JP5855972B2

JP5855972B2 - 連続鋳造装置

Info

Publication number: JP5855972B2
Application number: JP2012036727A
Authority: JP
Inventors: 亮史浅川; 謙一蛭川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP2013169586A

Description

本発明は、マグネシウムまたはマグネシウム合金（以下、これらを総称して「マグネシウム合金」という。）からなる鋳造物を連続して鋳造する連続鋳造装置に関する。

従来、マグネシウム合金の連続鋳造装置では、マグネシウム合金の溶湯が保持炉からタンディッシュを経由して連続鋳造用鋳型に給湯され、連続鋳造用鋳型による一次冷却、直接水冷による二次冷却を経て凝固され、連続鋳造用鋳型の延長方向に引き抜かれて鋳造物に形成される。そして、この連続鋳造装置は、一般的に縦型（垂直型）連続鋳造装置と横型（水平型）連続鋳造装置とに分類することができる。

横型（水平型）連続鋳造装置では、従来は例えば特許文献１に示すように、連続鋳造用鋳型に溶湯を導く耐火物製ノズルの開口位置や形状を調整することで連続鋳造用鋳型内部の温度分布を均一にし、表面積層（逆偏析）やブレークアウトの危険性を低減することが試みられてきた。

特開平１１−１７００１４号公報（図１および図２参照）

しかしながら、連続鋳造においては、連続鋳造用鋳型から引抜装置で鋳造物を引き抜く過程で当該連続鋳造用鋳型が鋳造方向に引っ張られて傾き、鋳造物が上下方向または左右方向に傾いた状態で引き抜かれる場合があった。このように鋳造物が角度を持って引き抜かれると、鋳造物が曲がって鋳造されてしまったり、あるいは、鋳造物の下端の位置と引抜装置に備えられた送りローラの上部の位置が合わなくなるため、鋳造物が送りローラに乗り上げてしまうといった問題があった。また、前記したように鋳造物が角度を持って引き抜かれると、連続鋳造用鋳型内部と鋳造物との間のクリアランスに偏りが生じることになるため、連続鋳造用鋳型内部の温度分布が不均一となり、鋳造物の品質が低下するという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、引抜装置によって鋳造物を引き抜く際に連続鋳造用鋳型を傾ける力が加わったとしても影響を受けることがない連続鋳造装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために本発明に係る連続鋳造装置は、供給された溶湯を溜めるタンディッシュと、このタンディッシュに接続された連続鋳造用鋳型と、この連続鋳造用鋳型から送り出される鋳造物を送りローラによって引き抜く引抜装置と、を備える連続鋳造装置であって、前記タンディッシュの前記連続鋳造用鋳型を接続する接続面に対面するように配置された固定プレートを備え、前記固定プレートは前記連続鋳造用鋳型をボルトにより締結して前記引抜装置に固定する構成とした。

このような構成を備える連続鋳造装置は、引抜装置に係止された固定プレートに連続鋳造用鋳型を係合することで、連続鋳造用鋳型を引抜装置に対して固定することができる。これにより、連続鋳造装置は、連続鋳造用鋳型が固定プレートを介して引抜装置に固定されているため、引抜装置によって鋳造物を引き抜く際に加わる力が引抜装置側に分散され、連続鋳造用鋳型が傾いて鋳造物が上下方向や左右方向に傾いた状態で引き抜かれることが防止される。

また、連続鋳造装置は、前記引抜装置が、前記タンディッシュに接続された前記連続鋳造用鋳型の両側にそれぞれ離間して設けられた右フレーム柱および左フレーム柱と、前記右フレーム柱および前記左フレーム柱に設けられ、前記水平方向に延出する右支持フレームおよび左支持フレームと、前記右支持フレームおよび前記左支持フレームの間において、前記鋳造物の引抜方向に離間して設けられた複数の前記送りローラと、前記右支持フレームおよび前記左支持フレームにそれぞれ設けられ、前記右支持フレームおよび前記左支持フレームの間において前記固定プレートを係止するプレート係止部と、を備え、前記固定プレートが、前記連続鋳造用鋳型の外径に対応した貫通穴が形成され、当該貫通穴に前記連続鋳造用鋳型がはめ込まれるとともに、両端が前記プレート係止部に係止されることが好ましい。

