JPS6099453A - 連続鋳造用超音波振動鋳型 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造用超音波振動鋳型に関するものであ
る。

（従来技術とその問題点） 連続鋳造設備は、タンディツシュ、鋳型、ガイドロール
、ピンチロール等から構成さしており、溶鋼はタンディ
ツシュから鋳型に注入さ扛、鋳型内で凝固してシェルを
形成し、ガイドロールで冷却案内さ′ｎ、なからピンチ
ロールで引抜き０造さｎる。

ところで、上記鋳型は、その内壁に溶鋼が焼付くのを防
止するｆｌめ、一定の振幅で振動せしめられている。そ
して、この鋳型を振動させる手段のうちの一つとして、
特開昭５７−５８９５４号および特開昭５７−６２８４
２号に示さｎたよりな、超音波振動子を鋳型に取付けて
鋳型壁面を振動させる超音波鋳型方式がある。

しかし、上記した超音波振動鋳型は、鈴型端部での振動
の状態および鋳型内での縦波１．ＨＨ，ｙ波の伝播に関
しての振動モードからの適切な超音波振動子の配置位置
を主眼としたものである為、実際に鋳型内での溶鋼焼付
きが問題となるメニスカス部分での振動状態については
同等考慮さノ′していない。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点に鑑みて成さｎたものであり、最
も溶鋼の焼付きが問題となる鋳壓同溶鋼メニスカス部に
おいて効率良く振動を付与でき、かつ現実ｖｃ鐘型に生
じる振動波モードに基ぐノｔ、Ａ切位置に超音波振動子
を配置した超音波振動鋳型を提供せんとするものである
。

（発明の構成） 本発明は、外面に複数個の超音波振動子を配設した連続
鋳造用超音波振動鋳型において、上記超音波振動子の一
部をメニスカス位置近傍に、又残シの超音波振動子は鋳
型壁を伝播ｊる板波の振動モードを強めるよう一定間隔
を存して上記鋳型外壁に対し直角に取付けて成ることを
要旨とする連続□□□造用超音波振動鋳型である。

（超音波振動子の配設位置等の決定要素）鋳型に超音波
振動を加えて溶鋼の焼付きを防止する機構は′、超音波
振動により溶６；１と接する鋳型壁面が振動し、一方向
へ引抜かれ、てゆく溶鋼（凝固シェル部分も含む）と鋳
型壁との間の磨擦抵抗が減少することを利用したもので
ある。ところで、この溶鋼と鋳型壁間の磨擦抵抗の減少
ＶＣは、鋳型の引抜き方向への振動と、引抜き方向に対
して直角な方向への振動の両者が寄与しており、本発明
者の行なった研究によれば、引抜き方向に対して直角な
方向への振動が磨擦抵抗の減少に犬きく寄与しているこ
とが確認できた。

上記理由により、超音波振動子を鋳型壁に対し直角に取
付けて振動伝達方向を鋳型壁面に直交するようにし、か
つ最も振動を与えたいメニスカス部分近傍に超音波振動
子を取付けることとした。

なお、この超音波振動子による鋳型壁の振動をより効果
的に行なわせるには、鋳型壁と超音波振動子間に介装す
る超音波伝達ホーンの長さを、使用する超音波の波長の
１／２　の整数倍にすればよいっ次に、振動の腹および
節が鋳型の定位置に発生して振動振幅がＯＶｃなる部分
が発生するのを防止する為、下記の如く超音波振動子を
配置する。

□　一般ｖｃ鋳型振動に用いる超音波振動子は、数汀Ｗ
〜数ＸＷの強力な電歪又は電歪振動子が採用されており
、その振動周波数は１８〜２４　ＫＨｚのものが実用化
されている。また、鋳型は通常銅又は銅合金のものが使
用さｎｓ　ＺＪＦ中の縦波の伝播速度は約３６７０ｍ／
ｙｘ、ｓ　１８〜２４　ＫＨｚの周波数の場合の波長は
約１５３〜２０４＋ｗ＋となる。一方、上記鋳型の板厚
は通常５〜５（ｈａｍ程度である。

ところで、このような超音波の波長に比べて薄い板厚の
板状物体中を超音波が伝播する場合の伝播速度は、物体
の材質だけでなくその物体の厚さ、超音波の周波数にも
依存し、複４良なモードの板波（ラム波）として伝播す
る。この板波は、第１図に示すように（イ）連、続的に
厚い部分と薄いＢ、３分を形成する対称波モードと、（
ロ）波打ちをくり返すような状態の非対称波モードの２
種類から成っている。

