JP6528992B2 - Casting equipment - Google Patents

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Description

本発明は、鋳造装置に関し、さらに詳しくは、スラグ層が湯面上部に形成された合金溶湯から鋳塊を連続して製造するための鋳造装置に関する。   The present invention relates to a casting apparatus, and more particularly to a casting apparatus for continuously producing an ingot from a molten alloy in which a slag layer is formed on the upper surface of a molten metal.

合金溶湯から鋳塊を得るための鋳造方法として、従来、真空アーク再溶解法(VAR)やエレクトロスラグ再溶解法(ESR)がある。これらの方法は、水冷モールド壁で囲まれた凝固空間において、溶湯プールを形成させつつ、凝固させるものであり、積み上げるように凝固させることから、一般に積層凝固と呼ばれる凝固形態となる。この積層凝固は、凝固空間が小さいことに起因して、インゴット鋳造で発生する中心偏析や、逆V偏析といった偏析の発生を緩和することができ、また、水冷モールドの使用により、冷却速度を高めることができるため、組織が微細均一になるという利点もある。   Conventionally, as a casting method for obtaining an ingot from molten alloy, there are vacuum arc remelting (VAR) and electroslag remelting (ESR). In these methods, a molten metal pool is formed and solidified in a solidified space surrounded by a water-cooled mold wall, and since it is solidified so as to be piled up, it becomes a solidified form generally called laminated solidification. This lamination solidification can alleviate the occurrence of segregation such as central segregation and reverse V segregation which occur in ingot casting due to the small solidification space, and increase the cooling rate by using a water-cooled mold Because of the ability to do so, there is also the advantage that the tissue becomes finely uniform.

しかしながら、これらVARやESRは、再溶解用電極を製造する必要があるため、そのための多くの工数と、再溶解のためのエネルギーを必要とするという問題もあった。一方、この問題を解決する技術として、特開2007−111760号公報には、再溶解用電極を使わずに、合金溶湯を直接、水冷モールド壁で囲まれた凝固空間へ所定の注入速度で注入して、スラグ層が配置された溶湯プールを形成させつつ凝固させるとともに、合金溶湯の注入速度に応じて、水冷モールド下部より垂直方向に鋳塊を引き抜く技術が開示されている。   However, since it is necessary to manufacture the electrode for re-dissolution, these VARs and ESRs also have the problem of requiring many man-hours for that and energy for re-dissolution. On the other hand, as a technique for solving this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-111760 directly injects molten alloy at a predetermined injection rate into a solidification space surrounded by a water-cooled mold wall without using a remelting electrode. There is disclosed a technique in which a molten metal pool in which a slag layer is disposed is formed and solidified, and the ingot is drawn vertically from the lower portion of the water-cooled mold according to the injection rate of the molten alloy.

特開2007−111760号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-111760

特開2007−111760号公報では、引き抜かれた鋳塊の表面に不均一なスラグ層が形成されるという問題を解決するために、水冷モールド内のスラグ中に複数の加熱電極を設置して、スラグ温度に応じて特定の加熱電極毎に制御することで、水冷モールド内のスラグの不均一であった加熱状態が改善されてスラグ状態が均一化するので、平滑な鋳塊肌を得ることができることが記載されている。   In JP 2007-111760 A, in order to solve the problem that a non-uniform slag layer is formed on the surface of the drawn ingot, a plurality of heating electrodes are placed in the slag in the water-cooled mold, By controlling for each specific heating electrode according to the slag temperature, the uneven heating state of the slag in the water-cooled mold is improved and the slag state is uniformed, so that a smooth ingot skin can be obtained. It describes what can be done.

上記公開公報に開示された技術では、各加熱電極と、水冷モールド下部より引き抜く鋳塊との間に電圧を印加するように電源を配置している。このため、加熱電極毎に設けたスイッチの操作によって加熱電極毎に通電の制御ができ、スラグ全体の溶融状態を均一化することができる。しかしながら、水冷モールド下部から引き抜く鋳塊が一定の長さになると、この長くなった鋳塊を切断する作業が生じる。この鋳塊を切断する際には、電源の配線の一方が鋳塊に接続していることから、この接続を水冷モールド側に残った鋳塊にし直す必要があり、その作業中は、全ての加熱電極で通電が行えず、鋳造工程自体が一時的に止まってしまうという問題がある。   In the technique disclosed in the above-mentioned publication, a power supply is arranged to apply a voltage between each heating electrode and the ingot drawn out from the lower part of the water-cooled mold. For this reason, control of energization can be performed for every heating electrode by operation of the switch provided for every heating electrode, and the molten state of the whole slag can be equalized. However, when the ingot drawn out from the lower part of the water-cooled mold reaches a certain length, an operation occurs to cut the elongated ingot. When cutting this ingot, it is necessary to change the connection back to the ingot left on the water-cooled mold side since one of the power supply wires is connected to the ingot. There is a problem that the heating process can not be performed by the heating electrode and the casting process itself temporarily stops.

