JPS6317543B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は銅、アルミニウムおよび鉄系合金の
ような溶融金属の連続鋳造において使用するのに
特に適した鋳型に関するものである。

連続鋳造法においては、溶融金属の凝固は金属
が鋳型を通つて流れるにつれて起こり、鋳型には
凝固室が形成され、その横断面は鋳造材料の所望
横断面に対応する。したがつて、ストリツプまた
はスラブの鋳造の場合には、凝固室は一般に長方
形の横断面を有し、ロツドの鋳造の場合には、そ
れは一般に円形の横断面を有する。

典型的には連続鋳造用鋳型は、溶融金属源に接
続される入口と凝固金属が取出される出口を備え
た凝固室を画成するグラフアイトブロツクと、金
属を凝固させるためにグラフアイトブロツクを介
して溶融金属から熱エネルギを抽出するための冷
却系統とのアセンブリからなる。グラフアイト
は、その比較的良好な熱伝導率、鋳造される金属
に対するその非溶解性、その比較的低い熱膨張率
およびその潤滑性かつ非湿潤性のため、鋳型材料
として広く使用される。普通使用されるタイプの
冷却系統は銅ジヤケツトとジヤケツトを通して水
を循環させる手段とからなる。従来、グラフアイ
トブロツクは多数のスタツドまたはピンによつて
隣接ジヤケツト壁に締結されるが、この従来の構
造は使用上欠点がある。すなわち、グラフアイト
ブロツクは、特に銅ジヤケツト壁に機械的に締結
されていない区域において、銅ジヤケツト壁から
分離する傾向がある。その結果として、グラフア
イトブロツクとジヤケツト壁間にギヤツプが発生
され、これはジヤケツトの冷却力に悪影響を及ぼ
し、これは鋳造製品の品質および均一性に反映さ
れる。

従来、使用中グラフアイトと銅の界面における
空気ギヤツプの不可避な発生を少なくともある程
度まで補償するために、グラフアイトブロツクを
比較的薄くして凝固室と冷却系統との間の熱伝導
を高めることが行なわれてきたが、これは固着構
造の強度が比較的低く、グラフアイトを研削しま
たは機械加工するための余裕をほとんど与えない
ものであり、したがつて鋳型のグラフアイトフエ
ーシングの寿命を延長しかつ鋳造ユニツトの使用
中止時間を短縮することができない。さらに、銅
冷却ジヤケツトの内向き壁はまた熱応力がかかる
ため損傷を受けやすく、その結果としてグラフア
イトブロツクの交換と共に、ジヤケツト壁の再機
械加工がしばしば必要になり、その結果として連
続鋳造ユニツトが比較的長い時間使用中止になり
やすい。

フランス国特許第1593773号に示されているよ
うに、相互係合ありつぎ形構造によつてグラフア
イトライニングと金属壁とを結合する提案がなさ
れてきた。しかしながら、本出願人が知る限りで
は、これは実際には、少なくとも商業的規模では
採用されておらず、いずれにしても製造費が高く
かつありつぎ構造の相互係合を達成するためにグ
ラフアイトブロツクと金属ブロツクが端を接して
連結されなければならないから、組立が困難であ
る。

本発明の目的は、グラフアイトブロツクが固定
用スタツドまたはピンまたは簡単なクランプによ
つて冷却ジヤケツトに固着されるところの従来の
鋳型の前記欠点を、フランス国特許第1593773号
に開示されているような相互係合ありつぎ構造に
頼ることなく、回避するところの改良鋳型を提供
することである。

