JP2000508240A - 金属の垂直ホットトップ連続鋳造用の２種類の材料から成る鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷却された銅の鋳型本体（4）上に断熱材料からなる供給ブッシュ（9）を有するインゴット鋳型。供給ブッシュ（9）は２つの部品すなわち断熱材料の上側スリーブ（16）と、機械的強度の高い緻密化された断熱材料からなる下側リング（17）とからなり、この下側リング（17）はそれより狭いクリンプブッシュ（18）によって包囲され、下側リング（17）の両側はクリンプブッシュ（18）から突き出ている。クリンプブッシュ（18）の上下面を逆にし、この面を表面仕上げ処理することで、クリンプブッシュの取替までの有効寿命を大幅に延すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 金属の垂直ホットトップ連続鋳造用の２種類の材料から成る鋳型 本発明は金属、特に鋼の垂直ホットトップ（verticalhot-top）連続鋳造に関 するものである。 垂直ホットトップ連続鋳造が従来の垂直連続鋳造と異なる点は、銅または銅合 金で作られた鋳型本体（循環水で強制冷却されている）の上に断熱材料で作られ た供給ヘッドが配置されている点にあり、タンディッシュから来る所定量の鋳造 金属は供給ヘッド内に液体状態で収容された後、鋳造金属の通路を規定する鋳型 本体の壁と接触してその外側部分から凝固が始まる（BF2,000,365号）。 この種の「２種類の材料から成る（two-material）」鋳型を用いることによっ て鋳造金属の自由表面（メニスカス）を供給ヘッド内に維持し、冷たい壁と接触 して鋳造金属が凝固し始める点すなわち銅部分の上端縁よりも上側に位置させる ことができる。こうする目的は高品質の半製品を従来の連続鋳造とりも速い抜出 し速度で連続鋳造できるようにすることにある。すなわち、溶融金属が鋳型へ流 入する時に生じる流体力学的乱流が断熱材料で作られた供給ヘッド内に閉じ込め られるので、溶融金属の凝固は供給ヘッドの下側で開始し、凝固が静かに続き、 鋳造鋼は鋳型中を鋳型の出口へ向けて大きな速度勾配無しに前進する（「プラグ 」流れ）。 断熱材料からなる供給ヘッドを互いに積み重ねられた２つの別体の部品にする ことは試みられている。すなわち、断熱性に優れた材料で作られ（従って、一般 には密度が小さい繊維状の断熱材料で作られ）た上側部分すなわちブッシュ（こ のブッシュは鋳造金属が接触した時に、鋳造金属が冷却されてその内壁に仮凝固 するのを防止する役目をする）と、このブッシュより小型で、内側が鋳型本体と 整合した緻密化した断熱材料で作られ（従って、機械的強度に優れ）た下側部分 すなわち環状部分（この部分は供給ヘッドの端部と接触した銅の鋳型本体の上側 端縁にできる凝固開始点の近くに生じる機械的浸食に耐える役目をする）とにす ることが試みられてきた。緻密化した断熱材料の例としてはSiAlON(Sialon、登 録商標)が挙げられる。 この他にも適した材料があるが、それらは全てコストがかかるという欠点があ る。すなわち、強度は強いが摩耗をするため、比較的短時間で使用済み環状部分 を新しい環状部分と取り替えなければならない。 本発明の目的は、環状部分の断熱材料の有効寿命を大幅に延し、ホットトップ 連続鋳造機の環状部分の更新コストを下げる解決法を提供することにある。 本発明の対象は、被鋳造金属が接触したときに被鋳造金属の外側部分が凝固す るように強制冷却された、被鋳造金属の通路を規定する銅または銅合金で作られ た金属部分と、金属部分の上側に配置されて、タンディッシュから鋳型内に導入 される溶融金属を液体状態で収容する断熱材料で作られた供給ヘッドとを有する 、金属、例えば鋼をホットトップ連続鋳造するための２種類の材料から成る鋳型 において、供給ヘッドが断熱性に優れた断熱材料からなる上側ブッシュと、機械 的強度特性に優れた断熱材料からなる下側環状部分とを互いに積み重ねた内側が 整合した２つの断熱材料からなる別体の部品で形成され、環状部分より高さが低 い補強手段によって下側環状部分がクリンプされていることを特徴とする鋳型に ある。 細長い製品を鋳造する場合（以下ではこの場合のみを説明する）には、補強手 段は環状部分を取り囲むクリンプリング、好ましくは鋼のクリンプリングで構成 するのが有利である。 本発明は、数回の鋳造工程で割れたり粉砕したりする硬い断熱材料からなる環 状部分（SiALON製）を補強リング、例えば鋼のリングでクリンプする点に特徴が あるということは理解できよう。