JPH04178243A - 薄板連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄板を連続的に鋳造するための鋳型、特に竪形
鋳型に関する。

〔従来の技術〕

従来の竪形連続鋳造では、オープンモールドと呼ばれる
鋳型すなわち独立した鋳型内に場面を形成し且つ一定レ
ベルに保持して、そのメニスカス部を汲置たせず安定に
維持することにより品質のよい鋳塊を得る方法が用いら
れでいる。この場合には、鋳型の上方に、鋳型と独立し
て注湯ノズル付の湯溜まり部（タンデイツシュ）を設け
るのが一般的である。そして溶湯を溶解炉からバッチ式
に保持炉に移したものを少量づつ連続でタンデイツシュ
内に注湯し、タンデイツシュ内の湯は、その底にある注
湯ノズルから鋳型内の渦中に直接流入注湯される。

鋳型内の場面は大気による酸化防止や鋳型潤滑あるいは
湯中のスラグ微粒子の塊中への混入防止の目的でフラッ
クスなどを用いて全面カバーされる。そのカバー剤は鋳
型の進行とともに消費されるので、何らかの方法で適宜
補給する必要がある。

また場面のカバーが適切な厚みで且つ常時全面に渡りな
されているよう、監視が必要である。

さらに、鋳型内の場面レベルは厳密に制御する必要があ
り、手動の場合もあるが、特殊な制御方法が開発、実用
化されている。

特に薄い板を鋳造する場合には、鋳型の開口部の縦（厚
さ）と横（輻）との比が大きいために、注湯時の湯の流
れを均一に分配する必要がある。

また注湯ノズルを鋳型幅方向の狭い内壁間に挿入する必
要があり、ノズルと鋳型との間に充分な水平距離を取り
ずらく、両者間の場面が凝固して鋳造欠陥となるおそれ
がある。

また鋳型開口部の縦横比の大きい（薄くて板幅の広い）
ものを鋳造する場合には、場面制御、均一注湯、メニス
カス部直下からの均一凝固、などを確保することは容易
ではない。

一方、クローズドモールドと称して、タンデイツシュの
底部に鋳型の注湯開口部を挿入接合し、タンデイツシュ
内の溶湯の熱に耐えるための工夫と、人工的な疑似メニ
スカスを形成するための工夫とを合わせもった鋳型を用
いる方法もある。

この場合には鋳型の内部には湯の自由界面は存在せず、
従って鋳型内の場面制御などは不要である。しかし鋳型
の入り口部で常時タンデイツシュ内の溶湯に浸漬される
タイプの鋳型では、黒鉛のような自己潤滑性があり且つ
ｆ４湯に浸食されない材料が要求される。この場合、最
も一般的に使用されるものは黒鉛であるが、その高温部
が空気と接触するとか、溶湯中に酸素が溶解している場
合には酸化消耗するし、炭素と反応するような合金には
使用できない。さらに黒鉛はその多孔性や磨耗性の故に
水冷の銅鋳型を介して間接的に冷却する方式を取るため
冷却効率が銅鋳型の場合よりも劣る欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、従来
の竪形連続鋳造用鋳型では、困難であった薄くて広い幅
の鋳造材（鋳型開口部の縦横比の大きい）を鋳造欠陥な
く円滑ζこ高い生産性で長時間にわたって連続鋳造でき
る鋳型を従供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明による鋳型は以下の
構成としたものである。

即ち、薄板の連続鋳造用鋳型においで、鋳型を間欠的に
上下動可能な構造とし、該鋳型の少なくとも溶湯の注湯
側で且つ鋳造材と接触する面を黒鉛質の部材で構成し、
鋳型の内空上部長手方向の略全長にわたりスリットもし
くは複数の穴を分散配置した注湯ノズルを有する耐火性
の湯溜まり部をその鋳型の上部に気１！Ｈに組み合わせ
結合したことを特徴とする。

〔作　用〕

上記のように構成された鋳型を用いることにより、薄く
て広い幅の鋳造品を鋳造欠陥なく円滑に高い生産性で長
時間にわたって連続鋳造することが可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明による薄板連続鋳造用鋳型の一実施例を
示す平面図、第２図はその縦断正面図、第３図は縦断側
面図である。

図において、１は鋳型本体、２はタンデイツシュ（湯溜
まり部）で、その下部には鋳型本体１への注湯ノズル３
ａを有する耐火ブロック３が設けられている。

上記の鋳型本体ｌは、前後左右４つの水冷銅板よりなる
鋳型壁１１の内面に黒鉛ライニング１２を施した構成で
あり、その内部空間は鋳造すべき薄い板材の断面形状に
合わせて細長く形成されている。