上記目的は、本発明によれば、潤滑性かつ非湿
潤性材料からなり使用時に溶融金属が流れ込む凝
固室を画成する層として形成されたライニング層
と、冷却剤と前記ライニング層との間に介在させ
た金属層を有し使用時に液体冷却剤が通される冷
却系統を備えた冷却ジヤケツトと、を含んでなる
連続鋳造用の鋳型組立体において、前記ライニン
グ層と前記金属層とはそれらの境界面において結
合剤により接合されていること、また相補的に密
接に相互嵌合するリブ形状とグルーブ形状によつ
て構成された複数個の突起構造が前記ライニング
層と前記金属層のそれぞれにその境界面において
形成されて相互嵌合されていること、および該突
起構造のうちの少なくともいくつかには凹入部分
が形成されていて該凹入部分の形状は前記ライニ
ング層と前記金属層とが対向関係で組立可能であ
りかつ組立に際して前記グルーブ形状部分に前記
結合剤を充たすことによつてその後の両層の分離
を阻止する機械的キー結合が行なわれるようにし
たこと、を特徴とする連続鋳造用鋳型組立体によ
つて達成される。

本発明はライニング材料としてグラフアイトを
使用する鋳型に特に適用できるが、グラフアイト
が完全には満足でない場合には特に他のライニン
グ材料を使用することもできる。例えばニツケル
基合金の連続鋳造の場合には、炭素が溶解する傾
向がある。本発明から得られる重要な利点は、ボ
ルト、スタツド等のような機械的固定用部品が存
在しないことにより、従来使用されたものよりも
薄いライニング材料層の使用が可能になることで
ある。したがつて、溶解金属から冷却剤への熱伝
導の低減はより薄いライニング材料層を使用する
ことによつて補償されうるから、グラフアイトよ
りも低い熱伝導率を有する材料が使用されうる。
かくして、ニツケル基合金の場合には、窒化ホウ
素のような高耐熱性、炭素無含有材料が使用され
うる。一般に使用されるべき特定ライニング材料
の選択はグラフアイトに適用されるものと同一種
類の考察によつて決定される。すなわち、その材
料は鋳造されるべき材料に関して潤滑性、非湿潤
性および適切な耐熱性を有しなければならずかつ
鋳造金属中に実質的に不溶性でなければならな
い。かくして、グラフアイトの典型的な代用材料
は前記窒化ホウ素および炭化ケイ素であり、両者
はグラフアイトよりも低い熱伝導率を有するが、
これを補償するために比較的薄い層として使用で
きる。

このようなリブとグルーブの構成により、前記
両層間の熱伝達面積が実質的に増大される。すな
わち、グラフアイトと銅の対向面が平坦であると
ころの従来の鋳型構造と対比して、本発明に係る
鋳型においては、嵌合するグルーブとリブの横面
間に実質的な程度の熱伝達が起こりうる。

好適実施態様では、前記構造はそれぞれの層の
１つの寸法、例えば、幅寸法が凝固室中の金属の
流れ方向に対して横方向とみなされる場合には層
の幅寸法、の少なくとも大部分を横断して一般に
平行に延在する。好適には２つの層は前記相互嵌
合構造の少なくとも一部によつて相互に機械的に
キー結合され、このようなキー結合を達成する１
つの可能性については後述される。

好適には結合剤は、セメントとして、比較的良
好な熱伝導率を有するセメントからなる。グラフ
アイトセメントはこの点に関して有用であること
が見出された。

このようにして２つの層を結合することによつ
て、得られる構造は熱伝導率の変動を起こす傾向
が小さいだけでなく、また非常に剛性であり強固
である。かくして、凝固室と冷却系統間のより予
報可能なかつ均一な熱伝導は、凝固室内の溶融金
属の凝固点が明確に限定されるという利点を与え
る。これと同等に重要な点は、従来の鋳型におけ
るようにギヤツプの発生を防止するためにグラフ
アイトの比較的薄い層を使用することが必要でな
くなることである。その結果として、本発明に係
る鋳型は最初に比較的厚いグラフアイト層（例え
ば、従来の鋳型における18〜20mmの厚さと比較し
て最高35mmの厚さ）をもつて製造され、これによ
りグラフアイト層を定期的に再研削または再機械
加工することが可能になり、したがつて鋳型の寿
命がかなり効果的に延長される。このことは、多
数の冷却ユニツトを使用する現存の連続鋳造プラ
ントと比較して、各ユニツトが再研削または再機
械加工中の比較的短い時間だけ使用を中止されれ
ばよいことを意味するものである。かくして、よ
り少ない冷却ユニツトで生産連続性が維持され
る。より強固な構成から得られるさらに別の利点
は均等な熱流れが熱反りの危険を少なくするから
冷却ジヤケツトに引起こされる損害または反りの
可能性が低減されることである。小量の反りは結
合剤の接着結合によつて補償される。従来は、上
述したように、冷却ジヤケツトの内向き面を再研
削することならびにグラフアイト層を交換するこ
とがしばしば必要であつた。