この補強リングは環状部分の外周の中央部分の みを取り囲み、環状部分のフリーな上下部分は補強リングの上下から突き出る。 この構成にすることによって、環状部分に劣化やスポーリングが観察された場 合には、冷却された金属鋳型部分の方を向いている環状部分の面を表面仕上げす ることで、鋳造金属と接触する下側端縁を簡単に回復することができる。 さらに、本発明の構成は対称であるので、反復使用後に回復すべき環状部分の 下側面が消耗した場合には、環状部分の上下を簡単に逆にして上側面と下側面を 逆にすることによって、次の一連の鋳造工程を実施することができる。すなわち 、緻密化された断熱材料で作られた環状部分の有効寿命を２倍にすることができ 、鋳造機の運転コストを半分にすることができる。 本発明の上記以外の特徴および利点は添付図面を参照した以下の説明からより 良く理解できよう。 図１は鋼ビレットを鋳造するための垂直ホットトップ連続鋳造機の頭部を示す 垂直断面図。 図２は本発明の垂直ホットトップ連続鋳造鋳型の上側部分の詳細を示す垂直部 分断面図。 これらの図では同じ部品には同じの参照番号が付けられている。 鋼の垂直ホットトップ連続鋳造機械の上側部分を示す図１を参照すると、製造 すべき金属は抜出し方向すなわち図１の上から下へ移動する。タンディッシュ１ は溶融金属浴２を収容し、その出口（または複数の出口）から案内ノズル２０を 介してタンディッシュ１の下側に配置された１つの鋳型３（または複数の鋳型３ ）へ溶融金属２を注入する。 図から分かるように、鋳型は外側面全体が循環水によって強制冷却された銅の 管状体４で構成される。一般には、循環水を導くために鋼のジャケット５を設け て、両端を入口チャンバ６および出口チャンバ７に連通させる。これらのチャン バ６，７は冷却金属鋳型部分４を取り囲むケーシング８で区画されている。 金属鋳型部分４の上には冷却されない断熱材料からなる供給ヘッド９が設けら れている。この供給ヘッド９の内壁は金属鋳型部分４の内壁と整合しているのが 好ましい。 本発明の連続鋳造法では、「断熱材料で作られた供給ヘッド９の下に冷却され た金属鋳型部分４を配置する」構成で鋳造金属の通路が規定される。供給ヘッド 内のこの通路の上側部分は溶融金属流11が鋳型内に達したときに生じる流体力学 的乱流(hydrodynamic perturbation)を閉じ込める領域12である。この領域12の 延長にある通路の下側部分は鋳造金属の凝固領域13である。図から分かるように 、凝固は鋳造鋼と冷却された銅の鋳型部分４の内壁とが初めて接触する所すなわ ち内壁の上側端縁14で始まり、下流方向に続いて、外周縁部から中心に向かって 厚さ が増大する固体シェル15が形成される。このシェル15は鋳型から出たときに厚さ が１ｃｍよりわずかに大きくなり、液体状態にあるコアの鉄の静圧に耐えられる だけの十分な強度を有し、鋳造した半製品10が鋳造機の下半分に設けられた水噴 霧バー（図示せず）の作用下で完全に凝固するまで内部的に成長を続ける。この 半製品が完全に凝固した後に、半製品から所望幅の部分（鋳造断面の形状に応じ てビレット、ブルームまたはスラブ）を切り出し、次の成形操作（圧延等）に送 る。 図２から分かるように、断熱材料の供給ヘッド９は別体である以下の２つの部 品を積み重ねて形成されている： 1〕 上側部品またはブッシュ16:乱流領域12で鋳造金属が未熟な状態で早期に仮 凝固するのを防止しなければならないので、断熱性によって選択された断熱材料 で作られる。アルミナベースの繊維状の断熱材料、例えばフランス企業 KAPYROKS.A.から商品名A120Kで市販の材料が選択できる。 2〕 下側部品または環状部分17:装置全体は周知のように連続鋳造を続けるのに 必要な垂直振動を加えた時に、鋳型部分４の上側端縁14での固体シェル15の上側 端部による機械的な浸食に耐えなければならず、しかも、鋳造工程で熱サイクル が一定周期で反復されることに起因して機械が受ける熱的機械的応力に耐えなけ ればならないので、機械的強度に優れた断熱材料で作られる。 この環状部分17は、例えばVESUVIUS社から参照番号531で市販のSiALON、好ま しくは窒化ホウ素をドープしたSiALONで作られ、工場で焼き嵌めによって金属リ ング18でクリンプされる。こうすることによって、少ない回数の鋳造工程または 一回の鋳造工程後に起こる環状部分17の割れまたは粉砕が避けられる。