JP2002113551A - 連続鋳造によるパイプの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中子に過大な引っ張り力が作用することを防
止する。 【解決手段】 方法は、中子を使用する連続鋳造による
パイプ8の製造方法において、中子14をパイプ出口側か
らパイプ引抜作用力に抗して支持する。中子を、パイプ
出口側から支持する支持作用をパイプの引き抜きを中断
して解除し、その解除により中子側から支持側が離れた
位置でパイプを切断する。装置は、中子を有する型を設
けた連続鋳造によるパイプの製造装置において、中子側
に当接してパイプ出口側から中子支持部22で支持し、そ
の支持部で支持した中子支持状態と、支持部が前記中子
側から離れた支持解除状態とに変更可能な中子支持手段
15を有する。中子支持手段の中子支持部が、中子支持の
解除状態で、少なくとも中子側に当接する側を、製造さ
れるパイプの移動経路から外れた位置に変位可能に構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造方法によ
るパイプの製造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造によるパイプの製造において
は、中空部を形成するための中子を用いるのが一般的で
ある。例えば、図３に示すような装置を使用していた。
すなわち、図３において、１は保持炉、２は型で主型３
と中子４からなるものであり、５は主型３の外周に設け
た水冷ジャケット、６は架台、７は引抜ローラ、８は引
抜中のパイプ、９は固液共存部分、１０は溶湯である。
保持炉１には溶湯温度を管理できるように加熱装置（図
示省略）を設けてある。中子４には、摺動性を有し、溶
湯と反応しない、黒鉛や、ＢＮ等のセラミックスが使用
されるが、強度が小さく、脆いために、引抜中に無理な
引っ張り力が加わると折損する等の問題があった。この
折損等は、成形されたパイプ８が凝固収縮により中子４
を締め付け、いわゆる中子４に食らいついた状態とな
り、この引抜抵抗の増加に応じてパイプ８に加えられる
引抜力が増加し、中子４に大きな引っ張り力が作用して
起こる。そこで従来は中子４長さを短くし、成形された
パイプ（製品）８が中子４と接触する長さを短くする必
要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の方法による
場合、溶湯温度の変動により凝固する位置が変動した際
に中子の終端に至っても凝固が十分に進行していない事
態が生じ、中子部分からブレークアウトが生じるという
危険がある。このため引抜速度を上げることはできなか
った。このようなことから従来は、溶湯温度、引抜速度
等の管理に大きな注意を払う必要があり、また安定的に
引き抜きを行うことができる条件の範囲が狭いという問
題があった。本発明は、中子に過大な引っ張り力が作用
することを防止して前記の問題点を解決することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、中子を
使用する連続鋳造によるパイプの製造方法において、前
記中子をパイプ出口側からパイプ引抜作用力に抗して支
持することを特徴とする（請求項１）。

【０００５】この方法では、パイプ(製品)出口側からパ
イプ引抜作用力に抗して中子を支持することにより、従
来の方法では中子に引抜力に相当する引っ張り力が作用
していたのが、中子に引抜力に対向した圧縮力が作用す
るようになり、引っ張り力が作用することを防止でき
る。中子を構成している材質は、通常使用されている黒
鉛あるいはＢＮであり、引張りには比較的弱いが圧縮に
はかなり強いから、中子の折損事故を防止できる。ま
た、中子の折損が防止されることにより、中子の長さを
長くすることができるから、中子部分からのブレークア
ウトが起こらないようにでき、安定して引き抜きを行う
ための条件が緩和されると共に引抜速度を速くすること
が可能となる。

【０００６】前記本発明の連続鋳造によるパイプの製造
方法において、前記中子を、パイプ出口側から支持する
支持作用をパイプの引き抜きを中断して解除し、その解
除により前記中子側から支持側が離れた位置でパイプを
切断する構成とするのが良い（請求項２）。

【０００７】連続鋳造されたパイプが長いままで引き抜
きを継続することは、中子支持作用する部分が長くな
り、設備の製作や作業が困難になるから、必要な所望の
長さに切断することが望まれる。その切断の際には中子
を支持している部分が切断の邪魔になる。本発明の前記
構成では、これを回避するのであり、引き抜きを中断し
一旦中子の支持作用を解除すれば、パイプ切断が可能と
なり、その切断により分離されたパイプを除去すれば、
再びパイプの引き抜きを継続できるようになる。