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、長くなった鋳塊を切断しても、加熱電極によるスラグの加熱を一時的に止めることなく連続して鋳造を行うことができるとともに、冷却モールド内のスラグの溶融状態を均一に維持することができる鋳造装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, according to the present invention, even if a long ingot is cut, casting can be continuously performed without temporarily stopping the heating of the slag by the heating electrode, and the inside of the cooling mold It is an object of the present invention to provide a casting apparatus capable of uniformly maintaining the molten state of slag.

上記の目的を達成するために、本発明に係る鋳造装置は、合金溶湯から鋳塊を連続して製造するための鋳造装置であって、湯面上部にスラグ層が形成された合金溶湯を冷却、凝固して、これにより得た鋳塊を下部より引き抜くための冷却モールドと、前記冷却モールド内のスラグ層を加熱するための加熱手段とを備え、この加熱手段は、前記スラグ層内に少なくとも一部が浸漬される複数の加熱電極と、前記冷却モールドの内側面に一部が露出するモールド内電極と、前記複数の加熱電極の各々と前記モールド内電極との間に電圧を印加する電源とを更に備えるものである。なお、合金溶湯は、鋳塊を連続して製造するために、合金溶湯を保持するタンディッシュから適宜供給すればよい。   In order to achieve the above object, the casting apparatus according to the present invention is a casting apparatus for continuously producing an ingot from a molten alloy, and cooling the molten alloy in which a slag layer is formed on the upper surface of the molten metal. A cooling mold for solidifying and extracting the ingot obtained from the lower part from the lower part, and a heating means for heating the slag layer in the cooling mold, the heating means containing at least the slag layer in the slag layer A power supply for applying a voltage between a plurality of heating electrodes partially immersed, an in-mold electrode partially exposed on the inner surface of the cooling mold, and each of the plurality of heating electrodes and the in-mold electrode And further comprising The molten alloy may be appropriately supplied from a tundish holding the molten alloy in order to continuously produce an ingot.

また、本発明に係る鋳造装置は、前記スラグ層の温度に応じて前記複数の加熱電極の各々を制御する制御装置を更に備えるようにしてもよい。この場合、前記複数の加熱電極の各々に対して、温度検出器または電流検出器を有してもよく、これら温度検出器または電流検出器の検出信号が前記制御装置に入力されるように構成してもよい。   The casting apparatus according to the present invention may further include a control device that controls each of the plurality of heating electrodes in accordance with the temperature of the slag layer. In this case, a temperature detector or a current detector may be provided for each of the plurality of heating electrodes, and a detection signal of the temperature detector or the current detector is input to the control device. You may

このように、スラグ層内に浸漬される複数の加熱電極の他に、冷却モールドの内側面に一部が露出するモールド内電極を更に設け、複数の加熱電極の各々とモールド内電極との間に電圧を印加するように電源を設置することで、冷却モールドの下部から延びる鋳塊を切断しても、加熱電極の電源配線には何らの影響もないので、加熱電極によるスラグの加熱を一時的に止めることなく連続して鋳造を行うことができる。また、複数の加熱電極の各々について加熱の制御ができるので、冷却モールド内のスラグの溶融状態を均一に維持することができる。特に、スラグ層内の加熱電極と、冷却モールド内側面に設けたモールド内電極との間に電流経路が形成されるので、冷却モールド内側面に生じるメニスカス部分のスラグについても十分に加熱することができるので、平滑な鋳塊肌をより安定的に連続して得ることができる。   Thus, in addition to the plurality of heating electrodes immersed in the slag layer, an in-mold electrode partially exposed on the inner surface of the cooling mold is further provided, and between each of the plurality of heating electrodes and the in-mold electrode Since the power supply wiring of the heating electrode has no effect even if the ingot extending from the lower part of the cooling mold is cut by installing the power supply so as to apply the voltage to the heating electrode, heating of the slag by the heating electrode is temporarily performed. Casting can be performed continuously without stopping. Further, since heating can be controlled for each of the plurality of heating electrodes, the molten state of the slag in the cooling mold can be uniformly maintained. In particular, since a current path is formed between the heating electrode in the slag layer and the in-mold electrode provided on the inner surface of the cooling mold, sufficient heating of the slag in the meniscus portion generated on the inner surface of the cooling mold may be achieved. Since it is possible, smooth ingot skin can be obtained more stably and continuously.

