体が鋳型内で冷却する間お
よび予熱炉内で再加熱する際、冷却する心材（普
通鋼）および加熱されるクラツド材（多くは特殊
鋼）の収縮および膨張傾向が重なり、交差する。
それによつて間隙形成がさらに助長される。間隙
は端部側に向つて開くので、クラツド材と心材の
間に普通の外気が侵入する。それによつて間隙の
表面が酸化され、この酸化はさらに温度上昇によ
つて促進される。後の圧延の際の結合は発生した
酸化膜のためもはや不可能である。

クラツド材と心材の間の鋳造によつて行われる
密接な結合は側板の心材に比してかなり大きい熱
容量のため達成困難であり、心材が著しく過熱さ
れている場合にのみ可能である。さらに溶融は熱
導出の差のためクラツド材表面の端縁近くでは中
心部より少ない。心材はクラツド材の溶融によつ
て不純化される。心材のCr、NiCまたはMnによ
る不純化によつて少量の溶融でも不良品が生ず
る。さらにクラツド材はその際薄く、不均一にな
る。

クラツドしたインゴツトの後の圧延後にクラツ
ド材の十分に厚い層を保証するため、側板の材料
厚さは通常クラツドしたインゴツトの全厚の３〜
15％であり、西独特許第736672号から公知の方法
によればこの厚さの比は上記上限より上にある。
しかしこのような寸法比の場合、初め普通の温度
を有する側板のもつぱら溶融心材の熱含量による
十分な加熱および融着は達成がきわめて困難であ
る。

溶鋼を２つのクラツド板の間へ鋳造する他の研
究および提案が多数行われた。その際目標はつね
に鋳造後にすでにクラツド材からなる側板の融着
を介して密接な結合をつくることにあつた。高く
過熱された鋼すなわち高い鋳造温度で作業する場
合、この温度と中空体の材料厚さを互いに適合さ
せて溶融開始、融着および冷却の間の狭い範囲で
確実に作業することは実際上困難であることが明
らかになつた。側板面すなわち中空体のクラツド
板のない側面は西独特許第736672号によれば薄板
からなるので融着する。さらに心材の著しい過熱
によりエネルギー費用が高くなる。

さらに本出願人の西独特許第2333359号明細書
からクラツドしたインゴツトの製法が公知であ
り、これによればクラツド板は鋳型の壁に密接し
て配置され、その際その狭い側面には間隙が残さ
れる。この狭い側面は後の心材鋳造の際心材と収
縮（融着でなく）によつて密接に結合されるの
で、クラツド板と心材の間に間隙が形成される場
合の周縁のシールが得られる。

しかしこの公知法は比較的厚いクラツド板にし
か適当でない。というのは所望のシールすなわち
クラツド板の狭い側面と心材の間の収縮シールの
程度はこの狭い側面の表面積に応じてその面積増
大とともに改善されるからである。しかしクラツ
ド材は明らかに心材より高価であり、したがつて
クラツド材の量比はできるだけ小さく保持すべき
なので、厚いクラツド材を必要とするこの公知法
は比較的まれにしか使用されなかつた。さらにエ
ネルギー費用が高くなる。

本発明の目的は公知法の欠点を避け、クラツド
材と心材の間の雰囲気に通ずる開いた間隙の形成
を避け、それによつて圧延過程で両材料の間の十
分な結合を達成し、かつエネルギーを節約しうる
ように、前記の方法を改善することである。

この目的は中空体を外型へ挿入する前に、中空
体の下端に溶接した底板により下部を閉鎖し、中
空体の上端範囲へカバー板をかぶせることによつ
て解決される。

この底板およびカバー板の２つの板によりクラ
ツド材と心材の間に形成される間隙が外部雰囲気
に通じないことが達成される。それによつてその
内面は酸化されず、後の圧延の間に行われる両材
料の結合は妨害されない。本発明の方法によれば
側板は鋳造の間に枕状に外側へ膨れるけれど、周
辺は側面板、底板およびカバー板と結合している
ので、開いた間隙が発生しない。

純圧延クラツド法と異なり、心材に面する側板
の表面の特殊な形成は不用であり、とくにこの表
面は完全に平らである必要がない。心材鋳造の際
側板のすべての凹凸は心材で充てんされ、次の収
縮の際この側板面の複製が形成される。それゆえ
側板および心材は後の圧延の際行われる結合のた
めすでに形状が互いに適合している。

しかし本発明の方法の場合、凝固したクラツド
されたインゴツトを１ヒートで、とくに最高可能
の圧延温度でエネルギーを節約しながら圧延しう
ることはとくに有利である。この場合クラツドし
たホツトインゴツトは中間加熱なしに、なお存在
する熱を利用しながら製品に圧延することができ
る。インゴツトの圧延温度への再加熱が避けられ
るので、これは全体として著しいエネルギー節約
を意味する。