【０００８】本発明の装置は、中子を有する型を設けた
連続鋳造によるパイプの製造装置において、前記中子側
に当接してパイプ出口側から中子支持部で支持し、その
支持部で支持した中子支持状態と、前記支持部が前記中
子側から離れた支持解除状態とに変更可能な中子支持手
段を有することを特徴とする（請求項３）。

【０００９】本発明の装置では、中子支持手段を設けた
ことにより、中子をパイプの出口側より支持して請求項
１に記載の方法を実施できる。また、中子の支持を解除
した状態では中子側と支持部側とが離れるから、この部
分に位置するパイプを切断でき、請求項２に記載の方法
を実施できる。なお、引き抜きの中断は、通常のこの種
の装置に設けられている引抜ローラを停止させることで
行う。

【００１０】前記本発明の連続鋳造によるパイプの製造
装置において、前記中子支持手段の中子支持部が、中子
支持の解除状態で、少なくとも中子側に当接する側を、
製造されるパイプの移動経路から外れた位置に変位可能
に構成されているものとするのが良い（請求項４）。

【００１１】この構成では、中子支持部が中子側から離
れ、パイプをその部分で切断した後、中子支持部をパイ
プの引抜の移動経路から外れた位置に変位させることに
よって、中子支持部が嵌入している状態の切断されたパ
イプを中子支持部からその軸方向に移動させて取り外す
ことができる。従ってその後、中子支持部を元に戻し
て、引き抜きを継続することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の装置の実施形態は、図１
に示すように、図３に示した従来の装置とは、中子１４
と、その中子１４を支持する支持手段１５を設けた点が
異なり、他の部分は従来のものと略同じであるから、同
等部分を同一図面符号で示して説明を省略し、主に中子
１４とその支持手段１５について説明する。

【００１３】中子１４は、パイプ８の内孔を形成する円
柱状のもので、パイプ８外周面を形成する円筒形の主型
３の上部に状端部に設けたフランジ状部１６を介して結
合支持され、主型３の内孔を通って下方へ伸延し、従来
の中子よりもやや長い目であり、略主型３の下端と同じ
位置に達している。図中２０はフランジ状部１６に設け
た流通孔であり、この流通孔２０を通って主型３内に溶
湯１０が流入するようになっている。主型３、及び中子
１４材質には黒鉛、ＢＮ、又はこれに類するものを用い
る。

【００１４】中子支持手段１５は、第１支持部２１、第
２支持部２２、支持台２３、第２支持部支持用のピン２
４、ピン挿入孔２５、第２支持部２２の受台２６等で構
成されている。第１支持部２１は、中子１４の下端に中
子１４よりも少し小径の鋼棒をねじ２８により結合され
たもので、引き抜きローラ７の位置よりも少し下方位置
にまで伸延している。第２支持部２２は第１支持部２１
と同じ外径の鋼棒で形成され、第１支持部２１に軸心を
一致させて上端を当接させた状態で適当寸法下方へ伸延
している。この下方伸延長さは、生産するパイプ８の長
さに関連して決められる。第２支持部２２の下端部に対
応して支持台２３が設けられ、この支持台２３と第２支
持部２２に、第２支持部２２を上端が第１支持部２１に
当接した中子１４の支持状態と、第２支持部２２が下降
した下降位置と、下降位置で第２支持部２２が下端を支
点として傾動したパイプ取り外し位置とを採り得るよう
に、例えば、ピン２４、ピン孔２５、受台２７、図示し
ていない第２支持部２２の傾動を可能とする支持台上面
の切欠部あるいは傾動装置等を設けてある。また、場合
によっては、全てを機械化するための、クランプ装置、
昇降装置、傾動装置等を設けた構成としてもよい。

【００１５】その場合、クランプ装置は、例えば、流体
圧シリンダで駆動するものを使用できる。要は第２支持
部２２を掴んで昇降装置によって所望高さ位置に上昇さ
せ、第２支持部２２をその位置に固定できるものであれ
ばよい。昇降装置は第２支持部２２をその上端が第１支
持部２１下端に当接する上昇位置と、第２支持部２２を
その上端が第１支持部２１端から所定寸法以上、つまり
パイプ８切断のためにカッター２９が通過できる寸法以
上に下降した下降位置とに昇降駆動するもので、例え
ば、第２支持体２２側にラックを設けてピニオンで駆動
する構造、あるいは、第２支持部２２をチャックで保持
して流体圧シリンダ装置で昇降駆動する構造とすればよ
い。