このような構成を備える連続鋳造装置は、引抜装置に設けられたプレート係止部に固定プレートを係止し、当該固定プレートの貫通穴に連続鋳造用鋳型をはめ込むことで、当該連続鋳造用鋳型を引抜装置に対して強固に固定することができる。

また、連続鋳造装置は、前記プレート係止部が、断面コの字状に形成され、前記固定プレートが、前記プレート係止部に両端が挟まれた状態で係止されることが好ましい。

このような構成を備える連続鋳造装置は、プレート係止部を断面コの字状に形成することで、固定プレートを容易に着脱することができる。

また、連続鋳造装置は、前記タンディッシュが、前記固定プレート側に突出する突起部を備え、前記固定プレートが、前記突起部と前記ボルトによって締結され、前記連続鋳造用鋳型が、前記貫通穴にはめ込まれるとともに、前記固定プレートと前記ボルトによって締結されることが好ましい。

このような構成を備える連続鋳造装置は、固定プレートとタンディッシュを締結するとともに、連続鋳造用鋳型と固定プレートを締結することで、タンディッシュと連続鋳造用鋳型と引抜装置と固定プレートとが一体となるように、強固に固定することができる。

また、連続鋳造装置は、前記固定プレートが、ステンレスまたは鋼よりなることが好ましい。

このような構成を備える連続鋳造装置は、固定プレートが所定の強度を有する金属によって形成されているため、引抜装置によって鋳造物を引き抜く際に加わる力が引抜装置側により分散され、連続鋳造用鋳型が傾いて鋳造物が上下方向や左右方向に傾いた状態で引き抜かれることがより防止される。

本発明に係る連続鋳造装置によれば、固定プレートを用いることで引抜装置に対して連続鋳造用鋳型を固定することができるため、引抜装置によって鋳造物を引き抜く際に連続鋳造用鋳型を傾ける力が加わったとしても、当該連続鋳造用鋳型が影響を受けることがない。

本発明の実施形態に係る連続鋳造装置の全体構成を示す概略図である。本発明の実施形態に係る連続鋳造装置が備える固定プレートとその周辺の構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る連続鋳造装置が備える固定プレートとその周辺の構成を示す平面図である。本発明の実施形態に係る連続鋳造装置が備える固定プレートを用いた位置合わせの手順を説明するための概略図であり、（ａ）は、固定プレートをタンディッシュの突起部に取り付ける様子を示す概略図、（ｂ）は、固定プレートをタンディッシュの突起部に取り付けた様子を示す概略図、（ｃ）は、連続鋳造用鋳型を固定プレートの貫通穴に取り付けた様子を示す概略図、である。本発明の実施形態に係る連続鋳造装置が備える固定プレートを用いた位置合わせの手順を説明するための概略図であり、（ａ）は、昇降装置によってタンディッシュの位置（水平線Ｌと連続鋳造用鋳型の開口の下端）を調整する様子を示す概略図、（ｂ）は、固定プレートをフレーム本体のプレート係止部に取り付けた様子を示す概略図、である。

以下、本発明の実施形態に係る連続鋳造装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図面中で部材の大きさや形状を誇張して示している場合があるとともに、一部の構成の描写を省略している場合がある。

連続鋳造装置１は、図１に示すように、金属の溶湯Ｍを連続鋳造用鋳型５０で凝固させて鋳造物Ｗ（鋳造物）を連続鋳造するものである。連続鋳造装置１は、ここでは図１に示すように、保持炉１０と、タンディッシュ２０と、溶湯供給管３０と、加圧装置４０と、連続鋳造用鋳型５０と、引抜装置６０と、固定プレート７０と、昇降装置８０と、を備えている。

