JPS58202952A - 中空鋼インゴツトの製造方法および装置 - 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】 れは特に極めて長い中空部材の鍛造のための素材として
後に使用される、大きな中空インｆットを鋳造するため
に有利なものである。

金環、チューブ、加圧下におかれる容器などのような中
空鍛造部材を＊造するための従来の方法は古典的な、即
ち中実のインがットを以下のような連線的操作：分塊圧
延、圧潰、穴あけ、マンドレル上での引き伸ばし、圧搾
に付すことがらなっている。

中空イ゛ンゴットの使用がしばしば考えられたか、仁の
方法は現在まで殆ど発展されていない．しかしながら、
この方法は従来の技術と比べて大きな利点を有している
。

ｌ　ｍ造操作が線略化される、即ち分塊圧延、圧潰およ
び穿孔が無用となシ、かつ排除されるＳユ　歩留り、即
ち鍛造用素材を構成する鍛造インゴットの時で表した重
量と、鍛造後の仕上は部材のトンで表した重量との間の
比は着しく減少することがわかる２ ３　炭素および不純物の偏析率は、中空インゴットの固
化時間が古典的な中実インプットと比較して著しく短縮
されたことに基き低下される；仏　インゴットの中空中
心による熱の排出が十分であれば、炭素並びに不純物の
残留偏析は中空インプツシの、従って最終製品のＨ厚さ
の近傍に局在し、その結果製品の内部表面は偏析をまっ
たぐ受けないことになる．これは重要な利点である．な
ぜならば、この表面は使用に最も適したものであり、結
果として主成分金属のいたる所における均一分析値を示
すからであるｅかくして、例えば表面はしばしば原子炉
タンクもしくは石油化学において使用される中空部材の
溶接の場合には不銹鋼によね被覆される。

中空インク９ツトから中空部材を鍛造するこれら多数の
利点にも拘らず、この方法は殆ど発展しなかつ九が、こ
れは本質的に中空インボッＦを作成することの著しい困
確さによるものである．事実このためには鋳塊詩型内に
中子を設けなければならず、かつこの中子に係る多数の
間趙があり、中でも ａ）中子の良好な持続性を達成するための困難；ｂ）中
子を型から取り出すための困難；Ｃ）インク０ツトの鋳
造中並びに固化中に中子に伝えられた熱の排出に、関る
困難、 を挙げなければならない。

勿論、多数の解決策が提案されていて、その中で、例え
ば特許第７９−０９．２／θ（またはコ、１Ｉ２２．ダ
５？）に配蝦されているもの並びにコ本の金属チューブ
間にサンドイッチ状Ｋｆｉｌｌかれた円筒状耐火性中子
（これ全体は気体流により内部が冷却されている）を使
用することからなる方法を例示することができる。以下
に記載されるであろうように、円筒状耐火性中子は気体
流による熱の急速排出を妨賓し、これは不利な点である
。

本発明の目的はインゴットの同化中、中子によ・、：： る熱の徹底的排気を保証する中空インゴットの製造を可
錠とすることであり、しかもこの際前述のａ）およびｂ
）などの欠点を示すことがない製造方この目的のために
、本発明は先ず中空鋼のインゴットの製造法を提供し、
そこでは従来の方法を用いて少なくとも７つの吹き出し
口を有する下注ぎ鋳造用台上に鋳塊鋳型を置き、更に核
鋳坤鋳型の中心部に完全に金属製の垂直円筒状中子の設
置を含み、その特徴は規則的な間隔をもって相互に９ｔ
ｈ置されている外部の薄板状円筒スリーブと内部の中空
マンドレルとを含む前Ｆ中子が中空マンドレルの軸に沿
って下降しかつ前記知則的間隔内におけるスリーブに沿
って再び上昇するガス、または＃りもしくはガスと蒸気
との混合物により構成される冷却剤流によって永続的に
貫流されており、かつ鋳塊鋳型による鋳造の偵前に鋳鋼
で測定された−の温度が高くても７３９０℃に叫しく、
前記各吹き出し口における液状鋼の＠塊鋳型への供給速
度が高くともコＯ〜儂に等しく、鋳塊鋳型への鋼の上昇
速度が専くとも／　Ｑ　ｃ＠／ｍｉｎに等しく、か　　
　　１つ前記マンドレルがインゴットの固化稜に完全に
取り出すことができ、同様に前記スリーブはインゴット
に付着したままであり、しかし溶着されることなく、骸
スリーブの穿孔の危険性並びに有害な亀裂を形膚する危
険性もないことが同時に満足されることである。

