JP4224732B2 - 金属の連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の連続鋳造法に関するものであり、特に、連続鋳造機で鋳造された液体金属が内部で凝固を開始する強制水冷された壁を有する無底の鋳型に関するものである。
スラブ（長方形の断面形状を有し、幅に対して厚さが薄い製品）用の連続鋳造用鋳型は熱伝導性の良い金属、例えば銅または銅合金で作られた４枚のプレートを組み立てて作られる。４枚のプレートは冷却液（一般に水）によって強制冷却され、鋳造空間を規定する。この鋳造空間内に導入された液体金属は鋳造空間の方向を向いたプレートの壁の所で凝固を開始する。プレート冷却水はプレートの内部に設けられた垂直方向の導管内を流れる。この冷却水の流れは鋳型の下から上へ向かう。
【０００２】
しかし、この構造は水がプレートの上端区域の最大高さに達しないという欠点を有するので、プレートの最上端部は十分に冷却される状態にまで凝固すべき液体金属と接触しない。従って、鋳型を劣化させずに満足する条件で液体金属の凝固が開始するようにするためには、鋳型内に存在する液体金属の表面（いわゆるメニスカス）を十分低い高さにしなければならなくなる。その結果、金属の凝固をプレートの高さ全体を利用して行うことができなく、効率が悪い。
【０００３】
この欠点は上記の鋳型をいわゆる「ヘッド式連続鋳造 (coulee continue en charge)」形式の設備で使用した場合に問題になる。この設備では冷却された鋳型の金属部分の上部に耐火材料で作られたブッシュ (rehausse) がさらに設けられて、鋳造空間が延長される。このブッシュの役目は溶融金属の凝固だけを行う鋳型の金属部分の上部に液体金属の貯蔵容器を常に形成しておくことにある。メニスカスはブッシュの内部にあり、それによって特に下記の利点が得られる：
1) 凝固開始の高さが鋳型の金属プレートの上端部に常に固定され、従来の鋳造機では避けられないメニスカスの高さの変動に依存することがなくなる。
2) 液体鋼を鋳型に供給するノズルの先端部もブッシュの内部に維持され、鋼がプレートの上端部に達するまでに、鋼の供給に起因する乱れを弱くすること
ができる。
この２つの利点によって、凝固開始点の高さの所で比較的安定した液体金属の流れが得られ、従って、凝固した製品の表面の品質、特に表面の均質性が良くなる。
【０００４】
しかし、この利点を十分に利用するためには、金属プレート上部内部での鋳型の冷却力が正確な凝固を開始するのに最適なものでなければならない。既に述べたように、従来の場合は冷却水が鋳型のこの区域には達しないため、従来形式の鋳型を耐火材料のブッシュと一緒に用いると、過熱されて、金属プレート上部が急速に劣化する危険がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の鋳型に比べて液体金属の凝固能力および冷却力が大幅に向上した鋳型上部を有する、金属製品、特に鋼の連続鋳造用鋳型を提供することにある。本発明の鋳型はスラブの連続鋳造用設備の金属冷却部を作るのに特に適している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却液を流す垂直方向を向いた導路を内部に有する４枚の金属プレートを組み合わせて作られた金属の連続鋳造用鋳型において、垂直方向を向いた上記導路とは独立して冷却液を流す１つまたは複数の水平方向の導路が少なくとも２枚のプレートの上部内部に設けられており、垂直方向を向いた導路はプレートの上部の下側で終わっていることを特徴とする鋳型を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの実施例のスラブ用の連続鋳造用鋳型は２枚の大きなプレートと２枚の小さなプレートとを有し、少なくとも大きなプレートの上部内部には垂直方向を向いた上記導路とは独立して冷却液を流す１つまたは複数の水平方向の導路が設けられ、垂直方向を向いた導路はプレートの上部で終わっている。
【０００８】
以下で詳細に説明するように、本発明では鋳型の少なくとも２枚のプレート、スラブの連続鋳造用鋳型では大きなプレートの上部に独立した冷却回路を有し、この冷却回路の内部では冷却水が水平方向に流れ、一般にはプレートの中央から端縁部へに向って流れる。
