JP7072388B2 - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Description

本発明は、互いに対向する一対の長辺部材と、これら一対の長辺部材に挟持されるとともに互いに対向する一対の短辺部材と、電磁ブレーキ装置と、一対の前記長辺部材の間の間隔を調整する長辺部材間隔調整手段と、を有する連続鋳造用鋳型に関するものである。

断面矩形の鋳片を製造する連続鋳造装置においては、一対の長辺部材と一対の短辺部材とを備えた連続鋳造用鋳型を用いて、この連続鋳造用鋳型の鋳造空間内に浸漬ノズルを用いて溶鋼を供給し、鋳型内で溶鋼を冷却して凝固シェルを成長させ、鋳片を連続的に鋳造する構成とされている。
鋳型内における鋼鋳片への非金属介在物の持ち込みを防止するため、鋳造空間内に供給される溶鋼に対してアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込んでいる。
また、鋳造空間内の溶鋼の上には、溶鋼の保温及び凝固シェルと長辺部材及び短辺部材との間の潤滑性を確保するために、鋳造パウダーが供給される。

このとき、吹き込まれるアルゴンガスの気泡、鋳造パウダー及び介在物等が、浸漬ノズルからの吐出流によって鋳造空間内の下方位置にまで混入することがある。この場合、凝固シェルが十分に成長した位置で、これら気泡、鋳造パウダー及び介在物等が捕捉されるため、鋳片の内部欠陥の一因となる。
この鋳片内部での巻き込みを防止する手段として、例えば、特許文献１～３に示すように、鋳型の下方側に電磁ブレーキ装置を配設し、溶鋼の流れを制御する方法が提案されている。

上述の電磁ブレーキ装置は、一対の長辺部材とともに互いに対向するように配置された一対のコアと、これらのコアの外周側にそれぞれ捲回された一対のコイルと、を備えている。
電磁ブレーキ装置を用いた場合には、浸漬ノズルから吐出された鋳造空間内の下方側へ向かう溶鋼の流速を抑制することができ、気泡、鋳造パウダー及び介在物等が鋳型の下方側へと混入することを抑制し、鋳片の内部への非金属介在物及び気泡の巻き込みを低減することが可能となる。

ところで、上述の連続鋳造用鋳型においては、例えば特許文献３に示すように、連続鋳造装置に連続鋳造用鋳型を取り付けた状態で（オンラインで）、鋳造する鋳片の厚さを変更するために、一対の長辺部材の一方を移動可能な構成とし、一対の長辺部材の間隔を広げて、短辺部材を交換可能としたものが提案されている。
そして、この特許文献３においては、一方の長辺部材を移動させて短辺部材を交換する際の作業スペースを確保するために、電磁ブレーキ装置の一対のコアの一方を移動させて、長辺部材とコアとの距離を調整する駆動部を設けている。

実開昭６２－０６７６４９号公報 特表２００５－５２０６９０号公報 特開２００９－２１４１４３号公報

ところで、上述の電磁ブレーキ装置においては、鋳造空間内の溶鋼に対して電磁力を十分に作用させる必要がある。ここで、短辺部材を交換して鋳片の厚みを変更した場合には、電磁ブレーキ装置のコア及びコイルと、鋳造空間内の溶鋼との相対距離が変化してしまい、鋳造空間内の溶鋼に対して効率良く電磁力を作用させることができず、電磁ブレーキ装置による鋳片の内部への非金属介在物及び気泡の巻き込み防止効果が低減してしまうおそれがあった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、一対の長辺部材の間隔を調整して短辺部材を交換し、製造する鋳片の厚みを変更した場合であっても、電磁ブレーキ装置による電磁力を効率的に溶鋼に作用させることができ、電磁ブレーキ装置による鋳片の内部への非金属介在物及び気泡の巻き込み防止効果を十分に奏功せしめることが可能な連続鋳造用鋳型を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討し、磁場解析を行った結果、鋳片の厚みが変更された場合であっても、電磁ブレーキ装置の一対のコイルの間隔を適正化することによって、鋳造空間内の溶鋼に対して電磁力を効率的に作用させることが可能であるとの知見を得た。

