JP2527879B2 - 水平連続鋳造設備用モ―ルド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼などの金属を連続鋳
造するために、タンディッシュから供給される溶融金属
を間欠的に引き抜き、鋳片を得る場合のモールドに関す
るもので、特にモールド入口部を耐熱性に優れ、高硬
度、高強度の部材による張替え式とした水平連続鋳造設
備用モールドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造はタンディッシュ（湯だめ）に
貯留した溶融金属をモールドに供給し、ここで冷却して
少なくとも外周部は凝固した鋳片を形成し、モールドの
下流側に設けた引き抜き装置で間欠的に鋳片を引き抜く
ことによって行われる。この連続鋳造に用いるモールド
は、一般的に鋳型を筒状体に形成し、その外周壁を冷却
（水冷が多い）することにより、中空部に供給される溶
融金属を凝固させて鋳片とするもので、鋳型は所望する
鋳片断面の形状・寸法に応じた中空部を有する熱伝導性
に優れた材料からなり、鋳型の外側に冷却水ジャケット
が設置され、鋳型の外周壁に沿って冷却水が流通するよ
うに構成されている。

【０００３】このようにして行われる連続鋳造におい
て、溶鋼に対する静圧が大きく、モールド内への潤滑剤
の供給がないためモールド内の凝固速度が大きいという
メリットを有することから、水平連続鋳造が広く採用さ
れている。一方、この水平連続鋳造では鋳造時のモール
ドの温度が高くなりすぎ、摩耗が大きく寿命が短いとい
う欠点がある。このモールドの摩耗はブレークリング付
近のモールド入口部に集中しているので、図５に示すよ
うに、モールドの損耗の大きいモールド入口部を張替え
式とした連続鋳造用モールド構造（特公平３−４７９４
４号公報参照）が提案されている。（以下「従来モール
ドＩ」という）次に、図５に基づいて従来モールドＩの
構造について説明する。図において、１は溶鋼を貯留す
るタンディッシュで、下部のタンディッシュノズル２か
らフィードノズル３を介してブレークリング４に接続さ
れ、このブレークリング４とモールド５のモールド母材
６の先端凹部に圧入されたウェアープレート７とが接合
面８を介して緊密に当接する構造としたものである。こ
のモールド母材６は冷却されているので、タンディッシ
ュ１より送給された溶鋼はブレークリング４の後端部の
ものから凝固が開始され、モールド５との接触長が増す
に従って凝固シェルＳの厚みが次第に増し、図５におい
て右方にある図示しないピンチロールによる押し戻しと
引き抜きの反復動作を繰り返しつつ直線状に引き抜かれ
て鋳片が形成され、さらに該ピンチロール後方にある切
断装置により所定長さに切断される。以上の説明で明ら
かなように、溶鋼の凝固開始点であるブレークリング４
の後端面９およびウェアープレート７の内側面１０には
大きな熱応力が発生すると共に鋳片の引抜きと押戻しに
よる衝撃力をも受けるので、これら後端面９および内側
面１０には損耗１１が生じやすく、やがて接合面８にそ
の損耗が進行し、溶鋼が連結部外へ漏出することがあ
る。そのため、この従来モールドＩにおいては、接合面
８の損耗が稼働上有害と判断された時点で、モールド５
とブレークリング４を取り外し、さらにモールド母材６
からウェアープレート７を取り外し、ブレークリング４
とウェアープレート７の接合面８を切削加工し、該接合
面８が密接状態を保つようにして再組み込みし、溶鋼が
浸入しないようにするものである。また、同公報には、
図６に示すように、ウェアープレート７ａとモールド母
材６ａとがテーパ面で接合されたモールド５ａ（以下
「従来モールドII」という）、および図７に示すよう
に、ウェアープレート７ｂおよびモールド母材６ｂに水
冷ジャケット１２が設けられたモールド５ｂ（以下「従
来モールドIII 」という）が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５の従来モ
ールドＩのウェアープレート７内には図７の水冷ジャケ
ット１２に相当する水冷設備がなくモールド母材６を介
しての冷却であるため、接合面８での熱伝達がスムーズ
に行われずにウェアープレート７の温度が異常に高くな
り、損耗が急激に進行する結果、ウェアープレート７が
溶損することがあった。また、図６の従来モールドIIは
ウェアープレート７ａとモールド母材６ａがテーパ面で
接合されたものであるため、溶鋼温度や鋳造速度等の鋳
造条件の変化に伴いモールドの温度が変化すると、ウェ
アープレート７ａの鋳造方向の位置が移動し、タンディ
ッシュ１とモールド５ａ間の耐火物を破損したり、この
部分で溶鋼漏れが発生することがあった。さらに、図７
の従来モールドIII のようにウェアープレート７ｂが水
冷機能をもつものでも、一様な冷却水通路を確保するの
が困難な結果、ウェアープレート７ｂ全体を均一に冷却
することができず、ウェアープレート７ｂやシール材が
溶損したり、変形したりして、この部分から水漏れを起
こすことがあった。しかも従来モールドIII の場合、冷
却水の通路を確保するためにウェアープレート７ｂの構
造が複雑になる。

