(57)【要約】【課題】多大なコストをかけずに、表面性状の優れた鋳片を得ることのできる高速連続鋳造を実現する加圧式連続鋳造方法を提供することを目的とする。【解決手段】鋳型内の溶融金属の自由表面と外気とを遮断する第１の密閉構造と、鋳型直下から鋳型直下第１ロールまでの鋳片を外気と遮断する第２の密閉構造と、鋳型直下第１ロールを外気と遮断する第３の密閉構造と、を有する連続鋳造設備を使用し、潤滑剤としてパウダーを使用し、鋳造速度が予め定められた値以上か否かを判断するステップと、  鋳造速度が予め定められた値以上の場合には、第３の密閉構造あるいは第１および第３の密閉構造をガスにより予め定められた圧力で加圧するステップとを有する加圧式連続鋳造方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内の溶融金属の自由表面と外気とを遮断する第１の密閉構造と、鋳型直下から鋳型直下第１ロールまでの鋳片を外気と遮断する第２の密閉構造と、鋳型直下第１ロールを外気と遮断する第３の密閉構造とを有し、第１の密閉構造と、第３の密閉構造にはガスを注入するガス管を有するを有する連続鋳造設備を使用し、潤滑剤としてパウダーを用いる加圧式連続鋳造方法であって、
鋳造速度が予め定められた値以上か否かを判断するステップと、
鋳造速度が予め定められた値以上の場合には、
前記第３の密閉構造にのみガスを注入して予め定められた圧力とするステップと、
を有することを特徴とする加圧式連続鋳造方法。
【請求項２】
前記予め定められた値が、２．５［ｍ／ｍｉｎ］以上であることを特徴とする請求項１に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項３】
前記予め定められた圧力は、０．１［ａｔｍ］〜２．０［ａｔｍ］であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項４】
前記ガスが、空気、不活性ガス、または、弱反応性ガスであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項５】
前記不活性ガスがアルゴンであり、前記弱反応性ガスが窒素であることを特徴とする請求項４に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項６】
前記パウダーの粘性が、４［ｐｏｉｓｅ］以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項７】
鋳型内の溶融金属の自由表面と外気とを遮断する第１の密閉構造と、鋳型直下から鋳型直下第１ロールまでの鋳片を外気と遮断する第２の密閉構造と、鋳型直下第１ロールを外気と遮断する第３の密閉構造とを有し、第１の密閉構造と、第３の密閉構造にはガスを注入するガス管を有するを有する連続鋳造設備を使用し、潤滑剤としてパウダーを用いる加圧式連続鋳造方法であって、
鋳造速度が予め定められた値以上か否かを判断するステップと、
鋳造速度が予め定められた値以上の場合には、
前記第１の密閉構造および前記第３の密閉構造にガスを注入して予め定められた圧力とするステップと、
を有することを特徴とする加圧式連続鋳造方法。
【請求項８】
前記予め定められた値が、２．５［ｍ／ｍｉｎ］以上であることを特徴とする請求項７に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項９】
前記予め定められた圧力は、０．１［ａｔｍ］〜２．０［ａｔｍ］であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項１０】
前記ガスが、空気、不活性ガス、または、弱反応性ガスであることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項１１】
前記不活性ガスがアルゴンであり、前記弱反応性ガスが窒素であることを特徴とする請求項１０に記載の加圧式連続鋳造方法。
【請求項１２】
前記パウダーの粘性が、４［ｐｏｉｓｅ］以上であることを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか１項に記載の加圧式連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型と鋳片との潤滑不良防止、操業トラブルの低減により鋳造速度の高速化を実現するための連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造プロセスは溶融金属から鋳片を鋳造するプロセスであり、製鉄プロセスにおいて重要なプロセスであり、生産性の向上が課題であり、連続鋳造プロセスにおいてその生産性を向上させるに、鋳造速度を高めることが必要であり、鋳造速度の高速化のためには、鋳型と鋳片との間の潤滑レベルを高める（以下、「鋳型鋳片潤滑問題」という。）ことが喫緊の課題となっている。