【００１６】傾動装置は下降した第２支持部２２を、そ
の位置で例えば下端を支点として傾動させる装置であ
り、これは切断されたパイプ８第２支持部２２から取り
外すための構成である。例えば、下端を受台２７で支持
した第２支持部２２の上方をチャック等で把持して流体
圧シリンダで傾動させるようにすればよい。図中、３０
は切断用の回転カッターであり、第１支持部２１の下端
位置よりもやや下側位置でパイプを切断できるように設
けてある。

【００１７】このように構成されたパイプの製造装置を
使用して、所定長さのパイプ８を製造する本発明の方法
を、実施例１、２、及び図３に示した従来の装置を用い
る比較例１、２、によって説明する。予め準備した溶湯
は、３．６％Ｃ、２．４％Ｓｉ、０．８％Ｍｎ、残部が
鉄及び不可避不純物からなる鋳鉄溶湯である。この鋳鉄
溶湯を２０ｋｇずつ使用して、外径３５ｍｍ、内径２０
ｍｍのパイプを成形する。

【００１８】比較例１ これは従来の方法によるもので、保持炉１内の鋳鉄溶湯
温度を１４００°Ｃに保ち、主型３及び中子４の長さは
１００ｍｍとし、１回当りの引抜長さを５ｍｍとし、停
止時間２秒の間歇引抜とした。この結果、４００ｍｍ引
抜いたところで中子４が破損しブレークアウトして溶湯
が漏れ出した。これは中子４が長すぎて冷却が十分に進
行したため、凝固した引抜材(パイプ)が凝固収縮作用で
中子に食らい付き、過大な引っ張り力が中子４に作用し
たためである。

【００１９】比較例２ 比較例１の結果から、比較例１における１回当りの引抜
長さを１０ｍｍに変更した。これにより当初は安定して
いたが、１６０ｍｍ引抜いたとき、中子側からブレーク
アウトが発生した。これは引抜速度が上がったため、凝
固位置が下方へ下がり、中子４へのパイプ８の食らいつ
きが少なくなり、過大な引っ張り力の発生は防止できた
が、逆に引き抜き時間の経過と共に中子４の温度が上昇
し、中子４側からの冷却能が低下したため、凝固位置が
下がりすぎて、ブレークアウトに至ったと考えられる。

【００２０】実施例１ これは本発明の実施例であり、比較例１とは第１、第２
支持部２１、２２を用いることのみが異なる。この例で
は、保持炉内１の溶湯が少なくなり、温度保持が困難に
なる４０００ｍｍまで引き抜きが可能であった。

【００２１】実施例２ これも本発明の実施例であり、比較例２とは中子１４の
長さを１５０ｍｍとし、支持部２１、２２を用いること
のみが異なる。この例でも、中子１４の折損や、ブレー
クアウトは発生せず、第１実施例と同様に、温度保持が
困難になる４０００ｍｍまで安定した引き抜きが可能で
あった。

【００２２】このように本発明の実施例では、第１、第
２支持部２１、２２があることによって、引抜中におい
ては中子１４に引っ張り力が作用せず、中子１４の折損
を確実に防止できた。また、中子１４の長さを長くでき
ることで、ブレークアウトの心配もなくなった。そして
安定して引抜ける条件が広まったことで、生産性の向上
にも大きく寄与できる。

【００２３】前述した比較例１、２、及び実施例１、２
は、４０００ｍｍになるまで引き抜きを継続できるもの
ではなく、従来の装置ではパイプが長くなるとその重量
が大きくなることから、また本発明の装置では第２支持
部２２の長さを長くすることに限界があることから、切
断位置の下方６００ｍｍ（これは長すぎることで問題が
生じない長さである）に達する毎に切断操作を行ったも
のである。その切断操作は次のようにして行う。すなわ
ち、まず図２（ａ）に引抜中の状態を示すように、引抜
ローラ７を駆動して引き抜きを始める。比較例１、２で
は第１、第２支持部２１、２２を使用しないが、実施例
１、２では使用し、第２支持部２２を上昇させて中子１
４に上端を当接させ、その下端部のピン孔２５にピン２
４挿通することにより支持台２３に固定されている。次
に切断位置から６００ｍｍ下方にまで引抜いた後、図２
（ｂ）に示すように、引き抜きを一旦停止し、ピン２４
を抜き、第２支持部２２を下降させて第１支持部２１下
端との間に隙間３１を形成する。そして、その隙間３１
の部分で成形したパイプ８をカッター３０により切断す
る。次に、第２支持部２２とこれが嵌入している切断さ
れたパイプ８を、受台２７に受けられた第２支持部２２
の下端を支点として図の手前又は奥側に傾動させ、パイ
プ８を取り外す。次に、第２支持部２２を上昇させて上
端を第１支持部２１の下端に当接させ、その状態でピン
２４をピン孔２５に挿入して元の中子１４を支持した状
態に戻す。これらの一連の動作を繰り返し行うことで略
連続的にパイプ８の鋳造が継続される。

