(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する一対の長辺銅板と、この長辺銅板に挟持され、長辺銅板内を移動可能な一対の短辺銅板とを具備した連続鋳造用幅可変鋳型において、短辺銅板の溶鋼と接触しない側の摺動面には段差が設けられており、当該摺動面と長辺銅板との接触面の厚みが１０〜２５ｍｍであることを特徴とする連続鋳造用幅可変鋳型。
【請求項２】
相対する一対の長辺銅板と、この長辺銅板に挟持され、長辺銅板内を移動可能な一対の短辺銅板とを具備した連続鋳造用幅可変鋳型において、短辺銅板の溶鋼と接触しない側の摺動面は斜めに切断されており、当該摺動面と長辺銅板との接触面の厚みが１０〜２５ｍｍであることを特徴とする連続鋳造用幅可変鋳型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造用幅可変鋳型に関するもので、特に、連続鋳造中に鋳型短辺を移動させて鋳片幅を変更しても、長辺銅板の表面及び短辺銅板の摺動面に鋳片幅変更に伴う疵発生が少ない連続鋳造用幅可変鋳型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造では、生産性向上のために鋳造中に鋳片幅を変更しつつ、多数のヒートを連続連続鋳造（「連々鋳」ともいう）する方法が広く行われている。図８は、連続鋳造中に鋳片幅を変更することができる従来の連続鋳造用幅可変鋳型の１例を示す斜視図である。
【０００３】
図８に示すように、幅可変鋳型１は、一対の鋳型長辺２と、この鋳型長辺２に挟持され、鋳型長辺２間を摺動可能な鋳型短辺５とから構成されている。鋳型長辺２は、長辺銅板３と長辺バックアップフレーム４とからなり、又、鋳型短辺５は、短辺銅板６と短辺バックアップフレーム７とからなっている。そして、片側の鋳型長辺２にはクランプ力調整装置８が設置されており、このクランプ力調整装置８によって鋳型長辺２による鋳型短辺５の挟持力が制御されている。鋳型短辺５の背面には原動機９が設置されており、原動機９を作動させることで鋳型短辺５は鋳型長辺２内を横方向に移動し、鋳片幅を自在に変更できるようになっている。
【０００４】
クランプ力調整装置８による挟持力は、連続鋳造中、幅可変鋳型１内の溶鋼静圧により鋳型長辺２と鋳型短辺５との間に隙間が生じないよう、鋳型長辺２に作用する溶鋼静圧力より大きくなるように制御されている。又、鋳造中の鋳片幅変更の際にも、同様に鋳型長辺２と鋳型短辺５との間に隙間が生じないように制御されている。即ち、長辺銅板３と短辺銅板６との接触面には、前記挟持力と溶鋼静圧の差に相当する押し付け力が常時作用している。従って、鋳片幅を変更するために鋳造中に鋳型短辺５を移動させると、短辺銅板６の長辺銅板３との接触面、即ち、本発明で称する摺動面１０には、摩擦力が生じることになる。
【０００５】
摺動面１０に一旦異物が噛み込まれると、この摩擦力のために異物を起点として長辺銅板３の母材を巻き込み、噛み込み物は雪だるま式に巨大化する。その結果、長辺銅板３の表面及び短辺銅板６の摺動面１０に、鋳型短辺５の移動方向に沿った疵が発生する。深い疵が発生した場合には、疵により形成される間隙に地金が差し込み、ブレークアウト等の操業異常を発生させる。そのため、深い疵が発生した場合には、鋳型を交換する必要が生じ、生産性の悪化や鋳型コストの上昇を招くことになる。
【０００６】
この問題を解決する手段として、特開昭６３−２５３６号公報が開示されている。同号公報によれば、短辺銅板の摺動面に凹溝を設け、この凹溝内に摺動面より突出する耐熱性緩衝材を充填しているので、この緩衝材により摺動面に発生する異常に高い、局部的な接触圧力を軽減することが可能となり、鋳造中の鋳片幅変更に伴う長辺銅板及び短辺銅板の疵発生を未然に防止することができるとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６３−２５３６号公報に開示された手段では、摩擦力に起因する接触圧力は削減可能であるが、突出させて充填した緩衝材により、長辺銅板の表面と短辺銅板の摺動面との間の間隙は広がる傾向にあり、却ってスプラッシュ等の異物を噛み込む頻度が高くなり、異物噛み込みによる疵発生は防止することができないという問題点がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造中に鋳型短辺を移動させて鋳片幅を変更しても、長辺銅板の表面及び短辺銅板の摺動面に鋳片幅変更に伴う疵発生を抑制することができる連続鋳造用幅可変鋳型を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために調査・検討を実施した。