JP2010247205A - 連続鋳造鋳型の水シール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の水シール機構より少ないスペースでバックプレートに対する銅板の熱伸び量の確保を可能にする連続鋳造鋳型の水シール構造を提供する。
【解決手段】銅板１２と、銅板１２の裏面に当接し、ボルト貫通孔１４に装着されたボルト１３を銅板１２に螺合させて固着されるバックプレート１５とを有し、ボルト頭部１９とボルト貫通孔１４の間に、ボルト１３が挿通するバックプレート１５の大径凹部２０の環状底部に形成された小径凹部２１に押圧される水シール機構１０が設けられた連続鋳造鋳型の水シール構造において、水シール機構１０に、小径凹部２１に装着される内側シール座金１８と、内側シール座金１８に当接し大径凹部２０に移動可能に配置された外側シール座金１７とを用い、内側シール座金１８の内周面とボルト１３の非ねじ部の外周面との隙間は、ボルト１３の非ねじ部の外周面とボルト貫通孔１４の内周面との隙間以下とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックプレートに対する銅板の熱伸び量を確保し、従来よりコンパクトな連続鋳造鋳型の水シール構造に関する。

連続鋳造鋳型、例えば電磁撹拌機付きスラブモールドでは、表面が溶鋼に接触し裏面側が水冷される銅板と、銅板がボルトを介して取付けられるバックプレートとの間の水シールには、例えばＯリングを備えたシール座金が使用されている（例えば、特許文献１、２参照）。ここで、比較的鋳造速度の遅い電磁撹拌機付きスラブモールドでは、鋳造時における銅板の温度上昇が小さく銅板の熱伸び量が少ない。このため、バックプレートに形成したボルト貫通孔にボルトを貫通させてボルトの先部のみに形成されている雄ねじを銅板に螺合させた際に、銅板の熱伸びと共に熱伸び方向に移動するボルトとボルト貫通孔の間に形成する隙間も小さく設定されている。

特開２００４−１１４１３３号公報 特開２００６−２８４５０３号公報

電磁撹拌機付きスラブモールドにおいて、電磁撹拌力の確保のため銅板厚みを薄くする必要があり、この場合は銅板の熱変形を抑えるため、銅板をバックプレートに取付けるボルトのピッチを小さくすることが行なわれている。また、銅板を冷却する冷却水の排水路を確保するため、ボルト貫通孔間に鋳造方向に沿ってスリット溝を設けることが行なわれている。このため、特許文献１、２に示すシール座金を設置するスペースの確保が困難になり、図３に示すように、電磁撹拌機付きスラブモールド１００の銅板１２とバックプレート１５との間の水シール機構１０１に、２個のＯリング１０２、１０３を備えたシール部材１０４が使用されるようになっている。

ここで、水シール機構１０１は、バックプレート１５に形成された大径凹部１０５の環状底部の中央に設けられたボルト貫通孔１４に挿通されるボルト１３の非ねじ部に順次外装される複数の皿バネ１６及びシール部材１０４を有し、シール部材１０４のＯリング１０２はボルト１３の非ねじ部に密着している。そして、ボルト１３の雄ねじ部が銅板１２に螺合されてバックプレート１５が銅板１２に固着された際に、複数の皿バネ１６はボルト１３のボルト頭部１９に当接してシール部材１０４をＯリング１０３を介して大径凹部１０５の環状底部に押圧し、皿バネ１６及びシール部材１０４は、大径凹部１０５にボルト頭部１９と共に収納されている。これにより、スリット溝１１内を通過する冷却用の水がスリット溝１１からボルト貫通孔１４内に進入しても、ボルト１３の非ねじ部とバックプレート１５との間に存在するシール部材１０４により水シールが達成される。

