JP2011230151A - 連続鋳造用鋳型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳片の横断面サイズ毎に鋳型フレームを保持しなくても良くする。
【解決手段】上部フランジ５ａ及び下部フランジ５ｂを介して鋳型フレーム３に取付けられる筒状銅板鋳型２と、銅板鋳型２の外周側に、この銅板鋳型２と一定の間隔を維持して冷却水通路６を形成する内筒７を配置し、内筒７は仕切り板８により、鋳型フレーム３内に固定されると同時に鋳型フレーム３内における内筒７の外周側を鋳造方向の上下に区切って給排水用空間４ａ，４ｂを有する構造となし、冷却水通路６を反鋳造方向へ通水することにより銅板鋳型２の背面を冷却し、鋳片を連続鋳造する鋳型装置１である。銅板鋳型２の一方の内壁面２ａが連続鋳造機の下側パスラインと合致するように、銅板鋳型２及び内筒７を鋳型フレーム３に偏芯して配置する。
【効果】横断面形状に関係なく同じ鋳型フレームが利用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、横断面が円形或いは正方形又は矩形の鋳片を製造する際に使用する連続鋳造用鋳型装置に関するものである。

例えば横断面が円形或いは正方形のビレット鋳片は、管用或いは形鋼用の圧延素材として使用される。最終製品となる管或いは形鋼は、製品寸法（径、サイズ）によって圧延回数が異なるため、ビレット鋳片における断面サイズを固定していない。

ここで、連続鋳造により鋳造された鋳片或いはインゴット鋳造後の圧延鋼塊の、横断面が円形或いは正方形の鋳片をビレットと定義し、このうち、横断面が円形のものを丸ビレット、正方形のものを角ビレットと定義する。同様に、上述した鋳片或いは鋼塊の、横断面が矩形の鋳片をブルームと定義する。

連続鋳造設備は、取鍋より溶鋼の供給を受けるタンディッシュと、タンディッシュより浸漬ノズルを介して溶鋼を注がれる銅板鋳型（以下、単に鋳型という。）と、鋳型の出側に設置されたローラエプロンとで構成される。このうち、鋳型は、鋳型フレームに取付けられている。また、ローラエプロンは、鋳片の断面直径或いは断面厚み相当の隙間を設けたロールで構成されるフレーム構造で、このローラエプロンが数段配置され、駆動するロールによって鋳片引抜速度を調整して連続鋳造される。

連続鋳造に際し、鋳型内に注入された溶鋼は、鋳型内面と接して冷却され、薄い凝固シェルを形成する。この凝固シェルは、温度降下とともに凝固収縮して鋳型より引き抜かれる。そして、下流側に移行するに従い、鋳型フレームの下流側のローラエプロン内に設置された冷却水スプレーにより二次冷却されて凝固シェルが成長し、鋳片が連続鋳造される。

ところで、丸ビレットや角ビレットを連続鋳造する際に使用する鋳型として、筒状の鋳型が用いられることが開示されている（例えば特許文献１、２参照）。

このビレット鋳片を連続鋳造する時に用いられるビレット用の鋳型は、溶鋼に接する横断面が円形若しくは正方形の筒状で、鋳型の外周側を、内筒及び鋳型フレームが取り囲むジャケット構造となっている。

そして、この鋳型と内筒の間を流れる冷却水が、溶鋼に接触する鋳型を冷却することにより、鋳型内溶鋼の凝固を促進するとともに、鋳型の変形を防止しており、その冷却能は、鋳型と内筒の間隔（断面積）に依存している。

一般に、鋳型と内筒の間隔は、鋳型と内筒の間を流れる冷却水の線流速を確保するために一定間隔に設定されることから、製造するビレット鋳片（鋳型）のサイズ毎に適合する鋳型フレームが必要となる。

同様に、鋳型フレームを上部に受ける鋳型直下の専用体と呼ばれるローラエプロン（以下、専用体ローラエプロンという。）は、製造する鋳片のサイズ（鋳片の直径或いは厚み）に応じた専用のロール間隔となる。更に、前記専用体ローラエプロンの下流側に設置されるローラエプロンは、鋳片の直径或いは厚みに応じてロール間隔が可変する構造が一般的である。

