JP5530708B2 - 連続鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶湯をモールドに通して棒状の粗材を連続的に鋳造する連続鋳造装置に関する。

従来より、モールドの入口から溶湯を流し込み、モールド内を移動させながら凝固させて、モールドの出口から繰り出すことにより棒状の粗材を連続的に鋳造する連続鋳造装置の技術が示されている。

図２に示す従来の連続鋳造装置１００は、鋳型（モールド）１０１と台座（ホルダー）１０２との間に冷却水ジャケット１０３が設けられており、供給配管１０４から冷却水ジャケット１０３内に冷却水を流入させて鋳型１０１を冷却するように構成されている。また、噴射口１０５から冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｗを噴射させて、鋳型１０１から繰り出された粗材Ｍａに吹き付けて、粗材Ｍａを直接冷却するように構成されている。

なお、特許文献１には、鋳型の出口からビレットの冷却水を受ける位置までの距離が同一になるように、鋳型内径が小さいものほど鋳型長さを長く設定する技術が示されている。

特開２００７−５４８５７号公報

図２に示す従来の連続鋳造装置１００では、例えば冷却水ジャケット１０３の左右２箇所に設けられた供給配管１０４から冷却水ジャケット１０３内に冷却水Ｗを流入させる構成を有している。したがって、冷却水ジャケット１０３内で冷却水Ｗの水流が均一にならず、水流が停滞する箇所が部分的に発生して、鋳型１０１に冷却ムラが発生し、溶湯Ｍ或いは粗材Ｍａを均一に冷却することができないおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粗材をその周方向において均一に冷却することのできる連続鋳造装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の連続鋳造装置は、モールドの入口から溶湯を流し込み、モールド内を移動させながら凝固させて、モールドの出口から繰り出すことにより棒状の粗材を連続的に鋳造する連続鋳造装置であって、モールドとモールドから繰り出された粗材の少なくとも一方の周囲を回転する回転体と、回転体から回転体の回転中心側に向かって冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルとを有することを特徴としている。

本発明の連続鋳造装置によれば、回転体を回転させながら冷却水噴射ノズルから冷却水を噴射させることによって、モールドと粗材の少なくとも一方に対して回転させながら冷却水を吹き付けることができる。

したがって、冷却水の噴射量と噴射圧力を周方向において均一化でき、モールドと粗材の少なくとも一方を周方向において均一に冷却することができる。したがって、棒状の粗材をその周方向において直接又は間接的に均一に冷却することができ、冷却ムラに起因した粗材内部組織のバラツキの発生を未然に防ぐことができる。

本発明によれば、モールドとモールドから繰り出された棒状の粗材の少なくとも一方に対して、軸周りに回転させながら冷却水を吹き付けることができる。したがって、冷却水の噴射量と噴射圧力を周方向において均一化でき、モールドと粗材の少なくとも一方を周方向において均一に冷却することができる。したがって、粗材をその周方向において直接又は間接的に均一に冷却することができ、冷却ムラに起因した粗材内部組織のバラツキの発生を未然に防ぐことができる。

本実施の形態における連続鋳造装置の構成を説明する図。 従来技術を説明する図。

次に、本発明の実施の形態について以下に図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施の形態における連続鋳造装置の構成を説明する図である。
連続鋳造装置１は、図１に示すように、溶湯Ｍと接触して粗材Ｍａの形状を決定するモールド２と、モールド２を着脱可能に支持するホルダー３を備えており、ホットトップ４から引き出した溶湯Ｍをモールド２の入口から流し込み、モールド２内を下方に移動させながら凝固させて、モールド２の出口から下方に繰り出すことにより棒状の粗材Ｍａを連続的に鋳造するように構成されている。粗材Ｍａの繰り出しは、例えばモールド２の出口の下方に設けられたボトムブロックを昇降装置（いずれも図示せず）により下降させることにより行われる。ボトムブロックの下降速度は、溶湯Ｍの凝固界面Ｍｃがモールド２の出口よりも所定距離だけ上方の高さ位置に位置するように調整される。