【０００５】本発明は従来のモールドの有するこのよう
な問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、
水平連続鋳造設備用モールドの損耗の大きい部分に耐熱
性、高温強度、高温硬度等の特性に優れた材料を使用す
るとともに熱伝導性に優れた構造を採用し、溶損事故が
なく耐久性に優れた水平連続鋳造設備用モールドを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の要旨は、タンディッシュとモールドとがフィ
ードノズルとブレークリングを介して密閉接続され、鋳
片の引抜きストロークよりも長くなるように形成したウ
ェアープレートをベリリウム銅合金で形成し、該ウェア
ープレートをブレークリングと接触するモールド端部内
面に焼ばめし且つウェアープレートが下流側からブレー
クリングに接する位置に向けて漸次肉厚が大きくなるよ
うに形成したテーパ部を有する水平連続鋳造設備用モー
ルドにおいて、上記ウェアープレートの少なくとも焼ば
め面が、機械加工後に、ウェアープレート表面に酸化ベ
リリウムの薄い皮膜が形成される程度の不活性ガス雰囲
気で光輝焼鈍処理を施したものであることを特徴とする
水平連続鋳造設備用モールドにある。

【０００７】

【作用】ウェアープレートがベリリウム銅合金製である
から、ウェアープレートの耐熱性・耐摩耗性が良好であ
り、このウェアープレートをモールド端部内面に焼ばめ
することにより両者の密着性が改善され、良好な熱伝導
性を得ることができるから、溶損等のトラブルが起きる
ことはない。

【０００８】その上、鋳造方向下流側からブレークリン
グに接する位置に向けてウェアープレートの肉厚が漸次
大きくなるようなテーパ部を形成すれば、この部分の焼
ばめ圧力を大きくとることが可能で、モールド母材とウ
ェアープレートとの熱伝達が一層スムーズに行われ、ウ
ェアープレートに局部的な高温部が発生することなく、
長寿命化が図れる。

