(57)【要約】【課題】インゴット鋳造の場合の押し湯の効果を、簡単な設備及び複雑な制御を必要としない簡単な作業によって実現する。【解決手段】鋼の連続鋳造において、鋳造終了後、鋳片１の最上部である最終凝固部１ａの未凝固部分１ａａに、例えばかさ密度が３００kg／m3〜３５００kg／m3である筒形状の耐火物３を、３００〜１０００mm浸漬させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼の連続鋳造において、鋳造終了後、鋳片の最上部である最終凝固部の未凝固部分に筒形状の耐火物を浸漬させることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記耐火物は、かさ密度が３００kg／m3〜３５００kg／m3であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記耐火物の内面の横断面積は鋳型の内面の横断面積の１５〜７０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記耐火物の浸漬深さは３００〜１０００mmであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項５】
前記耐火物は、平面状若しくは湾曲状の耐火物を２個以上接続して筒形状にしたものであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼を連続鋳造する場合に、鋳片の最上部である最終凝固部に発生する引け巣などの非定常部の長さを短くすることができる鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼の連続鋳造においては、鋳込みの最終部では、鋳込み終了後、鋼でできた構造物（いわゆる、冷材）を投入した後引抜く方法、もしくは、何もしないでそのまま引抜く方法、の何れかの方法が採用されている。
【０００３】
前記方法で製造した鋳片１の最上部である最終凝固部１ａには、図３に示すように、引け巣Ａが発生し、当該引け巣Ａが発生した部分は圧延材料としては使用できない。従って、歩留まりを向上するためには、引け巣の長さをできるだけ短くする必要がある。なお、図３中の２は鋳型を示す。
【０００４】
前記引け巣の長さを短くする方策として、インゴット鋳造の造塊工程では、鋳型の上部に押し湯といわれる耐火物を設置して最上部の凝固速度を遅らせることが行われている。
【０００５】
例えば特許文献１では、下注ぎ造塊法において、図４に示すように、定盤１１の上に載置した鋳型１２の上部に押し湯ボード１３を設置している。なお、図４中の１４は鋳型１２に注入する溶鋼１５の注入管、１６は前記注入管１４と連続するように前記定盤１１及び前記鋳型１２の底部に形成された湯道を示す。
【０００６】
しかしながら、連続鋳造においては、鋳込みの終了時にだけ、図５に示すように、鋳型２の上部に特許文献１の押し湯ボードのような耐火物３を設置することは困難である。しかも、鋳型２の上部に前記耐火物３を設置する場合、メニスカス部は耐火物３よりも下方に設置しなければならないので、鋳型２の上端からメニスカス４までの距離が長くなって操業中に湯面が見づらくなり、操業上問題が発生する。
【０００７】
一方、鋳込みの終了後に特許文献１の押し湯ボードのような耐火物を設置しようとすると、作業上、以下のような工程を採る必要があるが、このような作業は非常に難しく、煩雑であって、また、危険である。
【０００８】
１）鋳込みの終了後に湯面を下げる。
２）鋳型の上部に耐火物を設置する。
３）タンディッシュを再度開口して溶鋼を注入する。
【０００９】
従って、連続鋳造の場合は、インゴット鋳造の場合のような押し湯を設置することはせず、鋳造末期の鋳造速度を遅くするなどの方法を採用することによって、発生する引け巣の長さを短くしている。
【００１０】
例えば特許文献２では、鋳片の最後端部が鋳型を出ると、二次冷却水の水量を低減し、最後端部の凝固が完了すると二次冷却水の水量を元に戻すとともに、最後端部の凝固完了後は鋳片の引き抜き速度を増速する方法が開示されている。また、特殊な例として、特許文献３では、鋳造終了後に鋳片の上部をプラズマ又はアークによって加熱する方法が開示されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献２で開示された方法は、二次冷却水の水量制御などが複雑になる。また、特許文献３で開示された方法は、大きな設備投資が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４９５８４８６号公報
【特許文献２】特許第２７１２９２０号公報
