JP4219123B2

JP4219123B2 - 連続鋳造用鋳型

Info

Publication number: JP4219123B2
Application number: JP2002193174A
Authority: JP
Inventors: 一彦福原; 勇一小川
Original assignee: Mishima Kosan Co Ltd
Current assignee: Mishima Kosan Co Ltd
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP2004034067A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造速度の向上に対応可能な連続鋳造用鋳型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続鋳造設備に使用される連続鋳造鋳型（以下、単に鋳型とも言う）７０は、図５に示すように一対の幅狭冷却部材である短辺部材７１、７２と、この短辺部材７１、７２を挟み込むように配置される一対の幅広冷却部材である長辺部材７３、７４とを備え、この向い合う長辺部材７３、７４の両端部にそれぞれボルト７５を取付け、バネ（図示しない）を介してナット７６で固定した構成となっている。
この短辺部材７１、７２は同じ構成となっており、図６（Ａ）、（Ｂ）、図７にそれぞれ示すように、裏面側の上下方向に多数、例えば１０本の導水溝７７が設けられた銅板７８と、銅板７８の裏面側にボルト７９によって固定された支持部材の一例であるバックプレート８０（冷却箱とも言う）とを有している。そして、バックプレート８０の上端部及び下端部にそれぞれ設けられた排水部８１及び給水部８２を介して導水溝７７に冷却水の一例である工業用水を流すことで、銅板７８の冷却を行っている。なお、銅板７８とバックプレート８０との間には、導水溝７７、排水部８１、及び給水部８２を囲むようにＯリング８３が配置されているので、連続鋳造用鋳型７０からの水漏れを防止できる。
また、長辺部材７３、７４も同じ構成となっており、銅板８４の幅が短辺部材７１、７２間の幅より長く、この銅板８４の裏面側に固定されたバックプレート８５の幅が、長辺部材７３、７４の銅板８４より長くなり、バックプレート８５に銅板８４を固定するためのボルトの個数が、短辺部材７１、７２より多くなること以外、短辺部材７１、７２と同じ構成である。
なお、この短辺部材７１、７２の銅板７８と、長辺部材７３、７４の銅板８４とで鋳型本体８６が構成されている。
【０００３】
連続鋳造作業時においては、上記した鋳型７０の上方（短辺部材７１、７２、長辺部材７３、７４の上側）から溶鋼を注ぎ、この鋳型７０により製品となる鋳片の初期凝固を行い、凝固した鋳片を鋳型７０下方より一定速度で連続して引抜いて製造している。
なお、鋳型７０に注がれる溶鋼温度及び鋳型７０出口の鋳片の表面温度は操業条件により異なるが、通常、溶鋼温度は約１５００℃程度であり、鋳型７０出口の鋳片の表面温度は８００〜１２００℃である。ここでの鋳片の内部は未凝固状態、即ち液体状態となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した連続鋳造用鋳型７０には、以下の問題がある。
図８に示すように、導水溝７７が設けられていない銅板７８の下端部付近（銅板の下端から２０ｍｍ程度の場所）の温度は３００℃近くまで上昇し、銅板７８の下端から１００ｍｍ程度の場所の温度と比較して１３０℃程度高くなっている。このため、銅板７８の下端部に位置するＯリング８３に劣化が起こり、連続鋳造用鋳型７０からの水漏れが発生する可能性がある。従って、連続鋳造用鋳型７０のメンテナンスの頻度を多くする必要があり、作業を中断しなければならない問題もあるので、作業性が悪くなる。なお、銅板７８の下端部の温度が高まることで、Ｏリング８３の劣化速度も速くなるので、Ｏリング８３の交換頻度も高まり経済的でない。
また、近年、連続鋳造作業の能率を向上させるため、鋳造速度が上昇しているが、特に、多くの連続鋳造設備で採用されている鋳片厚みの１／３〜１／２程度の鋳片厚みの鋳型を備えた連続鋳造機が出現するに至って、従来と比較して２倍、３倍の鋳造速度が採用される場合も見られるようになった。このように鋳造速度が速くなると、鋳型本体に抽出される熱量が比例的に増大するので、鋳型本体への熱負荷が増大する。従って、連続鋳造用鋳型のメンテナンスの頻度を更に多くする必要があるので、作業性を更に悪くすると共に、作業の中断によって生産性を悪化させる問題も発生する。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、連続鋳造用鋳型のメンテナンスの頻度を低減し、生産性を高めると共に経済的な連続鋳造用鋳型を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造用鋳型は、熱伝導性が良好な金属からなり、裏面側一面に多数の導水溝が設けられた鋳型本体と、該鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、該支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して前記導水溝に冷却水を流すことで前記鋳型本体の冷却を行い、しかも前記導水溝、前記排水部、及び前記給水部を囲むようにＯリングが配置されて水漏れを防止している連続鋳造用鋳型において、前記導水溝の下端位置より更に下側の前記鋳型本体に冷却通路を設け、前記鋳型本体の下端部の冷却を行う。
