JPH0117404Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水平連続鋳造用鋳型に関し、詳細に
は、そのフイードノズル側に形成される取付用フ
ランジに冷却用水路を内蔵せしめ、該取付用フラ
ンジ部を積極的に冷却することによつて鋳型寿命
の延長を図り、合わせて鋳造不良の発生を防止す
ることのできる鋳型構造に関するものである。

第１図は従来の水平連続鋳造状況を例示する要
部縦断面図であり、鋳造装置はフイードノズル
１、接続用耐火物２及び鋳型３を同心的に接続し
て構成される。そしてタンデイシユノズル４にフ
イードノズル１を接続して溶湯Ｍを鋳型３方向へ
送り、水冷ジヤケツト６に通水して鋳型３を冷却
し、溶湯Ｍを外周側から凝固させながら矢印方向
Ａ方向へ間欠的に引抜くことにより連続鋳造が行
なわれる。図中７は鋳型取付部材、８は固定具を
示す。又鋳型３の外周部には電磁撹拌装置を設け
る場合もあるが、本図ではこれを省略している。

ところでこの種の水平連続鋳造においては、矢
印Ａ方向への引抜き力が極めて大きく又各部材の
接触面からの湯漏れを防止する必要があり、鋳型
３とフイードノズル１は鋳型取付部材７及び固定
具８（図ではばね方式を示したが、油圧等他の方
式を利用してもよい）によつて相互にかなり強く
締結固定されており、この締付力は最大4000Kgに
も及ぶことがある。従つてこの力に耐えるべく鋳
型３の接続用フランジ部３ａは一般に相当肉厚に
形成されている。その為鋳型フランジ部３ａの根
元、特に接続用耐火物２との接続側には水冷ジヤ
ケツト６による水冷効果が及び難い。しかも鋳型
フランジ部３ａは、未だ水冷を受けていない最上
流側の高温溶湯Ｍが接触して凝固を開始する部分
であるから、最も熱劣化を起し易く、鋳型３の寿
命は該フランジ部３ａの熱劣化速度によつて決ま
つてくるといつても過言ではない。そして該フラ
ンジ部３ａが熱劣化を起し、或いは熱歪を生ずる
と、接続用耐火物２との接続界面に溶湯のさし込
みが生じ、このさし込み部の冷却凝固によつて形
成される「ばり」を間欠的に強制引抜きすると、
このばりが鋳型内面を強くこすり、ひつかきの傷
を生ずる原因になると共に、今度はこの傷が原因
になつて鋳造材の表面肌が悪化し、これが著しく
なると外皮が破壊してブレークアウトという重大
事故を引き起す恐れがある。

こうした問題に対処する為の手段として第２図
に示す様な接続構造が開発された。即ち第２図は
フイードノズル１、接続用耐火物２及び鋳型３の
接続部を示す一部断面図であり、殊に接続用耐火
物２と鋳型３の各接続部をテーパ加工して両者を
嵌合させる様に突き合わせ、鋳型３の内面側境界
部Ｂを水冷ジヤケツト６側へ近づけることによつ
て、該境界部Ｂの冷却を促進し、凝固殻さし込み
という前述の問題を回避しようとするものであ
る。ところが両者を完全且つ正確に合致させる為
の高精度テーパ加工を行なうことが必ずしも容易
ではなくその上使用時の熱歪を考えると必ずしも
万全の方策とは言えない。しかもこの境界部Ｂに
一旦凝固殻のさし込みが生じると、熱歪が著しく
なつてさし込みが急速に進むという問題がある。
又水平連続鋳造においては、接続用耐火物２の内
径と鋳型３の内径との差、即ち第２図の段差ｄが
小さい程、鋳造物の表面品質は良好になるとされ
ているが、この接続構造では第２図の接続用耐火
物２の右端部２ａの肉厚を余り薄くするとその部
分で欠損を生じる恐れがあるので、段差ｄを積極
的に小さくすることができず、鋳造物の表面品質
の向上には限界がある。

