JP3176975U - 漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板 - Google Patents

Abstract

【課題】金属凝固および連続鋳造の分野、特に漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板を提供する。
【解決手段】溶鋼と接触する短辺銅板１の作用面は、中央領域２、および両側に配設された２つの面取り領域３、４を含み、この作用面は、上端で大きく、下端で小さい漏斗形曲面を有する。漏斗形曲面は、中央領域２の上端縁の輪郭線が凹曲線５又は直線であり、面取り領域３、４の輪郭線は凹曲線６、７であり、下端縁の輪郭線が直線８、９、１０又は凹曲線である。
【選択図】図１

Description

本考案は、金属凝固・連続鋳造分野、特に漏斗形曲面を有する組合せ鋳型用の面取り短辺銅板に関する。

世界的な金属工学技術の発展により、現代の連続鋳造技術が進歩し、鋳造可能な鋼の品種が増大しており、高合金、高品質および高亀裂感受性を有する鋼種が、大規模製鋼企業における連続鋳造製造工程に供されている。とりわけ、重要な技術進歩の一つが、面取り鋳型（chamfered mould）技術の開発および応用である。

特に、大断面スラブ連続鋳造技術の発展は、鋼材の圧縮率を増大させると共に、鋼材の品質を向上させる。しかしながら、スラブ断面の拡張は悪影響をもたらす。すなわち、キャスタ内でスラブを曲げたり整直したりする必要があり、それによってスラブの屈曲部（angles）において亀裂が増大することがある。特に近年においては、大型スラブ連続鋳造機用のスラブの厚さが２５０〜４５０ｍｍに達し、さらにそれを超えるようになっており、大型の正方形および長方形スラブの厚さは、さらに３５０〜５００ｍｍを超えている。屈曲部の不均一な冷却のために、応力によって、曲げ・整直工程中のスラブのコーナー亀裂（corner crack）が明らかに増大することになる。

したがって、溶鋼品質の最適化および二次冷却技術の最適化に加えて、金属工学技術者が実施する主要な技術対策の一つが、面取り鋳型技術を適用することであり、これによると、スラブの既存の２つの直角が、応力を除去するように、２つの（面取りされた）鈍角に変えられる。
面取り側板を使用する鋳型技術は従来技術において一般的である。一般的に、面取り側部を有する鋳型用の短辺銅板には２つの形態がある。すなわち、一方は、鋳型の短辺と長辺の間に把持される独立型の面取り部であり、他方は、鋳型用狭面銅板の左側および右側にそれぞれ設けられる一体型のものである。

長辺銅板と短辺銅板との間の独立型面取り部は、接触によって冷却されるので、小寸法の面取り部が設けられ、一般的に３〜１０ｍｍである。面取り角度は４５°で、どの横断面においても上端から下端まで均等であり、したがって耐用寿命は短い。
中国実用新案ＺＬ０２２１４０２６．３（公開番号：ＣＮ２５４７４３８Ｙ、名称「A narrow side copper plate for slab continuous casting mould」）は、その面取りが４５°で６〜１０ｍｍの大きさである、面取り側部を有する鋳型用の短辺銅板の一種を提供する。面取り角度は、いずれの横断面においても４５°であるが、幅方向における、上端から下端までの短辺銅板の収縮を指摘していない。

中国実用新案ＺＬ２００７２００８９０２９．７（名称「A kind of slab mould」）は、鋳型用の円弧遷移面（arc transition surface）を有する面取り短辺銅板の一種を提供する。同様に、この考案は、短辺銅板の上端から下端までの面取りの変化を指摘していない。この考案の分析から次の結論を導くことができる。すなわち、面取り部の湾曲形状および寸法は、上端から下端まで変化しない。

実際の製造において、鋳型の短辺はテーパーが付けられている。中国文献「Mould Cross-sectional Dimension & Taper Design」（出典：Ｃｈｅｎｇ Ｚｈｉｇａｎｇ、ＣＦＨＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌｕｍｅ ３、２００８年、ｐ３０〜３１）は、鋳型のテーパーの使用について分析し、鋳型のテーパーは、一般的に０．６％〜１．１％であると指摘している。実際面では、従来式の大型スラブ連続鋳造機用の鋳型の短辺におけるテーパーは、一般に１〜１．５ｍｍの範囲内である。鋳型用の短辺銅板は、鋳型用の広幅側銅板同士の間に把持されるので、短辺のテーパーは、大きい方の幅を上端に小さい方の幅を下端にすることによって実現される。例えば、短辺銅板の上端の幅を、下端よりも１ｍｍだけ長くする。
鋳型の面取り短辺部の中には、鋳型用面取り短辺銅板の中央面領域の、幅の大きい方を上端に幅の小さい方を下端にすることによって実現されるテーパーを示すものもある。これまで、鋳型用の面取り短辺銅板のテーパーについての文献または報告は見当たらない。

