JP2563190Y2

JP2563190Y2 - 連続鋳造用モールド

Info

Publication number: JP2563190Y2
Application number: JP1991071478U
Authority: JP
Inventors: 泰三清輔; 二郎嵐
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2006-09-05
Also published as: JPH0524138U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、鋼などの金属を連続鋳
造するために、供給される溶融金属を冷却・凝固させて
鋳片とするモールドに関するもので、特に鋳片を均一に
冷却するとともに、溶融金属を流出させない連続鋳造用
モールドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術および考案が解決しようとする課題】連続
鋳造はタンディッシュ（湯だめ）に貯留した溶融金属を
モールドに供給し、ここで冷却して少なくとも外周部は
凝固した鋳片を形成し、モールドの下流側に設けた引き
抜き装置で連続的に鋳片を引き抜くことによって行われ
る。この連続鋳造に用いるモールドは、一般的に鋳型を
筒状体に形成し、その外周壁を冷却（水冷が多い）する
ことにより、中空部に供給される溶融金属を凝固させて
鋳片とするもので、鋳型は所望する鋳片断面の形状・寸
法に応じた中空部を有する熱伝導性に優れた材料からな
り、鋳型の外側に冷却水ジャケットが設置され、鋳型の
外周壁に沿って冷却水が流通するように構成されてい
る。従って、溶融金属は、その熱を上記冷却水に奪われ
て冷却・凝固して鋳片となる。このようにして行われる
連続鋳造の鋳造方向（モールドの軸方向）は、鉛直に限
らず、水平または傾斜方向に設定されることがあり、中
空部断面も矩形・多角形・円など多岐にわたる。このモ
ールドを形態によって分類すると、以下に説明する２種
類に分かれる。

【０００３】 (1) 筒状体を一体的に形成した筒状固定モールド小断面鋳片（ビレット）を得るために鋳型を一体の円筒
または角筒とした、いわゆるチューブラモールドと称す
るものや、大断面の矩形鋳片（スラブやブルーム）を得
るために周方向に分割された複数個の鋳型要素を密着し
て組み合わせて筒状体にした、いわゆる組立モールドと
称するものがあるが、いずれも中空部の内周壁が連続す
る、閉じた断面を有しており、中空部の断面寸法が鋳造
中に変化しない固定鋳型として使用されるものである。

【０００４】ところで、鋳片は凝固して冷却されるにつ
れて収縮し、断面寸法が小さくなるので、このような筒
状体を一体的に形成したモールドでは、鋳型と鋳片との
接触を維持するために下流側が小寸法となるように鋳型
の内周壁には適当なテーパーが形成される。しかし、鋳
片の収縮率は鋳造する金属の種類、鋳込温度、鋳造引抜
速度など多くの要因によって異なるため、単に鋳型内周
壁にテーパーを形成しただけでは鋳型内周壁と鋳片表面
との均一な接触を保つことは難しいので、この欠点を解
消するものとして、この筒状固定モールドを短くして、
下流側に次に説明する可動鋳型（アジャスタブルモール
ド）が設置されることが多い。

【０００５】(2) 互いに分離独立した複数個の可動要素
によって筒状体を形成した可動鋳型（アジャスタブルモ
ールド）半径方向に移動可能な複数の要素を筒状に配置したモー
ルドであって、アジャスタブルモールドとも呼ばれてい
るもので、中空部の断面寸法が鋳造中に変化する可動鋳
型として使用されるものである。この可動鋳型の各要素
は周方向に密着せずに離間して配置され、スプリングや
流体圧シリンダなどの付勢手段によって鋳片表面に押し
付けられる。そして、このような移動を可能ならしめる
ために、可動鋳型の各要素間には間隙があるので、溶融
金属の表面に適当な凝固層が形成された後の位置、すな
わち固定鋳型の下流側に設けられる。

【０００６】上記したように、鋳片は冷却・凝固に伴っ
て収縮するが、この可動鋳型によれば、各鋳型要素が鋳
片表面に押し付けられるので、鋳片表面との接触が良好
となり、固定鋳型に比べて鋳片をより均一に冷却するこ
とが可能となる。