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る連続鋳造用鋳型は、互いに対向する一対の長辺部材と、これら一対の長辺部材に挟持されるとともに互いに対向する一対の短辺部材と、電磁ブレーキ装置と、一対の前記長辺部材の間隔を調整する長辺部材間隔調整手段と、を有し、一対の前記長辺部材と一対の前記短辺部材とによって鋳造空間が形成され、前記長辺部材の背面の下方部分には、前記鋳造空間側に向かって凹んだ凹部が形成されており、前記電磁ブレーキ装置は、一対の前記長辺部材とともに対向配置された一対のコアと、これらコアの周囲にそれぞれ捲回された一対のコイルと、を備えており、前記コアは、その後端部分が支持され、その先端部分が前記長辺部材に形成された前記凹部に挿入されており、対向配置された一対の前記コイルの間隔を調整するコイル間隔調整手段を備えていることを特徴としている。

この構成の連続鋳造用鋳型によれば、対向配置された一対の前記コイルの間隔を調整するコイル間隔調整手段を備えているので、長辺部材間隔調整手段によって一対の前記長辺部材の間隔を調整して短辺部材を交換して鋳片の厚みを変更した場合であっても、一対のコイルの間隔を適正化させることができ、鋳造空間内の溶鋼に対して効率的に電磁力を作用させることができる。
よって、電磁ブレーキ装置による鋳片の内部への非金属介在物及び気泡の巻き込み防止効果を十分に奏功せしめることができ、巻き込みの少ない高品質な鋳片を製造することができる。

ここで、本発明の連続鋳造用鋳型においては、前記コイル間隔調整手段は、前記コアとともに前記コイルを移動させる構成としてもよい。
この場合、一対のコアの間隔も調整可能となり、鋳造空間内の溶鋼に対してさらに効率的に電磁力を作用させることができる。
また、コア部材を移動可能とすることで、短辺部材を交換する際の作業スペースを十分に確保することができ、交換作業を効率的に実施することができる。

また、本発明の連続鋳造用鋳型においては、前記コイル間隔調整手段は、前記長辺部材間隔調整手段による前記長辺部材の移動と同期して、前記コイルを移動する構成とされていてもよい。
この場合、前記長辺部材間隔調整手段によって一対の長辺部材の間隔を調整する際に、これに同期して、前記コイル間隔調整手段によって一対のコイルの間隔も調整されることになり、間隔調整作業を効率的に実施することができる。
また、一つの駆動装置で前記長辺部材間隔調整手段及び前記コイル間隔調整手段を構成することもでき、設備構成を簡素化することが可能となる。

上述のように、本発明によれば、一対の長辺部材の間隔を調整して短辺部材を交換し、製造する鋳片の厚みを変更した場合であっても、電磁ブレーキ装置による電磁力を効率的に溶鋼に作用させることができ、電磁ブレーキ装置による鋳片の内部への非金属介在物及び気泡の巻き込み防止効果を十分に奏功せしめることが可能な連続鋳造用鋳型を提供することができる。

本発明の実施形態である連続鋳造用鋳型を備えた連続鋳造装置の一例を示す概略説明図である。 本発明の実施形態である連続鋳造用鋳型の側面説明図である。 本発明の実施形態である連続鋳造用鋳型の平面説明図及び一部断面説明図である。 本発明の実施形態である連続鋳造用鋳型の正面説明図である。 鋳造時における連続鋳造装置の鋳造空間内の概略説明図である。

以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

まず、図１に示した本実施形態である連続鋳造用鋳型５０を備えた連続鋳造装置１０をについて説明する。

図１に示す連続鋳造設備１０は、本実施形態である連続鋳造用鋳型５０と、この連続鋳造用鋳型５０の下方に位置する複数のサポートロール２６からなるサポートロール群２０と、を備えており、連続鋳造用鋳型５０から製出された鋼鋳片３０を下方へと引き抜く垂直帯１４と、鋼鋳片３０を湾曲させる曲げ帯１５と、湾曲させた鋼鋳片３０を曲げ戻す矯正帯１６と、鋼鋳片３０を水平方向へ搬送する水平帯１７と、を有する垂直曲げ型連続鋳造機とされている。

