JP2010515579A - 金属溶湯の鋳造をするための鋳型の鋳型壁 - Google Patents

Abstract

本発明は、金属溶湯の鋳造するための鋳型の鋳型壁（１００）に関する。盲穴（１１２）を有する鋳型前面プレート（１１０）と、鋳型前面プレートの低温側に盲穴と一直線上に位置する横穴（１２２）を有する鋳型背面プレート（１２０）とを備える鋳型壁が、従来技術において公知である。鋳型前面プレート（１１０）と鋳型背面プレート（１２０）の間の移行領域（１１５）から盲穴（１１２）又は横穴（１２２）への冷却液の浸入を防止するため、シール要素の長手方向穴が鋳型背面プレートの横穴（１２２）と鋳型前面プレートの盲穴（１１２）と少なくともほぼ一直線上に位置するように、長手方向穴を有するシール要素（１４０）を移行領域（１１５）に配設することを提案する。

Description

本発明は、金属溶湯の鋳造するための鋳型の鋳型壁に関する。

鋳型壁を有する鋳型は、従来技術において基本的に公知である。鋳型壁は、金属溶湯側の高温側により未だ液状の金属溶湯のための空間領域を画成し、同時に後で凝固した金属溶湯のための形状を設定する。

一方で、本質的に１つの鋳型プレートだけから成る、一部材で構成された鋳型壁が公知である。鋳型プレートは、典型的に、その低温側が、鋳造中に鋳型プレートを冷却するために、ボルト要素によってウォータボックスにネジ留めされている。このように構成された鋳型壁では、ボルト要素の幾つかが長手方向穴を備え、この長手方向穴を通って、熱電素子が、この熱電素子と一直線上に位置する、鋳型プレートの盲穴内に案内されている。この場合、熱電素子により、鋳造中の鋳型プレートの温度が検出及び監視可能である。

他方で、一部材で構成された鋳型壁以外に、鋳型前面プレートの他に以下でアダプタプレートとも呼ばれる鋳型背面プレートも備える、二部材で構成された鋳型壁がある。鋳型前面プレートは、金属溶湯側の高温側と、金属溶湯とは反対側の低温側を備える。鋳型背面プレートは、二部材構造の場合、鋳型前面プレートの低温側にネジ留めされている。両プレートの間の分離面の領域に、通常は、冷却路又は冷却穴が存在し、これらを、鋳型を冷却するために冷却液が高圧及び高速で貫流する。選択的に、ほぼ前面的な冷却も実現可能である。

二部材構造の場合、鋳型前面プレートは、典型的に銅から製造され、鋳型背面プレートは、典型的に他の安価な、場合によっては銅よりも安定な材料から、例えばスチールから、製造されている。このようにして、同時に、コストの削減と、鋳型壁の強度向上が可能である。最後に、鋳型背面プレートを、鋳型前面プレートと共にボルト要素によってウォータボックスにネジ留めすることが、同様に公知である。

この従来技術を前提として、本発明の根底にある課題は、基本的に公知の、鋳型前面プレートと鋳型背面プレートから構成された鋳型壁において、鋳型前面プレートと鋳型背面プレートの間の移行領域から、鋳型前面プレートの盲穴と、少なくともほぼこの盲穴と一直線上に位置する鋳型背面プレートの横穴とへの冷却液の浸入を防止することにある。

この課題は、請求項１の対称によって解決される。これは、鋳型壁において、長手方向穴を有するシール要素が設けられており、このシール要素は、長手方向穴が少なくともほぼ横穴と盲穴と一直線上に位置するように、鋳型前面プレートと鋳型背面プレートの間の移行領域に配設されている。

このシール要素により、高圧下で、冷却路内に、従って鋳型前面プレートと鋳型背面プレートの間の移行領域に、存在する冷却液が、シール要素によってシールされた鋳型前面プレートの盲穴と、鋳型背面プレートの横穴とに浸入することが防止される。

従属請求項には、シール要素の種々の実施形が記載されている。シール要素は、基本的に、できるだけ正確に盲穴と横穴にフィットするように直径が寸法設定された、個々のシールリング（Ｏリング）の形態又は真直ぐなチューブの形態に形成可能である。しかしながら、これら両形態は、実際には、その信頼性が実証されなかった。これは、これら両形態が、鋳型の運転中に鋳型前面プレートと鋳型背面プレートの間に生じるような、動的な横移動に長く耐えられないからである。横力による動的負荷に基づいて、このようなシール要素は、プレート間で変形もしくは形状的消耗し、従って、そのシール作用が急速に失われる。

