JP2005199351A - 液体冷却鋳型 - Google Patents

Abstract

【課題】
鋳型板或いは鋳型管のかなりの応力のない移動／変形が支持構造に対して横方向に可能とされるように金属を連続鋳造する液体冷却鋳型を改良すること。
【解決手段】
銅或いは銅合金製の鋳型板（１）或いは鋳型管を包含して金属を連続鋳造する液体冷却鋳型は、固定ボルト（６）によって支持構造（２）と結合されている。鋳型板（１）或いは鋳型管と支持構造（２）は締め付けなしに共に結合されており、支持構造（２）と鋳型板（１）或いは鋳型管の間に作業隙間（１８）が存在する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、固定ボルトによって支持構造と結合されている銅或いは銅合金製の鋳型板或いは鋳型管を包含する金属を連続鋳造する液体冷却鋳型に関する。

連続鋳造用の銅製の鋳型板或いは鋳型管は通常にはねじ結合部によって支持構造と結合されている。支持構造は水箱或いはアダプタ板である。ドイツ特許第１９５８１６０４号明細書（特許文献１）から、銅或いは銅合金製の均一厚さの鋳型板或いは鋳型管が鋼製の支持板と多数のボルトを介して結合されている金属の連続鋳造型が知られている。鋳造運転における鋳型板或いは鋳型管が熱条件膨張によって、特に短いボルトにおいて個々のボルトの無視できない屈曲や引張荷重を生じる。鋳型板或いは鋳型管におけるボルトの固定に応じて、溶接されたボルトの場合には溶接結合部の欠損を生じるか、或いはねじ込まれたボルトの場合にはねじの過剰荷重を生じる。しかも極端な場合には鋳型板或いは鋳型管に亀裂が生じる。この亀裂を回避するために、特許文献１において、鋳型板或いは鋳型管が支持板に対して横方向に移動できるように、鋳型板を支持板と滑り配列に互いにボルト締めすることが企図されている。これは、滑り固定手段の挿入によって達成され、そして支持板の貫通孔の過剰寸法によって達成される。ボルトとそれ故に鋳型板或いは鋳型管の横方向或いは二次元運動が可能である。この処置に追加して、ボルトの応力を高温の場合でも真直ぐに保持するために円板状ばねリングが、特に積み重ねられた配列において、提案されている。その際に、ばねリングは伝動技術視野から一自由度をもつ継手配列として、即ちすべり座として用いられる。この解決策の場合には鋼鉄製ばねリングの使用はばね要素の間にかなり大きな付着摩擦を発生すると言う欠点がある。ばねリング並びに支持板と鋳型板或いは鋳型管の間の多数の接触面に基づいて付着摩擦が増加するので、鋳型板／鋳型管の応力のない相対移動が排除されている。けれども、基本的には、熱的且つ機械的に誘導した応力の重なりは鋳型板或いは鋳型管の荷重の増加をまねく、それは最終的に早期の機能停止や鋳型の寿命の減少をまねく。
ドイツ特許第１９５８１６０４号明細書

これから出発して、この発明の課題は、鋳型板或いは鋳型管の広範囲の応力のない移動／変形が支持構造に対して横方向に可能とされるように金属を連続鋳造する液体冷却鋳型を改良することである。

この発明の課題は、鋳型板或いは鋳型管と支持構造が締め付けなしに固定ボルトによって結合されていて、支持構造と鋳型板或いは管の間に作業隙間が存在することによって、解決される。

この発明の鋳型の場合には、鋳型板或いは鋳型管と支持構造が締め付けなしに固定ボルトによって結合されていることを特徴とする。即ち、例えば水箱、中間板或いはアダプタ板である支持構造とそれに固定された鋳型板或いは鋳型管との間に作業隙間が存在する。この作業隙間の幅は仕上げ可能性の枠内で可能な限り小さく選定される、この場合に単に、鋳型板／鋳型管と支持構造が締め付けなしに互いに結合されることを保証する。基本的に、鋳型板／鋳型管が横方向に、即ち支持構造と実質的に平行に制限されて移動できることが企図されている。これは、支持構造或いは支持板における貫通孔の過剰寸法によって達成される。無論、実質的には、鋳型板／鋳型管が条件付きで作業隙間を通して締め付けなしにこの横方向運動平面において移動できることである。それ故に、勿論、作業隙間の幅が制限された幅であり、それにより鋳型板／鋳型管は支持構造から最大値を越えるように除去することができず、鋳型によって形成される型空間の方向に移動できない。