一方、近年、生産性向上のため鋳造速度の増加が図られ、銅板の温度上昇が大きくなって銅板の熱伸び量も増大するようになっている。このため、既存の電磁撹拌機付きスラブモールドにおいて、銅板の熱伸び量を確保するため、ボルト貫通孔１４にボルト１３を貫通させたときに生じるボルト１３の周りの隙間を拡大する必要がある。これにより、大径凹部１０５及びボルト貫通孔１４の内周面の径をそれぞれ拡大する必要が生じる。しかし、銅板１２の熱変形を抑えるため銅板１２をバックプレート１５に取付けるボルト１３のピッチを小さくしているために、大径凹部１０５の内周面の径をコンパクトにする必要が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、銅板と銅板を固定しているバックプレートとの間の水シール構造として、１枚のシール部材に２個のＯリングを備えた従来のシール構造よりも大径凹部の拡大を抑えて、バックプレートに対する銅板の熱伸び量の増加を可能にする連続鋳造鋳型の水シール構造を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造は、裏面側に冷却水の流路となるスリット溝が多数形成された銅板と、該銅板の裏面に当接し、ボルト貫通孔を介して装着されたボルトの先部のみに形成されている雄ねじを前記銅板に螺合させて該銅板に固着されるバックプレートとを有し、前記ボルトの頭部と前記ボルト貫通孔の間に弾性部材を介して、該ボルトが挿通する前記バックプレートの大径凹部の環状底部に形成された小径凹部に押圧される水シール機構が設けられた連続鋳造鋳型の水シール構造において、
前記水シール機構に、前記小径凹部に装着される内側シール座金と、該内側シール座金に当接し前記大径凹部に移動可能に配置された外側シール座金とを用い、前記内側シール座金に前記小径凹部の底面に当接する第１のＯリングを装着する第１のＯリング溝を設け、前記外側シール座金に、前記ボルトの非ねじ部に当接する第２のＯリングを装着する第２のＯリング溝を設けると共に、前記内側シール座金に当接する第３のＯリングを備えた第３のＯリング溝を設けた。

本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造において、前記弾性部材は複数の皿ばねを用いることができる。
また、前記内側シール座金の内周面と前記ボルトの非ねじ部の外周面との隙間は、該ボルトの非ねじ部の外周面と該ボルト貫通孔の内周面との隙間以下とすることが好ましい。

本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造において、前記小径凹部の内周面の径は、前記大径凹部の内周面の径以下であり、前記外側シール座金の外周面と前記大径凹部の内周面との隙間は、前記ボルトの非ねじ部の外周面と前記ボルト貫通孔の内周面との隙間以上に設定され、前記内側シール座金の外周面と前記小径凹部の内周面との隙間及び該内側シール座金の内周面と該ボルトの非ねじ部の外周面との隙間の合計は、該ボルトの非ねじ部の外周面と該ボルト貫通孔の内周面との隙間以上に設定され、該内側シール座金の内周面と該ボルトの非ねじ部の外周面との隙間は、前記内側シール座金の第１のＯリング溝の内径と該ボルト貫通孔の内周面の径との差の１／２以下に設定され、該内側シール座金の高さは、該小径凹部の深さより大きいことが好ましい。

本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造においては、外側シール座金は内側シール座金に当接し、大径凹部に移動可能に配置されているので、銅板の熱伸びに応じてボルトがボルト貫通孔内で移動するのに伴って外側シール座金は内側シール座金に対して当接状態で滑ることができ、銅板の熱伸びが拘束されず、かつ銅板とバックプレート間の水シールを行うことができる。

本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造において、弾性部材として複数の皿ばねが用いられる場合、外側シール座金と内側シール座金の密着力、内側シール座金のバックプレートに対する付勢力を皿ばねの枚数、皿ばねの重ね方により調整することができ、銅板とバックプレート間の水シールを確実に行うことができる。

本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造において、内側シール座金の内周面とボルトの非ねじ部の外周面との隙間を、ボルトの非ねじ部の外周面とボルト貫通孔の内周面との隙間以下とする場合、従来方法のシール部材単独でボルトがボルト貫通孔内で移動できる隙間を確保するために必要であった大径凹部の内周面の径より小さな径で、ボルトがボルト貫通孔内で移動できる隙間を確保できる。