このように、導水溝の下端位置より更に下側の鋳型本体に冷却通路を設けるので、従来冷却通路が設けられておらず、十分な冷却が行われていなかった鋳型本体の下端部の冷却を容易に行うことができる。
本発明に係る連続鋳造用鋳型において、給水部と冷却通路を連通する冷却水供給路が設けられていることが好ましい。これにより、冷却通路への冷却水の供給が容易となる。
【０００６】
本発明に係る連続鋳造用鋳型において、鋳型本体の両端部には、冷却通路と連通する冷却孔がそれぞれ設けられていることが好ましい。これにより、例えば、鋳型本体と支持部材との密着性を高めるＯリングの配置位置に対応させて冷却水を流すことができる。
本発明に係る連続鋳造用鋳型において、冷却孔には、排水部に連通する冷却水排出路が設けられていることが好ましい。これにより、冷却通路に供給された冷却水の排水が容易となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の短辺部材の説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図２は図１（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図３（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の長辺部材の部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図、図４は計算例に係る銅板の下端部の温度分布の説明図である。
【０００８】
本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造鋳型は、前記したように、一対の幅狭冷却部材である短辺部材１０と、一対の幅広冷却部材である長辺部材とを組合せることで製造されるものであり（図５参照）、短辺部材１０は、熱伝導性が良好な金属の一例である銅からなり、裏面側一面に多数の導水溝１１（本実施の形態においては１０本）が設けられた銅板１２と、銅板１２の裏面側に取付け手段１３によって固定された支持部材の一例であるバックプレート１４（冷却箱、水箱とも言う）とを有し、バックプレート１４に設けられた給水部１５及び排水部１６を介して導水溝１１に冷却水の一例である工業用水を流すことで銅板１２の冷却を行うものである。なお、連続鋳造鋳型の長辺部材も、上記した短辺部材１０と略同様の構成であり、短辺部材１０の銅板１２と長辺部材の銅板とで鋳型本体が構成されている。このように、長辺部材は短辺部材１０の幅が異なるのみであるため説明を省略し、以下、短辺部材１０についてのみ詳しく説明する。
【０００９】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２に示すように、銅板１２（例えば、厚み１０〜１００ｍｍ程度）は、銅板１２に形成されている雌ねじ部と、雌ねじ部に螺合してバックプレート１４を締着する雄ねじ１７とからなる取付け手段１３により、例えばステンレスからなるバックプレート１４（例えば、厚み５０〜５００ｍｍ程度）に固定されている。なお、バックプレート１４の給水部１５、排水部１６、及び銅板１２の導水溝１１を囲むバックプレート１４の周辺部には溝が形成され、ここにＯリング１８を配置することで、銅板１２とバックプレート１４との密着性を向上させ、導水溝１１からの工業用水の漏れを防止している。また、雄ねじ１７を取付けるため、バックプレート１４に形成された孔１９（本実施の形態においては１５箇所）には、予め防水可能なシール座金２０が配置されており、雄ねじ１７を取付けた部分からの工業用水の漏れを防止している。
これにより、図２に示すように、バックプレート１４の下側の給水部１５に設けられた給水口２１から各導水溝１１に均一に工業用水を供給し、しかも銅板１２の下側から上側にかけて流れた工業用水を、バックプレート１４の上側の排水部１６に設けられた排水口２２から排出し、銅板１２の冷却を行っている。
【００１０】
図１（Ｂ）、図２に示すように、銅板１２の裏面側一面に設けられた導水溝１１の深さＤは、例えば、銅板１２の厚みの１／３〜２／３程度である。また、導水溝１１は、流水方向に向けて実質的に直線状となっており、所定ピッチ（例えば、１０〜４０ｍｍ程度）で形成されている。
この導水溝１１の下端位置より更に下側、即ち給水部１５の下側の銅板１２には、銅板１２の下端部に工業用水を流すための冷却通路２３が設けられている。この冷却通路２３は、バックプレート１４の下端部に配置されたＯリング１８と略同じ高さ位置（例えば、銅板１２の下端から１５〜３０ｍｍ程度）に配置され、しかも銅板１２の冷却面（表面）２４とＯリング１８との間に設けられている。冷却通路２３は、銅板１２の幅方向に渡って略直線的に設けられており、銅板１２の一端から他端までを貫通させた後、その両端部に蓋を取付けることで、銅板１２に設けられている。なお、冷却通路２３の形状は、略断面円形であり、その直径は例えば導水溝１１の深さＤの１／３〜２／３程度である。
【００１１】
