JPH05154613A - 水冷式銅製鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本水溝の間に増設本水溝およびそれへの分岐
溝を形成した場合、ボルト締付け部領域における冷却効
果が均一に増大する水冷式銅製鋳型の提供。 【構成】 スリット２を形成した銅板１にバックフレー
ムをボルト締めすることでスリットによる冷却用水溝を
備え、ボルト締付け部領域Ｘでは他の領域Ｙよりも本水
溝２ａ間の間隔が広くなっている水冷式銅製鋳型におい
て、ボルト締付け部領域では左右両本水溝の間の中間部
に、ボルト螺入孔５ａを避けて増設本水溝２ｂを形成
し、本水溝から増設本水溝への分岐溝２ｄを形成すると
ともに、その分岐溝と、本水溝の分岐部２ｃとの少なく
とも一方について、本水溝および増設本水溝よりも通水
断面を多くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願は、冷却水の流量及び流速を
冷却用水溝（以下、スリットともいう）の幅あるいは深
さを適切に広く、そして深くすることにより、分岐後の
冷却水の流量及び流速の低下を防止した、均一冷却機能
を有する水冷式銅製鋳型に関する。

【０００２】

【従来の技術】スリットを有する水冷式銅製鋳型はバッ
クフレームとボルト締めされている。ボルト締付け部領
域Ｘはスリット間領域Ｙよりスリットの間隔は広く、冷
却は悪くなっていた（図２）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため、スリットを
途中で分岐し、Ｘ領域にスリットを増設する必要があっ
た。しかし、単なるスリットの増設は、スリット断面積
が増加するため、冷却水の流速が低下し、逆にスリット
増設部の冷却効果が低下する問題があった（図３）。

【０００４】本願は、この欠点を解消するもので、分岐
増設スリットのスリット幅及び深さを適切に広くそして
深くすることによって、均一冷却を可能とする水冷式銅
製鋳型を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、冷却用水溝を備えた水冷式銅製鋳型にお
いて、銅板とバックフレームとの締付け部領域の冷却を
向上させるために、冷却用本水溝より分岐した分岐水溝
を締付け部領域に設けると共に、この分岐水溝の分岐領
域に相当する本水溝及び分岐水溝の水溝幅を、本水溝幅
の１ないし３倍に、及び／又はそれらの水溝深さを、本
水溝の深さの１ないし２倍に構成したことを特徴とす
る。

【０００６】

【実施例】以下、本願発明の実施例を図１に基いて詳述
する。

【０００７】図１は、本発明の一実施例鋳型で、（ａ）
はその構成説明図を示し、（ｂ）は（ａ）図のＣ−Ｃ線
及びＤ−Ｄ線矢視の断面構成図である（Ｄ−Ｄ線矢視に
相当する箇所は点線で図示した）。

【０００８】冷却用水溝（スリット）２を内側に備えた
銅板１はバックフレーム３とはＯリング４を介して締付
けボルト５にて一体化されている。

【０００９】図２の従来例鋳型に見られるように、スリ
ット間隔は、ボルト締付け部領域Ｘにおいてそれ以外の
スリット間領域Ｙよりも広く、このため、ボルト締付け
部領域Ｘにあっては、従来は冷却効率が悪くなっていた
のである。

【００１０】図１の本発明実施例鋳型にあっては、上記
領域Ｘの冷却効率を向上させるために、冷却用本水溝２
ａより分岐した分岐水溝２ｂを上記領域Ｘに設けると共
に、この分岐水溝２ｂの分岐領域Ｚに相当する本水溝２
ｃ及び分岐水溝２ｄの水溝幅（以下、２ａ及び２ｂの水
溝幅をｗ、２ｃ及び２ｄの水溝幅をＷで表すことがあ
る）Ｗを、本水溝幅ｗの１ないし３倍に、及び／又はそ
れらの水溝深さ（以下、２ａ及び２ｂの水溝深さをｔ、
２ｃ及び２ｄの水溝深さをＴで表わすことがある）Ｔ
を、本水溝の深さｔの１ないし２倍に構成してある。