溶湯Ｍは、溶解炉（図示省略）で溶融されて保持炉１０に供給される溶融金属であり、例えば、マグネシウム合金あるいはアルミニウム合金等からなる。また、鋳造物Ｗは、図１に示すように、連続鋳造装置１によって溶湯Ｍを連続鋳造して凝固させた鋳片（鋳塊）であり、例えば直径が数１０ｍｍ程度の丸棒からなる。鋳造物Ｗは、図１に示すように、引抜装置６０の送りローラ６３によって鋳造方向へ引っ張られることにより、連続鋳造用鋳型５０の鋳型面から引き出される。鋳型面から出た鋳造物Ｗは、送りローラ６３で送られながら、さらに、冷却装置（図示省略）から放水される冷却水によって強制的に二次冷却される。そして、鋳造物Ｗは、送りローラ６３によって引っ張られて所定場所へ搬送され、所望の長さに裁断される。

保持炉１０は、溶解炉（図示省略）から供給された溶湯Ｍを所定の温度に保温した状態で一時的に貯溜するものである。保持炉１０は、図１に示すように、略密閉容器状に形成されている。保持炉１０は、図１に示すように、溶湯Ｍを貯溜する有底円筒状の容器であり、例えば内径が１ｍ、深さが１．５ｍで容量が３５０ｋｇ程度のものからなる。この保持炉１０の側壁上部には、不活性ガスの供給口が設けられている（図示省略）。

保持炉１０には、図１に示すように、溶湯Ｍを加圧する加圧装置４０が取り付けられている。また、保持炉１０内の溶湯Ｍの表面と、当該保持炉１０の天井面との間の空間には、溶湯Ｍを酸化させないカバーガスとしての不活性ガスが圧縮された状態で注入されて充満されている。そのため、加圧装置４０が取り付けられた保持炉１０は、気体加圧式保持炉となっている。

タンディッシュ２０は、保持炉１０から供給された溶湯Ｍを保温した状態で一時的に貯溜する容器である。また、タンディッシュ２０の内部には、当該タンディッシュ２０内の溶湯Ｍを濾過して不要な介在物を分離するフィルタ（図示省略）が取り付けられている。また、タンディッシュ２０には、側壁の下部に、溶湯Ｍを排出して連続鋳造用鋳型５０に供給するための溶湯供給口Ｈ_１（図３参照）が２つ形成されている。また、タンディッシュ２０には、溶湯供給口Ｈ_１が形成された側壁に、固定プレート７０を固定係止するための突起部２０ａが形成されている（図３および図４参照）。なお、このタンディッシュ２０内の溶湯Ｍは、図１に示すように、当該タンディッシュ２０が溶湯供給管３０を介して保持炉１０に連通していることにより、加圧装置４０によって溶湯Ｍが加圧された状態になっている。

溶湯供給管３０は、保持炉１０内の溶湯Ｍをタンディッシュ２０に供給するものである。溶湯供給管３０は、図１に示すように、一端部側が保持炉１０に取り付けられ、他端部側がタンディッシュ２０に取り付けられている。溶湯供給管３０は、例えば内径が８０ｍｍのステンレス鋼管あるいは鋼管から構成される。

加圧装置４０は、保持炉１０内部を加圧するものである。加圧装置４０は、例えば保持炉１０内の溶湯Ｍの表面を圧縮ガスで押圧する装置で構成される。加圧装置４０の加圧値は、溶湯Ｍの金属種類等によって異なるが、例えば１〜１００ｋＰａである。

連続鋳造用鋳型（モールド）５０は、タンディッシュ２０の溶湯供給口Ｈ_１から型内に供給された溶湯Ｍを冷却しながら送り出すことによって、所定の形状に成型する冷却鋳型である。連続鋳造用鋳型５０は、例えば図２に示すように、棒状の鋳造物Ｗを連続鋳造するために略筒状に形成されている。また、連続鋳造用鋳型５０は、例えば熱伝導率の高い銅製、アルミニウム合金、ステンレス鋼、あるいは黒鉛からなり、溶湯Ｍの金属種類等によって選択される。