【０００３】
特許文献３では、鋳型鋳片潤滑問題対策として、次のような連続鋳造装置を用いた連続鋳造方法を開示している。
【０００４】
すなわち、内壁が張出し部の形成下に連続鋳造用鋳型の内壁から突出している鋳型取付部材を有する連続鋳造用鋳型中で、連続鋳造用鋳型の内壁を冷却し、かつ潤滑剤を塗付し、その際空気、窒素または不活性ガスのような加圧下にあるガスを、鋳型取付部材から型キヤビテイ中への移行部で連続鋳造用鋳型中へ導入する連続鋳造法を実施するための装置であって、鋳型上に存在する取付部材中に、メニスカス状空所から出発してストランドの引出し方向に対して平行でかつこれに沿って延びる通路状の貫通口が配置されている連続鋳造装置を用いて、離型剤および／または潤滑剤およびガスを連続鋳造用鋳型のキヤビテイ中へ流出する前に容量比１〜４：１０００で混合し、この混合物を鋳型取付部材の張出し部から出発して引出し方向に、鋳型走行面に対して平行でかつこれに沿って噴出させる連続鋳造方法を開示している。
【０００５】
しかしながら、特許文献３に開示された装置および方法でＦｅを主成分とする溶融金属の連続鋳造を実施した場合には、鋳型と鋳片との間における潤滑が十分得られない。
【０００６】
特許文献３に開示された装置および方法は、１）主にＡｌを主成分とする溶融金属の連続鋳造に関するものであり、２）溶鋼とが接触しない断機構造等を有する加圧式連続鋳造装置ではないないため、Ｆｅを主成分とする溶融金属の連続鋳造では効果を奏しないと考えられる。
【０００７】
さて、近年、鋳型と鋳片との間に良好な潤滑性を維持するために、潤滑剤としてパウダーが使用されている。
【０００８】
パウダーとは、溶鋼湯面の上に添加された後に溶融し、鋳型のオシレーションにより鋳型と鋳片との間のわずかな隙間に流入することで鋳型と鋳片との潤滑剤として機能し、鋳片の表面疵の発生防止するという機能を有する。
【０００９】
しかし、鋳造速度を高めようとすると、潤滑剤として用いるパウダーが鋳型と鋳片との間に流入し難くなり、潤滑レベルが低下する現象（以下、「パウダー潤滑レベル低下現象」という。）に直面する。
【００１０】
パウダー潤滑レベル低下現象が発生すると、表面疵が発生したり、最悪の事態として鋳片が鋳型に焼きついて凝固シェルが破れて中から溶鋼が漏れ出し、いわゆる拘束性ＢＯが発生する。
【００１１】
パウダー潤滑レベル低下現象の発現を防止する対策として、パウダーを低粘性化する対策がとられてきた。これは、パウダーを低粘性化すれば鋳型と鋳片との間に流入する量が増加することを利用して潤滑不良を改善しようという方策である。しかし、低粘性パウダーを用いると、パウダーが溶鋼に巻き込まれて、欠陥の原因となるため、今日では、可能であれば高粘性パウダーにより高速化を達成することが望まれるようになってきた。
【００１２】
高粘性パウダーを使用しながら、鋳型鋳片潤滑問題を解消しながら鋳片の品質向上を目的として、連続鋳造設備を加圧する方法が開示されている。
【００１３】
特許文献２では、溶鋼と空気とが接触しない断気鋳造を実現し、かつ、鋳型内液面にガス圧力を作用させることで溶鋼とモールド壁面との接触を良好に保つことで、鋳片表面の欠陥の発生頻度を減少させることを目的として、タンディッシュと鋳型の間を、シールドチャンバーと称する密閉室で囲み、溶鋼の全水頭に見あう圧力を不活性ガスにより与えることにより、鋳型と溶鋼との密着性を高めて溶鋼面の安定化を図る加圧式連続鋳造設備が開示されている。
【００１４】
しかしながら、鋳型内での凝固シェル強度の弱い高速鋳造における鋳片の鋳型からの剥離を十分に抑制することができないという問題、および、鋳型オッシレーッションに伴う圧力の変化に対応してパウダーを安定的に供給することができないという問題がある。
【００１５】
特許文献１では、特許文献２の問題点を解決して、高速鋳造で表面性状に優れた鋳片を得る手段を提供することを目的として、鋳型内溶融金属自由表面の上部空間を大気と遮断し、大気と遮断された上部空間に鋳造速度に応じて不活性ガスを供給して溶融金属表面を加圧して、鋳型上部区間において鋳片の鋳型からの剥離を抑制し、かつ、鋳型オッシレーッションに伴う圧力変化の減圧期間にパウダーを供給する方法が開示されている。
