JP2009018324A

JP2009018324A - 連続鋳造装置

Info

Publication number: JP2009018324A
Application number: JP2007182815A
Authority: JP
Inventors: Nobuhito Ishikawa; 石川宣仁; Yoshimasa Minagawa; 皆川吉正
Original assignee: Furukawa Sky KK
Current assignee: Furukawa Sky KK
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】連続鋳造製品における介在物の低減とロッドストッパ・スパウト流量制御を両立させることができる連続鋳造装置を提供する。
【解決手段】トラフ６内溶湯中に位置する領域２ｂが断面流線形状或いは楕円形状とされる結果、トラフ６底より上方に位置し溶湯流れ中に在る断面楕円形状とされたロッドストッパ２の周囲には、渦流（カルマン流）が発生することが無く、渦流をきっかけとしてスパウト内に高速の溶湯が流れ込む込むことが防止される。その結果、高速の溶湯が流れ込む込むことによる負圧効果によってトラフ６湯面に存在する溶湯酸化膜や介在物をスパウト１０内に引き込むことに起因して最終製品に介在物が混入されることが防止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、非鉄金属の連続鋳造に関するものである。

自動車や家電用薄板材に用いられる鋼板やアルミニウム板材若しくはアルミニウム合金板の鋳造法として、取鍋に注入された溶湯を、トラフを経て、ダミーバーによって下部まで連続的に引き抜く連続鋳造装置を用いた連続鋳造が行われている。
係る連続鋳造によって得られる自動車や家電用薄板材および海洋構造物、貯槽、石油およびガス運搬用鋼管、高張力線材などの表面や内質の製品欠陥の原因の一つとして鋳片に存在する介在物がある。
鋳片に存在する介在物は薄板の表面疵、厚板の内部欠陥となる。この介在物は脱酸生成物や鍋スラグ、トラフスラグ、モールドパウダーが起源であり、この防止対策として従来、大型トラフの採用、鍋スラグの改質、トラフ堰の設置など、さまざまな対策が行われている。しかし、介在物に起因した製品欠陥発生の完全な防止には至っていない。

連続鋳造鋳片に存在する介在物の低減に関し、特許文献１には、タンディシュの底壁孔から流出する鋼又は銅合金溶湯量を制御するためのロッドストッパ先端部材が溶損して異物問題になることを避けるため、その材質を窒化珪素又は炭化珪素に変更してロッドストッパ部材溶損を抑制することによって介在物混入を防止した溶湯流出量の制御部材が開示された。

特許文献２には連続又は半連続鋳造法において高温や溶湯重量によるタンディシュの変形に依らず各ストランドの全閉及び同量の溶湯供給を行うため、各ストランドノズルに対応したノズルロッドストッパを設け、各ストランドへの溶湯供給量を適正化して鋳塊品質を向上させる鋳造ノズル用ロッドストッパの操作方法が開示された。

また、特許文献３にはタンディシュ出口のロッドストッパとの接触部に１００〜１０００ミクロンの厚みで耐酸化性、耐摩耗性に強いセラミック溶射膜を形成させて溶損防止による流量制御の安定化を図った連続鋳造用ノズルが開示された。

特許文献４にはトラフの底面に形成した溶湯の流出口を上下動により開閉するロッドストッパ本体を回転自在に支持するとともに下流部に攪拌羽根を取り付け、該ロッドストッパ本体の回転により溶湯にロッドストッパ本体に沿う上昇流を生じさせ、タンディシュ湯面高さが下がった場合でもロングロッドストッパ周辺の上昇流によりダンディシュ湯面の介在物がノズルに吸引されることを防止できる連続鋳造用ロングストッパが開示された。

特開平１−２５４３７１号公報特開平３−１８９０６９号公報特開平１０−５８１００公報特開２００２−１１５６５号公報

例えばアルミニウム若しくはアルミニウム合金の連続鋳造ではトラフから鋳造機に溶湯を流し込む方法として筒状のスパウト内に丸棒のロッドストッパを挿し込み、スパウト入口あるいは出口でスパウト−ロッドストッパ間の隙間を調整して流量制御を行うのが一般的であり、ロッドストッパの横断面形状は通常は単純な円形状である。