本考案者等は上記の様な事情に着目し、第２図
の例に代わる手段によつて鋳型フランジ部の冷却
不足を解消し、鋳型寿命の延長、接続用耐火物と
の接続面への凝固殻のさし込み防止（鋳型の改善
及びブレークアウトの防止）及び鋳造物の表面品
質の向上等を達成すべく研究を進めてきた。本考
案はこうした研究の結果完成されたものであつ
て、その構成は、水平連続鋳造用鋳型のフイード
ノズル側に形成される取付用フランジのフイード
ノズル側内周面に近接して冷却用水路を内蔵せし
め、該水路に通水することによつて、水冷ジヤケ
ツト部からの冷却効果の及び難いフランジ部の内
周面側を別の手段によつて冷却可能としたところ
に要旨が存在する。

以下実施例図面を参照しつつ本考案の構成及び
作用効果を説明する。第３図は本考案に係る鋳型
３（外周側の水冷ジヤケツトは図面上省略）をフ
イードノズル１及び接続用耐火物２と接合した状
態を示す縦断面図、第４図は第３の−線断面
相当図であり、鋳型３の取付側フランジ部３ａに
は、その内周面に近い部分に水冷用管路９が内蔵
されている。そして連続鋳造の実施に際しては、
給水口９ａから排水口９ｂ方向へ冷水を流すこと
によつて、フランジ部３ａの内周面側を効率良く
冷却することができる様に構成されている。従つ
て高温にさらされるフランジ部３ａ内周面側の冷
却不足が解消され、鋳型３全体の熱劣化が大幅に
抑制される。しかも該フランジ部３ａの熱歪が抑
制されるので、前記熱劣化の抑制とも相まつて接
続用耐火物２との接合面に隙間が生じ難く、前述
の様な凝固殻のさし込みも激減して鋳型３内周の
損傷が防止されると共に鋳造物の表面肌も著しく
改善される。

ちなみに第６図は、鋳型本体部の肉厚が10mm、
フランジ部３ａの肉厚が20mmの鋳型を対象とし、
フランジ部３ａを何ら加工していない従来の鋳型
［］と、第２図に示した如くフランジ部３ａの
内面側をテーパ加工して接続用耐火物２と接合す
る様にした改良鋳型［］、及びフランジ部３ａ
に冷却用水路９を形成した本考案の鋳型［］、
を使用した場合における、フランジ部３ａ接続端
からの距離と内面温度の関係を示したグラフであ
る。但し鋳型の内面温度は実測することができな
いので、第５図に示す鋳型断面のメツシユ分割モ
デルに準じて有限要素法によつて求めた。

第６図からも明らかな様に、従来鋳型［］で
は鋳型接続端側が冷却不足によつて高温になつて
いるのに対し、改良鋳型［］及び本考案の鋳型
［］では同内面温度が従来鋳型［］に比べて
150℃程度降下しており、フランジ部３ａ内周側
の冷却効果が大幅に向上している。尚改善鋳型
［］では前述の様にフランジ部３ｂ内周側のテ
ーパ加工が困難で接続用耐火物２との密接が不十
分となつたり、或いは前記段差ｄの拡大によつて
鋳造物の品質低下等を生ずる懸念があるが、本考
案の鋳型［］ではこの様な懸念も全くなく、冷
却効果を高めるという有意義な方面での効果が得
られる。