連続鋳造用鋳型５０は、図２および図３に示すように、ここでは２つ備えられ、その上流側開口端がタンディッシュ２０の溶湯供給口Ｈ_１に連通している。なお、連続鋳造用鋳型５０は、例えば当該連続鋳造用鋳型５０とタンディッシュ２０の溶湯供給口Ｈ_１との間に介在された鋳型取付盤（図示省略）によって、タンディッシュ２０に接続されてもよい。また、連続鋳造用鋳型５０は、図３に示すように、固定プレート７０に形成された貫通穴Ｈ_２にもはめ込まれ、図２に示すように、当該固定プレート７０にボルト（締結手段）Ｂ_１で締結されている。

連続鋳造用鋳型５０には、例えばこの連続鋳造用鋳型５０及び鋳造物Ｗを強制的に一次冷却するウォータジャケットや二次冷却する冷却水噴射ノズル装置等からなる冷却装置（図示省略）と、連続鋳造用鋳型５０の鋳造面に潤滑剤を供給して鋳造物Ｗの鋳造面が焼き付くのを防止する潤滑剤供給装置（図示省略）と、が設けられている。

引抜装置（鋳造機本体）６０は、連続鋳造用鋳型５０を介してタンディッシュ２０から鋳造物Ｗを引き抜くものである。引抜装置６０は、図１および図２に示すように、右フレーム柱６１Ａ、左フレーム柱６１Ｂ、右支持フレーム６２Ａおよび左支持フレーム６２Ｂからなるフレーム本体６１と、送りローラ６３と、プレート係止部６４と、を備えている。

右フレーム柱６１Ａおよび左フレーム柱６１Ｂは、図２および図３に示すように、タンディッシュ２０に接続された連続鋳造用鋳型５０の両側にそれぞれ離間して設けられている。また、右支持フレーム６２Ａおよび左支持フレーム６２Ｂは、図２および図３に示すように、右フレーム柱６１Ａおよび左フレーム柱６１Ｂにそれぞれ設けられており、水平方向に延出して形成されている。また、送りローラ６３は、図２に示すように、右支持フレーム６２Ａおよび左支持フレーム６２Ｂの間に複数設けられ、鋳造物Ｗの引抜方向に互いに離間して設けられている。引抜装置６０は、このような構成を備えることで、図２に示すように、連続鋳造用鋳型５０から送り出される鋳造物Ｗを送りローラ６３によって引き抜く。なお、右フレーム柱６１Ａおよび左フレーム柱６１Ｂと、右支持フレーム６２Ａおよび左支持フレーム６２Ｂと、プレート係止部６４と、はそれぞれ剛性の高い材料で構成されている。

プレート係止部６４は、図３に示すように、断面コの字状に形成され、固定プレート７０が、プレート係止部６４に両端が挟まれた状態で係止されることが好ましい。このように、連続鋳造装置１は、プレート係止部６４を断面コの字状に形成することで、固定プレート７０を容易に着脱することができる。

固定プレート（モールドサポートプレート）７０は、連続鋳造用鋳型５０を係合して当該連続鋳造用鋳型５０を引抜装置６０に対して固定するものである。固定プレート７０は、図２および図３に示すように、平板状に形成され、タンディッシュ２０の連続鋳造用鋳型５０を接続する接続面に対面するように配置されている。また、固定プレート７０は、図２および図３に示すように、連続鋳造用鋳型５０がはめ込まれる貫通穴Ｈ_２が形成されている。そして、固定プレート７０は、図２および図３に示すように、貫通穴Ｈ_２に連続鋳造用鋳型５０がはめ込まれるとともに、その両端が引抜装置６０のプレート係止部６４に係止され、ボルト（締結手段）Ｂ_２で締結される。このように、連続鋳造装置１は、引抜装置６０に設けられたプレート係止部６４に固定プレート７０を係止し、当該固定プレート７０の貫通穴Ｈ_２に連続鋳造用鋳型５０をはめ込むことで、当該連続鋳造用鋳型５０を引抜装置６０に対して強固に固定することができる。

