JP2002336938A - 上方引上鋳造用鋳型および上方引上鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面割れ等の欠陥がない健全な鋳片を連続か
つ安定的に得られる上方引上鋳造用鋳型および上方引上
鋳造方法を提供する。 【解決手段】 下部が溶湯液面２ａ下に侵入される筒体
状の鋳型本体３と、該鋳型本体３内に設けられた冷却水
通路７とを備え、鋳型本体３を通過する溶湯２を冷却水
通路７によって冷却して鋳片９として上方に引き上げる
ための上方引上鋳造用鋳型１であって、上記冷却水通路
７が、鋳型本体３内の鋳片を囲繞するようにして螺旋状
２０に形成されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上方引上鋳造用鋳
型および上方引上鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に上方引上鋳造用鋳型および上方引
上鋳造方法の概要を示す。図示するように、上方引上鋳
造用鋳型１は、下部が溶湯２の液面２ａ下に侵入される
筒体状の鋳型本体３と、鋳型本体３の下端部に取り付け
られた円筒状のカーボンノズル４と、カーボンノズル４
に取り付けられた鋳型保護用の耐火カップ５と、耐火カ
ップ５の内側に充填された断熱材６とを有する。鋳型本
体３の内部には、図２および図３に示すように冷却水通
路７が形成されている。なお、図１中８は溶湯カバー材
である。

【０００３】かかる上方引上鋳造用鋳型１は、図１に示
すように、その下部の耐火カップ５が溶湯２に浸漬さ
れ、鋳型本体１の下端部が溶湯液面２ａ下に侵入され
る。すると、溶湯２がカーボンノズル４を通して鋳型本
体３内に侵入し、鋳型本体３内に形成された冷却水通路
７を流れる冷却水によって冷却され、凝固してロッド状
の鋳片９となる。そして、この鋳片９を鋳型本体３の上
方に配置したピンチロール１０で挟んで通常間欠的に引
く抜く。これにより、ロッド状の鋳片９（鋳造ロッド）
を製造できる。

【０００４】ここで、鋳型本体３の冷却水路７による冷
却能を制御し、カーボンノズル４内の凝固界面１１が鋳
型１外部の溶湯液面２ａに対して常に下方となるように
することで、凝固界面１１にはヘッド圧により常に溶湯
静圧が働くため、鋳片９を上方へ引き抜いても新たな溶
湯２が凝固界面１１に供給され、連続鋳造が可能とな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる上方引上鋳造用
鋳型１（以下アップキャスト用鋳型ともいう）を用いた
上方引上鋳造方法（以下アップキャストともいう）によ
って製造される鋳片９（以下鋳造ロッドともいう）の欠
陥の一つに鋳片９の表面割れがある。

【０００６】この表面割れの原因の一つとして、アップ
キャスト用鋳型１は、図２に示すように、鋳造機の構造
上、冷却水通路７の入・排出口１２、１３が同一方向に
配置されている点が挙げられる。すなわち、このような
配置では、冷却水通路７を流れる冷却水は、流路抵抗の
少ない入・排出口１２、１３の取付面側に優先的に流
れ、その背面側の冷却水が淀んだ状態となり易い。

【０００７】このため、溶湯２を冷却して凝固させる図
３に示す鋳型ヘッド部１４において冷却にバラツキが生
じ、冷却の強い箇所が弱い箇所に比べてカーボンノズル
４の温度も低くなり、凝固が速く鋳造組織も優先的に成
長し、鋳片９内の鋳造組織の中立線に偏芯が生じる他に
鋳片９内に温度勾配が生じる。

【０００８】そして、この鋳片９内に生じた温度勾配に
従い、低温側（強冷却側）に圧縮応力が、高温側（緩冷
却側）に引張応力が発生するため、鋳片９は強冷却側に
湾曲しようとする。一方、鋳片９は、図３に示す鋳型本
体３内の鋳型内筒１５によって直線状にガイドされ矯正
力を受けるため、事実上、低温側に引張応力が、高温側
に圧縮応力が働く。

【０００９】この結果、鋳片９の低温側に表面割れが発
生し、鋳片９の品質が低下するのである。このため、後
工程の伸線工程における鋳片９（鋳造ロッド）の表面皮
剥き厚さが厚くなり、歩留りが低下する。また、鋳片９
の表面割れが発生する限界鋳造速度を速くすることがで
きず、効率を上げることができない。

【００１０】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、表面割れ等の欠陥がない健全な鋳片を連続かつ
安定的に得られる上方引上鋳造用鋳型および上方引上鋳
造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく第
１の発明は、下部が溶湯液面下に侵入される筒体状の鋳
型本体と、該鋳型本体内に設けられた冷却水通路とを備
え、鋳型本体を通過する溶湯を冷却水通路によって冷却
して鋳片として上方に引き上げるための上方引上鋳造用
鋳型であって、上記冷却水通路が、鋳型本体内の鋳片を
囲繞するようにして螺旋状に形成されたものである。