【００１６】
図４を用いて特許文献１に開示された加圧式連続鋳造方法について説明する。
図４（ａ）は特許文献１に開示された加圧式連続鋳造方法を説明する図である。
図４（ｂ）は特許文献１に開示されたパウダー噴射供給パターンを説明する図である。
【００１７】
図４（ａ）において、１０３は鋳型、１０４は鋳片、１０２は溶融金属、１７４はシール板、１７１は浸漬ノズル、１７３はパウダーおよび不活性ガス注入管、１７２はパウダーおよび不活性ガス注入量制御弁、１０１はパウダー、２０１は上部空間である。
【００１８】
中央に浸漬ノズル１７１の貫通孔を有し鋳型上面開口部を覆うシール板１７４を鋳型１０３の上面に取付けて、鋳型内の溶融金属１０２の自由表面の上部空間２０１を密閉し、浸漬ノズル１７１と鋳型１０３との間のシール板にパウダーおよび不活性ガス注入管１７３を貫通接続して構成している。
【００１９】
当該装置において、鋳型内溶融金属自由表面の密閉された上部空間２０１に、パウダーおよび不活性ガス注入管１７３より鋳造速度に応じて不活性ガスを注入し鋳型内の溶融金属１０２の自由表面に圧力を加える。
【００２０】
この場合、溶融金属表面に加える圧力は、鋳型銅板温度偏差の最小値となる鋳片と鋳型の接触状態の良好な鋳型中部域の溶融金属の静圧に相当する圧力である。
【００２１】
また、図４（ｂ）に示すように、オッシレーションの減圧期間にパウダー１０１をパウダーおよび不活性ガス注入管１７３より噴射供給する。パウダーおよび不活性ガスの注入量は制御弁１７２にてコントロールする。
【００２２】
しかしながら、特許文献１に開示された連続鋳造方法も、鋳型内溶融金属自由表面の上部空間を大気と遮断してタンディッシュと鋳型間を伸縮自在な密閉室で囲むものの、高速鋳造を行うと表面性状に優れた鋳片を得ることができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平０６−１７９０５５号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９９６５２号公報
【特許文献３】特開昭６２−０６８６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は、多大なコストをかけずに、表面性状に優れた鋳片を得ることのできる高速連続鋳造を実現する加圧式連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
発明者らは、パウダーと凝固シェルの境界面において溶鋼静圧、凝固シェルの復元力、を境界条件として、鋳型と鋳片との間のパウダーの圧力の変動および鋳型と鋳片の隙間幅をレイノルズ方程式を用いて検討したところ、鋳型内の溶融金属の自由表面と外気とを遮断する第１の密閉構造と、鋳型直下から鋳型直下第１ロールまでの鋳片を外気と遮断する第２の密閉構造と、鋳型直下第１ロールを外気と遮断する第３の密閉構造とを有し、第１の密閉構造と、第３の密閉構造には加圧するためのガスを注入するガス管を有する連続鋳造設備において、鋳造速度が予め定められた値以上の場合には、第３の密閉構造のみ、あるいは、第１および第３の密閉構造にガスを注入して鋳型と鋳片との間の隙間（以下、「鋳型鋳片間隙間」という。）を加圧することで、鋳型鋳片間隙間の間隔が安定的に広がり、当該隙間にパウダーが流入する効率が上昇して、鋳型と鋳片との間の潤滑レベルが著しく向上することを見出した。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであって、その要旨は以下の通りである。
【００２６】
（１）鋳型内の溶融金属の自由表面と外気とを遮断する第１の密閉構造と、鋳型直下から鋳型直下第１ロールまでの鋳片を外気と遮断する第２の密閉構造と、鋳型直下第１ロールを外気と遮断する第３の密閉構造とを有し、第１の密閉構造と、第３の密閉構造にはガスを注入するガス管を有するを有する連続鋳造設備を使用し、潤滑剤としてパウダーを用いる加圧式連続鋳造方法であって、
鋳造速度が予め定められた値以上か否かを判断するステップと、
鋳造速度が予め定められた値以上の場合には、
前記第３の密閉構造にのみガスを注入して予め定められた圧力とするステップと、
を有することを特徴とする加圧式連続鋳造方法。
【００２７】