また、固定プレート７０は、図２および図３に示すように、ボルト（締結手段）Ｂ_３によって、タンディッシュ２０の突起部２０ａとも締結されている。また、前記したように、固定プレート７０の貫通穴Ｈ_２にはめ込まれた連続鋳造用鋳型５０も、ボルト（締結手段）Ｂ_１によって、固定プレート７０と締結されている。このように、連続鋳造装置１は、固定プレート７０とタンディッシュ２０を締結するとともに、連続鋳造用鋳型５０と固定プレート７０を締結することで、タンディッシュ２０と連続鋳造用鋳型５０と引抜装置６０と固定プレート７０とが一体となるように、強固に固定することができる。

固定プレート７０は、ステンレスまたは鋼よりなることが好ましい。このように、連続鋳造装置１は、固定プレート７０を所定の強度を有する金属によって形成することで、引抜装置６０によって鋳造物Ｗを引き抜く際に加わる力が引抜装置６０側により分散され、連続鋳造用鋳型５０が傾いて鋳造物Ｗが上下方向や左右方向に傾いた状態で引き抜かれることがより防止される。

昇降装置８０は、タンディッシュ２０を上下方向に昇降させるものである。昇降装置８０は、図１に示すように、フレーム本体６１の載置部６０ａ上に配置されるとともに、その上部にタンディッシュ２０が載置される。そして、昇降装置８０は、タンディッシュ２０を昇降させることで、タンディッシュ２０に取り付けられた連続鋳造用鋳型５０と引抜装置６０の上下方向の位置合わせを行う。

以上の構成を備える連続鋳造装置１は、引抜装置６０に係止された固定プレート７０に連続鋳造用鋳型５０を係合することで、連続鋳造用鋳型５０を引抜装置６０に対して固定することができる。これにより、連続鋳造装置１は、連続鋳造用鋳型５０が固定プレート７０を介して引抜装置６０に固定されているため、引抜装置６０によって鋳造物Ｗを引き抜く際に加わる力が引抜装置６０側に分散され、連続鋳造用鋳型５０が傾いて鋳造物Ｗが上下方向や左右方向に傾いた状態で引き抜かれることが防止される。

従って、連続鋳造装置１によれば、固定プレート７０を用いることで引抜装置６０に対して連続鋳造用鋳型５０を固定することができるため、引抜装置６０によって鋳造物Ｗを引き抜く際に連続鋳造用鋳型５０を傾ける力が加わったとしても、当該連続鋳造用鋳型５０が影響を受けることがない。これにより連続鋳造装置１は、連続鋳造用鋳型５０と引抜装置６０との位置合わせ（レベル合わせ）を精度よく行うことができるため、連続鋳造用鋳型５０内部の鋳造物Ｗの温度分布を均一にし、製造される鋳造物Ｗの品質を向上させることができる。

以下、連続鋳造装置１における固定プレート７０を用いた位置合わせの手順について、図４および図５を参照しながら簡単に説明する。まず図４（ａ）に示すように、タンディッシュ２０と対面するように固定プレート７０を配置し、図４（ｂ）に示すように、タンディッシュ２０の溶湯供給口Ｈ_１と固定プレート７０の貫通穴Ｈ_２の位置を一致させた状態で、両者をボルトＢ_３によって締結する。次に、図４（ｃ）に示すように、連続鋳造用鋳型５０を固定プレート７０の貫通穴Ｈ_２に挿通するとともに、タンディッシュ２０の溶湯供給口Ｈ_１に取り付け、連続鋳造用鋳型５０と固定プレート７０をボルトＢ_１によって締結する。

次に、図５（ａ）に示すように、昇降装置８０（図示省略）によって、連続鋳造用鋳型５０の開口の下端が水平線Ｌの位置となるようにタンディッシュ２０を移動させる。ここで、水平線Ｌとは、図１に一点鎖線で示すように、複数の送りローラ６３によって形成される鋳造物Ｗの搬送路に沿って引いた仮想線のことを示している。そして、図５（ｂ）に示すように、ボルトＢ_２によって固定プレート７０をプレート係止部６４に締結する。以上の手順により、連続鋳造用鋳型５０と、固定プレート７０と、引抜装置６０と、が一体となるように固定することができるとともに、連続鋳造用鋳型５０と引抜装置６０との位置合わせを行うことができる。