本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造において、小径凹部の内周面の径は、大径凹部の内周面の径以下であり、外側シール座金の外周面と大径凹部の内周面との隙間は、ボルトの非ねじ部の外周面とボルト貫通孔の内周面との隙間以上に設定され、内側シール座金の外周面と小径凹部の内周面との隙間及び内側シール座金の内周面とボルトの非ねじ部の外周面との隙間の合計は、ボルトの非ねじ部の外周面とボルト貫通孔の内周面との隙間以上に設定され、内側シール座金の内周面とボルトの非ねじ部の外周面との隙間は、内側シール座金の第１のＯリング溝の内径とボルト貫通孔の内周面の径との差の１／２以下に設定される場合、Ｏリングがシール面から外れることなく、バックプレートに対する銅板の熱伸び量を確保することができる。

本発明に係る連続鋳造鋳型の水シール構造において、内側シール座金の高さが小径凹部の深さより大きい場合、小径凹部内に収納された内側シール座金を、弾性部材を介して銅板側に向けて付勢された外側シール座金で、小径凹部の底面に押圧することができ、第１のＯリングにより水シールが確実に行われる。更に、外側シール座金が小径凹部の内周面に接触するのを防止して、銅板の熱伸びに応じてボルトをボルト貫通孔内で移動させることができる。

本発明の一実施の形態に係る水シール構造を示した説明図である。 同水シール構造において、銅板の熱伸びに応じてボルトがボルト貫通孔内で移動した状態を示す説明図である。 従来例に係る水シール構造を示した説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造鋳型の水シール構造１０は、裏面側に冷却水の流路となるスリット溝１１が多数形成された銅板１２と、銅板１２の裏面に当接し、ボルト貫通孔１４を介して装着されたボルト１３の先部のみに形成されている雄ねじを銅板１２に螺合させて銅板１２に固着されるバックプレート１５とを有し、ボルト頭部１９とボルト貫通孔１４の間に弾性部材の一例である複数の皿ばね１６を介して、ボルト１３が挿通するバックプレート１５の大径凹部２０の環状底部に形成された小径凹部２１に押圧される水シール機構１０が設けられた連続鋳造鋳型に適用されている。

そして、水シール機構１０に、小径凹部２１に装着される内側シール座金１８と、内側シール座金１８に当接し大径凹部２０に移動可能に配置された外側シール座金１７とを用い、内側シール座金１８に小径凹部２１の底面に当接する第１のＯリング２２を装着する第１のＯリング溝２２ａを設け、外側シール座金１７に、ボルト１３の非ねじ部に当接する第２のＯリング２３を装着する第２のＯリング溝２３ａを設けると共に、内側シール座金１８に当接する第３のＯリング２４を備えた第３のＯリング溝２４ａを設けている。

これによって、銅板１２が熱伸びすると、先部が銅板１２に螺合されているボルト１３は、銅板１２の熱伸びと共にボルト貫通孔１４内を移動することができ、図２に示すように、ボルト１３がボルト貫通孔１４の内面に接触するまで、銅板１２の熱伸びは拘束されず銅板１２が自由に熱伸びすることができる。

ここで、内側シール座金１８の内面には小径凹部２１の底面に当接する第１のＯリング２２が設けられ、外側シール座金１７には、内側シール座金１８に当接する第３のＯリング２４及びボルト１３の非ねじ部に当接する第２のＯリング２３が設けられている。これによって、スリット溝１１内の水がスリット溝１１からボルト貫通孔１４内に進入しても、ボルト１３の非ねじ部とバックプレート１５との間の水シールが行われる。そして、外側シール座金１７は第３のＯリング２４を介して内側シール座金１８に当接しているので、銅板１２の熱伸びに応じてボルト１３がボルト貫通孔１４内で移動するのに伴って外側シール座金１７は内側シール座金１８に対して当接状態で滑ることができ、銅板１２の熱伸びが拘束されず、かつ銅板１２とバックプレート１５間の水シールを行うことができる。

