連続鋳造鋳型
【課題】厚さの異なる複数形状の鋳片の鋳造を行うことが可能な連続鋳造鋳型を提供する。
【解決手段】対向配置された長辺１１、１２の間に、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有するＮ種類の短辺１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂを交換可能に対向配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部Ｖに溶鋼を入れて、Ｎ種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型１０であって、対向する長辺１１、１２に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を形成し、最下部に形成される分割勾配領域Ｌ１を、最小幅の短辺１３、１４によって形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させ、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上位置に順次形成される分割勾配領域Ｌ２、Ｌ３は、順次幅広の短辺１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂによって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成される。
【解決手段】対向配置された長辺１１、１２の間に、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有するＮ種類の短辺１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂを交換可能に対向配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部Ｖに溶鋼を入れて、Ｎ種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型１０であって、対向する長辺１１、１２に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を形成し、最下部に形成される分割勾配領域Ｌ１を、最小幅の短辺１３、１４によって形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させ、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上位置に順次形成される分割勾配領域Ｌ２、Ｌ３は、順次幅広の短辺１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂによって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造鋳型内に溶鋼を注湯して鋳片を鋳造する場合、溶鋼の凝固過程において凝固収縮が発生するため、溶鋼の鋳型接触面側に形成される凝固シェル（鋳片）と鋳型内面との間に隙間が生じる。そして、凝固シェルでは、隙間に対向した部分の冷却効率が低下するため凝固遅れ（シェル厚みの薄い部分）が発生し、鋳片割れに発展するという問題がある。更に、鋳造中に凝固シェルが割れると、内部から溶鋼が漏れ出すという事故の虞も生じる。そこで、鋳型内面に凝固シェルの凝固収縮プロフィール（単に、収縮プロフィールともいう）を近似したマルチテーパを形成して、凝固シェルと鋳型内面との間に隙間が発生することを抑制した連続鋳造鋳型が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、複数厚さの鋳片を鋳造する場合、複数の連続鋳造鋳型を準備する代わりに、ある厚さの鋳片の鋳造用に作製した連続鋳造鋳型の長辺を共用し、対向配置される長辺の間に対向配置される短辺を、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有する短辺に交換して、厚さの異なる鋳片を鋳造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０１４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
厚さＴＡの鋳片の鋳造用に作製され、鋳型内面にマルチテーパが設けられた連続鋳造鋳型Ａの対向配置された長辺Ａの間に対向配置された短辺Ａを、厚さＴＡより大きい厚さＴＢの鋳片の鋳造が可能な幅を有する短辺Ｂに交換し、長辺Ａと短辺Ｂを用いて連続鋳造鋳型Ｂを構成して鋳造を行う場合、長辺Ａの内面には、厚さＴＡの鋳片を形成する凝固シェルＡの凝固収縮プロフィールを近似するマルチテーパが形成されているので、長辺Ａ間の内幅は、凝固シェルＡの凝固収縮量の上下方向分布を反映して下方に向かうに伴って徐々に縮小している。一方、厚さＴＢの鋳片を形成する凝固シェルＢの凝固収縮量は、厚さＴＡの鋳片を形成する凝固シェルＡの凝固収縮量より大きくなる。
このため、連続鋳造鋳型Ｂ内に形成された凝固シェルＢと長辺Ａの内面との間には隙間が発生し、隙間は凝固の進行に（凝固シェルＢが下方に移動するのに）伴って拡大していくので、凝固シェルＢに凝固遅れが発生し、鋳片割れに発展するという問題が生じる。更に、凝固遅れが増大する場合、鋳造中に凝固シェルＢが割れて内部から溶鋼が漏れ出すという事故の虞もある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、対向配置された長辺の間に対向配置されて、上下方向に貫通する鋳型空間部を形成している短辺を、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有する短辺に交換して、複数種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に本発明に係る連続鋳造鋳型は、対向配置された長辺の間に、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有するＮ種類の短辺を交換可能に対向配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部に溶鋼を入れて、Ｎ種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型であって、
対向する前記長辺に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域を形成し、最下部に形成される前記分割勾配領域を、最小幅の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させ、該最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される前記分割勾配領域は、順次幅広の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成されている。
【０００７】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、最下部の前記分割勾配領域は、前記最小幅の短辺で形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに近似させた複数の直線で形成されることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記最下部の分割勾配領域の上位置に形成される前記分割勾配領域は、前記凝固開始側の凝固収縮プロフィールに近似させた１の直線又は連接された２以上の直線によって形成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記短辺の側端面の輪郭線の形状は、前記長辺の内側輪郭線の形状に一致することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る連続鋳造鋳型においては、Ｎ種類の厚さの鋳片を鋳造する場合、連続鋳造鋳型の長辺に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域を形成し、最下部に形成される分割勾配領域を、最小幅の短辺によって形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させているので、最小厚さの（１番薄い）鋳片を鋳造する場合、最小厚さの鋳片に対応した幅を有する短辺に交換して連続鋳造鋳型を構成し、最下部の分割勾配領域の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように鋳造空間部に溶鋼を注入して鋳造を行うと、最下部の分割勾配領域に形成される凝固シェルと最下部の分割勾配領域の内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固シェルの冷却を十分に行うことができる。その結果、凝固シェルに凝固遅れが発生せず、凝固シェルの割れを防止して高品質の鋳片を製造することができる。
【００１１】
また、最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される分割勾配領域は、順次幅広の短辺によって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成されるので、例えば、Ｋ（Ｋ＝２、３、・・・、Ｎ）番目に薄い鋳片Ｋを鋳造する場合、鋳片Ｋに対応した幅を有する短辺に交換して連続鋳造鋳型を構成し、下からＫ番目の分割勾配領域の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように鋳造空間部に溶鋼を注入して鋳造を行うと、Ｋ番目の分割勾配領域に形成される凝固シェルとＫ番目の分割勾配領域の内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固開始段階における凝固シェルの冷却を十分に行うことができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００１２】
下からＫ番目の分割勾配領域で形成された凝固シェルは、直下のＫ−１番目の分割勾配領域内に進入するが、Ｋ−１番目の分割勾配領域はＫ−１番目に薄い鋳片Ｋ−１（Ｋ−１番目に薄い鋳片Ｋ−１を形成する凝固シェル）の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに基づいて形成されているので、Ｋ−１番目の分割勾配領域内に進入する凝固シェルの表面はＫ−１番目の分割勾配領域の内面に密着はしない。しかし、Ｋ−１番目の分割勾配領域内での凝固シェルの凝固収縮量は、Ｋ番目の分割勾配領域内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、凝固シェルの表面と長辺の内面との間の隙間の距離は大きく増大しない。このため、Ｋ−１番目の分割勾配領域内においても凝固シェルの冷却を継続して行うことができ、凝固シェルに凝固遅れが発生することを回避できる。
【００１３】
そして、下から２番目の分割勾配領域を通過した凝固シェルは、最下部の分割勾配領域内に進入する。最下部の分割勾配領域においても、凝固シェルの表面は最下部の分割勾配領域の内面に密着しないが、凝固シェルの凝固収縮量は更に小さくなるので、凝固シェルの表面と最下部の分割勾配領域の内面との間の隙間の距離は更に大きく増大しない。このため、最下部の分割勾配領域内においても凝固シェルの冷却を継続して行うことができ、凝固シェルに凝固遅れが発生することを回避できる。その結果、凝固シェルの割れを防止して高品質の鋳片を製造することができる。