本発明に係る鋳造装置の一実施の形態を示す模式的な断面図である。It is a typical sectional view showing one embodiment of a casting device concerning the present invention. 図1に示す線II−IIに沿った鋳造装置の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the casting apparatus along line II-II shown in FIG. 図2に示す線III−IIIに沿った鋳造装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the casting apparatus along line III-III shown in FIG. 図3に示す線IV−IVに沿った鋳造装置の横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the casting apparatus along line IV-IV shown in FIG. 3;

以下、添付図面を参照して、本発明に係る鋳造装置の一実施の形態について説明する。なお、図面は、本発明の理解を優先するために構成を一部デフォルメまたは省略して描いており、縮尺通りのものではない。   Hereinafter, an embodiment of a casting apparatus according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. It is to be noted that the drawings are drawn with some deformation or omission of the configuration in order to give priority to the understanding of the present invention, and are not to scale.

図1に示すように、本実施の形態の鋳造装置は、合金溶湯1を保持するタンディッシュ10から供給される合金溶湯を凝固させて鋳塊6を得る冷却モールド20を備える。   As shown in FIG. 1, the casting apparatus of the present embodiment includes a cooling mold 20 for solidifying the molten alloy supplied from the tundish 10 holding the molten alloy 1 to obtain an ingot 6.

タンディッシュ10は、合金溶湯1を収容するタンディッシュ本体11と、その底部に設けた合金溶湯を排出するためのノズル12とを主に備える。ノズル12には、合金溶湯を冷却モールド20へ注入する速度を調整することができる弁(図示省略)が設けられている。タンディッシュ10と冷却モールド20との間には、合金溶湯と外気を遮断するためのシールド14が配置されている。   The tundish 10 mainly includes a tundish main body 11 for containing the molten alloy 1 and a nozzle 12 for discharging the molten alloy provided at the bottom thereof. The nozzle 12 is provided with a valve (not shown) capable of adjusting the speed at which the molten alloy is injected into the cooling mold 20. Between the tundish 10 and the cooling mold 20, a shield 14 for blocking the molten alloy and the outside air is disposed.

冷却モールド20は、タンディッシュ10から注入される合金溶湯を鋳塊とするため、垂直方向に延びるモールド本体21を備える。モールド本体21の内径や長さ(高さ)は、所望する鋳塊の大きさによって変わるものであり、例えば、円柱形状であれば、内径を200〜1000mm、長さを200〜800mm、角柱形状であれば、一片が200〜1000mm、長さを200〜800mmとしてもよい。また、冷却モールド20は、合金溶湯が注入される上側の開口部において、スラグ3を所定の温度に制御するための加熱電極30を備える。更に、冷却モールド20の鋳塊6が排出される下側の開口部には、凝固した鋳塊の引き抜きを行うための昇降装置(図示省略)や、引き抜いた鋳塊を更に冷却する2次冷却器、例えば、ミスト噴射器40を備える。   The cooling mold 20 includes a mold body 21 extending in the vertical direction in order to make the molten alloy injected from the tundish 10 into an ingot. The inner diameter and the length (height) of the mold body 21 vary depending on the desired size of the ingot, and for example, in the case of a cylindrical shape, the inner diameter is 200 to 1000 mm, the length 200 to 800 mm, and a prismatic shape If it is, one piece may be 200 to 1000 mm, and the length may be 200 to 800 mm. In addition, the cooling mold 20 is provided with a heating electrode 30 for controlling the slag 3 to a predetermined temperature at the upper opening where the molten alloy is injected. Furthermore, at the lower opening where the ingot 6 of the cooling mold 20 is discharged, a lifting device (not shown) for extracting the solidified ingot, and secondary cooling for further cooling the extracted ingot For example, a mist injector 40 is provided.

