JPH0510185B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 鋳型ハウジングと； ハウジング中でハウジングから離間して支持さ
れた鋳型チユーブと； 鋳型チユーブと係合しハウジング中で鋳型チユ
ーブを支持するためにハウジングに固定された保
持プレート手段と； 金属の鋳型チユーブへの付着を防止し金属の凝
固時間を減少して鋳造金属の内部及び外部の健全
さ及び均一さを増進するために、毎分1000〜
12000サイクルの範囲の周波数及び0.00198cm〜
0.3175cmの範囲の振幅の振動を保持プレート手段
及び鋳型チユーブに与える該保持プレート手段に
関連付けられた振動手段と； 保持プレート手段から鋳型ハウジングへの振動
の伝達を最小にするために鋳型ハウジングと保持
プレート手段との間に挿入されたダンパーパツド
とから構成される高溶融点金属の連続鋳造装置。

２ 振動手段が保持プレート手段に取付けられて
いる請求の範囲第１項記載の高溶融点金属の連続
鋳造装置。

３ 振動手段が空気圧で作動される請求の範囲第
２項記載の高溶融点金属の連続鋳造装置。

４ 保持プレート手段が鋳型チユーブの両側に伸
長する離間した脚を画成する二又端部を有する一
対の保持プレートから構成され、これらの保持プ
レートが全ての側から強固に鋳型チユーブに接触
しこれを把持する請求の範囲第３項記載の高溶融
点金属の連続鋳造装置。

５ 保持プレートが鋳型チユーブと親密に接触す
るように互いにボルト止めされている請求の範囲
第４項記載の高溶融点金属の連続鋳造装置。

技術分野 本発明は一般的に金属の鋳造に関し、特に高溶
融点、即ち1426℃（2600〓）以上の溶融点を有す
る金属の連続鋳造に関する。

高温金属の連続鋳造においては、金属が冷却し
凝固するにつれて鋳造金属が鋳型に付着するのを
防止することが重要である。

背景技術 従来の連続鋼鋳造においては、溶融鋼が垂直方
向に向いた通常曲げられた鋳型チユーブ中を通過
させられる。鋳型チユーブは望ましくは銅から形
成されており典型的には正四角形あるいは長四角
形の断面形状を有している。溶融鋼が鋳型チユー
ブ中を通過するとその外部シエルが固化する。鋼
ストランドが固化を続けるにつれて、鋼ストラン
ドが鋳造装置から出るとき水平方向に移動するよ
うに90度曲げられ、その後個々のビレツトに切断
される。典型的には溶融鋼の温度は1565℃（2850
〓）であるが、あるグレードの鋼においては1426
℃（2600〓）くらいの低温である。一般的に本明
細書においては鋼鋳造に関して説明しているが、
本発明はその液体温度が1426℃（2600〓）以上の
いかなる金属あるいは金属合金の鋳造にも適用可
能である。

従来の連続鋳造装置においては、鋳型チユーブ
は溶融金属が鋳造チユーブ壁に付着するのを防止
するために振動させられる。もし鋳型チユーブの
振動が中断されるかあるいは中止されると、鋼が
銅製鋳型チユーブに付着し最終的には液体鋼コア
を包囲する完全なシエルを形成するようになる。
この静的シエルが形成されると、熱移転が中止さ
れストランドのシエルにクラツクが生じて、液体
鋼コアが吹き出すようになる。このコアの吹き出
しが起こつた場合には、鋳造作業を中止しなけれ
ばならず鋳造鋼は廃棄される。

鋳型チユーブの振動に加えて、鋳型中の液体鋼
のメニスカスに自動的にあるいは手動により例え
ば菜種油あるいは高融点粉体組成の潤滑物質が適
用される。

連続鋳型プロセスの開発中の研究及び実験の結
果、銅製鋳型チユーブ壁上に潤滑剤の流れを許容
するためにストランドの振動が必要があることが
判明した。この潤滑物質は鋼が鋳型壁に付着しな
いことを保証するものである。従来は、最も有効
な振動の周波数及び振幅はそれぞれ１分間に約60
〜120サイクル及び約0.95〜1.905cmであると信じ
られていた。さらに、振動の方向は垂直方向だ
け、即ち鋼ストランドが移動する方向に平行方向
のみに厳しく制御されていた。