先ず、短辺銅板の摺動面と長辺銅板との間に異物が噛み込まれる状況を調査した。
【００１０】
図１は、１ヒートが２５０トンの溶鋼を１０５０ヒート鋳造した後の短辺銅板幅寸法の測定結果である。図１から明らかなように、メニスカス近傍の幅方向変形が大きく、設計寸法に対して０．５ｍｍ以上収縮していることが分かる。これは、鋳造中及び非鋳造中の熱履歴により短辺銅板は膨張−収縮を繰り返しており、最も高温となるメニスカス近傍で膨張−収縮による熱変形が大きくなるためである。
【００１１】
鋳片幅変更時の異物の噛み込みによる疵発生はメニスカス〜メニスカス下２００ｍｍ位置までのメニスカス近傍が最も多いことと、上記の短辺銅板の変形状態とを照らし合わせ、鋳片幅変更に伴う疵発生のメカニズムは次のように考えられる。即ち、例えば鋳型への溶鋼注入開始時に発生するスプラッシュ等が短辺銅板の幅変形により生成する長辺銅板との間隙に侵入して、異物噛み込みが発生し、短辺銅板の移動に伴い、この異物により長辺銅板の表面及び短辺銅板の摺動面に疵（以下「幅変更疵」と称す）が発生すると考えられる。
【００１２】
短辺銅板摺動面の幅変更疵の形態を詳細に調査した結果、図２に示すように、噛み込まれた異物を起点Ｐとして摺動面１０に幅変更疵Ｑが発生し、幅変更疵Ｑは、短辺銅板６の移動方向の反対側に向かってその幅が拡大し且つその深さが増大していることが分かった。そして、異物が短辺銅板６を通り抜けるまで幅変更疵Ｑが形成されることが分かった。尚、図２は、短辺銅板６の摺動面１０における幅変更疵Ｑを模式的に示す図であり、図中の矢印は短辺銅板６の移動方向を示している。
【００１３】
一方、長辺銅板表面における幅変更疵は、噛み込まれた異物を起点として、短辺銅板の移動方向に向かって疵幅が拡大し且つ疵深さが増大しており、そして、異物が短辺銅板を通り抜けた時点で、この異物による幅変更疵が途絶えることが分かった。
【００１４】
これらの観察結果から、噛み込まれた異物は、短辺銅板の移動速度よりも遅い速度で短辺銅板に追従して移動しつつ、幅変更疵を雪だるま式に拡大し、そして、その後の短辺銅板の移動に伴い、異物が短辺銅板の移動方向の反対側に排出された時点で、幅変更疵が途絶えることが分かった。即ち、異物の移動する距離が短ければ、幅変更疵が拡大する前に異物が摺動面から排出されて、幅変更疵は軽微になるとの知見を得た。
【００１５】
そこで、短辺銅板の厚み、即ち短辺銅板の摺動面と長辺銅板との接触長さを変更したモデル実験を実施し、この接触長さと長辺銅板表面における幅変更疵との関係を調査した。図３に調査結果を示す。図３から明らかなように、長辺銅板との接触長さを短くすることで、異物の移動距離は短くなり、幅変更疵が拡大する前に異物が摺動面から排出され、幅変更疵の深さは浅くなるとの知見を得た。
【００１６】
本発明は、この知見に基づきなされたもので、第１の発明による連続鋳造用幅可変鋳型は、相対する一対の長辺銅板と、この長辺銅板に挟持され、長辺銅板内を移動可能な一対の短辺銅板とを具備した連続鋳造用幅可変鋳型において、短辺銅板の溶鋼と接触しない側の摺動面には段差が設けられており、当該摺動面と長辺銅板との接触面の厚みが１０〜２５ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１７】
又、第２の発明による連続鋳造用幅可変鋳型は、相対する一対の長辺銅板と、この長辺銅板に挟持され、長辺銅板内を移動可能な一対の短辺銅板とを具備した連続鋳造用幅可変鋳型において、短辺銅板の溶鋼と接触しない側の摺動面は斜めに切断されており、当該摺動面と長辺銅板との接触面の厚みが１０〜２５ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１８】
