JP2015174093A - スラブ連続鋳造用装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によるスラブ連続鋳造用装置は、タンディッシュ(1)から、少なくとも上ノズル(4)と、スライドバルブ(5)と、浸漬ノズル(10)と、を通じてスラブ用の水冷鋳型(2)に溶融金属(3)を供給して凝固させる浸漬ノズル迅速交換機構を付属させたスラブ連続鋳造用装置において、前記スライドバルブ(5)を開閉させるスライドバルブ装置(8)と浸漬ノズル(10)の間に、鋳造中に任意に水平断面における前記溶融金属(3)の吐出角度を変更できる吐出方向変更機構(20)を設けた構成である。
【選択図】図2
Description
連続鋳造の実用化はビレット、ブルームの連続鋳造機に始まるが、その後、省エネルギーと生産性の向上の強い要請から、断面積が大きいスラブの連続鋳造が増大してきた経緯がある。
この連続鋳造によって、非金属介在物が少なく、且つ成分の偏析が少ない品質に優れた鋳塊を得るには、凝固途上にある溶融金属を適宜撹拌することが重要である。さらに断面積が大きくしかもその断面形状の縦横比が大きいスラブ(たとえば、長辺壁の長さ÷短辺壁の長さの比が5以上)での溶融金属攪拌は、ブルームやビレットのような断面積が小さくかつ断面形状がほぼ正方形の鋳片と異なり、中心偏析や中心断面割れの発生やならびに加工性の悪化という問題が起こりやすく、溶融金属を適宜撹拌することが求められていた。
それに対する連続鋳造における溶融金属撹拌の技術としては、例えば、冷却鋳型の近傍ないし冷却鋳型の背面に電磁撹拌装置を配設し、電磁力を利用して溶融金属を撹拌させる方法が知られている。しかし、電磁撹拌装置は極めて高価な装置であるためこれに代わる安価な装置により冷却鋳型内の溶融金属を撹拌する装置が要請されていた。
上記の安価な装置による解決策として、断面形状が正方形に近いブルームやビレットにおいては特許文献1〜6のような方法が提案されている。
特許文献3では、ベアリングを介して浸潰ノズルを回転可能に支持し、タンディッシュノズルの下端と浸漬ノズルの上端部に隙間を設け、不活性ガスを導入することで隙間から大気中の酸素の溶鋼への取り込まれを防止しつつ、外部に設けた駆動袋置により所定の回転数で連続的に回転させる方法を提案している。これにより、水平方向の旋回流を起こして鋳型内の溶鋼を撹拌させ、鋳片の品質が向上したとしている。
また、特許文献4と特許文献5は、特許文献3の改良になるものである。特許文献4では、浸漬ノズルの保持回転機構は特許文献3と同一で、駆動装置の代わりに、中心軸から放射方向に対して周方向に角度を待った浸漬ノズルの吐出孔から吐出する溶鋼の反作用によってノズルを連続的に回転させる方法を提案している。溶鋼の流速に応じた回転数で回転させることで溶鋼を撹拌させる方法により、水平方向に旋回流を起こして鋳型内の溶鋼を撹拌させ、鋳片の品質が向上したとしている。さらに、特許文献5では、吐出孔の位置を左右で異なる高さに設け鋳型に異なる高さで溶鋼を注入し、浸漬ノズルを回転可能に支持し、駆動袋置により所定の回転数で連続的に回転させることで溶鋼を効率よく撹拌させる方法を提案している。これにより、水平方向と上下方向とに旋回流を起こして鋳型内の溶鋼を撹拌させ、鋳片の品質が向上したとしている。
さらには、特許文献3〜6のような連続的に吐出方向を回転することで鋳型内の溶鋼に旋回流を与える方法をスラブ用連続鋳造機に適用しようとした場合、長辺側と短片側双方に溶鋼が供給することが困難であり、特に、長辺側端面まで溶鋼が供給され難く、溶鋼の充分な撹拌効果が得られないという問題があった。
このような、浸漬ノズル迅速交換用機構を有する連続鋳造においても、溶融金属を適宜撹拌することが求められていた。
すなわち、前述の特許文献1〜6のスラブ連続鋳造用装置の課題を克服するとして登場している特許文献7のスラブ連続鋳造用装置においても、次のような課題が存在している。
すなわち、鋳込み中に浸漬ノズルの吐出孔周辺に介在物が堆積することはしばしば発生するが、堆積位置は吐出方向に対して必ずしも対称でなく、堆積位置が対称でない場合、吐出流の方向が初期の取り付け方向に対し鋳込み途中で変化することがしばしば起こり、このため鋳込み途中から十分な旋回流が得られなくなるという問題点があった。さらに、最近では、浸漬ノズル等の高寿命化に伴い、浸漬ノズル等の使用寿命が、複数鍋の鋳造に耐えられる様になり、そのため、異鋼種や冷却鋳型の幅の異なった鋳片を連続して鋳造することが可能となった。これにより、鋳造中に鋳型の巾や厚さを変えて連続鋳造する方法がしばしば採用されているが、特許文献7の方法では、幅変更や厚さの偏向に際して、溶融金属の旋回流を得るに最適な角度を確保できないという問題点があった。
