JP4234602B2 - 金属条片の連続鋳造装置 - Google Patents

Description

詳細な説明

本発明は、金属条片の縦型連続鋳造装置に関するものである。とりわけ、上端に鋳型入口開口部を、かつ下端に条片出口開口部を備える両口の鋳物巣を、上端および下端に有する鋳型と、溶融金属を入れるためのタンディッシュとを含み、このタンディッシュは、この鋳物巣に直接連絡する放出口を有して、溶融金属をタンディッシュおよびこの鋳型間の接続部を通過してこの鋳型入口開口部に供給し、さらに、このタンディッシュ‐鋳型接続部でシールを形成して、この接続部に溶融金属が入るのを防ぐ密封装置と、このタンディッシュに溶融金属を供給し、そこで溶融金属のレベルを維持する溶融金属供給装置とを含むような装置に関するものである。

米国特許明細書第3,797,555号は連続鋳造装置を開示している。このような装置に重要な特徴は、鋳型が、押し湯と呼ばれるものを有することで、これは、鋳造装置における溶融金属の表面のレベルが、鋳物巣の冷却壁で溶融金属の凝固が始まるレベルより、実質的に高く、すなわちタンディッシュの範囲内であることを示す。

このように、押し湯連続鋳造装置では、タンディッシュ内のあるレベルから鋳物巣内の溶融金属の凝固が始まるレベルより低いレベルに至るまで伸びる、溶融金属の連続体が存在する。したがって、大気によって金属の凝固を防ぐことができる点は、鋳物巣内には存在しない。また、押し湯鋳造技術は、鋳型内の位置ではなくタンディッシュ内に溶融金属のレベルを有することに起因して金属的静圧が高なる点でも有利である。

鋳造装置の確実な操作、および鋳造の高品質維持のために、タンディッシュ‐鋳型接続部、すなわち、鋳型に連続的に供給される溶融金属が、タンディッシュの放出口を通って流出し、鋳物巣に入り込むポイントで、確実な密封を提供する必要がある。鋳型を振動させて鋳物巣を通って凝固金属が容易に動ける鋳造装置では、確実な密封を提供することが特に難しい。また、確実な密封に要する大きな密封表面を提供することも難しい。

本発明は、上述のような鋳造装置において、タンディッシュ‐鋳型接続部で確実な密封装置を提供することを目的とする。

本発明によると、冒頭に示したような連続鋳造装置において、密封装置は、この鋳型入口開口部辺りに伸び、この鋳型においてその上端に、上向きで面する水平で平坦な密封材支持表面と、このタンディッシュの放出口辺りに伸びて下向きに面し、このタンディッシュにおいて下向きで面する平坦な表面と、この鋳型入口開口部およびこのタンディッシュの放出口辺りに伸び、黒鉛のシートで形成され、この鋳型上の水平な密封材支持表面、およびこのタンディッシュの下向きで面する表面の両方を所定の密封で係合する密封材とを含むことを特徴とする。

本発明による装置では、タンディッシュ‐鋳型接続部での密封は、非常に簡単な方法で成され、また、一対の平坦で水平な表面、すなわち一方はタンディッシュ上の表面、他方は鋳型上の表面、の間に挿入された密封材を備えた、低コストの密封装置で成される。タンディッシュ、およびそれが保持する金属によって、密封に要する圧力を印加する。鋳型が垂直に振動すれば、タンディッシュは、容易に調整することができ、鋳型と共に振動する。鋳型が、さらに水平にも振動すれば、密封装置の密封効果を損なうことなく、密封材上でタンディッシュおよび鋳型が相対的に水平に摺動できるので、水平振動にタンディッシュを含める必要はない。

以下に、本発明による連続鋳造装置の実施例を図示した添付図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

図面に例示した本発明の実施例において、連続鋳造鋳型10は、金属条片、とりわけ、銅や銅基合金などの非鉄金属や合金の条片の縦型鋳造に用いられる。鋳型10で鋳造すべき溶融金属は、供給ヘッドもしくはタンディッシュ11から、垂直に伸びる鋳物巣Cへと、鋳型の上端で矩形の細長い鋳型入口開口部Eを通って、連続的に供給される。金属は、鋳物巣において下方へと進むと、凝固して、条片Sの形状に固体スタンドを形成し、鋳型の下端で放出口を通って出る。鋳型10の下では、凝固条片Sが引出しロールRの間を通過して、これらが作動して所定の速度で鋳型から条片を引き出す。