【特許文献３】特許第４６１３４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、連続鋳造の場合、インゴット鋳造の場合のような押し湯を設置していなかったので、発生する引け巣の長さを短くするためには二次冷却水の水量制御などが複雑になったり、大きな設備投資が必要になるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明者らは、インゴット鋳造の場合の押し湯の効果が、連続鋳造においてどの程度得られるのかについて考察した。その結果の１例を図１に示す。図１は鋳造終了から３６００秒後の鋳片後端部の液相率を示した図で、紙面左側は押し湯がない場合、紙面右側は押し湯がある場合を示している。図１より、押し湯がない場合に比べて押し湯を設けた部分の液相率が多いことが明らかである。すなわち、連続鋳造の場合も鋳型に押し湯を設けることで、鋳片の最上部である最終凝固部の凝固速度を遅くできることが明らかとなった。
【００１５】
そこで、発明者らは、二次冷却水の水量制御を変更することなく、しかも、大きな設備投資を必要とすることなく、インゴット鋳造の場合の押し湯の効果を連続鋳造において実現することについて考察した。
【００１６】
本発明は、前記考察の結果に基づいてなされたものであり、インゴット鋳造の場合の押し湯の効果を、連続鋳造においても簡単な設備で、しかも、複雑な制御を必要としない簡単な作業によって実現することを目的としてなされたものである。
【００１７】
前記目的を達成するため、発明者らは、鋳込み中には鋳型の上部に押し湯を設置せず、鋳込みの終了後に押し湯の効果を得ることができる耐火物を鋳型内の溶鋼中に沈める方法を考え、以下の本発明方法を成立させた。
【００１８】
すなわち、本発明は、
鋼の連続鋳造において、鋳造終了後、鋳片の最上部である最終凝固部の未凝固部分に筒形状の耐火物を浸漬させることを最も主要な特徴としている。
【００１９】
前記本発明方法は、耐火物の浮き上がりを防止するための耐火物の押し付け設備を使用するだけで、しかも二次冷却水の水量の複雑な制御を必要とすることなく実施することができる。
【００２０】
そして、前記本発明では、鋳片の最上部である最終凝固部の未凝固部分に浸漬させた筒形状の耐火物によって、鋳片の最終凝固部の凝固速度を遅らせることができる。
【００２１】
本発明に使用する耐火物は、かさ密度が３００kg／m3〜３５００kg／m3であることが望ましい。前記耐火物は、鋳片の最上部である最終凝固部の凝固速度を所定の速度まで遅らせる観点、及び凝固速度が遅くなり過ぎて製造能率が悪くならない観点からは、８００℃での熱伝導率が０．１〜０．５W／(m・k)の範囲であることが望ましい。そして、耐火物の熱伝導率とかさ密度はほぼ比例することから、本発明では、前記熱伝導率の前記範囲の確認が容易なかさ密度を前記の範囲のように規定している。
【００２２】
また、本発明では、鋳型の内面の横断面積に対する耐火物の内面の横断面積は、前記かさ密度の規定と同様の観点から考えた場合、鋳型の内面の横断面積の１５〜７０％であることが望ましい。
【００２３】
また、本発明では、鋳片の最終凝固部の未凝固部分への前記耐火物の浸漬深さが短すぎると、押し湯の効果がない一方、長すぎると押し湯の効果は増加するものの、製品歩留まりが悪くなる。発明者らが検討した結果によれば、前記耐火物の浸漬深さの最適長さは３００〜１０００mmの範囲であった。
【００２４】
本発明に使用する前記耐火物は、所定の強度が得られるものであれば、筒形状に一体成形したものに限らず、平面状若しくは湾曲状の耐火物を２個以上接続して筒形状にしたものでも良い。また、筒形状であれば、円形状に限らず多角形状でも、また、矩形状でも良いが、鋳型の横断面形状と相似形状であることが望ましい。
【００２５】
本発明に使用する前記耐火物の組成は、連続鋳造する鋼の成分に影響を及ぼすことがなければ、特に限定されない。例えばSiO2、Al2O3、MgO、パルプなどの有機物を主成分とし、Ca、Fe、Na、Zr等の酸化物や、発熱材として金属Al等を含有するものが使用可能である。なお、主成分とは、本発明では、１０質量％以上含有することをいう。
【００２６】
また、本発明に使用する前記耐火物の厚さも、所定の強度が得られれば特に限定しないが、発明者らが検討した結果によれば、３０mm〜１５０mmの範囲が望ましいことが分かっている。耐火物の厚さが３０mm未満の場合は所定の強度が得られない場合がある一方、１５０mmを超えると強度的には問題はないものの、耐火物の押し付け設備を大きくする必要があるからである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、鋳造の終了後に、鋳片の最終凝固部の未凝固部分に筒形状の耐火物を浸漬させることによって、下注ぎ造塊における押し湯の考え方を従来は適用することができなかった連続鋳造にも適用することができ、鋳片後端部の凝固速度を遅らせることができる。従って、インゴット鋳造の場合の押し湯の効果を、筒形状の耐火物と当該耐火物の押込み治具を使用するだけで、二次冷却水の水量制御や鋳片の引き抜き速度制御を変更することなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】連続鋳造における押し湯の効果を説明する図で、紙面左側は押し湯がない場合、紙面右側は押し湯を設置した場合の鋳造終了から３６００秒後の鋳片の最終凝固部の液相率を示した図である。