【００１２】また、上記冷却水通路が、鋳型本体内に上
下方向に沿って断面リング状に形成されたベース通路
と、該ベース通路内に設けられ上下方向に沿って螺旋状
に形成されたスパイラル部材とからなっていてもよい。

【００１３】また、第２の発明は、溶湯液面下に筒体状
の鋳型本体の下部を侵入させ、該鋳型本体を冷却してこ
れを通過する溶湯を鋳片として上方に引き上げる上方引
上鋳造方法であって、上記鋳型本体を通過する鋳片を、
鋳型本体内に設けた螺旋状の冷却水通路によって、全方
位均一冷却するようにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を添付図面に
基いて説明する。

【００１５】本実施形態に係る上方引上鋳造用鋳型およ
び上方引上鋳造方法は、基本的には既述した図１乃至図
３に示すものと同様の構成である。すなわち、図１に示
すように、上方引上鋳造用鋳型１は、下部が溶湯２の液
面２ａ下に侵入される筒体状の鋳型本体３と、鋳型本体
３の下端部に取り付けられた円筒状のカーボンノズル４
と、カーボンノズル４に取り付けられた鋳型保護用の耐
火カップ５と、耐火カップ５の内側に充填された断熱材
６とを有する。なお、図１中８は溶湯カバー材である。

【００１６】鋳型本体３は、図２および図４に示すよう
に、鋳型外筒１６と、その内方に配置された鋳型内筒１
５と、それらの下部に取り付けられた鋳型ヘッド部１４
とを有する。鋳型ヘッド部１４の内周部には、図１およ
び図２に示すカーボンノズル４が取り付けられる。鋳型
内筒１５と鋳型外筒１６との間には、冷却水通路７が形
成されている。

【００１７】冷却水通路７は、鋳型本体３内に上下方向
に沿って断面リング状に形成されたベース通路１７と、
ベース通路１７内を上下方向に沿って内側ベース通路１
７ａと外側ベース通路１７ｂとに仕切る冷却水分流筒１
８とを有する。図２に示すように、内側ベース通路１７
ａの上部には冷却水１２の入口が設けられ、外側ベース
通路１７ｂの上部には冷却水の出口１３が設けられてい
る。

【００１８】内側ベース通路１７ａ内には、図４に示す
ように、上下方向に沿って螺旋状に形成されたスパイラ
ル部材１９が設けられている。スパイラル部材１９は、
鋳型内筒１５に巻き付けられたスパイラルロッド２０か
らなる。スパイラルロッド２０は、冷却水を螺旋状に旋
回させることを目的とするものなので、鋳型内筒１５お
よび冷却水分流筒１８に隙間なく接することが好まし
い。但し、実際には多少隙間があっても問題ない。

【００１９】また、スパイラルロッド２０は、循環す
る冷却水によって腐食されないこと、比較的に軟らか
く成形性が良好であることが要求されるため、アルミ
線、銅線、ステンレス線等が用いられる。仮に、スパイ
ラルロッド２０に鉄線を用いると、鉄線は錆が発生する
ため、冷却水を汚染する、錆により通路抵抗が増加
し冷却水量が低下する、錆が剥離して通路内に目詰ま
りが生じるため冷却が不均一となる、等の不具合が発生
する。

【００２０】以上の構成からなる上方引上鋳造用鋳型１
（アップキャスト用鋳型）を用いた上方引上鋳造方法
（アップキャスト）を説明する。

【００２１】先ず、図１に示すように、上方引上鋳造用
鋳型１の下部の耐火カップ５を溶湯２に浸漬し、鋳型本
体３の下端部を溶湯液面２ａ下に侵入させる。すると、
溶湯２がカーボンノズル４を通して鋳型本体３内に侵入
し、鋳型本体３内に形成された冷却水通路７を流れる冷
却水によって冷却され、凝固してロッド状の鋳片９（鋳
造ロッド）となる。そして、この鋳片９を鋳型本体３の
上方に配置したピンチロール１０で挟んで通常間欠的に
引く抜く。これにより、ロッド状の鋳片９（鋳造ロッ
ド）を製造できる。

【００２２】ここで、鋳型本体１の冷却水路７による冷
却能およびピンチロール１０による引上速さを制御し、
カーボンノズル４内の凝固界面１１が鋳型１外部の溶湯
液面２ａに対して常に下方となるようにすることで、凝
固界面１１にはヘッド圧により常に溶湯静圧が働くた
め、鋳片９を上方へ引き抜いても新たな溶湯２が凝固界
面１１に供給され、連続鋳造が可能となる。