ここで、水シール機構１０において、内側シール座金１８の内周面とボルト１３の非ねじ部の外周面との隙間ｂ１を、ボルト１３の非ねじ部の外周面とボルト貫通孔１４の内周面との隙間ａ以下とする（ｂ１≦ａ）。水シール構造１０を示す図１には、ボルト１３、ボルト貫通孔１４、外側シール座金１７、及び内側シール座金１８の各中心軸の位置が一致した状態での各部寸法を示す。ここで、ａはボルト１３の非ねじ部の径とボルト貫通孔１４の内周面の径との差の１／２、ｂ１は内側シール座金１８の内径とボルト１３の非ねじ部の径との差の１／２、ｂ２は内側シール座金１８の外径と小径凹部２１の内周面の径との差の１／２、ｂ６は外側シール座金１７の外径と大径凹部２０の内周面の径との差の１／２である。これにより、従来方法のシール部材１０４単独でボルト１３がボルト貫通孔１４内で移動できる隙間を確保するために必要であった大径凹部１０５の内周面の径より小さな径で、ボルト１３がボルト貫通孔１４内で移動できる隙間を確保できる。

また、内側シール座金１８が、ボルト１３が熱延びによってａ移動できるように、内側シール座金１８の外周面と小径凹部２１の内周面との隙間ｂ２を、ボルト１３の非ねじ部の外周面とボルト貫通孔１４の内周面との隙間ａと内側シール座金１８の内周面とボルト１３の非ねじ部の外周面との隙間ｂ１との差以上とする（ｂ２≧ａ−ｂ１）。
そして、内側シール座金１８の第１のＯリング溝２２ａの溝端とボルト貫通孔端１４までの寸法（すなわち、内側シール座金１８の第１のＯリング溝２２ａの内径とボルト貫通孔１４の内周面の径との差の１／２である）ｂ３は、ボルト１３が熱延びによって移動しても第１のＯリング２２がボルト貫通孔１４にはみ出さないように、ｂ１以上とする（ｂ３≧ｂ１）。

更に、外側シール座金１７の内径には、ボルト１３との水シールを行うための第２のＯリング２３が装着されている。外側シール座金１７が、ボルト１３が熱延びによってａ移動できるように、外側シール座金１７の外周面と大径凹部２０の内周面との隙間ｂ６は、ボルト１３の非ねじ部の外周面とボルト貫通孔１４の内周面との隙間ａ以上に設定されている（ｂ６≧ａ）。
また、ボルト１３が熱延びによって移動しても第３のＯリング２４が内側シール座金１８からはみ出さないように、外側シール座金１７の第３のＯリング溝２４ａの溝外径と内側シール座金１８の外径との差の１／２であるｂ４は、ｂ１以上（ｂ４≧ｂ１）とし、さらに、外側シール座金１７の第３のＯリング溝２４ａの溝内径と内側シール座金１８の内径との差の１／２であるｂ５は、ｂ１以上（ｂ５≧ｂ１）とする。
なお、小径凹部２１の内周面の径は、大径凹部２０の内周面の径以下である。

そして、内側シール座金１８の高さは、小径凹部２１の深さより大きい（すなわち、内側シール座金１８が小径凹部２１に収納された際に、内側シール座金１８は小径凹部２１から突出している）。これにより、図２に示すように、ボルト１３が銅板１２の熱伸びに応じてａだけ移動しても、第３のＯリング２４はシール面である内側シール座金１８の外面より外れることがなく、第１のＯリング２２はシール面である小径凹部２１の底面より外れることがなく、水シールを行うことができる。更に、外側シール座金１７が大径凹部２０に収納された際に、小径凹部２１内に収納された内側シール座金１８を外側シール座金１７を介して複数の皿バネ１６で銅板１２側に向けて付勢することができ、第１のＯリング２２によりボルト貫通孔１４と小径凹部２１との間の水シール及び外側シール座金１７と内側シール座金１８の間の水シールを確実に行うことができる。また、外側シール座金１７が小径凹部２１の内周面に接触するのが防止でき、銅板１２の熱伸びに応じてボルト１３をボルト貫通孔１４内で移動させることができる。