特に請求項２に基づく鋳型板／鋳型管の互いに向かい合った表面と支持構造との間の作業隙間の形成の場合には、この接触が一般に少なくとも作業隙間の幅によって互いに間隔をおいて配置されているから、鋳型板／鋳型管と支持構造との間の直接接触が存在しない。

請求項３の範囲内では、作業隙間が２／１０ｍｍより小さい幅を有することが企図されている。特に、作業隙間は１／１０ｍｍより少ない幅を有する。作業隙間は室温の場合並びに鋳造処理中にも存在する。鋳型板／鋳型管が締付け力とフェロ静圧（ ferro -statischen Druck ) によって鋳型内で支持構造に対して押圧される場合には、場合によっては、作業隙間は支持構造の鋳型板／鋳型管と反対を向いた側面上に、即ちボルト頭部或いはねじ込まれるナットと支持構造の間の領域に移動する。この場合に、締付けは行われない。それは、単に鋳型板／鋳型管の互いに向かい合った表面と支持構造との間に垂直力に依存して生じる摩擦力を克服する。

請求項４の特徴によると、固定ボルトは鋳型板／鋳型管への定義されたねじ込み深さまでねじ込みできるねじボルトである。このねじボルトはストッパとして機能を果たすボルト頭部を有する。作業隙間を形成するために、ボルト頭部が鋳型板／鋳型管に対する最小間隔を下回わらないことが必要である。それ故に、ねじボルトのねじ込み深さを制限し、それにより最小間隔幅を定義するために、制限手段が設けられている。特許請求項５の実施態様において、ねじ込み深さはねじボルトのボルト頭部と鋳型板／鋳型管の間で緊張されている締付けスリーブによって制限されていることが企図されている。締付けスリーブは長さにおいて正確にボルト頭部と鋳型板／鋳型管の所望の間隔に調整されている一つの別の構造部材である。固定ボルトはこの配列の場合に単に締付けスリーブを締付けて、支持構造の締付けスリーブを包囲する領域を締付けない。

特許請求項６の実施態様において、ねじボルトは直接に比較的柔軟な鋳型板／鋳型管にねじ込まれずに、むしろ鋳型板／鋳型管に固定されたねじ挿入体にねじ込まれる。鋳型板／鋳型管とねじ挿入体との間に結合を行わないために、締付けスリーブが直接にねじ挿入体に支持されていることが企図されている。

基本的には、この発明の範囲においても、固定ボルトが鋳型板／鋳型管と結合したねじボルトである（特許請求項７）ことが可能であり、即ちねじボルトは分解不可能に或いは分解可能に鋳型板／鋳型管に例えば溶接或いはボルト止めによって固定できる。これらねじボルトは支持構造にナットにより保持され、この場合にナットはさらにねじボルト上で鋳型板／鋳型管に対する定義された間隔にまでねじ込みできる。鋳型板／鋳型管からのナットの間隔はさらに鋳型板／鋳型管とナットの間に緊張できる締付けスリーブによって定義されることができる（特許請求項８）。基本的には、この発明の範囲においても、ナットと鋳型板／鋳型管の裏面の間の間隔がねじボルトにおける制限部によって定義されていることが可能である。制限部は例えば循環カラーの形態における、例えばねじボルトにおける回し固定部である。ねじボルトは強制的に一般にねじを備える必要がない。ナットがねじ込まれるべき高さ部分のみにねじを設けるだけで十分である。基本的に、ねじ込み端のみを有するねじボルトも使用され得て、この場合にねじ込み端にはねじ込み深さを制限するストッパが接続されている。この構成の場合には、別の締付けスリーブは必要ない。逆の場合には、ナットと締付けスリーブはねじボルト上にねじ込まれる唯一個の構成部材を形成できた。

特許請求項１０の実施態様において、締付けスリーブとナット或いはボルト頭部の間にばね要素が配置されている。このばね要素は特に緊張円板或いはアーチ形或いは波形ばね円板である。鋳造運転における鋳型板或いは鋳型管の変形によって又は支持構造と鋳型板／鋳型管の間の作業隙間の他の影響によって与えられるべきではなく、ばね要素によって支持構造を備える鋳型板或いは鋳型管の強力な締め付けが阻止される。

すべての実施態様においては、ボルト頭部或いはナットは支持構造を通る貫通孔より大きい直径に算定されており、それによって鋳型板／鋳型管が確実に位置配向されている。鋳型板／鋳型管の可能な停止面間或いは鋳型板／鋳型管にねじ込まれた固定ボルト間の摩擦係数を減少するために、互いに相対的に移動できる面に滑り補助手段を配置することが企図されている。滑り補助手段は支持構造並びに締付けスリーブの鋳型板／鋳型管に配置され得る。特に、滑り補助手段はポリテトラフルオエチレン（ＰＴＦＥ）に基づく被膜であり得る。滑り円板の挿入も可能である。