冷却通路２３の長手方向中央部には、給水部１５へ連通する冷却水供給路２５が、隣合う導水溝１１の間に１つずつ、合計３つ、給水部１５から冷却通路２３へかけて傾斜した状態で設けられている。なお、冷却水供給路２５は、銅板１２を穿孔することで設ける。これにより、導水溝１１とは異なる経路で、工業用水を給水部１５から冷却通路２３へ容易に供給できる。
銅板１２の両端部には、バックプレート１４の両端部に配置されたＯリング１８と対向する位置に配置され、しかも冷却通路２３の両端部に連通する冷却孔２６がそれぞれ設けられている。この冷却孔２６も、銅板１２の高さ方向に渡って略直線的に設けられており、銅板１２の上端から下端までを貫通させた後、その両端部に蓋を取付けることで設けられている。なお、冷却孔２６の形状も、略断面円形であり、その直径も例えば導水溝１１の深さＤの１／３〜２／３程度である。
【００１２】
この冷却孔２６の上端には、排水部１６に連通する冷却水排出路２７が設けられている。この冷却水排出路２７は、銅板１２の下端部に設けられた冷却通路２３と冷却水供給路２５と略同様の構造である。
これにより、給水口２１から供給された工業用水は、給水部１５を介して多数の導水溝１１へ供給されると共に、冷却水供給路２５を通って、冷却通路２３へ供給される。そして、冷却通路２３から冷却孔２６へ流れた工業用水は、冷却水排出路２７を介して排出部１６へ流れ込み、導水溝１１を流れて排出部１６へ流れ込んだ工業用水と共に、排出口２２から排出される。
このように、Ｏリング１８の配置場所に略対応して、銅板１２内部に工業用水を流すことができるので、Ｏリング１８の劣化を抑制できる。特に、従来冷却が行われていなかった銅板１２の下端部の冷却を行うことができるので、連続鋳造用鋳型からの工業用水の漏れを防止できる。
【００１３】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型について説明するが、これはこの連続鋳造用鋳型の長辺部材であり、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の短辺部材１０と同一部材も使用されているので、同一部材には同一の番号を付し詳しい説明を省略する。なお、この長辺部材は、長辺部材の幅方向の中心線に対して線対称となった形状なので、長辺部材の幅方向中央部から右側部分についてのみ説明する。
図３に示すように、銅板３０下端部の幅方向中央部には、冷却通路３１に工業用水を流すための冷却水供給路３２が、銅板３０の下端から給水部１５までを貫通させた後、その下端部に蓋３２ａを取付けることで、銅板３０に設けられている。この冷却水供給路３２の中央部には、銅板３０下端部の幅方向中央部から端部へかけて設けられた冷却通路３１の一端部が連通されている。なお、冷却通路３１は、銅板３０の右端に貫通させた後、その右端部に蓋３２ｂを取付けることで、銅板３０に設けられている。この冷却通路３１は、バックプレート１４と同様の効果を有したバックプレート３３の下端部に配置されたＯリング１８と略同じ高さ位置（例えば、銅板３０の下端から１５〜３０ｍｍ程度）に配置され、しかも銅板３０の冷却面（表面）３４とＯリング１８との間に設けられている。なお、冷却通路３１の形状は、略断面円形であり、その直径は例えば導水溝１１の深さの１／３〜２／３程度である。
【００１４】
銅板３０の端部には、冷却通路３１の他端部に連通する冷却孔３５が、銅板３０の裏面から例えば３〜１０ｍｍ程度の位置に設けられている。この冷却孔３５は、バックプレート３３の端部に配置されたＯリング１８の配置場所よりも銅板３０の幅方向中央部側で、銅板３０の端部に設けられた雄ねじ１７の右側に配置されている。ここで、冷却孔３５は、銅板３０の下端から穿孔し、その下端部に蓋３５ａを取付けることで、銅板３０に設けられている。なお、雄ねじ１７の右側には、銅板３０の裏面側に導水溝１１と幅及び深さが同じ導水溝３６が設けられている。この導水溝３６は、給水部１５に直接的に接続されない構造となっているので、導水溝１１より長さが短くなっている。このため、冷却孔３５を、冷却通路３１の他端部から導水溝３６の下端へかけて連通させて設けている。これにより、銅板３０の下端から上端へかけて、連続する冷却孔を設ける必要がなくなるので、製造が容易になる。
これにより、給水部１５から各冷却水供給路３２を介して冷却通路３１へ流れ込む工業用水は、銅板３０下端部の幅方向中央部から両端部へかけてそれぞれ流れ、冷却孔３５を介して導水溝３６へ流れ込む。従って、銅板３０下端部の冷却をより効率的に行うことができる。
【００１５】
（計算例）
導水溝の下端位置より更に下側の鋳型本体に冷却通路を設けた本発明に係る連続鋳造用鋳型を用い、銅板の下端部の温度解析を行った結果について、図４を参照しながら説明する。なお、銅板下端からの距離が１０ｍｍ程度の場所にＯリングが、また２０ｍｍから８０ｍｍの場所にかけて工業用水の給水部がそれぞれ設けられている。
温度解析した場所は、銅板の幅方向中央部の表面側（本発明●、従来◆）と銅板の幅方向中央の裏面側（本発明▲、従来■）の２箇所である。
冷却通路が設けられていない従来使用している連続鋳造用鋳型の銅板の表面側温度は、Ｏリングの位置近傍で２８９℃となっている。また、裏面側温度は、表面側温度と比較して低くはなっているが、Ｏリングの位置で２０５℃となっており、Ｏリングが損傷し易い温度まで上昇していることが分かる。