耐火断熱材料による断熱のため、心材は比較的
遅く、普通の鋳型鋳造の際より著しく遅く凝固す
る。その際断熱材によつて熱導出を広範囲に制御
することができる。インゴツトは徐々に目的の圧
延温度に近付けられ、または数時間にわたつて圧
延に十分な高温範囲に保持することができる。し
たがつて圧延ミルが大きい隘路である場合、圧延
ミル故障の場合または圧延ミルへの輸送路が長い
場合にも再加熱が避けられる。それゆえクラツド
したインゴツトを圧延のため取出すために十分な
時間と温度の余猶が得られる。

底板は原則として周辺が密に中空体の下端に溶
接されているけれど、カバー板は中空体の上端に
同様周辺が密に溶接され、その際は注入孔を備え
なければならず、または底板は中空体の心材鋳造
後、溶融心材の湯面へ置かれる。カバー板はすべ
ての他の板のようにできるだけ薄い肉厚を有しな
ければならず、かつちようどなお溶解しない厚さ
であるので、カバー板（および他の板）と心材の
間の密接な結合は鋳造過程ですでに達成される。
比較的薄い板は心材インゴツトの収縮運動にごく
小さい抵抗をもつて追ずいするので、クラツクが
発生しない。

外側へ凸に湾曲する底板およびカバー板が有利
である。これはクラツドしたインゴツトの圧延の
際通常くびれを示す位置に材料の余猶を与える。
それによつてクラツドしたインゴツトの全体とし
て利用しうる割合が大きくなる。

とくに注入孔を有するカバー板を鋳造前に溶接
する際に中空体またはカバー板の上へフードをか
ぶせ、鋳造の際カバー板より上まで充てんするの
が有利である。心材のカバー板より上にある部分
は注入孔の下に形成される収縮パイプを充てんす
る。これが可能になるように、フード範囲は側面
および上方に対し底部範囲より十分に断熱しなけ
ればならない。

心材で中空体を充てんした後に初めてカバー板
を溶融心材の表面へかぶせる場合、形成される収
縮パイプは完全に充てんされないけれど、心材は
カバー板によりとくに外気に対し閉鎖されて保持
される。

クラツド材からなる側板の肉厚はインゴツトの
厚さの約５〜15％である。それによつて薄板に圧
延する際もなお十分な厚さのクラツド被覆が得ら
れる。

側面板、底板およびカバー板の肉厚はインゴツ
トの高熱に耐えるように選ばれ、その内面の塗型
および他の手段によつて板が鋳造の間にスラグ化
または酸化しないことが保証される。

心材鋳造後、上方への熱放出を抑制するため、
鋳造後上部にも耐火断熱材料の層が配置される。
この層の厚さならびに側面層および底部層の厚さ
は鋳造過程のそれぞれのパラメータに応じて選ば
れる。とくに断熱材料の熱伝導度および熱容量を
包囲する外型および心材の熱含量とともに考慮す
る。この場合目的は普通の1450〜1100℃の圧延温
度が確実に達成されるように熱導出を調節するこ
とである。

耐火断熱材料としてはとくに流動性の砂が挙げ
られる。それは砂は通常安価に入手できるからで
ある。さらにスラグサンド、シヤモツト、粘土等
常用の流動性耐火粉粒材料が使用される。融点お
よび焼結温度が1500℃を超えることだけが重要で
ある。場合により断熱材料と中空体外面の間に冷
却の際間隙が発生しないように、断熱材料を介し
て側面板および側板へ横方向の軽い圧力をおよぼ
すことができる。

中空体の外壁が酸化するのを防ぐため、断熱材
料に少し粉炭を混合し、または断熱材料の上部を
炭素含有断熱粉末でカバーする。

原則として外型と中空体の全間隙はもつぱら細
粒耐火断熱材料で充てんされるけれど、時間と労
力を節約するため、中空体と外型の間の間隙を層
状に形成し、たとえば外側に永久断熱層を設け、
中空体に直接接触する層のみに細粒耐火断熱材料
を使用するのが有利である。

本発明の方法によれば十分な断熱のため早過ぎ
る凝固の心配がないので、鋳造温度を非常に低く
保持することができる。徐冷により心材の十分な
約質化が達成され、同時に心材は少し過熱されて
いる場合、冷却速度が低いため中空体内で合金す
ることもできる。インゴツトの低い冷却効果およ
び遅い凝固により、心材を非常に高い純度に調節
することができる。というのは心材は非常に長時
間液状を保持し、熱の流れが心材を長時間循環
し、介在粒子が良好に浮上して分離されるからで
ある。