【００１１】図４は、従来例鋳型（ａ）、単なる分岐ス
リット増設鋳型（ｂ）、及び本発明実施例鋳型（ｃ）の
スリット幅と各スリットに於ける冷却水の流速測定位置
を示している。なお、ｖ₁ないしｖ₅上に示した矢印は冷
却水の流れ方向を示し、またスリット深さは各鋳型同一
である。

【００１２】図５は、図４の各鋳型に於けるｖ₁ないし
ｖ₅の流速実測値である。従来例鋳型（ａ）のスリット
の途中で同寸法のスリットを単に増設した分岐スリット
増設鋳型（ｂ）の冷却水の流速ｖ₂及びｖ₃は、３．５ｍ
／ｓｅｃ及び３．０ｍ／ｓｅｃであり、従来例鋳型にお
けるｖ₁と比較して６０〜７０％の流速に低下してい
る。

【００１３】一方、本発明実施例鋳型（ｃ）におけるｖ
₄及びｖ₅の流速は、５ｍ／ｓｅｃ及び４．９ｍ／ｓｅｃ
であり、流速は従来例鋳型（ａ）と同じである。

【００１４】上記比較により、スリット途中より分岐ス
リットを増設する場合には、分岐前のスリット幅及び深
さを適切に広く、そして深くすることが、重要であるこ
とが分かる。

【００１５】分岐スリット増設部のスリット幅は、スリ
ット深さとの関連から、１〜３倍（好ましくは１．５
倍）、また、スリット深さは、１〜２倍（好ましくは
１．３倍）が適当である。

【００１６】図６は、鋳造条件として、鋳造速度が２０
０ｃｍ／ｍｉｎ、冷却水の流速が７ｍ／ｓｅｃ、冷却水
温度が３５℃の時の、従来例鋳型（ａ）、単に分岐スリ
ットを増設しただけの鋳型（ｂ）、及び本発明実施例鋳
型（ｃ）の鋳造時の鋳型温度を測定して、その温度分布
を示した説明図である。

【００１７】図６によれば、従来例鋳型では、鋳造面の
温度が２００℃〜２５０℃であり、５０℃の温度差があ
る。また、単に分岐スリットを増設しただけの鋳型で
は、２０５℃〜２４８℃である。一方、本発明実施例鋳
型では２００℃〜２０５℃である。このことは、分岐ス
リットの効果を上げるためには、分岐スリット増設部の
スリット幅、深さを適切に広くあるいは深くし、冷却水
の流速を維持することが重要であることを示している。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、冷却用水溝を有す
る水冷式銅製鋳型において、銅板とバックフレームとの
締付け部領域の冷却効率を高めるためには、単に本水溝
と同寸法の水溝を本水溝の途中から増設して分岐スリッ
ト増設型鋳型としても何んら冷却効率の向上は得られ
ず、本発明の如く、分岐領域に相当する本水溝及び分岐
水溝の水溝幅及び／又は深さを、所定の広さ及び深さに
することによってはじめて、分岐後の冷却水の流量及び
流速の低下は防止され、均一な冷却機能を有する水冷式
銅製鋳型が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例鋳型で、（ａ）はその構成説明
図、（ｂ）は（ａ）図のＣ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線矢視の断
面構成図である。

【図２】従来例鋳型で、（ａ）はその構成説明図、
（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ線矢視の断面構成図である。

【図３】従来例鋳型に単に分岐スリットを増設した鋳型
で、（ａ）はその構成説明図、（ｂ）は（ａ）図のＢ−
Ｂ線矢視の断面構成図である。

【図４】冷却水の流速測定位置及びスリット寸法を示す
構成説明図で、（ａ）は従来例鋳型、（ｂ）は単なる分
岐スリット増設鋳型、（ｃ）は本発明実施例鋳型を示
す。

【図５】図４の測定位置に於ける冷却水の流速を比較し
て示したグラフ。

【図６】従来例鋳型（ａ）、単なる分岐スリット増設鋳
型（ｂ）及び本発明実施例鋳型（ｃ）のそれぞれの使用
時の温度分布を示す説明図。

【符号の説明】

１ 銅板 ２ 冷却水溝（スリット） ３ バックフレーム ４ Ｏリング ５ 締付けボルト Ｘ ボルト締付け部領域 Ｙ スリット間領域

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年１１月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 水冷式銅製鋳型