横力もしくは横移動を実際には回避できないので、横移動、即ち鋳型前面プレートとアダプタプレートの相対運動、を顧慮して、シール要素を形成した場合が、有利であることが分かった。これは、シール要素の別の実施例において、シール要素が、移行領域で、正確に言うと、特に鋳型前面プレートと鋳型背面プレートの分離面の高さ位置に、場合によっては局所的に拡大された、盲穴及び横穴の内径部に挿入されるその端部領域よりも明らかに小さい外径を備える（場合によってはそこにシールリングが存在することも含めて）ことによって得られる。

別のこのような実施形では、シール要素は、その外径が、場合によっては局所的に拡大された盲穴及び横穴の内径よりも小さい、チューブの形態に形成可能である。直径の差に基づいて、遊びとシール要素の運動の自由度が残っているので、妨害されることのない横移動の実施が可能であり、シール要素に損傷を与えることはない。直径の差は、シール媒体、例えばＯリング、によって、チューブ状のシール要素の終端領域においてシールされる。

特に良いのは、その外径を絞った、例えば骨の形態のチューブ状のシール要素によって、横移動を顧慮することである。

このような骨状のシール要素のリング状の膨らみ上のシール媒体もしくはシールリングは、盲穴又は横穴内でシール要素が横力に依存して斜めもしくは傾いた位置になった場合でも、移行領域からの冷却液に対する盲穴及び横穴のシールを保証する。

シール要素が、特に骨上のシール要素が、できるだけ全体をゴム状材料から製造されている場合が、有利であると分かった。この場合、横力は、有利なことに、特に良好に一時的な変形によって受止め可能であり、シール要素にシール作用の破壊又は損失を生じさせる危険はない。場合によっては局所的に拡大された盲穴及び／又は横穴の内径に対してシール要素の外径を若干大きく寸法設定した場合、シール要素は、ゴム状材料であることに基づいて、プレスばめによりシールするように、盲穴及び横穴に収容可能である。

アダプタプレートの形態又はウォータボックスの壁の形態の鋳型背面プレートと、鋳型背面プレートと結合された鋳型前面プレートが、固定ボルトによってウォータボックスにネジ留めされている場合、本発明によるシール要素によって、有利なことに、冷却液が、盲穴及び／又は横穴を通って、これらの穴と一直線上に位置する固定ボルトの長手方向穴内に流れ、ウォータボックスの背面から流出することも防止される。

固定ボルトの長手方向穴により、ウォータボックスの背面から、温度センサは、鋳型前面プレートの盲穴内にまで案内可能である。この場合、本発明によるシール要素は、有利なことに、盲穴が、従って温度センサもが、乾燥したままであり、これにより、温度測定の結果が、集まった水分によって歪曲されないことを、生じさせる。

有利なことに、相応にシールされた温度センサは、鋳型前面プレートの一箇所だけでなく、鋳造方向にも、鋳造方向に対して横（スラブ幅方向）にも、多数の箇所に分配配置されている。これは、特異な温度だけでなく、むしろ鋳型前面プレート内のそれぞれの温度分布が、特に鋳造中の温度分布が、検出可能であるという利点を有する。このようにして検出された温度分布は、特に鋳造方向の温度変化は、有利なことに、場合によっては生じる鋳型前面プレートの高温側への溶湯の付着の帰納的推定を可能にする。

ウォータボックスからボルト要素と鋳型背面プレートの間の移行領域を通って鋳型背面プレートの横穴への冷却液の浸入を、逆に横穴からウォータボックスへの冷却液の浸入を、回避するために、ボルト要素が、鋳型背面プレートとは反対側の端面に端面シールリングを備える場合が有利である。

鋳型壁、シール要素及び温度センサの別の有利な形成は、従属請求項の対象である。

鋳型背面プレートがアダプタプレートとして形成されている、第１の実施例の本発明による鋳型壁の横断面図を示す。 図１の拡大部分図を示す。 鋳型壁がウォータボックスの壁と同一である、第２の実施形の本発明による鋳型壁の横断面図を示す。

