JP3570124B2

JP3570124B2 - 連続鋳造装置

Info

Publication number: JP3570124B2
Application number: JP31440596A
Authority: JP
Inventors: 恒樹篠倉
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH10156488A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属を溶解または溶湯を保温する容器から溶湯を凝固させながら連続的に引き抜いて鋳造する連続鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の連続鋳造装置は溶解、または保温装置として、例えばセラミック、または黒鉛の定型、または不定型のるつぼを用い、このるつぼの底部に黒鉛の円筒を取付けてその黒鉛の筒に溶湯を通して金属を連続鋳造する装置であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成では、溶湯はセラミック、または黒鉛のるつぼに接触しており、溶解中、または保温中にるつぼからのガスやセラミック、または黒鉛が混入して汚染される問題がある。またセラミック、または黒鉛のるつぼは溶損、または酸化が起こるために高融点金属の連続鋳造が困難であった。
【０００４】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、るつぼ形の浮揚溶解装置を用いて高純度金属ないし高融点金属の連続鋳造を可能とするとともに、溶湯全体が浮揚力を消失してるつぼ底および流出口に凝固した際にこれを容易に除去できるようにした連続鋳造装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を有する良導電金属製のるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する交流電源とを備えてなる浮揚溶解装置、前記流出口に装着され連続鋳造時にその内部を通過する溶湯を冷却し凝固させる黒鉛製のスリーブ、このスリーブを外表面から冷却する冷却器、および前記スリーブ内で凝固した鋳片を下方に引き抜く引き抜き装置から構成するとともに、前記スリーブと冷却器とをそれぞれ周方向で少なくとも２分割構成とした連続鋳造装置とする。
【０００６】
上記構成により、被溶解金属はるつぼとは非接触の浮揚状態で溶解、保温されるのでるつぼからの異物の混入がなく非汚染で高純度な溶湯を得ることが可能になる。また、るつぼ内の溶湯が減少する等で浮遊力を失いるつぼ底や流出口内で凝固した場合には、分割構成にした冷却器とスリーブとを径方向に引き離して取り外すことにより、スリーブ内に在ったるつぼ内の凝固金属に連らなる鋳片を露出させることができ、この露出した鋳片をるつぼ下方の適宜位置で切断することにより残りの部分をるつぼ内の凝固金属ごとるつぼ内から上方に引き上げて容易に除去できるようになる。
【０００７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の連続鋳造装置において、前記スリーブの分割位置を前記冷却器の分割位置間の中間位置に位置させた連続鋳造装置とする。
上記の構成により、スリーブと冷却器の分割位置が相互に遠く離れて位置するので、スリーブの分割部を通じて溶湯が不測に外部に洩れ出すのを防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１ないし図２に基づいて説明する。図１において、１は有底の円筒状に形成され円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有し、かつ底部に溶湯２の流出口１ａを有する良導電金属製のるつぼ、３ａは被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して主に溶解、加熱電力を与える上誘導コイル、３ｂは被溶解材に、電磁誘導によって流れる渦電流を利用して溶湯に浮揚力を与える下誘導コイル、４ａは上誘導コイル３ａに電流を供給する交流電源，４ｂは下誘導コイル３ｂに電流を供給する交流電源でありこれらの要素で浮揚溶解装置を構成している。
【０００９】
５は流出口１ａに装着された、溶湯２をその内部を通過中に冷却、凝固させる黒鉛製の円筒でなるスリーブ（このスリーブが鋳型となる）、６は内部に冷却水を通す給水路６ａおよび排水路６ｂが形成され円筒スリーブ５を包囲して配設された冷却器、７は連続鋳造時に円筒スリーブ５内に先端部が挿入される棒状のスターティングブロック、８はスターティングブロック７および鋳造された鋳片を引き抜く引き抜き装置としてのピンチロールであり、これらは上記の浮揚溶解装置とともに連続鋳造装置を構成している。
