JPH07290204A - 連続鋳造装置用冷却ドラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒状冷却用材に設けられた冷却水通路の端
部シール材にかかる応力を低減した連続鋳造装置用冷却
ドラムを提供する。 【構成】 冷却ドラム１は円筒状剛性材１３、円筒状冷
却用材１１、熱抵抗材１０で構成されており、冷却用材
１１は軸方向に貫通して穿設された複数個の冷却水通路
２０を有している。冷却水通路２０の端部開口は端部シ
ール材２１で接合封止されている。円筒状剛性材１３の
外周側端面は内周側端面より突出されており、端部の厚
さＸはその中央部の厚さＸ’より薄く、変形し易くされ
ている。これによって、端部シール材２１にかかる熱変
形に伴う負荷を小さくしている。本発明では端部シール
材２１を波形状として変形し易く構造も開示されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造装置用の冷却
ドラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続鋳造装置用の冷却ドラムの構
造例として、特願平２−２６０４４７号で提案したもの
を図５及び図６に示してある。図５において、１，１’
は冷却ドラムでその中に冷却水通路２０が形成されてい
る。６０，６０’は冷却ドラム１，１’の端部に配設さ
れたサイド堰で、冷却ドラム１，１’とサイド堰６０，
６０’との間には摺動面１５がある。５２は仕切板で冷
却水５１に対する通路を限定している。

【０００３】図５に示した連続鋳造装置用の冷却ドラム
１，１’において、溶融金属は、冷却ドラム１，１’と
サイド堰６０，６０’で画成される鋳型空間に注湯され
て、冷却ドラム１，１’の回転と共に下方（紙面に直角
な方向）に薄板７０として引出される。

【０００４】図６は冷却ドラム１の軸端部の詳細を部分
的に示したもので、冷却ドラム１内の冷却水通路２０
と、その冷却水通路２０の冷却ドラム端面における端部
シール材２１によるシール状態を示している。図６に示
すように、冷却ドラム１は、円筒状剛性材１３とその外
周面上に嵌合されてその内周面を円筒状剛性材１３の外
周面と拡散接合などで冶金的に接合面１２で接合され内
部に冷却水通路２０が形成された銅合金製の円筒状冷却
用材１１とその冷却用材１１の外周面に熱抵抗材として
の表面被覆材１０が形成された３層構造を有している。

【０００５】円筒状冷却用材１１の冷却水通路２０は、
その円筒状冷却用材１１を軸方向に貫通した複数本の穴
が穿設されていて、その端面開口を端部シール材２１で
閉塞している。すなわち、端部シール材２１は平板また
は変肉板で、その周辺部が冷却水通路開口周縁とシール
溶接部２５で接合されている。

【０００６】シール接合部２５の回りには環状溝２６が
形成されている。２７は冷却水通路２０内に挿入された
置棒で、冷却水通路２０内の冷却水流量を適正に保持す
る働きをする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記した連続鋳造装置
用冷却ドラムにおいては、熱伝導の良好な銅合金製の円
筒状冷却用材１１が拡散接合されている円筒状剛性材１
３は厚肉であり、かつ、円筒状冷却用材１１の端部と同
じ端面まで重ね合せられているため、冷却ドラム１が高
温の溶湯と接触したときの熱変形によって円筒状冷却用
材１１が円筒状剛性材１３に押し付けられ、冷却水通路
２０における軸端部の穴形状の変形が大きくなる。

【０００８】そのため、端部シール材２１が平板である
ことと相俟って冷却水通路２０の軸方向端部に接合され
ている端部シール材２１に大きな応力が負荷され、端部
シール材２１に金属疲労を生じる恐れがあった。更にま
た、図５、図６に示した冷却ドラムでは冷却水通路２０
における軸端部の溶接シール部の端部シール材２１が平
板であるためシール材２１にかかる負荷が大きくなって
いた。

