JP2978599B2 - 金属の連続鋳造のための液冷式鋳型 - Google Patents
金属の連続鋳造のための液冷式鋳型Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/053—Means for oscillating the moulds
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)
- Springs (AREA)
Description
鋳造のための液冷式鋳型に関する。
て、通常は、ビレット、ブルーム及び丸棒の製造には管
材用鋳型、スラブの製造には板材用鋳型が使用される。
込方向で振動される。この場合に正弦状の鋳型運動が優
先され、鋳型の下降運動速度は、通常一定の連続鋳造素
材引抜き速度より大きい。これは負のストリップと称さ
れる。
は連続鋳造素材の引抜き速度に合される。従って例えば
250mm×2000mmの寸法のスラブにおいて連続
鋳造素材引抜き速度が1.3m/minの場合に1分間
当り約100振動の周波数が、4から15mmの行程高
さ(振動振幅)において通常の値である。周波数に関し
てより高い振動数も提案された。しかしこの提案の実現
は、振動すべき質量の大きさに起因して現在のところ失
敗している。前述のスラブ寸法に対して、振動させるべ
き質量は約30tである。ビレット寸法又はブルーム寸
法(100−500mmφ又は100×100−400
×400mm)の丸形連続鋳造素材又は方形連続鋳造素
材の製造に用いられる管用鋳型の場合には鋳型の質量は
確かにより小さく1.3t−2.5tであるが、しかし
この場合にも、行程高さが低く連続鋳造素材引抜き速度
が例えば4m/minと大きい場合にある特定の大きさ
の振動周波数を、負のストリップを維持してすなわち下
降行程において連続鋳造素材速度に比して鋳型速度が大
きいこと維持して保証する場合には類似の困難が生じ
る。
され振動可能に支承されている鋳型において、所要の力
を可及的に最小にして振動数をより大きくするために、
振動すべき質量の中に振動装置を組込んで鋳型の懸架部
材質量を低減することにある。
位概念に記載の鋳型において請求項1の特徴部分に記載
の特徴により解決される。有利な実施例はその他の請求
項に記載されている。
く説明する。異なる図において同一の部分は同一の参照
番号により示される。
き連続鋳造素材(ストランド)のための鋳型空隙部を形
成する銅製プレートからなる成形壁1を有する。銅製プ
レート1は、支持プレート2に固定され、水冷される。
冷却液は可撓性導管及び接続部材14及び流体チャネル
15(図2)を介して広幅側面の支持プレート2に供給
され、あるいは支持プレート2から導出される。狭幅側
面3の銅性プレート1への冷却液の供給及び導出も同様
に行うことができる。
に設けられ、鋳造する鋼片の幅を固定する調整装置5に
より担持され、調整装置5は、支持プレート2を流体チ
ャネル15の外部で連結している締付け部材13に固定
されている。
に面していない方の側面に多数のばね部材7(この場合
には板ばね)の一端が固定されている。ばね部材とし
て、ばね板と、エラストマーから成る加硫された中間層
とにより形成されている成層体(ラミネート)を使用で
きることは自明である。板ばねは互いに間隔をおいて側
面上に一様に分散配置され、鋳込方向に対して横方向で
延在している。板ばね7の他端は担持プレート6に固定
されている。
り液圧的に分離可能な調整部材10及びアライメント部
材11(図5参照)を介して、担持プレート6及び狭幅
側面プレート3を包囲している定置の基礎枠12に固定
されている。
より、異なる鋼片厚及びひいてはこの厚さに対応する狭
幅側面プレート3に広幅側面を調整及びアライメントす
ることができる。
必要な駆動装置16、17としては、てこ17を介して
鋳型の脚部の支持プレート1に作用する液圧シリンダの
ようなものである。
器、すなわち狭幅側面のための調整装置を有し対応する
支持プレートを有する銅製プレートのみを振動装置によ
り運動させるだけでよい。従来の鋼片用鋳型に対して、
運動させなければならない質量が約60%減少する。こ
れにより一方ではより高い振動数を得ることができ、他
方では振動装置の駆動装置16をより小さく形成して基