タンディッシュ11は、タンディッシュへの流入を制御する従来の停止桿13を含む樋12（部分的に図示する）を通って、炉（図示せず）から溶融金属を受け取り、溶融金属の実質的な不変レベルが、タンディッシュにおいて維持される。この流入制御は、従来の技術を用いて実行可能であり、記載する必要はない。

特に、溶融金属は、矩形出口開口部11Aを通って鋳型10に供給され、平坦で、タンディッシュ11の下側11Bに水平で、かつ鋳型入口開口部Eと実質的に同一の広がりを持って形成される。以下に、より詳細に説明するように、タンディッシュ11は、密封装置14を介して、鋳型10の平坦で水平な上部表面10A上に位置する。この密封装置は、鋳型の前記上部表面10Aおよびタンディッシュ11の前記下部表面11B、すなわち出口開口部11Aを取り囲む平坦な水平表面で形成されるタンディッシュ‐鋳型接続部で、溶融金属が横に漏れるのを防ぐものである。

図示した連続鋳造装置の動作において、鋳型10は、鋳造機械の一対の据え付けブロックMの間に備えられ、鋳造機械は、従来の設計でよい。鋳型10は、通常は15で示される一対の広く間隔を空けた側壁と、一対の黒鉛バーで形成される一対の狭い端壁16とを含み、端壁は、側壁15の向かい合う内壁の間のギャップを埋めて、側壁15および端壁16が共同して鋳物巣を定める。図２は、鋳物巣で形成される通路を通って鋳造金属が移動する方向から見た、鋳物巣Cの矩形形状を明瞭に示す。

側壁15は、実質的に同一に設計される。各側壁は、２つの主要部品を含み、すなわち、平行六面体の黒鉛のスラブもしくはブロック17を含んで、その一方の面、内面17Aを鋳物巣Cに向けて、反対側もしくはその外面17Bを鋳物巣から離して向け、裏当て板18を含んで、据え付けブロックMに対して安定し、黒鉛ブロック17を支持して保護する。裏当て板18は、黒鉛ブロック17の全外面を覆い、また、その端部に係合する。黒鉛ブロック17およびその構造は、特有のもので、以下に詳細に説明するが、裏当て板18は、実質的に従来の設計のものでよく、さらに記載する必要はない。

図示した連続鋳造装置の動作において、鋳型10は、図３における両矢印OVで示すように、少なくとも、垂直方向に、すなわち、鋳造物である金属の動作方向に振動する。好ましくは、両矢印OHで示すように、水平方向にも振動して、水平に振動する鋳型10およびタンディッシュの相対的な動作は、鋳型入口開口部Eの長手方向に平行する。その振動は、何らかの適切な機構によって生じてもよい。連続鋳造技術では、鋳型振動の様々な機構タイプが知られている。

タンディッシュ11は、絶えず密封材14A上に位置しているため、鋳造装置のフレームに対して垂直方向に、所定の可動性を有する必要があり、密封材14Aが密封効果を失うことなく垂直に振動することができる。水平振動は、密封材14Aによって容易に可能とされた鋳型10およびタンディッシュ11の相対的な水平摺動動作によって行うことができる。

各側壁15ごとに、冷却系が設けられ、これは、その一部分を除くほとんどが従来のものである。その一部分とは、黒鉛ブロック17に含まれ、かつ銅などの金属の冷却チューブ19の平行な配列を含むものである。冷却系の他の部分（図示せず）は、黒鉛ブロック17に冷却チューブ19を通して液体冷却材を流すために、裏打ち板18に組み込む手段を含む。図示すように、チューブは、水平に、すなわち鋳造金属が鋳物巣Cを通って移動する方向に横断して、黒鉛ブロック17の広い垂直面のほぼ中心間の垂直面に沿って、黒鉛ブロック17の反対端部間に張られる。