短辺銅板には、短辺銅板を冷却するための冷却水を通す溝（スリット）や孔（カナール）が設けられるため、通常３０ｍｍ以上の厚みが必要である。そこで、本発明では、冷却水を通すための溝及び孔が設置される部分の短辺銅板の厚みは通常通りの厚みを確保しつつ、短辺銅板の摺動面に段差を設ける、或いは摺動面を斜めに切断加工する等の加工を施し、短辺銅板の摺動面と長辺銅板との接触面の厚みを１０〜２５ｍｍとする。
【００１９】
このように、本発明では摺動面と長辺銅板との接触面の厚みを２５ｍｍ以下としているので、仮に異物が巻き込まれて幅変更疵が発生したとしても、幅変更疵が拡大する前に、異物が摺動面から排出されるので、幅変更疵の拡大化を抑制することができる。
【００２０】
幅変更疵の深さが１．０ｍｍを越えると、ブレークアウト等の操業上のトラブルにつながるため、幅可変鋳型として使用できなくなる。前述の図３に示すモデル実験の結果から、短辺銅板と長辺銅板との接触長さが２５ｍｍを越えると、幅変更疵の深さが１．０ｍｍを越えることが分かったので、本発明では摺動面と長辺銅板との接触面厚みの最大値を２５ｍｍに限定した。
【００２１】
一方、接触面厚みが薄くなり過ぎると、鋳型としての強度が確保できなくなる等の問題が生ずる。そこで、本発明では、短辺銅板の設置上の問題も考慮して最小厚みを１０ｍｍに限定した。１０ｍｍ未満の場合には、鋳型に組み合わせた時に短辺銅板と長辺銅板との直角度を確保しにくくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図４は、本発明による幅可変鋳型の実施の形態の１例を示す斜視図、図５は、短辺銅板と長辺銅板との接触状態を示す概略平面図である。
【００２３】
図４に示すように、連続鋳造中に鋳片幅を変更することができる幅可変鋳型１は、相対する一対の鋳型長辺２と、相対する鋳型長辺２に挟持され、鋳型長辺２間を摺動可能な鋳型短辺５とから構成されている。鋳型長辺２は、長辺銅板３と長辺バックアップフレーム４とからなり、又、鋳型短辺５は、短辺銅板６と短辺バックアップフレーム７とからなっている。長辺銅板３及び短辺銅板６には、冷却水を通すための溝（図示せず）又は孔（図示せず）が設けられており、長辺バックアップフレーム４及び短辺バックアップフレーム７には、冷却水を供給するための水箱（図示せず）が設置されている。
【００２４】
片側の鋳型長辺２にはクランプ力調整装置８が設置されており、このクランプ力調整装置８によって鋳型長辺２による鋳型短辺５の挟持力が制御されている。又、鋳型短辺５の背面には、電動モーターや油圧モーター等の原動機９が設置されており、この原動機９を作動させることで鋳型短辺５は鋳型長辺２内を横方向に移動し、鋳片幅を自在に変更できるようになっている。
【００２５】
クランプ力調整装置８による挟持力は、鋳造中、幅可変鋳型１内の溶鋼静圧により鋳型長辺２と鋳型短辺５との間に隙間が生じないよう、鋳型長辺２に作用する溶鋼静圧力より大きくなるように制御されており、又、同様に、鋳造中の鋳片幅変更の際にも、鋳型長辺２と鋳型短辺５との間に隙間が生じないように制御されている。
【００２６】
短辺銅板６には、その摺動面１０の中央部に鋳造方向に延びる凹溝１１が設置されており、短辺銅板６と長辺銅板３との接触状態を図５に示す。図５において、摺動面１０と長辺銅板３との接触面厚み（ａ）及び接触面厚み（ｂ）が各々３〜２５ｍｍとなるように、凹溝１１は摺動面１０の中央部に設置されている。尚、接触面厚み（ａ）と接触面厚み（ｂ）とを同一にする必要はない。
【００２７】
図６及び図７は、短辺銅板６の他の実施の形態を示す図で、短辺銅板６と長辺銅板３との接触状態を示す概略平面図である。図６は、溶鋼と接触しない側の摺動面１０に段差を設けて、摺動面１０と長辺銅板３との接触面厚み（ｃ）を狭くした例を示す図で、図７は、溶鋼と接触しない側の摺動面１０を斜めに切断して、摺動面１０と長辺銅板３との接触面厚み（ｃ）を狭くした例を示す図で、図６及び図７において、摺動面１０と長辺銅板３との接触面厚み（ｃ）は１０〜２５ｍｍの範囲に調整されている。