礎枠12に固定することができる。これにより、駆動装
置から鋳型への力の伝達のために必要な機構を短縮又は
減少できる。
1、2、3に冷却水が基礎枠12から接続チューブ1
4、担持プレート6、支持プレート2の裏面に設けられ
ている流体チャネル15を通して供給されることにあ
る。広幅側面を介しての水を案内することにより、多数
の接続チューブの使用が可能であり、従って水の分配及
び圧力整合が鋳型の非振動領域の中でほぼ行われるの
で、振動される支持プレートにおける流体横断面を最小
化できる。
じて形成し、側面を弾性部材により密閉することによ
り、装置領域の中の非常に危険な環境の影響からこの領
域内の構成部品を保護できる。
鋳造する連続鋳造素材のための鋳型空隙部を形成する壁
1は、湾曲している長手軸19を有し、かつ円形の横断
面を有する銅管から成る。直線の長手軸19を有し、か
つ方形又は多角形の横断面を有する管も使用可能である
ことは自明である。
包囲され、管端部に設けられているフランジ18と、銅
管1及び水案内街頭20を包囲している管状の支持プレ
ート2とにより保持されている。
る。フランジ18における互いに対向して位置する2つ
の側面には、この場合にも板ばねとして形成されている
ばね部材7が鋳込方向に対して横方向に配置されてい
る。
1つの担持プレート6に固定されており、担持プレート
6は基礎枠に接合されている。鋳型は、一方では支持プ
レート2に作用し他方では担持プレート6により接続ウ
ェブ21を介して支持されている駆動装置(液圧シリン
ダ)16により振動させることができる。
間伝動装置又は中間棒なしに直接に、振動させる質量に
連結されている。ばね部材7は長手軸7′を有し、この
長手軸7′はその仮想延長が鋳型の曲率中心22で互い
に交差するか、又は曲率中心22を通りばね部材7の長
手軸7′に対して垂直に走行する線の上で交差する。長
手軸19を有する鋳型管においては曲率中心は無限に位
置するので、2つの管端部に固定され上下に配置されて
いるばね部材7はすべて互いに平行に位置する。
的にみて多角形又は円形の周縁境界を有するフランジ1
8を形成し、鋳型の長手軸19から出発している1つの
半径ビームの上にばね部材7の長手軸7′が位置するよ
うにばね部材7を一様に分散配置することは本発明の範
囲内である。
ルにより冷却が行われる管鋳型においても使用可能であ
ることは自明である。この場合、管状の支持プレート2
は直接に壁1に接しており、ばね部材の固定は、鋼片鋳
型に関して説明した方法と同様の方法で行われる。
て、固定している鋳型部分(担持プレート)と可動の鋳
型部分(支持プレート)との間の接続がばね部材を介し
て、 − 外側プレートに対する内側プレートの鋳込方向での
相対運動が、基礎となっている振動行程の距離だけ可能
であり、 − 内側プレートと外側プレートとが、垂直軸の周りの
(特に熱応力による)湾曲に対して強い単体を形成し、 − 溶融金属により静的圧力に起因する半径方向力と、
所要のバイアス緊張力と、長い鋼片エッジの方向でのせ
ん断力とが内側プレートから外側プレートへ伝達される
ことが可能であり、 − 鋳型の振動質量との連関での板ばねの総合ばね剛性
の固有振動数が所望の最大動作周波数に対応し、 − 定められている振動振幅の領域内で動的零位置(静
的下降)から可及的に最大の案内制動が鋳込半径の上で
保証されているように形成されている。
構成を詳しく説明する。1600×500mmの寸法の
連続鋳造素材を最大の連続鋳造素材引抜き速度3m/m
inで10500mmの半径の湾曲鋳型連続鋳造装置に
より製造するとする。振動質量は、鋳込むべき連続鋳造
素材の寸法と、使用される晶出器プレートの構造とから
得られる。別の条件においてこれらのパラメーターが変
化する場合にはこの事情を、ばねパラメーターを対応し
て変えることにより考慮できる。鋳型に関して次の値を
選択する。 − 振動質量m=5000kg − 最大行程s=±2.2mm − 最大周波数f=6Hz − 案内部材長l=350mm − 案内部材幅b=70mm − 案内部材の数n=2×8×14=224
られる。この場合、基礎となる構成に従って振幅を小さ
く周波数を高くすると有利である、何故なら動作周波数
が増加すると、共振に必要なばね剛性も増加し、ひいて