【０００９】本発明は、円筒状冷却用材に設けられた冷
却水通路２０を塞ぐ端部シール材にかかる応力を低減さ
せうる構造の連続鋳造装置用冷却ドラムを提供すること
を課題としている。また、本発明はその端部シール材に
変形し易い構造のものを採用し従来のものに見られた欠
点を除いた連続鋳造装置用冷却ドラムを提供することも
その課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段と作用】本発明は、円筒状
剛性材と、その剛性材の外周面上に嵌装されてその内周
面を同剛性材の外周面と冶金的に接合され内部に冷却水
通路をもつ円筒状冷却用材と、同冷却用材の外周面に熱
抵抗材を形成した３層構造の連続鋳造装置用冷却ドラム
における前記課題を解決するため、その円筒状剛性材の
外周側端面を内周側端面より突出させた構成を採用す
る。

【００１１】先に概略説明したように、冷却ドラムは鋳
造時に大きな熱負荷を受けるために、銅合金製の円筒状
冷却用材に熱伸びが生じるが、厚肉の円筒状剛性材がそ
の曲げ変形を防止するように作用していたために、冷却
ドラムの表面側が溶湯に接している時と溶湯に接してい
ない場合とでは、冷却用材にかかる応力が異なるため、
冷却水通路を塞ぐ端部シール材に繰り返し応力を生じ、
しかもそれが大きな値となっていた。

【００１２】本発明による冷却ドラムでは、前記したよ
うに、円筒状剛性材の外周側端面を内周側端面より突出
させ、冷却水通路が形成されている外周側の端面部分が
他の部分より薄くされている。従って、本発明による冷
却ドラムにおいては、その円筒状剛性材は軸端部近傍で
変形を生じ易く、冷却用材に形成された冷却水通路の変
形を小さくできる。このため、その冷却水通路を塞いで
いる端部シール材にかかる負荷を小さくでき、その金属
疲労を防止できる。

【００１３】また、他の本発明は、前記した課題を解決
するため、冷却ドラムを形成している円筒状冷却用材の
内部に軸方向に貫通した複数の冷却水通路を穿設し、そ
の冷却水通路の端面を断面が波形状又は凹型形状（本発
明ではこれらを含めて波形状と総称する）を有する端部
シール材で接合封止した構造を採用する。

【００１４】この場合、端部シール材のまわりに環状溝
を形成すると熱による冷却水通路端部の変形を緩和する
と共に、端部シール材を溶接するときの熱放散を緩和す
るので好ましい。このように冷却水通路を冷却ドラム端
面で塞ぐ端部シール材を波形状をもつものとすることに
よって端部シール材の変形が容易となる。これによっ
て、端部シール材に対する応力緩和が計られ、その金属
疲労による亀裂発生を防止することができるものとな
る。

【００１５】なお、端部シール材の周縁の溶接のための
喉部の厚さを端部シール材の板厚の１．２倍ないし２倍
とすることにより溶接部への負荷を小さくすることがで
きて好ましい。

【００１６】本発明による連続鋳造装置用冷却ドラムと
して、最初の発明における構造、すなわち、冷却ドラム
を構成している円筒状剛性材の外周側端面を内周側端面
より突出させて形成することに加え、後の発明による構
造、すなわち、その円筒状冷却用材の内部に軸方向に貫
通した複数の冷却水通路を穿設し、この冷却水通路の端
面を断面が波形状を有する端部シール材で接合封止した
構造の両方を採用すると、前記した両構造の作用を併せ
持った冷却ドラムとなる。

【００１７】従って、冷却用材における冷却水通路のド
ラム端部開口を塞ぐ端部シール材にかかる負荷を防ぐ上
で更に顕著な効果を発揮して好ましいものとなる。

【００１８】なお、本発明による冷却ドラムは、単ロー
ル式連続鋳造装置用及び双ドラム式連続鋳造装置用のい
づれの冷却ドラムとしても適用可能である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明による連続鋳造装置用冷却ドラ
ムを図示した実施例に基づいて具体的に説明する。な
お、以下の実施例において、図５及び図６に示した冷却
ドラムの構造と同じ部分には同一の符号を付してあり、
それらについての重複する説明は省略する。

