JP2001259801A - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

連続鋳造用鋳型

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JP2001259801A
JP2001259801A JP2000071597A JP2000071597A JP2001259801A JP 2001259801 A JP2001259801 A JP 2001259801A JP 2000071597 A JP2000071597 A JP 2000071597A JP 2000071597 A JP2000071597 A JP 2000071597A JP 2001259801 A JP2001259801 A JP 2001259801A
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casting mold
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Noriyuki Suzuki
規之 鈴木
Kenji Umetsu
健司 梅津
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力を低減するとともに鋳片の品質を向
上させることが可能な連続鋳造用鋳型を提供する。 【解決手段】 冷却銅板2と、この冷却銅板2の周囲を
支持するための非磁性バックプレート3からなる連続鋳
造用鋳型において、バックプレート3は、内部に複数の
空隙部8を有する。この空隙部8を形成するために、バ
ックプレート3をトラス構造あるいはハニカム構造とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属を連続鋳
造する際に使用する連続鋳造用鋳型に関し、特に消費電
力を低減するとともに鋳片の品質を向上させることが可
能な連続鋳造用鋳型に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、溶融金属の連続鋳造用鋳型と
して、溶融金属湯面の安定化、連続鋳造した鋳片の平滑
化および鋳造速度の高速化を達成するために、種々の連
続鋳造用鋳型が提案されている。例えば、特開平5−1
5949号公報(特許第2611559号)には、通電
コイルにより溶融金属のメニスカス部分を大きく湾曲さ
せるために、内部水冷構造の金属製冷却鋳型と、この鋳
型のセグメンド部分を周回して高周波を通す通電コイル
とを備えた連続鋳造装置が開示されている。この連続鋳
造装置に用いる鋳型は、鋳型の上端部を貫通するかまた
は上端部まで貫通しない複数のスリットで仕切られたセ
グメンドからなり、セグメントの下端部は鋳型と一体と
なっている。また、各セグメントには、セグメント内部
に冷却水を通水するための通路が設けられている。ま
た、特開平10−156489号公報には、鋳造方向に
延びる複数のスリットにより上端部を分割するととも
に、下端部が鋳型と一体となった内部冷却可能なセグメ
ント部を、鋳型上部側に有する内部水冷型の鋳型が開示
されている。この高周波通電コイルを備えた鋳型は、鋳
型上部にフランジを設けることにより、鋳型の変形を防
止している。また、特開平2−274351号公報に
は、中実なバックプレートを有し、低周波の電流を間欠
的に通電する連続鋳造装置を開示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の連続鋳造用鋳型では、高周波電流を用いる場
合、磁場の減衰を防止するために、鋳型を複数のスリッ
トで分割するとともに、バックプレートが存在しない構
造とする必要があり、鋳型の熱変形およびスリットへの
溶融金属の湯差し等により鋳造が不能になることがあっ
た。また、鋳型の剛性が低いため、スラブ等の大断面の
鋳造には適用できなかった。さらに、多数のセグメント
には、個別に冷却パイプが内蔵されており、構造が複雑
となり製造コストが上昇する等の種々の問題点を有して
いた。また、中実なバックプレートを用いる場合には、
バックプレートにおける誘導発熱および誘導電流による
磁場の減衰という問題点を有していた。本発明は、上述
した事情に鑑み提案されたもので、消費電力を低減する
とともに鋳片の品質を向上させることが可能な連続鋳造
用鋳型を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造用
鋳型は、上述した目的を達成するため、冷却銅板と、該
冷却銅板の周囲を支持するための非磁性バックプレート
からなる連続鋳造用鋳型において、前記バックプレート
は、内部に複数の空隙部を有することを特徴とするもの
である。このような構成とすることにより、磁場減衰が
少なくなり、効率的に高周波通電コイルからの電磁力を
溶融金属に付与することができる。また、本発明に係る
連続鋳造用鋳型は、トラス構造あるいはハニカム構造に
より、前記空隙部を形成することを特徴としている。こ
のような構成とすることにより、製造が容易となり、製
造コストを低減することができる。また、本発明に係る
連続鋳造用鋳型は、前記空隙部の内部に、冷却水を通水
可能であることを特徴とするものである。このような構
成とすることにより、構造が単純となり、製造コストを
さらに低減することができる。また、本発明に係る連続
鋳造用鋳型は、前記バックプレートは、非磁性ステンレ
ス鋼であり、隣り合う前記空隙部間の隔壁の厚さが、
5〜20mmであることを特徴とするものである。この
ような構成とすることにより、バックプレートとして必
要な剛性を維持しつつ、磁場減衰を減少することができ
る。ここで上記隔壁の厚さを5〜20mmとしているの
は、5mm以下では剛性が低下し、鋳型の熱変形が発生
する。逆に隔壁の厚さが20mm以上では誘導電流が急
激に増大し、バックプレートの誘導発熱および磁場の減
衰が大きくなる。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明に
係る連続鋳造用鋳型の実施形態の一例を説明する。 <連続鋳造用鋳型>図3,4は、本発明の一実施形態に
係る連続鋳造用鋳型を示すもので、図3は、連続鋳造用
鋳型の縦断面図、図4は、連続鋳造用鋳型の組立概念を
示す分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る連続
鋳造用鋳型1は、図3,4に示すように、冷却銅板2の
周囲にバックプレート3を備えるとともに、連続鋳造用
鋳型1内の溶融金属4のメニスカス初期凝固部の外周部
に電磁コイル5を備えている。この電磁コイル5は、連
続鋳造用鋳型1の内壁に直角な方向に電磁力を励起させ
るための装置で、連続鋳造用鋳型1の外周面に交流電流
を連続的または間欠的に通電することができる。また、
この連続鋳造用鋳型1は、バックフレーム6および外フ
レーム7を備えており、バックフレーム6により絶縁締
結されるとともに、外フレーム7により固定されてい
る。
【0006】<バックプレート>上記バックプレート3
は、非磁性のステンレス鋼からなり、その横断面は図1
に示すようなトラス構造や、図2に示すようなハニカム
構造を備えている。また、これらの構造から生じる空隙
部8内に冷却水を通水するための通水路を形成してい