鋳造前に木炭等の軽い材料を中空体へ添加する
のが有利である。この材料は心材の場面とともに
上昇し、上方への熱放射を抑制する。さらにこの
材料は中空体内の雰囲気を還元性にし、酸化物ま
たはスラグ粒子を還元する。しかしこの場合これ
らの材料が心材の組成に影響しないことが前提で
ある。

クラツド材からなる側板の厚さは、鋳造熱で圧
延し、側板の圧延熱を心材の熱含量から得る場
合、鋳造する溶融心材の熱含量によつて制限され
る。通常10〜40トンの間にわたるインゴツトのサ
イズに応じて側板の厚さは５〜15％が有利であ
る。側板の厚さがもつと大きい場合、西独特許第
2333359号明細書による収縮法が場合により有利
である。

中空体の内面は金属的に光つていなければなら
ず、クラツド表面および場合により内面も鋼でぬ
れたときに初めて燃焼する塗型で保護しなければ
ならない。ためせきにより上注ぎの際クラスト発
生が避けられる。

第１図または第２図に示す鋳型として役立つ中
空体はそれぞれクラツド材料からなる２つの側板
２０，２１、２つの側面板２２，２３、底板２４
およびカバー板２５から形成される。第２図に示
すように２つの側面板２２，２３および底板２４
は帯板をＵ形に曲げることによつて１体に製造さ
れる。側板２０，２１は第２図に破線で示すよう
に、このように形成されたＵ形体へ挿入され、内
面および外面から溶接される。溶接シーム２６お
よび２７は第１図に示される。カバー板２５は外
側から溶接され、この板は注入孔２８を有する。
したがつてカバー板２５は底板２４とほぼ同じ寸
法を有する。

鋳造前に、溶接したカバー板２５の上へフード
２９が設置される。フードにより鋳造過程で注入
孔２８より上まで充てんされ、フードの断熱壁の
ため心材のカバー板２５より上にある部分が十分
長く溶融状態に保持され、それによつて注入孔２
８より下に形成される収縮パイプが充てんされ
る。

第２図による鋳造前に溶接したカバー板２５を
有する中空体の代りに、第３および４図にはカバ
ー板２５の異なる実施例が示される。この図から
明らかなようにこの実施例のカバー板は底板２４
より小さい寸法を有し、第４図に示すように十分
な間隙をもつて中空体へ嵌められる。このカバー
板はフツク３０を有し、このフツクはカバー板２
５が中空体上縁より数cm下に保持されるように形
成される。

第３および４図のカバー板２５は溶融心材の液
面上に置かれる。この場合カバー板２５と側板２
０，２１または側面板２２，２３との間の間隙を
通つて一定量の溶融心材が上へ溢出し、カバー板
２５を第１および２図の実施例のように鋳造前に
溶接する必要なく確実なシールが保証される。

第１図に示す中空体の周囲は中空体と外型３１
の間の間隙を充てんする２層の耐火断熱材料によ
つて包囲される。第１図に示すように断熱材料の
２つの層３２，３３が存在する。外層３２は軽量
耐火物―アスベスト板の永久ライニングとして製
造される。内層３３は砂からなる。この内層３３
は個々の鋳造過程の後に除去され、次に新たな中
空体の挿入後再び充てんされる。

鋳造した中空体を除去した後、内層３３は外型
３１の底へ滑り落ちる。同様軽量耐火物板の１部
が崩壊する。この有利に流動性の材料は再び外型
３１から取出さなければならない。そのため外型
３１の底部を粉粒体材料容器のようにホツパ状に
形成するのが有利であり、下のフラツプの開放に
よつて耐火断熱材料の流動性部分はホツパ状下端
から滑り落ちる。それによつて耐火断熱材料の循
環が著しく簡単になる。