【００１４】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、最下部の分割勾配領域が、最小幅の短辺で形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに近似させた複数の直線で形成される場合、最下部の分割勾配領域の形状を最小厚さの鋳片の凝固収縮プロフィールに対応させた形状に近づけると共に、簡単な形状にすることができる。これにより、長辺の最下部の分割勾配領域の加工が容易になり、製造時の作業性を良好にすることができると共に、製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、最下部の分割勾配領域の上位置に形成される分割勾配領域が、凝固開始側の凝固収縮プロフィールに近似させた１の直線又は連接された２以上の直線によって形成されている場合、最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される分割勾配領域の形状を、順次幅広の短辺によって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに対応させた形状に近づけると共に、簡単な形状にすることができる。これにより、長辺の最下部より上側の分割勾配領域の加工が容易になり、製造時の作業性を良好にすることができると共に、製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、短辺の側端面の輪郭線の形状が、長辺の内側輪郭線の形状に一致する場合、短辺を交換しても、短辺の端面と長辺の内側面との間に隙間が発生しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る連続鋳造鋳型の斜視図である。
【図２】同連続鋳造鋳型の長辺の縦断面図である。
【図３】実施例に係る長辺内面のテーパと凝固収縮量の関係を示す説明図である。
【図４】実施例の連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルのコーナー部におけるシェル厚みの分布の計算結果の説明図である。
【図５】凝固シェルのコーナー部のシェル厚みの分布の説明図である。
【図６】比較例に係る長辺内面のテーパと凝固収縮量の関係を示す説明図である。
【図７】比較例の連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルのコーナー部におけるシェル厚みの分布の計算結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造鋳型１０は、対向配置された長辺１１、１２の間に、３種類（Ｎ種類の一例）の短辺１３、１４、１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂを交換可能に配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部Ｖに溶鋼を入れて３種類の厚さの鋳片（鋳片の幅は一定）を鋳造するものである。そして、長辺１１、１２の内側及び短辺１３、１４（短辺１３ａ、１４ａ、短辺１３ｂ、１４ｂも同様、以下同じ）の内側には耐磨耗性の図示しない補強皮膜（例えば、めっき層、溶射層）がそれぞれ形成されている。なお、長辺１１、１２間の内幅の減少量は僅かであるが、説明の便宜上、図１、図２においては、誇張して示している。以下、詳細に説明する。
【００１９】
長辺１１、１２及び短辺１３、１４の外表面（鋳型空間部Ｖを囲う面、即ち溶鋼と接する面とは反対側の面）側には、上下方向（鋳造方向）に並べて配置される複数のボルト（図示せず）からなる締結手段群を介して図示しないバックプレートがそれぞれ取付けられている。これにより、バックプレートの下部に設けられた給水部（図示せず）から、長辺１１、１２と短辺１３、１４の外面側に設けられた図示しない多数の導水溝に冷却水を流すことで、長辺１１、１２及び短辺１３、１４の冷却を行うと共に鋳型空間部Ｖに供給した溶鋼の冷却を行なって鋳片を製造することができる。なお、長辺１１、１２の母材及び短辺１３、１４の母材は、銅又は銅合金で構成されている。
【００２０】
短辺１３、１４は、厚さ（補強皮膜を含めた厚さ）が、例えば、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度、幅が５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下程度で、上下方向の長さが６００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下程度である。また、長辺１１、１２は、厚さ（補強皮膜を含めた厚さ）が、例えば５ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度、対向配置される一対の短辺１３、１４の間隔（鋳片と接触する幅）を、６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下程度の範囲で変更可能とすることのできる幅を有し、上下方向の長さは短辺１３、１４と同程度である。これにより、例えば、幅が６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下程度、厚みが５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下程度のスラブ（鋳片の一例）を製造できる。
【００２１】
補強皮膜には、Ｃｏ−Ｎｉ系の合金めっき、Ｎｉ又はＣｏをベースとしたＣｒ−Ｓｉ−Ｂ系の合金からなる溶射皮膜、あるいはＣｏ、Ｎｉ、又はＣｏ−Ｎｉ系の合金に、炭化物（例えばＷＣ）、窒化物（例えばＴｉＮ）、及び硼化物（例えばＣｒＢ）のいずれか１又は２以上を添加した複合材からなる溶射皮膜を使用することができる。なお、Ｎｉ又はＣｏをベースとしたＣｒ−Ｓｉ−Ｂ系の合金からなる溶射皮膜の場合、ヒュージング処理を行うことで、補強皮膜の緻密化、補強皮膜と長辺母材、補強皮膜と短辺母材との結合性を高めることができ、補強皮膜の寿命を延ばすことができる。一方、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＣｏ−Ｎｉ系の合金に、炭化物、窒化物、及び硼化物のいずれか１又は２以上を添加した複合材からなる溶射皮膜の場合、補強皮膜に発生する擦り疵の防止、補強皮膜の耐摩耗性の向上を更に図ることができる。
【００２２】
対向する長辺１１、１２に、最上部を除いて上下に連通する３個の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を形成する。そして、最下部に形成される分割勾配領域Ｌ１は、最小幅の短辺１３、１４で形成される最小厚さ鋳片の凝固収縮プロフィールＰ１に近似させ、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上位置に順次形成される分割勾配領域Ｌ２、Ｌ３は、順次幅広の短辺１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂによって形成される、即ち順次厚みが増大する鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２、Ｐ３に近似させて、段階的に形成する。
【００２３】
最下部の分割勾配領域Ｌ１は、凝固収縮プロフィールＰ１を近似し、連接する複数の直線、例えば２つの直線Ｓ１、Ｓ２からなるマルチテーパで形成されている。ここで、分割勾配領域Ｌ１の下側に配置され、直線Ｓ１からなる下テーパ部の勾配は、分割勾配領域Ｌ１の上側に配置され、直線Ｓ２からなる上テーパ部の勾配より大きく（直線Ｓ１からなる下テーパ部と垂直面とのなす角度は、直線Ｓ２からなる上テーパ部と垂直面とのなす角度より小さく）、対向する長辺１１、１２に形成された分割勾配領域Ｌ１間の上端部の内幅は、下端部（長辺１１、１２の下端部）の内幅より大きくなっている。
なお、分割勾配領域Ｌ１を、凝固収縮プロフィールＰ１を近似する連接する３つ以上の直線を有するマルチテーパ（連接する各直線からなるテーパ部の勾配は、下側に配置されるテーパ部ほど勾配が大きい）で形成してもよい。分割勾配領域Ｌ１を構成する直線の個数を増加させることで、凝固収縮プロフィールＰ１をマルチテーパで近似する際の近似精度を向上させることができる。
【００２４】
また、最下部の分割勾配領域Ｌ１の直上（下から２番目）の分割勾配領域Ｌ２は、２番目に薄い鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２に近似させた１の直線で形成されている。ここで、分割勾配領域Ｌ１の上テーパ部の勾配は、分割勾配領域Ｌ２の勾配より大きく（上テーパ部と垂直面とのなす角度は、分割勾配領域Ｌ２と垂直面とのなす角度より小さく）、対向する長辺１１、１２に形成された分割勾配領域Ｌ２間の上端部の内幅は、下端部（分割勾配領域Ｌ１間の上端部）の内幅より大きくなっている。
なお、分割勾配領域Ｌ２を、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２を近似する連接された２以上の直線（連接する各直線の勾配は、下側に配置される直線ほど勾配が大きい）からなるマルチテーパで形成してもよい。分割勾配領域Ｌ２を構成する直線の個数を増加させることで、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２をマルチテーパで近似する際の近似精度を向上させることができる。
【００２５】
更に、分割勾配領域Ｌ２の直上（下から３番目）の分割勾配領域Ｌ３は、３番目に薄い（最大厚さの）鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ３に近似させた１の直線で形成されている。ここで、分割勾配領域Ｌ３の勾配は、分割勾配領域Ｌ２の勾配より大きく（分割勾配領域Ｌ２と垂直面とのなす角度は、分割勾配領域Ｌ３と垂直面とのなす角度より小さく）、対向する長辺１１、１２に形成された分割勾配領域Ｌ３間の上端部の内幅は、下端部（分割勾配領域Ｌ２間の上端部）の内幅より大きくなっている。
なお、分割勾配領域Ｌ３を、連接された２以上の直線（連接する各直線の勾配は、下側に配置される直線ほど勾配が大きい）からなるマルチテーパで形成してもよい。分割勾配領域Ｌ３を構成する直線の個数を増加させることで、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ３をマルチテーパで近似する際の近似精度を向上させることができる。
【００２６】
また、対向する長辺１１、１２の最上部には、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３より傾斜勾配が大きな（垂直面となす角度が小さな）分割勾配領域Ｌ４を形成する。なお、最上部の分割勾配領域Ｌ４を、分割勾配領域Ｌ３を延長して形成しても、長辺１１、１２の裏面側と平行な垂直領域として形成してもよい。下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上側に分割勾配領域Ｌ４を形成することにより、鋳型空間部Ｖに、分割勾配領域Ｌ３の上端が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を注入することができる。
【００２７】
一方、長辺１１、１２に組合わせる短辺（最小厚さの鋳片に対応した幅を有する短辺１３、１４、２番目に薄い鋳片に対応した幅を有する短辺１３a、１４a、及び３番目に薄い（最大厚さの）鋳片に対応した幅を有する短辺１３ｂ、１４ｂ）の側端面の輪郭線の形状は、長辺１１、１２の内側輪郭線の形状に一致する。そして、短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂの内面（溶鋼と接する面）には、鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールを近似する勾配部（図示せず）が形成されている。そして、勾配部の縦断面は、１又は連接する２以上の直線で形成されており、対向する短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂ間の内幅は、鋳片が引き抜かれる下方に向けて狭まっている。したがって、勾配部の縦断面が連接する２以上の直線で形成されている場合、連接する各直線の勾配は、下側に配置される直線ほど勾配が大きくなっている。
