JP2000218345A - 金属を連続鋳造するための漏斗状の鋳込み領域を備えている鋳型の鋳型板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造されるストランドのサイズに鋳造方向で
漏斗状に先細りに形成されている鋳込み領域と液状の冷
却媒体が流入するスリットを備えている背壁とを有して
いる、金属を連続鋳造するための鋳型の鋳型板を提供す
ること 【解決手段】 ストランドに面している作業面の変形と
鋳型板の少なくとも一箇所の高さ部分における作業面の
割れを回避する目的で、スリット７がその経過線を水平
面から３０°より大きく違えていない

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造されるストラ
ンドのサイズに鋳造方向で漏斗状に先細りに形成されて
いる鋳込み領域と液状の冷却媒体が流れるスリットを備
えている背壁とを有している、金属を連続鋳造するため
の鋳型の鋳型板に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳型の課題は、ストランドを成形し、溶
湯からストランド凝固殻の成長に必要な熱を取去ること
である。鋳型出口においては、ストランド凝固殻は、こ
れが熱的負荷および機械的負荷に耐えうるように、また
ストランドが確実に割れを生じることがないように肉厚
でなければならない。

【０００３】熱は鋳型内において鋼材料から冷却水へと
導出され、この冷却水は穿孔されている流路内に流れる
か、或いは鋳型板の背壁にフライス加工処理により形成
されていて、かつ水捕集函の表面と共に長方形の流路を
形成するスリット内に流入する。

【０００４】公知技術によれば、冷却路およびスリット
は、可能な限り一様な熱の導出を板幅全体にわたって達
するために、垂直方向に、即ち鋳造方向に指向してい
る。孔もしくはスリットの配列およびそれらの寸法の決
定は、板表面全体にわたって可能な限り一様な熱の導出
が保証されるように行われる。

【０００５】更に、鋳型板を構成する際に、鋳型板を水
捕集函に固定するねじのためのねじ山およびねじ山挿入
体の配設も考慮される。固定点の数は、鋳型板が鋳造工
程の間熱的負荷をこおむることにより許容寸法を越えて
変形しないように、十分な大いさでなければならない。

【０００６】垂直方向に指向しているスリットを備えて
いる鋳型板は概してスラブの鋳造に適している。

【０００７】穿孔されている鋳型板はその製造に比較的
高い経費を要し、従って例えば粗鋳塊の連続鋳造のよう
な、主として鋳型空隙部が僅かな変形を行うような鋳造
の場合しか使用できない。

【０００８】溶湯との接触の際の大きな熱的負荷にもか
かわらず、構造的に正しい構成と材料の選択を行った
際、鋳型板の作業面上における割れの形成を排除するこ
とが容易に可能である。しかも、長時間にわたる鋳型板
の使用は、例えば冷間ストランドの走入および走出の際
に、および鋳造作業工程の間における幅狭側の移動が行
われた際に生じる、鋳型板の機械的な摩耗、引っかき傷
のような鋳型板の作業面の損傷および幅狭側との間隙の
形成を招く鋳型板の局所的な変形を誘起する。

【０００９】鋳型板の寿命は本質的に上記の損傷をこお
むる頻度、損傷の位置および深さに依存し、その都度作
業面の層を機械的に時として切削することにより行われ
る再加工の回数に依存している。

【００１０】漏斗状の鋳込み領域の思想は、鋳造機を去
った後スラブに分割され、炉を経て直接圧延工程に供給
可能な、可能な限り肉薄のストランドを鋳造しようと言
う望みに帰される。

【００１１】鋳込み領域の寸法は、本質的に鋳造される
ストランドの断面、鋳込み管の寸法および溶湯内へのこ
の鋳込み管の浸漬深さによって定まる。

【００１２】異なる寸法を有する漏斗状の鋳込み領域を
形成する、異なる銅合金から成り、穿孔されている鋳型
板とスリットを形成された鋳型板とを備えている多数の
連続鋳造設備の運転にあっては、溶湯水準の高さでの僅
か１００回という比較的少ない回数の鋳込み回数の後、
鋳型板内に割れが生じることが確認された。従って、平
均して３から４回再加工を行った際、平坦な作業面を有
する鋳型板に比較して、溶湯の約１０００回と言う多数
倍にもなる長い全寿命が伸びる。