は静的下降が低くなり、振幅が小さくなると板ばねの曲
げ交番負荷が小さくなるからである。
は、使用可能な組込空間と、使用される晶出器プレート
の構造とから実質的に得られる。この場合に構造を変形
することも可能であるが、変形する場合には案内部材を
対応して整合しなければならない。
大動作周波数に対してC=m×(2π×f)2 となる。
このように構成されている鋳型において案内精度(鋳込
半径からの鋳型エッジのずれ)は10μmより小さい。
位置に依存する。案内部材は次のように配置されてい
る。すべての案内部材の内側案内点と外側案内点とを結
ぶ仮想線の延長が鋳込中心点に向いているアライメント
から出発して、鋳型側の案内点は静的下降の値だけ上方
へずらされる。この配置は、連続鋳造素材と成形壁との
間のすべての接触点のずれを小さくするための前提条件
である。
よる負荷によるばね部材の位置変化のことである。構造
的零位置から出発して、支持プレートへばね部材を固定
する点を静的下降の値だけずらすことにより動的零位
置、すなわち振動中心点が決まる。図8には双方の成形
壁が1により示されており、これらの壁1の間に連続鋳
造素材が収容される。成形壁1は支持プレート2に固定
されている。支持プレート2は担持プレート6とばね部
材7を介して連結されている。
6との相互位置に関して構造的零位置はaにより示され
ている。支持プレート2に対する板ばね7の作用点は静
的下降値だけずらされている。これにより動的零位置b
が得られる。動的零位置は、支持プレート2が成形壁1
と一緒に振動する際の振動の中心点である作動点であ
り、振動の上死点はcにより示され、振動の下死点はd
により示されている。本発明の鋳型の前述の構成に対し
て振動駆動装置として特に液圧シリンダが推奨される。
振動するプレートはばね構造に起因して共振領域内で振
動するので液圧シリンダは小さく形成することができ
る、何故ならば基本的には鋳型壁と連続鋳造素材殻部と
の間の摩擦のみを克服すればよいからである。これに加
えて液圧シリンダは10バールより小さい作動圧で作動
できるので力源として例えば鋳型の冷却水装置又は機械
冷却装置の冷却水装置を使用できる。更に、本発明によ
り実現可能な解決方法はスペースが小さいくて済むので
ビレット寸法及びブルーム寸法の場合に多重連続鋳造装
置に使用することが推奨される。
ある。 − 振動する質量が最小である。 − 振動する構成部品が少なく、従って関与する構成部
品の振動における共振が振動の目標値変化に与える影響
が小さい。 − 案内精度が高く、構造的に遊びを無くし、摩擦を小
さくすることができる。 − 駆動装置が簡単である(例えばプランジャを駆動部
材として使用できる)、何故ならば本装置に蓄積されて
いるばねエネルギー及び運動エネルギーにより振動が短
時間にわたり自動的に行われるからである。 − 共振を利用することにより所要駆動出力を小さくで
きる。 − 小さい振動で高い周波数を得ることができるので表
面品質を改善しかつ鋳造速度を高めることができる。
型の振動の距離−時間変化を非正弦状にできる。
状を説明する。この場合に重要な点は、ばね部材は製造
の際に一体的単体としてもばね成層体としても製造で
き、いずれの場合にもばね部材は簡単な方法でチャック
ジョーの中に挿入しさえすれば後は簡単に、支持プレー
ト又は担持プレートにおける対応するコンソールにねじ
締めしひいては固定できる。この場合の取付に際して、
ばね部材が単一のばねであろうと例えば2つ又は3つの
ばねからなる多重構造であろうと何らの差も無い。締付
部品ひいてはチャックジョーの中の1つ又は複数のばね
部材の収容又は間隔取りは、対応して寸法決めされてい
るスペーサにより実現される。上記図においてばね部材
が間に配置されている、鋳型における部品は図示されて
いない。
レートにコンソール117が取付られていることが分か
る。これらのコンソール117はチャックジョー111
のための載置表面を形成する。チャックジョー11は横
断面で見て円形の孔を有する。この孔の中に締付部品1
12が配置され、締付部品112は2つの円筒部分から
製造される。図9から分かるようにこれらの締付部品は
チャックジョーの中の孔に整合され、横断面で見て半円
状であり孔内壁に接している面を有し、1つ又は複数の