（２）前記予め定められた値が、２．５［ｍ／ｍｉｎ］以上であることを特徴とする（１）に記載の加圧式連続鋳造方法。
【００２８】
（３）前記予め定められた圧力は、０．１［ａｔｍ］〜２．０［ａｔｍ］であることを特徴とする（１）または（２）に記載の加圧式連続鋳造方法。
【００２９】
（４）前記ガスが、空気、不活性ガス、または、弱反応性ガスであることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の加圧式連続鋳造方法。
【００３０】
（５）前記不活性ガスがアルゴンであり、前記弱反応性ガスが窒素であることを特徴とする（４）に記載の加圧式連続鋳造方法。
【００３１】
（６）前記パウダーの粘性が、４［ｐｏｉｓｅ］以上であることを特徴とする（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の加圧式連続鋳造方法。
【００３２】
（７）鋳型内の溶融金属の自由表面と外気とを遮断する第１の密閉構造と、鋳型直下から鋳型直下第１ロールまでの鋳片を外気と遮断する第２の密閉構造と、鋳型直下第１ロールを外気と遮断する第３の密閉構造とを有し、第１の密閉構造と、第３の密閉構造にはガスを注入するガス管を有するを有する連続鋳造設備を使用し、潤滑剤としてパウダーを用いる加圧式連続鋳造方法であって、
鋳造速度が予め定められた値以上か否かを判断するステップと、
鋳造速度が予め定められた値以上の場合には、
前記第１の密閉構造および前記第３の密閉構造にガスを注入して予め定められた圧力とするステップと、
を有することを特徴とする加圧式連続鋳造方法。
【００３３】
（８）前記予め定められた値が、２．５［ｍ／ｍｉｎ］以上であることを特徴とする（７）に記載の加圧式連続鋳造方法。
【００３４】
（９）前記予め定められた圧力は、０．１［ａｔｍ］〜２．０［ａｔｍ］であることを特徴とする（７）または（８）に記載の加圧式連続鋳造方法。
【００３５】
（１０）前記ガスが、空気、不活性ガス、または、弱反応性ガスであることを特徴とする（７）ないし（９）のいずれか１つに記載の加圧式連続鋳造方法。
【００３６】
（１１）前記不活性ガスがアルゴンであり、前記弱反応性ガスが窒素であることを特徴とする（１０）に記載の加圧式連続鋳造方法。
【００３７】
（１２）前記パウダーの粘性が、４［ｐｏｉｓｅ］以上であることを特徴とする（７）ないし（１１）のいずれか１つに記載の加圧式連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の加圧式連続鋳造方法により、表面性状に優れた鋳片を得られる高速連続鋳造を実現できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の加圧式連続鋳造方法の手順を記載したフロチャートである。
【図２】本発明の加圧式連続鋳造方法を説明する図である。
【図３】本発明の加圧式連続鋳造方法を実施するための加圧式連続鋳造設備を説明する図である。
【図４】従来の加圧式連続鋳造方法を実施する設備を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、第３の密閉構造のみをガスにより加圧する加圧式連続鋳造方法である。
【００４１】
以下、使用する加圧式連続鋳造設備と本発明の加圧式連続鋳造方法の順に説明する。
＜加圧式連続鋳造設備＞
図３により、本発明の加圧式連続鋳造方法を実施する加圧式連続鋳造設備を説明する。
【００４２】
図３において、２は溶鋼、３は鋳型、４は鋳片、７はタンディッシュ、７１は浸漬ノズル、８は密閉装置、８１は伸縮性管、８２は密閉性ケーシング、９はガス注入装置、９１はガス注入管、９２はガス注入量制御弁である。
【００４３】
［第１の密閉構造］
第１の密閉構造は、図３においてＡと記される部分であり、タンディッシュ７の直下から鋳型３までに装備された伸縮性管８１により覆われた部分である。
第１の密閉構造は、鋳型内の溶融金属の自由表面と外気とを遮断する機能を有する。
第１の密閉構造に伸縮性管８１が用いられるのは、鋳型３は鋳型オシレーション３１を行うため、これを吸収するために必要な構造である。
第１の密閉構造には、ガス注入管９１、ガス注入量制御弁９２が装備され、第３の密閉構造にも、ガス注入管９１、ガス注入量制御弁９２が装備されている。ガス注入量制御弁９２を操作することで、第１の密閉構造あるいは第３の密閉構造にガスが注入されて、加圧される。