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋳型の主体となる銅
板にバックフレームをボルト締めした組立て形態である
ために、ボルト締付け部領域では他の領域よりも本水溝
間の間隔が広くなっている水冷式銅製鋳型に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の水冷式銅製鋳型は、銅板にスリ
ットを形成し、その形成側にバックフレームをボルト締
めすることにより、スリットが水溝として構成される。
水溝は平行に形成され、その一端が入口に、他端が出口
とされる。

【０００３】水溝からは漏水があってはならないので、
ボルトは適当な間隔毎に列設されるが、このボルトが障
害となってボルト締付け部領域Ｘにおいては、水溝の形
成が制約されるので、図３および図４に示すように、他
の領域Ｙよりもスリットの間隔は広く、それだけ冷却効
率が悪くなるという不都合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ボルト締付け
部領域Ｘにおいては、図５および図６に示すように、左
右両本水溝の間の中間にボルト螺入孔５ａを避けて増設
本水溝２ｂを形成するとともに、本水溝２ａ，２ａから
増設本水溝２ｂへ分岐溝２ｄを設ける手段を試みた。し
かし、単なるスリツトの増設は、全体として水溝の断面
積が増加するため、冷却水の流速がそれだけ低下し、逆
にスリツト増設部の冷却効果が低下するという問題があ
った（図７ないし図１３において後述）。

【０００５】この発明は、上記のような問題を解消する
もので、本水溝の間に増設本水溝およびそれへの分岐溝
を形成した場合において、ボルト締付け部領域における
冷却効果が均一に増大する水冷式銅製鋳型を提供するこ
とを目的とした。

【０００６】

【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、この発明は、スリツトを形成した銅板にバックフ
レームをボルト締めすることにより、スリットによる冷
却用水溝を備え、ボルト締付け部領域では他の領域より
も本水溝間の間隔が広くなっている水冷式銅製鋳型にお
いて、ボルト締付け部領域では左右両本水溝の間の中間
部に、ボルト螺入孔を避けて増設本水溝を形成し、本水
溝から増設本水溝への分岐溝を形成するとともに、その
分岐溝と、本水溝の分岐部との少なくとも一方につい
て、本水溝および増設本水溝よりも通水断面を多くした
ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本水溝に一端から冷却水が流入されると、その
冷却水は、本水溝と、増設本水溝へと分岐される。いず
れにしても、本水溝の他端から排出されるが、分岐溝お
よび分岐部の通水断面が多いと、その部分において、流
水抵抗が少なくなる結果、本水溝および増設本水溝にお
ける冷却水の流速が速くなる。

【０００８】通水断面の増加は、スリツトの幅や深さに
よるが、深さについては、２倍を超えると、冷却水の分
岐および合流によるエネルギー損失が大きくなり、流速
増加効果が低下する。また、深さを深くすることは鋳型
の有効肉厚を減少させることになるので、この面での制
約もある。

【０００９】スリツトの幅については、３倍を超える
と、冷却水の分岐および合流によるエネルギー損失か
ら、流速増加効果が少なくなり、流れが停滞する飽和状
態となりやすい。

【００１０】従って、通水断面を多くすることについて
は、本水溝や増設本水溝に対して、分岐溝および分岐部
が、幅を１ないし３倍に、および／または深さを１ない
し２倍になされていることが望ましい。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図１に基づいて説
明する。

【００１２】図１および図２は、この発明の一実施例の
鋳型で、図１は、銅板１にスリット２の形成状態を示す
平面から見た説明図であり、図２は、図１のＣ−Ｃ線矢
視において示す鋳型の断面説明図であるが、Ｄ−Ｄ線矢
視に相当する箇所は点線で図示した。

