JPH0117406Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は連続鋳造用冷却鋳型に関し、特に鋳型
と水冷ジヤケツトの密着性を向上し、鋳型内の鋳
塊の急速かつ均一冷却を可能にしたものである。

従来の技術 一般に伸銅業界では生産工程の簡素化、設備費
の低減、製品歩留りの向上等の理由により、連続
鋳造法が採用されている。このような連続鋳造に
おいて、例えば矩形断面を有する鋳塊を製造する
場合には、鋳型を均一かつ急速に冷却すること
が、鋳造能力の向上及び建全な鋳塊を得るための
最良の手段であることは良く知られている。しか
し鋳型を均一かつ急速に冷却するたとは必ずしも
容易でなく、例えば第３図に示すように黒鉛製割
型鋳型１に水冷ジヤケツト２を設けた冷却鋳型で
は、鋳型１内に注入された溶湯３ａは水冷ジヤケ
ツト２により上下から冷却された鋳型１の内壁面
と接し冷却されて凝固する。このとき鋳型１の内
壁面の温度は外壁面の温度より高いため、鋳型１
の熱膨脹は外壁面より内壁面で大きく、この熱膨
脹差によつて鋳型１には熱歪が発生し、鋳型１の
外壁面と水冷ジヤケツト２が離れ、両者の間にエ
アーギヤツプ４が生じる。このエアーギヤツプ４
の部分では鋳型１の外壁面から水冷ジヤケツト２
への熱伝導が著しく低下するため、鋳型１の冷却
能力が低下し、鋳塊の引出速度が低位に制限され
る。また第４図に示すように凝固により凝固殻、
即ちシエル５が形成され、鋳塊引出側に移行する
に従つて凝固が進行し、シエル５の厚さが厚くな
るが、エアーギヤツプ４により冷却能力が低下す
るとシエル５の厚さが薄くなり、長さも長くなる
ので、シエル５の強度が低下して割れが生じ易く
なる。鋳塊３ｂに発生した割れは圧延工程を経て
も残存するので、割れ部分を切断又は面削して除
去する必要があり、これが多大の工数を要し、生
産能率及び製品歩留りの低下の一因となつてい
る。

このような水冷ジヤケツトと鋳型の接触面のエ
アーギヤツプによる冷却不良を防止するのに一般
には下記の方法が用いられている。

(1) 水冷ジヤケツトの表面に多数の小孔をあけ、
該小孔を通して真空装置により鋳型を吸着させ
る方法。

(2) 鋳型と水冷ジヤケツトの組付時に、鋳型と水
冷ジヤケツトの接触面に低融点金属をはさみ込
んで、加熱溶融することによりギヤツプを埋め
る方法。

(3) 第５図に示すように鋳型１に水冷ジヤケツト
２をボルト６により締付けて強制的に密着させ
る方法。

考案が解決しようとする問題点 上記(1)の方法は鋳型の熱応力に相当する十分な
吸着力を得ることはほとんど不可能である。また
上記(2)の方法は組付時にエアーギヤツプはない
が、鋳造開始と共に鋳型は熱歪を発生し、これに
よるエアーギヤツプは埋めることができない。

上記(3)の方法は一般に用いられているが、ボル
トが鋳型からの熱伝導で加熱されるため、その熱
膨脹により鋳型の熱歪を矯正する効果が損なわれ
る。これを回復させるために鋳造中ボルトを増締
めすることが行なわれているが、ボルト締付部分
に応力が集中し、例えば鋳型が黒鉛等の機械的強
度の比較的弱いものでは鋳型の破壊限度を越え、
ボルト孔の破損や、更には鋳型全体の破損を招
き、その個所から溶湯が洩れるという事故の恐れ
もある。

問題点を解決するための手段 本考案はこれに鑑み種々検討の結果、ボルトの
熱膨脹を吸収し、鋳型と水冷ジヤケツトの密着性
を向上し、鋳型内の鋳塊の急速かつ均一冷却を可
能にする連続鋳造用冷却鋳型を開発したもので、
鋳型に水冷ジヤケツトをボルト締付けにより密着
させた冷却鋳型において、ボルトに高温での熱膨
脹係数が小さい材質を用い、ボルト外周にボルト
より熱膨脹係数が大きい材質からなる中空管を設
け、その一端をボルト頭部に、他端を水冷ジヤケ
ツトに係止し、ボルト締付けにより中空管を介し
て水冷ジヤケツトを鋳型に押当て密着させること
を特徴とするものである。