鋼鋳造の最適温度は鋳造すべき伜の流動性の程度の関数
として選ばれる。他の側面によれば、吹き出し口の速度
並びに＠坤鋳型への銅の上昇連間は該鋳型並びに中子に
より形成される全体の弗何形状を考慮して選択される。

中子の冷却剤流として、本発明はあらゆる液体の使用を
除外しているが蒸槃を構成するもしくはガス中に懸濁し
た小滴を排除するものではない。

中子の冷却要素は以下の物質、即ち通常の９勿、炊酸ガ
ス、水蒸気、噴霧水から選ばれることが好ましいが、こ
れらに制限されるものではない。

本発明は多少とも効果的に変え得る冷却を実現するどい
５１）点から、冷却ｌ！素の供給量並びに性質を変更す
る可能性を有し、これはインプットの固化の各瞬間毎に
、例★はインゴットの各型に対し正確に変化させるとい
う規１１ｊ　Ｋ従って、インゴットの固化中に徐々に減
少させるという風に最適化される。かくして、本発明は
Ｍ化終了端点のインゴットの厚さにおける位臂の完全な
制御をもたらす。

実際のところ、中子は溶融金榛の導入前に鋳坤鋳型内に
設置され、次いで溶融金属は該中子と鋳塊鋳型との間で
下から上方へ向かって鋳造される。

本発明の方法は同様に必要があれば真空下で適用するこ
とができる。

本Ｊ＃明はまた、前！ｅ方法に適用される中空鉢Ｉイン
ゴットの製造装置をも発明の目的とし、この装置は従来
のものと同様に少なくとも７つの吹き出し口を惨えた下
注ぎ＠造用台上設けられた鋳塊鋳型を含み、かつ央に該
鋳型の中心部に＾上音された垂直円筒状中子を含み、そ
の％徴は前記垂直円筒状中子が薄板状円筒スリーブ（た
だし、これはダル−〇鶴の範囲内の厚さの消費性のもの
であり、前記台上に存在する金属座部によりその内部部
分が閉じられている）、および前Ｆスリーブの中心部に
導入された再使用可炒な中空金展マンドレルたらす支柱
の介在により前記金ＳＷ部上に置かれている）により構
成され、かつ前記中子には肛マンドレルの中心部を下降
し前記支柱間を通り、しかも前！ｅマンドレルと円筒状
スリーブとの間にある間隙内を再び上昇するガスまたは
蒸気の冷却剤流が通されていることである。

本発明の好ましい特徴によれば、薄板状円筒スリーブの
厚さは５〜／２欝肩の範囲内にある。

本発明による前記装置は押湯を形成している放熱性また
は絶縁性金ＰＡ板を含むことができ、訃板は液状金属の
上部氷準位ｆＫ設けられ、かつ一方では鋳塊鋳型の内壁
を背圧して設けられ、他方では中子の円筒状スリーブと
背中合せに設けられる。

本発明による方法並びに装置の主な利漬の７つはインゴ
ットの固化中ずつ、ｉ・中子を横切る、熱の大きな排出
により構成される。というのは該中子の円筒状スリーブ
が単なる９好な熱伝導性の金属薄板であってその内部表
面が直接冷却剤流と接触しており、かつ核中子が耐火性
部分を全く含まず、熱の移動を妨げる断熱性部分を全く
含まないからである。