本発明は添付図面を参照した以下の説明からより良く理解できよう。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明のスラブの連続鋳造用鋳型の表面を構成する銅または銅合金で作られた金属プレート１の上部を示している。内側表面２（図１の後方を向いている）は鋳造空間の方向を向き、液体金属と接触してこれを凝固および冷却する。外側表面３は垂直方向の溝 (rainures) （図示せず）を有し、冷却水はこの溝の内部を矢印４で示す方向に下から上へ流れる。冷却水の回路は水の供給口と出口（図示せず）を備えた管路をさらに有している。上記の垂直方向溝と水の供給口および出口は少なくともプレート１自体に設けらる。
【００１０】
本発明では、垂直方向を向いた導路はプレート１上部の下側で終わっており、プレート１の上部には上記導路とは独立して冷却水を垂直方向でなくプレート１の中央から端縁部へ向かって水平方向へ流す手段が設けられている。図１に示す実施例では、プレート１の上部に外側表面３の方向を向いた凸部(renflement)５が形成され、この凸部の内部にはプレート１の内側表面２に対して平行な水平方向の２つの導路 6a 、6bが形成されている。これらの導路 6a 、6bは互いに隣接し、薄い仕切り7 を介して分離されている。冷却水は凸部５のプレート１の中心面の直ぐ近くで外側表面上に開口した入口8a、8bを介して各導路に水が供給される。また、各導路6a、6bの出口 8'a、8'b はプレート１の側面９、９' にそれぞれ開口している。従って、冷却水はこれら導路6a、6bの内部を通ってプレート１の中央から端縁部へ水平方向に流れる。プレート１の各半分に対して中央から端縁部へ出る独立した冷却回路を備えることによって、プレート１の上部の２つの半分上で冷却強度を対称にすることができる。
【００１１】
本発明の変形例では仕切り７を無くし、プレート１全体に対して水の供給口を中心面に配置した１つのみにすることができる。この解決策は鋳型の小さな側面で特に有効である。すなわち、鋳型の大きな側面を作る「大きなプレート」の幅は１〜２ｍであるのに対し「小さなプレート」の幅は約20cmで狭い。しかも、小さなプレートでは水の分布の対称性およびプレートの中心面に対する流れに問題がでる危険がほとんど無い。さらに、小さなプレートは短いので、冷却液をプレートの中央から入れずに１端から入れ、他端から出すこともできる。実際に、小さなプレートの入口と出口との間で液体が再加熱されても、小さなプレートの幅に対する製品の凝固および冷却の対称性に対しては大きな問題にならない。
【００１２】
導路6a、6bは高さ(h) は、水の流れ大きく乱れないようにするために例えば40〜60mmで、幅(e) は10mm以下にするのが好ましい。乱れがあまり激しくなると水とプレート１の内側表面２との間の熱交換が悪くなる。
本発明では、既に述べたように、メニスカスが鋳型の冷却された金属プレート１の上端縁に近い高さに維持されても、鋳型内の液体金属のメニスカスの高さで強い冷却が確実に行われ、従って、製品の凝固が従来の鋳型より正確に開始される。さらに、冷却水の流量を変えることができるので、必要な場合にはプレート１の中央と端部との間で熱の抽出量を大幅に調整することができ、プレート１の中央と端縁部との間で凝固および冷却に速度勾配を付けることができ、必要な場合にはプレート１の幅方向で凝固した金属の厚さを調節することができる。
【００１３】
本発明は、図２に概念的に示すスラブの連続鋳造鋳型に特に適している。この鋳型は横断面形状が長方形の鋳造空間10を内部に規定する互いに上下に重ねられた下記２つの部分で作られている：
1) 図１に示すプレートと同様な本発明の４枚のプレートを組み合せた銅または銅合金で作られた金属の部分11
2) 金属部分11の延長にある耐火材料で作られた部分12、いわゆるブッシュ (この機能に関してはすでに説明した)
【００１４】