本発明を、以下で、各図に関連させた実施例の形で詳細に説明する。全ての図で、同じ技術要素は、同じ符号で示す。

図１は、第１の実施例の本発明による、金属溶湯（図示してない）の鋳造をするための鋳型の鋳型壁１００の横断面図を示す。鋳型壁１００は、金属溶湯側の高温側Ｈと、金属溶湯とは反対側の低温側Ｋとを有する鋳型前面プレート１１０を有する。更に、鋳型壁１００は、鋳型前面プレートを支持するためのアダプタプレート１２０の形態の鋳型背面プレートを有し、アダプタプレート１２０は、鋳型前面プレート１１０の低温側Ｋにネジ留めされている。鋳型前面プレートとアダプタプレートの間に、通常は、冷却路又は冷却穴が存在し、これらを、鋳型を冷却するために高圧下にある冷却液が高速で貫流する。

更に、図１には、鋳型壁１００が、鋳造中に鋳型の冷却路のための冷却液を供給するウォータボックス１５０に付設されていることが、認められる。アダプタプレート１２０は、鋳型前面プレートとは反対側の面により、鋳型前面プレートと共に、ボルト要素１６０によってウォータボックス１５０にネジ留めされている。

図２は、既に述べたウォータボックス１５０と、鋳型背面プレート１２０と、鋳型前面プレート１１０の結合部を詳細に示す。ウォータボックスを鋳型背面プレート１２０と結合するボルト要素１６０が、一貫した長手方向穴１６２を備え、この長手方向穴が、アダプタプレート１２０の横穴１２２と、鋳型前面プレート１１０の盲穴１１２と、少なくともほぼ一直線上に位置するように位置調整されていることが、認められる。これは、特に鋳造中の温度を検出するために、ウォータボックスとアダプタプレートを通って鋳型前面プレート１１０の盲穴内までの温度センサ１３０の案内を可能にする。温度センサ１３０は、好ましくは熱電素子として形成されている。

鋳型前面プレートと鋳型背面プレートの間の移行領域にある冷却路により、冷却液が、この移行領域から長手方向穴１６２、横穴１２２又は盲穴１１２内に押し込まれる危険がある。これを防止するため、本発明によれば、鋳型背面プレート１２０と鋳型前面プレート１１０の間の移行領域１１５にシール要素１４０が設けられている。

シール要素１４０は、長手方向穴を備え、この長手方向穴が盲穴１１２と横穴１２２と一直線上に位置するように、移行領域に取り付けられている。温度センサが、ボルト要素１６０を通り盲穴１１２まで案内されている場合、シール要素１４０が温度センサ１３０を局所的に包囲する。

図２は、このシール要素の好ましい実施例を示すが、これによれば、長手方向穴を有するシール要素１４０は、両端領域にそれぞれ１つの膨らみ１４２を有する骨の形態に回転対称に形成されている。一方の膨らみ１４２ａは、局所的に拡大された鋳型前面プレート１１０の盲穴１１２内に案内されたシール要素の端部に設けられている。これに対して鏡面対称に、シール要素１４０の他端の膨らみ１４２ｂは、アダプタプレートの拡大された横穴１２２内に案内されている。両膨らみ１４２は、骨の長手方向Ｌに対して横の一平面内のその表面に、それぞれ１つの周回するシールリング１４４ａ，１４４ｂを備え、これらシールリングは、一般的に言って、鋳型背面プレート１２０を鋳型前面プレート１１０に対してシールする。正確に言うと、シールリング１４４ａは、鋳型背面プレート１２０と鋳型前面プレート１１０の間の移行領域１１５から鋳型前面プレートの内部の盲穴の深い領域内への液体の浸入を防止する。これに対して、シールリング１４４ｂは、移行領域１１５から特に横穴１２２の拡大されてない領域への液体の浸入を防止する。

選択的に、シール要素１４０は、シールリング１４４ａ，１４４ｂを含めて一体的にゴム状材料から構成可能であり、その場合は、独立したシールリングは廃止可能である。

一様に有利なことに、ボルト要素１６０の端面の端面シールリングは、ウォータボックス１５０とアダプタプレート１２０の間の移行領域１５５から長手方向穴１６２又は横穴への液体の浸入又はその逆の方向の液体の浸入を防止する。

説明した鋳型壁は、好ましくは幅の広い側の鋳型壁である。

図３は、本発明による鋳型壁の第２の実施例を示す。第１の実施例とは異なり、鋳型背面プレートが、ここではアダプタプレート１２０としてではなく、ウォータボックスの壁１５０の形態に形成されている。その他は、第１の実施例の前記構成が、第２の実施例についても同様に当て嵌まる。