なお、短辺の内面に、鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールに一致させた膨出部を形成して、対向する短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂ間の内幅が、鋳片が引き抜かれる下方に向けて徐々に狭まるようにすることもできる。
【００２８】
ここで、最小厚さの鋳片に応じた幅を有する短辺１３、１４では、分割勾配領域Ｌ１の上端位置に対応する高さ位置における幅は、最小厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置における幅に一致しており、分割勾配領域Ｌ１の下端位置に対応する下端の幅は、最小厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の下端（連続鋳造鋳型の出口）における幅に一致している。そして、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ２〜Ｌ４の高さ範囲に対応する高さ範囲における短辺１３、１４の幅は、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ１における短辺１３、１４の幅によって決定される長辺１１、１２間の分割勾配領域Ｌ２〜Ｌ４の高さ範囲における内幅に一致するように形成する。
【００２９】
また、２番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３a、１４aでは、分割勾配領域Ｌ２の上端位置に対応する高さ位置における幅は、２番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置における幅に一致しており、分割勾配領域Ｌ２の下端位置（分割勾配領域Ｌ１の上端位置）に対応する高さ位置における幅は、２番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置から分割勾配領域L２の高さに相当する距離だけ下方にある位置における幅に一致し、分割勾配領域Ｌ１の下端位置に対応する下端の幅は、２番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の下端（連続鋳造鋳型の出口）における幅に一致している。そして、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ３、Ｌ４の高さ範囲に対応する高さ範囲における短辺１３a、１４aの幅は、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２における短辺１３a、１４aの幅によって決定される長辺１１、１２間の分割勾配領域Ｌ３、Ｌ４の高さ範囲における内幅に一致するように形成する。
【００３０】
更に、３番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３ｂ、１４ｂでは、分割勾配領域Ｌ３の上端位置に対応する高さ位置における幅は、３番目に薄い（最大厚さの）鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置における幅に一致しており、分割勾配領域Ｌ３の下端位置（分割勾配領域Ｌ２の上端位置）に対応する高さ位置における幅は、３番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置から分割勾配領域Ｌ３の高さに相当する距離だけ下方にある位置における幅に一致し、分割勾配領域Ｌ２の下端位置（分割勾配領域Ｌ１の上端位置）に対応する高さ位置における幅は、３番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置から分割勾配領域Ｌ３の高さと分割勾配領域Ｌ２の高さの和に相当する距離だけ下方にある位置における幅に一致し、分割勾配領域Ｌ１の下端位置に対応する下端の幅は、３番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の下端（連続鋳造鋳型の出口）における幅に一致している。そして、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ４の高さ範囲に対応する高さ範囲における短辺１３ｂ、１４ｂの幅は、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３における短辺１３ｂ、１４ｂの幅によって決定される長辺１１、１２間の分割勾配領域Ｌ４の高さ範囲における内幅に一致するように形成する。
したがって、短辺の高さ位置の幅は、長辺の勾配によって決定される。
【００３１】
以上の構成とすることにより、対向配置される長辺１１、１２と、長辺１１、１２の間に対向配置される短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂにより形成される鋳型空間部Vでは、対向する長辺１１、１２及び短辺１３、１４のそれぞれの内幅が鋳片の引き抜かれる下方へ向けて狭まるようになっている。これによって、短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂを交換して鋳型空間部Vを形成し、分割勾配領Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の上端がそれぞれ溶鋼湯面高さ位置となるように鋳型空間部Ｖに溶鋼を注入して、鋳型空間部V内に凝固シェルを生成させると、生成した凝固シェルの凝固収縮に伴って凝固シェルを下方に向けて引き抜くことができる。
【００３２】
続いて、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造鋳型１０の作用について説明する。
凝固収縮プロフィールＰ１は、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上端位置を溶鋼湯面高さ位置(メニスカス位置）として最小厚さの鋳片を鋳造する際の凝固シェルの厚さ方向の凝固収縮プロフィールである。したがって、最小厚さの鋳片に応じた幅を有する短辺１３、１４を用いて連続鋳造鋳型１０を構成し、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を連続鋳造鋳型１０内に注湯して鋳造すると、分割勾配領域Ｌ１は、最小厚さの鋳片の厚さ方向の凝固収縮プロフィールＰ１を近似するマルチテーパとなっているため、分割勾配領域Ｌ１に形成される凝固シェルと長辺１１、１２内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固シェルの冷却を十分に行うことができて凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３３】
また、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２は、下から２番目の分割勾配領域Ｌ２の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として、２番目に薄い鋳片を鋳造する際の凝固シェルの厚さ方向の凝固開始側の凝固収縮プロフィールである。したがって、２番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３a、１４aを用いて連続鋳造鋳型１０を構成し、下から２番目の分割勾配領域Ｌ２の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を連続鋳造鋳型１０内に注湯して鋳造すると、分割勾配領域Ｌ２内に形成される凝固シェルと長辺１１、１２内面との間に隙間が発生することが抑制され、分割勾配領域Ｌ２内における（凝固開始段階における）凝固シェルの冷却を効率的に行って、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【００３４】
そして、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ２からの直下の分割勾配領域Ｌ１に進入した場合、分割勾配領域Ｌ１は、最小厚さの鋳片の厚さ方向の凝固収縮プロフィールＰ１を近似するマルチテーパで形成されているため、分割勾配領域Ｌ１の内面と凝固シェルとの間に隙間が発生することになるが、分割勾配領域Ｌ１内での凝固シェルの凝固収縮量は、分割勾配領域Ｌ２内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、隙間が大きく増大することは防止される。その結果、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ１に進入しても、分割勾配領域Ｌ１の内面、即ち長辺１１、１２により凝固シェルを継続して冷却することができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３５】
更に、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ３は、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として、３番目に薄い（最大厚さの）鋳片を鋳造する際の凝固シェルの厚さ方向の凝固開始側の凝固収縮プロフィールである。したがって、３番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３ｂ、１４ｂを用いて連続鋳造鋳型１０を構成し、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を連続鋳造鋳型１０内に注湯して鋳造すると、分割勾配領域Ｌ３内に形成される凝固シェルと長辺１１、１２内面との間に隙間が発生することが抑制され、分割勾配領域Ｌ３内における（凝固開始段階における）凝固シェルの冷却を効率的に行って、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【００３６】
そして、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ３からの直下の分割勾配領域Ｌ２に進入した場合、分割勾配領域Ｌ２は、２番目に薄い鋳片の厚さ方向の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２を近似する１つの直線で形成されているため、分割勾配領域Ｌ２の内面と凝固シェルとの間に隙間が発生することになるが、分割勾配領域Ｌ２内での凝固シェルの凝固収縮量は、分割勾配領域Ｌ３内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、隙間が大きく増大することは防止される。その結果、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ２に進入しても、長辺１１、１２により凝固シェルを継続して冷却することができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３７】
更に、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ２から直下の分割勾配領域Ｌ１に進入した場合、分割勾配領域Ｌ１は、最小厚さの鋳片の厚さ方向の凝固収縮プロフィールＰ１を近似するマルチテーパで形成されているため、分割勾配領域Ｌ１の内面と凝固シェルとの間には更に隙間が発生することになるが、分割勾配領域Ｌ１内での凝固シェルの凝固収縮量は、分割勾配領域Ｌ２内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、隙間が更に大きく増大することは防止される。その結果、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ１に進入しても、長辺１１、１２により凝固シェルを継続して冷却することができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３８】