【００１３】水冷式銅製鋳型は、スリット２を内側に形
成した銅板１を主体とし、その内側に、バックフレーム
３がボルト５によって締め付けられ、銅板１とバックフ
レーム３との間には漏水防止用としてＯリング４が介在
される。ボルト５の配列については、縦に３個の列が左
右に等間隔となっており、各列の箇所をボルト締付け部
領域Ｘ、その間を他の領域Ｙと称することにする。

【００１４】ボルト締付け部領域Ｘにおいては、ボルト
螺入孔５ａ，５ａ，５ａの列を挟むようにして、本水溝
２ａ，２ａを有し、その両端および中央、つまり、ボル
ト螺入孔５ａに近接した箇所に、分岐部２ｃが幅広く形
成される。また、隣接ボルト螺入孔５ａ，５ａの間には
本水溝２ａ，２ａの中間においてそれと平行に走る増設
本水溝２ｂを設け、分岐部２ｃからその増設本水溝２ｂ
へ分岐溝２ｄが導かれこの分岐溝２ｄが深く形成されて
いる。

【００１５】本水溝２ａおよび増設本水溝２ｂの溝巾を
ｗ、分岐部２ｃおよび分岐溝２ｄの溝巾をＷで表すと、
Ｗをｗの１ないし３倍にする。また、本水溝２ａおよび
増設本水溝２ｂの深さをｔ、分岐部２ｃおよび分岐溝２
ｄの深さをＴとすれば、Ｔをｔの１ないし２倍とする。

【００１６】前記実施例は、一列のボルト５が３個であ
る図３および図５の鋳型を基本形態とするものである
が、次に、２個の場合について、具体的に効果の比較例
を説明する。

【００１７】図９は、図１に対応する他の実施例を示し
たもので、その比較例として、図７に従来例（図３に対
応）を、図８にスリット増設型の未完成例（図５に対
応）を示す。

【００１８】上記の各図において、スリット幅Ｗ，ｗ
と、冷却水の流速測定位置（ｖ₁〜ｖ₅）とを示してい
る。なお、ｖ₁ないしｖ₅上に示した矢印は、冷却水の流
れ方向を示し、また、スリット深さは各鋳型同一であ
る。

【００１９】図１０は、各鋳型におけるｖ₁ないしｖ₅の
流速実測値である。未完成例の鋳型（図８）では、冷却
水の流速ｖ₂およびｖ₃は、３．５ｍ／ｓｅｃおよび３．
０ｍ／ｓｅｃであり、従来例鋳型（図７）におけるｖ₁
と比較して６０〜７０％の流速に低下している。

【００２０】一方、この発明実施例鋳型（図９）におけ
るｖ₄およびｖ₅の流速は、５ｍ／ｓｅｃおよび４．９ｍ
／ｓｅｃであり、流速は、従来例鋳型（図７）とほゞ同
じである。

【００２１】さらに、図１１ないし図１３（図７ないし
図９の各断面図）について、冷却効果の比較を説明す
る。鋳造条件として、鋳造速度が２００ｃｍ／ｍｉｎ、
冷却水温度が３５℃の時である。図１１が従来例鋳型、
図１２が単に分岐スリットを増設しただけの未完成鋳
型、図１３がこの発明実施例鋳型であるが、それぞれに
ついて、鋳造時の鋳型温度を測定して、その温度分布を
示した説明図である。

【００２２】これによれば、従来例鋳型では、鋳造面の
温度が２００℃〜２５０℃であり、その間に５０℃の温
度差がある。また、単に分岐スリットを増設しただけの
未完成鋳型では２０５℃〜２４８℃である。一方この発
明実施例鋳型では、２００℃〜２０５℃である。このこ
とは、分岐スリットの効果を上げるためには、分岐スリ
ット増設部のスリット幅、深さを適切に広くあるいは深
くし、冷却水の流速を維持することが重要であることを
示している。