本実施の形態におけるモールド本体21及び加熱電極30のより詳しい構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2及び図3に示すように、モールド本体21は、その円筒形の上側開口部の中心の位置に、タンディッシュ10のノズル12から溶湯流2が注入されるように配置されている。尚、ノズル12は、スラグ3および溶湯に浸漬させる浸漬ノズルを用いることもできる。   The more detailed structure of the mold main body 21 and the heating electrode 30 in this Embodiment is demonstrated using FIG.2 and FIG.3. As shown in FIGS. 2 and 3, the mold body 21 is disposed so that the molten metal flow 2 is injected from the nozzle 12 of the tundish 10 at the center of the upper opening of the cylindrical shape. In addition, the nozzle 12 can also use the immersion nozzle made to immerse in the slag 3 and a molten metal.

また、この上側開口部には、複数の加熱電極30が、スラグ3全体に対して温度を制御できるように、均等に配置されている。具体的には、8本の丸棒状の加熱電極30a〜30hが、モールド本体21の溶湯流2が注入される位置を中心にして、それぞれ均等な間隔で環状に配置されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、加熱電極の形状は、平ら又は湾曲した板状にしてもよいし、また、複数の加熱電極を、2重以上の環状に配置してもよい。   Further, at the upper opening, a plurality of heating electrodes 30 are uniformly arranged so that the temperature can be controlled with respect to the entire slag 3. Specifically, eight round rod-like heating electrodes 30a to 30h are annularly arranged at equal intervals around the position where the molten metal flow 2 of the mold main body 21 is injected, but the present invention Is not limited to this configuration. For example, the shape of the heating electrode may be a flat or curved plate, or a plurality of heating electrodes may be arranged in a ring of two or more.

複数の加熱電極30は、モールド本体21の長さ方向に対してそれぞれ平行に延びるように配置されている。これら加熱電極30の上側の端部(基端)は、絶縁物34を介して支持部材33にそれぞれ固定されている。また、これら加熱電極30の下側の端部(先端)は、スラグ3に十分に浸漬する深さに位置しており、例えば、モールド内電極23の下端(底端)に位置するようにしてもよい。   The plurality of heating electrodes 30 are disposed so as to extend in parallel with the longitudinal direction of the mold body 21. The upper ends (proximal ends) of these heating electrodes 30 are respectively fixed to the support member 33 via the insulator 34. Further, lower ends (tips) of these heating electrodes 30 are located at a depth sufficient to immerse in the slag 3 and, for example, located at the lower end (bottom end) of the in-mold electrode 23 It is also good.

モールド本体21は、内部に注入される合金溶湯を冷却するための水冷部22と、電源32を介して加熱電極30と接続されるモールド内電極23と、スラグを保温するための黒鉛スリーブ25とを備える。これらはそれぞれ、モールド本体21の内側に面して設けられている。モールド内電極23は、絶縁物24を介してモールド本体21内に設けられている。   The mold body 21 includes a water cooling unit 22 for cooling the molten alloy injected into the inside, an in-mold electrode 23 connected to the heating electrode 30 via a power supply 32, and a graphite sleeve 25 for keeping the slag warm. Equipped with Each of these is provided facing the inner side of the mold body 21. The in-mold electrode 23 is provided in the mold main body 21 via the insulator 24.

モールド内電極23の下端は、加熱電極30の下端と同じ深さの位置に配置されていることが好ましいが、これに特に限定されない。また、モールド内電極23の上端は、モールド内電極23が加熱電極30と十分に通電できるような、モールド本体21の内側面におけるモールド内電極23の面積を確保できる位置であればよい。   The lower end of the in-mold electrode 23 is preferably disposed at the same depth position as the lower end of the heating electrode 30, but is not particularly limited thereto. Further, the upper end of the in-mold electrode 23 may be at a position where the area of the in-mold electrode 23 on the inner side surface of the mold main body 21 can be secured such that the in-mold electrode 23 can be sufficiently energized with the heating electrode 30.

モールド内電極23の円周方向の配置を図4に示す。図4に示すように、複数のモールド内電極23a〜23hが、モールド本体21の円周方向に沿って均等な間隔で配置されている。具体的には、8つのモールド内電極23a〜23hが、8本の加熱電極30a〜30hの各電極間に位置するように、すなわち互い違いに配置されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図4の構成とは異なり、モールド内電極23を分割配置せずに、モールド本体21の円周方向全てにわたって一体に配置してもよい。   The circumferential arrangement of the in-mold electrode 23 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the plurality of in-mold electrodes 23 a to 23 h are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the mold body 21. Specifically, eight in-mold electrodes 23a to 23h are arranged between the eight heating electrodes 30a to 30h, that is, alternately arranged, but the present invention is limited to this configuration. It is not a thing. For example, unlike the configuration of FIG. 4, the in-mold electrode 23 may be integrally disposed over the entire circumferential direction of the mold body 21 without being divided and disposed.