上記の事例から、従来式連続鋳造用の鋳型はすべて、大きい幅を上端に小さい幅を下端とするテーパーを有することを認識することができる。面取り側部を有する、鋳型用の短辺銅板の技術は、実際に長年にわたり使用されており、面取り表面は、平面形態および様々な異なる曲面である。しかしながら、既存の面取り鋳型技術においては、面取り部の斜面（bevel）のテーパーについては考慮されていなかった。特に、面取りが大きい場合、例えば、３０ｍｍよりも大きい場合には、凝固中の収縮を知らないことによって、面取り部の冷却不良が起こり、鋳型の内のシェルに亀裂が発生する。このことは、スラブおよびブルームの製造において、大きな面取り側部を有する鋳型用の短辺銅板の応用にとって重要な課題となっている。
上記の欠点および不具合を対象として、本考案は、漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板の一種を提供する。

本考案の目的は、面取り面の収縮を有効に補償し、面取り面上の凝固シェルの凝固均一性を向上させ、スラブのコーナー亀裂を除去し、短辺銅板の耐用寿命を延長することのできる、漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板の一種を提供することである。

上記の目的を達成するために、本考案は以下の技術的解決策を提供する：
漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板１の１種であって、溶鋼と接触する前記短辺銅板１の作用面が、中央領域２と、両側に配設された２つの面取り領域３、４とを含み、前記作用面は、その幅が上端縁で長く、下端縁で短い、漏斗形曲面であり、前記漏斗形曲面は、以下の組合せの内の１つから選択される、面取り短辺銅板（１）：
中央領域２の上端縁および、両側に配設された２つの面取り領域３、４の輪郭線が、凹曲線５、６および７で構成されており、下端縁の輪郭線が、直線８、９および１０で構成されている組合せ；または
中央領域２の上端縁、および両側に配設された２つの面取り領域３、４の輪郭線が、凹曲線５、６および７で構成されており、下端縁の輪郭線が、凹曲線１１、１２および１３で構成されている組合せ；または
中央領域２の上端縁の輪郭線が直線１４であり、２つの面取り領域３、４が内向き曲線６、７であり、下端縁の輪郭線が直線８、９、１０で構成されている組合せ。

短辺銅板１の上端縁の曲線５、６、７は、下端縁の対応する直線８、９、１０または曲線１１、１２、１３よりもそれぞれ０．３％〜２．５％だけ長い。
前記狭面銅板１の上端縁から対応する下端縁への遷移曲線は、任意の垂直断面上で、直線型平滑遷移１８、または曲線型平滑遷移１９、または区分型の非平滑遷移２０である。

前記短辺銅板は、平面領域で、幅が５０〜４８０ｍｍ、高さが７００〜１２００ｍｍ、厚さが４０〜１００ｍｍであり、その幅は、高さ方向に沿って一定であるか、または平面領域の幅は、上端から下端へと直線的に減少しており、銅板の上端縁と下端縁の間の幅の差は、０〜４．０ｍｍである。
前記短辺銅板１の任意の高さの断面上で、面取り領域３、４の作用面と、側面１７によって形成される角度αは、４０°〜７５°である。

前記短辺銅板１の面取り部の高さＨは、５〜８０ｍｍであり、各面取り部の長さＬは、鋳造スラブの幅の７％〜３５％である。
前記短辺銅板１は、整直鋳型（straightening mould）および円弧状鋳型（arc-shape mould）に好適である。
前記短辺銅板１は、厚さが１１０〜４７０ｍｍのスラブを鋳造するのに好適である。

前記短辺銅板１は、銀銅合金、クロム・ジルコニウム銅、リン脱酸銅（phosphorus-deoxidized-copper）またはベリリウム青銅で製作される。
前記作用面は、表面にＮｉ−Ｆｅ被覆またはＮｉ−Ｃｏ被覆がされている。

従来技術と比較して、本考案の効果としては次のものがある。
本考案における漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板は、面取り部での冷却効果の均一性を確保するとともに、短辺銅板および側部の面取りの耐用寿命を向上させることができる。

漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板の一種用の構造の概略図である。 短辺銅板の上端から下端への曲線遷移の概略断面図である。 短辺銅板の上端から下端への平滑な直線遷移の概略断面図である。 短辺銅板の上端から下端への平滑な曲線遷移の概略断面図である。 短辺銅板の上端から下端への平滑でない区分型遷移の概略断面図である。 中央領域の上端および下端に直線を有する短辺銅板の概略構造図である。 下端に凹曲線を有する短辺銅板の概略断面図である。 上端に凹曲線を有する短辺銅板の概略断面図である。 任意の高さにおける短辺銅板の横断面の概略図である。

以下では、添付の図面に従って、本考案についてさらに説明する。
図１に示すのは、本考案における漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板の概略構造図である。なお、溶鋼と接触する短辺銅板１の作用面は、３つの部分：中央領域２、および両側の２つの面取り領域３、４で構成されている。各構成部分の輪郭線は、それぞれ、狭面銅板の上端開口における全体的な凹曲線５、６、７、および短辺銅板の上端開口における直線８、９、１０であり、このように、溶鋼と接触する短辺銅板の作用面は、長い上端開口と短い下端開口を有する漏斗形曲面である。

狭面銅板の上端開口における曲線５、６、７は、下端開口における対応する直線８、９、１０よりも、それぞれ０．３％〜２．５％だけ長い。一方で、この設計の目的は、鋳型が上下に移動するときに、凝固中にシェルが収縮しようとする要求を満たすことであり、他方では、その目的は、シェルと鋳型用の銅板間の熱交換を向上させて、凝固シェルの厚みの均一性を強化することである。大型面取りの斜面構造が、凝固シェルの収縮の要求を満たして、凝固シェルの厚さ均一性を向上させることは、そのような設計によってスラブ上のコーナー亀裂の発生を有効に回避できることから、特に重要である。

図２に示すように、短辺銅板１の作用面は、連続的な曲面であり、それによって短辺銅板の開口における曲線５、６、７上の各点の、下端開口における対応する直線８、９、１０への遷移は、図２ａに示すように、任意の垂直断面１５または１６上で直線型平滑遷移１８であるか、または図２ｂで示すように、曲線型平滑遷移１９であるか、または図２ｃに示すように、区分型の非平滑遷移２０であってもよい。
銅板は、平面領域で、幅が５０〜４８０ｍｍ、高さが７００〜１２００ｍｍ、厚さが４０〜１００ｍｍであり、その幅は、高さ方向に沿って一定であるか、または平面領域の幅は、上端から下端へと直線的に減少して、銅板の上端縁と下端縁の間の幅の差は、０〜４．０ｍｍである。

図３に示すように、面取り鋳型の芯部は、面取り部の斜面上の冷却均一性を強化する一方、したがって、鋳型用銅板の加工を簡略化するために、狭面銅板１の中央領域２の上端開口における曲線は、直線１４、すなわち下端開口と同様にすることもできる。ところで、上端開口における曲線６、７は、それでもなお凹曲線であり、このときに、上端開口における直線１４および曲線６、７は、下端開口における対応する直線８、９、１０よりも、それぞれ０．３％〜２．５％だけ長い。

図４および５に示すように、鋳型の上端開口における曲線５、６、７が、下端開口における対応する曲線よりも、０．３％〜２．５％だけ長いことを前提とすると、上端開口における曲線５、６、７を、凹曲線であるままとしながら、短辺銅板の作用面の下端開口における曲線を、３本の凹曲線１１、１２、１３とすることもできる。そのような場合には、上端開口における曲線の凹みの程度は、下端開口における曲線のそれよりも大きい。
図６に示すように、面取り設計の点において、任意の高さの短辺銅板の断面において、傾斜部（面取り部）３または４の作用面と側面１７によって形成される角度αは、４０°〜７５°である。面取り部の高さＨは、５〜８０ｍｍであり、各面取り部の長さＬは、スラブの幅の７％〜３５％である。

前記の組合せ鋳型用の曲線形状の面取り狭面銅板は、整直鋳型だけでなく、円弧状鋳型にも適用可能である。この鋳型は、厚さが１１０〜４７０ｍｍのスラブに好適である。
この鋳型用の狭面銅板は、銀銅合金、クロム・ジルコニウム銅、リン脱酸銅またはベリリウム青銅から選択される材料の１種で製作される。鋳型用の銅板の耐用寿命を延長するために、溶鋼と接触する作用面上にＮｉ−Ｆｅメッキ層またはＮｉ−Ｃｏメッキ層を設けるか、または被覆なしであってもよい。