ばねに面している平面を有する。図9に示されている構
造の場合には2つのばね部材116が設けられている。
これらの2つのばね部材116の間にはそれぞれの端部
にすなわちチャックジョー又は締付部品の領域内に、こ
れらのチャックジョー又は締付部品を互いに離して保持
するスペーサ114が設けられている。平面が互いに平
行なこのスペーサ114は製造の際にばね成層体の目標
値寸法に整合される。
にはスペーサもつねに同一の厚さの偏平材料から製造で
きる。図11では、図9とは異なりただ1つのばね部材
が設けられており、図11では上半部又は下半部に対応
するスペーサが示されている。図12は図9に対応す
る。図13では3つのばね部材が設けられており、この
場合にはスペーサの厚さは対応して薄い。
は複数のばね部材を通る貫通孔が開けられ、次いですき
まばめスリーブ113が打込れる。すきまばめスリーブ
113のそれぞれの端部は1つ又は複数のばね部材と締
付部品とを統合保持する。
の中に側方から挿入され、次いで115により示されて
いるねじが、チャックジョーの中の対応する孔又はすき
まばめスリーブを通りコンソール117を通って案内さ
れ、従ってねじ締めによりアライメントが行われるだけ
でなく、ばね部材とコンソールとが締付部品又はチャッ
クジョーを介してしっかりと連結される。
15がすきまばめスリーブの内径より小さい直径を有す
ることである。締付部品又はチャックジョーの表面を整
合し、締付ねじを適切に寸法決めすることにより、鋳型
の作動中にばね部材からの軸方向力と曲げモーメントと
の双方を摩擦結合によりコンソールに伝達させることが
できる。この場合に前述の案内部材は作動中に剛性接続
部材のように作用する。回転関節部材及び回転摺動関節
部材としての作用はアライメント銅に制限されている。
の斜視図である。
状態を示す斜視図である。
断面図である。
図である。
図である。
る。
る。
る。
Claims (15)
- 【請求項1】 支持プレートに固定され、成形壁を冷却
する冷却液のための接続管を備え、金属加工物から成る
成形壁を有する鋼等の金属の連続鋳造のための液冷式鋳
型において、成形壁(1)に面していない方の支持プレ
ート(2)の側面にばね部材(7)の一端が一様に分散
配置されて固定され、ばね部材(7)の鋳込方向での剛
性は、鋳込方向に対して横方向である2つの方向での剛
性に比して大幅に小さく、ばね部材(7)が鋳込方向に
対して横方向である1つの方向で延在し、ばね部材
(7)の他端が担持プレート(6)に固定され、担持プ
レート(6)が定置の基礎枠(12)に接合され、支持
プレート(2)に振動装置(16、17)が作用するこ
とを特徴とする金属の連続鋳造のための液冷式鋳型。 - 【請求項2】 壁(1)が管状に形成され、壁(1)の
両端が支持プレート(2)を介して、管(1)の軸方向
に対して横方向に位置するフランジ(18)に接続さ
れ、フランジ(18)は上面図で見て方形であり、ばね
部材(7)は、支持プレート(2)又はフランジ(1
8)における互いに対向する2つの側面に固定されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の金属の連続鋳造の
ための液冷式鋳型。 - 【請求項3】 壁(1)が2つ広幅プレート(1、2)
と、広幅側面プレート(1、2)の間に保持され摺動可
能に配置され互いに対向している2つの狭幅側面プレー
ト(3)とにより形成されており、壁(1)の広幅側面
ための支持プレート(2)が壁(1)の広幅側面プレー
ト平面に平行に位置していることと、支持プレート
(2)を担持プレート(6)に接続するばね部材(7)
が列状の配置でプレート(2、6)の高さ及び幅にわた
り延在していることと、担持プレート(6)が、ばね力
を印加され液圧的に分離可能であり定置の基礎枠(1
2)に取付られている調整部材(10)及びアライメン
ト部材(11)を介して互いに対して調整可能であり、
基礎枠(12)が鋳型を包囲して締付ていることを特徴
とする請求項1に記載の金属の連続鋳造のための液冷式
鋳型。 - 【請求項4】 狭幅側面プレート(3)における、広幅
側面プレート(1、2)と接触している外側の側面にば
ね部材が設けられ、ばね部材は壁(1)の中の案内部材