る。なお、図3に示すように、空隙部8の端部には、冷
却水を導入するための導入口9と、冷却水を排出するた
めの排出口10とが設けられている。ところで、交流電
流を用いて、溶融金属4に対して磁場を印加する場合に
は、電流が増加すると、電磁コイル5の周囲に位置する
連続鋳造用鋳型1に発生する誘導電流により、バックプ
レートが発熱するとともに溶融金属4の全体に付与され
るべき磁場の減衰が増大してしまう。一方、表皮効果に
より、磁束および誘導電流は、バックプレートの表面部
に集中する性質を有し、その浸透深さは一般的に で計算される。ここで、δ:浸透深さ(m)、μ:導体
の透磁率(H/m)、σ導体の導電率(Ωm)-1、ω:
角周波数(Rad/s)である。そこで、本発明に係る
連続鋳造用鋳型1のように、バックプレート3の内部に
空隙部8を有する構造とし、隔壁の厚さを前述した浸透
深さよりも薄くすることにより誘導電流の発生を大幅に
低減し、かつ、磁場減衰を減少させることが可能とな
る。また、本発明に係るバックプレート3では、隣り合
う空隙部8の隔壁の厚さを5〜20mmとすることが好
ましい。すなわち、非磁性ステンレス鋼では、μ=1.
26×10-6(H/m)、σ=1.39×10-6(Ω
m)-1であり、周波数200Hz(ω=1257Rad
/s)とすると、δ=3.02×10-2(m)=30.
2(mm)となるから、隔壁の厚さを5〜20mmとす
ることにより、バックプレート3として必要な剛性を維
持しつつ、磁場減衰を減少することができる。
【0007】<電磁コイルからの電磁力減衰の解析>上
述した本発明に係る連続鋳造用鋳型1について、電磁コ
イル5からの電磁力の減衰に関する解析を行った。解析
には、図5,6に示す解析モデルを使用した。図5に示
す解析モデルは、バックプレート3の内部に空隙部を有
しない(隔壁無し)構造となっており、冷却銅板2の背
面に、非磁性ステンレス鋼からなるバックプレート3を
配設するとともに、バックプレート3の周囲に電磁コイ
ル5を配設している。また、この解析モデルの鋳型内径
は、400×100mmとなっている。図6(a)に示
す解析モデルは、バックプレート3をトラス構造とし
て、内部に空隙部8を有する(隔壁有り)構造となって
おり、冷却銅板2の背面に、トラス構造の非磁性ステン
レス鋼からなるバックプレート3を配設するとともに、
バックプレート3の周囲に電磁コイル(図示せず)を配
設している。また、この解析モデルは、冷却銅板の厚さ
を15mmとし、バックプレート3の上面および下面の
厚さをそれぞれ10mmとし、隔壁の厚さを10mmと
し、隔壁の高さを40mmとし、隔壁の傾斜角を60°
としている。図6(b)に示す解析モデルは、バックプ
レート3をハニカム構造として、内部に空隙部8を有す
る(隔壁有り)構造となっており、冷却銅板2の背面
に、ハニカム構造の非磁性ステンレス鋼からなるバック
プレート3を配設するとともに、バックプレート3の周
囲に電磁コイル(図示せず)を配設している。また、こ
の解析モデルは、冷却銅板の厚さを15mmとし、バッ
クプレート3の上面および下面の厚さをそれぞれ5mm
とし、隔壁の厚さを5mmとし、隔壁の高さを40mm
とし、隔壁の傾斜角を120°としている。また、上述
した解析モデルの他に、空芯(鋳型無し)のモデルにつ
いても解析を行った。
【0008】図7に解析結果を示す。図7に示すよう
に、隔壁無しモデルおよび隔壁有りモデルともに、冷却
銅板2における電力ロスは66KWであるが、バックプ
レート3における電力ロスは、隔壁無しモデルでは29
5KWであるのに対して、隔壁有りのトラス型モデルで
は154KW、隔壁有りのハニカム型モデルでは93K
Wとなっており、隔壁有りモデルの方が電力ロスが少な
いことがわかる。また、磁束密度は、隔壁無しモデルで
は0.172であるのに対して、隔壁有りのトラス型モ
デルでは、0.197、隔壁有りのハニカム型モデルで
は、0.211となっており、隔壁有りモデルの方が磁
束密度の減衰が少ないことがわかる。なお、図7におい
て、磁束密度は鋳型中心における数値を示している。
【0009】<剛性の検討>また、上述した本発明に係
る連続鋳造用鋳型について、曲げ剛性の検討を行った。
検討には、内部に空隙部を有するバックプレートと、内
部に空隙部を有しない「むく40t」のバックプレート
と、内部に空隙部を有するバックプレートと同一重量と
した内部に空隙部を有しない「むく25t」のバックプ
レートを使用し、「むく40t」のバックプレートに対
する曲げ剛性の比を求めた。検討結果を図8に示す。図
8に示すように、本発明に係る連続鋳造用鋳型で使用す
るバックプレートは、「むく40t」のバックプレート
の曲げ剛性を「1.00」とした場合に、隔壁有りのト
ラス型モデルでは「0.48」、隔壁有りのハニカム型
モデルでは「0.40」の曲げ剛性を有している。ま
た、本発明に係る連続鋳造用鋳型で使用するバックプレ
ートと同一重量とした「むく25t」のバックプレート
の曲げ剛性は、「0.24」となっている。このよう
に、本発明に係る連続鋳造用鋳型で使用するバックプレ
ートは、隔壁のない「むく40t」のバックプレートに
対しての剛性は低下しているが、同一重量の「むく25
t」のバックプレートと比較した場合には、約1.67
〜2倍の剛性を有しており、軽量かつ高剛性を実現でき
ることがわかる。
【0010】
【発明の効果】本発明に係る連続鋳造用鋳型によれば、
バックプレートの内部に複数の空隙部を有することによ
り、磁場減衰が少なくなり、効率的に高周波通電コイル
からの電磁力を溶融金属に付与することができるので、
消費電力を低減することができる。また、本発明に係る
連続鋳造用鋳型によれば、トラス構造あるいはハニカム
構造として空隙部を形成することにより、製造が容易と
なり、製造コストを低減することができる。さらに、本
発明に係る連続鋳造用鋳型によれば、空隙部の内部に冷
却水を通水することができるため、バックプレートの誘
導発熱を防止することができる。また、本発明に係る連
続鋳造用鋳型は、隣り合う前記空隙部間の隔壁の厚さを
5〜20mmとしているため、バックプレートとして必
要な剛性を維持しつつ、磁場減衰を減少することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る連続鋳造用鋳型に使
用するバックプレートの一部断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る連続鋳造用鋳型に使
用する他のバックプレートの一部断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る連続鋳造用鋳型の断
面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る連続鋳造用鋳型の組
立概念を示す分解斜視図である。
【図5】解析モデル(隔壁無し)の断面図である。
【図6】解析モデル(隔壁有り)の説明図で、(a)は
トラス型の実施例を示す断面図、(b)はハニカム型を
示す断面図ある。
【図7】電磁力減衰の解析結果の説明図である。
【図8】剛性の検討結果の説明図である。
【符号の説明】
1 連続鋳造用鋳型 2 冷却銅板 3 バックプレート 4 溶融金属 5 電磁コイル 6 バックフレーム 7 外フレーム 8 空隙部 9 導入口 10 排出口