これらの鋳型は、製造する鋳片のサイズ毎に必要であることから、従来は、製造する鋳片のサイズに合わせて、鋳型の他、内筒、鋳型フレーム及び専用体ローラエプロンの交換が必要不可欠であった。

この様に、従来は、鋳型の他に、内筒、鋳型フレーム及び専用体ローラエプロンを、製造する鋳片の横断面サイズ毎に保持しておかなければならないので、多種の鋳片を鋳造する場合、初期投資額が多くなる。また、鋳型フレーム等の不使用時の置場も広い置き場が必要である。

特開２００３−３０５５４３号公報 特表２００６−５２３５３４号公報

本発明が解決しようとする問題点は、従来は、鋳型フレーム及び専用体ローラエプロンも、製造する鋳片の横断面サイズ毎に保持しておかなければならないので、多種のサイズの鋳片を鋳造する場合、初期投資額が多くなるという点である。また、鋳型フレーム等の不使用時の置場も広い置場が必要であるという点である。

本発明の連続鋳造用鋳型装置は、
多種のサイズの鋳片を連続鋳造する際に、鋳型フレーム及び専用体ローラエプロンを、製造する鋳片の横断面サイズ毎に保持しておかなくても良いようにするために、
鋳型フレーム内を密閉の環状空間とすべく、上部フランジ及び下部フランジを介して取付けられる円形若しくは正方形又は矩形の筒状鋳型と、前記環状空間内における鋳型の外周側に、この鋳型と一定の間隔を維持して冷却水通路を形成する内筒を配置し、該内筒は仕切り板により、前記鋳型フレーム内に固定されると同時に鋳型フレーム内における内筒の外周側を鋳造方向の上下に区切って給排水用空間を有する構造となし、
前記冷却水通路を鋳造方向の下流側から上流側へ通水することにより鋳型の背面を冷却し、横断面が円形或いは正方形又は矩形の鋳片を連続鋳造する鋳型装置であって、
前記鋳型の一方の内壁面が連続鋳造機の下側パスラインと合致するように、前記鋳型及び前記内筒を鋳型フレームに偏芯して配置したことを最も主要な特徴としている。

本発明の連続鋳造用鋳型装置は、鋳型の一方の内壁面が連続鋳造機の外側パスラインと合致するように、鋳型及び内筒を鋳型フレームに偏芯して配置している。そして、例えば湾曲型の連続鋳造機に設置する場合は、連続鋳造機の湾曲外側に位置する鋳型の内壁面を連続鋳造機の湾曲外側パスラインと合致させることで、１つの鋳型フレームで多種のサイズの鋳片の鋳造を可能とすることができる。また、鋳型フレームの直下に設置された専用体ローラエプロンは、鋳片径或いは鋳片厚みの間隔にロール調整をするのみでよくなる。

本発明によれば、横断面形状に関係なく同じ鋳型フレームを使用できる。また、多種のサイズの鋳片に対する鋳型フレームの製作が最小限の個数で良くなるのに加え、鋳片サイズ毎の保有鋳型フレームの在庫圧縮に効果がある。

また、本発明を使用した連続鋳造における非稼働時の鋳型交換時間は従来と変わらず、鋳型交換に要する作業時間を延長することがない。この結果、連続鋳造における固定費の負担低減が可能となり、安価で多種のサイズの鋳片の供給が可能となる。

外径が３６０mmの丸ビレットを連続鋳造するための本発明の連続鋳造用鋳型装置の概略図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 外径が２６５mmの丸ビレットを連続鋳造するための図１と同様の図である。

本発明では、製造する鋳片の横断面サイズ毎に鋳型フレームを保持しておかなくても良いようにするという目的を、鋳型の一方の内壁面が連続鋳造機の外側パスラインと合致するように、鋳型及び内筒を鋳型フレームに偏芯して配置することによって実現した。

以下、本発明の連続鋳造用鋳型装置について説明する。

本発明の連続鋳造用鋳型装置は、連続鋳造する鋳片のサイズに合わせて決定された鋳型を用いて連続鋳造する際に、１つの鋳型フレームで複数のサイズの鋳片の鋳造を可能とするもので、以下のような構成としている。