各側壁15の黒鉛ブロック17は、多数の薄い条片状で矩形長尺状の、黒鉛の薄板もしくは薄片（たとえば約１mmの厚さ）20で形成され、それらの広い表面または面で互いに係合して積み重ねられている。それらの狭い長手方向の表面または縁部は、このように形成された平行六面体のスラブ状垂直スタックまたは黒鉛ブロック17の、広い側または表面を共同で形成する。鋳型10に備える黒鉛ブロック17の内面17Aは、鋳物巣Cの一方の側を形成する。

好ましくは、薄片20は、薄片状の黒鉛、すなわち本質的に稠密な薄片からなる黒鉛から形成され、稠密な薄片は、切り出される黒鉛シートの面と実質的に平行な平面に伸びるように配向している。このような黒鉛シート（ホイルおよびプレート）は、商業製品として、容易に得られるものである。このような黒鉛シートに特有の利点は、その面に平行な方向の熱伝導度が、その面の垂直方向の熱伝導度よりもかなり良いことである。黒鉛ブロック17に適する商業的に得られる黒鉛シートは、たとえば、ドイツ連邦共和国アウグスブルグ市マイティンゲンにおけるSigri Elektrografit GmbH社によってSIGRAFLEX-F（ホイル）およびSIGRAFLEX-L（プレート）の名称で販売されるものがある。

できる限り有利な熱伝導特性を達成するために、薄片を形成する黒鉛の密度ができるだけ高いことが望ましい。したがって、スタックが形成される前に、シートもしくはそこからカットされた薄片を圧延などの密度を高める処理に当てることによって、薄片状黒鉛の商業的に得られるシートの密度を有利に増加させることができる。

黒鉛シート17を薄片20の積み重ねによって形成する前に、薄片20に、たとえば穿孔によって開口を形成し、冷却チューブ19を挿入可能とする。開口のサイズを、冷却チューブ19のサイズに正確に適合させて、チューブがその開口にぴったりと適合するようにする。このような適合は、黒鉛から、冷却チューブ内を流れる液体冷却材への効率良い熱伝導を得るために不可欠である。

開口した薄片20からスタックを形成する好都合な方法は、端部材、好ましくは、およそ薄片20の長さおよび幅の矩形金属プレートに対して冷却チューブ19の一端を確保することで、チューブは、正確な平行関係で伸びるようにし、このとき、チューブの両端部間で薄片20を摺動し、それらが互いに直接係合するまでチューブに沿って押し進める。スタック形成に要するすべての薄片20を追加すると、同様の端部材をスタックに適用し、圧力を端部材を通して反対方向にかけ、スタックおよびスタックを形成する薄片20を圧縮する。このような圧縮は、冷却チューブ19を備える薄片の接触を高めて、これにより、薄片20から、チューブ内を流れる冷却材への熱伝導を増進する。

黒鉛ブロック17に適応した冷却チューブ19の上述の構成に次いで、黒鉛ブロックの広い面17Aおよび17Bは、たとえばフライス加工によって、機械加工され、黒鉛ブロックは、適切で正確な大きさにされて滑らかな表面を有する。このとき、そのように完成されたブロック17を、裏当て板18に装着し、黒鉛ブロック17および裏当て板18で形成された側壁15を鋳造機械に取り付ける。

側壁15および端壁16の取り付け位置において、ブロック17および端壁16の平坦で水平な上端部表面は、上部表面10Aを形成し、鋳型入口開口部Eに伸びる。上部表面10Aは、平坦な密封材14Aを支持し、連続鋳造装置の動作では、鋳型表面10Aおよびタンディッシュ表面11Aとともに密封装置14を形成し、このとき、密封材14の反対側は、これらの表面で密封係合する。

密封材14Aは、黒鉛シート材料と類似、もしくは黒鉛シート材料と同一のものから製造され、そこから黒鉛ブロック17の薄片20が生成される。本実施例において、密封材14Aは、単一のシートもしくは層のみを含んでいるが、あるいは複数重ねられたシートもしくは層を含んでもよい。

