JPH0688107B2 - Mold structure for horizontal continuous casting equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は炭素鋼、ステンレス鋼、その他金属の水平連続
鋳造用装置におけるモールド構造に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mold structure in an apparatus for horizontal continuous casting of carbon steel, stainless steel and other metals.

［従来の技術］ 水平連続鋳造装置は設備費、設置面積が従来の垂直型連
続鋳造装置に比べて少なくでき、またバルジングによる
応力発生が小さく、かつ鋳造方向に対して均一等の特徴
がある。そのため近年、ビレットなどの小容量鋳造装置
として実用化されている。[Prior Art] The horizontal continuous casting apparatus can be reduced in equipment cost and installation area as compared with the conventional vertical continuous casting apparatus, has less stress generation due to bulging, and is uniform in the casting direction. Therefore, in recent years, it has been put to practical use as a small capacity casting device for billets and the like.

第１図は一般的な水平連続鋳造装置におけるモールド構
造の縦断面を示すものである。図示するようにモールド
チューブ１はモールドフレーム２に装着されモールドチ
ューブフランジ部1Aが締付プレート３を介してボルト５
によりモールドフレーム２に固定される。鋳造時に、溶
鋼の凝固開始位置を制御するためのブレークリング４が
モールドチューブ入側に装着される。６は冷却水路であ
り、冷却水が供給されモールドチューブ１が冷却され
る。FIG. 1 shows a vertical cross section of a mold structure in a general horizontal continuous casting apparatus. As shown in the figure, the mold tube 1 is mounted on the mold frame 2, and the mold tube flange portion 1A is attached to the bolt 5 via the tightening plate 3.
It is fixed to the mold frame 2 by. At the time of casting, a break ring 4 for controlling the solidification start position of the molten steel is attached to the mold tube entry side. Reference numeral 6 denotes a cooling water passage, which supplies cooling water to cool the mold tube 1.

モールドチューブ１は一般に銅製であって冷却水によっ
て冷却されており、モールドフレーム２および締付けボ
ルト３は炭素鋼又はステンレス鋼素材を機械加工して製
作される。The mold tube 1 is generally made of copper and cooled by cooling water, and the mold frame 2 and the tightening bolt 3 are manufactured by machining a carbon steel or stainless steel material.

モールド入側に装着されるブレークリング４は窒化ほう
素、窒化けい素などの耐熱性セラミックスで作られてお
り、強度が低く脆いという欠点がある。従来、モールド
チューブフランジ部1Aとモールドフレーム２との隙間Ａ
は着脱時の作業性および鋳造中の上下左右の位置ずれを
考慮して0.2〜0.5mmとされるのが一般的である。この寸
法は一般的に連続鋳造時のモールドチューブ１の昇温に
よる熱膨張代よりも小さい。従って、このようなモール
ド構造を用いた水平連続鋳造においては、隙間Ａで吸収
されない膨張代分がブレークリング４に締付け応力とし
て付加されることになり、材質的に強度が低く脆いとい
う欠点をもつブレークリング４に毛割れ、破損が生じ
る。The break ring 4 mounted on the mold-entry side is made of heat-resistant ceramics such as boron nitride and silicon nitride, and has the drawback of low strength and brittleness. Conventionally, the gap A between the mold tube flange 1A and the mold frame 2
Is generally 0.2 to 0.5 mm in consideration of workability at the time of attachment and detachment and positional deviation in the vertical and horizontal directions during casting. This dimension is generally smaller than the thermal expansion margin due to the temperature rise of the mold tube 1 during continuous casting. Therefore, in horizontal continuous casting using such a mold structure, an expansion allowance that is not absorbed in the gap A is added to the break ring 4 as a tightening stress, which has the drawback that the material is low in strength and is brittle. The break ring 4 is broken or broken.

［発明が解決しようとする課題］ 鋳造開始にともない約1500℃にも達する高温の溶鋼がモ
ールド内導入されると、モールドチューブ１およびブレ
ークリング４は短時間の間に、例えば第２図に示すよう
な温度分布に達する。これにより、例えば第３図に示す
ような熱膨張が生じる。モールド構造に拘束のない場合
には、モールドチューブ１とブレークリング４との間に
熱膨張代の差Δdm−ΔDbに相当する隙間を生じ、その間
隙に溶鋼が浸入し、地金さしと呼ばれる鋳造欠陥を生じ
る危険がある。またモールド構造に隙間Ａのない場合に
は、ブレークリング４の膨張代が拘束されることによる
ブレークリング締付力の増大及びモールドチューブ１の
膨張代が拘束されることによるモールドチューブ内面の
変形等によりブレークリングに毛割れ、破損等を生じる
危険がある。[Problems to be Solved by the Invention] When high temperature molten steel reaching up to about 1500 ° C. is introduced into the mold at the start of casting, the mold tube 1 and the break ring 4 are shown in a short time, for example, as shown in FIG. Reach such a temperature distribution. This causes thermal expansion as shown in FIG. 3, for example. When the mold structure is not constrained, a gap corresponding to the difference in thermal expansion margin Δdm−ΔDb is created between the mold tube 1 and the break ring 4, and molten steel penetrates into the gap, which is called a bullion insert. Risk of casting defects. If the mold structure has no gap A, the break ring tightening force is increased by restraining the expansion allowance of the break ring 4, and the inner surface of the mold tube is deformed by restraining the expansion allowance of the mold tube 1. Therefore, there is a risk that the break ring may be broken or damaged.