電源32は、配線31を介して、複数の加熱電極30a〜30hに対して並列に接続されており、また、複数のモールド内電極23a〜23hに対しても並列に接続されている。さらに、複数の加熱電極30a〜30hをそれぞれ個別に加熱の制御ができるように、配線31において、複数の加熱電極30a〜30hと電源32との間の各支線31a〜31hに、通電をオン/オフする切替器(図示省略)が設けられている。なお、本発明では、電源32を複数設けることで、個別あるいはいくつかの加熱電極毎に各加熱電極30a〜30hの加熱を制御することもできる。   The power supply 32 is connected in parallel to the plurality of heating electrodes 30 a to 30 h through the wiring 31 and is also connected in parallel to the plurality of in-mold electrodes 23 a to 23 h. Furthermore, in the wiring 31, the branch lines 31a to 31h between the plurality of heating electrodes 30a to 30h and the power supply 32 are turned on / off so that heating of the plurality of heating electrodes 30a to 30h can be controlled individually. A switch (not shown) for turning off is provided. In the present invention, by providing a plurality of power supplies 32, heating of each of the heating electrodes 30a to 30h can be controlled individually or for each of several heating electrodes.

また、モールド本体21内のスラグ3の温度を検出するために、温度検出器(図示省略)が複数配置されている。例えば、各加熱電極30の先端に、温度検出器を設けてもよい。更に、各加熱電極30には、その電極の電流を測定するための電流検出器(図示省略)が設けられている。そして、これら温度検出器および電流検出器からの検出信号が入力され、これらの信号から得られた情報に従って、スラグ3の状態を均一に保つように電源32及び加熱電極30の切替器を制御する制御装置(図示省略)が設けられている。   Moreover, in order to detect the temperature of the slag 3 in the mold main body 21, multiple temperature detectors (illustration omitted) are arrange | positioned. For example, a temperature detector may be provided at the tip of each heating electrode 30. Furthermore, each heating electrode 30 is provided with a current detector (not shown) for measuring the current of the electrode. Then, detection signals from the temperature detector and the current detector are input, and the switch of the power supply 32 and the heating electrode 30 is controlled so as to keep the state of the slag 3 uniform according to the information obtained from these signals. A controller (not shown) is provided.

加熱電極30の素材は、酸化やスラグの所定の温度に耐え得る素材であれば特に限定されず、例えば、純鉄やMo(モリブデン)、ZrO(ジルコニア)を使用したサーメット耐火物等を採用することができる。また、モールド内電極23の素材も、酸化やスラグの所定の温度に耐え得る素材であれば特に限定されず、例えば、純鉄やMo(モリブデン)、ZrO(ジルコニア)を使用したサーメット耐火物等を採用することができる。 The material of the heating electrode 30 is not particularly limited as long as it can withstand oxidation and a predetermined temperature of slag, and for example, a cermet refractory using pure iron, Mo (molybdenum), or ZrO 2 (zirconia) is adopted. can do. Further, the material of the in-mold electrode 23 is not particularly limited as long as the material can withstand a predetermined temperature of oxidation or slag, and, for example, a cermet refractory using pure iron, Mo (molybdenum) or ZrO 2 (zirconia) Etc. can be adopted.

黒鉛スリーブ25は、保温部材であり、モールド本体21内のスラグ3が形成される位置および凝固シェルの形成位置に配置することが好ましい。また、黒鉛スリーブ25は、モールド内電極23と隣接する場合、絶縁物24を介して配置する。   The graphite sleeve 25 is a heat retaining member, and is preferably disposed at a position where the slag 3 is formed in the mold main body 21 and a formation position of the solidified shell. When the graphite sleeve 25 is adjacent to the in-mold electrode 23, the graphite sleeve 25 is disposed via the insulator 24.

水冷部22は、その内側に形成される溶湯プールを冷却、凝固させるために、その内部で水が循環して流れるように構成されている。水冷部22は、黒鉛スリーブ25の下端から、モールド本体21の鋳塊が排出される下側開口部まで配置されている。   The water cooling unit 22 is configured so that water circulates and flows therein in order to cool and solidify the molten metal pool formed inside. The water cooling section 22 is disposed from the lower end of the graphite sleeve 25 to the lower opening from which the ingot of the mold body 21 is discharged.