【００２３】図１４および図１５は、この発明による他
の実施例鋳型であってスリットの深さについて、本水溝
２ａ，２ａおよび増設本水溝２ｂに対して、分岐部２ｃ
で２倍、分岐溝２ｄで１．５倍とし、スリット幅を同一
とした。これによると、冷却水の流速ｖ₆およびｖ₇は、
５．１ｃｍ／ｓｅｃおよび５．０ｃｍ／ｓｅｃであり、
分岐スリットを増設しない水溝１２の流速ｖ₁と同じで
ある。

【００２４】図１６は、分岐溝２ｄおよび分岐部２ｃの
スリットの深さおよび幅について、本水溝２ａ，２ａお
よび増設本水溝２ｂに対して、それぞれ１．３倍および
１．５倍とした。この図に示すように、均一な温度分布
となっている。また、実測した流速ｖ₈、ｖ₉およびｖ₁₀
は、それぞれ７ｍ／ｓｅｃ、７．１ｍ／ｓｅｃであり、
充分な流速が維持されている。

【００２５】上記のような様々な実験結果から、分岐部
２ｃおよび分岐溝２ｄの幅はスリット深さとの関連もあ
るが、１〜３倍（好ましくは１．５倍）が適当である。
また、スリット深さは、１〜２倍（好ましくは１．３
倍）が適当である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、冷却用水溝を有する水冷式銅製鋳型のボルト締付け
部領域における冷却効果の改善のために、左右本水溝の
間の中間部に、単に増設本水溝やそれへの分岐溝を形成
しただけでは、所期の効果が得られなかったことを見事
に解決したもので、分岐溝と、本水溝の分岐部との少な
くとも一方について、本水溝および増設本水溝よりも通
水断面を多くしたことによつて、冷却水の流量および流
速の各低下が防止され、均一な冷却機能を発揮するとい
う極めて優れた効果がある。

【００２７】加えて、通水断面を多くすることについ
て、本水溝や増設本水溝に対して、分岐溝および分岐部
が、幅を１ないし３倍に、および／または深さを１ない
し２倍になされていると、その値が適正であるために、
さらに、上記効果が顕著となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す銅板の平面説明図である。

【図２】図１のＣ−Ｃ線矢視（Ｄ−Ｄ線矢視は点線で示
す）の拡大した断面説明図である。

【図３】従来例を示す図１に対応する説明図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線矢視において示す図２に対応す
る説明図である。

【図５】単なるスリット増設型である比較例を示す図１
に対応する説明図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線矢視において示す図２に対応す
る説明図である。

【図７】他の従来例を示す説明図である。

【図８】単なるスリット増設型である他の比較例を示す
説明図である。

【図９】他の実施例を示す図７および図８に対応する説
明図である。

【図１０】図７，図８，図９のそれぞれの冷却水の流速
を比較して示すグラフである。

【図１１】他の従来例を示す断面説明図である。

【図１２】単なるスリット増設型である他の比較例を示
す断面説明図である

【図１３】他の従来例を示す図１１および図１２に対応
する説明図である。

【図１４】さらに他の実施例を示す平面説明図である。

【図１５】図１４のＥ−Ｅ線矢視の拡大した断面説明図
である。

【図１６】さらに他の実施例を示す断面説明図である。

【符号の説明】 １ 銅板 ２ スリット ２ａ 本水溝 ２ｂ 増設本水溝 ２ｃ 本水溝の分岐部 ２ｄ 分岐溝 ３ バックフレーム ５ ボルト ５ａ ボルト螺入孔 １２ 水溝 Ｘ ボルト締付け部領域 Ｙ 他の領域

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図１１】

【図１２】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却用水溝を備えた水冷式銅製鋳型にお
   いて、銅板とバックフレームとの締付け部領域の冷却を
   向上させるために、冷却用本水溝より分岐した分岐水溝
   を締付け部領域に設けると共に、この分岐水溝の分岐領
   域に相当する本水溝及び分岐水溝の水溝幅を、本水溝幅
   の１ないし３倍に、及び／又はそれらの水溝深さを、本
   水溝の深さの１ないし２倍に構成したことを特徴とする
   水冷式銅製鋳型。