(4)と形状結合しており、案内部材(4)は広幅側面
の上部エッジに沿って鋳込方向に対して横方向で延在し
ていることを特徴とする請求項3に記載の金属の連続鋳
造のための液冷式鋳型。 - 【請求項5】 ばね部材(7)の端部が支持プレート
(2)と担持プレート(6)とに固定条片(8)を介し
て接続され、固定条片(8)が互いに間隔をおいて平行
にかつ鋳込方向に対して横方向で配置されていることを
特徴とする請求項1に記載の金属の連続鋳造のための液
冷式鋳型。 - 【請求項6】 支持プレート(2)と担持プレート
(6)とに、互いに間隔をおいて上下に配置されている
多数の板ばね(7)の列の間に鋳込方向で延在する補剛
条片(9)が取付られていることを特徴とする請求項1
に記載の金属の連続鋳造のための液冷式鋳型。 - 【請求項7】 支持プレート(2)の外側側面に、上部
領域及び下部領域に支持プレート(2)にわたり延在し
ている流体チャネル(15)が設けられ、流体チャネル
(15)は、支持プレート(2)の中の切欠部を介し
て、銅製プレート(1)を冷却するための冷却チャネル
に接続され、流体チャネル(15)は、冷却媒体を供給
及び排出するための接続管(14)を有することを特徴
とする請求項1に記載の金属の連続鋳造のための液冷式
鋳型。 - 【請求項8】 支持プレート(2)が流体チャネル(1
5)の外部で締付部材(13)を介して互いに連結さ
れ、締付部材(13)は、異なる連続鋳造素材幅を調整
するための狭幅側面(3)のための調整装置(5)を備
えていることを特徴とする請求項7に記載の金属の連続
鋳造のための液冷式鋳型。 - 【請求項9】 ばね部材(7)のが鋳型の曲率中心に向
かって配向され、支持プレート(2)へのばね部材
(7)の関節接続点が、ばね部材(7)が無負荷状態に
おいて曲率中心へ向くか又は曲率中心を通る軸(22)
に向くようにばね部材(7)が負荷状態において位置す
るように静的下降値だけずらされていることを特徴とす
る請求項1に記載の金属の連続鋳造のための液冷式鋳
型。 - 【請求項10】 ずれの値が動作周波数の自乗に反比例
することを特徴とする請求項9に記載の金属の連続鋳造
のための液冷式鋳型。 - 【請求項11】 ばね部材(7)の鋳込方向での総合ば
ね定数が、ばね部材(7)と振動質量とからなる振動装
置が所要の最大動作周波数の大きさの固有周波数を有す
るように選択されていることを特徴とする請求項1に記
載の金属の連続鋳造のための液冷式鋳型。 - 【請求項12】 ばね部材(116)の端部がチャック
ジョー(111)の中に保持され、チャックジョー(1
1)が、ばね部材(116)を貫通している締付ねじ
(115)により、支持プレート又は担持プレートを載
置する載置面を形成するコンソールに接続されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の金属の連続鋳造のため
の液冷式鋳型。 - 【請求項13】 チャックジョー(111)の締付面が
横断面で見て円形の孔であることと、孔の中に、円筒部
分から形成されている締付部品(112)が設けられ、
締付部品(112)は横断面で見てそれぞれ、半円状で
あり孔内壁に接する1つの面と、ばね部材に面している
1つの平面とを有することと、締付部品(112)の間
に1つ又は複数のスペーサ(114)が間隔をおいて保
持されることを特徴とする請求項12に記載の金属の連
続鋳造のための液冷式鋳型。 - 【請求項14】 締付部品(112)及びばね部材(1
16)が、ばね部材(116)の長手軸に対して垂直に
走行する孔を有することと、締付部品とばね部材とが、
孔を貫通して打込れているすきまばめスリーブ(11
3)により連結され、すきまばめスリーブ(113)を
通って締付ねじ(115)が貫通案内されていることを
特徴とする請求項13に記載の金属の連続鋳造のための
液冷式鋳型。 - 【請求項15】 締付ねじ(115)の外径が、すきま
ばめスリーブ(113)の内径より小さく、締付ねじ
(115)の外径とすきまばめスリーブ(113)のす
きばばめ用内径との間に隙間があることを特徴とする請
求項14に記載の金属の連続鋳造のための液冷式鋳型。
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