【００１０】
るつぼ１は電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを誘導コイル３ａ，３ｂの内側に並べて構成され、この場合その底部に冷却器６の上部を適宜の隙間をあけて包囲する出湯管部１ｂが一体に形成されている。このるつぼ１内に被溶解材料を入れ、誘導コイル３ａ，３ｂに所定の電流を供給すると、誘導コイル３ａ，３ｂで発生する磁束はセグメント間のスリットの隙間からるつぼ内に進入して被溶解材料と鎖交する。るつぼ１を構成する各セグメントは溶損しないように内部に冷却水を通す水路１ｃが形成され水冷されている。
【００１１】
誘導コイル３ａ，３ｂの電流は、電気的に絶縁されたそれぞれのセグメントに渦電流を誘導するとともに、被溶解材料にも渦電流を誘導する。このるつぼ１と被溶解材料とに流れる渦電流の方向は対向する表面部分では互いに逆方向を向いているので磁気的に反発力となり、るつぼ１は固定されているので被溶解材料には浮揚力が働きこの浮揚力が被溶解材料の重量より大きければ被溶解材料はるつぼ１から離れて浮揚する。被溶解材料は抵抗損により熱を発生して加熱しつづける。このために被溶解材料は溶解金属となりかつ浮揚状態が保持される。
【００１２】
ここで浮揚状態の溶解金属はるつぼ１内面との接触を防ぐために、るつぼ１内の中央部に安定して位置することが望ましい。このるつぼ１内で安定して浮揚させるために、るつぼ底部側になるほど溶解金属の重量に対抗するるつぼ１からの電磁反発力を大きくする必要がある。この電磁反発力をるつぼ底部で大きくするために、るつぼ底部に巻かれた下誘導コイル３ｂには上誘導コイル３ａに比べて大きい浮揚力が得られるように低い周波数の交流電源４ｂから電流を供給し、上誘導コイル３ａには被溶解材料を溶解する高周波電流が別の交流電源４ａから供給される。そして、下誘導コイル３ｂが出湯管部１ｂの外径側にかけて設けられることにより、出湯状態から出湯を停止するときに、所定の周波数の電流を下誘導コイル３ｂに流して出湯状態にある溶湯に強い横絞り力を発生させて溶湯を絞り切るようになっている。
【００１３】
上記のように、連続鋳造に使用する金属の溶解および保温用の装置を浮揚溶解装置とすることにより、溶解時に溶湯が他の物と接触しないために異物の混入が極めて少ないこと、融点の高い材料でも溶解が可能であること、熱伝導損失が小さいこと等の特徴が利用できる。また、るつぼ１の流出口１ａに装着された黒鉛製の円筒スリーブ５を冷却器６で冷却することにより、円筒スリーブ５の温度を低く抑えて、円筒スリーブ５内を通過して冷却される溶湯すなわち鋳片に、円筒スリーブ５の炭素成分が溶出して混入するのを少なく抑えることができる。
【００１４】
ここまでの構成で連続鋳造は以下のように実施される。まず浮揚溶解装置を構成するるつぼ１内に溶解材料が投入されて溶解運転が開始され、溶解材料はるつぼ１内で浮揚した状態で溶解される。溶解終了後直ちにあるいは保温運転を経た後、スターティングブロック７がその先端が流出口１ａに臨む位置まで円等スリーブ５内に下端側から挿入される。そして主に下誘導コイル３ｂへの電力を浮揚力を弱めるように調整して出湯を開始し、同時にピンチロール８を駆動してスターティングブロック７を徐々に引き抜き操作し連続鋳造運転に移行する。
【００１５】
すなわち、スターティングブロック７を徐々に引き抜くと溶湯が円筒スリーブ５内を通過する過程で冷却されて先のものから凝固して円柱状の鋳片となる。この鋳片の形成によりスターティングブロック７の引き抜き抵抗が増大するが、鋳片は先のものがスターティングブロック７の先端に溶着するので以降はその引き抜き抵抗に抗してスターティングブロック７が強制的に引き抜かれる。図１はスターティングブロック７を円筒スリーブ５から完全に引き抜いた状態を示しており、この状態からさらにスターティングブロック７を引き抜いた後は、鋳造された円柱状の鋳片がピンチロール８によって引き抜き操作され、連続鋳造が続行される。
【００１６】
ここで、浮揚溶解装置はるつぼ内の溶湯量が極端に少なくなってくると浮揚のための電力の効率が悪化してその浮揚力が急に消失することが知られている。上記の構成でこのような現象が不測に生じるとスリーブ５内に鋳片が在るために溶湯はるつぼ底に溜まり、水冷されているるつぼ１に接触することによって急速に凝固する。こうなるとそのまま再溶解することが困難となり、また鋳片を引き抜くことができなくなるので、るつぼ底に凝固している金属を取り除く必要がある。