一方、鋳片は厚さが変化しても幅は一定であるため、短辺の内面に、鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールを近似する勾配部が形成されていると、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として鋳造しても、下から２番目の分割勾配領域Ｌ２の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として鋳造しても、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として鋳造しても、形成される凝固シェルと短辺の内面との間に隙間が発生することが抑制され、短辺で凝固シェルの冷却を効率的に行うことができ、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【実施例】
【００３９】
（実施例）
対向配置された長辺と、長辺の間に対向配置される短辺とを有し、鋳造する鋳片の厚さが変わる際には、鋳片の厚さに応じた幅を有する短辺に交換して、３種類の厚さ（２００ｍｍ、２５０ｍｍ、及び３００ｍｍ）の鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型を作製した。ここで、鋳型空間部の高さ（長辺、短辺の高さ）は９００ｍｍ、鋳型空間部の短辺間の下端幅は１２００ｍｍである。
【００４０】
短辺に形成された最上部（短辺上端から下方２００ｍｍの範囲）のテーパ率は３％／ｍ、上から２番目の部分（短辺上端より下方２００ｍｍから下方２００ｍｍの範囲）のテーパ率は２％／ｍ、上から３番目の部分（短辺上端より下方４００ｍｍから下方２００ｍｍの範囲）のテーパ率は１．５％／ｍ、最下部（短辺上端より下方６００ｍｍから下方３００ｍｍの範囲）のテーパ率は１．０％／ｍである。
【００４１】
長辺に形成された最下部の分割勾配領域（長辺上端より下方２４０ｍｍの位置から下方６６０ｍｍの位置（長辺下端）までの領域）は連接する２の直線から形成され、長辺の上端より下方２４０ｍｍから下方２６０ｍｍの範囲のテーパ率は１．６％／ｍ、長辺の上端より下方５００ｍｍから下方４００ｍｍの範囲のテーパ率は１．０％／ｍである。また、下から２番目の分割勾配領域（長辺上端より下方１６０ｍｍから下方８０ｍｍの範囲）は１の直線で形成され、そのテーパ率は２．５％／ｍである。更に、下から３番目の分割勾配領域（長辺上端より下方８０ｍｍから下方８０ｍｍの範囲）は１の直線で形成され、そのテーパ率は３．７％／ｍである。なお、最上部の分割勾配領域（長辺の上端から下方８０ｍｍの範囲）は１の直線で形成され、そのテーパ率は２．０％／ｍである。
【００４２】
厚さ３００ｍｍの鋳片鋳造用の短辺を使用して連続鋳造鋳型を構成し、連続鋳造鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の上端部（長辺上端より下方８０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯して連続鋳造を行った際に連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルの収縮プロフィールのシミュレーションを行った。
【００４３】
図３に、厚さ３００ｍｍの鋳片を鋳込んだときの凝固シェルの収縮プロフィールと、連続鋳造鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の上端部（長辺上端より下方８０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯したときの鋳型長辺間の内幅の減少を示す収縮量の分布との関係を示す。図３から、溶綱の湯面高さ位置を長辺上端より下方８０ｍｍ位置となるよう設定した場合、凝固シェルの収縮プロフィールと長辺間の内幅の収縮量とは湯面から下方２００ｍｍ程度範囲ではよい一致を示している。このため、この範囲では凝固シェルの冷却を十分に行うことができ、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【００４４】
また、実施例の連続鋳造鋳型を用いて３００ｍｍ厚さの鋳片を鋳造する場合の凝固シェルのコーナー部のシェル厚みの分布を計算により求めた。シェル厚みの分布の計算結果を図４に示す。なお、図４に示すシェル厚みの分布では、図５に示すように、凝固シェルのコーナー部を起点として、凝固シェルの長辺幅方向中央側に向かう方向を横軸の負領域に、凝固シェルの短辺幅方向中央側に向かう方向を横軸の正領域として示している。
【００４５】
図４に示すように、長辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型内湯面位置から下方４００ｍｍの範囲（４００ｍｍレベル）では、厚さが極小となる部分は形成されない。これは、溶鋼の湯面高さ位置から下方４００ｍｍの範囲では、凝固シェルと長辺内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固シェルの冷却が効率的に行われて、凝固シェル厚さが均一に成長できることと対応している。
【００４６】
一方、連続鋳造鋳型内湯面位置から下方６００ｍｍの位置（６００ｍｍレベル）では、コーナー部から長辺の幅方向中央側に約３０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が現れ、凝固シェルの長辺の幅方向中央部の厚さとの差は、連続鋳造鋳型の下端部に向けて増大する傾向を示す。これは、溶鋼の湯面高さ位置から下方６００ｍｍを超える範囲では、図３に示すように、凝固シェルと長辺内面との間に発生した隙間が徐々に拡大することに対応して、凝固シェルの冷却効果が徐々に低下して、凝固シェル厚さが均一に成長し難いことと対応している。しかしながら、凝固シェルの長辺の幅方向中央部の厚さ（２０ｍｍ）に対する厚さの減少率は１０％と小さく、凝固シェルの冷却が継続して行われ（凝固シェルの厚みが成長して）、凝固シェルに凝固遅れが発生することは回避できると考えられる。
【００４７】
短辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型内湯面位置から２００ｍｍ下方の位置（２００ｍｍレベル）では、コーナー部から短辺の幅方向中央側に約２０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が形成されるが、連続鋳造鋳型の上端から下方に向かうに伴って（即ち、凝固シェルの厚さが増加するのに伴って）厚さの差は徐々に解消され、連続鋳造鋳型の下端部では、シェル厚さの極小部分は消失する。
このことは、短辺の内面に、１２００ｍｍ幅の鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールを近似する４マルチテーパからなる勾配部を形成することにより、凝固シェルと短辺の内面との間に隙間が発生することが抑制でき、凝固シェルの冷却が継続して行われることで凝固シェルの厚みが均一に成長できることと対応している。
【００４８】
（比較例）
実施例で構成した厚さ３００ｍｍの鋳片鋳造用の連続鋳造鋳型において、連続鋳造鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の下端部（長辺上端より下方１６０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯して連続鋳造を行った際に連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルの収縮プロフィールのシミュレーションを行った。
【００４９】
図６に、厚さ３００ｍｍの鋳片を鋳込んだときの凝固シェルの収縮プロフィールと、鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の下端部（長辺上端より下方１６０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯したときの鋳型長辺間の内幅の減少を示す収縮量の分布との関係を示す。図６から、溶鋼の湯面高さ位置を長辺上端より下方１６０ｍｍ位置となるよう設定した場合、凝固シェルと長辺内面との間に隙間が形成され、拡大していくことが分かる。
また、比較例の連続鋳造鋳型を用いて３００ｍｍ厚さの鋳片を鋳造する場合の凝固シェルのコーナー部のシェル厚みの分布を計算により求めた。シェル厚みの分布の計算結果を図７に示す。
【００５０】
図７に示すように、長辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型の上端から２００ｍｍ下方の位置では、コーナー部から長辺の幅方向中央側に約２０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が発生し、凝固シェルの長辺の幅方向中央部の厚さとの差は、連続鋳造鋳型の下端に向かうに伴って増大する傾向を示す。これは、図６に示すように、凝固シェルと長辺内面との間には当初から大きな隙間が発生しているため、長辺による凝固シェルの冷却が十分に行われていないと考えられる。
【００５１】
一方、短辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型の上端から２００ｍｍ下方の位置では、コーナー部から短辺の幅方向中央側に約１５〜２０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が形成され、連続鋳造鋳型の下端に向かうに伴って（即ち、凝固シェルの厚さが増加するのに伴って）、凝固シェルの短辺の幅方向中央部の厚さとの差は略一定で、厚さが極小となる場所は徐々に短辺の幅方向中央側に移動する。短辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に現れた厚さ極小部分が消失しないのは、図６に示すように、凝固シェルと長辺内面との間には当初から大きな隙間が発生しているため、短辺側においても凝固シェルの冷却が十分に行われないためと考えられる。
したがって、凝固シェルの冷却が十分に行われず（凝固シェルの厚みが均一に成長し難く）、凝固シェルに凝固遅れが発生する虞が考えられる。
【００５２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、３個の分割勾配領域において、最下部に形成される分割勾配領域を、最小幅の短辺によって形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに一致させ、最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される分割勾配領域を、順次幅広の短辺によって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致させて形成してもよい。
また、本実施の形態では、３種類の厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型について説明したが、２種類の厚さの鋳片を鋳造する場合、４種類以上の厚さの鋳片を鋳造する場合についても、本発明の連続鋳造鋳型は適用できる。
更に、本実施の形態では、本発明の連続鋳造鋳型を、垂直曲げ型の連続鋳造機に使用する鋳型に対して適用したが、本発明の連続鋳造鋳型は、湾曲型の連続鋳造機に使用する鋳型（湾曲した鋳型）に対しても適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１０：連続鋳造鋳型、１１、１２：長辺、１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂ：短辺