図示のように板２２〜２５の肉厚は２つの側板
２０′，２１の肉厚より著しく小さい。側板２０，
２１の肉厚はそれぞれ中空体の全幅の約10％であ
る。板２２〜２５の厚さは中空体断面の大きい辺
の寸法の約２％である。耐火断熱材料の厚さは使
用する材料の物理的性質に応じて鋳造した材料の
冷却が十分遅く、かつこの材料の均質化が十分良
好に達成されるように大きく選ばれる。耐火断熱
材料の全厚は50cm以上が有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図はインゴツト鋳型の横断面図、第２図は
カバー板に注入孔を有する第１図の中空体の分解
斜視図、第３図はカバー板に注入孔を有しない中
空体の斜視図、第４図は第３図中空体の鋳造後の
縦断面図である。 ２０，２１…側板、２２，２３…側面板、２４
…底板、２５…カバー板、２９…フード、３０…
フツク、３１…外型、３２，３３…断熱材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) クラツド材からなる少なくとも１つの側
   板をこれより薄い他の側面板と結合して１つの
   管状中空体にすることによつて製品インゴツト
   の寸法に相当する中空体を製造し、 (b) この中空体を大きい外型内へ挿入し、外型の
   底と中空体下端の間および外型の側面と中空体
   側面の間に細粒の耐火断熱材料を充てんし、 (c) 続いて中空体へ心材を鋳造するクラツドした
   インゴツトを製造する方法において、中空体を
   外型へ挿入する前に中空体の下端 に溶接した底板により下部を閉鎖し、中空体の上
   端範囲へカバー板をかぶせることを特徴とするク
   ラツドしたインゴツトを製造する方法。 ２ カバー板に注入孔を設け、カバー板を心材鋳
   造前に中空体上端縁に密に溶接する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ カバー板を、中空体に心材を注型した後に溶
   融心材の表面へ配置する特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ４ 中空体の上または注入孔を備えるカバー板の
   上へフードを設置し、鋳造の際カバー板を超える
   まで注型する特許請求の範囲第２項または第３項
   記載の方法。 ５ クラツド材としてインゴツトの厚さの３〜15
   ％とくに３〜10％の肉厚の材料を選択する特許請
   求の範囲第１項から第４項までのいずれか１つに
   記載の方法。 ６ 側面板の肉厚がインゴツト断面の長辺の0.2
   〜２％であり、かつインゴツトの高熱に耐えるよ
   うに選ばれている特許請求の範囲第１項から第５
   項までのいずれか１つに記載の方法。 ７ 中空体の上部も鋳造後に耐火断熱材料でカバ
   ーする特許請求の範囲第１項から第６項までのい
   ずれか１つに記載の方法。 ８ 少なくとも中空体の金属的に光つた内面を高
   融点塗型で被覆し、この被覆が溶鋼でぬれたとき
   初めて分解し、かつ燃焼する特許請求の範囲第１
   項から第７項までのいずれか１つに記載の方法。 ９ 断熱材料として流動性の砂、スラグサンド、
   シヤモツト、粘土または他の常用耐火性粉粒材料
   を使用し、その融点および焼結温度が1800Kを超
   え、この断熱層の厚さがインゴツト断面の長辺の
   ５〜50％である特許請求の範囲第１項から第８項
   までのいずれか１つに記載の方法。 １０ 鋳造初期にとくに側面板からの熱導出をそ
   こにある断熱材料の水分およびあとからの注水に
   よつて促進し、圧延温度の範囲で乾燥した断熱材
   料のみによつて温度を保持する特許請求の範囲第
   １項から第９項までのいずれか１つに記載の方
   法。 １１ 流動性断熱材料に１重量％までの粉炭を混
   合し、または断熱材料の最上層を炭素含有断熱粉
   末でカバーする特許請求の範囲第１項から第１０
   項までのいずれか１つに記載の方法。 １２ 鋳型と中空体の間隙の範囲の１部を永久断
   熱層として軽量耐火物―アスベスト板等でライニ
   ングし、流動性断熱材料を中空体とこの永久ライ
   ニングの間隙のみに充てんする特許請求の範囲第
   １項から第１１項までのいずれか１つに記載の方
   法。 １３ 鋳造温度をなべから流出しうる最低温度に
   保持する特許請求の範囲第１項から第１２項まで
   のいずれか１つに記載の方法。 １４ 心材（鋼）の熱に応じて中空体に５％まで
   の合金金属を合金する特許請求の範囲第１項から
   第１３項の１つに記載の方法。 １５ 鋳造前に木炭または同様の浮遊性材料を中
   空体へ装入し、この材料が鋼の上昇の際、上方へ
   の放射を抑制し、中空体内を還元性雰囲気にし、
   酸化物およびスラグを還元し、同時に心材（鋼）
   の組成をほとんど変化しない特許請求の範囲第１
   項から第１４項までのいずれか１つに記載の方
   法。 １６ クラツド材からなる少なくとも１つの側板
   およびこれより薄い他の側面板、底板およびカバ
   ー板を有する中空体ならびにこの中空体を挿入す
   る大きい外型からなり、外型の底と中空体下端の
   間および外型の側面と中空体側面の間に細粒の耐
   火断熱材料の層が配置されている、クラツドした
   インゴツトを製造する装置において、中空体が直
   方体の形であり、側板、側面板および底板が少な
   くとも１つの溶接シームにより結合されているこ
   とを特徴とするクラツドしたインゴツトを製造す
   る装置。 １７ カバー板２５が注入孔２８を有し、カバー
   板の周縁が側板２０または２１および側面板２
   ２，２３と溶接されている特許請求の範囲第１６
   項記載の装置。 １８ 相対する２つの側面板２２，２３および底
   板２４が１体の帯板をＵ形に曲げて製造したもの
   である特許請求の範囲第１６項記載の装置。