【０００７】これら筒状固定モールドと可動鋳型を組み
合わせたものとしては、図９に示すような構成の水平連
続鋳造設備が公知である（例えば、特開平１−２１８７
４１号参照）。そこで、本考案の理解を容易にするため
にその背景技術である図９の構成について説明する。

【０００８】図において、１は溶鋼Ｍを貯留するタンデ
ィッシュで、このタンディッシュ１に筒状固定モールド
２が接続耐火物３、４を介して密閉接続され、この筒状
固定モールド２に後続して可動鋳型５、６が設置され、
この下流側に引き抜き用ロール７が設置されている。ま
ず、上記構成の水平連続鋳造設備による連続鋳造の概要
について説明すると、溶鋼Ｍはタンディッシュ１に供給
されて一旦ここに貯留された後、接続耐火物３、４を経
て筒状固定モールド２内に流入するが、筒状固定モール
ド２の内周壁に接触すると同時に、その接触面すなわち
溶鋼外周に凝固層Ｓ_C を生成する。しかし、この凝固層
Ｓ_C の厚みは溶鋼径に比して小さいため、この部分での
鋳片の強度は十分でない。次いで、鋳片Ｓは可動鋳型
５、６により冷却されるにつれて凝固層Ｓ_C の厚みは増
加し、可動鋳型６の出口付近の凝固層Ｓ_C の厚みは10〜
50mmにも達しており、十分なる強度を有している。そし
て、この鋳片Ｓは下流側にある引き抜き用ロール７によ
って引き抜かれた後、切断装置で適当な寸法に切断され
る。

【０００９】このように、溶鋼Ｍが固定または可動鋳型
で冷却されつつ最終的に所定形状の鋳片が形成されるも
のであるため、その冷却過程において鋳片を均一に冷却
し、鋳片の変形や割れが発生しないように、各鋳型の構
造には様々な工夫が施されている。そこで、さらに図９
の設備構成について説明する。図９に示したものは、円
形断面の鋳片を得るための設備であるため、筒状固定モ
ールド２は、その中空部の断面は冷却による鋳片の収縮
を見込んで鋳造方向に縮小したテーパーを持つ円筒状に
形成されている。筒状固定モールド２の外側には、冷却
水ジャケット８が設置され、冷却水ジャケット８より供
給される冷却水が筒状固定モールド２の外周壁に沿って
流通するようになっている。この筒状固定モールド２に
引き続いて設置されている可動鋳型５は、図１０に示す
ように、円形中空部を囲む、合計４個の要素９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄからなる。各要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９
ｄは、各々銅合金製の冷却板１０内面にカーボンライナ
ー１１が装着されたものである。この冷却板１０内に
は、冷却水が流通する複数のパイプ１２が配設されてい
る。

【００１０】図９において、１３は冷却水入口、１４は
冷却水出口である。可動鋳型５の長手方向（鋳造方向）
のほぼ中間位置の冷却板１０の外側のプレート１５に固
着した係合部材１６にエアシリンダ１７のロッド１８の
端部が係着されており、エアシリンダ１７の基端はモー
ルドフレーム１９に螺着されている。また、可動鋳型５
の鋳造方向入出側付近には、可動鋳型５に固着された係
合部材２０に連結部材２１が連結され、該連結部材２１
の他端の押さえ部材２２とインサートプレート２３との
間にはスプリング２４が介装されてボルト２５で締めつ
けられている。

【００１１】また、可動鋳型６も、図１０に示されたも
のと同様に、４つの要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから構
成されており、長手方向ほぼ中間位置にはエアシリンダ
１７と同様の構成のものが配設され、その基端はモール
ドフレーム１９に螺着されている。また、可動鋳型６の
鋳造方向入出側付近の各々にも、上記と同様の構成の係
合部材２０、連結部材２１、押さえ部材２２、スプリン
グ２４、ボルト２５が配設されている。