連続鋳造装置１は、モールド２を交換することによって、断面の形状や大きさが異なる棒状の粗材Ｍａを連続鋳造することができる。モールド２は、筒形状の胴部１１を有している。胴部１１は、例えば円形断面の粗材Ｍａを生産するモールド２の場合、略円筒形で内周面の断面形状が円形に形成されている。胴部１１の軸方向一端側には、フランジ部１２が形成されている。フランジ部１２は、ホルダー３の上に載せてホットトップ４との間に挟持することによって、モールド２をホルダー３に固定できるようになっている。

ホルダー３は、台座６の上に固定されている。台座６の中央位置には、通路孔６ａが開口形成されており、モールド２の出口から下方に繰り出された粗材Ｍａを通過させることができるようになっている。

ホルダー３は、厚肉の環状部材によって構成されており、その中央には内周面２１によって断面が円形の空間部２１ａが形成されている。ホルダー３は、台座６の通路孔６ａに空間部２１ａが連通して同軸上に配置されるように台座６に固定される。

ホルダー３は、その上部にモールド２のフランジ部１２を載せて、ホルダー３の上部から空間部２１ａ内に胴部１１を垂下させた状態でモールド２を支持することができる。モールド２は、胴部１１の上部の開口が入口となり、下部の開口が出口となるようにホルダー３にセットされる。

ホルダー３の空間部２１ａ内には、内周面２１に沿って回転する回転体３１が設けられている。回転体３１は、所定幅を有するリング形状を有しており、ホルダー３にセットされたモールド２の胴部１１とモールド２から下方に繰り出された粗材Ｍａの周囲を回転するように、ホルダー３に回転可能に支持されている。回転体３１は、ギヤ２３を介してモータ２２に連結されており、モータ２２を駆動することによって予め設定された回転速度で回転されるようになっている。

回転体３１には、回転体３１の回転中心側に向かって冷却水Ｗを噴射する冷却水噴射ノズル３２が設けられている。冷却水噴射ノズル３２は、回転体３１の内周面に複数設けられており、回転体３１を回転させながら冷却水Ｗを噴射させることによってモールド２とモールド２から繰り出された粗材Ｍａの両方に対して冷却水Ｗを周方向に均一に吹き付けることができるように、互いに回転体３１の周方向及び軸方向に所定間隔をおいて配置されている。

冷却水噴射ノズル３２には、冷却水を供給するための冷却水通路３３が接続されている。冷却水通路３３は、回転体３１に形成されており、回転体３１を径方向に貫通して、通路先端が冷却水噴射ノズル３２に連通し、通路基端が回転体３１の外周面に開口している。

回転体３１の外周面とホルダー３との間には、回転体３１とホルダー３との協働によって冷却水チャンバ３４が形成されている。冷却水チャンバ３４は、冷却水供給配管３５に接続されており、図示していない供給源から冷却水Ｗの供給を受けるようになっている。したがって、冷却水Ｗを冷却水供給配管３５から冷却水チャンバ３４に供給することによって、冷却水チャンバ３４から冷却水通路３３に冷却水Ｗを流入させることができ、冷却水通路３３を流通させて冷却水噴射ノズル３２から冷却水Ｗを噴射させることができる。なお、図中で符号３６、３７は、回転体３１とホルダー３との間をシールするシール部材である。

連続鋳造装置１を用いて連続鋳造する場合、まず、モールド２をホルダー３に装着する。そして、溶湯Ｍをホットトップ４からモールド２内に流し込み、図示していない昇降機を操作して、モールド２の下部の出口から鉛直下方に粗材Ｍａを繰り出させる。その際に、回転体３１を回転させながら、冷却水噴射ノズル３２から冷却水Ｗを噴射させて、モールド２と粗材Ｍａの両方を冷却する。