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷却銅板と、該冷却銅板の周囲を支持する
    ための非磁性バックプレートからなる連続鋳造用鋳型に
    おいて、 前記バックプレートは、内部に複数の空隙部を有するこ
    とを特徴とする連続鋳造用鋳型。
  2. 【請求項2】前記バックプレートは、トラス構造を備え
    ていることを特徴とする請求項1記載の連続鋳造用鋳
    型。
  3. 【請求項3】前記バックプレートは、ハニカム構造を備
    えていることを特徴とする請求項1記載の連続鋳造用鋳
    型。
  4. 【請求項4】前記空隙部は、内部に冷却水を通水可能で
    あることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項
    に記載の連続鋳造用鋳型。
  5. 【請求項5】前記バックプレートは、非磁性ステンレス
    鋼であり、隣り合う前記空隙部間の隔壁の厚さが、5〜
    20mmであることを特徴とする請求項1〜4のうちい
    ずれか1項に記載の連続鋳造用鋳型。
JP2000071597A 2000-03-15 2000-03-15 連続鋳造用鋳型 Withdrawn JP2001259801A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101215010B1 (ko) 2004-11-10 2012-12-24 가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈 병치된 비전도 부재들을 구비한 밀봉 단열형 탱크

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KR101215010B1 (ko) 2004-11-10 2012-12-24 가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈 병치된 비전도 부재들을 구비한 밀봉 단열형 탱크

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Effective date: 20070605