このスパウト−ロッドストッパ間の隙間を調整して流量制御を行う連続鋳造装置では、トラフ底より上方に位置し溶湯流れ中に在るロッドストッパの周囲には、溶湯の渦流（カルマン流）が発生し、この渦流がトラフ湯面に存在する溶湯酸化膜や介在物をスパウト内に引き込み鋳塊内部品質、即ち最終的な製品に介在物問題を発生させる場合がある。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、連続鋳造製品における介在物の低減とロッドストッパ・スパウト流量制御を両立させることができる連続鋳造装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明の連続鋳造装置は、取鍋からの溶湯が供給されるトラフと、そのトラフと鋳型間に配設される溶湯注入孔を有するスパウトと、溶湯注入孔に着脱してスパウト通過溶湯量の制御を行うロッドストッパとを有し、ロッドストッパのトラフ内溶湯中に位置する領域は断面流線形状或いは楕円形状とされることを特徴とする。
楕円は短径／長径が０．３〜０．５となる縦横比を有する様にするのが好ましい。

ロッドストッパのスパウトの溶湯注入孔に着脱して閉塞する部分が断面円形状とされるのが好ましい。

ロッドストッパのスパウト内側に位置する領域が円形の横断面形状を有する様にしてもよい。

トラフ内溶湯中に位置する領域の断面楕円形状の長径の方向がトラフ内溶湯の流れ方向と平行若しくは平行に近似する様にされるてもよい。

トラフ内溶湯中に位置する断面楕円形状領域が最大の横断面積を有する様にロッドストッパが形成されてもよい。

図１に示される様に、流体流れ１中のロッドストッパ２周囲に発生するカルマン流３は、流体流れに垂直方向のロッドストッパ２の形状や流体速度に影響される。ロッドストッパ２の断面形状を流線形状とした場合にはスパウト・ロッドストッパ間に流速偏差が生じ流量制御が不安定になり、場合によってはロッドストッパ２が横揺れを起してスパウト内壁に当る危険性がある。
しかし、本発明の連続鋳造装置では、ロッドストッパ２のトラフ内溶湯１中に位置する領域を流線形状或いは楕円形状として溶湯流に対する流線形を与えたので、ロッドストッパ２の周囲に渦流が発生することを抑制することができる。そのため渦流の発生をきっかけとしてスパウト１０内に流れ込む高速の溶湯による負圧効果と合間って渦糸４が発生し、トラフ湯面に存在する溶湯酸化膜や介在物をスパウト１０内に引き込み最終的製品に介在物が混入されることを防止することができる。
またそのようにロッドストッパ２周辺の渦流発生を抑制すると共にスパウト内の流量制御は適切に行われる。

本発明の連続鋳造装置によれば、ロッドストッパ・スパウト流量制御を適切に行うと共に連続鋳造製品における介在物の低減を図ることができる。

以下に本発明の連続鋳造装置を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図２に示す様に本発明の連続鋳造装置連続鋳造装置５では、溶湯は、まず図示しない取鍋へと注入され、溶湯中にある介在物が除去される。
次に、溶湯は、取鍋からの溶湯を途中で一時受け止めて介在物をさらに除去する受け皿であるトラフ６に供給されて、さらに介在物が除去される。
次いでトラフ６出口部分でトラフ６のすぐ下部にある水冷された鋳型７に接触した溶湯は急冷凝固し、凝固した鋳片８の先端が図示しないダミーバーで引き抜かれ、ダミーバーで引き抜かれた鋳片８は、鋳型７を経て凝固しながら最下部の図示しないガス切断機まで連続的に引き抜かれる。

トラフ６と鋳型７間には注入孔９を有するスパウト１０が配設され、ロッドストッパ２によってスパウト１０通過溶湯量の制御が行われる。
図３に示す様に、ロッドストッパ２の領域別断面形状はトラフ６内溶湯表面より上方に位置する領域２ａは断面円形状とされ、トラフ６内溶湯中に位置する領域２ｂは断面楕円形状とされ、さらにスパウト１０の注入孔９を閉塞する部分２ｃは断面円形状とされる。
この場合に、トラフ６内溶湯中に位置する領域２ｂの断面楕円形状の長径はスパウト１０の注入孔９を閉塞する部分２ｃの断面円形状の径と一致する様にして、かつその長径の方向がトラフ６内溶湯の流れ方向と平行となる、若しくは平行に近似する様にすることができる。