２つの層に設けられた相互係合構造は、両層が
組立段階中向き合わせに連結されうるように成形
されており、これによりフランス国特許第
1593773号に開示された鋳型の実施において遭遇
されるようなかなりの組立上の困難を回避できる
ことが認められるであろう。さらに、２つの層は
向き合わせに組立てることができるから、組立段
階は結合剤が界面におけるギヤツプを完全に充填
することを助長する。これに対し、端を接する組
立は結合剤をグルーブの長手方向に変位させて空
隙を生ずる傾向がありかつ組立段階中局部的圧縮
および詰まりを生じうる。

前記グルーブのうち少なくともいくつかのもの
に凹入構造が形成され、その中へ結合剤が浸透し
硬化されることによつて、２つの層は好適にキー
結合される。実際問題として、前記グルーブの比
較的小部分に凹入構造を形成すれば、適切な強度
が得られることが見出された。結合効果を高める
ために、２つの層間の界面における面の少なくと
も一方、好適には両方が、例えば、シヨツトブラ
ストによつて適宜に組織付けまたは粗面化され
る。

対向層のリブとグルーブは一般にグルーブの幅
を横切つて特に密接に嵌合し、その結果としてリ
ブとグルーブ間のギヤツプ中の結合剤の厚さが薄
くなり、これによつて高いせん断強度および良好
な熱伝導を与える。好適には各グルーブの幅はそ
の深さに実質的に等しく、典型的構造ではこれら
の寸法は2.5〜10.0mmの範囲内にある。グルーブ
の形状、数および間隔は実際上広く変わりうる
が、好適には、２つの層間の界面において、対向
面積が前記層の平担な、グルーブのない面によつ
て構成される場合と比較して、グルーブ構造が前
記層間に少なくとも25％より好適には少なくとも
100％の対向面積の増加を生ずるように構成され
る。

添付図面に本発明の一実施例が示されておりこ
の図面は本発明に係る連続鋳造用鋳型の一部の略
式断面図であり、断面は鋳型中の金属の流れの方
向に平行にとられている。

次に図面を参照すると、鋳型の凝固室１０を画
成する上壁と下壁の一部だけが示されている。凝
固室１０は一般に長方形の横断面を有し、使用中
横型または縦型連続鋳造プラントの溶融炉または
保持炉の出口に接続され、これにより溶融金属が
凝固室の入口に入り、その出口に向つて矢印Ａの
方向に流れ、出口において凝固した金属が取出し
ロールの作用の下に鋳型から出る。

凝固室１０の上下壁にはグラフアイト（または
類似材料）の層１２で画成され、グラフアイト層
１２は嵌合するグルーブ・リブ構造によつて通常
の水冷ジヤケツトの内向き銅壁１４に固着されて
いる。リブ１８およびグルーブ２０は一般に形状
が相補的であり、グラフアイト層１２と金属層１
４間にグラフアイトセメントのような結合剤の層
２２がはさまれている。リブとグルーブは特に図
面で見られるそれらの垂直面に関して密接に嵌合
しその結果これらのスペースにおいて、セメント
層の厚さが比較的薄く、これによつて高いせん断
強度およびグラフアイト層１２から冷却ジヤケツ
ト銅壁１４への良好な熱伝導を与えることが重要
である。