【００２４】前記実施の形態では、第１支持部２１を設
けた構成を示したが、場合によっては中子を長く形成し
てその延長部分を小径に形成することや、第２支持部２
２の昇降距離を長くすることにより、第１支持部２１を
省略することもあり得る。前記本発明の実施の形態で
は、引抜装置が竪型のものについて説明したが、横型の
ものであっても実施可能であり、同様な効果が得られ
る。また、製造したパイプを中子支持部から取外すため
に中子支持部を変位させる構成は、前記中子支持部を傾
ける構成の他に、中子支持部全体を製造されるパイプの
移動経路から外れるように変位させる構成であってもよ
い。要は製造したパイプを中子支持部から取外すことが
できればよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、パイプ(製品)
出口側からパイプ引抜作用力に抗して中子を支持するこ
とにより、引っ張り力が作用することを防止できるか
ら、中子の長さを長くすることができ、中子部分からの
ブレークアウトが起こらないようにでき、安定して引き
抜きを行うための条件が緩和されると共に引抜速度を上
げることが可能となる効果を奏する。請求項２に記載の
発明は、中子支持部が一旦中子の支持作用を解除されて
中子から離れることにより、パイプ切断が可能となり、
その切断により分離されたパイプを除去でき、再びパイ
プの引き抜きを継続できるようになる効果を奏する。請
求項３に記載の発明は、中子支持手段を設けたことによ
り、中子をパイプの出口側より支持して請求項１に記載
の方法を実施でき、中子の支持を解除した状態では中子
側と支持部側とが離れるから、この部分に位置するパイ
プを切断でき、請求項２に記載の方法を実施でき、中子
部分からのブレークアウトが起こらないようにでき、安
定して引き抜きを行うための条件が緩和されると共に引
抜速度を上げることが可能となる効果を奏する。請求項
４に記載の発明は、切断されたパイプを中子支持部から
その軸方向に移動させて取り外すことができ、その後、
中子支持部を元に戻して、引き抜きを継続することがで
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施形態を示す概略縦断面図
である。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１の装置を用いて
連続的にパイプを生産する過程を説明するための異なる
状態の概略縦断面図である。

【図３】従来の装置の、概略の構成を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 保持炉 ２ 型 ３ 主型 ５ 水冷ジャケット ６ 架台 ７ 引抜ローラ ８ パイプ １０ 鋳鉄溶湯 １４ 中子 １５ 支持手段 １６ フランジ状部 ２０ 溶湯通路 ２１ 第１支持部 ２２ 第２支持部 ２３ 支持台 ２４ ピン ２５ ピン孔 ２７ 受台 ２８ ねじ ３０ カッター ３１ 隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛込 智章 兵庫県姫路市大津区勘兵衛町３丁目12番地 虹技株式会社姫路東工場内 Ｆターム(参考） 4E004 AA10 CA10 NB05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中子を使用する連続鋳造によるパイプの
   製造方法において、前記中子をパイプ出口側からパイプ
   引抜作用力に抗して支持することを特徴とする連続鋳造
   によるパイプの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の連続鋳造によるパイプ
   の製造方法において、前記中子を、パイプ出口側から支
   持する支持作用をパイプの引き抜きを中断して解除し、
   その解除により前記中子側から支持側が離れた位置でパ
   イプを切断することを特徴とする連続鋳造によるパイプ
   の製造方法。
3. 【請求項３】 中子を有する型を設けた連続鋳造による
   パイプの製造装置において、前記中子側に当接してパイ
   プ出口側から中子支持部で支持し、その支持部で支持し
   た中子支持状態と、前記支持部が前記中子側から離れた
   支持解除状態とに変更可能な中子支持手段を有すること
   を特徴とする連続鋳造によるパイプの製造装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の連続鋳造によるパイプ
   の製造装置において、前記中子支持手段の中子支持部
   が、中子支持の解除状態で、少なくとも中子側に当接す
   る側を、製造されるパイプの移動経路から外れた位置に
   変位可能に構成されていることを特徴とする連続鋳造に
   よるパイプの製造装置。