鋳造を行うに当たっては、より良い鋳肌や安定した鋳造
を行うために鋳型を上下に間欠的に振動させて、鋳型か
ら出てきた鋳造品との間に相対的な動きを生じさせるも
のて、鋳型本体１とタンデイツシュ２とは、アルミナ質
モルタルや耐火性セラミック等のシール材４により、振
動や熱変形などにも耐える気密性のある構造で強固に一
体結合されている。従って鋳型本体ｌとともにタンデイ
ツシュ２も同時に振動する構成である。

耐火ブロック３は、その上部をタンデイツシュ底部の開
口部に嵌合すると共に、下部を鋳型内空上部に密着嵌合
した構成であり、それ等の嵌合部間の隙間にシリカ粉末
のペースト等を充填して気密に密着させることにより、
両者間の隙間から溶湯が外部に漏れないようにしている
。また鋳型本体ｌとタンデイツシュ２と間に耐火ブロン
ク３を挟むことにより、使用中にも緩むことなく確実に
固定されるようにしている。

注湯ノズル３ａは鋳型本体内への注湯が鋳型内空上部の
長手方向はぼ全長にわたって均一に行えるように、図の
場合は耐火ブロック３に上下方向に貫通する小穴をブロ
ックの長手方向に複数個はぼ等間隔に設けたものである
が、所定の幅を有するスリット等でもよい。これ等の穴
またはスリットなどの開口総面積はタンデイツシュ内の
溶湯液圧から得られる溶湯流出速度が鋳造速度に等しい
か充分見合うように決定する。

なお上記のようにタンデイツシュとノズル付き耐火ブロ
ックとを図示例のように別体に形成すると、それぞれに
適切な材質を選択したり、それらの部材を各々別々に容
易に製造できる点で有利であるが、両者を一体に形成す
ることも可能である。

上記の構成において、鋳造を行うに当たっては、鋳型を
所定の周期で間欠的に上下動させながら行うもので、図
に省略した保持炉からの溶湯をタンデイツシュ２内に流
入させる。その際タンデイツシュの湯受は部２ａから流
入させることにより、流入時の波立ちや、その際に混入
する空気やスラグなどが浮上分離される。またタンデイ
ツシュ内に滞留する溶湯Ｍは、酸化防止などの目的で使
用するフラックス等のカバー荊で場面を完全にカバーさ
れ、タンデイツシュの底部に設けられた注湯ノズル３ａ
から鋳型内へ流入する。

一方、鋳型本体１内には、予め鋳型の下方向から鋳造材
の形状にＩｌ偵の鉄板（不図示）などで鋳型底面を形成
しておき、その上部空間に溶湯を流入させる。すると、
最初の溶湯が鋳型内で凝固し且つ鉄板に固着して鋳造材
の引き出しが可能となり、その鉄板を所定の速度で下方
に引き出すことにより、板状の鋳造品が引き出され、以
後所定の形状の鋳造品が連続的に成形される。

この場合、上記注湯ノズル３ａを鋳型本体の内空上部長
手方向の略全長にわたって設けたので、鋳型内に万偏な
く注湯することができ、また鋳型とタンデイツシュとを
気密に密着させたことにより、タンデイツシュから鋳型
内に注湯する際に溶湯が空気に触れることなく良好に鋳
造することが可能となるものである。

なお、鋳型内に流入した溶湯は鋳型内面に接すると直ち
に凝固殻を形成するように、タンデイツシュ内の溶湯温
度を極力低く維持することが望ましく、また鋳造品の引
き出し速度は適宜制御するとよい。具体的には鋳造する
合金の溶融温度よりも数十度高い温度までとし、鋳造材
の表面の凝固マークが幅方向に明瞭な直線で且つクビレ
がなく規則的なピンチで現れるように、鋳造材の引き出
し速度を制御する。

実験例 上記実施例の鋳型を用いて下記の実験例１〜３の鋳造試
験を行った。

なお鋳型１の黒鉛ライニング１２は、−船釣に横型連続
鋳造機に使用される黒鉛ダイスを用い、厚さは２０■と
し、多数のダイスクリュウにより水冷銅板よりなる鋳型
壁１１の内面に密着させて取付けた。また鋳型】の内空
横断面積は２０ｍＸ３００１１１１１とした。

タンデイツシュ２はアルミナ質キャスタブル成型体を用
い、湯溜まり容量は約２０１、キャスター厚さは５０■
とした。

耐火ブロックの材質はＢＮ主体のセラミンクで、その寸
法は幅約２１閣×長さ約３０５ｍＸ高さ約３０ｍである
。注湯ノズルは、耐火ブロックの上下方向に貫通する直
径１２閣の穴を、ピッチ５０■の間隔で耐火ブロックの
幅中心線上に等間隔にあけた。