以上のような構成を備えた本実施の形態の鋳造装置によれば、先ず、タンディッシュ10内の例えば約1500℃を有する合金溶湯1を、その底部のノズル12から、溶湯流2として冷却モールド20に注入する。合金溶湯1の注入速度は、0.3m/分以下の速度が好ましい。また、スラグ3は、詳しくは後述するが、電源32によって複数の加熱電極30とモールド内電極23との間に電圧が印加されており、これによって、均一な溶融状態を維持することができる。   According to the casting apparatus of the present embodiment having the above configuration, first, the molten alloy melt 1 having, for example, about 1500 ° C. in the tundish 10 is cooled as the molten metal flow 2 from the nozzle 12 at the bottom thereof. Inject into 20. The injection speed of the molten alloy 1 is preferably 0.3 m / min or less. In addition, although the slag 3 will be described in detail later, a voltage is applied between the plurality of heating electrodes 30 and the in-mold electrode 23 by the power supply 32, whereby a uniform molten state can be maintained.

ノズル12から注入される溶湯は、冷却モールド20の黒鉛スリーブ25の下端より上側に上面が位置する溶湯プール4を形成する。溶湯プール4と黒鉛スリーブ25内面との界面には、メニスカス4mが形成され、この部分において溶湯プール4の上面が下がる。そして、この溶湯プール4は、水冷部22で冷却されて水冷部22側にシェル5が形成され、更に冷却が進み、凝固して鋳塊6が形成される。合金溶湯1の注入速度に合わせて、昇降装置(図示省略)によって鋳塊6を冷却モールド20から下方に引き抜くことで、積層凝固を連続して行うことができる。また、この下方から出てきた鋳塊6は、ミスト噴射器40からミスト41を噴射して冷却することもできる。   The molten metal injected from the nozzle 12 forms a molten metal pool 4 whose upper surface is positioned above the lower end of the graphite sleeve 25 of the cooling mold 20. A meniscus 4m is formed at the interface between the molten metal pool 4 and the inner surface of the graphite sleeve 25, and the upper surface of the molten metal pool 4 is lowered at this portion. Then, the molten metal pool 4 is cooled by the water cooling unit 22 to form the shell 5 on the water cooling unit 22 side, and the cooling proceeds further and is solidified to form the ingot 6. By pulling out the ingot 6 downward from the cooling mold 20 by a lifting device (not shown) in accordance with the injection rate of the molten alloy 1, it is possible to continuously carry out lamination solidification. Moreover, the ingot 6 which came out from this downward direction can also inject and cool the mist 41 from the mist injector 40. FIG.

加熱電極30の制御について詳しく説明すると、制御装置では、溶湯鋼種の融点を考慮して目標スラグ温度範囲が、例えば1350〜1400℃と設定され、複数の加熱電極30の電流検出器の値が均等になるように切替器を制御する。すなわち、スラグ3の温度が高い部分では、電気抵抗が低くなり、優先的に通電するため、電流検出器の値が高くなる。よって、電流検出器の値が高い加熱電極の通電を切替器で切ることで、温度が高い部分のスラグ加熱を止める。そして、当該加熱電極の電流検出器の値が、他の電流検出器の値と等しくなったら、切替器によって通電を開始する。このような制御を繰り返し行うことで、冷却モールド20内のスラグ3の温度分布が均一になるように制御することができる。また、制御装置は、電流検出器からの検出信号に替えて又は加えて、温度検出器からの検出信号によっても、加熱電極の通電を切替器により制御してもよい。   The control device sets the target slag temperature range to, for example, 1350 ° C. to 1400 ° C. in consideration of the melting point of the molten steel, and the values of the current detectors of the plurality of heating electrodes 30 are equal. Control the switch so that That is, in the portion where the temperature of the slag 3 is high, the electric resistance is low and the current is preferentially supplied since the current is preferentially supplied. Therefore, slag heating of the part with high temperature is stopped by turning off electricity supply of the heating electrode with a high value of an electric current detector by a switch. Then, when the value of the current detector of the heating electrode becomes equal to the values of the other current detectors, energization is started by the switch. By repeating such control, the temperature distribution of the slag 3 in the cooling mold 20 can be controlled to be uniform. In addition, the control device may control the energization of the heating electrode by the switch instead of or in addition to the detection signal from the current detector by the detection signal from the temperature detector.