【００１２】図１１は可動鋳型の要素９ａ、９ｂ、９
ｃ、９ｄの内面中空部が矩形の場合を示し、この場合は
筒状固定モールド２の中空断面も矩形のものが使用され
る。

【００１３】上記のように構成される連続鋳造設備を用
いて円形断面のビレットを製造する場合について以下に
説明する。

【００１４】（筒状固定モールド内の鋳片の挙動）タンディッシュ１から筒状固定モールド２内に流入した
溶鋼Ｍは、筒状固定モールド２の内周壁に接して冷却さ
れ、外周に凝固層Ｓ_C を生成する。そして、引き抜き用
ロール７による鋳片Ｓの引き抜きに応じて凝固層Ｓ_C の
厚みは徐々に増し、一方、凝固層Ｓ_C の厚みがこのよう
に増すことによって鋳片の断面寸法は徐々に縮小する。
筒状固定モールド２は固定した鋳型であり、鋳片形状の
変化に追随するものではないが、その内面はこのように
鋳片断面寸法が減少することを考慮して、上流側から下
流側にかけて内周断面寸法が減少するようにテーパー状
に形成されている。しかし、鋳片の収縮率は多くの要因
によって変化するため、あらゆる場合において筒状固定
モールド２内周壁と鋳片との均一な接触を保つことは不
可能であり、筒状固定モールド２内周壁との接触部の一
部にギャップを生じて少し不均一な接触状態になり、あ
る程度偏冷却が進行する。その結果、筒状固定モールド
２出側の鋳片形状は僅かに変形したものとなる。

【００１５】（可動鋳型５内の鋳片の挙動）鋳片形状の変形の進行を防止するために鋳片断面周方向
に均一に冷却を行おうとするのが可動鋳型の役目であっ
て、各要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄをエアシリンダ１７
によりスプリング２４のバネ力に抗して縮径方向に押圧
し、鋳片形状にうまく沿うように各要素９ａ、９ｂ、９
ｃ、９ｄを追随させることにより、鋳片Ｓの広い範囲に
亘って可動鋳型５と鋳片Ｓとの接触を確保することがで
きる。そこで、下流側の引き抜き用ロール７によって鋳
片Ｓは引き抜かれつつ冷却板１０によってほぼ均一に冷
却され、凝固層Ｓ_C の厚みは下流側に向かって徐々に増
大し、これに呼応して鋳片Ｓの断面寸法は徐々に縮小す
る。

【００１６】なお、本出願人はこの可動鋳型の機能を改
良したものとして、特願平２−３３８９５５号を出願し
た。この出願は『可動鋳型の入口を、その内径寸法を調
整可能に固定したもの』であって、入口内径寸法を調整
することにより鋳片の引き抜きがスムーズになるととも
に、各移動要素を入口を支点として縮径方向に押圧する
ことができるので、鋳片形状に対する各移動要素の追随
性がより改善されて、鋳片と可動鋳型とは略全面的に接
触し、鋳片Ｓに変形や割れが発生することなく均一に冷
却されるというものである。

【００１７】（可動鋳型６内の鋳片の挙動）可動鋳型５内で冷却された鋳片Ｓの凝固層Ｓ_C の厚み
は、可動鋳型６の入側部分ではモールド全体の凝固層厚
さのほぼ半分程度になっており、十分な強度を有してい
る。従って、エアシリンダ１７によってスプリング２４
のバネ力に抗して可動鋳型６の各要素を縮径方向に押圧
すると、各要素９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは略全面的に鋳
片Ｓの表面に接触し、鋳片Ｓと可動鋳型６とが片当たり
することはなく、下流側の引き抜き用ロール７による引
き抜きに応じて長手方向に均一に冷却されて、一定の割
合で断面寸法が減少し、筒状固定モールド２の入側断面
形状がほぼ相似的に収縮した形状のビレットを得ること
ができる。