このように一定の角度で浸漬ノズルを取付けたのでは、初期には十分な旋回流を得たとしても、途中からは十分な溶融金属の撹拌効果得られなくなる場合が発生するという問題があった。
また、前記吐出方向変更機構30は、少なくとも前記浸漬ノズル10の上面10aに設けられた摺動面40と、浸漬ノズル迅速交換機構20と、前記浸漬ノズル10からの溶融金属3の吐出方向変更のための駆動機構70と、を備えた構成であり、
また、前記浸漬ノズル迅速交換機構20は、ベース21と、前記ベース21に設けられたクランパーピン62を介して支持されるクランパー23と、前記ベース21に設けられ前記クランパー23を上方へ付勢するためのバネ22からなり、前記クランパー23と前記バネ22は180度対向して設けられる一対の機構であり、前記クランパー23は、ガイドレール26に沿って挿入された前記浸漬ノズル10のフランジ下面25aを支持し、前記バネ22により前記クランパー23を上方へ付勢することにより前記浸漬ノズル10を保持し、かつ上方へ押し付けるようにした構成であり、
また、前記浸漬ノズル10の吐出口10bの吐出方向変更のための前記駆動機構70は、方向を変更するための力を加える駆動装置71と、前記駆動装置71からの力を前記浸漬ノズル迅速交換機構20に伝える伝達部90とからなり、前記駆動装置71を作動させることにより、前記浸漬ノズル10を保持した前記浸漬ノズル迅速交換機構20ごと、前記浸漬ノズル10の中心軸を中心として左右に旋回するようにした構成であり、
また、前記浸漬ノズル10の上面10aは前記スライドバルブ装置8の下方に位置する下ノズル9の下面9aに摺接、または前記スライドバルブ装置8の一部を構成する下プレート5cの下面に摺接している構成である。
すなわち、タンディッシュ1から、少なくとも上ノズル4と、プレートれんが5a、5b、5cからなるスライドバルブ5と、浸漬ノズル10を通じてスラブ用の冷水鋳型2に溶融金属を供給し、かつ浸漬ノズル迅速交換機構を付属させたスラブ連続鋳造用装置において、前記スライドバルブ5を開閉させるスライドバルブ装置8と浸漬ノズル10の間に鋳造中に任意に水平断面における前記溶融金属3の吐出角度を変更できる吐出方向変更機構30を設けたことにより、鋳造中に浸漬ノズル10からの吐出流3aを特定の方向に任意に向けることができ、溶融金属に旋回流を与え、さらには、吐出孔への介在物の堆積による吐出角度の変化や、鋳型の厚さや幅の変更に際しても、適切な吐出角度を確保できる。
また、前記吐出方向変更機構30は、少なくとも前記浸漬ノズル10の上面10aに設けられた摺動面40と、浸漬ノズル迅速交換機構20と、前記浸漬ノズル10からの溶融金属3の吐出方向変更のための駆動機構70と、を備えたことにより、浸漬ノズルの回転が容易となる。
また、前記浸漬ノズル迅速交換機構20は、ベース21と、前記ベース21に設けられたクランパーピン62を介して支持されるクランパー23と、前記ベース21に設けられ前記クランパー23を上方へ付勢するためのバネ22からなり、前記クランパー23と前記バネ22は180度対向して設けられる一対の機構であり、前記クランパー23は、ガイドレール26に沿って挿入された前記浸漬ノズル10のフランジ下面25aを支持し、前記バネ22により前記クランパー23を上方へ付勢することにより前記浸漬ノズル10を保持し、かつ上方へ押し付けるように構成し、
前記浸漬ノズル10の吐出口10bの吐出方向変更のための前記吐出方向変更のための駆動機構70は、方向を変更するための力を加える駆動装置71と、前記駆動装置71からの力を前記浸漬ノズル迅速交換機構20に伝える伝達部90からなり、前記駆動装置71を作動させることにより、前記浸漬ノズル10を保持した前記浸漬ノズル迅速交換機構20ごと、前記浸漬ノズル10の中心軸Pを中心として左右に旋回するように構成したことにより浸漬ノズルの保持と回転を容易に行うことができる。
また、前記浸漬ノズル10の上面は前記スライドバルブ装置8の下方に位置する下ノズル9の下面9aに摺接していることにより回転を円滑に行うことができる。
まず、本発明によるスラブ連続鋳造用装置の説明を行う前に、本出願人が本発明を開発するに到った状況について説明する。すなわち、本発明者らは、スラブ連鋳機において浸漬ノズルからの吐出流によって溶融金属の旋回流を得る方法を特許文献2と特許文献7を参考にして、水モデル実験により検討した。水モデル実験のサイズは実機と同等とし、スラブ厚さ250mm、スラブ幅2000mmのものを用いた。