【００１３】この割れは可塑的な交番延びの結果による
鋳型材料の疲労の結果である。鋳型板内に熱的要素によ
る測定と割れ形成傾向に対する統計的な評価は、割れが
常に移行領域であるホッパーの平行な部分に存在してお
り、平均以上の局所的な熱的負荷により起因しないこと
が明らかになった。

【００１４】鋳型板の−平坦な作業面を有している鋳型
板であろうと、湾曲した作業面を有している鋳型板であ
ろうとどちらのものの−幅全体にわたる張力と延びの分
布は、断面以外に、固定点の数、その位置と固定ねじの
弾性定数によって決定される。固定点の数が少なくなれ
ばなるほど、幅全体にわたる張力と延びはますます不均
一に配分される。張力と延びは、固定点の配列の応じ
て、それぞれの側面における固定点の外方列の一つの列
の領域内に増大して、局所的となる。従って、鋳型板の
幅全体にわたる張力と延びの一様な分布の、割れ回避に
関しての基本的な前提は、十分に大きな数の固定点にあ
る。

【００１５】更なる研究と、張力と延びの計算により、
附加的延びの発生は漏斗状の鋳込み領域の形成に役立つ
湾曲部の存在に帰される鋳型板内における割れの発生
は、移行領域であるホッパーの平行な部分における附加
的延びにより助勢される。

【００１６】この附加付加的延びの発生のメカニズム
を、穿孔されている鋳型板１の上方の領域の図１に図示
した半断面により理解できる。鋳型板は固定ねじＳ1 、
Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ5 およびＳ6 で水捕集函２に固定
されている。ストランドの幅は幅狭側３の位置によって
決定される。冷却孔の位置は作業厚みｄ1 によって、即
ち作業面に対する間隔よって、および背壁に対する距離
ｄ2 によって定まる。

【００１７】例えば鋳造初期作業相の間において、或い
は溶湯水準の推移の結果、熱流ｑによる鋳型板１の加熱
は、鋳型板材料が延びる結果幅狭側３方向への長さの変
化を招き、この長さの変化は作業面が平坦な場合妨げら
れず、従って鋳型板内に附加的な張力と延びが誘起され
る。これに対して幅Ｂを有している、漏斗状の鋳込み領
域を有している鋳型にあっては、鋳型板の作業面が附加
的に据込まれる。何故なら、この領域は固定ねじＳ1 、
Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ5 およびＳ6 により鋳型板が位置
Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 、Ｘ4 、Ｘ5 およびＸ6 の固定点に固
定されているので自由に延びることができないからであ
る。例えば鋳造工程が終了した後鋳型板を冷却した際、
収縮が生じることにより、反対方向の長さ変化が行わ
れ、作業面の始めに据込まれた領域が附加的に延びる。

【００１８】鋳型板幅全体にわたるこの附加的な交番す
る延びの分布は、この実施の態様の場合半径Ｒ1 とＲ2
並びにホッパー口Ｔにより形成される湾曲した領域の輪
郭を基準にして、この輪郭の経過に関しておよび固定ね
じＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ5 およびＳ6 の弾性的な
可撓性に従って、固定ねじＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ
5 およびＳ6 の位置Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 、Ｘ4 、Ｘ5 およ
びＸ6 が決定される。

【００１９】この附加的な交番する延びの強度は鋳型板
座の熱流ｑによる熱的負荷と材料特性以外による鋳型板
の熱的な負荷以外に、附加的に以下のパラメータ、即ち
作業表面と冷却孔間の作業厚みｄ1 、冷却材流路と背壁
間の鋳型板厚みｄ2 と湾曲された領域の幅Ｂによる。

【００２０】漏斗状の鋳込み領域を有している鋳型の、
鋳造の実際にあって使用される穿孔されている鋳型板と
かつスリットが形成されている鋳型板に関する計算によ
り、附加的な交番する延びが一般的な熱による負荷から
結果される延びと共に、可塑的な交番する変形が生じる
ことによる鋳型板材料の極めて迅速な疲れを招く値に達
することが分かった。

【００２１】湾曲された鋳型板の負荷を構造的な構成に
より割れ発生に関して安全な度合いにまで低減しようと
する場合、簡単な場合には冷却材流路と背壁間の鋳型板
厚みｄ2 を必要な度合いにまで大きくすることにより、
鋳型板断面の剛性を増大させることが必要である。