本発明で はクリンプリング18を環状部分17の周りに配置し、環状部分17の幅寸法を環状部 分17の両端がクリンプリング18の両側から突き出るような寸法にすることができ る。 具体的には例えば、幅２．５ｃｍの鋼リング18を高さ３ｃｍの環状部分17の周 の中心位置に（好ましくは対称に）配置して環状部分17を取り囲むことができる 。この場合、環状部分17はクランプリング18を越えて各側に２．５ｍｍだけ延び る。 既に述べたように、上記構成にすることによって劣化またはスポーリングした ときに、金属鋳型部分４の方を向いている環状部分17の面19を表面仕上げして復 元できる。通常はこの表面仕上げ操作で材料を厚さ０．１〜０．２ｍｍだけ消費 する。 一連の表面仕上げ操作が最終段階に達し、下側表面がクランプリング18と同じ 高になった時には、摩耗した環状部分17を新しい環状部分17に交換しなければな らなくなる前に、環状部分17の上下を逆にすることで、次の一連の鋳造工程を開 始状況と同じ状況に戻すことができる。 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に逸脱しない限り 、多くの変形ができ、また均等物に変えることができるということはいうまでも ない。 特に、「リング」は、長い製品（ブルーム、ビレット）の垂直連続鋳造で円形 の環状部分17の周りに取付けられる連続フープだけでなく、断熱材料で作られた 環状部分に機械的補強力を与えて、鋳造運転の反復作用によって環状部分に加わ る大きな機械的熱的応力に耐えるようにする任意の締付け手段を意味する。 細長い断面形状を有する平らな製品、特にスラブの連続鋳造の場合に、断熱材 料からなる環状部品を鋳型の周りに非連続的にセグメント状に並べて配置した時 には、補強手段を例えばＵ字形クランプで構成し、Ｕ字形クランプの両端を各セ グメントの当接面を押圧し、その中心部をセグメントの外側面上に延すのが有利 である。 さらに、図示された構成では供給ヘッドと冷却された金属鋳型部分とが整合し ているが、この構成は好ましいものではあるが、本発明の実施に必須なものでは ない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 アスコメタル ソシエテ アノニム フランス国 92800 ピュトー ラ デフ ァンス ７ クール バルミー 11／13 イムーブル“ラ パシフィク”（番地な し) (71)出願人 ソシエテ アノニム デ フォルジュ エ アシエリー ドゥ ディラン（ソシエテ アノニム) ドイツ連邦共和国 66748 ディリンゲン サッレ（番地なし) (72)発明者 ジョリヴェ，ジャン―マルク フランス国 57310 ルランジュ―レ―テ ィオンヴィル ルゥト ドゥ メツェレシ ュ 14 (72)発明者 ペラン，エリック フランス国 57000 メッツ リュ ドュ コートロスケ １ビス (72)発明者 サラリス，コジモ フランス国 57158 モンティニ―レ―メ ッツ リュ エルクマン―シャトリアン ４ (72)発明者 スピケル，ジャック フランス国 57158 モンティニ―レ―メ ッツ リュ サン―ポール 19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 被鋳造金属（2）が接触したときに被鋳造金属（2）の外側部分が凝固 （15）するように強制冷却された、被鋳造金属（2）の通路を規定する金属部分 （4）と、金属部分（4）の上側に配置されて、鋳型内に導入される溶融金属を液 体状態で収容する断熱材料で作られた供給ヘッド（9）とを有する、金属、例え ば鋼をホットトップ連続鋳造するための２種類の材料から成る鋳型において、 供給ヘッド（9）が断熱性に優れた断熱材料からなる上側ブッシュ（16）と、 機械的強度特性に優れた断熱材料からなる下側環状部分（17）とを互いに積み重 ねた内側が整合した２つの断熱材料からなる別体の部品で形成され、環状部分 （17）より高さが低い補強手段（18）によって下側環状部分（17）がクリンプさ れていることを特徴とする鋳型。 ２． 補強手段（18）が環状部分（17）の高さ方向の中心に位置している請求項 １に記載の鋳型。 ３． 補強手段（18）が円形の環状部分を取り囲むクリンプリングである請求項 １または２に記載の鋳型。 ４． 補強手段（18）がＵ字形クランプで構成され、このＵ字形クランプの端部 が複数のセグメントを並べることによって構成された環状部分の各セグメントの 当接面を押圧する請求項１または２に記載の鋳型。