その結果、以下のことを見出した。
(1) 特許文献2のような吐出孔が4孔のノズルより、特許文献7のような2孔のノズルがより優れる。
(2) 2孔ノズルを用いた場合、吐出流を長辺側に当てる方が好ましい。特許文献7のように短辺側へ向けることはあまり好ましくない。
(3) 吐出方向は鋳型短辺と長辺の交点から長辺の中心方向へ長辺長さの15%から40%の範囲に向けることが好ましい。換言すれば、特許文献2のように45°か、それ以上となることは好ましくなく、また、対角線の方向へ近付け過ぎることも好ましくない。
この知見を基に実機への適用を検討した。
以上の検討の基、実機への適用を試みたところ、良好な旋回流を得た。しかし、鋳込み初期には十分な旋回流が得られていたものが、鋳込み途中から十分な旋回流が得られないという問題が発生した。その原因を検討したところ、要因は2つ有り、ひとつは浸漬ノズル上部にあるスライドバルブの開度によって浸漬ノズル内で起こる偏流の影響であった。スライドバルブは通常、長辺方向へ移動することで流量調整を行う。その結果、スライドバルブを通過した溶融金属流は浸漬ノズル内の片側に寄る傾向があり、吐出方向が長辺に対して傾いているためにスライドバルブの開度によって吐出流の角度が微妙に変化する。そのため、十分な旋回流が得られないのであった。もう一つはノズル内部に付着する介在物の影響であった。通常、鋳造開始後しばらくすると溶融金属中の介在物が浸漬ノズルの吐出孔周辺に堆積し、溶融金属の吐出流が変化することがある。特に、吐出孔の片側に介在物が堆積すると吐出流の方向が鋳込み途中で変化し、十分な旋回流が得られなくなった。
この様な場合においても、鋳型内の溶融金属に十分な撹拌効果得が要求される。これらより、鋳込み途中に吐出方向を変えることができ、さらに浸漬ノズルの交換ができる装置が必須と考え、本発明に至った。
タンディッシュ1内に貯められた溶融金属3は、上ノズル4を通じて上プレート5a、スライドプレート5b及び下プレート5cとからなるスライドバルブ5に供給される。このスライドバルブ5は、孔の空いた2枚ないし3枚のプレートれんが5a、5b、5cからなり、その各プレートれんが5a、5b、5cの内の一枚を摺動させることで、重なり合う孔5aA、5bA、5cAの大きさを調節し、上記孔5aA、5bA、5cAを通過する溶融金属3の流通量を制御する。このスライドバルブ5を通過した溶融金属3は、シールケース13に支持された下ノズル9を経由して、浸漬ノズル10に供給されるが、下ノズル9を用いないで直接スライドバルブ5から浸漬ノズル10に溶融金属3が供給される場合もある。浸漬ノズル10の吐出孔10bから吐出された溶融金属3は、水冷鋳型2で凝固される。
尚、前記スライドバルブ5は、スライドバルブ装置8に装着され、スライドバルブ装置8は、ハウジング6、スライドケース12、シールケース13、スライド用油圧シリンダー11により構成され、孔の空いた2枚ないし3枚のプレートれんが5a、5b、5cはハウジング6、スライドケース12、シールケース13にそれぞれ固定される。2枚ないし3枚のプレートれんが5a、5b、5cの内1枚はハウジング6側に固定されたスライド用油圧シリンダー11により摺動できるように構成される。
浸漬ノズル迅速交換機構20は、浸漬ノズルを保持し、かつ上方へ押し付けるように構成され、スライドバルブ装置8の下方に取りつけられ、連々途中で浸漬ノズルの溶損が激しくなり交換する際に、容易に交換できるように構成される
本発明は、スライドバルブ装置8と浸漬ノズル10の間に鋳造中に任意に水平断面における溶融金属3の吐出角度を変更できる吐出方向変更機構30を設けたことを特徴とするが、鋳造中での角度変更を可能とすることで、旋回流を得るために必要な吐出方向を確保できるという効果があり、良好な旋回流を継続的に得ることが可能となる。特に溶融金属3の吐出方向を変える必要が発生する場合は主として以下の三つの場合である。
前記鋳型2内の溶融金属3の流れは直接観察することはできないが、鋳型2内の溶融金属3の表面(通常はモールドパウダーが有るためその表面)を観察する事で鋳型2内の溶融金属3の流れを推察する事が可能である。例えば、溶融金属3の表面高さの変動や表面の流れ方(回転の状態)で判断できる。それらを目視で確認する事によって、最適な吐出方向になる様、浸漬ノズル10の取付け角度を調整する。