実質的に鋳型板或いは鋳型管と支持構造の間の相対運動のために個々の結びつけ領域において固定ボルト或いは固定ボルトを包囲する締付けスリーブがそのような相対移動を許容することである。固定ボルトは十分な半径方向の遊びを備える支持構造の基本的貫通孔を貫通する。

所望作業隙間はこの発明の範囲内で、鋳型板／鋳型管と支持構造の間に過圧が冷媒流によって発生されることによって直立に維持されるときに、特に好ましいものと見做されるので、冷媒の圧力は鋳型板／鋳型管を支持構造の表面から離れて押圧する。冷媒が作業隙間に侵入し得るときさえ、この発明の意味における作業隙間が冷媒通路としては形成されることはなく、むしろ実質的により僅かな幅を有する。作業隙間は場合によっては冷媒通路を制限するブリッジ間の存在する。基本的にこの発明の範囲内で、特別に高い熱的応力を期待する部分領域にて相対運動を可能とするために、鋳型板／鋳型管の部分領域のみが締め付けなしにこの発明の意味において互いに結合されていることが可能であり、他方、鋳型板／鋳型管の他の部分領域において他の固定技術が選定される。この方法では、鋳型板／鋳型管と支持構造の間の高い結合強度を備える固定軸受或いは固定軸受領域又は低い屈曲強度を備える軸なし或いは軸なし領域を創作することが可能である。より高い強度の結びつけ領域から出発して、鋳型板／鋳型管の熱条件付き膨張は、この発明の範囲内に提案されるように、僅かな摩擦値を有するか、又は締め付けなしに互いに結合される領域において行われる。

この発明は、次に、図面に図示された実施例に基づいて詳細に説明される。図１と図２はねじ結合部の領域における支持板と鋳型板を通る横断面を示し、この場合に鋳型板が支持板に対して二つの異なる相対位置を採る。図３は第二実施態様におけるねじ固定部の領域における支持板と鋳型板を通る断面を示し、図４は第二実施態様におけるねじ固定部の領域における支持板と鋳型板を通る断面を示す。

図１は、支持板２に支持構造の構成部材として固定されている鋳型板１の部分断面を示す。鋳型板と支持板２は金属を連続鋳造するために詳細に図示されていない液体冷却鋳型の板ユニットを形成する。鋳型板１は、特に３５０ＭＰａより大きい延性限度を備える銅或いは銅合金から成り立つ。鋳型板１を冷却するために、支持板２と鋳型板１の間に冷媒隙間３が存在する。冷媒隙間３は鋳型板１に存在し、その幅Ｓに関して鋳型板１の冷媒側面４から突き出す台座５上に島状の高さによって決定されている。台座５は流線形構成を有し、冷媒により転流される。この実施例において、台座５は鋳型板１と一部材で形成されている。鋳型板１の図示された台座５に固定ボルト６が係合する。このために、台座５にはねじ挿入体７が係留され、このねじ挿入体７に固定ボルト６がねじ込まれている。

固定ボルト６は支持板２における貫通孔８を貫通する。固定ボルト６の外部六辺として構成されたボルト頭部９は緊張円板１０と締付けスリーブ１２のカラー１１を介して支持板２の裏側停止面１３に支持されている。締付けスリーブ１２は貫通孔８内に延びており、ねじボルト６の軸１４によって心合せされる。締付けスリーブはねじ挿入体７の環状部分１５に支持されている。環状部分１５はこの実施例において同様に貫通孔８内に突き出す。貫通孔８或いは固定ボルト６の中心長手軸線ＭＬＡの方向に延びる環状部分１５、締付けスリーブ１２と緊張リング１０の長さは、支持板２と鋳型板１の互いに向かい合った表面１６、１７の間に僅かな幅Ｂの作業隙間１８が残っているように形成されている。鋳型板１はこのねじ固定部の領域において支持板２に配置されない。

図２は図１の部分断面を示し、ここで鋳型板１は支持板２に対して横方向に移動されている。この場合に作業隙間１８の幅Ｂは同じままである。移動は図示されたデカルト座標におけるＸ方向に一致する値Ｘだけ行われ、この場合に移動の度合が貫通孔８の余分な量によって決定される。Ｚ方向は支持構造或いは支持板２への方向に、即ち固定ボルト６の中心長手軸線ＭＬＡの方向に鋳型板１の移動と一致する。Ｚ方向における移動は、狭い作業隙間によって出来るだけ僅かに保持され、Ｘ方向とＹ方向における移動より少ない。