【００１６】
一方、本発明の連続鋳造用鋳型のように、銅板の下端部に冷却通路を設けることで、表面側温度は、下側のＯリング近傍で従来の連続鋳造用鋳型と比較し、温度を約７０℃程度下げることができ、最も高い場所でも２２３℃程度と大幅に低下できたことが分かる。また、裏面側温度は、下側のＯリングの位置で１２９℃と、従来連続鋳造用鋳型と比較して、７６℃温度を下げることができた。
このことから、本発明の連続鋳造用鋳型を用いることで、従来の連続鋳造用鋳型と比較して、鋳型本体の下端部の冷却を効率的に行うことができたことが分かる。これにより、連続鋳造用鋳型を、従来より永く良好な状態で使用できるので、経済的である。
【００１７】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の連続鋳造用鋳型を構成する場合にも本発明は適用される。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の連続鋳造用鋳型においては、導水溝の下端位置より更に下側の鋳型本体に冷却通路を設けるので、従来冷却通路が設けられておらず、十分な冷却が行われていなかった鋳型本体の下端部の冷却を容易に行うことができる。これにより、鋳型本体の下端部に位置するＯリングの劣化を抑制できるので、連続鋳造用鋳型からの水漏れの発生を抑制できる。従って、連続鋳造用鋳型のメンテナンスの頻度を低減できるので、作業性が良好になる。また、鋳型本体の下端部の温度上昇を、従来と比較して抑制できるので、Ｏリングの劣化速度も従来より遅くなり、Ｏリングの交換頻度も低減でき経済的である。
また、鋳造速度が上昇した場合においても、鋳型本体の下端部への熱負荷を低減でき、作業性や生産性を良好にできるので、鋳造速度の高速度化にも対応可能な連続鋳造用鋳型を提供できる。
請求項３記載の連続鋳造用鋳型においては、例えば、鋳型本体と支持部材との密着性を高めるＯリングの配置位置に対応させて冷却水を流すことができる。従って、鋳型本体と支持部材との間に配置されたＯリングの劣化を更に抑制できるので、連続鋳造用鋳型のメンテナンスの頻度を低減でき、作業性を良好にできると共に、生産性も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の短辺部材の説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】図１（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用鋳型の長辺部材の部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】計算例に係る銅板の下端部の温度分布の説明図である。
【図５】連続鋳造鋳型の平面図である。
【図６】（Ａ）は従来例に係る連続鋳造鋳型の短辺部材の説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図７】図６（Ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図８】銅板の温度分布の説明図である。
【符号の説明】
１０：短辺部材、１１：導水溝、１２：銅板、１３：取付け手段、１４：バックプレート（支持部材）、１５：給水部、１６：排水部、１７：雄ねじ、１８：Ｏリング、１９：孔、２０：シール座金、２１：給水口、２２：排水口、２３：冷却通路、２４：冷却面、２５：冷却水供給路、２６：冷却孔、２７：冷却水排出路、３０：銅板、３１：冷却通路、３２：冷却水供給路、３２ａ、３２ｂ：蓋、３３：バックプレート、３４：冷却面、３５：冷却孔、３５ａ：蓋、３６：導水溝

Claims

熱伝導性が良好な金属からなり、裏面側一面に多数の導水溝が設けられた鋳型本体と、該鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、該支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して前記導水溝に冷却水を流すことで前記鋳型本体の冷却を行い、しかも前記導水溝、前記排水部、及び前記給水部を囲むようにＯリングが配置されて水漏れを防止している連続鋳造用鋳型において、
前記導水溝の下端位置より更に下側の前記鋳型本体に冷却通路を設け、前記鋳型本体の下端部の冷却を行うことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
請求項１記載の連続鋳造用鋳型において、前記給水部と前記冷却通路を連通する冷却水供給路が設けられていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
請求項１及び２のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型において、前記鋳型本体の両端部には、前記冷却通路と連通する冷却孔がそれぞれ設けられていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
請求項３記載の連続鋳造用鋳型において、前記冷却孔には、前記排水部に連通する冷却水排出路が設けられていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。