JPH08506278A - 連続鋳造される溶融金属の表面へ粒状材料を重力で堆積させるための供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 粒状材料(5)を収容するホッパー(7)と、このホッパーに連結された水平線に対しで０度でなく且つ直角でもない角度αだけ傾斜した部分を有する供給パイプ(8)とを有し、この供給パイプ(8)の下側放出端(10)が鋳型(1)内の溶融金属(2)の表面上に堆積される粒状材料(5)の層の所定厚さと同じ溶融金属の表面からの距離(d)か、それよりわずかに離れた位置の所で常時開いている連続鋳造用鋳型(1)に収容された溶融金属(2)の表面に粒状材料(5)の層を重力のみで堆積させる供給装置。供給パイプ(8)の上記傾斜部分の少なくとも一部が直線状チューブ(11)で構成され、この直線状チューブ(11)をその軸線を中心として回転運動させる手段と、この回転運動が可能な状態で直線状チューブ(11)の両端部を供給パイプ(8)の残りの部分と連結させる手段(24，25)とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】 連続鋳造される溶融金属の表面へ粒状材料を 重力で堆積させるための供給装置 本発明は金属、特に鋼の連続鋳造に関するものであり、特に連続鋳造鋳型の溶 融金属の表面上に比較的粒度の細かい粒状材料の層を供給し、堆積させる方法に 関するものである。 上記粒状材料は溶融金属浴を熱的に遮断し、溶融金属から分離しでくる非金属 の介在物を補足し、金属の酸化を防止し、鋳型／製品間の熱移動と鋳型壁の潤滑 を確保する役目をする。 この粒状材料は一般に「被覆用パウダー」とよばれ（以下では単に「パウダー 」とよぶ）、その粒度分布および粒子形状は広範囲に変えることができる。この パウダーは溶融金属と接触して融解し、金属とモールドの壁面との間に浸入して 潤滑剤の役目をする。従って、パウダーは鋳造中に連続的に消費されるので、新 しいパウダーを供給して補給する必要がある。その供給量はパウダーの種類と鋳 造装置および鋳造する金属の種類によって変化し、さらに、鋳造中の各種運転パ ラメータ、特に鋳造金属の温度によって変化する。 パウダーの高さを一定にする（パウダー層の厚さを一定にする）ために、鋳型 より高い位置に設置したパウダー材料を収容したホッパーから管路を介して重力 でパウダーを供給する方法は公知である。この管路は固体状態または溶融状態の パウダー層の所望の厚さに対応した距離だけ鋳造金属表面から離れた所で鋳型内 に開口している。この種の装置は欧州特許第473521号に記載されている。 この装置ではパウダーの厚さが減少すると、パウダーが重力で管路中を通って 落下し、パウダー層上部の高さが管路の放出口の高さに達した時点で流れは停止 する。これによってパウダーが自動供給される。すなわち、このパウダーの自動 供給では、供給用管路の出口で粒状材料が山積み状態(en tas)に堆積する特性を 利用しで、鋳型断面全体にほぼ均一に粒状材料を拡げようにしている。管路は供 給ホッパーから下部先端（この下部先端から鋳型内の溶融金属の表面までの距離 がパウダー層の厚さを決定する）までの管路の全長にわたってパウダーで充填さ れている。 一般に、連続鋳造では分配装置が鋳型の上方わずか数十センチメートルの所に 配置されているので、パウダー供給用ホッパーを鋳型の直ぐ上の位置に設置する ことは不可能である。そのため管路を数十センチメートルの長さだけ水平線に対 して数十度以下の角度傾斜させなければならない。 この傾斜は鋳造帯域が狭いために仕方なしにできるものであるが、このわずか な傾斜のためにパウダーの滑りが妨害されて管路が詰まる危険がある。この危険 は特に粒度が細かい100μｍ以下のパウダーを用いた場合に起こる。すなわち、 この場合のパウダー間の摩擦およびパイプ壁面に対する摩擦は粒度が大きい（例 えば0.3〜0.8mm）パウダーの場合に比べてはるかに大きい。