なお、パウダー供給にあたっては、図示しない別の管あるいは第１の密閉構造に装備されるガス注入管９１、ガス注入量制御弁９２を用いても実施することができる。
【００４４】
［第２の密閉構造］
第２の密閉構造は、図３においてＢと記される部分であり、鋳型３の直下から鋳型直下第１ロールまでに装備された伸縮性管８１により覆われた部分である。
第２の密閉構造は、鋳片を外気と遮断している。
第２の密閉構造伸縮性管８１が用いられるのは、鋳型３は鋳型オシレーション３１を行うため、これを吸収するために必要な構造である。
【００４５】
［第３の密閉構造］
第３の密閉構造は、図３においてＣと記される部分であり、鋳型直下第１ロールを覆う密閉性ケーシング８２である。
第３の密閉構造は、鋳型直下第１ロールを外気と遮断する機能を有する。
第３の密閉構造には、ガス注入管９１、ガス注入量制御弁９２が装備され、第３の密閉構造にも、ガス注入管９１、ガス注入量制御弁９２が装備されている。ガス注入量制御弁９２を操作することで、第１の密閉構造あるいは第３の密閉構造にガスが注入されて、加圧される。
【００４６】
＜加圧式連続鋳造方法＞
図２により、本発明の加圧式連続鋳造方法について説明する。
図２において、１はパウダー、１１はパウダーの流れ、１２はパウダー静圧、２は溶鋼、２１は溶鋼静圧、２２は湯面、３は鋳型、４は鋳片、５は凝固シェル、５１は凝固シェル復元力、６鋳型鋳片間隙間、７１は浸漬ノズルである。
注入された溶鋼２は鋳型３を通過した後に、鋳片４となるが、その際、パウダー１は鋳型鋳片間の隙間６に例えば１１に示すパウダーの流れのように流れ込む。
【００４７】
［ステップ１−１］鋳造速度が予め定められた値以上か否かを判断するステップである。
鋳造速度を計測して予め定められた値以上か否かを判断する。
鋳造速度を常に計測し、鋳造速度計測値と予め定めら得た値を比較してもよいし、鋳造速度指令値を常に監視し、鋳造速度指令値と予め定めら得た値を比較してもよい。
予め定められた値は、２．５［ｍ／ｍｉｎ］であるが、設備によっては、３．０［ｍ／ｍｉｎ］、３．５［ｍ／ｍｉｎ］である場合もある。
【００４８】
［ステップ１−２］加圧式連続鋳造を開始するステップである。
ステップ１−１において鋳造速度が予め定められた値以上と判断された場合には、第３の密閉構造のみにガスを注入することにより鋳型下部に位置する鋳型鋳片間隙間６をガスにより予め定められた圧力で加圧する。
加圧手段は、ガスによる加圧であり、使用されるガスは、不活性ガス、弱反応性ガスあるいは空気である。不活性ガスはアルゴンであり、弱反応性ガスは窒素である。
圧力は、０．１［ａｔｍ］〜２．０［ａｔｍ］にすることが望ましい。
もし、鋳型の下部のそれぞれの圧力が０．１［ａｔｍ］未満であると、加圧による鋳型鋳片間隙間６の増加幅が少なく、顕著な効果が得られない。
また、鋳型の下部のそれぞれの圧力が２．０［ａｔｍ］超であると鋳型鋳片間隙間６に存在していたパウダーが上方に逆流してしまうからである。
また、パウダーの粘性が４［ｐｏｉｓｅ］以上であるときに鋳型と鋳片の隙間の圧力をを０．１［ａｔｍ］以上とすることが好ましい。
【００４９】
＜加圧式連続鋳造方法の作用＞
第３の密閉構造を構成する密閉性ケーシングにガスを注入すると、第３の密閉構造を構成する密閉性ケーシングおよび第２の密閉構造を構成する伸縮性管により囲まれる範囲の気圧が上昇して鋳型下部に位置する鋳型鋳片間隙間６の圧力が上昇する。
【００５０】
発明者らは、レイノルズ方程式を基礎として物理モデル解析により、以下の現象、すなわち、鋳型下方から加圧すると、鋳型鋳片間隙間６の間隔が広がり、パウダーの流れ１１の量が多くなり、かつ、パウダーの流れの不均一流入を防止できるという現象を見出し、かつ、実験により確認した。すなわち、鋳型鋳片間隙間６で溶融パウダーが充満している部分は湯面から鋳型長のせいぜい４分の１程度であり、それより下には隙間が存在しており、この隙間が存在する領域における鋳型と鋳片との間の間隔は、計算ないしラボ実験によれば数百μｍ程度であり、これを広げることによりパウダーが流入しやすい傾向にあることを見出した。
【００５１】
さらに、発明者らは鋳型鋳片間隙間６は、液体あるいは固体のパウダーにより適宜充満されることができるので、鋳型鋳片間隙間６が変動するという現象を回避し、鋳片４と鋳型３との間の安定した潤滑性を維持することができることを見出した。
【００５２】
この結果、拘束性ＢＯの原因となる焼き付きがなくなり、縦割れなどの表面欠陥の発生頻度も低減しうることを確認した。また、高速鋳造時のパウダー流入不足も補えるので、高速鋳造を実現できることを確認した。