【００２０】（実施例１）まず図１及び図２に示す実施
例１について説明する。図１及び図２に示した冷却ドラ
ム１は、ドラム外径１２００mmφ、ドラム幅１３３０m
m、熱抵抗材としての表面被覆材１０は１mm厚さのＮｉ
メッキ、その下の円筒状冷却用材としての銅合金１１は
ＩＡＣＳ５０〜８０％相当の銅合金でその厚さは４９mm
としている。その内側の円筒状剛性材１３は外径１１０
０mmφ、内径６００mmφで銅合金の円筒状冷却用材１１
とは拡散接合されている。軸端部における円筒状剛性材
１３の厚さはＸ５５mmとし、えぐり深さＹは５０mmとし
た。その間の円筒状剛性材１３の厚さはほぼ同一とし
た。

【００２１】円筒状剛性材１３には、半径方向冷却水通
路２２によって、円筒状冷却用材１１の冷却水通路２０
に連通された冷却水通路が設けられており、それらの冷
却水通路の開口はシール溶接５４，５５によって閉塞さ
れている。３０は冷却ドラムのシャフトで、シャフトド
ラム結合部３１によって円筒状剛性材１３と結合されて
いる。

【００２２】次に冷却水通路２０におけるドラム軸端部
の構成は、その詳細を拡大して図２に示してあるが、冷
却水通路２０の直径を２０mmφとし、その中に冷却水量
を適正に保持するための置棒２７を設置した。冷却水通
路２０の端部は置棒２７を設置のため２３mmφの穴を穿
ち、Ｏリング２８にて置棒２７を保持している。

【００２３】端部シール材２１は中央部厚さ１．２mm、
周辺部厚さを４mmとし、喉厚が３．０mmとなるよう条件
設定し、電子ビーム溶接を施工し、その周縁を円筒状冷
却用材１１の冷却水通路２０の端部開口にシール溶接材
２５で接合してある。端部シール材２１の形状は、周辺
部に厚肉部を設け、中央部はほぼ平面になる形状として
ある。

【００２４】次に、以上説明した実施例１の冷却ドラム
の作用について説明する。鋳造時に溶湯との接触によっ
て生じた銅合金製の円筒状冷却用材１１の熱伸びによっ
て水冷ドラム１の軸端部で円筒状冷却用材１１に負荷さ
れる力は、本実施例の円筒状剛性材１３の厚さを、中央
部でＸ’＝２５０mmの厚さであったものを端部でＸ＝５
５mmとしているため、剛性材１３は軸端部で曲がり易く
なっていて軽減される。これにより、端部シール材２１
の負荷は小さくなった。

【００２５】上記のように円筒状剛性材１３の厚さを端
部で薄肉としているため、端部シール材２１にかかる負
荷が小さくなり、シール材２１の形状を平坦としてもシ
ール材２１のまわりで冷却用材１１に環状溝を設けなく
ても、端部シール材２１の金属疲労寿命の延長がはかれ
た。

【００２６】（実施例２）次に図３に示された実施例２
について説明する。本実施例では、冷却ドラム外径、ド
ラム幅、熱抵抗材としての表面被覆材１０の厚さ、銅合
金製の円筒状冷却用材１１、円筒状剛性材１３の外径，
内径は実施例１と同じとし、円筒状剛性材１３の端部で
の厚さＸはその中央部の厚さＸ’と同じ２５０mmとし、
えぐり深さＹは０mmとした。

【００２７】冷却水通路２０の端部シール材２１の形状
は図３に示すように波形の比較的角張ったものとし、そ
の中央部厚さｔ₁ は１．０mm、周辺部厚さｔ₂ を３．５
mm、シール溶接部２５を形成する開先の深さを３．０mm
としＴＩＧ溶接した。シール溶接部２５の周辺環状溝２
６は先端半径１．２mm、深さ３mmとした。