【０００９】また、ベリリウム銅合金に、機械加工後
に、不活性ガス雰囲気で光輝焼鈍処理を施すと、表面に
酸化ベリリウムの極薄い皮膜が形成され、この皮膜は安
定であるため、焼ばめ後にも鋳造中に境界面の酸化がす
すみ熱伝導性が損なわれることなく、ウェアープレート
に異常摩耗が発生することはない。また、従来例と異な
り、ウェアープレートのほぼ外周全体が水冷モールド母
材に囲まれ接触しているため、高温になり難く、摩耗が
少ない。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００１１】図１は本発明の水平連続鋳造設備用のモー
ルドの側断面図を示す。図において、タンディッシュ１
の下部側壁に設けたタンディッシュノズル２に対して、
シール耐火物１３、フィードノズル３、ブレークリング
４を介してモールド母材１４の凹部に焼ばめされたウェ
アープレート１５が密閉接続されている。モールド母材
１４の外側には冷却水ジャケット１６が設置され、入口
１７から出口１８に向けて冷却水が通入されている。モ
ールド１９は、これらモールド母材１４と冷却水ジャケ
ット１６から構成されており、フィードノズル３および
ブレークリング４の熱膨張を吸収するためにタンディッ
シュ１との間にはスプリング２０が介装されている。そ
して、ウェアープレート１５には、下流側からブレーク
リング４に接する位置に向けて漸次肉厚が大きくなるよ
うに形成したテーパ部２１が設けられている。なお、図
としては便宜上テーパ部を有するモールドのみを示し
た。係る構成を有する水平連続鋳造設備用モールドにお
いて、タンディッシュ１上方に設けられたレードル（図
示せず）からタンディッシュ１に注入された溶鋼は、タ
ンディッシュノズル２からフィードノズル３を介してモ
ールド１９に供給され、ブレークリング４後端部から溶
鋼の凝固が開始し、溶鋼が凝固するときの熱はモールド
母材１４を介して冷却水に伝達される。このようにして
外周部から凝固層Ｓが形成された鋳片は右方にある図示
しない引抜装置による間欠引抜（引抜き、停止、押戻し
の反復動作）を受けながら、モールド１９から引き抜か
れ、切断装置により所定長に切断される。

【００１２】図２は図１のウェアープレート部Ａの拡大
図であり、ウェアープレート１５にはウェアープレート
取り外し用螺子２２が複数箇所設けられており、ウェア
ープレート取り外しのために使用される。斜めの小孔２
３はモールド内の溶鋼の凝固状態を監視するために設け
られた、熱電対取付用の孔である。この熱電対取付位置
はウェアープレート内面まで貫通している必要はない
が、ウェアープレートが厚い場合や熱伝導率の低い材質
が使用される場合は、図２のように極力ウェアープレー
ト内部まで進入させた方がモールド内の温度を正確に測
定することができ、有利である。

【００１３】図３はウェアープレートの取り外しに関す
る構造を示すもので、ウェアープレート１５外周のモー
ルド母材１４側にリング状溝２４が設けてあり、ウェア
ープレート１５取り外し時にはこのリング状溝２４に小
孔２５を通して油圧を負荷し、ウェアープレート１５を
内側に、またモールド母材１４を外側に弾性変形させる
ことにより、ウェアープレート１５を取り外すことがで
きる。このウェアープレートの取り外しに際してテーパ
部２１を利用して左側に押圧すれば、ウェアープレート
の取り外しを一層容易に行うことができる。

【００１４】図４はモールド母材１４の内面側全部にウ
ェアープレート１５を焼ばめしたものを示す。ベリリウ
ム銅合金は高価であるが、耐熱性・耐摩耗性に優れてい
るため、モールドの長さが短い場合は図４のように内面
側全部にベリリウム銅合金のウェアープレートを焼ばめ
すれば、モールド母材１４が消耗部材とならず、結果と
してモールドコストを下げ得るというメリットが期待で
きる。

【００１５】次に、ウェアープレートをモールド母材に
焼ばめをする場合の、焼ばめ代、焼ばめ方法について説
明する。ウェアープレートをモールド母材に焼ばめする
のは、両者の密着性を改善して良好な熱伝導性を得るた
めであるが、このウェアープレートとモールド母材との
接合に関しては、鋳造開始後にウェアープレートが一定
温度まで加熱されてウェアープレートが熱膨張すればモ
ールド母材との密着性は確保されるので、接合面の密着
性の問題は生じない。しかし、鋳造開始時にはウェアー
プレートとモールド母材との接触性がよくないので、ウ
ェアープレートからモールド母材への熱通過率が低く、
ウェアープレートが焼きつくことがある。このような弊
害を防止するために、適正な条件でウェアープレートを
モールド母材に予め焼ばめしておくのである。