三つ目は、非定常な鋳込み状態と定常的な鋳込み状態とで吐出方向を変化させることである。たとえば、鋳込み初期には、水冷鋳型2内では旋回流が発生していない。その状態で旋回流を発生させる場合には、旋回流をより起こしやすい角度にすることで、早期に定常状態に達することが可能となる。一方、一旦鋳型内に旋回流が発生すると溶融金属の慣性力によっても旋回流は維持される。この場合には、ブレークアウトなどがより起こりにくい角度に調整する方がよい。また、連続鋳造時における取鍋交換時や、異鋼種連々の際の鋼種変更時などでは、鋳込み速度を遅くする。この際も非定常となるので、上述の方法によって吐出方向を変化させることでより早く定常状態に達するように操作することもできる。具体的な角度調整方法としては、例えば、鋳込み初期の非定常な状態では、長辺と吐出方向がなす角を大きく取り、その後順次該角度を小さくしていくなどの方法が採用できる。
上述の際に吐出角度を変更するが、それらに限らず必要に応じて鋳込み途中で吐出角度を変更しても差し支えない。
前記吐出方向変更機構30は、吐出方向変更可能となる前記浸漬ノズル10の上面10aに設けられた摺動面40と、浸漬ノズル迅速交換機構20と、前記浸漬ノズル10からの溶融金属3の吐出方向変更のための駆動機構70によって構成される。
浸漬ノズル迅速交換装置は、通常、浸漬ノズル交換に際し、一つの軸に沿って、使用後の浸漬ノズル10eを未使用の浸漬ノズル10nで押して、未使用の浸漬ノズル10nを鋳造位置に移動させ、かつ使用後の浸漬ノズル10eを撤去位置にまで移動させる。このため、浸漬ノズルのフランジ部分は点対称ではなく、軸対象、例えば矩形に作成し、矩形の一辺に沿って浸漬ノズルを移動させて交換することが一般的である。
一方、本発明になる装置では、吐出孔の方向を鋳込み途中で変更するので、それに応じて浸漬ノズルのフランジ部分も浸漬ノズルの中心軸を中心に回転する。しかし、フランジ部分の一辺が浸漬ノズルの交換方向に平行でないと、ノズル交換が行えない。
そこで、浸漬ノズル迅速交換機構ごと回転させ、浸漬ノズル交換時には交換位置まで戻して交換することが簡便である。
尚、前記浸漬ノズル10の上部の外周には、周知のように、金属製の浸漬ノズルケース10Aが設けられている。
前記摺動面は、浸漬ノズル迅速交換機構20における、新旧浸漬ノズルの上面と一致させることができる。
前記下ノズル9は浸漬ノズル吐出孔10bの角度変更によって同時に供回りしないよう、図7のように固定ボルト92を締め付け、アタッチメント91によって、回転を防止する。また、面取りをするなどの加工を施しても問題ない。円形状を角形状にして回転防止をしても良い。
前記浸漬ノズル迅速交換機構20は、ベース21と、前記ベース21に設けられたクランパーピン62を介して支持されるクランパー23と、前記ベース21に設けられ前記クランパー23を上方へ付勢するためのバネ22からなり、前記クランパー23と前記バネ22は180度対向して設けられる一対の機構であり、左右の前記ベース21は連結バー78にて連結される。ガイドレール26に沿って挿入された前記浸漬ノズル10はフランジ下面25aを複数個の前記クランパー23によって支持され、前記クランパー23はクランパーピン62を支点とし、てこの原理を使用した、支点を介したバネ22の力により、前記浸漬ノズル10を上方へ押し付ける。この動きにより摺動面40を適度な力で垂直方向上方に押し付け、摺動面40間の気密を保つ。図5に図2に示した浸漬ノズル迅速交換機構の拡大図を示す。バネ22の種類は限定されず、図ではコイルバネとしたが、皿バネ、板バネなどを利用してもさしつかえない。
また、押付け力の大きさは、面圧として100〜2000Paであることが好ましい。押付け力が100Pa未満であれば、気密が十分には保てず、また、漏鋼の危険性が増すので好ましくない。押付け力が2000Paより大きければ、摺動面での抵抗が大きくなりすぎ角度を変えることができなくなるので好ましくない。一方、通常時は強く押圧し、角度変更時に緩め、再度強く押圧固定する事も可能である。
前記ベース21の外周は、ノズルの中心軸Pを中心とした円形状でカギ型の断面としてある。このベース21を支持する支持ガイド61も、ノズル中心軸Pを中心とした円形状でカギ型断面とし、支持ガイドローラー63の断面形状もカギ型断面とする。支持ガイド61は、シールケース13に保持されている。ベース21と支持ガイド61とは、それぞれ中心軸Pを中心として摺接する回転面で構成され、回転自在に摺接するように取りつけられる。支持ガイド61とベース21の滑り面79は、ベース21のカギ型の下面と側面となる。また、シールケース13とベース21の間も滑り面79となる。ベース21とシールケース13との間には、適度の隙間を設けることが好ましいが、隙間が大きすぎると装置の遊びが大きくなりすぎて好ましくない。このため、熱膨張を考えてできるだけ隙間を小さくすることが望ましい。