続いて、図３に示す既存の電磁撹拌機付きスラブモールド１００における水シール機構１０１における大径凹部１０５の内周面の径寸法について、具体例を用いて説明する。図３には、銅板１２に螺合しているボルト１３、ボルト貫通孔１４、シール部材１０４の各中心軸の位置が一致した状態での各部寸法を示す。ここで、ａはボルト１３の非ねじ部の外周面とボルト貫通孔１４の内周面との隙間であって、ボルト１３の非ねじ部の径とボルト貫通孔１４の内周面の径との差の１／２、ｂ８はボルト貫通孔１４の内周面とＯリング１０３のＯリング溝１０６の内周面との隙間であって、Ｏリング溝１０６の内径とボルト貫通孔１４の内周面の径との差の１／２、ｂ９はシール部材１０４の外周面と大径凹部１０５の内周面との隙間であって、シール部材１０４の外径と大径凹部１０５の内周面の径との差の１／２である。
図３に示す電磁撹拌機付きスラブモールド１００において、Ｏリング１０３の収納部幅をｘ１とする。シール部材１０４は、銅板１２の熱延びに応じてボルト１３とともに移動する。このため、ｂ９はａ以上必要である。（ｂ９≧ａ）。更に、ｂ８も同様にａ以上必要である（ｂ８≧ａ）。これにより、銅板１２が膨張し（熱伸びし）ａだけ移動した際、ボルト１３を介してシール部材１０４もａだけ移動できる。このとき、ボルト１３の非ねじ部の径をｄとすると、大径凹部１０５の内周面の径Ｄ１は２＊（３ａ＋ｘ１）+ｄとなる。また、銅板１２が膨張しａだけ移動した際に、Ｏリング１０３が大径凹部１０５の環状底部より外れてボルト貫通孔１４に落ち込むこともない。

続いて、図１に示す水シール機構１０における大径凹部２０の内周面の径寸法について、例を用いて説明する。
図３と同様に、ボルト１３の非ねじ部の外周面とボルト貫通孔１４の内周面との隙間をａとし、第１のＯリング２２の収納部幅（第１のＯリング溝２２ａの内径と内側シール座金１８の外径との差の半分）をｘ２とする。外側シール座金１７の外周面と大径凹部２０の内周面との隙間ｂ６をａと同一にし、更に内側シール座金１８の内周面とボルト１３の非ねじ部の外周面との隙間ｂ１をａ／２及び内側シール座金１８の外周面と小径凹部２１の内周面との隙間ｂ２をａ／２とする。この時、内側シール座金１８の第１のＯリング溝２２ａの内周面とボルト貫通孔１４の内周面までの寸法（すなわち、内側シール座金１８の第１のＯリング溝２２ａ内径とボルト貫通孔１４の内周面の径との差の１／２である）ｂ３は、少なくともａ／２となり、外側シール座金１７の第３のＯリング溝２４ａの外周面と内側シール座金１８の外周面との隙間（すなわち、内側シール座金１８の外径と外側シール座金１７の第３のＯリング溝２４ａの溝外径との差の１／２である）ｂ４は、少なくともａ／２となる。なお、ｘ３は第３のＯリング溝２４ａの幅、ｂ７は大径凹部２０の内周面と小径凹部２１の内周面との隙間である。ここで、第３のＯリング２４の収納部幅をｘ４とし、ｘ１＝ｘ２＝ｘ４の場合、大径凹部２０の内周面の径Ｄ２はｄ＋２＊（２ａ＋ｘ１）となる。すなわち、図１に示す水シール機構１０の大径凹部２０の内周面の径は、図３の既存の水シール機構１０１の大径凹部１０５の内周面の径に比較して２ａだけ小さくすることが可能となる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、内側シール座金１８の外周面と大径凹部２０の内周面との隙間ｂ２、内側シール座金１８の内周面とボルト１３の非ねじ部の外周面との隙間ｂ１は、ａ／２に固定するものではなく、ｂ１＋ｂ２≧ａ、かつ、ｂ１≦ａとなるようにｂ１、ｂ２を選定することが可能である。
また、大径凹部２０の内周面の径の値は、外側シール座金１７の外径にａを加えた値としたが、スペース上問題がなければ、外側シール座金１７の外径にａを加えた値より大きくすることも可能である。
更に、小径凹部２１の内周面の径の値は大径凹部２０の内周面の径の値以下であればよく、この場合、ｂ１＋ｂ２≧ａとなる。
なお、本発明においては、大径凹部の内周面と外側シール座金の外周面との隙間＝（大径凹部の内周面の径−外側シール座金の外径）／２、内側シール座金の内周面とボルトの非ねじ部の外周面との隙間＝（内側シール座金の内径−ボルトの非ねじ部の径）／２、小径凹部の内周面と内側シール座金の外周面との隙間＝（小径凹部の内周面の径−内側シール座金の外径）／２、ボルト貫通孔の内周面とボルトの非ねじ部の外周面との隙間＝（ボルト貫通孔の内周面の径−ボルトの非ねじ部の径）／２として、説明している。