【００５３】
本発明の加圧式連続鋳造方法を用いることにより、鋳型下部に位置する鋳型鋳片間の隙間の圧力が上昇し、パウダーの流れ１１が発生して、パウダー静圧１２が増加して、鋳型鋳片間隙間６が広がり、パウダー流入量が増加して、鋳片４と鋳型３との間の安定した潤滑性を維持することができる。
【００５４】
したがって、鋳造速度が２．５［ｍ／ｍｉｎ］以上であったとしても問題なく鋳造できる。しかし、１０［ｍ／ｍｉｎ］以上となると、内部品質の問題が生じうるため、良好な品質は得られなくなる可能性がある。
【００５５】
本発明の加圧式連続鋳造方法をもちいることにより、４［ｐｏｉｓｅ］以上の高粘性パウダーを用いても、鋳型鋳片間の隙間６が広がり、パウダーの流入を促進でき、問題なく鋳造できる。
【００５６】
本発明の加圧式連続鋳造方法の実施にあたり、加圧に用いるガスは、コスト面から考えれば、空気を用いるのが最良であるが、溶鋼の酸化防止等の観点から、アルゴン等の不活性ガスや、窒素等の弱反応性ガスを使用することも有効である。
【００５７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の密閉構造と第３の密閉構造をガスにより加圧する加圧式連続鋳造方法である。
【００５８】
＜加圧式連続鋳造設備＞
使用する加圧式連続鋳造設備は、第１の実施形態において説明した加圧式連続鋳造設備と同じであるのでその説明は省略する。
【００５９】
＜加圧式連続鋳造方法＞
第２の実施形態の説明にあたり使用する図は第１の実施形態の説明において使用した図２と同じであるので、図２の説明を省略し、第１の密閉構造と第３の密閉構造をガスにより加圧する加圧式連続鋳造方法の詳細ステップついて説明する。
【００６０】
［ステップ２−１］鋳造速度が予め定められた値以上か否かを判断するステップである。
鋳造速度を計測して予め定められた値以上か否かを判断する。
鋳造速度を常に計測し、鋳造速度計測値と予め定めら得た値を比較してもよいし、鋳造速度指令値を常に監視し、鋳造速度指令値と予め定めら得た値を比較してもよい。
予め定められた値は、２．５［ｍ／ｍｉｎ］であるが、設備によっては、３．０［ｍ／ｍｉｎ］、３．５［ｍ／ｍｉｎ］である場合もある。
【００６１】
［ステップ２−２］加圧式連続鋳造を開始するステップである。
ステップ２−１において鋳造速度が予め定められた値以上と判断された場合には、第１の密閉構造および第３の密閉構造にガスを注入することにより、鋳型上部に位置する鋳型鋳片間隙間６および鋳型下部に位置する鋳型鋳片間隙間６をガスにより予め定められた圧力で加圧する。
加圧手段は、ガスによる加圧であり、使用されるガスは、不活性ガス、弱反応性ガスあるいは空気である。不活性ガスはアルゴンであり、弱反応性ガスは窒素である。
それぞれの圧力を０．１［ａｔｍ］〜２．０［ａｔｍ］にすることが望ましい。
もし、鋳型上部および鋳型下部のそれぞれの圧力が０．１［ａｔｍ］未満であると、加圧による鋳型鋳片間隙間６の増加幅が少なく、顕著な効果が得られない。
また、鋳型上部および鋳型下部のそれぞれの圧力が２．０［ａｔｍ］超であると、鋳型鋳片間隙間６の増加幅が大きくなりすぎ、凝固速度が低下してしまうからである。
また、パウダーの粘性が４［ｐｏｉｓｅ］以上であるときに鋳型と鋳片の隙間の圧力を０．１［ａｔｍ］以上とすることが好ましい。
【００６２】
＜加圧式連続鋳造方法の作用＞
加圧式連続鋳造方法の作用は、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。
【実施例】
【００６３】
本発明の加圧式連続鋳造方法を実施した例について説明するが、実施例の条件は、本発明方法の実施可能性及び効果を確認するために採用した１つの条件例であり、本発明の加圧式連続鋳造方法は、この１つの条件例に限定されるものではない。
本発明の加圧式連続鋳造方法は、本発明の加圧式連続鋳造方法の発明の要旨を逸脱せず、本発明の加圧式連続鋳造方法の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００６４】
＜実施例１＞
第１の実施形態において説明された加圧式連続鋳造方法を実施した場合と比較例として従来の連続鋳造方法を用いた場合との効果の比較をおこなう。
【００６５】
［実験設備］
本発明の加圧式連続鋳造方法の実施にあたっては、タンディツシュー鋳型間をベローズ式の構造体で連結し、内部にアルゴンガスを送り込み加圧できるようにした。