【００２３】さて、本実施形態において、鋳型本体３を
冷却すべく図２に示す入口１２から冷却水通路７に導入
された冷却水は、図４に示す内側ベース通路１７ａを下
降する際にスパイラルロッド２０よって螺旋状に旋回さ
れながら移動するため、特定箇所に淀むことなく鋳片９
を全方位に亘って均一に冷却する。

【００２４】このため、鋳片９が周方向に均一に冷却さ
れ、鋳片９の鋳造組織が周方向に亘って均一に成長し、
鋳片９内の鋳造組織の中立線が鋳片の中心線と一致す
る。また、鋳片９の周方向に温度勾配が生じることもな
い。よって、従来問題となっていた鋳片９の表面割れを
抑制できる。

【００２５】具体的には、図４に示す本実施形態によれ
ば、図３に示すものと比べて、鋳片９（鋳造ロッド）の
表面割れ深さが、最大0.35ｍｍから0.05ｍｍへ減少し、
鋳片９の表面の品質が向上した。また、この結果、後工
程の伸線工程における鋳片９（鋳造ロッド）の表面皮剥
き厚さが薄くなり、歩留りが向上することになった。ま
た、鋳片９（鋳造ロッド）の表面割れが発生する限界鋳
造速度の増速化（ピンチロール１０の増速化）が達成さ
れ、生産性の向上およびエネルギー原単位の削減が図れ
ることになった。

【００２６】かかる効果は、鋳型内筒１５にスパイラル
ロッド２０を螺旋状に巻回するという簡単な構成で、す
なわち低コストで達成できる。また、このように実質的
な冷却水通路７の形状を螺旋状とすることで、図２に示
すように冷却水の入口１２と出口１３とが同じ方向に配
置されていても、従来問題となっていた冷却水の淀みや
入口出口１２、１３の取付面側に優先的に流れてしまう
問題を解消できる。

【００２７】なお、本実施形態のように冷却水を内側ベ
ース通路１７ａに供給して外側ベース通路１７ｂから排
出する場合には、鋳型内筒１５にスパイラルロッド２０
を螺旋状に巻回して供給側である内側ベース通路１７ａ
内に螺旋状の冷却水通路を構築したが、本実施形態とは
逆に冷却水を外側ベース通路１７ｂに供給して内側ベー
ス通路１７ａから排出する場合には、冷却水分流筒１８
にスパイラルロッド２０を螺旋状に巻回して供給側であ
る外側ベース通路１７ｂ内に螺旋状の冷却水通路を構築
する構造とする。また、双方のベース通路１７ａ、１７
ｂにスパイラルロッド２０を配置してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る上方引
上鋳造用鋳型および上方引上鋳造方法によれば、次のよ
うな効果を発揮できる。 (1)鋳片の表面割れ深さを小さくできる。 (2)鋳片の表面皮剥き厚さを薄くでき、歩留りが向上す
る。 (3)鋳片の表面割れが発生する限界鋳造速度を増速化で
きる。 (4)表面割れ等の欠陥がない健全な鋳片を連続かつ安定
的に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】上方引上鋳造用鋳型および上方引上鋳造方法の
概要を示す説明図である。

【図２】上方引上鋳造用鋳型の概要を示す側断面図であ
る。

【図３】上方引上鋳造用鋳型の先端構造を示す側断面図
である。

【図４】本発明の一実施形態を示す上方引上鋳造用鋳型
の先端構造を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 上方引上鋳造用鋳型 ２ 溶湯 ２ａ 溶湯液面 ３ 鋳型本体 ７ 冷却水通路 ９ 鋳片 １７ ベース通路 １７ａ 内側ベース通路 １７ｂ 外側ベース通路 １９ スパイラル部材 ２０ スパイラルロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部が溶湯液面下に侵入される筒体状の
   鋳型本体と、該鋳型本体内に設けられた冷却水通路とを
   備え、鋳型本体を通過する溶湯を冷却水通路によって冷
   却して鋳片として上方に引き上げるための上方引上鋳造
   用鋳型であって、上記冷却水通路が、鋳型本体内の鋳片
   を囲繞するようにして螺旋状に形成されたことを特徴と
   する上方引上鋳造用鋳型。
2. 【請求項２】 上記冷却水通路が、鋳型本体内に上下方
   向に沿って断面リング状に形成されたベース通路と、該
   ベース通路内に設けられ上下方向に沿って螺旋状に形成
   されたスパイラル部材とからなる請求項１記載の上方引
   上鋳造用鋳型。
3. 【請求項３】 溶湯液面下に筒体状の鋳型本体の下部を
   侵入させ、該鋳型本体を冷却してこれを通過する溶湯を
   鋳片として上方に引き上げる上方引上鋳造方法であっ
   て、上記鋳型本体を通過する鋳片を、鋳型本体内に設け
   た螺旋状の冷却水通路によって、全方位均一冷却するよ
   うにしたことを特徴とする上方引上鋳造方法。