上記構成を有する連続鋳造装置１によれば、回転体３１を回転させながら冷却水噴射ノズル３２から冷却水Ｗを噴射させるので、モールド２と粗材Ｍａに対する冷却水Ｗの噴射量と噴射圧力を円周方向において均一化することができる。したがって、棒状の粗材Ｍａをその周方向において直接又は間接的に均一に冷却することができ、冷却ムラに起因した粗材Ｍａの内部組織のバラツキの発生を未然に防ぐことができる。

また、連続鋳造装置１は、冷却水噴射ノズル３２から冷却水Ｗを噴射させる構造を有しているので、冷却水供給配管３５から冷却水チャンバ３４に供給される冷却水Ｗの水圧と水量を調整することによって、冷却水噴射ノズル３２から噴射される冷却水Ｗの水圧と水量を調整することができる。

例えば、図２に示すような従来装置では、噴射口１０５から噴射される冷却水の水圧を上昇させるには、冷却水ジャケット１０３内の水圧を上昇させる必要がある。しかしながら、冷却水ジャケット１０３内の水圧を上昇させるには強力なポンプが必要となり、設備費の高騰を招来し、実用的ではなかった。粗材Ｍａへの冷却水噴射量と噴射圧力が小さいと、冷却水Ｗが粗材Ｍａの表面で膜沸騰状態になりやすく、冷却速度を十分に高めることができず、鋳造サイクルの短縮化や粗材の内部組織の微細化を実現することができなかった。

これに対して、本発明の連続鋳造装置１は、冷却水噴射ノズル３２から噴射される冷却水Ｗの水圧と噴射量を容易に調整することができ、例えばモールド２及び粗材Ｍａの表面の沸騰膜を除去できる程度に、大量の冷却水を高圧で噴射することができる。したがって、冷却性能を飛躍的に向上させることができ、鋳造サイクルの短縮化や粗材内部組織の微細化を実現することができる。

また、連続鋳造装置１は、溶湯Ｍと接触して製品形状を決定する専用のモールド２と、モールド２を着脱可能に支持すると共にモールド２と粗材Ｍａの冷却を行うホルダー３とから構成される構造を有しているので、段替え時には、モールド２のみを交換すればよく、段替えの作業時間を短縮することができる。また、製品形状を変更する場合には、モールド２のみを新たに製作すればいいので、型原価を低減することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態では、モールド２と粗材Ｍａの両方に冷却水Ｗを吹き付ける場合を例に説明したが、粗材Ｍａを周方向において均一に冷却することができるものであればよく、モールド２と粗材Ｗのいずれか一方に冷却水Ｗを吹き付ける構成であってもよい。

例えば、冷却水をモールド２のみに吹き付ける場合は粗材Ｍａを間接的に冷却し、冷却水を粗材Ｍａのみに吹き付ける場合は粗材Ｍａを直接冷却することになるが、いずれの方法であっても、粗材Ｍａを周方向において均一に冷却することができる。

１ 連続鋳造装置
２ モールド
３ ホルダー
３１ 回転体
３２ 冷却水噴射ノズル
Ｗ 冷却水
Ｍ 溶湯
Ｍａ 粗材

Claims (2)

1. モールドの入口から溶湯を流し込み、モールド内を移動させながら凝固させて、モールドの出口から繰り出すことにより棒状の粗材を連続的に鋳造する連続鋳造装置であって、
   前記モールドと該モールドから繰り出された粗材の少なくとも一方の周囲を回転する回転体と、
   該回転体から前記回転体の回転中心側に向かって冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルと、
   前記モールドを着脱可能に支持するホルダーを有しており、
   前記回転体は、前記ホルダーに設けられていることを特徴とする連続鋳造装置。
2. 前記モールドは、前記ホルダーに固定され、
   前記回転体は、前記ホルダーに前記モールドの周囲を回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造装置。

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