横方向の鋳型の運動に起因するストランド外郭
の高い応力により、凝固中の鋼に著しい表面クラ
ツクを発生させることが発見されたので、鋳型チ
ユーブの横方向運動は全く回避されていた。その
結果、鋳造プロセス中に鋳型チユーブの横方向運
動を阻止するために大きな複雑な機械が設計され
開発された。

鋳造鋳型をスムーズに上下動させる振動システ
ムをデザインするためには非常に複雑な機械的配
置が要求される（代表的な鋳造鋳型は450Kg以上
である）。よつて、全ての横方向運動が除去され
たシステムを構成することは非常に困難なことで
あつた。事実、ほとんどの振動装置はわずかな横
方向運動（0.159cm程度）を含んでおり、この横
方向運動と約0.95〜1.905cmの範囲の振動ストロ
ークの長さとを組合わせると、ビレツトに横方向
クラツクが発生し銅製鋳型チユーブに顕著な摩耗
が起こる。その結果低品質の表面が得られること
になる。よつて連続鋼鋳造装置の全ての設計者及
びオペレータは、鋳造装置を設計しあるいは建造
するとき、鋳型チユーブのいかなる形の横方向運
動をも除去しようと努力している。

従来の鋳型振動システムは、典型的には0.95〜
1.905cmという大きなストローク長さを要求する
ので、横方向運動が起こつた場合には、ストラン
ドが銅製鋳型チユーブ壁に付着することになる。
同様に、下降しているストランドに対して鋳型が
垂直方向に移動したときには、鋼が鋳型から少量
の銅を削りとることになる。この擦り及び研削が
鋳型を摩耗させることになる。摩耗の進展につれ
て横方向運動がより顕著になるので、鋳型の摩耗
が著しく増加し、その結果鋳型を修理のために取
出しスクラツプとすることになる。通常、銅製鋳
型チユーブは約６千〜１万トンの鋼を鋳造すると
完全に摩耗することになる。

発明の開示 鋳造方向に垂直方向ないかなる運動も鋳造スト
ランドに望ましくない著しい影響を与えるという
連続鋳造装置の設計者及びオペレータの従来まで
の予想に反して、ストランドの移動方向に対して
平行な方向及び垂直な方向の非常に小さな高周波
数運動が、鋼と鋳型との間の付着を防止するばか
りでなく鋳造された鋼ストランドの品質をも改良
するということが、本出願人により発見された。

鋳型チユーブは鋳型ハウジングに取付けられた
保持プレートにより支持される。鋳型チユーブは
鋳型ハウジングと直接接触あるいは連結しないよ
うになつており、鋳型ハウジングに対して移動可
能である。１つあるいはそれ以上の振動装置が、
保持プレートを振動させるために、そして鋳型チ
ユーブを振動させるために、保持プレートに取付
けられている。振動のハウジングへの移転を最小
にするためにダンパーパツドが保持プレートと鋳
型ハウジングの取付け位置との間に連結されてい
る。振動装置は鋳型チユーブに高周波数（１分間
に1000〜1200サイクル）、低振幅（0.00198〜
0.3175cm）の振動を付与するために市場で購入で
きる装置でよい。