その上、該中子を横切る熱の移動は柳井である。

一つＫは円筒状スリーブが灼熱されかつ冷却マンドレル
上に放熱し、他方ではマンドレルおよびスリーブを熱す
る＃量が冷却剤１流により、熱伝導および対流に基き排
出される。以下の事実もまた１要であって本発明を％徴
すけるものである。即ち、該マンドレルはその中ぐりに
よって効果的に冷却され、糾中ぐりには核中子内の入口
から冷却剤流が通されている。

注目すべきもう一つの本発明の利点は応答の迅速性と融
通性である。事実、該円筒状スリーブの〜さが薄いこと
から、中子による熱の排出速度を急激に変えることが、
例えば冷却剤流の流量を変えることによりあるいはまた
冷却剤流の性質を、例えば既に使わｋている圧縮空気に
噴霧水を添加するなどＫよって変えるととにより可能と
なる。

実ドには一方で、インゴットの内部を徹底的に冷却して
、該インゴットの内部表面から、偏析を生ずる同化の終
了時の伸線を排除しなければならない。しかしながら、
他方においては、逆にインゴットの内壁の表面の角速な
同化、′凝固”の発生を避けなければならない。これは
著しく大きな熱衝聾による極めて長い割ね目である冷却
時のひび割れの危険性の拡大を容易圧する。本発明によ
り、中子に対する冷却速度の変更はインゴットの性質並
びにその寸法に応じたインゴット冷却のプログラムの作
成を可能とし、インゴットの同化の各瞬間における最適
な冷却が保証される。

かくして、中子がインゴットの寸法に比して小さな径を
有している場合には、少なくともインゴットの同化の初
期のしかるべき期間中にガスよりもむしろ蒸気を使用す
ることが推奨される。というのは蒸気による冷却効果が
同じ楡のガスよりも大きいからである。

本発明の方法の他の利点は、薄板製円筒スリーブがまっ
たく穿孔される危険性を示さないような鋳造Φ件である
ことである。

本発明による装置の利漬は、該薄板製スリーブが各−造
に対し取りかえられるとしても、内、外両面において実
質的かつ良好に冷却されている中央のマンドレルが数回
に頁り再使用し得ることである。

本発明による装置の仙の利点は、固化の終了時点におい
て薄板製スリーブが固化されているインボッ）Ｋ付着し
たままである時に、中央のマンドレルが何の困難もなし
に取りはずすことができ、その結果自由間隔がスリーブ
全高さに亘りスリーブを規則的に１ｌｌｆｔ、ているこ
とである。

ｉｌｌに、ガスまたは蒸りによる冷却の利点は、水によ
る冷却に比較して、爆発の危険性をまったく示さないこ
とである。

本発明を一層よく坤解するために、本発明による方法並
びに妓曾の実施態様を非限定的実施例として以下に記載
する〇 実施例は一ダ面、重さｇｔトン、平均径２！；００■、
全高２９ＡＯｔａＣＩＩＯθ龍の押湯）の中空多角形鍛
造用インプットの下注ぎ鋳造に関する。

鋼の組成は以下の通りである。即ち、Ｃ＝θ／６％；　
Ｓ１＝θ、コ！％；　　Ｍｎ＝　／、、？　ｊ％；　姐
＝θ、りθ％；Ｃｒ＝　０．７７％；　Ｍｏ＝　０．！
ｒ　０％；残部は鉄により構成され、数種の残余の元素
を含む。

添付図Ｉにおいて、鋳塊鋳型１は原料台２上に！かれて
おり、蚊台を横切って原料液状金１１３が鋳造母型（図
示せず）に径／ｇｅｍの例えば５で示された２つのオリ
アイスと通路４とＫよって送り込まれる。