この状態で連続鋳造を行うと、図１に示すように、連続鋳造用鋳型５０から引き抜かれる鋳造物Ｗの下端が送りローラ６３の搬送路である水平線Ｌに一致することになるため、鋳造物Ｗが上下方向または左右方向に曲がる現象や、鋳造物Ｗが送りローラ６３に乗り入れたりする現象を抑制することができる。また、従来は、連続鋳造用鋳型５０から鋳造物Ｗを引き抜くと、連続鋳造用鋳型５０自体が鋳造方向（図１）に引っ張られて傾くことで、引き抜かれる鋳造物Ｗの角度が変化し、これにより連続鋳造用鋳型５０内部と鋳造物Ｗとの間のクリアランス（間隙）に偏りが生じる場合があった。しかし、本発明に係る連続鋳造装置１のように、連続鋳造用鋳型５０と、固定プレート７０と、引抜装置６０と、が一体となるように固定されることで、連続鋳造用鋳型５０自体が鋳造方向（図１）に引っ張られて傾くことを防止することができる。従って、本発明に係る連続鋳造装置１によれば、従来と比較して鋳造物Ｗの品質を向上させることができる。

以上、本発明に係る連続鋳造装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１連続鋳造装置
１０保持炉
２０タンディッシュ
２０ａ突起部
３０溶湯供給管
４０加圧装置
５０連続鋳造用鋳型
６０引抜装置
６１フレーム本体
６０ａ載置部
６１Ａ右フレーム柱
６１Ｂ左フレーム柱
６２Ａ右支持フレーム
６２Ｂ左支持フレーム
６３送りローラ
６４プレート係止部
７０固定プレート（モールドサポートプレート）
８０昇降装置
Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３ボルト（締結手段）
Ｈ_１溶湯供給口
Ｈ_２貫通穴
Ｍ溶湯
Ｗ鋳造物

Claims

供給された溶湯を溜めるタンディッシュと、このタンディッシュに接続された連続鋳造用鋳型と、この連続鋳造用鋳型から送り出される鋳造物を送りローラによって引き抜く引抜装置と、を備える連続鋳造装置であって、
前記タンディッシュの前記連続鋳造用鋳型を接続する接続面に対面するように配置された固定プレートを備え、前記固定プレートは前記連続鋳造用鋳型をボルトにより締結して前記引抜装置に固定することを特徴とする連続鋳造装置。
前記引抜装置は、
前記タンディッシュに接続された前記連続鋳造用鋳型の両側にそれぞれ離間して設けられた右フレーム柱および左フレーム柱と、
前記右フレーム柱および前記左フレーム柱に設けられ、前記水平方向に延出する右支持フレームおよび左支持フレームと、
前記右支持フレームおよび前記左支持フレームの間において、前記鋳造物の引抜方向に離間して設けられた複数の前記送りローラと、
前記右支持フレームおよび前記左支持フレームにそれぞれ設けられ、前記右支持フレームおよび前記左支持フレームの間において前記固定プレートを係止するプレート係止部と、を備え、
前記固定プレートは、前記連続鋳造用鋳型の外径に対応した貫通穴が形成され、当該貫通穴に前記連続鋳造用鋳型がはめ込まれるとともに、両端が前記プレート係止部に係止されることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造装置。
前記プレート係止部は、断面コの字状に形成され、
前記固定プレートは、前記プレート係止部に両端が挟まれた状態で係止されることを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造装置。
前記タンディッシュは、前記固定プレート側に突出する突起部を備え、
前記固定プレートは、前記突起部と前記ボルトによって締結され、
前記連続鋳造用鋳型は、前記貫通穴にはめ込まれるとともに、前記固定プレートと前記ボルトによって締結されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の連続鋳造装置。
前記固定プレートは、ステンレスまたは鋼よりなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の連続鋳造装置。