後述する角度変更のための駆動装置71からの力を受けた際、前記シールケース13に摺動可能に保持されたベース21は、中心軸Pを中心とする回転方向に摺動し、クランパー23を介して保持された浸漬ノズルを回転させ、吐出孔10bの吐出方向を変更することが可能となる。シールケース13とベース21の滑り面79には適当な潤滑剤を塗布しても差し支えない。また、この面にベアリング等を設置しても良い。
まず、上記伝達部90から説明する。前記伝達部90は、レバー74とピン73で構成される(図8)。
前記レバー74はベース21に固定されている。このレバー74の大きさ(幅や長さ)は特には限定されない。レバー74の先端に水平方向の力、あるいは浸漬ノズル10の中心軸Pを中心に回転する方向の力をピン73を介して加えることで、ベース21が中心軸Pを中心に回転することで角度を変え、それと同時に浸漬ノズル迅速交換機構20に保持された浸漬ノズル10も角度を変え、吐出方向を変えることが可能となる。
この駆動装置71としては、例えば、油圧シリンダーが利用できる。油圧シリンダーはシールケース13に固定され、ロッド76の先端には連結部材77によってスライダー72が取り付けられ、前記ロッド76の先端とスライダー72は同時にスライドする。このスライダー72は、ガイド75によってシールケース13に支持されている。スライダー72には、ピン73が設けてあり、ベース21に固定されたレバー74のピン孔83に連結する様配置してある為、駆動装置71を駆動させることで吐出角度を変更することが出来る。本図の場合、ピン孔83は長円形としているが、それに限らない。この連結方法は、実施例の構造に限らず、駆動装置71の運動が浸漬ノズル10の回転運動に伝達される連結方法であれば良い。この例を図9に示す。
また、前記レバー74の代わりに、ベース21の外周の一部に円状のギア82を設けて、駆動装置71にウォームギア、ベルト、減速機、モーター等を使用しても良い(図11。ウォームギア、ベルト、減速機、モーターは図示せず) 。
吐出の可変角度はすくなくとも30°以上であることが好ましい。最適位置に調整すれば、操業中の角度変更は±10°程度とすることも可能である。しかし、様々な使用方法
を考えた場合、60°程度とすることもできる。
図6に、吐出角度を変更した際の、本発明例を示す。
この浸漬ノズル10は、上部に溶融金属流入路10cを持ち、下部に軸対象に対向する一対の吐出孔10bを有し、水冷鋳型2の短片側壁面方向に溶融金属3の吐出流3aを吐出する形状であって、溶融金属流入路10c、吐出孔10bの形状に特に制限はなく、角型、丸型形状等が使用できる。吐出孔数については、前述の通り対向する方向に2孔を有するものが好ましい。また、上記2孔に加えて浸漬ノズル10の下側にもう一つの吐出孔10bを設けた3孔式の浸漬ノズル10も、使用できる。
浸漬ノズル10の吐出方向は連続鋳造中に適宜変更されている。しかし、吐出方向が変更されたままでは、浸漬ノズルの迅速交換はできない。浸漬ノズルの迅速交換に当たっては、まず、浸漬ノズル10の吐出方向と平行な角フランジ25の一辺が、ガイドレール26と平行になるように角度を調整する。平行でないと、ノズル交換時、浸漬ノズル10の角フランジ25とガイドレール26が干渉して交換できなくなる。
ついで、未使用の浸漬ノズル10nを図3の二点鎖線位置にセットする。
前記スライドバルブ5の開度を絞り、鋳込み速度を低下させた後、スライドバルブ5を完全に閉とし、浸漬ノズルから鋳型への溶鋼の注入を一旦停止する。
押し出し装置(図示せず)を用い、未使用の浸漬ノズル10nを矢印Eで示されるように図3の図面下方に向かって押す。浸漬ノズル10は未使用の浸漬ノズル10nに押され、使用後の浸漬ノズル10eの位置へ移動する。未使用の浸漬ノズル10nの中心軸の位置が、浸漬ノズル10の移動前の中心位置Pに来たところで停止させる。クランパー23の働きによって、未使用の浸漬ノズル10nは下ノズル9下面に押し当てられる。
その後、スライドバルブ5を開にして、未使用の浸漬ノズル10nを通じた溶鋼の供給を開始し、連続鋳造を再開させる。
その後、使用後の浸漬ノズル10eは、矢印Fで示されるように、鋳型内の外に取り出される。
それら形状は、前述の摺動面40と供回り防止の対策以外は、特には限定されない。