金属部分11は２枚の大きなプレート（このうちの１つのプレート13のみを図２に示す）と２つの小さなプレート（このうちの１つのプレート14のみを図２に示す）とを組み合わせて作られる。大きなプレートは図１に示すものとほぼ同じであるが、この場合には大きなプレートの側面のすぐ近くだが側面上ではない外側表面上にに冷却水の出口15、15’が開口している。さらに、大きなプレートにはそれぞれ２本の水流用導路が形成され、２つの水の入口16、16’が設けられている。図２に示す実施例では、小さなプレート14は幅全体に渡って延びた冷却用導路を１つしか備えていない。水の出口17、17’は２つである。なお、この形状に限定されるものではない。単一の水の入口18は小さなプレート14の中心面に位置している。既に述べたように、小さなプレートの幅は短い（約20cm）ので、冷却水の右／左の不均質な分布はほとんどなく、この実施例では完全に許容可能な結果が得られる。
【００１５】
上記の冷却装置を有する小さなプレート上部の下側では、鋳型の金属部分11のプレート13、14は通常の方法で冷却される。
図２には、液体金属を収容する容器（図示せず）から鋳型に液体金属を供給する耐火材料で作られたノズル19 (このノズル19の上端部は上記容器に連結されている) も示されている。従来の連続鋳造と同様に、ノズル19の下端部は耐火材料で作られた部分12の内部に保持されている。図示した実施例では、金属はノズル19の壁に形成された２つの孔20、20’を通って鋳造空間内へ供給される。これらの孔20、20’は鋳造空間の小さな面に向ってかうノズル19の両側に形成されている。
【００１６】
本発明では、液体金属が鋳型の金属部分11と接触した時から強力に冷却され、従って、その高さの所から凝固を正確に開始させることができ、製品表面の品質を良くすることができ、さらに、鋳型の金属部分11の上側部分の過熱を避けることができる。
本発明の変形例では、小さなプレートが垂直方向の導路からなる冷却回路を備えた従来の連続鋳造用鋳型に、水平な冷却用導路を上部に有する大きなプレートを用いることができる。しかし、ヘッド式連続鋳造では鋳型の各部分とブッシュとで膨張度が異なるためこの方式は取り得ない。すなわち、組立体全体を均質に冷却すると組立体の安定性が損なわれるという問題が生じる。
本発明の鋳型は鋼のスラブとは形状および／または構成の異なる他の金属製品の連続鋳造に適用することができるということは理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の鋳型のプレートの実施例の概念的投影図。
【図２】 本発明のスラブ連続鋳造用鋳型の概念図。
【符号の説明】
１ 金属プレート 6a、6b 水平方向の導路
７ 仕切り 8a、8b 入口
8'a 、8'b 出口 ９ 側面
12 ブッシュ 13 大きなプレート
14 小さなプレート 17、17’ 出口
18 供給口

Claims (3)

1. 冷却液を流す垂直方向を向いた導路を内部に有する大きい金属プレート（ 13 ）と小さい金属プレート（ 14 ）とからなる４枚の金属プレートを組み合わせて作られた鋼のスラブの連続鋳造用鋳型であって、上記の大きい金属プレートの少なくとも１枚（ 13 ）の上部内部に、上記の垂直方向を向いた上記導路とは独立して冷却液を流す１つまたは複数の水平方向の導路（6a、6b）が設けられており、上記の垂直方向を向いた導路は上記金属プレートの上部の下側で終わっている連続鋳造用鋳型において、
   この鋳型の上側に耐火材料で作られたブッシュ (12) が乗っており、このブッシュ (12) の内部に溶融金属のメニスカスが存在することを特徴とする連続鋳造用鋳型。
2. 少なくとも大きな金属プレート（13）の各々がその上部内部に仕切り(7) によって互いに分離された冷却液を流す２つの水平方向の導路（6a、6b）を有し、各導路（6a、6b）の入口（8a、8b）は上記の大きな金属プレートのほぼ中央に位置しており、各導路の出口(8'a、8'b)は上記の大きな金属プレート(13) の側面(9) 上または側面の直ぐ近くに位置している請求項１に記載の鋳型。
3. 上記の小さな金属プレート(14)の各々が小さな金属プレート(14)の中心軸線上にある供給口(18)を有する水平方向の導路と小さな金属プレート(14)の側面上または側面のすぐ近くに位置した２つの出口（17,17') とを有する請求項２に記載の鋳型。

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