【００１７】
この凝固金属の除去を容易に行うために、図２に示すように、円筒スリーブ５と冷却器６は周方向でこの場合それぞれ２分割された構造になっている。なお図２では円筒スリーブ５および冷却器６の分割位置を明瞭に示すために分割部に隙間をあけて図示しているが、実際には隙間がなく分割面相互はぴったり合った構造になっている。この円筒スリーブ５と冷却器６の分割部は図示のように相互に９０°位置をずらせて設け、円筒スリーブ５の分割位置を冷却器６の分割位置間の中間に位置させることにより、円筒スリーブ５の分割部を通じて溶湯が不測に外部に洩れ出すことが防止される。なお、２分割の他に３分割や４分割でも実施できる。
【００１８】
さて、上記した分割構造ではなく、円筒スリーブ５と冷却器６とが一体構造の場合は、凝固金属の除去に際し、まずピンチローラ８で引き抜かれている鋳片をピンチローラ８と冷却器６との間の適当な位置で切断しその切断口をグラインダなどで滑らかに仕上げる。そして冷却器６を適当位置まで引き下ろし、次いで円筒スリーブ５をその流出口１ａへの装着を外して鋳片の切断口よりも下方に引き下ろすことにより、るつぼ内の凝固金属を切断した残りの鋳片とともに、るつぼ内から上方に引き上げて除去する。
【００１９】
このような作業では円筒スリーブ５の引き下ろしに際し、円筒スリーブ５の内面が鋳片の切断口によって損傷しないように、上記のようなグラインダでの作業が不可欠であり、かつ円筒スリーブ５は鋳片に対して真っ直ぐにかつ慎重に引き下ろさなければ容易に抜けないなど、作業が煩雑になりかつ復旧時間が長引く。また、円筒スリーブ５を鋳片よりも下方に引き下ろすには、るつぼ１とピンチローラ８の相互間の設置間隔を相当大きくしておかなけれはならず、装置全体の設置に要する専有空間が増大するなどの問題がある。
【００２０】
これに対し、円筒スリーブ５と冷却器６とが分割構成になる上記構成の連続鋳造装置では、凝固金属の除去に際し、まず冷却器６を出湯管部１ｂ内から引き下ろしてその分割部分で分離し径方向に引き離す。そしてるつぼの流出口１ａから円筒スリーブ５の装着を外してその分割部分で径方向に引き離すことにより、円筒スリーブ５内に在った鋳片を露出させる。次いで露出した鋳片を適当な位置で切断すれば、るつぼ内の凝固金属を切断した残りの鋳片とともに、るつぼ内から上方に引き上げて容易に除去できる。
【００２１】
このように、円筒スリーブ５と冷却器６とを分割構造にしておくと、不測にるつぼ内に凝固した金属を簡単な作業で除去できて復旧時間が短縮できるとともに、円筒スリーブ５と冷却器６とを径方向に引き離すので、るつぼ１とピンチローラ８の相互間の設置間隔に余裕を持たせる必要がなく、装置全体の設置に要する専有空間が最小限に抑えるられる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、溶解部を浮揚溶解装置としたので、高純度ないし高融点金属の連続鋳造を可能とすることができるとともに、装置の設置空間を増大させることなしに、るつぼ内に不測に凝固した金属を簡単な作業で除去でき、その復旧時間が短縮できるという効果を奏する。
【００２３】
また、スリーブの分割位置を冷却器の分割位置間の中間位置に位置させることにより、スリーブの分割部を通じて溶湯が不測に外部に洩れ出すのを防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す連続鋳造装置の構成図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１るつぼ
１ａ流出口
２溶湯
３ａ上誘導コイル
３ｂ下誘導コイル
４ａ，４ｂ交流電源
５スリーブ
６冷却器
７スターティングブロック
８ピンチロール

Claims

有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口を有する良導電金属製のるつぼと、るつぼの外径側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する交流電源とを備えてなる浮揚溶解装置、前記流出口に装着され連続鋳造時にその内部を通過する溶湯を冷却し凝固させる黒鉛製のスリーブ、このスリーブを包囲して設けられこのスリーブを外表面から冷却する冷却器、および前記スリーブ内で凝固した鋳片を下方に引き抜く引き抜き装置から構成するとともに、前記スリーブと冷却器とをそれぞれ周方向で少なくとも２分割構成としたことを特徴とする連続鋳造装置。
請求項１記載の連続鋳造装置において、前記スリーブの分割位置を前記冷却器の分割位置間の中間位置に設けたことを特徴とする連続鋳造装置。