液体鋼から連続鋳造作業の冷却水への熱移動
は、ストランドの外郭（シエル）が冷たい銅製鋳
型壁と直接接触しているときのみ有効であるの
で、鋼と銅製鋳型の界面に沿う潤滑油の一様な流
れを許し、さらに鋳造ストランドを銅製鋳型と動
的関係に連続的に維持するところの最小の運動を
与えることにより、鋳造構造を長期間鋳型と接触
させるようにすることができ、それ故に冷たい鋳
型壁と長い保持時間を達成することができる。こ
のより長い保持時間により、より速くより息の長
い熱移転を達成することができ、これにより従来
の振動鋳型によつて得られるよりも厚いストラン
ドのシエル及びより一様なビレツト構造を得るこ
とができる。この改良された熱移転特性により、
ビレツト表面及びビレツト中のクラツクを顕著に
減少させることができる。これはより強く厚いス
トランドのシエルは鋼が液体から固体に変換する
ときに遭遇する高い応力に耐えるのに要求される
引張り強さをもつているからである。強いシエル
が迅速に形成されると、内部及び外部クラツクが
顕著に減少される。

本発明は従来の鋳型システムに関連する付着を
除去したものであり、それ故に金属と鋳型壁との
間の付着により引き起こされる端部クラツクを除
去したものである。さらに、本発明の高周波数振
動鋳型中においては、従来の低周波数振動鋳型中
に比較して、凝固しつつある鋼の表皮（スキン）
は実質上より少ない応力に晒されることになる。
従来の方法により鋳造された鋼ビレツト中に形成
された表面クラツクは製鋼所での最終製品中に取
込まれ、その結果製品検査で拒絶されスクラツプ
とされことになる。本発明によれば、これらの小
さな表面クラツクあるいは振動マークは形成され
ることがない。事実、鋳型が鋳造ストランドに対
して高周波数で動いているので、鋳型のストラン
ドに作用する速い「タタキ」作用によりストラン
ド表面はスムーズにされる。このようにして凝固
鋼表面は多くの場合に最終圧延製品と同様な表面
のスムーズさを発揮する。本発明の方法及び装置
を利用する全ての製鋼所において、この状態が鋼
を製造するために１トン当りのコストを顕著に減
少させる。

さらに、鋳造ストランドが凝固するにつれて、
鋳型壁の近辺で結晶が形成され凝集するようにな
り、さらにこれらの結晶はストランドの全ての側
面から内側方向に成長する結晶に最終的に遭遇す
るまでストランドの中心に向けて成長する。通常
１分乃至15分かかるが、この時点でストランドは
凝固することになる。しかし、結晶は中心点で互
いに結合できないので、ストランドの全長さ方向
に伸長するキヤビテイが形成される。このキヤビ
テイは通常中心穴あるいは緩みとして知られてい
る。最終圧延操作が行なわれたとき、この中心穴
が内部欠陥としてあらわれるかあるいは実際圧延
製品の破壊につながるので、この中心穴は製鋼所
にとつて非常に有害なものである。よつて、従来
の鋳造製品が圧延されて製鋼所の最終製品に形成
されるとき、こられの結晶は最終製品の物理的性
質を増進するために連続的に破壊されなければな
らない。ストランドの結晶成長の妨害は鋳型中の
液体鋼にかき回し運動を誘起する電磁波を使用す
ることにより現在実行されている。

本発明においては、鋳型の振動及びそれによつ
て起こされる鋳造金属の振動が金属中に波を発生
させ、その波がストランド全体を移動して凝固前
線を定常的に中断し破壊する。よつて進行する結
晶は連続的な分離した結晶前線を形成せずに、そ
の代りに一連の小さな強い相互作用をする互いに
交り合つた結晶前線を形成し、形成されようとす
るいかなる空所をも満すようになる。この結果ス
トランドの中心部は非常に密になり阻害効果を有
する中心穴は形成されることはない。さらに、い
かなる従来の振動鋳型システムで可能なよりも、
鋳造ストランドの全体にわたり結晶サイズはより
小さくより一様である。