溶融金属中の介在物が浸漬ノズルの吐出孔周辺に堆積するのを防止するため、浸漬ノズル10内から吐出孔10bまでの溶融金属3の偏流を防止し、浸漬ノズル10の内管に段差を設けるものや、複数の突起部を配設し浸漬ノズルの吐出孔周辺に堆積する原因となる浸漬ノズル10内から吐出孔10bまでの溶融金属3の偏流を防止するものを併用する事で、堆積物による溶融金属3の吐出流3aの変化を抑制する技術が知られており、本件特許と併用して使用する事が出来る。
水冷鋳型2内における溶旋回流は、鋳型2表面を観察し、旋回流が発生し連々中も継続して安定した旋回流があった場合を◎、旋回流が発生したが途中で旋回流が安定しなくなった場合を○、旋回流の発生が十分でない場合を△、旋回流が全く発生しない場合を×と評価した。
ブレークアウト発生指数は、鋳型2に取り付けたブレークアウト検知器によって、ブレークアウトの警報が出た回数で評価し、比較例7を1.0とし、警報回数に比例した値とした。
また、表面欠陥発生指数は、鋳片の手入れ状況から表面欠陥の数を求め、比較例7の2チャージ目を1.0とした指数を示し、欠陥数に比例した値とした。なお、連々最初のチャージは、鋳込み開始時のトラブルや欠陥がおきやすく、本発明と従来方法との災害の原因によって欠陥が発生する場合があったので、差が明確となる2チャージで評価した。また、ノズル閉塞などの影響を見るために、連々5ch目の鋳片でも同様に表面欠陥発生指数を評価した。この場合も、比較例7の2チャージ目を1.0とした指数である。
比較例1は、吐出方向を45%に固定した場合であり、文献1に準拠したものであるが、旋回流は全く発生しなかった。さらに、ブレークアウト指数が悪化した。また、表面欠陥発生指数は比較例7に対してやや低下したがその度合いは大きいものではなかった。
比較例2〜4は、当初の吐出方向は本発明1〜3と同じであったが、鋳造中に吐出方向を変化させなかった場合である。旋回流は当初良好であったが、連々数が増加するに従って次第に不安定となった。ブレークアウト指数は、従来と比べて変化はなかった。また、鋳込み初期の2チャージ目での表面欠陥発生指数は小さい値であったが、5チャージ目では上昇する傾向にあった。鋳造後、浸漬ノズル内部には非対称な介在物の付着が認められた。このことから、非対称に付着した介在物によって偏流が発生し、鋳型内での溶融金属流の旋回が継続しなかったものと考えられた。
比較例5は、吐出方向を鋳型交点からの距離を長辺長さの割合で10%としたものであり、比較例6は文献7に基づく例であるが、旋回流は発生したものの、十分な旋回流とは言えなかった。表面欠陥発生指数は比較例7に対してやや低下したがその度合いは大きいものではなかった。
比較例7は、通常で用いられるものであるが、旋回流は得られず、表面欠陥発生指数は他の例に比較して多かった。
前述の旋回流は、幅変更後の結果を示し、評価方法は表1の場合と同様である。ブレークアウト指数は、表1と同等の比較例7を100とする方法で評価した。表面欠陥発生指数は、表1の評価方法と同一で比較例7を100とする方法で、幅変更後2チャージ目と5チャージ目を比較した。
実施例では幅変更に伴い、それぞれ吐出方向をそれぞれ鋳型交点からの距離を長辺長さの割合で、35%、30%、20%へと追随させて吐出方向を変化させた。また、その後、±5°程度の角度調整を行っている。本発明では、安定した旋回流が確保され、ブレークアウト指数は従来と変化せず、また表面欠陥発生指数は低い値を示した。
それに対し、比較例8〜17は、それぞれ比較例1〜7の鋳込み条件で、幅変更した場合である。吐出方向が幅1900mmのまま固定されていたので、幅2300mmに変化するに伴い、吐出方向も長辺に対し値が大きくなるように数値が変化した。
比較例8と比較例14は、比較例1と比較例7と同様の結果で、十分な旋回流は得られなかった。比較例9〜比較例11では、幅1900mmでの鋳込みの後に既に十分な旋回流が得られない状態になっていたので、旋回流の評価は△とした。
比較例13では、幅変更後の旋回流は得られなかった。
十分な旋回流が得られない場合、それに伴い表面欠陥発生率は連々チャージ数の増加に従い、増加した。
従って、比較例に対する本発明の優位性は明らかである。
2 水冷鋳型
3 溶融金属
3a 吐出流
4 上ノズル
5 スライドバルブ
5a 上プレート(プレートれんが)
5b スライドプレート(プレートれんが)
5c 下プレート(プレートれんが)
5aA (上プレートの)孔
5bA (スライドプレートの)孔
5cA (下プレートの)孔
5cB 下プレート下面
6 ハウジング
8 スライドバルブ装置
9 下ノズル
9a 下ノズル下面
10 浸漬ノズル
10a 浸漬ノズル上面
10b 吐出孔
10c 溶融金属流入路
10e 使用後の浸漬ノズル