１００ 鋳型壁
１１０ 鋳型前面プレート
１１２ 盲穴
１１５ 移行領域
１２０ 鋳型背面プレートもしくはアダプタプレート
１２２ 横穴
１３０ 温度センサ
１４０ シール要素
１４２ 膨らみ
１４２ａ 一方の膨らみ
１４２ｂ 他方の膨らみ
１４４ａ シールリング
１４４ｂ シールリング
１５０ ウォータボックス
１６０ ボルト要素
１６２ 長手方向穴
Ｈ 高温側
Ｋ 低温側
Ｌ 長手方向

Claims (13)

1. 金属溶湯側の高温側（Ｈ）と、金属溶湯とは反対側の低温側（Ｋ）と、この低温側（Ｋ）に少なくとも１つの盲穴（１１２）とを有する鋳型前面プレート（１１０）と、少なくとも１つの横穴（１２２）を有する鋳型背面プレート（１２０）と、長手方向穴を有するシール要素（１４０）とを有し、鋳型背面プレート（１２０）が、横穴（１２２）が盲穴（１１２）と少なくともほぼ一直線上に位置するように、鋳型前面プレート（１１０）の低温側（Ｋ）側に結合され、シール要素（１４０）が、長手方向穴が横穴（１２２）と盲穴（１１２）と少なくともほぼ一直線上に位置するように、鋳型前面プレート（１１０）と鋳型背面プレート（１２０）の間の移行領域（１１５）に配設されている、金属溶湯の鋳造するための鋳型の鋳型壁（１００）。
2. 少なくとも、シール要素がシールリングであることを特徴とする請求項１に記載の鋳型壁。
3. シール要素が、チューブ状に形成されており、このチューブ状のシール要素が、一端を局所的に拡大された盲穴内に収容され、他端を局所的に拡大された横穴内に収容されるように鋳型壁に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋳型壁。
4. チューブ状のシール要素が、両端領域にそれぞれ１つの膨らみ（１４２ａ，１４２ｂ）を有する骨状に形成されており、取付け状態で、一端の膨らみ（１４２ａ）が、鋳型前面プレート（１１０）の盲穴（１１２）内に挿入され、他端の膨らみ（１４２ｂ）が、鋳型背面プレート（１２０）の横穴（１２２）内に挿入されていることを特徴とする請求項３に記載の鋳型壁。
5. シール要素（１４０）が、その両端領域もしくは膨らみの最大直径の領域に、例えばシールリング（１４４ａ，１４４ｂ）の形態のそれぞれ１つのシール媒体を備え、これらシール媒体が、シール要素の取付け時に、このシール要素と盲穴及び横穴の内壁にシールするように当接することを特徴とする請求項３又は４に記載の鋳型壁。
6. シール要素（１４０）が、全体的にゴム状材料から製造され、シール要素の最大直径もしくは膨らみの領域が、盲穴及び横穴の内径よりも大きく寸法設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の鋳型壁。
7. 鋳型背面プレートが、アダプタプレートとして形成され、
   ウォータボックスが設けられ、
   少なくとも１つのボルト要素（１６０）が、アダプタプレート（１２０）とこのアダプタプレートと結合された鋳型前面プレートをウォータボックスに固定するために設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の鋳型壁。
8. ウォータボックスが設けられ、
   鋳型背面プレートが、ウォータボックスの壁（１５０）と同一であり、
   少なくとも１つのボルト要素（１６０）が、ウォータボックスに鋳型前面プレートを固定するために設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の鋳型壁。
9. ボルト要素（１６０）が、ウォータボックス（１５０）を通過案内されており、鋳型背面プレート（１２０）の横穴（１２２）と鋳型前面プレート（１１０）の盲穴（１１２）と一直線上に位置するように延在する長手方向穴（１６２）を、ウォータボックス（１５０）から盲穴（１１２）まで温度センサ（１３０）を通過案内するために備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の鋳型壁。
10. 少なくとも鋳造方向（Ｇ）に、もしくは鋳造方向とこの鋳造方向に対して横に、それぞれの長手方向穴を通過案内された温度センサを有する多数の固定ボルトが、鋳型壁内の種々の箇所の温度を検出するために設けられていることを特徴とする請求項９に記載の鋳型壁。
11. 温度センサ（１３０）が、熱電素子として形成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の鋳型壁。
12. ボルト要素（１６０）が、鋳型背面プレート（１２０）とは反対側の端面に、端面シールリング（１６４）を備えることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の鋳型壁。
13. 鋳型壁（１００）が、幅の広い側の鋳型壁であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の鋳型壁。

Images