【００１８】以上の詳細な説明から明らかなように、鋳
片とモールドとの接触を改善するためにモールドを構成
する各要素が半径方向（図９のＶ方向）に移動する可動
鋳型、あるいは入口を支点として出口側が図９に示すＲ
方向に揺動する可動鋳型が提供され、または構成要素を
図１０、図１１のＴ方向に回転可能とした可動鋳型も知
られている。しかし、このような可動鋳型においては、
各構成要素が移動するものであるため、鋳造方向継ぎ目
部の筒状固定モールド２と可動鋳型との間の隙間Ｃ₁
（図９参照）または周方向における各移動要素の間の隙
間Ｃ₂ （図１０、１１参照）が不可避的に存在する。と
ころで、このような可動鋳型をもつ連続鋳造用モールド
では、鋳片表面の全周に凝固層が十分に生成していなけ
れば鋳片内部の溶融金属が流出するという、操業上の課
題を抱えている。すなわち、鋳造が円滑に行われている
間は、上流側の筒状固定モールドにおいて生成された凝
固層が外殻となって溶融金属を保護するので、上記した
ような隙間Ｃ₁ 、Ｃ₂ が存在しても問題にならないが、
凝固層の生成が不十分であったり、凝固点温度近傍の熱
間強度が著しく低い金属を鋳造する場合、凝固層厚さが
薄い可動鋳型入口付近で可動鋳型の要素が鋳片に片当た
りすると、凝固層が破壊され、内部の溶融金属が流出
（ブレークアウト）する可能性がある。筒状固定モール
ド内あるいは可動鋳型入口付近でこのブレークアウトが
生じると、溶融金属が上記隙間Ｃ₁ 、Ｃ₂に流入し、凝
固層の復旧が行われた後も地金が隙間に差し、鋳片の引
き抜きが不可能となるので以後鋳造が続行できなくな
る。

【００１９】本考案はこのような従来の技術の有する問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、凝固
層が破壊されても溶融金属の流出や隙間への地金差しを
防止し、凝固層の復旧後、速やかに鋳造を再開できる連
続鋳造用モールドを提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案の要旨は、タンディッシュに密閉接続された筒
状固定モールドと、該筒状固定モールドに後続して鋳造
断面周方向に複数の要素に分割され且つ鋳造断面半径方
向に移動可能に構成された可動鋳型とを同軸上に連設し
た連続鋳造用モールドにおいて、上記可動鋳型の筒状固
定モールド側の一部または可動鋳型全部を固定鋳型と交
換可能なようにこれら可動鋳型と固定鋳型のフレームを
共通にし、該固定鋳型と上記筒状固定モールドとの鋳造
方向継ぎ目部に間隙が存在しないように、上記固定鋳型
から延出した部材または上記固定鋳型の一部と固定モー
ルドとを螺合部材により螺着し、且つ上記螺合部材の締
めつけ力を調整するために介装した弾性部材の弾力を利
用して固定鋳型を筒状固定モールド側に弾性的に押圧す
る構造であることを特徴とする連続鋳造用モールドにあ
る。

【００２１】

【作用】筒状固定モールドと固定鋳型との間には隙間が
存在しないので、筒状固定モールド内あるいは可動鋳型
入口付近で凝固層が破壊されても、溶融金属の流出や隙
間への地金差しを防止することができる。また、固定鋳
型と可動鋳型のフレームを共通にすることにより、鋳造
金属の種類に応じて両鋳型を適宜交換して使い分けるこ
とができるので、常に良好な鋳片を得ることができる。
また、固定鋳型は筒状固定モールド側に弾性部材の弾力
を利用して弾性的に押圧されるので、固定鋳型と筒状固
定モールドとの間に強大な押しつけ力が発生することは
なく、固定鋳型の損傷が抑制される。

【００２２】

【実施例】以下に本考案の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００２３】（実施例１）図１は、図９の可動鋳型５を固定鋳型２６としたもの
で、図２あるいは図３に示すように、中空部を囲むカー
ボンライナ２７、冷却板２８が一体に組み立てられてお
り、周壁が連続しているので周方向の隙間Ｃ₂ がなく、
また、図１に示すように、固定鋳型の入側の突出部材２
９と筒状固定モールド後端フランジ３０とを、スプリン
グ３１を介在させたボルト３２で螺着することにより、
筒状固定モールド２と固定鋳型２６とを密着したので、
鋳造方向継ぎ目部の隙間Ｃ₁ も存在しない。従って、凝
固層Ｓ_C が筒状固定モールド２内で破壊されても溶融金
属が流出することはない。この場合、筒状固定モールド
２に固定鋳型２６のカーボンライナ２７の前面が直接押
し付けられるので、この押し付け力を調整しないとカー
ボンライナが損傷する恐れがある。しかし、スプリング
３１が介装されているのでボルト３２の締結力は適度に
緩和され、カーボンライナ２７が損傷することはない。
また、スプリング３１が介装されているので、鋳造中の
熱による筒状固定モールド２の膨張、収縮（鋳造方向）
に追随し、鋳造方向継ぎ目部の隙間Ｃ₁をなくすことが
可能となる。