図３の実施態様は、図１と図２の実施態様とは、緊張リングが設けられておらず、それでボルト頭部９は直接に締付けスリーブ１２のカラー１１に支持されている点で相違している。固定ボルト６の軸１４は一致してより短く形成されている。

図４の実施態様は、図１の実施態様とは、他の状態に構成された固定ボルト１９について相違している。この固定ボルト１９はいくぶんか締付けスリーブとして機能を果たす貫通孔８内に突き出す円筒状軸２０を有する。軸２０はその長さにおいて軸が固定ボルト１９をねじ込んだ場合に直接にねじ挿入体７の環状部分１５に配置されるように算定されている。この方法では、一方では緊張円板が、他方で締付けスリーブが省略される。組立てが極めて迅速で且つ簡単に可能である。部品多様性が減少される。この実施態様の場合にも、軸２０の外径は、Ｘ方向とＹ方向における支持板２に対する鋳型板１の横方向移動を可能とするために、貫通孔８の内径より小さく選定される。作業隙間１８の幅Ｂは環状部分、軸２０の尺度寸法や貫通孔８の長さによって決められ、正確に定義される。

鋳型板が支持板に対して一つの相対位置を採ったねじ結合部の領域における支持板と鋳型板を通る横断面を示す。 鋳型板が支持板に対して別の相対位置を採ったねじ結合部の領域における支持板と鋳型板を通る横断面を示す。 第二実施態様におけるねじ固定部の領域における支持板と鋳型板を通る断面を示す。 第二実施態様におけるねじ固定部の領域における支持板と鋳型板を通る断面を示す。

符号の説明

１．．．鋳型板
２．．．支持板
３．．．冷媒通路
４．．．冷媒側面
５．．．台座
６．．．固定ボルト
７．．．ねじ挿入体
８．．．支持板の貫通孔
９．．．ボルト頭部
１０．．．ばね要素（緊張リング）
１１．．．環状部分
１２．．．締付けスリーブ
１３．．．停止面
１４．．．固定ボルトの軸
１５．．．ねじ挿入体の環状部分
１６．．．鋳型板の表面
１７．．．支持板の表面
１８．．．作業隙間
１９．．．固定ボルト
２０．．．固定ボルトの軸
ＭＬＡ．．．固定ボルトの中心長手軸線
Ｂ．．．作業隙間の幅
Ｓ．．．冷媒通路の幅

Claims (10)

1. 固定ボルト（６、１９）によって支持構造（２）と結合されている銅或いは銅合金製の鋳型板（１）或いは鋳型管を包含して金属を連続鋳造する液体冷却鋳型において、鋳型板（１）或いは鋳型管と支持構造（２）は締め付けなしに固定ボルト（６，１９）によって共に結合されており、支持構造（２）と鋳型板（１）或いは管の間に作業隙間（１８）が存在することを特徴とする液体冷却鋳型。
2. 作業隙間（１８）が鋳型板（１）の互いに向かい合った表面（１６，１７）或いは鋳型管と支持構造（２）の間に存在することを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
3. 作業隙間（１８）の幅（Ｂ）が０，２ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
4. 固定ボルト（６，１９）は鋳型板（１）或いは鋳型管において定義されたねじ込み深さまでねじ込まれるねじボルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の鋳型。
5. ねじ込み深さはねじボルト（６）のボルト頭部（９）と鋳型板（１）或いは鋳型管の間に緊張されている締付けスリーブ（１２）によって制限されていることを特徴とする請求項４に記載の鋳型。
6. ねじボルト（６）は鋳型板（１）或いは鋳型管におけるねじ挿入体（７）にねじ込まれており、この場合に締付けスリーブ（１２）はねじ挿入体（７）に支持されていることを特徴とする請求項５に記載の鋳型。
7. 固定ボルトはナットにより保護されていて鋳型板或いは鋳型管と結合されたねじボルトであり、この場合にナットは鋳型板／鋳型管に対して定義された間隔までねじボルト上にねじ込みできることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の鋳型。
8. 間隔は鋳型板／鋳型管とナットの間に緊張された締付けスリーブによって定義されていることを特徴とする請求項７に記載の鋳型。
9. 間隔はねじボルトにおける制限部によって定義されていることを特徴とする請求項７に記載の鋳型。
10. 締付けスリーブ（１２）とナット或いはボルト頭部（９）の間にばね要素（１０）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の鋳型。

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