ここで、サポートロール群２０は、鋼鋳片３０を下方へと引き抜く垂直帯１４に位置するピンチロールユニット２１と、鋼鋳片３０を湾曲させる曲げ帯１５に位置するベンディングロールユニット２２と、湾曲させた鋼鋳片３０を曲げ戻す矯正帯１６に位置する矯正ロールユニット２３と、鋼鋳片３０を水平方向へ搬送する水平帯１７に位置する水平ロールユニット２４と、を備えている。
なお、これらのサポートロール２６は、鋼鋳片３０の幅方向に延在しており、鋼鋳片３０の長辺面を支持する構成とされている。

そして、本実施形態である連続鋳造用鋳型５０においては、図２及び図３に示すように、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）と、この一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）に挟持される一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）と、電磁ブレーキ装置６０と、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を調整する長辺部材間隔調整手段７０と、を備えており、長辺部材間隔調整手段７０によって、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を広げて一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）を交換することにより、製造する鋼鋳片３０の厚みを変更可能な構成とされている。

長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）は、図２に示すように、長辺銅板５２（５２ａ、５２ｂ）と、この長辺銅板５２（５２ａ、５２ｂ）を冷却する長辺冷却箱５３（５３ａ、５３ｂ）と、を備えている。
そして、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の一方（図２において右側）が第一長辺部材５１ａとされ、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の他方（図２において左側）が第二長辺部材５１ｂとされている。
そして、第一長辺部材５１ａが固定されており、第二長辺部材５１ｂが長辺部材間隔調整手段７０によって移動するように構成されている。

短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）は、図３に示すように、短辺銅板５７（５７ａ、５７ｂ）と、この短辺銅板５７（５７ａ、５７ｂ）を冷却する短辺冷却部５８（５８ａ、５８ｂ）と、を備えている。
この短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）の短辺銅板５７（５７ａ、５７ｂ）が、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の長辺銅板５２（５２ａ、５２ｂ）に挟持されることによって、断面矩形状の鋳造空間Ｓが形成されている。
また、短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）においては、短辺冷却部５８（５８ａ、５８ｂ）の背面側（短辺銅板５７の反対側）には、短辺部材移動手段５９としてシリンダ部材が配設されており、鋳造空間Ｓの幅長さ（すなわち、鋼鋳片３０の幅）を調整可能とされている。

一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を調整する長辺部材間隔調整手段７０は、図３に示すように、上面視して、長辺銅板５２（５２ａ、５２ｂ）を挟んで両側に配設された一対のシリンダ部材によって構成されている。
長辺部材間隔調整手段７０によって、第二長辺部材５１ｂが、第一長辺部材５１ａに対して近接離反するように移動することで、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を調整可能とされている。

電磁ブレーキ装置６０は、図２に示すように、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）とともに対向配置された一対のコア６１（６１ａ、６１ｂ）と、コア６１（６１ａ、６１ｂ）の周囲にそれぞれ捲回された一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）と、対向配置された一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔を調整するコイル間隔調整手段６７と、を備えている。

本実施形態においては、図２に示すように、長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の背面の下方部分には鋳造空間Ｓ側に向かって凹んだ凹部５４（５４ａ、５４ｂ）が形成されており、この凹部５４（５４ａ、５４ｂ）に、それぞれコア６１（６１ａ、６１ｂ）及びコイル６２（６２ａ、６２ｂ）が配置されている。これにより、鋳造空間部Ｓ内の溶鋼に対して、コア６１及びコイル６２が近接して配置される構成とされている。

そして、固定された第一長辺部材５１ａ側に配置された第一コア６１ａは、その後端部分が固定フレーム６８に固定され、その先端部分が第一長辺部材５１ａの凹部５４ａに挿入されている。
また、第一コア６１ａの周囲に捲回された第一コイル６２ａは、固定フレーム６８に固定されている。

一方、移動可能とされた第二長辺部材５１ｂ側に配置された第二コア６１ｂは、その後端部分が、固定フレーム６８に設けられた貫通孔６９に挿通されており、その先端部分が第二長辺部材５１ｂの凹部５４ｂに挿入されている。
また、第二コア６１ｂの周囲に捲回された第二コイル６２ｂは、第二コア６１ｂに支持されている。