また、電流検出器(図示省略)の信号をフィードバックして、電源32の出力電流を一定値(設定値)に調整する制御装置を配置し、温度検出器(図示省略)の信号により制御装置(図示省略)で電源32の出力電流を調整して、スラグ3の温度を均一に保つこともできる。   Also, a control device for adjusting the output current of the power supply 32 to a fixed value (set value) by feeding back the signal of the current detector (not shown) is disposed, and the control device (not shown) is controlled by the signal The temperature of the slag 3 can be kept uniform by adjusting the output current of the power supply 32 with the illustration (not shown).

上記の制御によってスラグ3を均一な状態に維持することで、冷却モールド20からは平滑な鋳塊肌を有する鋳塊6を、連続して安定的に得ることができる。また、このように連続して鋳塊6を製造することで、一定の長さになった鋳塊6を途中で切断する必要があるが、本発明では、電源32は加熱電極30とモールド内電極23との間に電圧を印加するように配線がされていることから、加熱電極と鋳塊の間に電圧を印加する従来の技術とは異なり、鋳塊6を切断しても加熱電極30によるスラグ3の加熱が中断されることはない。   By maintaining the slag 3 in a uniform state by the above control, an ingot 6 having a smooth ingot surface can be continuously and stably obtained from the cooling mold 20. In addition, by continuously producing the ingot 6 in this manner, it is necessary to cut the ingot 6 having a certain length halfway along the way, but in the present invention, the power source 32 comprises the heating electrode 30 and the inside of the mold. Unlike the prior art in which a voltage is applied between the heating electrode and the ingot, the wiring is applied to apply a voltage between the electrode 23 and the heating electrode 30 even when the ingot 6 is cut. The heating of the slag 3 by this is not interrupted.

更に、図3に示すように、複数の加熱電極30a〜30hは、鋳塊との間に電圧を印加する従来の技術では、主に電流経路35aに電流が流れることから、モールド本体21の内壁面に生じるメニスカス4mによって沈んだ部分のスラグについては、他の部分よりも加熱環境が悪く、溶融状態が異なる場合がある。本発明では、複数の加熱電極30a〜30hは、それぞれモールド内電極23との間の電流経路35bに電流が流れることから、メニスカス4m付近に通電され、ここに沈んだスラグについても十分に加熱することができる。よって、モールド本体21内のスラグ全体を均一な溶融状態に維持でき、平滑な鋳塊肌を有する鋳塊6を得ることができる。   Furthermore, as shown in FIG. 3, in the prior art in which the plurality of heating electrodes 30a to 30h apply a voltage between the ingot and the ingot, the current flows mainly through the current path 35a. The slag in a portion sunk by the meniscus 4m generated on the wall surface may have a worse heating environment and a different melting state than the other portions. In the present invention, a plurality of heating electrodes 30a to 30h are energized in the vicinity of the meniscus 4m because current flows through the current path 35b between the plurality of heating electrodes 30a to 30h, and the slag sunk here is also sufficiently heated. be able to. Therefore, the whole slag in the mold main body 21 can be maintained in a uniform molten state, and the ingot 6 which has smooth ingot skin can be obtained.

以下の構成の鋳造装置を用いて鋳塊の製造およびスラグの加熱実験を行った。タンディッシュに保持する合金溶湯は、JIS SKD11相当の鋼種を用いた。スラグの組成を表1に示す。   Production of ingot and heating experiment of slag were conducted using a casting apparatus having the following constitution. As a molten alloy to be held in the tundish, a steel type equivalent to JIS SKD11 was used. The composition of the slag is shown in Table 1.

黒鉛スリーブが内装された冷却モールドの形状は、内側の寸法において一片が400mmの正方形である。また、鉄製のモールド内電極は、黒鉛スリーブ下端から上方に向かって、スラグ層を形成する位置に配置した。鉄製の丸棒電極を加熱電極a〜dとして、50mm間隔で配置した。加熱電極の下端は、モールド内電極の下端と同じ位置となるように配置した。   The shape of the cooling mold, in which the graphite sleeve is embedded, is a square of 400 mm in one side dimension. Further, the iron in-mold electrode was disposed at a position where the slag layer was formed upward from the lower end of the graphite sleeve. Iron round bar electrodes were arranged at intervals of 50 mm as heating electrodes a to d. The lower end of the heating electrode was disposed at the same position as the lower end of the in-mold electrode.