そのため、製鋼メー カーは上記のパウダー自動分配装置を粒度分布の大きいパウダーの場合にしか使 用せず、粒度分布の細かいパウダーは手動で添加している。 この手動によるパウダー添加ではパウダー層の厚さを十分に均一にすることは できないため、添加操作を行うオペレータは安全のためあるいは見積りミスによ って、不必要に余分なパウ ダーを添加してしまうことが多い。しかも、この手動添加ではオペレータが鋳型 の直ぐ近くに物理的に存在する必要がある。しかし、これは衛生上および安全上 の理由（高温でダストの多い雰囲気、溶融金属が溢れる危険）からできるだけ避 けるのが望ましい。 一方、下記の理由で、粒度の細かいパウダーと大きいパウダーとの両方を自動 的に添加できることが必要である： １）鋳造開始段階に最も適したパウダーは粒度が正確な細かいパウダーである。 ２）一般に粒度の大きいパウダーは炭素含有率が相対的に高く、炭素含有率が低 い鋼を鋳造する場合には汚染の危険があるので使用しないのがよい。 ３）粒度の大きいパウダーは粒度の細かいパウダーよりも約２倍高価である。 本発明の目的は、粒度の細かいパウダー（100μｍ以下）でも、粒度の大きい パウダーと同じ高い信頼性で運転可能な単なる重力によって被覆パウダーを連続 鋳造鋳型へ自動的に配給する装置を提案することにある。 本発明の提供する連続鋳造用鋳型に収容された溶融金属の表面に粒状材料の層 を重力のみで堆積させるための供給装置は、粒状材料を収容したホッパーと連通 した供給パイプが水平線に対して０度でなく且つ直角でもない角度だけ傾斜した 部分を有し、この供給パイプの下側放出端部は、鋳型内の溶融金属の表面上に堆 積される粒状材料の層の所定厚さと同じ溶融金属の表面からの距離かそれよりわ ずかに離れた位置の所で常時開いている装置において、供給パイプの上記傾斜部 分の少なくとも一部が直線状チューブで構成され、この直線状チューブをその軸 線を中心として回転運動させる手段と、この回転運動が可能な状態で直線状チュ ーブの両端部を供給パイプの残りの部分と連結させる手段とを有することを特徴 としている。 以下の説明から分かるように、本発明は、水平線に対して傾斜した供給パイプ の部分の少なくとも一部をその軸線を中心として回転させ、それによってパウダ ーを攪拌させて閉塞の危険を最小にし、連続鋳造機械の構造上の理由で供給パイ プの傾斜を相対的に小さくしなければならない場合でも、粒度の細かいパウダー を使用することができるようになる。 本発明は、添付図を参照した下記の説明からより明らかになろう。 図１は本発明の粒状材料供給装置を備えた連続鋳造鋳型の上部とその粒状材料 供給装置もの概念的縦方向断面図。 図２は上記装置の直線状チューブを回転させる装置の変形例の概念図。 図１に示す連続鋳造鋳型１には図示していない通常の供給手段、例えば分配器 および浸漬ノズル等の供給手段を介して溶融金属２が供給される。溶融金属２は 、内部を水が強制循環する強力に冷却され鋳型１中で凝固を開始し、鋳型１の壁 面４上に固体皮膜３を形成する。溶融金属２上には被覆パウダー５の層がある。 このパウダー５は金属２と接触して融解し、液体状スラグ層６を形成する。この スラグ層は次第に鋳型１の壁面４に向かって流れ、この壁面と固体皮膜３との間 に浸入して潤滑剤の役目をする。従って、鋳造中にはパウダー５が連続的に消費 されるので、パウダー５の層の厚さをほぼ一定に保つために、常にパウダーを補 う必要がある。 パウダー５の供給はホッパー７から行われ、ホッパー７には 供給パイプ８が接続されている。パイプ８へのパウダー５の導入はバルブ32で制 御する。 従来は、パイプ８の末端は鋳型１上の高温に対して耐熱性のある材料で作られ た肘型に曲がった剛性チューブ状部品９で構成されていた。この用途には鋼が適 している。この肘型に曲がったチューブ状部品９の下部末端は10は常に解放され ており、溶融金属２の表面上お表面からｄだけ離れた位置に（下記に記載の手段 によって）保持されている。この間隔ｄはパウダー５とスラッグ６との間の所定 厚さに等しいか、それよりわずかに大きい。