即ち本考案は第１図に示すように鋳型１に水冷
ジヤケツト２をボルト６により締付けて強制的に
密着させるのに、ボルト６に高温での熱膨脹係数
が小さい材質、例えばインバー系合金（500℃で
８×10^-6／℃）又はセラミツク（500℃で３×
10^-6／℃）を用い、ボルト６の外周にボルト６よ
り熱膨脹係数の大きい材質、例えばステンレス鋼
（500℃で18×10^-6／℃）で造られた中空管７を設
け、その一端をボルト６の頭部に係止し、他端を
水冷ジヤケツト２のボルト６挿通孔内に設けた段
部に係止し、ボルト６の締付けにより、中空管７
を介して水冷ジヤケツト２を鋳型に押当てて密着
させたものである。

作 用 本考案は上記構成からなり、鋳造開始と共にボ
ルトは鋳型からの熱伝導によつて温度が上昇する
と共に中空管の温度を上昇する。その結果ボルト
は熱膨脹を起すも、中空管はより大きな熱膨脹を
起すため、鋳型の熱歪を矯正する方向に熱応力が
作用することになり、鋳型と水冷ジヤケツトの密
着を良好に維持し、その結果、鋳型から水冷ジヤ
ケツトの伝熱性を低下することなく、鋳型内の鋳
塊の急速かつ均一冷却が得られる。

実施例 板厚５〜30mm、板巾100〜500mmの銅又は銅合金
の水平連続鋳造装置において、黒鉛製鋳型を用
い、その上下に設けた水冷ジヤケツトを第１図に
示すようにボルト外周に中空管を取付け、ボルト
の締付けにより中空管を介して鋳型に密着させ
た。ボルトにはインバー系合金（500℃で８×
10^-6／℃）を用い、中空管にはステンレス鋼
（500℃で18×10^-6／℃）を用いた。

上記冷却鋳型を用いて鋳造した銅の鋳塊は凝固
ラインが鋳塊の巾方向に対して殆んど直線（従来
の単なるボルト締付けによる冷却鋳型を用いた鋳
造では鋳塊の巾方向に対する凝固ラインは第２図
に示すように中央部と端部で長さＨだけずれる）
となり、Ｈ≒Ｏとなつて均一な冷却が行なわれ、
その結果均一組織の鋳塊が得られた。

尚参考のため連続鋳造中の鋳型と水冷ジヤケツ
ト間の伝熱抵抗を測定したところ、８×10^-4m²hr
℃／KCalであつた。これは従来の単なるボルト
締付けの場合の伝熱抵抗60×10^-4m²hr℃／KCal
と比較し、鋳型から水冷ジヤケツトへの伝熱性が
著しく向上していることが判る。

考案の効果 このように本考案によれば、連続鋳造における
鋳塊の均一かつ急速冷却が可能となり、鋳塊の割
れや偏析等の欠陥を減少し、製品歩留りを向上
し、更に冷却能力の向上により鋳塊引出速度、即
ち製造能力を向上するばかりか、鋳型の破損がな
くなる等工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案冷却鋳型の一例を示す要部側断
面図、第２図は鋳塊の凝固線を示す説明図、第３
図は鋳造中の鋳型の変形状態を示す説明図、第４
図は鋳造中の鋳型内の溶湯凝固状態を示す説明
図、第５図は従来の鋳型と水冷ジヤケツトのボル
ト締付状態を示す側断面図である。 １……鋳型、２……水冷ジヤケツト、３ａ……
溶湯、３ｂ……鋳塊、４……エアーギヤツプ、５
……シエル、６……締付けボルト、７……中空
管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 鋳型に水冷ジヤケツトをボルト締付けにより密
   着させた冷却鋳型において、ボルトに高温での熱
   膨脹係数が小さい材質を用い、ボルト外周にボル
   トより熱膨脹係数が大きい材質からなる中空管を
   設け、その一端をボルト頭部に、他端を水冷ジヤ
   ケツトに係止し、ボルト締付けにより中空管を介
   して水冷ジヤケツトを鋳型に押当て密着させるこ
   とを特徴とする連続鋳造用冷却鋳型。