【００２２】冷却材流路の後方にあっては温度勾配が存
在していないので、熱による負荷が等しい場合の背壁と
冷却材流路間の鋳型板厚みを増大させることによる鋳型
板剛性の向上は鋳型板幅全体にわたる張力と延びの均一
な分布を誘起する。

【００２３】作業面上の割れの発生にとって好都合な水
平方向での鋳型板の延びは低減する。何故なら、鋳型板
が冷却孔の後方において、作業面と冷却孔間の領域に比
較して著しく強く加熱されず、鋳型断面全体にわたって
検出された温度が総じてより低く降下するからである。

【００２４】こう言った意味において、冷却穿孔と必要
とする大多数の固定ねじＳ1 、Ｓ2、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ5
、Ｓ6 ・・・・Ｓｎにより水捕集函に固定されている
背壁間に十分に大きな肉厚ｄ2 を有していてかつ穿孔さ
れている鋳型板は、作業面が或る熱負荷ｑmax にいたる
まで割れを伴うこと無くとどまり、この熱負荷の超過に
あっては鋳型板幅全体にわたって均一に分散した割れを
有することの構造的な前提を充足する。

【００２５】このような穿孔されている鋳型板の欠点
は、その製造がスリットが形成されている鋳型板に比較
して極めて高価なものにつくと言うことである。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、背壁側において水で冷却されるスリットを備えて
おり、作業面が或る一定した熱負荷ｑmax にいたるまで
割れを伴うこと無くとどまり、この熱負荷の超過にあっ
ては鋳型板幅全体にわたって均一に分散した割れを有
し、従って平坦な壁を備えている鋳型板に比される寿命
が達せられる、漏斗状の鋳込み領域を備えている鋳型の
鋳型板の構造を提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
より、ストランドに面している作業面の変形と鋳型板の
少なくとも一箇所の高さ部分における作業面の割れを回
避する目的で、スリットがその経過線を水平面から３０
°より大きくずれることがないことによって解決され
る。

【００２８】本発明は、所定の作業厚みにあって作業面
上における割れ形成を回避するために、鋳型板の断面を
可能な限り大きくしなければならないと言う認識を基礎
としている。何故なら、これに伴う鋳型板の比較的大き
な剛性と比較的僅かな水平方向の延びとが、この鋳型板
の幅全体にわたる張力と延びの一様な分布を誘起するか
らである。

【００２９】以下に添付した図面に図示した発明の実施
の態様につき本発明を詳細に説明する。

【００３０】

【発明の実施の態様】図１は、上記しかつ以下に述べる
穿孔されている鋳型板１を示している。図２に示すよう
に、連続鋳造鋳型の、漏斗状の鋳込み領域を備えている
鋳型板４は、鋳型上縁部６で始まる湾曲した鋳込み領域
５を備えており、この鋳込み領域は幅狭側３方向にかつ
鋳込み方向で鋳造されるストランドのサイズに低減され
ている。

【００３１】スリット７は、背面側における鋳型板４の
少なくとも一箇所の高さ部分−この中を冷却水が流れる
−において経過しており、従ってスリットはその経過線
内においてもはや水平面から３０°以上はずれることが
ない。

【００３２】有利な構成は、スリットが鋳型板幅の全体
にわたって、図２に示したように、徹頭徹尾水平に経過
していることである。

【００３３】スリット７の深さおよび／または幅および
それら間の間隔は、鋳型板の高さおよび／または幅にわ
たって変更可能であり、かつ変更不能でもある。

【００３４】本発明による他の構成により、流動速度を
高めるため、冷却水通過量を低減するために、任意の材
料から成る充填片９がスリット７に挿入されている。

【００３５】充填片９はスリット７に沿って、鋳型板断
面の剛性を付加的に高めるために、適当な方法により、
このスリットを区画しているウエッブと結合されてい
る。これにより、鋳型板の、この鋳型板の断面の必要な
剛性のために必要とする厚みを低減することができ、こ
れに相応して鋳型の寸法を縮小することが可能である。
他の利点は、通常銅合金である鋳型材料の比較的高価な
価格を、鋼材から造られている充填片の価格に比した場
合、材料経費が低減されることにある。