さらに本発明によれば、高周波数低振幅の振動
を利用しているので、従来の鋳型アセンブリを上
昇させるための大きな力を必要とせず、また従来
のシステムで必要とされる案内テーブル及びロー
ラを必要としない。これにより設計者は、装置の
構造的部材、床スペース、負荷容量、要求される
全エネルギーを含む連続鋳造装置の全ての支持シ
ステムを設計するとき大きな自由度を持つことに
なる。上述した連続鋳造装置の全ての支持システ
ムは、従来の鋳型及び振動システムの要求により
今までのところ限定されていた。簡単な設計及び
大きな機械装置の除去が高周波及び低振幅の鋳型
振動と相俟つて、鋳型の寿命を増大させ、これに
より鋳造鋼の製造コストを減少させることにな
る。

【図面の簡単な説明】

これらの及びその他の目的及び本発明の長所は
以下の詳細な説明及び添付図面から明らかになる
であろう。添付図面において同一参照符号は幾つ
かの図面において同一構成部分を示している。

第１図は本発明による連続鋳造鋳型の縦断面
図； 第２図は第１図の−線に沿う横断面図； 第３図は第１図及び第２図の鋳型に使用される
振動アセンブリを下方向から見た展開斜視図であ
る。

発明を実施するための最良の態様 図面を参照すると、本発明の装置は第１図及び
第２図において一般的に符号１０で示されてお
り、側壁１２，１３，１４，１５、上部壁１６及
び底部壁１７を有するハウジング１１を備えてい
る。上部壁１６及び底部壁１７はそれぞれ開口１
８及び１９を有している。鋳型ハウジングは鋳造
装置中に従来の方法で支持されているが、この支
持構造は本発明の一部を構成しないので図面中に
は示されていない。

細長い曲げられた銅製鋳型チユーブ２０がその
上端部及び下端部が開口１８及び１９に整列し、
ハウジングと離間してハウジング中に支持されて
いる。鋳型チユーブは一対の実質的に平面上の保
持プレート２１及び２２に取付けられており、そ
れぞれの保持プレートはその一端が、ハウジング
の両端部においてハウジングの側壁に溶接された
あるいは固着された取付フランジ２３及び２４に
ボルト止めされるかあるいは適当な方法で固定さ
れる。保持プレートから鋳型ハウジングへの振動
の移動を阻止するために、ダンパーパツド２５が
保持プレートと取付けフランジの中間に挿入され
ている。

第２図及び第３図に最も良く示されているよう
に、保持プレートの他端は符号２６及び２７で二
又に別れており、鋳型チユーブを包囲し他の保持
プレートの対応する一対の脚２９にオーバーラツ
プする一対の脚２８を有するヨーク状構造を画成
している。保持プレートは鋳型チユーブの外部表
面に強固に係合しており鋳型チユーブをその場所
で支持するためにボルト止めされている。

少なくとも１つの振動装置３０が一方の保持プ
レートに取付けられているが、望ましくはシステ
ムの作動中に第１の振動装置が故障した場合に備
えてそのバツクアツプとして他方の保持プレート
に第２の振動装置３１が取付けられているのが良
い。これらの振動装置はどのようなタイプのもの
でもよいが、空圧で作動されるのが望ましく、モ
デル番号BVS250としてVIBCO社から市販され
ている。管路３２及び３３が、空気あるいは他の
作動液体を振動装置に供給しさらに振動装置から
排出するために各々の振動装置に接続されてい
る。

保持プレートは鋳型ハウジング内の鋳型チユー
ブの長さ方向のいかなる場所に位置づけされても
よいが、後述する冷却水スプレーシステムにでき
るだけ干渉しない場所に位置づけされるべきであ
る。

冷却水は鋳型チユーブのコーナー部に対して冷
却水のスプレーを供給するように位置付けされ
た、複数の直立したスプレー管３４，３５，３
６，３７を有するスプレー冷却システムにより鋳
型チユーブの外部表面に供給される。各々のスプ
レー管はその長さ方向にわたつて離間した複数個
のスプレーノズル３８を有している。望ましいス
プレーシステムは米国特許第4494594号に詳細に
記載されている。

本発明を図面に示し明細書中に詳しく説明して
きたが、添付された請求の範囲で定義された本発
明の精神を逸脱せずして構造上及び作動上多くの
変更が可能であることに留意すべきである。