【図２】本発明の鋼の連続鋳造方法を説明する図で、（ａ）は鋳造終了後、鋳片の最終凝固部の未凝固部分に筒形状の耐火物を浸漬させる直前の状態を示す斜視図、（ｂ）は前記耐火物を浸漬させた後の縦断面図、（ｃ）は最終凝固部に発生する引け巣を説明する図である。
【図３】連続鋳造した鋳片の最終凝固部に発生する引け巣を説明する図である。
【図４】下注ぎ造塊法における鋳型の上部に設置した押し湯ボードを説明する図である。
【図５】連続鋳造において、鋳込みの終了時にだけ鋳型の上部に図４に示した押し湯ボードのような耐火物を設置する場合について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、インゴット鋳造の場合の押し湯の効果を、簡単な設備及び複雑な制御を必要としない簡単な作業によって実現することを目的とするものである。
【００３０】
そして、前記目的を、鋳造終了後、鋳片の最上部である最終凝固部の未凝固部分に筒形状の耐火物を浸漬させることで実現した。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の鋼の連続鋳造方法を、図２を用いて説明する。
垂直式連続鋳造機の、内径が８００mmの横断面が円形の鋳型２に、転炉から下記表１に示す成分組成の溶鋼を４０トン注入し、１００mm／minの鋳造速度で連続鋳造した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
そして、鋳造が終了した後、鋳片１の最上部である最終凝固部１ａの未凝固部分１ａａに、外径が５００mm、内径が４４０mmで長さが４００mmの耐火物３を鋳型２の上方から挿入し、前記未凝固部分１ａａに３８０mm浸漬させた。浸漬させた耐火物３の組成はAl2O3が６０質量％、SiO2が３８質量％、その他が２質量％で、耐火物３のかさ密度は１２００kg／m3であった。
【００３４】
前記耐火物３は、鋳型２の上方から吊下げた１０００kgの錘５を耐火物３の上に降ろすことによって、耐火物３を前記未凝固部分１ａａに３８０mm押込み、前記未凝固部分１ａａから受ける浮力によって耐火物３が浮き上がるのを防止した。
【００３５】
前記した状態を維持して、鋳片１の最終凝固部１ａが完全に凝固した後、耐火物３が挿入された部分を切断して鍛造工程に送った。
【００３６】
本発明方法の効果を確認するために、本発明方法によって鋳造した前記鋳片１と、鋳造の終了後に、鋳片１の最終凝固部１ａの未凝固部分１ａａに耐火物３を浸漬させない以外は前記本発明方法と同じ条件で連続鋳造した鋳片を比較した。
【００３７】
鋳片１の最終凝固部１ａの未凝固部分１ａａに耐火物３を浸漬させた本発明方法の場合は、耐火物を浸漬させた最上部の３８０mmの部分にのみ引け巣が発生したので、引け巣が発生した最上端から３８０mmを切断した。
【００３８】
一方、鋳片１の最終凝固部１ａの未凝固部分１ａａに耐火物３を浸漬させなかった場合は、発生した引け巣は５００mmを超え、その下部にも小さい空隙が発生したので、最上端から６００mmを切断した。
【００３９】
製造した鋳片１の長さは８mであったので、本発明方法の場合、従来方法と較べて、製品歩留まりは２．７５％向上した。
【００４０】
本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００４１】
例えば、本発明方法に使用する耐火物３のかさ密度、寸法、形状や、耐火物３の浸漬深さ、鋳型２の内面の横断面積に対する耐火物３の内面の横断面積の比率は、実施例で示したものに限らず、課題を解決するための手段で説明した範囲内であれば本発明の効果を得ることができる。
【００４２】
また、実施例では、垂直式連続鋳造に本発明方法を適用しているが、本発明方法は、垂直式連続鋳造に限らず、湾曲式連続鋳造等の他の連続鋳造にも適用が可能である。
【００４３】
また、実施例では、円形断面の丸鋳片の連続鋳造について説明しているが、本発明方法は、矩形断面の角鋳片の連続鋳造にも適用できる。その際、実施例では、耐火物３の外形は鋳型２の内径と相似であるが、必ずしも相似形でなくてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１    鋳片
１ａ    最終凝固部
１ａａ    未凝固部分
２    鋳型
３    耐火物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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