また、鋳型の下部もベローズ式の構造体で連結し、さらにその直下を隙間の少ない構造のケーシングで覆い、ガスの漏れを極力抑制した構造とし、アルゴンガスを注入し、加圧できるようにした。
加えて、装置間の隙間からのガスの漏れを補償するためにアルゴン流量を調節し、加圧圧力を調整できるようにした。
【００６６】
［本発明の方法］
表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．４に記載のように、第２の密閉構造のみガスを注入して、鋳型下部に位置する鋳型鋳片間隙間６をガスにより予め定められた圧力で加圧するケースである。
加圧条件の「下方のみ」とは、鋳型下部に位置する鋳型鋳片間隙間６のみを加圧することを示す。
【００６７】
［比較例］
表１のＮｏ．５〜Ｎｏ．８に記載のように、全く加圧を実施しないケースである。
表１のＮｏ．９〜Ｎｏ．１２に記載のように、第１の密閉構造にのみガスを注入して、湯面および鋳型上部に位置する鋳型鋳片間隙間６をガスにより予め定められた圧力で加圧するケースである。
加圧条件の「上方のみ」とは、鋳型上部に位置する鋳型鋳片間隙間６のみを加圧することを示す。
【００６８】
［評価結果］
表１より、以下の評価結果を得られる。
本発明例であるＮｏ．１と比較例であるＮｏ．５の縦割れ発生率はほとんど同じレベルである。
このことは、高速鋳造でもなく高粘性パウダーでもない通常の鋳造条件においては、本発明方法による鋳片の表面性状は同等、すなわち、鋳型と鋳片間との間の潤滑のレベルと拘束性ＢＯなどの操業異常の発生レベルが同じであることを示唆している。
一方、比較例であるＮｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８のように鋳造速度を速くすると、縦割れ発生率が高くなるが、本発明例であるＮｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４では、鋳造速度が速くなるほど、縦割れ発生率は低下する。
このことは、本発明例では、鋳造速度が速くなるほど表面性状が良くなる、すなわち、鋳型と鋳片との間の潤滑が良好になり、拘束性ＢＯなどの操業異常の発生レベルが低下していることを示唆している。
比較例であるＮｏ．８のように連鋳パウダー粘性を高くすると著しく表面性状が低下することが確認できる。
一方、本発明方例であるＮｏ．４では、連鋳パウダー粘性を高くしても著しく表面性状が低下することがなく、また、拘束性ＢＯなどの操業異常も少ないことが推測できる。
比較例であるＮｏ．５〜Ｎｏ．８と比較例であるＮｏ．９〜Ｎｏ．１２では、縦割れ発生率に大きな違いがないことが確認できる。
比較例であるＮｏ．９〜Ｎｏ．１２では、その他の方法では見られない不安定が原因と考えられる鋳造の乱れ、すなわち鋳型内熱電対の乱れが観測された。
以上から、本発明の方法を用いた本発明例Ｎｏ．1〜Ｎｏ．４が比較例に対して優れていると結論できる。
【００６９】
［縦割れ発生率］
表面性状を目視による鋳片表面の割れ（縦割れ）の発生率により評価する。
まず、同一条件で製造された鋳片のうち、少なくとも１個の割れが確認されればその鋳片を縦割れ発生鋳片とする。一つの実験条件で複数個の鋳片を製造し、前記縦割れ発生鋳片を調査する。
次に、一つの実験条件に対し
縦割れ発生率＝縦割れ発生鋳片の数÷すべての鋳片数
を求め、一つの実験条件における縦割れ発生率とする。
【００７０】
［縦割れ発生率の比較］
本発明例であるＮｏ．1〜Ｎｏ．４の縦割れ発生率は、比較例であるＮｏ．５〜Ｎｏ．１２の割れ発生率に対して低く、高い鋳造速度においては、本発明の方法が優れた方法であることが確認できる。
【００７１】
＜実施例２＞
第２の実施形態において説明された加圧式連続鋳造方法を実施した場合と比較例として従来の連続鋳造方法を用いた場合との効果の比較をおこなう。
【００７２】
［実験設備］
本発明の加圧式連続鋳造方法の実施にあたっては、タンディツシュと鋳型との間をベローズ式の構造体で連結し、内部にアルゴンガスを送り込み加圧できるようにした。
また、鋳型の下部もベローズ式の構造体で連結し、さらにその直下を隙間の少ない構造のケーシングで覆い、ガスの漏れを極力抑制した構造とし、アルゴンガスを注入し、加圧できるようにした。
加えて、装置間の隙間からのガスの漏れを補償するためにアルゴン流量を調節し、加圧圧力を調整できるようにした。
【００７３】
【表１】
2015182132.tif 000003
【００７４】