１０：水シール機構、１１：スリット溝、１２：銅板、１３：ボルト、１４：ボルト貫通孔、１５：バックプレート、１６：皿バネ、１７：外側シール座金、１８：内側シール座金、１９：ボルト頭部、２０：大径凹部、２１：小径凹部、２２：第１のＯリング、２２ａ：第１のＯリング溝、２３：第２のＯリング、２３ａ：第２のＯリング溝、２４：第３のＯリング、２４ａ：第３のＯリング溝

Claims (4)

1. 裏面側に冷却水の流路となるスリット溝が多数形成された銅板と、該銅板の裏面に当接し、ボルト貫通孔を介して装着されたボルトの先部のみに形成されている雄ねじを前記銅板に螺合させて該銅板に固着されるバックプレートとを有し、前記ボルトの頭部と前記ボルト貫通孔の間に弾性部材を介して、該ボルトが挿通する前記バックプレートの大径凹部の環状底部に形成された小径凹部に押圧される水シール機構が設けられた連続鋳造鋳型の水シール構造において、
   前記水シール機構に、前記小径凹部に装着される内側シール座金と、該内側シール座金に当接し前記大径凹部に移動可能に配置された外側シール座金とを用い、前記内側シール座金に前記小径凹部の底面に当接する第１のＯリングを装着する第１のＯリング溝を設け、前記外側シール座金に、前記ボルトの非ねじ部に当接する第２のＯリングを装着する第２のＯリング溝を設けると共に、前記内側シール座金に当接する第３のＯリングを備えた第３のＯリング溝を設けたことを特徴とする連続鋳造鋳型の水シール構造。
2. 請求項１記載の連続鋳造鋳型の水シール構造において、前記弾性部材は複数の皿ばねからなることを特徴とする連続鋳造鋳型の水シール構造。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の連続鋳造鋳型の水シール構造において、前記内側シール座金の内周面と前記ボルトの非ねじ部の外周面との隙間は、該ボルトの非ねじ部の外周面と該ボルト貫通孔の内周面との隙間以下とすることを特徴とする連続鋳造鋳型の水シール構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造鋳型の水シール構造において、前記小径凹部の内周面の径は、前記大径凹部の内周面の径以下であり、前記外側シール座金の外周面と前記大径凹部の内周面との隙間は、前記ボルトの非ねじ部の外周面と前記ボルト貫通孔の内周面との隙間以上に設定され、前記内側シール座金の外周面と前記小径凹部の内周面との隙間及び該内側シール座金の内周面と該ボルトの非ねじ部の外周面との隙間の合計は、該ボルトの非ねじ部の外周面と該ボルト貫通孔の内周面との隙間以上に設定され、該内側シール座金の内周面と該ボルトの非ねじ部の外周面との隙間は、該内側シール座金の第１のＯリング溝の内径と該ボルト貫通孔の内周面の径との差の１／２以下に設定され、該内側シール座金の高さは、該小径凹部の深さより大きいことを特徴とする連続鋳造鋳型の水シール構造。

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