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造鋳型内に溶鋼を注湯して鋳片を鋳造する場合、溶鋼の凝固過程において凝固収縮が発生するため、溶鋼の鋳型接触面側に形成される凝固シェル（鋳片）と鋳型内面との間に隙間が生じる。そして、凝固シェルでは、隙間に対向した部分の冷却効率が低下するため凝固遅れ（シェル厚みの薄い部分）が発生し、鋳片割れに発展するという問題がある。更に、鋳造中に凝固シェルが割れると、内部から溶鋼が漏れ出すという事故の虞も生じる。そこで、鋳型内面に凝固シェルの凝固収縮プロフィール（単に、収縮プロフィールともいう）を近似したマルチテーパを形成して、凝固シェルと鋳型内面との間に隙間が発生することを抑制した連続鋳造鋳型が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、複数厚さの鋳片を鋳造する場合、複数の連続鋳造鋳型を準備する代わりに、ある厚さの鋳片の鋳造用に作製した連続鋳造鋳型の長辺を共用し、対向配置される長辺の間に対向配置される短辺を、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有する短辺に交換して、厚さの異なる鋳片を鋳造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０１４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
厚さＴＡの鋳片の鋳造用に作製され、鋳型内面にマルチテーパが設けられた連続鋳造鋳型Ａの対向配置された長辺Ａの間に対向配置された短辺Ａを、厚さＴＡより大きい厚さＴＢの鋳片の鋳造が可能な幅を有する短辺Ｂに交換し、長辺Ａと短辺Ｂを用いて連続鋳造鋳型Ｂを構成して鋳造を行う場合、長辺Ａの内面には、厚さＴＡの鋳片を形成する凝固シェルＡの凝固収縮プロフィールを近似するマルチテーパが形成されているので、長辺Ａ間の内幅は、凝固シェルＡの凝固収縮量の上下方向分布を反映して下方に向かうに伴って徐々に縮小している。一方、厚さＴＢの鋳片を形成する凝固シェルＢの凝固収縮量は、厚さＴＡの鋳片を形成する凝固シェルＡの凝固収縮量より大きくなる。
このため、連続鋳造鋳型Ｂ内に形成された凝固シェルＢと長辺Ａの内面との間には隙間が発生し、隙間は凝固の進行に（凝固シェルＢが下方に移動するのに）伴って拡大していくので、凝固シェルＢに凝固遅れが発生し、鋳片割れに発展するという問題が生じる。更に、凝固遅れが増大する場合、鋳造中に凝固シェルＢが割れて内部から溶鋼が漏れ出すという事故の虞もある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、対向配置された長辺の間に対向配置されて、上下方向に貫通する鋳型空間部を形成している短辺を、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有する短辺に交換して、複数種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に本発明に係る連続鋳造鋳型は、対向配置された長辺の間に、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有するＮ種類の短辺を交換可能に対向配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部に溶鋼を入れて、Ｎ種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型であって、
対向する前記長辺に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域を形成し、最下部に形成される前記分割勾配領域を、最小幅の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させ、該最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される前記分割勾配領域は、順次幅広の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成されている。
【０００７】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、最下部の前記分割勾配領域は、前記最小幅の短辺で形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに近似させた複数の直線で形成されることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記最下部の分割勾配領域の上位置に形成される前記分割勾配領域は、前記凝固開始側の凝固収縮プロフィールに近似させた１の直線又は連接された２以上の直線によって形成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記短辺の側端面の輪郭線の形状は、前記長辺の内側輪郭線の形状に一致することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る連続鋳造鋳型においては、Ｎ種類の厚さの鋳片を鋳造する場合、連続鋳造鋳型の長辺に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域を形成し、最下部に形成される分割勾配領域を、最小幅の短辺によって形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させているので、最小厚さの（１番薄い）鋳片を鋳造する場合、最小厚さの鋳片に対応した幅を有する短辺に交換して連続鋳造鋳型を構成し、最下部の分割勾配領域の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように鋳造空間部に溶鋼を注入して鋳造を行うと、最下部の分割勾配領域に形成される凝固シェルと最下部の分割勾配領域の内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固シェルの冷却を十分に行うことができる。その結果、凝固シェルに凝固遅れが発生せず、凝固シェルの割れを防止して高品質の鋳片を製造することができる。
【００１１】
また、最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される分割勾配領域は、順次幅広の短辺によって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成されるので、例えば、Ｋ（Ｋ＝２、３、・・・、Ｎ）番目に薄い鋳片Ｋを鋳造する場合、鋳片Ｋに対応した幅を有する短辺に交換して連続鋳造鋳型を構成し、下からＫ番目の分割勾配領域の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように鋳造空間部に溶鋼を注入して鋳造を行うと、Ｋ番目の分割勾配領域に形成される凝固シェルとＫ番目の分割勾配領域の内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固開始段階における凝固シェルの冷却を十分に行うことができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００１２】
下からＫ番目の分割勾配領域で形成された凝固シェルは、直下のＫ−１番目の分割勾配領域内に進入するが、Ｋ−１番目の分割勾配領域はＫ−１番目に薄い鋳片Ｋ−１（Ｋ−１番目に薄い鋳片Ｋ−１を形成する凝固シェル）の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに基づいて形成されているので、Ｋ−１番目の分割勾配領域内に進入する凝固シェルの表面はＫ−１番目の分割勾配領域の内面に密着はしない。しかし、Ｋ−１番目の分割勾配領域内での凝固シェルの凝固収縮量は、Ｋ番目の分割勾配領域内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、凝固シェルの表面と長辺の内面との間の隙間の距離は大きく増大しない。このため、Ｋ−１番目の分割勾配領域内においても凝固シェルの冷却を継続して行うことができ、凝固シェルに凝固遅れが発生することを回避できる。
【００１３】
そして、下から２番目の分割勾配領域を通過した凝固シェルは、最下部の分割勾配領域内に進入する。最下部の分割勾配領域においても、凝固シェルの表面は最下部の分割勾配領域の内面に密着しないが、凝固シェルの凝固収縮量は更に小さくなるので、凝固シェルの表面と最下部の分割勾配領域の内面との間の隙間の距離は更に大きく増大しない。このため、最下部の分割勾配領域内においても凝固シェルの冷却を継続して行うことができ、凝固シェルに凝固遅れが発生することを回避できる。その結果、凝固シェルの割れを防止して高品質の鋳片を製造することができる。
【００１４】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、最下部の分割勾配領域が、最小幅の短辺で形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに近似させた複数の直線で形成される場合、最下部の分割勾配領域の形状を最小厚さの鋳片の凝固収縮プロフィールに対応させた形状に近づけると共に、簡単な形状にすることができる。これにより、長辺の最下部の分割勾配領域の加工が容易になり、製造時の作業性を良好にすることができると共に、製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、最下部の分割勾配領域の上位置に形成される分割勾配領域が、凝固開始側の凝固収縮プロフィールに近似させた１の直線又は連接された２以上の直線によって形成されている場合、最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される分割勾配領域の形状を、順次幅広の短辺によって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに対応させた形状に近づけると共に、簡単な形状にすることができる。これにより、長辺の最下部より上側の分割勾配領域の加工が容易になり、製造時の作業性を良好にすることができると共に、製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
本発明に係る連続鋳造鋳型において、短辺の側端面の輪郭線の形状が、長辺の内側輪郭線の形状に一致する場合、短辺を交換しても、短辺の端面と長辺の内側面との間に隙間が発生しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る連続鋳造鋳型の斜視図である。
【図２】同連続鋳造鋳型の長辺の縦断面図である。
【図３】実施例に係る長辺内面のテーパと凝固収縮量の関係を示す説明図である。
【図４】実施例の連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルのコーナー部におけるシェル厚みの分布の計算結果の説明図である。
【図５】凝固シェルのコーナー部のシェル厚みの分布の説明図である。
【図６】比較例に係る長辺内面のテーパと凝固収縮量の関係を示す説明図である。
【図７】比較例の連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルのコーナー部におけるシェル厚みの分布の計算結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造鋳型１０は、対向配置された長辺１１、１２の間に、３種類（Ｎ種類の一例）の短辺１３、１４、１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂを交換可能に配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部Ｖに溶鋼を入れて３種類の厚さの鋳片（鋳片の幅は一定）を鋳造するものである。そして、長辺１１、１２の内側及び短辺１３、１４（短辺１３ａ、１４ａ、短辺１３ｂ、１４ｂも同様、以下同じ）の内側には耐磨耗性の図示しない補強皮膜（例えば、めっき層、溶射層）がそれぞれ形成されている。なお、長辺１１、１２間の内幅の減少量は僅かであるが、説明の便宜上、図１、図２においては、誇張して示している。以下、詳細に説明する。
【００１９】
