JP3061641B2 - 永久型の中に溶融金属を充填する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連鋳材を製造するための、浸漬管が設けら
れている中間容器を介して垂直に振動する永久型の中に
例えば溶鋼等の溶融金属を充填する方法に関する。更
に、このために必要である、中間容器が開いた第１のチ
ャンバを有し、第１のチャンバの中に溶融金属が取鍋か
ら供給され、中間容器は、負圧装置に接続されている閉
じた第２のチャンバを有し、第２のチャンバの底部に浸
漬管が設けられ、浸漬管は垂直に振動する永久型の中に
突出している、例えば鋼製薄肉スラブ等の金属連鋳材の
鋳造装置に関する。

ヨーロッパ特許第EP0410273号明細書から、大気圧力
に対して開いており溶融金属を収容する第１のチャンバ
と、開口が設けられている壁を介して第１のチャンバに
接続され溶融金属を排出する第２のチャンバとを有し、
第２のチャンバの中の溶融金属レベルを第１のチャンバ
の中の溶融金属レベルより高く調整設定するために第２
のチャンバが密封され負圧装置に接続されている容器が
公知である。第２のチャンバの中には、説明されていな
い出口開口が設けられ、出口開口は弁により閉鎖可能で
ある。

ドイツ特許出願公開第DE−OS2017469号公報から連続
鋳造永久型を有する溶融金属の連続鋳造装置が公知であ
り、この連続鋳造装置は、ガス密に閉鎖可能であり排気
可能である中間容器を有し、中間容器では負圧が調整設
定可能であり、この負圧により溶融金属が流出管から実
際の上で圧力無しで永久型の中に流入する。

この文書から公知の浸漬管は、流出する溶融金属の速
度が流出管の出口領域内の漏斗形状により低減されても
なおも溶融金属ビームがプール（液溜）の中に侵入する
ように形成されている。

本発明の目的は、運動エネルギーを有せず溶融金属を
永久型の中へ撹乱無しに注入することを可能にする方法
及び装置を提供することにある。

本発明のこの目的は方法の発明の請求項１又は装置の
発明の請求項10の特徴部分に記載の特徴により達成され
る。

本発明では、供給される溶融金属の液体高さが調整設
定され、中間容器から流出する溶融金属が等速で連鋳材
の液状部分に供給される。永久型の中の溶融金属のレベ
ルの上方50〜600mmに液体高さを調整設定することが達
成され、これにより、２つのチャンバを有する中間容器
の第２チャンバの中の溶融金属の表面に負圧が印加さ
れ、この負圧の強さは、中間容器の中の溶融金属の雰囲
気に曝されている表面のレベルが永久型の中のレベルよ
り僅かに上に調整設定されるようなオーダに調整設定さ
れる。

液体高さは第２の実施の形態では、供給流量が閉鎖機
構を介して制御され、浸漬管の中の溶融金属が常に正圧
を有するように調整設定される。

溶融金属の流量は、部分凝固連鋳材の引出された量に
相応するように調整設定される。この方法により、この
方法以外の場合には通常発生する、液状の連鋳材コアの
中に侵入する注ぎビームが回避される。すなわちコアの
中心部に速度が速い部分ができることが回避される。こ
れにより得られる利点は、なかんずく、完全に平らな浴
表面が発生し、この平らな浴表面により溶剤を正確に均
一に流入させることが可能となることである。更に連鋳
材シェルは均一にかつ妨害されずに凝固し、これにより
表面が改善されるだけでなく、連鋳材シェル決壊の傾向
が低減される。更に、大きい長さ／幅比を有する連鋳材
の鋳込みが可能となる、何故ならば何等の望ましくない
横方向流れも永久型の中に発生しないからである。

浸漬管及び永久型の横断面は、レベルとは無関係に、
溶融金属の大気に自由に曝されているリング面が一定の
幅を有するように選択される。有利には滑剤を制御する
手段が設けられる。この目的のためになかんずく滑剤の
簡単な加熱及び的確な調量が行われる。

本発明では浸漬管の出口は、永久型の貫通面の内面横
断面の0.3倍より小さくない横断面を有する。浸漬管の
側面の熱応力を低減するために、浸漬管のコーナを、浸
漬管幅の1/4より長い曲率半径で丸みを帯びて形成する
ことが提案される。

滑剤の確実な供給を高めるために、浸漬管を永久型内
壁に沿って永久型内壁に当接させて配置することが提案
される。滑剤は圧力を印加されて所要量で浴の中に永久
型と溶融金属との間の所望の分離個所で流入される。