【００１６】〔焼ばめ代の決定〕 係る焼ばめの条件について簡単に説明すれば、必要な焼
ばめ代は、焼ばめ径(mm)×モールド母材熱膨張率（／
℃）×モールド温度（℃）となる。いま、鋳造中のモー
ルドの温度を１００〜２００℃と仮定すれば、一般的に
モールド材として使用される銅合金の上記温度付近での
熱膨張係数は１８×１０^-6／℃程度であるから、最低の
焼ばめ代は、焼ばめ部の直径に対して０．１８〜０．３
６％程度となる。一方、焼ばめ代の最大値は、ウェアー
プレート、モールド母材ともに、その鋳造温度で破損し
ないような値にする必要がある。銅合金の３００℃近傍
での引張強度を５０〜６０ｋｇ／ｃｍ² 、縦弾性率を１
２０００ｋｇ／ｃｍ² とすると、最大焼ばめ代は焼ばめ
部の直径に対して約０．５％となる。このときの焼ばめ
温度を上記熱膨張率を用いて求めると、約２８０℃とな
る。

【００１７】〔焼ばめの方法〕 まず、上記方法で焼ばめ部の寸法形状を決定し、ベ
リリウム銅合金製のウェアープレートの機械加工を行
う。このベリリウム銅合金は、Ｂｅを０．２〜２．０％
含有し、ＣｏまたはＮｉを０．２〜３．０％含有し、残
部がＣｕからなるものである。 ウェアープレートは機械加工後に酸洗処理を経て、
約３１５℃の不活性ガス雰囲気（ＣＯ₂ 、ＡｒまたはＮ
₂ ）で１〜２時間加熱し、表面に酸化ベリリウムの薄い
皮膜を形成する（光輝焼鈍処理）。この酸化皮膜は非常
に薄く大気中で安定しているため、焼ばめ後の熱伝導性
を損なうことがない。 次に、ベリリウム銅合金製のウェアープレートと銅
または銅合金製のモールド母材との焼ばめを行う。焼ば
めに際してモールド母材の焼ばめ面は希塩酸等で表面の
酸化スケールを除去しておき、不活性ガス雰囲気（ＣＯ
₂ 、ＡｒまたはＮ₂ ）で上記のようにして求めた焼ばめ
代より大きく加熱膨張して焼ばめし、不活性ガス雰囲気
のまま冷却する。なお、モールド母材にもベリリウム銅
合金を使用する場合、上記の方法でモールド母材にも
事前の熱処理を施して表面に酸化ベリリウムの薄い被膜
を形成すれば、不活性ガス雰囲気で焼ばめしなくても、
ウェアープレートとモールド母材との良好な熱伝導性を
確保できる。この場合、モールド母材側に使用するベリ
リウム銅合金は熱膨張性を考慮して延性の優れたものを
使用するのが好ましい。

【００１８】このようにしてモールド母材に焼ばめした
ウェアープレートを取り外す方法としては、上記したよ
うに、図２に示す螺子を利用して取り外す方法や図３に
示す油圧等の外圧を利用して変形させることにより取り
外す方法を採用することができる。

【００１９】図２〜図４に示した本実施例に係るもので
は、ウェアープレート１５とモールド母材１４との焼ば
め面２６が平行筒状であるため、熱膨張差等によりウェ
アープレート１５が移動しにくく、耐火物の損傷の恐れ
が少ない。また、Ｏリング等を使用していないため、モ
ールド内で冷却水が漏れる恐れもない。また、ウェアー
プレート１５がブレークリング４と接する部分の肉厚が
大きくなるように形成されているので、焼ばめ圧力を大
きくとることが可能であり、ウェアープレートとモール
ド母材との熱伝導性が良好になる。