長辺１１、１２及び短辺１３、１４の外表面（鋳型空間部Ｖを囲う面、即ち溶鋼と接する面とは反対側の面）側には、上下方向（鋳造方向）に並べて配置される複数のボルト（図示せず）からなる締結手段群を介して図示しないバックプレートがそれぞれ取付けられている。これにより、バックプレートの下部に設けられた給水部（図示せず）から、長辺１１、１２と短辺１３、１４の外面側に設けられた図示しない多数の導水溝に冷却水を流すことで、長辺１１、１２及び短辺１３、１４の冷却を行うと共に鋳型空間部Ｖに供給した溶鋼の冷却を行なって鋳片を製造することができる。なお、長辺１１、１２の母材及び短辺１３、１４の母材は、銅又は銅合金で構成されている。
【００２０】
短辺１３、１４は、厚さ（補強皮膜を含めた厚さ）が、例えば、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度、幅が５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下程度で、上下方向の長さが６００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下程度である。また、長辺１１、１２は、厚さ（補強皮膜を含めた厚さ）が、例えば５ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度、対向配置される一対の短辺１３、１４の間隔（鋳片と接触する幅）を、６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下程度の範囲で変更可能とすることのできる幅を有し、上下方向の長さは短辺１３、１４と同程度である。これにより、例えば、幅が６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下程度、厚みが５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下程度のスラブ（鋳片の一例）を製造できる。
【００２１】
補強皮膜には、Ｃｏ−Ｎｉ系の合金めっき、Ｎｉ又はＣｏをベースとしたＣｒ−Ｓｉ−Ｂ系の合金からなる溶射皮膜、あるいはＣｏ、Ｎｉ、又はＣｏ−Ｎｉ系の合金に、炭化物（例えばＷＣ）、窒化物（例えばＴｉＮ）、及び硼化物（例えばＣｒＢ）のいずれか１又は２以上を添加した複合材からなる溶射皮膜を使用することができる。なお、Ｎｉ又はＣｏをベースとしたＣｒ−Ｓｉ−Ｂ系の合金からなる溶射皮膜の場合、ヒュージング処理を行うことで、補強皮膜の緻密化、補強皮膜と長辺母材、補強皮膜と短辺母材との結合性を高めることができ、補強皮膜の寿命を延ばすことができる。一方、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＣｏ−Ｎｉ系の合金に、炭化物、窒化物、及び硼化物のいずれか１又は２以上を添加した複合材からなる溶射皮膜の場合、補強皮膜に発生する擦り疵の防止、補強皮膜の耐摩耗性の向上を更に図ることができる。
【００２２】
対向する長辺１１、１２に、最上部を除いて上下に連通する３個の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を形成する。そして、最下部に形成される分割勾配領域Ｌ１は、最小幅の短辺１３、１４で形成される最小厚さ鋳片の凝固収縮プロフィールＰ１に近似させ、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上位置に順次形成される分割勾配領域Ｌ２、Ｌ３は、順次幅広の短辺１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂによって形成される、即ち順次厚みが増大する鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２、Ｐ３に近似させて、段階的に形成する。
【００２３】
最下部の分割勾配領域Ｌ１は、凝固収縮プロフィールＰ１を近似し、連接する複数の直線、例えば２つの直線Ｓ１、Ｓ２からなるマルチテーパで形成されている。ここで、分割勾配領域Ｌ１の下側に配置され、直線Ｓ１からなる下テーパ部の勾配は、分割勾配領域Ｌ１の上側に配置され、直線Ｓ２からなる上テーパ部の勾配より大きく（直線Ｓ１からなる下テーパ部と垂直面とのなす角度は、直線Ｓ２からなる上テーパ部と垂直面とのなす角度より小さく）、対向する長辺１１、１２に形成された分割勾配領域Ｌ１間の上端部の内幅は、下端部（長辺１１、１２の下端部）の内幅より大きくなっている。
なお、分割勾配領域Ｌ１を、凝固収縮プロフィールＰ１を近似する連接する３つ以上の直線を有するマルチテーパ（連接する各直線からなるテーパ部の勾配は、下側に配置されるテーパ部ほど勾配が大きい）で形成してもよい。分割勾配領域Ｌ１を構成する直線の個数を増加させることで、凝固収縮プロフィールＰ１をマルチテーパで近似する際の近似精度を向上させることができる。
【００２４】
また、最下部の分割勾配領域Ｌ１の直上（下から２番目）の分割勾配領域Ｌ２は、２番目に薄い鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２に近似させた１の直線で形成されている。ここで、分割勾配領域Ｌ１の上テーパ部の勾配は、分割勾配領域Ｌ２の勾配より大きく（上テーパ部と垂直面とのなす角度は、分割勾配領域Ｌ２と垂直面とのなす角度より小さく）、対向する長辺１１、１２に形成された分割勾配領域Ｌ２間の上端部の内幅は、下端部（分割勾配領域Ｌ１間の上端部）の内幅より大きくなっている。
なお、分割勾配領域Ｌ２を、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２を近似する連接された２以上の直線（連接する各直線の勾配は、下側に配置される直線ほど勾配が大きい）からなるマルチテーパで形成してもよい。分割勾配領域Ｌ２を構成する直線の個数を増加させることで、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２をマルチテーパで近似する際の近似精度を向上させることができる。
【００２５】
更に、分割勾配領域Ｌ２の直上（下から３番目）の分割勾配領域Ｌ３は、３番目に薄い（最大厚さの）鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ３に近似させた１の直線で形成されている。ここで、分割勾配領域Ｌ３の勾配は、分割勾配領域Ｌ２の勾配より大きく（分割勾配領域Ｌ２と垂直面とのなす角度は、分割勾配領域Ｌ３と垂直面とのなす角度より小さく）、対向する長辺１１、１２に形成された分割勾配領域Ｌ３間の上端部の内幅は、下端部（分割勾配領域Ｌ２間の上端部）の内幅より大きくなっている。
なお、分割勾配領域Ｌ３を、連接された２以上の直線（連接する各直線の勾配は、下側に配置される直線ほど勾配が大きい）からなるマルチテーパで形成してもよい。分割勾配領域Ｌ３を構成する直線の個数を増加させることで、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ３をマルチテーパで近似する際の近似精度を向上させることができる。
【００２６】
また、対向する長辺１１、１２の最上部には、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３より傾斜勾配が大きな（垂直面となす角度が小さな）分割勾配領域Ｌ４を形成する。なお、最上部の分割勾配領域Ｌ４を、分割勾配領域Ｌ３を延長して形成しても、長辺１１、１２の裏面側と平行な垂直領域として形成してもよい。下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上側に分割勾配領域Ｌ４を形成することにより、鋳型空間部Ｖに、分割勾配領域Ｌ３の上端が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を注入することができる。
【００２７】
一方、長辺１１、１２に組合わせる短辺（最小厚さの鋳片に対応した幅を有する短辺１３、１４、２番目に薄い鋳片に対応した幅を有する短辺１３a、１４a、及び３番目に薄い（最大厚さの）鋳片に対応した幅を有する短辺１３ｂ、１４ｂ）の側端面の輪郭線の形状は、長辺１１、１２の内側輪郭線の形状に一致する。そして、短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂの内面（溶鋼と接する面）には、鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールを近似する勾配部（図示せず）が形成されている。そして、勾配部の縦断面は、１又は連接する２以上の直線で形成されており、対向する短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂ間の内幅は、鋳片が引き抜かれる下方に向けて狭まっている。したがって、勾配部の縦断面が連接する２以上の直線で形成されている場合、連接する各直線の勾配は、下側に配置される直線ほど勾配が大きくなっている。
なお、短辺の内面に、鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールに一致させた膨出部を形成して、対向する短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂ間の内幅が、鋳片が引き抜かれる下方に向けて徐々に狭まるようにすることもできる。
【００２８】
ここで、最小厚さの鋳片に応じた幅を有する短辺１３、１４では、分割勾配領域Ｌ１の上端位置に対応する高さ位置における幅は、最小厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置における幅に一致しており、分割勾配領域Ｌ１の下端位置に対応する下端の幅は、最小厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の下端（連続鋳造鋳型の出口）における幅に一致している。そして、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ２〜Ｌ４の高さ範囲に対応する高さ範囲における短辺１３、１４の幅は、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ１における短辺１３、１４の幅によって決定される長辺１１、１２間の分割勾配領域Ｌ２〜Ｌ４の高さ範囲における内幅に一致するように形成する。
【００２９】
また、２番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３a、１４aでは、分割勾配領域Ｌ２の上端位置に対応する高さ位置における幅は、２番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置における幅に一致しており、分割勾配領域Ｌ２の下端位置（分割勾配領域Ｌ１の上端位置）に対応する高さ位置における幅は、２番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置から分割勾配領域L２の高さに相当する距離だけ下方にある位置における幅に一致し、分割勾配領域Ｌ１の下端位置に対応する下端の幅は、２番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の下端（連続鋳造鋳型の出口）における幅に一致している。そして、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ３、Ｌ４の高さ範囲に対応する高さ範囲における短辺１３a、１４aの幅は、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２における短辺１３a、１４aの幅によって決定される長辺１１、１２間の分割勾配領域Ｌ３、Ｌ４の高さ範囲における内幅に一致するように形成する。
【００３０】