［本発明の方法］
表２のＮｏ．１３〜Ｎｏ．１５に記載のように、第１の密閉構造および第３の密閉構造にガスを注入し、鋳型上部および鋳型下部に位置する鋳型鋳片間隙間６をガスにより予め定められた圧力で加圧するケースである。
加圧条件の「上方、下方」とは、鋳型上部、鋳型下部に位置する鋳型鋳片間隙間６を加圧することを示す。
【００７５】
［比較例］
表２のＮｏ．１６〜Ｎｏ．１８に記載のように、全く加圧を実施しないケースである。
表２のＮｏ．１９〜Ｎｏ．２１に記載のように、第１の密閉構造にのみガスを注入して、湯面および鋳型上部に位置する鋳型鋳片間隙間６のみをガスにより予め定められた圧力で加圧するケースである。
加圧条件の「上方のみ」とは、鋳型上部に位置する鋳型鋳片間隙間６のみを加圧することを示す。
【００７６】
［評価結果］
表２より以下の評価結果を得られる。
比較例であるＮｏ．１６に比べて、本発明例であるＮｏ．１３の方が縦割れ発生率が少ない。
これは、高速鋳造ではなく高粘性パウダーでもない通常の鋳造条件においても本発明方法による鋳片の表面性状が良好であることを示している。
また、縦割れが少ないことは鋳型と鋳片との間の潤滑が良好であることを示しており、拘束性ＢＯなどの操業異常も少ないことを示唆している。
また、比較例であるＮｏ．１６、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１８を比較すると、鋳造速度が高かったり、連鋳パウダー粘性を高くすると著しく表面性状が低下することがわかる。
しかし、本発明例であるＮｏ．１３，Ｎｏ．１４，Ｎｏ．１５を比較すると、鋳造速度を高くしたり、連鋳パウダー粘性を高くしても著しく表面性状が低下することがなく、また、拘束性ＢＯなどの操業異常も少ないことが期待できる。
また、比較例であるＮｏ．１７、Ｎｏ．１８と比較例であるＮｏ．２０，Ｎｏ．２１を比較すると、縦割れ発生率に大きな違いはないことが確認できる。
比較例であるＮｏ．１９、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２１ではその他の方法では見られない不安定が原因と考えられる鋳造の乱れすなわち鋳型内熱電対の乱れが観測された。
以上から、本発明の方法を用いた本発明例Ｎｏ．1３〜Ｎｏ．１５が比較例Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．２０に対して優れていると結論できる。
【００７７】
［縦割れ発生率］
表面性状を目視による鋳片表面の割れ（縦割れ）の発生率により評価する。
まず、同一条件で製造された鋳片のうち、少なくとも１個の割れが確認されればその鋳片を縦割れ発生鋳片とする。一つの実験条件で複数個の鋳片を製造し、前記縦割れ発生鋳片を調査する。
次に、一つの実験条件に対し
縦割れ発生率＝縦割れ発生鋳片の数÷すべての鋳片数
を求め、一つの実験条件における縦割れ発生率とする。
【００７８】
［縦割れ発生率の比較］
本発明例であるＮｏ．1〜Ｎｏ．４の縦割れ発生率は、比較例であるＮｏ．１７、Ｎｏ．１８、Ｎｏ．２０，Ｎｏ．２１の割れ発生率に対して低く、高い鋳造速度においては、本発明の方法が優れた方法であることが確認できる。
【００７９】
【表２】
2015182132.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、加圧式連続鋳造の実施に利用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  パウダー
１１  パウダーの流れ
１２  パウダー静圧
２  溶鋼
２１  溶鋼静圧
２２  湯面
３  鋳型
３１  鋳型オシレーション
４  鋳片
５  凝固シェル
５１  凝固シェル復元力
６  鋳型鋳片間隙間
７  タンディッシュ
７１  浸漬ノズル
８  密閉装置
８１  伸縮性管
８２  密閉性ケーシング
９  ガス注入装置
９１  ガス注入管
９２  ガス注入量制御弁
１０１  パウダー
１０２  溶融金属
１０３  鋳型
１０４  鋳片
１７１  浸漬ノズル
１７２  パウダーおよび不活性ガス注入量制御弁
１７３  パウダーおよび不活性ガス注入管
１７４  シール板
２０１  上部空間
【図１】
2015182132.tif 000005
【図２】
2015182132.tif 000006
【図３】
2015182132.tif 000007
【図４】
2015182132.tif 000008