【００２４】（実施例２）本実施例は周方向の隙間Ｃ₂ がないことはもちろん、筒
状固定モールドと固定鋳型の鋳造方向継ぎ目部に隙間Ｃ
₁ が存在しないようにするとともに（図４のＡ部参
照）、カーボンライナの入口先端部が熱収縮で移動しな
いような構造（図４のＢ部、図５のＣ部参照）としたも
のである。図５は図４のＡ部の拡大図であり、Ａ部の構
造を図５および図４に基づいて説明すると、カーボンラ
イナ２７と冷却板２８とは螺子３３により密着固定さ
れ、筒状固定モールド後端フランジ３０と部材３４が螺
着され、さらに部材３５と部材３４が螺着され、部材３
５に形成された凹部３６には皿バネ３７を介在させてボ
ルト３８が螺合され、該ボルト３８端面が冷却板２８に
押し付けられている。従って、固定鋳型２６は筒状固定
モールド２側へ、皿バネ３７のバネ力により適度に緩和
されつつ押し付けられるので、鋳造中の熱による筒状固
定モールド２の膨張、収縮（鋳造方向）に追随し、筒状
固定モールド２と固定鋳型２６の鋳造方向継ぎ目部に隙
間Ｃ₁ が発生することはなく、しかもカーボンライナ２
７が損傷することはない。

【００２５】ところで、カーボンライナ２７は通常、冷
却板２８に焼き嵌めあるいは螺着して固定されるが、カ
ーボンライナと銅製冷却板の熱膨張率の差および実質温
度の差により、鋳造中はカーボンライナは鋳造方向に膨
張し、鋳造後は冷却収縮するので、カーボンライナが規
定位置に存在しない場合がある。この場合、冷却板端面
とカーボンライナ端面との間に隙間が生じ、凝固層が破
壊された場合に溶融金属がこの隙間に侵入し、地金差し
が生じたときに鋳片の引き抜きが不可能になることがあ
る。そこで、カーボンライナ入口先端部を熱収縮で移動
しないような構造とすれば、鋳片の引き抜き不能という
事態に至ることがない。そのための構造が図４のＡ部を
拡大した図５のＣ部および図４のＢ部に示すものであ
る。図５のＣ部に示すように、カーボンライナ２７と冷
却板２８とは螺子３３により螺着され、図４のＢ部に示
すように、部材３９との間にスプリング４０を介在させ
てボルト４１を冷却板２８に螺合し、しかも部材３９の
端面の一部がカーボンライナ２７に押し付けられている
ので、カーボンライナ２７入口先端部が熱収縮で移動す
ることはない。

【００２６】（実施例３）本実施例３は図６〜図８より構成される。図６のＤ部の
構造をその拡大図である図７に基づいて説明すると、冷
却板２８の筒状固定モールド２側には略十字状に横方向
の溝部４２と縦方向の溝部４３が凹設され、筒状固定モ
ールド２内には雌螺子部４４が形成されている。筒状固
定モールド２と冷却板２８とは、溝部４２に装入されて
雌螺子部４４に螺合する連結ボルト４５により連結され
ている。また、連結ボルト４５と溝部４２底面との間に
はスプリング４６が介装されている。連結ボルト４５に
はテーパ状の孔部４７が形成され、この孔部４７のテー
パ面４８に合致するテーパ面４９を有するテーパ螺子５
０が溝部４３内に装入されている。