溶融金属浴から放出された熱の外に滑剤は外部エネル
ギーにより加熱されることが可能である。このためレー
ザーを使用することが提案され、レーザービームは表面
を制御可能に案内され、このようにして正確に所要熱エ
ネルギーを放出する。

本発明の浸漬管は、丸形異形材、ビレット、スラブ等
の任意のフォーマットに使用可能である。なかんずく、
例えば60mm×1500mmの寸法の薄肉スラブにも適する。

本発明の１つの実施の形態が添付図面に示されてい
る。

図１は２つのチャンバを有する容器を有する鋳造装置
の断面図、図２は開いた容器を有する鋳造装置の断面
図、図３は浸漬管及び永久型の断面図及び上面図であ
る。

図１において溶融金属Ｓが取鍋11から流出して中間に
設けられた注ぎ容器12の第１のチャンバ13の中に流入す
る。第１のチャンバ13は分離壁15により第２のチャンバ
14から分離されている。第２のチャンバ14はガス密に閉
鎖可能であり、接続管32を介して負圧装置のポンプ31に
接続されている。負圧を発生することにより第２のチャ
ンバ14の中の溶融金属は持上げられ、この持上げの度合
いは、第１のチャンバ13の中の調整設定されるレベルP
₁₃が、永久型すなわち永久鋳型（permanent mold;金
型、黒鉛型等）の中の溶融金属のレベルP₄₁より僅かに
高い程度である。

第２のチャンバ14に浸漬管21が固定され、浸漬管21の
出口27は、永久型41の中に収容されている溶融金属Ｓの
中に浸漬している。

永久型41の中に収容されている溶融金属Ｓの大気に接
しているリング面には、ノズル52が設けられている供給
管53を介して滑剤供給装置51の滑剤容器55から滑剤Ｇが
供給可能である。

更に永久型41の中の溶融金属Ｓのリング面の方面には
加熱装置61を介して熱エネルギーが例えばレーザー等に
より供給可能である。このレーザーを供給するには、例
えばレーザー装置62を好適に用いることができる。

少なくとも部分的に凝固された連鋳材Ｅは部分凝固連
鋳材搬送ローラ43を介して、振動する永久型41から搬送
される。

図２は、図１と同一の溶融金属供給機構及び連鋳材排
出機構を有するが、しかしただ１つのチャンバしか有さ
ず上方へ向かって開いている注ぎ容器12を有する鋳造装
置を示す。注ぎ容器12の底部には浸漬管21が固定されて
いる。浸漬管21への流入開口は閉鎖部材16、この場合に
はプラグロッド17により閉鎖可能である。プラグロッド
を垂直方向で調整することにより、注ぎ容器12から流出
する溶融金属量を制御できる。

浸漬管21には引出し装置19に接続されている吸込み管
18が接続されている。引出し装置19により浸漬管21の内
圧を制御でき、この制御は、供給された溶融金属の細流
が常に正圧を有するように行われる。

図３は上部に浸漬管21の一部を切取って示し、浸漬管
21の出口27は、永久型41の中に収容されている溶融金属
Ｓの中に浸漬している。更に、凝固する連鋳材Ｅの徐々
に形成される連鋳材シェルが示されている。矢印は、溶
融金属の流速の方向及び大きさを示す。

永久型41の上部エッジ42の上方に滑剤Ｇが、供給管53
に取付けられているノズル52を介して供給される。通常
は溶剤粉末が使用される。

加熱装置61（この場合にはレーザー装置62）により熱
エネルギーが、溶融金属Ｓの浸漬管21と永久型41との間
の溶剤粉末により被覆されているリング表面に供給され
る。

図３の下部にはAA切断線に沿って切断して示す永久型
41の上面図が示されている。この場合はスラブが製造さ
れ、スラブは永久型の広幅側面44,46及び長手側面45,47
により形成される。側面44〜47は永久型41の横断面A_Kを
包囲する。

この内室の中に、広幅側面22,24と長手側面23,25とこ
れらにより境界を定められている内面A_Tを有する浸漬管
21が浸漬する。ここで、図３の下図に示すように、上記
浸漬管（21）を構成する広幅側面22,24及び長手側面23,
25の内壁面28によって全周に亘って囲まれる横断面の面
積を（A_T）とする。また、上記永久型（41）を構成する
広幅側面44,46及び長手側面45,47の内壁面48によって全
周に亘って囲まれる横断面の面積を（A_K）とする。この
場合、上記浸漬管（21）の横断面の面積（A_T）が、永久
型（41）の貫通面の横断面の面積（A_K）の0.9倍より小
さくないように構成されている。