更に、３番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３ｂ、１４ｂでは、分割勾配領域Ｌ３の上端位置に対応する高さ位置における幅は、３番目に薄い（最大厚さの）鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置における幅に一致しており、分割勾配領域Ｌ３の下端位置（分割勾配領域Ｌ２の上端位置）に対応する高さ位置における幅は、３番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置から分割勾配領域Ｌ３の高さに相当する距離だけ下方にある位置における幅に一致し、分割勾配領域Ｌ２の下端位置（分割勾配領域Ｌ１の上端位置）に対応する高さ位置における幅は、３番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の溶鋼湯面高さ位置から分割勾配領域Ｌ３の高さと分割勾配領域Ｌ２の高さの和に相当する距離だけ下方にある位置における幅に一致し、分割勾配領域Ｌ１の下端位置に対応する下端の幅は、３番目に薄い鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型の短辺の下端（連続鋳造鋳型の出口）における幅に一致している。そして、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ４の高さ範囲に対応する高さ範囲における短辺１３ｂ、１４ｂの幅は、長辺１１、１２の分割勾配領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３における短辺１３ｂ、１４ｂの幅によって決定される長辺１１、１２間の分割勾配領域Ｌ４の高さ範囲における内幅に一致するように形成する。
したがって、短辺の高さ位置の幅は、長辺の勾配によって決定される。
【００３１】
以上の構成とすることにより、対向配置される長辺１１、１２と、長辺１１、１２の間に対向配置される短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂにより形成される鋳型空間部Vでは、対向する長辺１１、１２及び短辺１３、１４のそれぞれの内幅が鋳片の引き抜かれる下方へ向けて狭まるようになっている。これによって、短辺１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂを交換して鋳型空間部Vを形成し、分割勾配領Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の上端がそれぞれ溶鋼湯面高さ位置となるように鋳型空間部Ｖに溶鋼を注入して、鋳型空間部V内に凝固シェルを生成させると、生成した凝固シェルの凝固収縮に伴って凝固シェルを下方に向けて引き抜くことができる。
【００３２】
続いて、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造鋳型１０の作用について説明する。
凝固収縮プロフィールＰ１は、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上端位置を溶鋼湯面高さ位置(メニスカス位置）として最小厚さの鋳片を鋳造する際の凝固シェルの厚さ方向の凝固収縮プロフィールである。したがって、最小厚さの鋳片に応じた幅を有する短辺１３、１４を用いて連続鋳造鋳型１０を構成し、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を連続鋳造鋳型１０内に注湯して鋳造すると、分割勾配領域Ｌ１は、最小厚さの鋳片の厚さ方向の凝固収縮プロフィールＰ１を近似するマルチテーパとなっているため、分割勾配領域Ｌ１に形成される凝固シェルと長辺１１、１２内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固シェルの冷却を十分に行うことができて凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３３】
また、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２は、下から２番目の分割勾配領域Ｌ２の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として、２番目に薄い鋳片を鋳造する際の凝固シェルの厚さ方向の凝固開始側の凝固収縮プロフィールである。したがって、２番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３a、１４aを用いて連続鋳造鋳型１０を構成し、下から２番目の分割勾配領域Ｌ２の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を連続鋳造鋳型１０内に注湯して鋳造すると、分割勾配領域Ｌ２内に形成される凝固シェルと長辺１１、１２内面との間に隙間が発生することが抑制され、分割勾配領域Ｌ２内における（凝固開始段階における）凝固シェルの冷却を効率的に行って、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【００３４】
そして、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ２からの直下の分割勾配領域Ｌ１に進入した場合、分割勾配領域Ｌ１は、最小厚さの鋳片の厚さ方向の凝固収縮プロフィールＰ１を近似するマルチテーパで形成されているため、分割勾配領域Ｌ１の内面と凝固シェルとの間に隙間が発生することになるが、分割勾配領域Ｌ１内での凝固シェルの凝固収縮量は、分割勾配領域Ｌ２内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、隙間が大きく増大することは防止される。その結果、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ１に進入しても、分割勾配領域Ｌ１の内面、即ち長辺１１、１２により凝固シェルを継続して冷却することができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３５】
更に、凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ３は、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として、３番目に薄い（最大厚さの）鋳片を鋳造する際の凝固シェルの厚さ方向の凝固開始側の凝固収縮プロフィールである。したがって、３番目に薄い鋳片に応じた幅を有する短辺１３ｂ、１４ｂを用いて連続鋳造鋳型１０を構成し、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上端位置が溶鋼湯面高さ位置となるように溶鋼を連続鋳造鋳型１０内に注湯して鋳造すると、分割勾配領域Ｌ３内に形成される凝固シェルと長辺１１、１２内面との間に隙間が発生することが抑制され、分割勾配領域Ｌ３内における（凝固開始段階における）凝固シェルの冷却を効率的に行って、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【００３６】
そして、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ３からの直下の分割勾配領域Ｌ２に進入した場合、分割勾配領域Ｌ２は、２番目に薄い鋳片の厚さ方向の凝固開始側の凝固収縮プロフィールＰ２を近似する１つの直線で形成されているため、分割勾配領域Ｌ２の内面と凝固シェルとの間に隙間が発生することになるが、分割勾配領域Ｌ２内での凝固シェルの凝固収縮量は、分割勾配領域Ｌ３内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、隙間が大きく増大することは防止される。その結果、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ２に進入しても、長辺１１、１２により凝固シェルを継続して冷却することができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３７】
更に、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ２から直下の分割勾配領域Ｌ１に進入した場合、分割勾配領域Ｌ１は、最小厚さの鋳片の厚さ方向の凝固収縮プロフィールＰ１を近似するマルチテーパで形成されているため、分割勾配領域Ｌ１の内面と凝固シェルとの間には更に隙間が発生することになるが、分割勾配領域Ｌ１内での凝固シェルの凝固収縮量は、分割勾配領域Ｌ２内での凝固シェルの凝固収縮量より小さくなるので、隙間が更に大きく増大することは防止される。その結果、凝固シェルが分割勾配領域Ｌ１に進入しても、長辺１１、１２により凝固シェルを継続して冷却することができ、凝固シェルの厚みを成長させることができる。
【００３８】
一方、鋳片は厚さが変化しても幅は一定であるため、短辺の内面に、鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールを近似する勾配部が形成されていると、最下部の分割勾配領域Ｌ１の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として鋳造しても、下から２番目の分割勾配領域Ｌ２の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として鋳造しても、下から３番目の分割勾配領域Ｌ３の上端位置を溶鋼湯面高さ位置として鋳造しても、形成される凝固シェルと短辺の内面との間に隙間が発生することが抑制され、短辺で凝固シェルの冷却を効率的に行うことができ、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【実施例】
【００３９】
（実施例）
対向配置された長辺と、長辺の間に対向配置される短辺とを有し、鋳造する鋳片の厚さが変わる際には、鋳片の厚さに応じた幅を有する短辺に交換して、３種類の厚さ（２００ｍｍ、２５０ｍｍ、及び３００ｍｍ）の鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型を作製した。ここで、鋳型空間部の高さ（長辺、短辺の高さ）は９００ｍｍ、鋳型空間部の短辺間の下端幅は１２００ｍｍである。
【００４０】
短辺に形成された最上部（短辺上端から下方２００ｍｍの範囲）のテーパ率は３％／ｍ、上から２番目の部分（短辺上端より下方２００ｍｍから下方２００ｍｍの範囲）のテーパ率は２％／ｍ、上から３番目の部分（短辺上端より下方４００ｍｍから下方２００ｍｍの範囲）のテーパ率は１．５％／ｍ、最下部（短辺上端より下方６００ｍｍから下方３００ｍｍの範囲）のテーパ率は１．０％／ｍである。
【００４１】
長辺に形成された最下部の分割勾配領域（長辺上端より下方２４０ｍｍの位置から下方６６０ｍｍの位置（長辺下端）までの領域）は連接する２の直線から形成され、長辺の上端より下方２４０ｍｍから下方２６０ｍｍの範囲のテーパ率は１．６％／ｍ、長辺の上端より下方５００ｍｍから下方４００ｍｍの範囲のテーパ率は１．０％／ｍである。また、下から２番目の分割勾配領域（長辺上端より下方１６０ｍｍから下方８０ｍｍの範囲）は１の直線で形成され、そのテーパ率は２．５％／ｍである。更に、下から３番目の分割勾配領域（長辺上端より下方８０ｍｍから下方８０ｍｍの範囲）は１の直線で形成され、そのテーパ率は３．７％／ｍである。なお、最上部の分割勾配領域（長辺の上端から下方８０ｍｍの範囲）は１の直線で形成され、そのテーパ率は２．０％／ｍである。
【００４２】
厚さ３００ｍｍの鋳片鋳造用の短辺を使用して連続鋳造鋳型を構成し、連続鋳造鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の上端部（長辺上端より下方８０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯して連続鋳造を行った際に連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルの収縮プロフィールのシミュレーションを行った。
【００４３】