【００２８】本実施例では円筒状剛性材１３の肉厚を端
部で薄肉化していないが、冷却水通路２０の端部に環状
溝２６を設け端部シール材２１の形状を波形としている
ので、冷却水通路２０の変形が緩和されると共に端部シ
ール材２１の変形が容易であり、結果として端部シール
材２１の負荷は小さくなり、端部シール材２１の金属疲
労寿命の延長がはかれた。

【００２９】（実施例３）次に、図４に示された実施例
３について説明する。この実施例３の冷却ドラム１は、
実施例１のドラム端部の円筒状剛性材１３の形状と、実
施例２の冷却水通路２０の端部シール材２１の形状とを
併せ採用したものである。このように、実施例１と実施
例２を組み合せたところ、端部シール材２１の負荷はさ
らに軽減され、結果として、端部シール材２１の金属疲
労寿命の延長がはかれる結果を得た。

【００３０】

【発明の効果】本発明による冷却ドラムは、以上説明し
たように、鋳造時のドラムと溶湯との接触によって生ず
る熱変形を、ドラム軸端部の外周における円筒状剛性材
の肉厚を小さくして変形し易くし、または、円筒状冷却
用材の冷却水通路端面を封止する端部シール材に断面が
波形状のものを採用し変形し易くすることにより、或い
はこれらを組み合わせた構造とすることによって端部シ
ール材にかかる負荷が軽減され、その金属疲労を防ぎそ
の寿命を延長でき、水漏れのない冷却ドラムを得ること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る冷却ドラムの端部構
造を示す断面図。

【図２】図１に示した冷却ドラムの１部を拡大して示し
た断面図。

【図３】本発明の第２実施例に係る冷却ドラムの端部構
造を示す図２と同様の断面図。

【図４】本発明の第３実施例に係る冷却ドラムの端部構
造を示す断面図で（ａ）はその軸端部分を示し、（ｂ）
はその部分的拡大断面図である。

【図５】従来の冷却ドラムを用いた連続鋳造装置を示す
平面図で、一方の冷却ドラムを断面で示してある。

【図６】従来の冷却ドラムの端部構造を示す断面図。

【符号の説明】

１ 冷却ドラム １０ 熱抵抗材 １１ 円筒状冷却用材 １３ 円筒状剛性材 ２０ 冷却水通路 ２１ 端部シール材 ２５ シール溶接部 ２６ 環状溝

フロントページの続き (72)発明者 山根 孝 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状剛性材と、同剛性材の外周面上に
   嵌装されてその内周面を同剛性材の外周面と冶金的に接
   合され内部に冷却水通路をもつ円筒状冷却用材と、同冷
   却用材の外周面に熱抵抗材を形成した３層構造の連続鋳
   造装置用冷却ドラムにおいて、前記円筒状剛性材の外周
   側端面を内周側端面より突出させて構成したことを特徴
   とする連続鋳造装置用冷却ドラム。
2. 【請求項２】 円筒状剛性材と、同剛性材の外周面上に
   嵌装されてその内周面を同剛性材の外周面と冶金的に接
   合され内部に冷却水通路をもつ円筒状冷却用材と、同冷
   却用材の外周面に熱抵抗材を形成した３層構造の連続鋳
   造装置用冷却ドラムにおいて、前記円筒状冷却用材の内
   部に軸方向に貫通した複数の冷却水通路を穿設し、同冷
   却水通路の端面を断面が波形状を有する端部シール材で
   接合封止したことを特徴とする連続鋳造装置用冷却ドラ
   ム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の連続鋳造装置用冷却ドラ
   ムにおける円筒状冷却用材に対し請求項２記載の端部シ
   ール材で接合封止された冷却水通路を形成したことを特
   徴とする連続鋳造装置用冷却ドラム。