前記鋳型は、円形若しくは正方形若しくは矩形の筒状となされ、上部フランジ及び下部フランジを介して鋳型フレームに取付けられ、鋳型フレーム内に密閉の環状空間を形成している。

この環状空間内における鋳型の外周側に、この鋳型と一定の間隔を維持して鋳造方向と反対方向に冷却水を流す冷却水通路を形成する内筒を配置する。この内筒は、仕切り板により、鋳型フレーム内に固定されると同時に、鋳型フレーム内における内筒の外周側を鋳造方向の上下に区切って給排水用空間としている。

本発明では、同じ鋳型フレームを用いて、サイズが異なる鋳片の鋳造を可能とするために、鋳型の一方の内壁面が、連続鋳造機の外側パスラインと合致するように、鋳型を鋳型フレームに対して偏芯させて配置している。

加えて、鋳型と内筒の隙間で形成される冷却水通路を流れる冷却水の線流速を、鋳型の外周部で確保するために、鋳型だけでなく、仕切り板により鋳型フレーム内に固定する内筒も、鋳型と同様に偏芯させて配置している。

その際、各鋳片サイズに適合する鋳型と内筒の複数のセットを、同じ鋳型フレームに取付けることを可能とするために、前記のように各鋳型を偏芯配置するような、上部フランジと下部フランジを用意する。

一方、内筒を鋳型フレームに取付ける、上下給排水の仕切りを兼ねた仕切り板は、例えば内筒に取付けられた仕切りフランジと、鋳型フレームに取付けられた仕切りフランジをボルトで一体化する構成のものを用意する。

実際の操業では、１０００リットル／min以上の冷却水を流すので、給水圧力と排水圧力を調整することで、冷却水通路に、冷却に必要な冷却水の線流速を確保することができる。更に、前記線流速が小さい場合には、内筒に取付けられた仕切りフランジと鋳型フレームに取付けられた仕切りフランジ間にＯリングを配置してシール性を確保することによっても冷却能を確保することができる。

図１及び図２は管用素材として用いられる丸ビレットを連続鋳造するための本発明の連続鋳造用鋳型装置の概略図で、図１は外径が３６０mmのもの、図２は外径が２６５mmのものである。

これらの図面に示した連続鋳造用鋳型装置１は、同じ鋳型フレーム３を用いてサイズが異なる丸ビレットの鋳造を可能とするために、鋳型フレーム３に対して円形筒状の一体構造の鋳型２を、一方の内壁面２ａが連続鋳造機の外側パスラインと合致するように偏芯配置している。

この鋳型２の鋳型フレーム３への取付けは、鋳型フレーム３の上下端面に、外周端面に対して前記偏心位置に内周端面を形成したリング形状の上部フランジ５ａ及び下部フランジ５ｂを介して鋳型２を取付けることにより行う。この鋳型２の取付けにより、鋳型フレーム３内に密閉の環状空間４が形成される。

また、前記環状空間４内における鋳型２の外周側には、この鋳型２と一定の間隔を維持して鋳型２の鋳造方向と反対方向の冷却水通路６を形成する内筒７を、仕切り板８により鋳型フレーム３内に固定配置している。この時、同時に、この仕切り板８により鋳型フレーム３内における内筒７の外周側を鋳造方向の上下に区切って給水用空間４ａと排水用空間４ｂとしている。

そして、前記冷却水通路６を流れる冷却水の線流速を確保するために、鋳型２だけでなく、仕切り板８により鋳型フレーム３内に固定する内筒７も、鋳型２と同様に偏芯させて配置している。

この仕切り板８は、図１及び図２に示した例では、内筒７に取付けられた仕切りフランジ８ａと、鋳型フレーム３に取付けられた仕切りフランジ８ｂをボルト８ｃとナット８ｄで一体化する構成である。

図１及び図２中の３ａは、鋳型フレーム３内の、給水用空間４ａに連通する部分に設けた給水孔、３ｂは同じく排水用空間４ｂに連通する部分に設けた排水孔である。また、９は前記給水孔３ａから給水し、冷却水通路６を反鋳造方向に流して鋳型２を背面側から冷却し、冷却後の水を前記排水孔３ｂから排水する給排水ボックスである。