浸漬管21のコーナ26は丸みを帯びて形成され、この丸
みの曲率半径ｒは、浸漬管21の幅Ｂの1/4より大きい。

浸漬管21と永久型41とにより形成されているリング室
の中にノズル52が入込み、ノズル52は調量装置54を介し
て、図示されていない滑剤容器55に接続されている。調
量装置54は異なる数の供給管53に接続されることが可能
である。図示されているのは１、２、３及びより大きい
数の供給管53を有する構造である。

参照リスト ＜容器＞ 11 取鍋 12 注ぎ容器 13 第１のチャンバ 14 第２のチャンバ 15 分離壁 16 閉鎖部材 17 プラグロッド 18 吸気管 19 引出し装置 ＜浸漬注出装置＞ 21 浸漬管 22,24 広幅側面 23,25 長手側面 26 コーナ 27 出口 28 浸漬管の内壁面 ＜負圧装置＞ 31 ポンプ 32 接続管 ＜連鋳材引出し装置＞ 41 永久型 42 上部エッジ 43 部分凝固連鋳材搬送ローラ 44,46 広幅側面 45,47 長手側面 48 永久型の内壁面 ＜滑剤装置＞ 51 滑剤供給装置 52 ノズル 53 供給管 54 調量装置 55 滑剤容器 ＜加熱＞ 61 加熱装置 62 レーザー装置 A_T 浸漬管の横断面 A_K 永久型の横断面 ｒ コーナ26の丸みの曲率半径 Ｂ 浸漬管の幅 Ｇ 滑剤 Ｐ レベル Ｓ 溶融金属 Ｅ 凝固した連鋳材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォイアーシュタッケ，エヴァルト ドイツ連邦共和国、デー 46282 ドル ステン、シュペルバーシュトラーセ ２ (72)発明者 デーリンク，ヴォルフガンク ドイツ連邦共和国、デー 47665 ゾン スベック、ヴェーゼラーシュトラーセ 27 (56)参考文献 特開 平３−291150（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−294851（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−79419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−159951（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−138859（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−32104（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−47659（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/18 B22D 11/04 311 B22D 11/10 330 B22D 11/10 360 B22D 11/108