１ 漏斗曲面形状の鋳型用の面取り短辺銅板
２ 短辺銅板の作用面上の中央領域
３ 短辺銅板の作用面の片側の面取り領域
４ 短辺銅板の作用面の反対側の面取り領域
５ 作用面上の中央領域の上端開口における凹曲線
６ 作用面上の片側の面取り領域の上端開口における凹曲線
７ 作用面上の反対側の面取り領域の上端開口における凹曲線
８ 作用面上の中央領域の下端開口における直線
９ 作用面上の片側の下端開口における直線
１０ 作用面上の反対側の上端開口における直線

１１ 作用面上の中央領域の下端開口における凹曲線
１２ 作用面上の片側における面取り領域の下端開口における凹曲線
１３ 作用面上の反対側における面取り領域の下端開口における凹曲線
１４ 作用面上の中央領域の上端開口における直線
１５ 作用面上の中央領域の切断線
１６ 作用面上の面取り領域の切断線
１７ 短辺銅板の側面
１８ 上端開口から下端開口への直線型平滑遷移
１９ 上端開口から下端開口への曲線型平滑遷移
２０ 上端開口から下端開口への接続型の非平滑遷移

Claims (10)

1. 漏斗形曲面を有する鋳型用の面取り短辺銅板（１）であって、溶鋼と接触する前記短辺銅板（１）の作用面が、中央領域（２）と、両側に配設された２つの面取り領域（３、４）とを含み、前記作用面は、その幅が上端縁で長く、下端縁で短い、漏斗形曲面であり、該漏斗形曲面は、以下の組合せの内の１つから選択されることを特徴とする、前記面取り短辺銅板（１）：
   中央領域（２）の上端縁および、両側に配設された２つの面取り領域（３、４）の輪郭線が、凹曲線（５、６、７）で構成されており、下端縁の輪郭線が、直線（８、９、１０）で構成されている組合せ；または
   中央領域（２）の上端縁、および両側に配設された２つの面取り領域（３、４）の輪郭線が、凹曲線（５、６、７）で構成されており、下端縁の輪郭線が、凹曲線（１１、１２、１３）で構成されている組合せ；または
   中央領域（２）の上端縁の輪郭線が直線（１４）であり、２つの面取り領域（３、４）が凹曲線（６、７）であり、下端縁の輪郭線が直線（８、９、１０）で構成されている組合せ。
2. 短辺銅板（１）の上端縁の曲線（５、６、７）は、下端縁の対応する直線（８、９、１０）または曲線（１１、１２、１３）よりもそれぞれ０．３％〜２．５％だけ長いことを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
3. 短辺銅板（１）の上端縁から対応する下端縁への遷移曲線は、任意の垂直断面上で、直線型平滑遷移（１８）、または曲線型平滑遷移（１９）、または区分型の非平滑遷移（２０）であることを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
4. 短辺銅板は、平面領域で、幅が５０〜４８０ｍｍ、高さが７００〜１２００ｍｍ、厚さが４０〜１００ｍｍであり、その幅は、高さ方向に沿って一定であるか、または平面領域の幅は、上端から下端へと直線的に減少しており、銅板の上端縁と下端縁の間の幅の差が、０〜４．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
5. 短辺銅板（１）の任意の高さの断面上で、面取り領域（３、４）の作用面と、側面（１７）によって形成される角度αは、４０°〜７５°であることを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
6. 短辺銅板（１）の面取り部の高さＨは、５〜８０ｍｍであり、各面取り部の長さＬは、鋳造スラブの幅の７％〜３５％であることを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
7. 短辺銅板（１）が、整直鋳型および円弧状鋳型に好適であることを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
8. 前記短辺銅板（１）は、厚さが１１０〜４７０ｍｍのスラブを鋳造するのに好適であることを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
9. 短辺銅板（１）の材料は、銀銅合金、クロム・ジルコニウム銅、リン脱酸銅またはベリリウム青銅の１種であることを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。
10. 作用面が、Ｎｉ−Ｆｅメッキ層またはＮｉ−Ｃｏメッキ層を有することを特徴とする、請求項１に記載の短辺銅板（１）。