１０は鋳型２から出た鋳片を保持するフットロールであり、フットロールスタンド１１によって鋳型フレーム３の下方に取付けられている。１２は鋳型押さえフランジである。

連続鋳造する丸ビレットの外径が相違することから、図１と図２を比べると、連続鋳造に使用する鋳型２と内筒７の横断面寸法が異なる。

従って、上部フランジ５ａ、下部フランジ５ｂ、及び仕切り板８（仕切りフランジ８ｂ）の外周径は図１及び図２とも同じであるが、上部フランジ５ａ、下部フランジ５ｂ、及び仕切り板８の内周径及びこの内周部の中心位置は図１と図２では異なっている。

この時、鋳型２を、その一方の内壁面２ａが連続鋳造機の外側パスラインと合致するよう、鋳型フレーム３に対して偏芯配置しているので、鋳型フレーム３直下の専用体ローラエプロン（図示省略）は、鋳片径或いは鋳片厚みの間隔に応じてロール調整するのみでよい。

このように、本発明では、鋳型フレーム３以外の構成部品を交換することにより、同一の鋳型フレーム３を用いながら、数種類の鋳片を連続鋳造することが可能となる。

下記表１は、図１及び図２に示した本発明の連続鋳造用鋳型装置を適用して連続鋳造したビレット鋳片のサイズを示す。ツイン鋳造の場合は、ビレット鋳片の鋳片径が１８０mmから２２５mmの範囲を、同一の鋳型フレームにて連続鋳造することができた。

同様に、シングル鋳造の場合は、ビレット鋳片の鋳片径が２６５mmから３６０mmの範囲を、同一の鋳型フレームにて連続鋳造することができた。

なお、ツイン鋳造とは、複数の鋳造ストランドでの鋳造、シングル鋳造とは、単一の鋳造ストランドでの鋳造を意味し、溶鋼規模によって選択される。

図１及び図２の例より分かるように、本発明の連続鋳造用鋳型装置を使用すれば、容易に鋳型フレームの統一化が可能になる。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば上記の例では、管の製造に用いられる横断面が円形のビレット鋳片を連続鋳造する場合について説明しているが、型鋼の製造に用いられる横断面が正方形のビレット鋳片若しくは矩形のブルーム鋳片を連続鋳造するものでも良い。また、鋳型２も一体構造に限らず、分割構造であっても良い。

１ 連続鋳造用鋳型装置
２ 鋳型
２ａ 一方の内壁面
３ 鋳型フレーム
４ 環状空間
４ａ 給水用空間
４ｂ 排水用空間
５ａ 上部フランジ
５ｂ 下部フランジ
６ 冷却水通路
７ 円筒
８ 仕切り板
８ａ 仕切りフランジ
８ｂ 仕切りフランジ
８ｃ ボルト

Claims (3)

1. 鋳型フレーム内を密閉の環状空間とすべく、上部フランジ及び下部フランジを介して取付けられる円形若しくは正方形又は矩形の筒状銅板鋳型と、前記環状空間内における銅板鋳型の外周側に、この銅板鋳型と一定の間隔を維持して冷却水通路を形成する内筒を配置し、該内筒は仕切り板により、前記鋳型フレーム内に固定されると同時に鋳型フレーム内における内筒の外周側を鋳造方向の上下に区切って給排水用空間を有する構造となし、
   前記冷却水通路を鋳造方向の下流側から上流側へ通水することにより銅板鋳型の背面を冷却し、横断面が円形或いは正方形又は矩形の鋳片を連続鋳造する鋳型であって、
   前記銅板鋳型の一方の内壁面が連続鋳造機の下側パスラインと合致するように、前記銅板鋳型及び前記内筒を鋳型フレームに偏芯して配置したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
2. 前記内筒を鋳型フレーム内に固定する前記仕切り板は、内筒に取付けられた仕切りフランジと、鋳型フレームに取付けられた仕切りフランジを、一体化する構造であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用鋳型。
3. 前記筒状の銅板鋳型は、一体構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造用鋳型。

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