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】永久型に収容された溶融金属へ、浸漬管と
   ２つのチャンバとを有する注ぎ容器を介して溶融金属を
   供給する方法において、 注ぎ容器の中に収容された溶融金属の一部に負圧を印加
   し、該負圧の強さを、上記チャンバの中で大気に接して
   いる溶融金属の液面高さが上記永久型中の溶融金属の液
   面高さよりも高くなるように調整することによって、上
   記注ぎ容器の浸漬管から溶融金属を等速的に上記永久型
   中に供給するようにしたことを特徴とする永久型の溶融
   金属へ溶融金属を供給する方法。
2. 【請求項２】永久型に収容された溶融金属へ、浸漬管を
   有する注ぎ容器を介して溶融金属を供給する方法におい
   て、 上記浸漬管に、吸気管と該吸気管に接続された吸気装置
   とを設け、該吸気装置を作動させて上記浸漬管の中の溶
   融金属の圧力を正圧に調整することによって、該溶融金
   属の供給量を制御するようにしたことを特徴とする永久
   型の中の溶融金属へ溶融金属を供給する方法。
3. 【請求項３】上記溶融金属が上記浸漬管から永久型中に
   供給されると共に、該永久型の内壁面によって囲まれる
   横断面の面積（A_K）が、上記浸漬管の内壁面によって囲
   まれる横断面の面積（A_T）よりも大きく構成したことを
   特徴とする請求項１又は２に記載の永久型の中の溶融金
   属へ溶融金属を供給する方法。
4. 【請求項４】レベルとは無関係に、永久型の中の溶融金
   属の大気に曝されているリング面は浸漬管を一定の幅で
   包囲していることを特徴とする請求項３に記載の永久型
   の中の溶融金属へ溶融金属を供給する方法。
5. 【請求項５】溶融金属の浸漬管を包囲するリングに滑剤
   が一様に供給されることを特徴とする請求項４に記載の
   永久型の中の溶融金属へ溶融金属を供給する方法。
6. 【請求項６】滑剤が液状で供給されることを特徴とする
   請求項５に記載の永久型の中の溶融金属へ溶融金属を供
   給する方法。
7. 【請求項７】滑剤が外部エネルギーにより加熱されるこ
   とを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の永久型の
   中の溶融金属へ溶融金属を供給する方法。
8. 【請求項８】滑剤が圧力を印加され量的に制御可能に供
   給されることを特徴とする請求項１から請求項７のいず
   れかに記載の永久型の中の溶融金属へ溶融金属を供給す
   る方法。
9. 【請求項９】溶融金属（Ｓ）が収容された取鍋（11）
   と、該取鍋（11）から溶融金属（Ｓ）が供給されると共
   に、第１のチャンバ（13）と第２のチャンバ（14）と浸
   漬管（21）とを有する注ぎ容器（12）と、該注ぎ容器
   （12）から溶融金属（Ｓ）を供給され、内部に溶融金属
   （Ｓ）を収容した永久型（41）とを備え、 上記第１のチャンバ（13）は、大気に曝されると共に該
   第１のチャンバ（13）の中に溶融金属（Ｓ）が取鍋（1
   1）から供給され、上記第２のチャンバ（14）は、負圧
   装置（31）に接続されて密閉され、 上記浸漬管（21）は、上記第２のチャンバ（14）の底部
   に配設され、上記永久型（41）の内部に突出し、 上記負圧装置（31）によって第２チャンバ（14）の内部
   を負圧とし、該負圧により上記第２のチャンバ（14）の
   中の溶融金属（Ｓ）が持ち上げられ、この持上げの高さ
   は、上記第１のチャンバ（13）の中の液面高さ（P₁₃）
   が永久型（41）の中の溶融金属の液面高さ（P₄₁）より
   僅かに高くなるように調整設定され、上記浸漬管（21）
   の出口（27）における横断面の面積（A_T）が、上記永久
   型（41）の横断面の面積（A_K）の0.3倍より小さくない
   ように構成することにより、浸漬管（21）から溶融金属
   （Ｓ）を等速的に永久型（41）の中に供給するようにし
   たことを特徴とする金属連鋳材鋳造装置。
10. 【請求項１０】溶融金属（Ｓ）が収容された取鍋（11）
    と、該取鍋（11）から溶融金属（Ｓ）が供給されると共
    に、浸漬管（21）を有する注ぎ容器（12）と、該注ぎ容
    器（12）から溶融金属（Ｓ）を供給され、内部に溶融金
    属（Ｓ）を収容した永久型（41）とを備え、 上記浸漬管（21）は、上記永久型（41）の内部に突出し
    て配設されると共に、吸気装置（19）に接続された吸気
    管（18）が設けられ、浸漬管（21）の入口開口が閉鎖部
    材（16）によって閉鎖可能かつ無断で開放可能であり、 上記浸漬管（21）の出口（27）における横断面の面積
    （A_T）が、上記永久型（41）の横断面の面積（A_K）の0.
    3倍より小さくないことを特徴とする金属連鋳材鋳造装
    置。
11. 【請求項１１】上記閉鎖部材（16）がプラグロッド（1
    7）であることを特徴とする請求項10に記載の金属連鋳
    材鋳造装置。
12. 【請求項１２】上記浸漬管（21）の横断面の面積（A_T）
    が、永久型（41）の貫通面の横断面の面積（A_K）の0.9
    倍より小さくないことを特徴とする請求項９〜11のいず
    れかに記載の金属連鋳材鋳造装置。。
13. 【請求項１３】上記浸漬管（21）の内壁面（28）に形成
    されたコーナ（26）が、浸漬管21の幅（Ｂ）の1/4より
    大きい曲率半径（ｒ）で丸みを帯びて形成されているこ
    とを特徴とする請求項９〜12のいずれかに記載の金属連
    鋳材鋳造装置。
14. 【請求項１４】上記永久型（41）の上部エッジ（42）の
    上方に滑剤供給装置（51）のノズル（52）を設けたこと
    を特徴とする請求項９〜13のいずれかに記載の金属連鋳
    材鋳造装置。
15. 【請求項１５】上記滑剤供給装置（51）に、滑剤量
    （Ｇ）の調量部材（54）が設けられていることを特徴と
    する請求項14に記載の金属連鋳材鋳造装置。
16. 【請求項１６】上記永久型（41）の上部エッジ（42）の
    上方に加熱装置（61）が設けられ、前記加熱装置（61）
    により滑剤（Ｇ）が加熱可能であることを特徴とする請
    求項14又は15に記載の金属連鋳材鋳造装置。
17. 【請求項１７】上記加熱装置（61）がレーザー装置（6
    2）であり、前記レーザー装置（62）のレーザービーム
    がリング面に沿って浸漬管（21）と永久型（41）との間
    を案内されることが可能であることを特徴とする請求項
    16に記載の金属連鋳材鋳造装置。
18. 【請求項１８】上記ノズル（52）が永久型内壁（41）に
    平行にスライド接触して案内され、作動中に溶融金属
    （Ｓ）の中に浸漬することを特徴とする請求項14〜17の
    いずれかに記載の金属連鋳材鋳造装置。