そして、コイル間隔調整手段６７は、図２から図４に示すように、第二コア６１ｂの後端に接続されたシリンダ部材で構成されている。
すなわち、本実施形態では、第二コア６１ｂを移動することにより、この第二コア６１ｂに支持された第二コイル６２ｂを移動させ、一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔を調整する構成とされている。

次に、本実施形態である連続鋳造用鋳型５０を備えた連続鋳造設備１０による鋼鋳片３０の製造方法について説明する。

まず、一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間に一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）を挿入し、短辺部材移動手段５９によって、鋳造する鋼鋳片３０の幅に応じて一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）の位置調整を行う。
その後、長辺部材間隔調整手段７０によって、第二長辺部材５１ｂを第一長辺部材５１ａに近接するように移動させて一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を狭め、一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）を挟持する。これにより、図３に示すように、断面矩形状の鋳造空間Ｓが形成される。
そして、電磁ブレーキ装置６０のコイル間隔調整手段６７によって、第二コイル６２ｂを第二コア６１ｂとともに移動させて、一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔を調整する。

上述のように、連続鋳造用鋳型５０を調整して鋳造空間Ｓを形成した後、鋳造空間Ｓ内に浸漬ノズル１２を配置する。
ここで、図５に示すように、上述の浸漬ノズル１２には、一対の吐出孔１３（１３ａ、１３ｂ）が設けられており、これらの吐出孔１３（１３ａ、１３ｂ）から溶鋼が吐出される。

鋳型空間Ｓ内の溶鋼は、短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）及び長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）から冷却され、短辺銅板５７（５７ａ、５７ｂ）及び長辺銅板５２（５２ａ、５２ｂ）の表面に凝固シェル３１が形成され、鋳造空間Ｓの断面形状に応じた鋼鋳片３０が製造される。

ここで、鋳造空間Ｓ内の溶鋼の上には、溶鋼の保温、及び、凝固シェル３１と短辺銅板５７及び長辺銅板５２との間の潤滑性を確保するために、鋳造パウダーが供給される。また、鋼鋳片３０への非金属介在物の持ち込みを防止するために、鋳造空間Ｓ内に供給される溶鋼に対してアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込まれる。
このとき、吹き込まれるアルゴンガスの気泡、鋳造パウダー及び介在物等が、浸漬ノズル１２からの吐出流によって鋳造空間Ｓ内の下方位置にまで混入することがある。
本実施形態の連続鋳造用鋳型５０においては、電磁ブレーキ装置６０を備えており、電磁力を作用させることで鋳造空間Ｓの下方側へ向かう溶鋼の流速を抑制している。これにより、気泡、鋳造パウダー及び介在物等が鋳型の下方側へと混入することを抑制し、鋼鋳片３０の内部への非金属介在物及び気泡の巻き込みを低減している。

そして、連続鋳造設備１０に連続鋳造用鋳型５０を取り付けた状態で（オンラインで）、鋼鋳片３０の厚みを変更する場合には、一旦、浸漬ノズル１２からの溶鋼の供給を中止する。
この状態で、まず、コイル間隔調整手段６７によって、第二コイル６２ｂを第二コア６１ｂとともに、第一コイル６２ａ及び第一コア６１ａから離間するように移動させて、一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔、及び、一対のコア６１（６１ａ、６１ｂ）の間隔を広げておく。これにより、第二長辺部材５１ｂを移動させた際に、第二コイル６２ｂ及び第二コア６１ｂと干渉しないように、第二長辺部材５１ｂの移動空間を確保する。

次に、長辺部材間隔調整手段７０によって、第二長辺部材５１ｂを第一長辺部材５１ａから離間するように移動させて一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を広げておく。
この状態で、使用した一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）を取り出し、次に鋳造する鋼鋳片３０の厚みに応じた新たな一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）を一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間に挿入する。そして、短辺部材移動手段５９によって、鋳造する鋼鋳片３０の幅に応じて一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）の位置調整を行う。