バルブ９を開くとパイプ８には常に パウダー５が供給され、パイプ８は充満された状態に維持される。パウダー５は 重力作用のみで鋳型１へ流入し、形成されたパウダー層が肘型に曲がったチュー ブ状部品９の下部末端10を塞いだ時にパウダーの供給が停止する。この現象は鋳 造中パウダー５の消費に伴って連続的に起こり、従って、鋳型１内でのパウダー の厚さが一定に保たれる。 既に述べたように、本発明ではパイプ８の傾斜の少ない部分でパイプ８が詰ま る危険無しに粒度の細かいパウダー５を使用できるようにするために、パイプを 以下のようにした。すなわち、最下端に位置した肘型に曲がったチューブ状部品 ９の上流側端部を直線状チューブ11と連結する。この直線状チューブ11は耐熱性 があり、パウダー５の流下を容易にするために内側表面のパウダー５に対する摩 擦係数ができるだけ低い剛性のあるパイプでなければならない。この場合の直線 状チューブを構成する材料は鋼、特にステンレス鋼が適している。直線状チュー ブ11の上流側末端はパイプ８の残りの部分に接続されている。直線状チューブ11 の内径は、パイプ８および肘型に曲がったチ ューブ状部品９との組立体の内径とほぼ同程度、すなわち２〜６cmにする。 本発明では、直線状チューブ11の長手方向軸線が水平線に対して０度でなくか つ直角でもない角度αをなすような位置に直線状チューブ11を保持する手段と、 上記軸線軸の周りで直線状チューブ11を回転させる手段とを備えている。図示し た例では保持手段が鋳型１の上側端縁部14に固定された台座13に固定された伸縮 自在な支持アーム12を含んでいる。ここに示した非限定的実施例では、この支持 アームが台座13に剛体固定された垂直シャフト15と関節継手17を介して垂直シャ フト15に固定された管状ロッド16とを有し、関節継手17によって管状ロッド16が 傾斜できるようになっている。管状ロッド16内部をシャフト18が滑動し、管状ロ ッド16中へのシャフト18の浸入深さはくさび19、その他任意の均等手段で調節さ れて一定に保たれる。このシャフト18は横方向のシャフト20を介してパイプ８の 末端部分を構成する肘型に曲がったチューブ状部品９に接続され、シャフト18の 自由端にはモーター21（電気モーターまたは空気圧モーター等）が支持されてい る。このモーター21はオペレータが選択した速度の回転運動をシャフト22に伝達 する。このシャフト22の自由端にはローラー23が取付けられ、このローラ23の外 面は直線状チューブ11の外壁と接触状態を維持するような形状を有している（図 示した例では円錐台形）。 ローラ23は直線状チューブ11を構成する材料との間に高い摩擦係数を示す材料 、例えば直線状チューブ11が鉄鋼製の場合にはゴムで作られている。従って、モ ーター21のシャフト22によって駆動されるローラ23が回転すると、摩擦によって 直線状チューブ11がその長手方向の軸線を中心として回転する。この回 転はローラー23の回転速度とローラー23および直線状チューブ11の寸法とに依存 する角速度で行われ、直線状チューブ11の回転の角速度が例えば１rpm程度とな るように選択される。ローラー23と直線状チューブ11との間に良好な摩擦を確保 するために直線状チューブ11の外側表面のローラー23と接触する部分をザラザラ にすることもできる。既に述べたように、直線状チューブ11の回転の効果はその 中に収容されていたパウダー５を常に攪拌させ、この攪拌によって直線状チュー ブ11の閉塞の危険をなくすことにある。 オペレータは直線状チューブ11の軸線の傾斜角度αと、肘型に曲がったチュー ブ状部品９の末端10から鋳型１内の溶融金属２の表面までの距離ｄとを調節する 。実際には、オペレータがシャフト18を管状ロッド16に挿入する深さを変え、関 節継手17によって管状ロッド16の向きを変える。この調節ができるようにするた めに、パイプ８の直線状チューブ11の上流にある部位に関節継手手段を設けるか 、少なくとも長さの一部を可撓性材料で作る必要がある。