【００２７】さらに、図６に示すように、冷却板２８に
接するスライドプレート５１上にプレート５２が立設さ
れ、該プレート５２は２分割のガイドプレート５３の一
方の部材５３ａに固着され、ガイドプレート５３の他方
の部材５３ｂは筒状固定モールド後端フランジ３０に固
定されるとともにその突出片５４が部材５３ａに嵌入さ
れている。さらに、部材５３ａと５３ｂを貫通するボル
ト５５によりガイドプレート５３は筒状固定モールド後
端フランジ３０に固定されている（図６のVIII−VIII矢
視断面である図８参照）。なお、図６のＥ部の構造は上
記した図４のＢ部の構造と同じであるので、説明は省略
する。

【００２８】従って、周方向の隙間Ｃ₂ がないことはも
ちろん、係る構成において、テーパ螺子５０をねじ込ん
でそのテーパ面４９を連結ボルト４５のテーパ面４８に
当接させると、連結ボルト４５は図７の左方に押圧され
るので冷却板２８はスライドプレート５１をガイド面と
して左方に移動し、筒状固定モールド２とカーボンライ
ナ２７の端面が密着する。その結果、鋳造方向継ぎ目部
に隙間Ｃ₁ が存在することはない。また、スプリング４
６およびスプリング４０により、カーボンライナ２７の
押付力は適度に緩和されるので、カーボンライナが損傷
することはない。

【００２９】なお、本出願では２段の可動鋳型５、６に
適用した場合について説明したが、１段のみ、或いは３
段以上の可動鋳型にも適用できることは言うまでもな
い。

【００３０】

【考案の効果】本考案は上記のように構成されているの
で、以下の効果を奏する。

【００３１】(1) 筒状固定モールドと固定鋳型との間に
隙間が存在しないので、凝固層が破壊されても溶融金属
の流出や地金差しがなく、凝固層の復旧後、速やかに鋳
造を再開することができる。

【００３２】(2) 固定鋳型と可動鋳型のモールドフレー
ムを共通にすることにより、鋳造する金属の種類に応じ
て固定鋳型と可動鋳型を適宜交換して使い分けることが
できるので、常に良好な鋳片を得ることができる。

【００３３】(3) 固定鋳型は筒状固定モールド側に弾性
部材の弾力を利用して弾性的に押圧されるので、固定鋳
型と筒状固定モールドとの間に強大な押しつけ力が発生
することはなく、固定鋳型の損傷が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の連続鋳造用モールドを用いた水平連続
鋳造設備の要部側断面図である。

【図２】図１のII−II矢視断面図である。

【図３】図２のモールドの中空部が矩形の場合を示す図
である。

【図４】本考案の連続鋳造用モールドの別の実施例を用
いた水平連続鋳造設備の要部側断面図である。

【図５】図４のＡ部の拡大図である。

【図６】本考案の連続鋳造用モールドのさらに別の実施
例を用いた水平連続鋳造設備の要部側断面図である。

【図７】図６のＤ部の拡大図である。

【図８】図６のVIII−VIII矢視断面図である。

【図９】従来の可動鋳型を用いた水平連続鋳造設備の要
部側断面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。

【図１１】図１０の可動鋳型の中空部が矩形の場合を示
す図である。

【符号の説明】

１…タンディッシュ２…筒状固定モールド６…可動鋳型１９…モールドフレーム２６…固定鋳型

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】タンディッシュに密閉接続された筒状固
定モールドと、該筒状固定モールドに後続して鋳造断面
周方向に複数の要素に分割され且つ鋳造断面半径方向に
移動可能に構成された可動鋳型とを同軸上に連設した連
続鋳造用モールドにおいて、上記可動鋳型の筒状固定モ
ールド側の一部または可動鋳型全部を固定鋳型と交換可
能なようにこれら可動鋳型と固定鋳型のフレームを共通
にし、該固定鋳型と上記筒状固定モールドとの鋳造方向
継ぎ目部に間隙が存在しないように、上記固定鋳型から
延出した部材または上記固定鋳型の一部と固定モールド
とを螺合部材により螺着し、且つ上記螺合部材の締めつ
け力を調整するために介装した弾性部材の弾力を利用し
て固定鋳型を筒状固定モールド側に弾性的に押圧する構
造であることを特徴とする連続鋳造用モールド。