【００２８】
このような幅可変鋳型１を用いることで、鋳片幅変更の際に鋳型長辺２と鋳型短辺５との間に隙間が生じないように、クランプ力調整装置８により鋳型短辺５に挟持力が作用していても、仮に異物が摺動面１０に噛み込んだとしても、長辺銅板３の表面及び短辺銅板６の摺動面１０において、深く且つ長い形状の幅変更疵の発生を抑制することができる。
【００２９】
尚、上記説明では、摺動面１０と長辺銅板３との接触面厚み（ｃ）を１０〜２５ｍｍとするために、摺動面１０に段差を設けた例と、摺動面１０を斜めに切断した例とを説明したが、本発明はこれらに限るわけではなく、摺動面１０と長辺銅板３との接触面厚み（ｃ）が１０〜２５ｍｍであるならば、短辺銅板６をどのような形状にしても良い。又、幅可変鋳型１の全体構造も上記に限るわけではなく、鋳造中に鋳片幅を変更することができる幅可変鋳型であれば、どのような構造であっても良い。
【００３０】
【実施例】
鋳片厚みが２５０ｍｍ、鋳片幅が７５０〜１７００ｍｍの鋳片を鋳造する湾曲型のスラブ連続鋳造機の幅可変鋳型において、図５及び図６に示す形状の短辺銅板を適用した。図５に示す形状の短辺銅板（試験Ｎｏ．１）では、接触面厚み（ａ）及び接触面厚み（ｂ）をともに５ｍｍとし、凹溝の深さを５ｍｍとした。又、図６に示す形状の短辺銅板（試験Ｎｏ．２）では接触面厚み（ｃ）を１５ｍｍとした。鋳造した鋼種はＡｌキルド鋼であり、平均連々鋳長さは５．０ヒートで、この間平均５．５回の鋳造中幅変更を実施した。尚、通常部の短辺銅板の厚みは４８ｍｍである。
【００３１】
試験Ｎｏ．１及び試験Ｎｏ．２ともに、使用中に長辺銅板に深い幅変更疵が発生せず、試験Ｎｏ．１は２０６０ヒート、試験Ｎｏ．２は２０７５ヒートを鋳造した後、短辺銅板の幅収縮により定期交換した。その時の長辺銅板及び短辺銅板摺動面における幅変更疵の最大深さは試験Ｎｏ．１及び試験Ｎｏ．２ともに０．２ｍｍであった。同時期に比較のために用いた定常品の短辺銅板では、２５７ヒートを鋳造した時点で深さ１．６ｍｍの幅変更疵が長辺銅板に発生し、鋳型交換を余儀なくされた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による連続鋳造用幅可変鋳型によれば、連続鋳造中に鋳型短辺を移動させて鋳片幅を変更しても、幅変更疵の発生を抑制して長期間使用することができ、その結果、安定操業及び製造コストの削減が達成され、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】使用後の短辺銅板幅寸法の測定結果である。
【図２】短辺銅板の摺動面における幅変更疵を模式的に示す図である。
【図３】摺動面と長辺銅板との接触長さと、長辺銅板表面における幅変更疵との関係を調査した結果を示す図である。
【図４】本発明による幅可変鋳型の実施の形態の１例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の例を示す図で、短辺銅板と長辺銅板との接触状態を示す概略平面図である。
【図６】本発明の実施の形態の他の例を示す図で、短辺銅板と長辺銅板との接触状態を示す概略平面図である。
【図７】本発明の実施の形態の他の例を示す図で、短辺銅板と長辺銅板との接触状態を示す概略平面図である。
【図８】従来の連続鋳造用幅可変鋳型の１例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  幅可変鋳型
２  鋳型長辺
３  長辺銅板
４  長辺バックアップフレーム
５  鋳型短辺
６  短辺銅板
７  短辺バックアップフレーム
８  クランプ力調整装置
９  原動機
１０  摺動面
１１  凹溝
【図１】
0003570374.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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