鋳塊鋳型１は鋳鉄製であり、これは垂直軸に対して／ｍ
当たり約’ｌ０ｔａの傾きを持つ円錐形であり、かつそ
の断面積の大きな部分が上方に位雪している。台２の中
央部分には、厚さ／θ龍で内径１０ｇ０ｗ５の軟鋼薄板
製スリー　１６が設けられていて、同じ厚さを有する金
属座部７に該スリーブの下方部分が結合されており、そ
の結果該スリーブは台２の中央に保持される。曲： 中空マンドレル８は外径９′ｇθ酊および内径３６０顛
を有している。これはスリーブ６よりも幾分高くなつ七
いる。これとスリーブとはＳＯＢの距離隔てられている
。これは軟鋼製である。これは９などの支柱上に置かれ
ており、該支柱は同様にスリーブ６の座部７上に設けら
れ、図ではみられないがこれらの間には自由空間がある
。マンドレル８はスリーブ６に対して厳密に中心が定め
られ、該マンドレル全周に亘り！ｒＯｗの間隔が保たれ
るようＫなっている。

マンドレル８の上部オリフィス１０により、管路１１に
は噴霧水を含むもしくは含まない圧縮９襲が導入される
。この冷却用圧縮空気はマンドレル８の内部１２の全体
に通され、９などの支柱間を通り、再びスリーブ６とマ
ンドレル８との間に存在する間隙１３を上昇して、１４
から環状自由空りとして出ていく０ １０により導入される圧縮空気の量は通常／コＳＮｗ／
／＋である。この空気量はインゴットの固化中ずっと一
定に保たれるが、これはこのような調節が同化の端点を
中ゆインゴットの半°分の厚さの位　　　１黄におくよ
うに決定されたためである。固化終了端点の付値を変え
たい場合には、冷却用空気の量を変更するか、更に空気
に水蒸りまたは噴霧水を添加するだけで十分である。

インゴット１５の上部水量には放熱板１７゜１８が設け
られていて、板１７は鋳塊鋳型１の内壁に敗り付けられ
ており、−刃板１８は中子のスリーブ６に取り付けられ
ている。これら放熱板１７．１８はインボッ）１５の頭
部に押湯を形成する。放熱板１７．１８の鋼中に浸漬さ
れている部分はｌｌ００ｍの高さを有している。

本例における下注ぎ鋳造の条件は以下の通りである。

鋳造母型内での鋳造直前の鋳−での−の温度は／！ｒｇ
Ｏ℃である。

鋳塊鋳型ｌ内の入口における、一つの吹営出し、口を横
切る液状鋼の放出速度は約／／ｃＩＲ／ｓ＠ＣであるＯ 鋳塊鋳型に銅の上昇する速度は９ｃＲ／ｒｎ１０程度に
保たれるＯ ｇＡ）ンのインゴットの下注ぎ時間は・３３分よりもわ
ずかに高い。

前記装置内でこのような下注ぎ鋳造条件を用いて、スリ
ーブ６の穿孔を回避し、他方でインゴット中における有
害な割れ目の形成を回避する。結局、インビットの各型
に応じて、インゴットの固化の逆行度の関数として中子
の冷却用ガスまたは蒸りの量およびこれらの性質を適当
に調節して変化させることにより、インゴットの厚さに
おける固化終了端点の付量をまったく自由に調節するこ
とができる。