その後、長辺部材間隔調整手段７０によって、第二長辺部材５１ｂを第一長辺部材５１ａに近接するように移動させて一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を狭め、一対の短辺部材５６（５６ａ、５６ｂ）を挟持する。
そして、電磁ブレーキ装置６０のコイル間隔調整手段６７によって、第二コイル６２ｂを第二コア６１ｂとともに移動させて、一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔を調整する。

このようにして、短辺部材５６の交換をオンラインで行ったのち、浸漬ノズル１２から溶鋼の供給を行い、鋼鋳片３０の鋳造を再開する。

以上のような構成とされた本実施形態によれば、対向配置された一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔を調整するコイル間隔調整手段６７を備えているので、長辺部材間隔調整手段７０によって一対の長辺部材５１（５１ａ、５１ｂ）の間隔を調整して短辺部材５６を交換して鋼鋳片３０の厚みを変更した場合であっても、一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔を適正化させることができ、鋳造空間Ｓ内の溶鋼に対して効率的に電磁力を作用させることができる。
よって、電磁ブレーキ装置６０による鋼鋳片３０の内部への非金属介在物及び気泡の巻き込み防止効果を十分に奏功せしめることができ、巻き込みの少ない高品質な鋼鋳片３０を製造することができる。

また、本実施形態においては、コイル間隔調整手段６７は、第二コア６１ｂを移動させることにより、この第二コア６１ｂに支持された第二コイル６２ｂを移動させ、一対のコイル６２（６２ａ、６２ｂ）の間隔を調整する構成とされているので、コイル間隔調整手段６７によって、一対のコア６１（６１ａ、６１ｂ）の間隔も調整可能となり、鋳造空間Ｓ内の溶鋼に対してさらに効率的に電磁力を作用させることができる。
また、コア６１を移動可能とすることで、短辺部材５６を交換する際の作業スペースを十分に確保することができ、交換作業を効率的に実施することができる。

以上、本発明の実施形態である連続鋳造用鋳型について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示す連続鋳造装置を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、その他の構成の連続鋳造装置等を用いてもよい。

また、本実施形態では、コイル間隔調整手段は、コイルをコアとともに移動する構成のものとして説明したが、これに限定されることはなく、コイルのみを移動する構成としてもよい。

さらに、コイル間隔調整手段は、長辺部材間隔調整手段による長辺部材の移動と同期して、コイルを移動する構成としてもよい。このように構成することで、コイル間隔の調整作業を効率的に実施することが可能となる。また、一つの駆動装置で前記長辺部材間隔調整手段及び前記コイル間隔調整手段を構成することもでき、設備構成を簡素化することが可能となる。

また、本実施形態では、一対のコイルの一方を固定し、他方を移動可能とした構成として説明したが、これに限定されることはなく、一対のコイルの両方を移動可能な構成としてもよい。
さらに、オンラインだけでなく、オフラインで短辺部材を交換した際にも、コア、コイル位置の調整を行っても良い。

５０ 連続鋳造用鋳型
５１ 長辺部材
５６ 短辺部材
６０ 電磁ブレーキ装置
６１ コア
６２ コイル
６７ コイル間隔調整手段
７０ 長辺部材間隔調整手段

Claims (3)

1. 互いに対向する一対の長辺部材と、これら一対の長辺部材に挟持されるとともに互いに対向する一対の短辺部材と、電磁ブレーキ装置と、一対の前記長辺部材の間隔を調整する長辺部材間隔調整手段と、を有し、
   一対の前記長辺部材と一対の前記短辺部材とによって鋳造空間が形成され、前記長辺部材の背面の下方部分には、前記鋳造空間側に向かって凹んだ凹部が形成されており、
   前記電磁ブレーキ装置は、一対の前記長辺部材とともに対向配置された一対のコアと、これらコアの周囲にそれぞれ捲回された一対のコイルと、を備えており、前記コアは、その後端部分が支持され、その先端部分が前記長辺部材に形成された前記凹部に挿入されており、
   対向配置された一対の前記コイルの間隔を調整するコイル間隔調整手段を備えていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
2. 前記コイル間隔調整手段は、前記コアとともに前記コイルを移動させることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用鋳型。
3. 前記コイル間隔調整手段は、前記長辺部材間隔調整手段による前記長辺部材の移動と同期して、前記コイルを移動する構成とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連続鋳造用鋳型。

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