【００３６】異なる高さ領域のための冷却媒体の個別の
供給の可能性が重要である。鋳型内における色々な高さ
部分への熱推移を合目的的に調整することにより、この
ような方法により鋳造されたストランドの品質を改善す
ることが可能である。

【００３７】本発明により、冷却媒体は鋳型板の一方の
側面で供給され、他方の側面で導出される。冷却媒体を
両側面で供給し、中央において導出するか或いは中央に
おいて供給するか、或いは両側面で導出するのが有利で
ある。この場合、冷却スリットを流過する際の冷却媒体
の温度の上昇は半減するので、相応して鋳型板幅全体に
わたる熱推移の不均一性も低減する。

【００３８】冷却媒体が異なったスリット内を反対方向
で流れることも可能である。このようにして、冷却スリ
ットを流過する際の冷却媒体の温度の上昇に帰される鋳
型板幅全体にわたる熱推移の不均一性は付加的に低減さ
れる。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、作業面が或る一定した熱
負荷ｑmax にいたるまで、割れを伴うこと無くとどま
り、この熱負荷の超過にあって鋳型板幅全体にわたって
均一に分散した割れを有し、従って平坦な壁を備えてい
る鋳型板にに比される寿命が達せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】穿孔された鋳型板の上部領域の半分の断面を概
略示した図である。

【図２】本発明による漏斗状の鋳込み領域を備えている
鋳型のストリップを有している鋳型板の背壁の図２ａと
図２ｂである。

【図３】固定保持ねじのための充填片と孔とを備えてい
る図２ｂの鋳型板の切断線Ｃ−Ｃの断面図である。

【符号の説明】

１ 穿孔されている鋳型板 ３ 幅狭側 ４ 鋳型板 ５ 鋳込み領域 ６ 鋳型上縁部 ７ スリット ９ 充填片

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項０１】 鋳造されるストランドのサイズに鋳造
   方向で漏斗状に先細りに形成されている鋳込み領域と液
   状の冷却媒体が流れるスリットを備えている背壁とを有
   している、金属を連続鋳造するための鋳型の鋳型板にお
   いて、ストランドに面している作業面の変形と鋳型板の
   少なくとも一箇所の高さ部分における上記作業面上の割
   れを回避する目的で、スリット（７）がその経過線を水
   平面から３０°より大きくずれることがないことを特徴
   とする鋳型板。
2. 【請求項０２】 スリット（７）が全板領域にわたって
   水平に指向していることを特徴とする請求項１に記載の
   鋳型板。
3. 【請求項０３】 スリット（７）とこのスリット（７）
   間のウエッブの深さおよび／又は幅が鋳型板（４）の高
   さおよび／又は幅にわたって変更可能であり、かつ変更
   不能であることを特徴とする請求項１或いは２に記載の
   鋳型板。
4. 【請求項０４】 液状の冷却媒体のスリット（７）内へ
   の流動速度を高めるために任意の材料から成る充填片
   （９）が挿入されていることを特徴とする請求項１から
   ３までのいずれか一つに記載の鋳型板。
5. 【請求項０５】 鋳型板断面の剛性を高めるために充填
   片（９）がスリット（７）に沿って、このスリットを区
   画しているウエッブと適当な方法により結合されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の鋳型板。
6. 【請求項０６】 少なくとも二箇所の高さ領域のための
   冷却媒体の供給部が別個に設けられていることを特徴と
   する請求項１に記載の鋳型板。
7. 【請求項０７】 液状の冷却媒体のための供給部が鋳型
   板（４）の一方の側面に、排出部が他方の側面に設けら
   れていることを特徴とする請求項１或いは６に記載の鋳
   型板。
8. 【請求項０８】 液状の冷却媒体のための供給部が鋳型
   板（４）の一方の側面に、排出部が中央に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１或いは６に記載の鋳型板。
9. 【請求項０９】 液状の冷却媒体のための供給部が鋳型
   板（４）の中央部に、排出部が側面に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１或いは６に記載の鋳型鋳型板。
10. 【請求項１０】 少なくとも二つのスリット（７）内の
    冷却媒体の流動方向が反対方向に整向されていることを
    特徴とする請求項８或いは９に記載の鋳型鋳型板。
11. 【請求項１１】 一点或いは多数の点における鋳型板お
    よび／又は冷却媒体の温度を検出するために、温度感知
    器が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
    鋳型鋳型板。