図１では上記の角度α および距離ｄを肘型に曲がったチューブ状部品９が鋳型１内の溶融金属２の表面 に対して直角となるようにした装置を示したが、こうする必要は必ずしもない。 直線状チューブ11とパイプ８との間の接続および肘型に曲がったチューブ状部 品９との間の接続は直線状チューブ11の回転が容易に行われるようなものでなけ ればならない。そのためにはパウダー５が回転を妨害しないことが必要であり、 そのために、図１に示すように、各接続部を直線状チューブ11またはそれに結合 した部材と一体な軸受けを有する継手24、25にすることができる。また、パウダ ー５が継手24、25の運動を妨害しな いようにするために、パイプ８の最下端26を直線状チューブ11の上流側端部27の 中に挿入し、継手24より下流側で開口させ、かつ、直線状チューブ11の下流側末 端28が肘型に曲がったチューブ状部品９の上流側端部29の中へ挿入し、継手25よ り下流側で開口させるのが好ましい。 図２は、直線状チューブ11を回転駆動させる方法の変形例を示している。この 変形実施例では上記実施例のローラー23の代わりにモーター21のシャフト22に歯 車30を取付け、この歯車30を直線状チューブ11の外壁に固定した円錐台形のクラ ウンギア31と嵌合させる。この場合には、ローラー23の摩擦のみによって直線状 チューブ11を回転させるよりも高い信頼性で直線状チューブ11を回転させること ができる。 直線状チューブ11の傾斜角度αの最小値はパウダー５の特性に依存するが、平 均粒径が100μｍ以下の一般的な微粉末を均一に流下させるのには20〜30゜の値 で十分である。直線状チューブ11の長さは本発明装置を取付ける連続鋳造機械の 構造に依存するが、この回転式直線状チューブ11の長さは、ホッパー７と鋳型１ との間の間を通るパウダー５の大部分、少なくとも垂直でない経路部分（直線状 チューブ11がなければパウダー５の流れに問題が生じるであろう部分）の大部分 を占めるのが有利であるということは明らかである。 本発明装置は主として粒度の細かいパウダー５の供給に用いられるが、より粒 度の粗いパウダーでも全く同様に使用できる。また、鋼以外の金属の連続鋳造用 装置に取付けることもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．粒状材料(5)を収容するホッパー(7)と、このホッパーに連結された水平線に 対して０度でなく且つ直角でもない角度αだけ傾斜した部分を有する供給パイプ (8)とを有し、この供給パイプ(8)の下側放出端(10)が鋳型(1)内の溶融金属(2)の 表面上に堆積される粒状材料(5)の層の所定厚さと同じ溶融金属の表面からの距 離(d)か、それよりわずかに離れた位置の所で常時開いている連続鋳造用鋳型(1) に収容された溶融金属(2)の表面に粒状材料(5)の層を重力のみで堆積させる供給 装置において、 供給パイプ(8)の上記傾斜部分の少なくとも一部が直線状チューブ(11)で構成 され、この直線状チューブ(11)をその軸線を中心として回転運動させる手段と、 この回転運動が可能な状態で直線状チューブ(11)の両端部を供給パイプ(8)の残 りの部分と連結させる手段(24，25)とを有することを特徴とする装置。 ２．直線状チューブ(11)を回転運動させる手段がローラー(23)を回転させるモー ター(21)を有し、ローラー(23)が直線状チューブ(11)の外面と摩擦係合する請求 項１に記載の装置。 ３．直線状チューブ(11)を回転運動させる手段が直線状チューブ(11)に固定され たクラウンギア(31)と嵌合した歯車(30)を回転させるモーター(21)を有する請求 項１に記載の装置。 ４．直線状チューブ(11)の両端部(27，28)をパイプ(8)の残りの部分に接続する 手段(24，25)が軸受を有する請求項１〜３の いずれか一項に記載の装置。 ５．角度αの値を調節するための手段（15，16，17，18，19，20）を有する請求 項１〜４のいずれか一項に記載の装置。