このような板波において、対称波そ一部の波長をλ８、
非対称波モードの辣長をλａとすると、下記玉代が成立
する。

λｓ　＝Ｏｓ／　ｆ　ｓ　λａ−Ｏａ／ｆ　川■（ｔ５
１１−（ａｔ／ａＢ）”−Ｊ／（ｔａｕρ”Ｔ（ａｔ／
ａ　ｓ　）”　＊　Ｔ　）＝−〔４・（Ｏｔ／ａ　ｅ　
）”　（’ｉ畳でしか７・Ｇ重ロシ錯？／（２（収乃Ｂ
）２　ｉ）”）　・・・■（ｔａｎ７ｉ−（ａ　ｔ／１
０ａ　）−τ）／（ｒｕ　ｙ−（Ｏｔｌｏａ）　−Ｔ）
−−（（２（Ｏｔｌｏａ）２−ｔ）”／ａ（ａｔ、／ａ
ａ）２−ｉ乃い２・Ｇ「旺扉−〕　・・・■ 但し、Ｔ＝　（２πｉ：／ａｔ　）ｘ　ａＯｔ、Ｏｏ、
Ｏａ　：（ｊ％鉢体中の縦波、板波対称波モードおよび
板波非対称波モードの伝播速度 ｆ：超音波周波数 ｄ：媒体の板厚 シ：媒体のポアソン比 上記玉代の関係よ請求めらｎる板波の対称波、非対称波
のモードは多数存在するが、上記したように鋳型壁の厚
さが５〜５０−の場合は、■の値がほぼ２以下となり、
対称波、非対称波ともに、はとんど０次のモードのみ発
生し賀る条件表なる。

そして、この板波の対称波と非対称波を比較すると、鋳
型壁と垂直な方向の振動変位と、鋳型壁と平行な方向の
振動変位の比・仁は非対称波の方が大きいことが確認さ
れた。

故に鋳型壁面ＶＣ％直な方向の振動変位を大きくするた
めには、非対称波モードを強めるように超音波振動子を
鋳型に配設すればよいのである。

（実施例） 以下本発明を第２図に示す一実施例に基づいて説明する
。

第２図において、（１）＆；ｉ：タンディッシュ、（２
）はタンディツシュ（１）の底部に取付けられたノズル
、（３）は鋳型、（４）は鋳型（３）の外側面に振動伝
達用ホーン（５）を介して上記鋳型（３）の壁面に垂直
に設置された超音波振す子である。

そして、上記超音波振動子（４）のうちの一部（４ａ）
（４ａ）・・・は鋳型（３）内のメニスカス位置（６）
近傍の６ｈ型外側壁に設置さｎ１メニス力ス部分に振動
変位の大きな腹の部分を形成するように成されている。

また、残りの超音波振動子（４ｂ）（４ｂ）・・（４ｃ
）（４Ｑ’）・・社上記超音波振動子（４ａ）（４ａ’
）・・・より順次例えばλａ／２の間隔を存して設置さ
れ、崎型壁に生じる板波の非対称波モードを強めるよう
に成されているっ更に、本実施例では上記振動伝達用ホ
ーン（５）の長すヲ、使用超音波の波長をλとするとそ
の半波長（λ／２）の長さとし、かつ、直接鋳型壁にｄ
居して効率良く鋳型（３）［振動を伝達する構造となっ
ている。なお、図中（７）は鋳型（３）を固定するため
の鋳型フレーム、（８）は鋳型（３）のタンディツシュ
（１）側端部を上記鋳型フレーム（７）に強固に固定す
るための締結ボルトである。

（発明の効果） 以上述べた如く本発明によｎば、最も溶鋼の焼付きが問
題となるメニスカス部近傍に振動の腹がくるようにする
と共に、溶鋼の引抜き抵抗減少に最も効果を有する鋳ｍ
壁に対して垂直方向の振動変位を強めるために板波の非
対称波モードの振動波を強めるように超音波振Ｉ′ｒｙ
３子を配設した為、鋳型内における溶鋼の焼付きを効果
的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は板波の伝播方向を示す図面であり、同図（イ）
は対称波モード、同図（ロ）は非対称波モード、第２図
は本発明に係る連続鋳造用超音波協動鋳型による鋳造態
様を示す断面１図である。 （１）はタンディツシュ、（２）はノズル、（３）は鋳
型、（４）は超音波振動子、（５）は振動伝達用ホーン
、（６）はメニスカス位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、外面に複数個の超音波振動子を配設した連続鋳
   造用超音波振動鋳型において、上記超音波振動子の一部
   をメニスカス位置近傍に、又残りの超音波振動子は鋳型
   壁を伝播する板波の振動モードを強めるよう一定間隔を
   存して上記鋳型外壁に対し直角に取付けて成ることを特
   徴とする連続鋳造用超音波振動鋳型。