図３に、厚さ３００ｍｍの鋳片を鋳込んだときの凝固シェルの収縮プロフィールと、連続鋳造鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の上端部（長辺上端より下方８０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯したときの鋳型長辺間の内幅の減少を示す収縮量の分布との関係を示す。図３から、溶綱の湯面高さ位置を長辺上端より下方８０ｍｍ位置となるよう設定した場合、凝固シェルの収縮プロフィールと長辺間の内幅の収縮量とは湯面から下方２００ｍｍ程度範囲ではよい一致を示している。このため、この範囲では凝固シェルの冷却を十分に行うことができ、凝固シェル厚さの成長を促進することができる。
【００４４】
また、実施例の連続鋳造鋳型を用いて３００ｍｍ厚さの鋳片を鋳造する場合の凝固シェルのコーナー部のシェル厚みの分布を計算により求めた。シェル厚みの分布の計算結果を図４に示す。なお、図４に示すシェル厚みの分布では、図５に示すように、凝固シェルのコーナー部を起点として、凝固シェルの長辺幅方向中央側に向かう方向を横軸の負領域に、凝固シェルの短辺幅方向中央側に向かう方向を横軸の正領域として示している。
【００４５】
図４に示すように、長辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型内湯面位置から下方４００ｍｍの範囲（４００ｍｍレベル）では、厚さが極小となる部分は形成されない。これは、溶鋼の湯面高さ位置から下方４００ｍｍの範囲では、凝固シェルと長辺内面との間に隙間が発生することが抑制され、凝固シェルの冷却が効率的に行われて、凝固シェル厚さが均一に成長できることと対応している。
【００４６】
一方、連続鋳造鋳型内湯面位置から下方６００ｍｍの位置（６００ｍｍレベル）では、コーナー部から長辺の幅方向中央側に約３０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が現れ、凝固シェルの長辺の幅方向中央部の厚さとの差は、連続鋳造鋳型の下端部に向けて増大する傾向を示す。これは、溶鋼の湯面高さ位置から下方６００ｍｍを超える範囲では、図３に示すように、凝固シェルと長辺内面との間に発生した隙間が徐々に拡大することに対応して、凝固シェルの冷却効果が徐々に低下して、凝固シェル厚さが均一に成長し難いことと対応している。しかしながら、凝固シェルの長辺の幅方向中央部の厚さ（２０ｍｍ）に対する厚さの減少率は１０％と小さく、凝固シェルの冷却が継続して行われ（凝固シェルの厚みが成長して）、凝固シェルに凝固遅れが発生することは回避できると考えられる。
【００４７】
短辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型内湯面位置から２００ｍｍ下方の位置（２００ｍｍレベル）では、コーナー部から短辺の幅方向中央側に約２０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が形成されるが、連続鋳造鋳型の上端から下方に向かうに伴って（即ち、凝固シェルの厚さが増加するのに伴って）厚さの差は徐々に解消され、連続鋳造鋳型の下端部では、シェル厚さの極小部分は消失する。
このことは、短辺の内面に、１２００ｍｍ幅の鋳片の幅方向の凝固収縮プロフィールを近似する４マルチテーパからなる勾配部を形成することにより、凝固シェルと短辺の内面との間に隙間が発生することが抑制でき、凝固シェルの冷却が継続して行われることで凝固シェルの厚みが均一に成長できることと対応している。
【００４８】
（比較例）
実施例で構成した厚さ３００ｍｍの鋳片鋳造用の連続鋳造鋳型において、連続鋳造鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の下端部（長辺上端より下方１６０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯して連続鋳造を行った際に連続鋳造鋳型内に形成される凝固シェルの収縮プロフィールのシミュレーションを行った。
【００４９】
図６に、厚さ３００ｍｍの鋳片を鋳込んだときの凝固シェルの収縮プロフィールと、鋳型長辺の下から３番目の分割勾配領域の下端部（長辺上端より下方１６０ｍｍ位置）が溶鋼の湯面高さ位置となるように溶鋼を注湯したときの鋳型長辺間の内幅の減少を示す収縮量の分布との関係を示す。図６から、溶鋼の湯面高さ位置を長辺上端より下方１６０ｍｍ位置となるよう設定した場合、凝固シェルと長辺内面との間に隙間が形成され、拡大していくことが分かる。
また、比較例の連続鋳造鋳型を用いて３００ｍｍ厚さの鋳片を鋳造する場合の凝固シェルのコーナー部のシェル厚みの分布を計算により求めた。シェル厚みの分布の計算結果を図７に示す。
【００５０】
図７に示すように、長辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型の上端から２００ｍｍ下方の位置では、コーナー部から長辺の幅方向中央側に約２０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が発生し、凝固シェルの長辺の幅方向中央部の厚さとの差は、連続鋳造鋳型の下端に向かうに伴って増大する傾向を示す。これは、図６に示すように、凝固シェルと長辺内面との間には当初から大きな隙間が発生しているため、長辺による凝固シェルの冷却が十分に行われていないと考えられる。
【００５１】
一方、短辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に関しては、連続鋳造鋳型の上端から２００ｍｍ下方の位置では、コーナー部から短辺の幅方向中央側に約１５〜２０ｍｍの位置に厚さが極小となる部分が形成され、連続鋳造鋳型の下端に向かうに伴って（即ち、凝固シェルの厚さが増加するのに伴って）、凝固シェルの短辺の幅方向中央部の厚さとの差は略一定で、厚さが極小となる場所は徐々に短辺の幅方向中央側に移動する。短辺に対向する凝固シェルのシェル厚さの分布に現れた厚さ極小部分が消失しないのは、図６に示すように、凝固シェルと長辺内面との間には当初から大きな隙間が発生しているため、短辺側においても凝固シェルの冷却が十分に行われないためと考えられる。
したがって、凝固シェルの冷却が十分に行われず（凝固シェルの厚みが均一に成長し難く）、凝固シェルに凝固遅れが発生する虞が考えられる。
【００５２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、３個の分割勾配領域において、最下部に形成される分割勾配領域を、最小幅の短辺によって形成される鋳片の凝固収縮プロフィールに一致させ、最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される分割勾配領域を、順次幅広の短辺によって形成される鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致させて形成してもよい。
また、本実施の形態では、３種類の厚さの鋳片を鋳造する連続鋳造鋳型について説明したが、２種類の厚さの鋳片を鋳造する場合、４種類以上の厚さの鋳片を鋳造する場合についても、本発明の連続鋳造鋳型は適用できる。
更に、本実施の形態では、本発明の連続鋳造鋳型を、垂直曲げ型の連続鋳造機に使用する鋳型に対して適用したが、本発明の連続鋳造鋳型は、湾曲型の連続鋳造機に使用する鋳型（湾曲した鋳型）に対しても適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１０：連続鋳造鋳型、１１、１２：長辺、１３、１４、１３a、１４a、１３ｂ、１４ｂ：短辺
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された長辺の間に、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有するＮ種類の短辺を交換可能に対向配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部に溶鋼を入れて、Ｎ種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型であって、
対向する前記長辺に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域を形成し、最下部に形成される前記分割勾配領域を、最小幅の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させ、該最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される前記分割勾配領域は、順次幅広の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成されることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項２】
請求項１記載の連続鋳造鋳型において、最下部の前記分割勾配領域は、前記最小幅の短辺で形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに近似させた複数の直線で形成されることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項３】
請求項１又は２記載の連続鋳造鋳型において、前記最下部の分割勾配領域の上位置に形成される前記分割勾配領域は、前記凝固開始側の凝固収縮プロフィールに近似させた１の直線又は連接された２以上の直線によって形成されていることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造鋳型において、前記短辺の側端面の輪郭線の形状は、前記長辺の内側輪郭線の形状に一致することを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項１】
対向配置された長辺の間に、鋳造する鋳片の厚さに対応した幅を有するＮ種類の短辺を交換可能に対向配置して、上下方向に貫通状態で形成された鋳型空間部に溶鋼を入れて、Ｎ種類の厚さの鋳片の鋳造が可能な連続鋳造鋳型であって、
対向する前記長辺に、最上部を除いて上下に連通するＮ個の分割勾配領域を形成し、最下部に形成される前記分割勾配領域を、最小幅の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させ、該最下部の分割勾配領域の上位置に順次形成される前記分割勾配領域は、順次幅広の前記短辺によって形成される前記鋳片の凝固開始側の凝固収縮プロフィールに一致又は近似させて、段階的に形成されることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項２】
請求項１記載の連続鋳造鋳型において、最下部の前記分割勾配領域は、前記最小幅の短辺で形成される前記鋳片の凝固収縮プロフィールに近似させた複数の直線で形成されることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項３】
請求項１又は２記載の連続鋳造鋳型において、前記最下部の分割勾配領域の上位置に形成される前記分割勾配領域は、前記凝固開始側の凝固収縮プロフィールに近似させた１の直線又は連接された２以上の直線によって形成されていることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造鋳型において、前記短辺の側端面の輪郭線の形状は、前記長辺の内側輪郭線の形状に一致することを特徴とする連続鋳造鋳型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８６１２１（Ｐ２０１３−８６１２１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８１６２（Ｐ２０１１−２２８１６２）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００１７６６２６）三島光産株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００１７６６２６）三島光産株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
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