【００２０】また、図２〜図４に示したウェアープレー
ト１５にはテーパ部２１が形成されているが、このテー
パ部が形成されていないウェアープレートを使用するこ
とも可能であり、この場合は肉厚が薄くなる分だけ水冷
ジャケットにより冷却されやすくなり、ウェアープレー
トに局部的な高温部が発生しにくくなる。

【００２１】なお、良好な熱伝導性を維持し且つ長寿命
化を図るためのウェアープレートの形状・材質等につい
て概括すれば、ウェアープレートの材質は、「延性がや
や低くても、モールド母材より高温強度・高温硬度が高
い、ベリリウム銅合金」を採用し、ウェアープレートの
厚さは３〜１５mmとし、テーパ部を含むその長さは引抜
きストローク以上で且つ１０mm以上とし、ウェアープレ
ートとモールド母材との接合端面形状は略直角とし、焼
ばめ面は５°以下の略円筒状とするのが好ましい。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、モールドの損耗の大きい部分
であるウェアープレートにベリリウム銅合金を使用した
のでモールドの寿命を延長することができ、このウェア
ープレートをモールド端部内面に焼ばめするのでウェア
ープレートを薄肉化でき、また、ウェアープレートが下
流側からブレークリングに接する位置に向けて漸次肉厚
が大きくなるようにテーパ部を形成したので、焼ばめ圧
力を大きくとることが可能でウェアープレートとモール
ド母材との熱伝達が良好であるという効果に加え、特
に、ウェアープレートの少なくとも焼ばめ面が、機械加
工後に、ウェアープレート表面に酸化ベリリウムの薄い
皮膜が形成される程度の不活性ガス雰囲気で光輝焼鈍処
理を施したものであるという特徴を有するので、ウェア
ープレート表面に酸化ベリリウムの安定な薄い皮膜が形
成されて焼ばめ面を通して熱伝導が良好に行われ、ウェ
アープレートが焼きついたり、異常摩耗を起こすことが
なく、モールドの長寿命化を図りうる、という特有の効
果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の側断面図である。

【図２】図１におけるウェアープレート部分の拡大図で
ある。

【図３】モールド母材にウェアープレート取り外し用リ
ング状溝を設けたウェアープレート部分の拡大側断面図
である。

【図４】ウェアープレート部分の別の実施例を示す拡大
側断面図である。

【図５】従来の水平連続鋳造用モールドの側断面図であ
る。

【図６】従来の別の水平連続鋳造用モールドの側断面図
である。

【図７】従来のさらに別の水平連続鋳造用モールドの側
断面図である。

【符号の説明】

１…タンディッシュ ３…フィードノズル ４…ブレークリング １５…ウェアープレート １９…モールド ２１…テーパ部 ２６…焼ばめ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 賢 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 柳井 隆司 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社 光製鐵所内 (72)発明者 松村 省吾 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社 光製鐵所内 (72)発明者 河合 浩之 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社 光製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭57−146453（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−47944（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−31973（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュとモールドとがフィード
   ノズルとブレークリングを介して密閉接続され、鋳片の
   引抜きストロークよりも長くなるように形成したウェア
   ープレートをベリリウム銅合金で形成し、該ウェアープ
   レートをブレークリングと接触するモールド端部内面に
   焼ばめし且つウェアープレートが下流側からブレークリ
   ングに接する位置に向けて漸次肉厚が大きくなるように
   形成したテーパ部を有する水平連続鋳造設備用モールド
   において、上記ウェアープレートの少なくとも焼ばめ面
   が、機械加工後に、ウェアープレート表面に酸化ベリリ
   ウムの薄い皮膜が形成される程度の不活性ガス雰囲気で
   光輝焼鈍処理を施したものであることを特徴とする水平
   連続鋳造設備用モールド。