10n 未使用の浸漬ノズル
10A 浸漬ノズルケース
11 スライド用油圧シリンダー
12 スライドケース
13 シールケース
20 浸漬ノズル迅速交換機構
21 ベース
22 バネ
23 クランパー
24 スライドガイド
25 角フランジ
25a フランジ下面
26 ガイドレール
30 吐出方向変更機構
40 摺動面
61 支持ガイド
62 クランパーピン
63 支持ガイドローラー
70 吐出方向変更のための駆動機構
71 駆動装置(油圧シリンダー)
72 スライダー
73 ピン
74 レバー
75 ガイド
76 ロッド
77 連結部材
78 連結バー
79 滑り面
80 メネジブロック
81 ネジ棒
82 ギア
90 伝達部
P 浸漬ノズルの中心軸
前記浸漬ノズル迅速交換機構20は、ベース21と、前記ベース21に設けられたクランパーピン62を介して支持されるクランパー23と、前記ベース21に設けられ前記クランパー23を上方へ付勢するためのバネ22からなり、前記クランパー23と前記バネ22は180度対向して設けられる一対の機構であり、左右の前記ベース21は連結バー78にて連結される。ガイドレール26に沿って挿入された前記浸漬ノズル10はフランジ下面25aを複数個の前記クランパー23によって支持され、前記クランパー23はクランパーピン62を支点とし、てこの原理を使用した、支点を介したバネ22の力により、前記浸漬ノズル10を上方へ押し付ける。この動きにより摺動面40を適度な力で垂直方向上方に押し付け、摺動面40間の気密を保つ。図5に図2に示した浸漬ノズル迅速交換機構の拡大図を示す。バネ22の種類は限定されず、図ではコイルバネとしたが、皿バネ、板バネなどを利用してもさしつかえない。
また、押付け力の大きさは、面圧として100〜2000kPaであることが好ましい。押付け力が100kPa未満であれば、気密が十分には保てず、また、漏鋼の危険性が増すので好ましくない。押付け力が2000kPaより大きければ、摺動面での抵抗が大きくなりすぎ角度を変えることができなくなるので好ましくない。一方、通常時は強く押圧し、角度変更時に緩め、再度強く押圧固定する事も可能である。
前記水冷鋳型2は、長辺壁の長さ÷短辺壁の長さの比が5以上である構成であり、
また、前記吐出方向変更機構30は、少なくとも前記浸漬ノズル10の上面10aに設けられた摺動面40と、浸漬ノズル迅速交換機構20と、前記浸漬ノズル10からの溶融金属3の吐出方向変更のための駆動機構70と、を備えた構成であり、
また、前記浸漬ノズル迅速交換機構20は、ベース21と、前記ベース21に設けられたクランパーピン62を介して支持されるクランパー23と、前記ベース21に設けられ前記クランパー23を上方へ付勢するためのバネ22からなり、前記クランパー23と前記バネ22は180度対向して設けられる一対の機構であり、前記クランパー23は、ガイドレール26に沿って挿入された前記浸漬ノズル10のフランジ下面25aを支持し、前記バネ22により前記クランパー23を上方へ付勢することにより前記浸漬ノズル10を保持し、かつ上方へ押し付けるようにした構成であり、
また、前記浸漬ノズル10の吐出口10bの吐出方向変更のための前記駆動機構70は、方向を変更するための力を加える駆動装置71と、前記駆動装置71からの力を前記浸漬ノズル迅速交換機構20に伝える伝達部90とからなり、前記駆動装置71を作動させることにより、前記浸漬ノズル10を保持した前記浸漬ノズル迅速交換機構20ごと、前記浸漬ノズル10の中心軸を中心として左右に旋回するようにした構成であり、
また、前記浸漬ノズル10の上面10aは前記スライドバルブ装置8の下方に位置する下ノズル9の下面9aに摺接、または前記スライドバルブ装置8の一部を構成する下プレート5cの下面に摺接している構成である。
すなわち、タンディッシュ1から、少なくとも上ノズル4と、プレートれんが5a、5b、5cからなるスライドバルブ5と、吐出口10bを有する浸漬ノズル10を通じてスラブ用の水冷鋳型2に溶融金属を供給し、前記水冷鋳型2の長辺に前記吐出口10bからの前記溶融金属3の吐出方向を向けて保持することで旋回流を得て、かつ浸漬ノズル迅速交換機構を付属させたスラブ連続鋳造用装置において、前記スライドバルブ5を開閉させるスライドバルブ装置8と浸漬ノズル10の間に鋳造中に任意に水平断面における前記溶融金属3の吐出角度を変更できる吐出方向変更機構30を設けたことにより、鋳造中に浸漬ノズル10からの吐出流3aを特定の方向に任意に向けることができ、溶融金属に旋回流を与え、さらには、吐出孔への介在物の堆積による吐出角度の変化や、鋳型の厚さや幅の変更に際しても、適切な吐出角度を確保できる。