この様にトラフ６内溶湯中に位置する領域２ｂが断面楕円形状とされる結果、トラフ６底より上方に位置し溶湯流れ中に在る断面楕円形状とされたロッドストッパ２の周囲には、渦流（カルマン流）が発生することが無く、渦流をきっかけとしてスパウト内に高速の溶湯が流れ込む込むことが防止される。

その結果、高速の溶湯が流れ込む込むことによる負圧効果によってトラフ６湯面に存在する溶湯酸化膜や介在物をスパウト１０内に引き込み最終製品に介在物が混入されることが防止される。

それと同時に、スパウト１０の注入孔９を閉塞する部分は断面円形状とされるので、ロッドストッパ２周辺の渦流発生を抑制すると共に適正なロッドストッパ・スパウト流量制御を両立させることができる。

図４は本発明の他の実施の形態の連続鋳造装置を示す。
この実施の形態ではトラフ６内溶湯表面より上方に位置する断面円形状領域２ａとトラフ６内溶湯中に位置する断面楕円形状領域２ｂと、スパウト１０の注入孔９を閉塞する断面円形状領域２ｃの中でトラフ６内溶湯中に位置する断面楕円形状領域２ｂが最大の横断面積を有する様にロッドストッパ２が形成される。これによってロッドストッパ２の溶湯中に位置する領域２ｂは断面楕円形状にされて、溶湯の流れに対して渦流の発生が抑制される流線型を有すると同時に円形状部分２ａ、２ｃより横断面積が大であり、ロッドストッパ２が断面楕円形状領域２ｂにおいて横断面積が減少して強度不足が生じることが防止される。

図５には本発明のさらに他の実施の形態の連続鋳造装置を示す。
上述の各実施の形態ではスパウト１０の入口における流量制御の場合であったのに対し、この実施の形態では、スパウト１０の出口における流量制御の場合のロッドストッパ２の領域別断面形状を示す。
本実施の形態では、ロッドストッパ２の領域別断面形状はトラフ６内溶湯表面より上方に位置する領域２ａが断面円形状とされ、トラフ６内溶湯中に位置する領域２ｂが断面楕円形状とされる点は前述の各実施例と同様である。
しかし本実施の形態では、さらにスパウト１０の内側に位置する領域２ｄが断面円形状とされる。
この実施の形態でも前述の各実施の形態と同様にトラフ６底より上方に位置し溶湯流れ中に在る断面楕円形状とされたロッドストッパ２の周囲では、渦流（カルマン流）の発生が抑制され、トラフ６の湯面に存在する溶湯酸化膜や介在物がスパウト１０内に引き込まれることが防止される共に適正なロッドストッパ・スパウト流量制御が行われる。

（ａ）水モデル実験で観察されたロッドストッパ周辺のカルマン流を示す説明図。（ｂ）カルマン流から成長した渦糸を示す説明図である。本発明の実施の形態にかかる連続鋳造装置の模式図である。図３に示す連続鋳造装置の部分拡大模式図である。本発明の他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。本発明のさらに他の実施の形態にかかる連続鋳造装置の部分拡大模式図である。

符号の説明

２・・・ロッドストッパ、６・・・トラフ、１０・・・スパウト、９・・・注入孔、２ｂ・・・溶湯中に位置する領域。

Claims

取鍋からの溶湯が供給されるトラフと、そのトラフと鋳型間に配設される溶湯注入孔を有するスパウトと、溶湯注入孔に着脱してスパウト通過溶湯量の制御を行うロッドストッパとを有し、ロッドストッパのトラフ内溶湯中に位置する領域は断面流線形状或いは楕円形状とされることを特徴とする連続鋳造装置。
ロッドストッパのスパウトの溶湯注入孔に着脱して閉塞する部分が断面円形状とされる請求項１に記載の連続鋳造装置。
ロッドストッパのスパウト内側に位置する領域が円形の横断面形状を有する請求項１に記載の連続鋳造装置。
トラフ内溶湯中に位置する領域の断面楕円形状の長径の方向がトラフ内溶湯の流れ方向と平行若しくは平行に近似する様にされる請求項１〜請求項３のいずれか一に記載の連続鋳造装置。
トラフ内溶湯中に位置する断面楕円形状領域が最大の横断面積を有する様にロッドストッパが形成される請求項１〜請求項４のいずれか一に記載の連続鋳造装置。