そして、溶湯温度を約1500℃、溶湯の注入速度が0.03m/分(30mm/分)となるように、引抜鋳造を行った。加熱電極でのスラグ加熱は、スラグの深さを約80mm、目標スラグ温度範囲を1350℃とし、電源の電流を300Aに設定して、電極の各々に配置した温度検出器の値が均等になるように電源の電流を制御しながら行った。このとき、電極の各々に配置した温度検出器で検出された温度を表2に示す。   Then, draw casting was performed so that the temperature of the molten metal was about 1500 ° C. and the injection speed of the molten metal was 0.03 m / min (30 mm / min). The slag heating at the heating electrode sets the depth of slag to about 80 mm, sets the target slag temperature range to 1350 ° C, sets the current of the power supply to 300 A, and the values of the temperature detectors arranged on each of the electrodes become equal. It did while controlling the current of the power supply. At this time, the temperatures detected by the temperature detectors disposed at each of the electrodes are shown in Table 2.

Figure 0006528992
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Figure 0006528992
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表2に示すように、スラグ温度差が、初期では約100℃あったものが、本発明の構成の場合、制御によって差が縮まり、溶融状態を均一化することができた。このようにして、鋳造初期の不均一なスラグの温度分布を、複数の加熱電極の制御によって是正し、スラグ温度を目標温度範囲内で均一化することができ、スラグの不均一凝固を防止できることが確認できた。   As shown in Table 2, in the case of the configuration of the present invention, although the slag temperature difference was about 100 ° C. at the beginning, the difference was reduced by control, and the molten state could be made uniform. In this way, nonuniform slag temperature distribution in the early stage of casting can be corrected by controlling the plurality of heating electrodes, and the slag temperature can be made uniform within the target temperature range, and nonuniform solidification of the slag can be prevented. Was confirmed.

1 合金溶湯
2 溶湯流
3 スラグ
4 溶湯プール
5 シェル
6 鋳塊
10 タンディッシュ
12 ノズル
20 冷却モールド
22 水冷部
23 モールド内電極
24 絶縁物
25 黒鉛スリーブ
30 加熱電極
31 配線
32 電源
33 支持部材
34 絶縁物
35 電流経路
40 ミスト噴射器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 alloy molten metal 2 molten metal flow 3 slag 4 molten metal pool 5 shell 6 ingot 10 tundish 12 nozzle 20 cooling mold 22 water cooling part 23 electrode in a mold 24 insulator 25 graphite sleeve 30 heating electrode 31 wiring 32 power supply 33 support member 34 insulator 35 current path 40 mist injector

Claims (3)

合金溶湯から鋳塊を連続して製造するための鋳造装置であって、
湯面上部にスラグ層が形成された合金溶湯を冷却、凝固して、これにより得た鋳塊を下部より引き抜くための冷却モールドと、
前記冷却モールド内のスラグ層を加熱するための加熱手段であって、この加熱手段が、前記スラグ層内に少なくとも一部が浸漬される複数の加熱電極と、前記冷却モールドの内側面に一部が露出するモールド内電極と、前記複数の加熱電極の各々と前記モールド内電極との間に電圧を印加する電源とを備える加熱手段と
を備える鋳造装置。
A casting apparatus for continuously producing ingots from molten alloy, comprising:
A cooling mold for cooling and solidifying the molten alloy having a slag layer formed on the upper surface of the molten metal, and extracting the ingot obtained thereby from the lower part;
Heating means for heating the slag layer in the cooling mold, the heating means including a plurality of heating electrodes of which at least a part is immersed in the slag layer, and a part of the inner surface of the cooling mold A casting apparatus comprising: a mold in-mold electrode exposed; and a power supply for applying a voltage between each of the plurality of heating electrodes and the mold in-mold electrode.
前記スラグ層の温度に応じて前記複数の加熱電極の各々を制御する制御装置を更に備える請求項1に記載の鋳造装置。   The casting apparatus according to claim 1, further comprising a control device that controls each of the plurality of heating electrodes according to the temperature of the slag layer. 前記複数の加熱電極の各々に対して、温度検出器または電流検出器を有し、これら温度検出器または電流検出器の検出信号が前記制御装置に入力されるように構成されている請求項2に記載の鋳造装置。
A temperature detector or a current detector is provided for each of the plurality of heating electrodes, and detection signals of the temperature detector or the current detector are configured to be input to the control device. Casting apparatus as described in.
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