実験例１ 鋳造する合金の化学組成は、Ｆｅが２．１重量％、Ｐが
０．０２重量％、Ｚｎが０．０７重量％、Ｓｎが０１０
１重量％、残部がＣｕとした。

７００Ｈｚの中周波溶解炉で上記組成を目標に５００ｋ
ｇを木炭カバーの下に溶解し、リン脱酸を実施した。そ
して、約８００°Ｃに予熱したタンデイツシュ内に出湯
し、タンデイツシュ内に約８割程度まで湯が溜まったと
ころで鋳造を開始した。

なおタンデインシュ内の場面制御は、鋳型内と違って手
動で充分可能であった。

また炉から出湯を始めて鋳型底板の引き出し開始までの
時間は約５秒であった。また鋳造速度は６００ｗｍ１分
で一定で、この間鋳造中のタンデイツシュ内の溶湯温度
は】１１０〜１１２５℃の範囲に保った。

さらに鋳型の上下振動は振幅１腸、サイクルは２０回／
分とした。また鋳型冷却水の水温は入り口で２６℃、出
口で３２℃となるように水量を維持した。

その結果、得られた鋳塊の表面には鋳型の上下振動によ
る幅方向の凝固マークが見られるが、その後の固剤を片
面０．７−実施することで、完全に無害化することがで
きた。また上記の鋳造品を０．２５鵬まで圧延したもの
の品質チエツクをしたが、鋳造による欠陥は皆無であっ
た。

なお上記の比較例として、前記と同様の組成の合金をオ
ーブンモールドで前記と同し断面寸法の鋳造を試みた。

鋳型内の溶湯のカバーに黒鉛質粉末のフラックスを使用
し、鋳型とは独立したタンデインシュの底部には複数の
穴を開けて注湯ノズルとした。しかし鋳型内の場面制御
が困難であり、得られた鋳塊の表面は凹凸が多くて圧延
に供することはできなかった。また鋳肌の一部に割れが
発生した。

実験例２ 鋳造する合金の化学組成は、Ｚｎが３５．３重量％、Ｐ
ｂが０．０１重量％、Ｆｅが０．０２重量％、残部がＣ
ｕとした。

タンデイツシュ内の場面カバーには、黄銅用に−ａ的な
硼砂系のフラックスを使用した。またタンデイシュ内の
溶湯温度は１０００〜１０３０℃、鋳造速度は約４５０
■／分で、これら以外の条件は上記実験例１と同じにし
た。

その結果、鋳造は安定して行うことができ、得られた鋳
塊の品質も表面、内部とも健全であった。

比較例として、オーブンモールドで同し合金を上記と同
様の条件で鋳造したが、鋳塊内部ムこフラックスの微小
粒が介在しており、その後の圧延には不通であった。そ
の原因は鋳型内の場面カバーに必要なフラックスがタン
デイツシュからの溶湯の鋳型内注入時に巻き込まれて、
そのまま鋳込まれたものである。

実験例３ 鋳造する合金の化学組成は、Ｆｅが０．０３重量％、Ｚ
ｎが０．０５重量％、Ｐが０．０２重量％、残部がＣｕ
とした。

前記実験例１と同様の条件で、黒鉛ライニング付きの鋳
型で鋳造したところ、前記実験例１と同様に欠陥のない
良好な鋳造品が得られた。

一方、前記実験例１と同様の条件で、黒鉛ライニングの
ない直接水冷銅板製のクローズドモールドに鋳造したと
ころ、鋳塊の４隅に鋳型との間の摩擦のためか耳割れが
生し、その後の圧延には不適のものしか得られなかった
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、タンデイツシュか
ら鋳型内への注湯ノズル３ａを鋳型の開口部長手方向の
略全長にわたって設けたので、鋳型内に万偏なく注湯す
ることができる。また鋳型とタンデイツシュとを気密に
密着させたことにより、タンデイツシュから鋳型内に注
湯する際に溶湯が空気に触れることがないから、鋳型内
面に設けた黒鉛質部材の酸化消耗等が防止され、長時間
安定かつ良好に鋳造することが可能となり、鋳型の耐久
性および生産性を大幅に向上できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄板連続鋳造用鋳型の一実施例を
示す平面図、第２図はその縦断正面図、第３図は縦断側
面図である。 １は鋳型本体、１１は鋳型壁、１２は黒鉛質部材（黒鉛
ライニング）、２は湯溜まり部（タンデイツシュ）、３
は耐火ブロック、３ａは注湯ノズル。 第１図 ２ａ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄板を連続的に鋳造する鋳型において、鋳型を間
   欠的に上下動可能な構造とし、該鋳型の少なくとも溶湯
   の注湯側で且つ鋳造材と接触する面を黒鉛質の部材で構
   成し、鋳型の内空上部長手方向の略全長にわたりスリッ
   トもしくは複数の穴を分散配置した注湯ノズルを有する
   耐火性の湯溜まり部をその鋳型の上部に気密に組み合わ
   せ結合したことを特徴とする薄板連続鋳造用鋳型。