ところで、密封材14Aは、上部表面10A、あるいはタンディッシュ11の下部表面11Bのどちらかに装着しなければならず、本鋳造装置の動作では、密封材は、鋳型表面10Aおよびタンディッシュ11の下部表面11Bを密封係合する表面で適切な密封位置に保たれる。密封材14Aを適切な位置に保つことは、いくつかの方法および手段によって実行可能である。現在好ましい保持方法は、図１に示され、たとえば銅のフレーム14Bを含んで、鋳型10の上部表面10Aを保護して、密封材14Aを閉じ込めて保つ。

上述のように、密封装置14は、図示する密封材14Aと同様の複数の密封材を含んでよい。たとえば、鋳型10の上部表面10A上に位置する図示した密封材14Aの他に、類似密封材は、タンディッシュ11の下部表面11Bに設けて固定してもよく、その動作では、初めに言及した密封材14Aと、摺動可能で密封可能に係合する。

本実施例では、タンディッシュ11は、鋳型表面壁15の各上方部の間に形成される窪みに配置される。このタンディッシュの位置決めは、本発明の文脈において、特に重要性はない。

本発明の実施例の連続鋳造装置の図２の線I‐Iに沿った垂直断面図を示し、本装置は、溶融金属を供給する手段に関連する鋳型およびタンディッシュを含む図である。 タンディッシュの下方部および鋳型の上方部ならびに挿入された密封装置をより明白に示す拡大図を記載した、図１の一部を示す図である。 省略された鋳型に重なるタンディッシュの一部を含んで、図１に示す装置を示す平面図である 図２の線III‐IIIに沿った垂直断面図を示す図である。

Claims (5)

1. 上端に鋳型入口開口部(E)を、かつ下端に条片出口開口部を備える両口の鋳物巣(C)を、上端および下端に有する鋳型(10)と、
   溶融金属を入れるためのタンディッシュ(11)とを含み、該タンディッシュは、前記鋳物巣(C)に直接連絡する放出口(11A)を有して、溶融金属をタンディッシュ(11)および前記鋳型(10)間の接続部を通過して前記鋳型入口開口部(E)に供給し、さらに、
   前記タンディッシュ‐鋳型接続部で密封を形成して、該接続部に溶融金属が入るのを防ぐ密封装置(14)と、
   前記タンディッシュ(11)に溶融金属を供給し、そこで溶融金属のレベルを維持する溶融金属供給装置(12)とを含む金属条片の縦型連続鋳造装置において、
   前記密封装置(14)は、
   前記鋳型入口開口部(E)辺りに伸び、前記鋳型(10)においてその上端に、上向きで面する水平で平坦に形成される密封材支持表面(10A)と、
   前記タンディッシュの放出口(11A)辺りに伸びて下向きに面し、前記タンディッシュにおいて平坦に形成される下向きに面する表面(11B)と、
   前記鋳型入口開口部(E)および前記タンディッシュ(11)の放出口(11A)辺りに伸び、黒鉛のシートで形成され、前記鋳型(10)上の前記水平な密封材支持表面(10A)、および前記タンディッシュ(11)の下向きで面する表面(11B)の両方を所定の密封で係合する密封材(14A)とを含み、
   前記タンディッシュ (11) の下向きで面する表面 (11B) は、前記密封材 (14) に対して摺動可能であることを特徴とする連続鋳造装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記鋳型(10)は、１対の側壁(15)を含み、各側壁(15)は、前記鋳型の密封材支持表面(10A)の一部を形成する垂直な黒鉛ブロック(17)を含むことを特徴とする装置。
3. 請求項２に記載の装置において、スタックの黒鉛薄片(20)は、前記鋳物巣(C)の入口開口部(E)から前記出口開口部にまで伸びて、前記鋳型(10)の密封材支持表面(10A)の一部は、薄片の端部によって形成されることを特徴とする装置。
4. 請求項３に記載の装置において、複数の冷却チューブ(19)が、前記黒鉛薄片(20)で形成される隙間を通って前記黒鉛ブロック(17)を貫通して張られることを特徴とする装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の装置において、前記鋳型(10)は、さらに、前記側壁(15)間のギャップを埋める一対の黒鉛の端壁(16)を含み、該端壁(16)は、前記黒鉛ブロック(17)のそれぞれの一端部と同レベルで、かつ前記密封材支持表面(10A)の一部を形成する、平坦で水平な上端面を有することを特徴とする装置。

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