この様に本考案では、水冷用ジヤケツトによる
冷却効果が不十分となるフランジ部３ａの内周面
側に近接して冷却用水路９を内蔵させることによ
り、その内面の冷却が促進されて上記の様な諸効
果を得ることができるが、この他以下に示す様な
副次的効果も得ることができる。即ち一般の水平
連続鋳造では、ブレークアウトを予知する為鋳型
３の内面温度の異常を検知する必要があるが、こ
の内面温度は直接測定することができないので、
水冷ジヤケツト６からの排水温度を監視して判断
している。ところがこの方法では水冷ジヤケツト
６への通水量が厖大であるのでわずかな温度異常
でも常に正確に検知することができるという訳で
はない。これに対し本考案の鋳型を使用すれば、
水冷用ジヤケツト６とは別に設けられ且つ通水量
の少ない冷却用水路９からの排水温度を測定する
ことにより、鋳型内面温度の異常、殊に凝固開始
位置であつてブレークアウトと最も相関性の高い
フランジ部３ａ内面の温度異常を確実に検知する
ことができる。

第７図は本考案に係る他の実施例を示す第４図
対応図であり、矩形断面の鋳造物製造用鋳型を示
したもので、冷却用水路９の機能等は第３，４図
の例と同一である。

ところでこの様な冷却用水路内蔵鋳型の製法は
特に限定されないが、代表的な方法を例示すれば
次の通りである。即ち矩形断面の鋳造物製造用鋳
型の場合は、第８図（縦断面図）及び第９図（第
８図の左側面図）に示す如く、従来のフランジ付
鋳型３のフランジ部３ｂに、鋳型内壁面に沿つて
垂直及び水平方向にドリルで穿孔１０を設け、給
水口９ａ及び排水口９ｂを残して他の開口部を銀
ろう５等で閉鎖する。又円形断面の鋳造物製造用
鋳型の場合は例えば第１０図に示す如く内周面に
環溝１１を形成したフランジ環１２と鋳型用無頭
短管１３を準備し、フランジ環１２を該短管１３
の先端外周側に嵌合して嵌合面を電子ビーム溶接
等で接合し（第１１図）、次いでフランジ環１２
の外周側からドリルにより給水口９ａ及び排水口
９ｂを穿設すればよい。

本考案は概略以上の様に構成されるが、要は鋳
型の取付用フランジ側に水冷用ジヤケツトとは別
の冷却用水路を形成し、該ジヤケツトによる水冷
効果の及び難いフランジ部内周側を効率良く冷却
できる様にしたから、鋳型全体の熱劣化を抑制す
ることができ、その寿命を大幅に延長し得ること
になつた。しかもフランジ部の熱歪も減少するの
で、前記熱劣化の抑制とも相まつて接続用耐火物
との接合面にできる隙間が少なくなり、凝固殻の
さし込みによる鋳造不良も解消されると共に、該
さし込み部の引抜きに伴なう鋳型内面の損傷も大
幅に抑制される。又第２図に示した様な改良鋳型
で指摘される接続用耐火物との接続不良やテーパ
加工の煩雑性、或いは接続用耐火物との接続部に
おける内面段差ｄに起因する品質不良等も問題と
はならない。加えて冷却用水路からの排水温度異
常によつてブレークアウトをより確実に予知する
ことができる等、現実に即した幾多の利益を享受
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の水平連続鋳造例を示す要部縦断
面図、第２図は水冷効果を高めた公知の改良鋳型
の接続用耐火物との接続例を示す一部断面図、第
３図は本考案の実施例を示すもので、鋳型を接続
用耐火物及びフイードノズルと接続した状態を示
す縦断面図、第４図は第３の−線断面相当
図、第５図は有限要素法における鋳型断面のメツ
シユ分割モデルを示す図、第６図は鋳型の接続用
耐火物との接続端からの距離と鋳型内面温度の関
係を示すグラフ、第７図は本考案の他の実施例を
示す第４図対応図、第８〜１１図は本考案に係る
鋳型の製造例を示す説明図である。 １……フイードノズル、２……接続用耐火物、
３……鋳型、４……タンデイシユノズル、６……
水冷用ジヤケツト、３ａ……フランジ部、９……
冷却用水路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水平連続鋳造用鋳型のフイードノズル側に配設
   される取付用フランジに、フイードノズル側内周
   面に近接して冷却用水路を内蔵せしめてなること
   を特徴とする水平連続鋳造用鋳型。