図示のように、グルーブ２０の１つ（これは層
１４にあるものとして示されているが、層１２に
あつてもよい）は凹入形態を有し、セメントで得
られる結合を補充する機械的キーを与えるように
なつている。多数のそのような凹入グルーブが間
隔を置いて設けられ、これによつて層１２と１４
間の界面におけるギヤツプの分離および発達の傾
向を低減する。そのようなギヤツプが発達して
も、嵌合するグルーブとリブの側壁を介して実質
的な伝導がなお起こりうるから、層１２と１４間
の伝導は大きい影響を受けないことが認められる
であろう。

本発明の重要な特徴は、層１２，１４がそれら
を向き合わせることによつて、すなわち、それら
の間の界面に垂直な相対移動によつて組立てられ
うるように、リブ１８とグルーブ２０が成形され
ていることである。これは層１２，１４の組立を
簡易にするだけでなく、また結合剤の滑らかな途
切れのない層が界面全体にわたつて維持され、局
部的な冷点（cool spot）の危険がないことを保
証するものである。

本発明の一実施態様が添付図面に示されたがこ
れは単に例示的なものであり、本発明のより広い
規定の範囲内で多くの変化が可能であることが理
解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る連続鋳造用鋳型の一実施態
様の一部分の略式断面図である。 １０…凝固室、１２…グラフアイト層、１４…
金属層、１８…リブ、２０…グルーブ、２２…結
合剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潤滑性かつ非湿潤性材料からなり使用時に溶
   融金属が流れ込む凝固室を画成する層として形成
   されたライニング層と、冷却剤と前記ライニング
   層との間に介在させた金属層を有し使用時に液体
   冷却剤が通される冷却系統を備えた冷却ジヤケツ
   トと、を含んでなる連続鋳造用の鋳型組立体にお
   いて、前記ライニング層と前記金属層とはそれら
   の境界面において結合剤により接合されているこ
   と、また相補的に密接に相互嵌合するリブ形状と
   グルーブ形状によつて構成された複数個の突起構
   造が前記ライニング層と前記金属層のそれぞれに
   その境界面において形成されて相互嵌合されてい
   ること、および該突起構造のうちの少なくともい
   くつかには凹入部分が形成されていて該凹入部分
   の形状は前記ライニング層と前記金属層とが対向
   関係で組立可能でありかつ組立に際して前記グル
   ーブ形状部分に前記結合剤を充たすことによつて
   その後の両層の分離を阻止する機械的キー結合が
   行なわれるようにしたこと、を特徴とする連続鋳
   造用鋳型組立体。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   ライニング層がグラフアイトで形成されているこ
   とを特徴とする連続鋳造用鋳型組立体。 ３ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   凹入部分は前記突起構造の側面をくりぬいて形成
   されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型組立
   体。 ４ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   突起構造が前記凝固室を通る金属の流れの方向を
   横切る方向に前記ライニング層と金属層とにわた
   つて互いに概ね平行に延びていることを特徴とす
   る連続鋳造用鋳型組立体。 ５ 特許請求の範囲第２項の記載において、前記
   ライニング層の厚さはその後の使用の際して次々
   と再研磨ができるよう最初は35mmに形成されてい
   ることを特徴とする連続鋳造用鋳型組立体。 ６ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   各グルーブ形状はその幅が少なくともその深さに
   等しくされていることを特徴とする連続鋳造用鋳
   型組立体。 ７ 特許請求の範囲第６項の記載において、前記
   幅と深さが実質的に等しくされていることを特徴
   とする連続鋳造用鋳型組立体。 ８ 特許請求の範囲第７項の記載において、前記
   幅と深さが2.5mmから10mmの範囲にされているこ
   とを特徴とする連続鋳造用鋳型組立体。 ９ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   突起構造は、該突起構造が全然設けられず前記ラ
   イニング層と前記金属層の境界面が平坦である場
   合の該境界面の対向面積に比べて該対向面積を少
   なくとも25％、好ましくは少なくとも100％増加
   させることを特徴とする連続鋳造用鋳型組立体。