勿論、本発明の節回を連勝することなしに、細部の変更
並びに改良が可能であり、かつ同様に同等な手段の使用
を考えることが可能であると理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の装置およびインゴットの軸に沿ってと
った垂直断面図である。 １・・・・・・鋳塊鋳型、　２・・・・・・下注ぎ鋳造
用台、５・・・・・・吹き出し口、　　６・・・・・・
スリーブ、７・・・・・・金属製座部、　８・・・・・
・マンドレル、９・・・・・・支柱、　　１３・・・・
・・間隔、　　１５・・・・・・インゴット。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　従来法を用いて鋳塊＃型ｌを少なくと％１つ
   の吹き出し０５を有する下注ぎ鋳造用台２上に設置し、
   更に該峙型ｌの中央部に完全に金属製の垂直円筒状中子
   の設置を含む中空鋼のインプット１５の製造方法忙おい
   て、 相互に規則的間隔１３で隔てられている外部の薄板製円
   筒スリーブ６と内部の中空マンドレル８とを含む中子に
   永続的に、ガス、またＦ！蒸気もしくはガスと蒸気との
   混合物が通されており該ガス、蒸気またはその混合物は
   中空マンドレルの軸に沿って下降しかつ上記規則的間１
   内をスリーｆ６に沿って上昇しており、 鋳塊鋳型による鋳造の直前に鋳鍋で測定した鋼の温度が
   高くとも／！；？（１７ＣＫ等しく、各吹き出し口５に
   おける液状鋼の鋳塊鋳ｍｌへの供給速度が高くともコＯ
   ａａ／ｓ＠ｃｌｃ等しく、鋳塊鋳型での鋼の上昇速度が
   高くとも／ダロ／ｍ　ｌ　ｎに等しく、 マンドレル８がインがット１５の同化後に完全に取りは
   ずすことができ、一方スリーｆ６はインデフ）　１５に
   溶着することなしに付゛着したままである、 ことを特徴とする、上記インプットの製造方法。
2. （２）　　該中子の冷却要素が通常の空気、炭酸ガス、
   水蒸気、噴霧水からなる群から選ばれる特許請求の範囲
   第（１）項記載の方法。
3. （３）　　前記中子の冷却剤流の量および性質が、冷却
   効果をインデン）の固化の各瞬間において最適とするよ
   うに変えられる、特許請求の範囲第（１）または（２）
   項に記載の方法。
4. （４）前記中子６．７．８．９が溶融金属の導入前に鋳
   塊＃型内に設置され、次いで該溶融金属が該中子と鋳塊
   鋳型との間で下から上方に鋳造される、下注ぎ鋳造を使
   用した特許請求の範囲第（１）〜（３）項のいずれか７
   項に記載の方法。
5. （５）少なくとも１つの吹き出し口５を備えている下注
   ぎ鋳造用台２上に設置された鋳塊鋳型と、該鋳塊鋳型の
   中央部分に設けられた垂直円筒状中子とを含む中空−一
   インゴットの製造用装置であって、 前記垂直円筒状中子が参〜−〇閣の厚さを有し、下方部
   分が台２上に置かれている金属座部７によって閉じられ
   ている消耗形の薄板製円筒状スリーブ６と、再使用可能
   な中空金属マンドレル８とを含み、該マンドレルは該ス
   リーｆ６の中央部分に挿入されておシ、該スリーブとの
   間に規則的な間隔が設けられていて、しかもこれら二番
   の間で自由な通路が形成されるように支柱９を介して金
   Ｍ座部７上に設置されている、および 該中子にはガスまたは蒸気の冷却流が通されており、該
   冷却流がマンドレル８の中央部を下□φ□、１ 降し、支柱９の間を通り、該マンドレル８と円筒状スリ
   ーブ６との間に設けられた間隔１３内を上昇する、こと
   を特徴とする、上記中空−インプット製造用装置。
6. （６）前記円筒スリーｆ６の厚さが５〜７２ＩＩＩの範
   ｖｒｔ内である、ｔＷｆＩＷ−請求の範ＩＭ　ｆｔｌ！
   　（５）　ｆｍ　８Ｂ載ノ装置。
7. （７）押湯を形成している放熱性または断熱性板１７．
   １８が液状金属の上部水準１６の位置に設置され、その
   一方の１７け鋳塊鋳型１の内壁に取り付けられ、他方の
   １８は中子の円筒スリーブ６に取り付けられている、特
   許請求の範囲第（５）または（６）項に記載の装置。 −１′＋