また、前記水冷鋳型2は、長辺壁の長さ÷短辺壁の長さの比が5以上であることにより、前述の旋回流を起こさせるための好適な水冷鋳型の構成となる。
また、前記吐出方向変更機構30は、少なくとも前記浸漬ノズル10の上面10aに設けられた摺動面40と、浸漬ノズル迅速交換機構20と、前記浸漬ノズル10からの溶融金属3の吐出方向変更のための駆動機構70と、を備えたことにより、浸漬ノズルの回転が容易となる。
また、前記浸漬ノズル迅速交換機構20は、ベース21と、前記ベース21に設けられたクランパーピン62を介して支持されるクランパー23と、前記ベース21に設けられ前記クランパー23を上方へ付勢するためのバネ22からなり、前記クランパー23と前記バネ22は180度対向して設けられる一対の機構であり、前記クランパー23は、ガイドレール26に沿って挿入された前記浸漬ノズル10のフランジ下面25aを支持し、前記バネ22により前記クランパー23を上方へ付勢することにより前記浸漬ノズル10を保持し、かつ上方へ押し付けるように構成し、
前記浸漬ノズル10の吐出口10bの吐出方向変更のための前記吐出方向変更のための駆動機構70は、方向を変更するための力を加える駆動装置71と、前記駆動装置71からの力を前記浸漬ノズル迅速交換機構20に伝える伝達部90からなり、前記駆動装置71を作動させることにより、前記浸漬ノズル10を保持した前記浸漬ノズル迅速交換機構20ごと、前記浸漬ノズル10の中心軸Pを中心として左右に旋回するように構成したことにより浸漬ノズルの保持と回転を容易に行うことができる。
また、前記浸漬ノズル10の上面10aは前記スライドバルブ装置8の下方に位置する下ノズル9の下面9aに摺接していることにより回転を円滑に行うことができる。
Claims (5)
- タンディッシュ(1)から、少なくとも上ノズル(4)と、プレートれんが(5a、5b、5c)からなるスライドバルブ(5)と、浸漬ノズル(10)と、を通じてスラブ用の水冷鋳型(2)に溶融金属(3)を供給し、かつ浸漬ノズル迅速交換機構(20)を付属させたスラブ連続鋳造用装置において、前記スライドバルブ(5)を開閉させるスライドバルブ装置(8)と浸漬ノズル(10)の間に、鋳造中に任意に水平断面における前記溶融金属(3)の吐出角度を変更できる吐出方向変更機構(30)を設けたことを特徴とするスラブ連続鋳造用装置。
- 前記吐出方向変更機構(30)は、少なくとも前記浸漬ノズル(10)の上面(10a)に設けられた摺動面(40)と、浸漬ノズル迅速交換機構(20)と、前記浸漬ノズル(10)からの溶融金属(3)の吐出方向変更のための駆動機構(70)と、を備えたことを特徴とする請求項1記載のスラブ連続鋳造用装置。
- 前記浸漬ノズル迅速交換機構(20)は、ベース(21)と、前記ベース(21)に設けられたクランパーピン(62)を介して支持されるクランパー(23)と、前記ベース(21)に設けられ前記クランパー(23)を上方へ付勢するためのバネ(22)からなり、前記クランパー(23)と前記バネ(22)は180度対向して設けられる一対の機構であり、前記クランパー(23)は、ガイドレール(26)に沿って挿入された前記浸漬ノズル(10)のフランジ下面(25a)を支持し、前記バネ(22)により前記クランパー(23)を上方へ付勢することにより前記浸漬ノズル(10)を保持し、かつ上方へ押し付けるように構成したことを特徴とする請求項2記載のスラブ連続鋳造用装置。
- 前記浸漬ノズル(10)の吐出口(10b)の吐出方向変更のための前記駆動機構(70)は、方向を変更するための力を加える駆動装置(71)と、前記駆動装置(71)からの力を前記浸漬ノズル迅速交換機構(20)に伝える伝達部(90)とからなり、前記駆動装置(71)を作動させることにより、前記浸漬ノズル(10)を保持した前記浸漬ノズル迅速交換機構(20)ごと、前記浸漬ノズル(10)の中心軸(P)を中心として左右に旋回するように構成したことを特徴とする請求項2または請求項3記載のスラブ連続鋳造用装置。
- 前記浸漬ノズル(10)の上面(10a)は前記スライドバルブ装置(8)の下方に位置する下ノズル(9)の下面(9a)に摺接、または前記スライドバルブ装置(8)の一部を構成する下プレート(5c)の下面に摺接していることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のスラブ連続鋳造用装置。
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