本発明は上述の２つの危険、すなわち、拘束不足による
モールドチューブ〜ブレークリング間の隙間発生および
拘束過多によるブレークリングの損傷を防止することが
できるモールドを提供することを目的とするものであ
る。An object of the present invention is to provide a mold capable of preventing the above-mentioned two risks, that is, the generation of a gap between the mold tube and the break ring due to insufficient restraint and the damage of the break ring due to excessive restraint.

［課題を解決するための手段・作用］ 本発明の請求項１は、モールドフレーム、モールドチュ
ーブおよびブレークリングよりなる水平連続鋳造用モー
ルド構造において、モールドチューブをモールドフレー
ムに着脱可能なように装着して設け、モールドチューブ
フランジ部とモールドフレームとの間に、式を満たす
クリアランスＡを設けたことを特徴とするモールド構造
とすることにより、前記課題を解決するものである。[Means and Actions for Solving the Problem] According to claim 1 of the present invention, in a horizontal continuous casting mold structure including a mold frame, a mold tube and a break ring, the mold tube is detachably attached to the mold frame. The above problem is solved by providing a mold structure characterized in that a clearance A that satisfies the formula is provided between the mold tube flange portion and the mold frame.

A:常温におけるモールドチューブフランジ部とモールド
フレームとの間のクリアランス ΔDb:連続鋳造時におけるブレークリング外寸法の膨張
代 Δdm:連続鋳造時におけるモールドチューブ内寸法の膨
張代 lb:ブレークリングの許容弾性変形量 前述のように、連続鋳造時にモールド構造に拘束のない
場合には、モールドチューブ１とブレークリング４との
間に隙間を生じ、その間隙に溶鋼が浸入する危険があ
る。したがって、常温におけるモールドチューブフラン
ジ部とモールドフレームとの間のクリアランスＡは、連
続鋳造時にはモールドチューブ１の熱膨張によって充満
され、その自由膨張を拘速することによってモールドチ
ューブ１とブレークリング４の装着面に拘束力を作用さ
せるものでなければならない。その時、モールドチュー
ブ１の自由膨張代はΔdmであるが、モールドチューブ１
とモールドフレーム２とのクリアランスはＡ（Ａ＜Δd
m）しかないので、Ａだけ膨張し、Δdm−Ａだけ圧縮さ
れることになる。したがってモールドチューブ内寸法は
（dm＋Ａ）−（Δdm−Ａ）となる。一方ブレークリング
外寸法は（Db＋ΔDb）である。ここでdmは常温における
モールドチューブ内寸法、したがってモールドチューブ
によるブレークリングの拘束量をＧとすると Ｇ＝（Db＋ΔDb）‐｛（dm＋Ａ）‐（Δdm−Ａ）｝ ＝（Db−dm）＋（ΔDb＋Δdm）−2A となる。 A: Clearance between mold tube flange and mold frame at room temperature ΔDb: Expansion allowance of outer dimension of break ring during continuous casting Δdm: Expansion allowance of inner dimension of mold tube during continuous casting lb: Allowable elastic deformation of break ring Amount As described above, when the mold structure is not constrained during continuous casting, a gap is created between the mold tube 1 and the break ring 4, and there is a risk that molten steel will enter the gap. Therefore, the clearance A between the mold tube flange portion and the mold frame at room temperature is filled with the thermal expansion of the mold tube 1 during continuous casting, and the free expansion of the mold tube 1 is controlled to attach the mold tube 1 and the break ring 4 to each other. It must exert a binding force on the surface. At that time, the free expansion allowance of the mold tube 1 is Δdm, but the mold tube 1
And the clearance between the mold frame 2 and A is A (A <Δd
Since there is only m), it expands by A and compresses by Δdm−A. Therefore, the inner dimension of the mold tube is (dm + A)-(Δdm-A). On the other hand, the outside dimension of the break ring is (Db + ΔDb). Here, dm is the internal dimension of the mold tube at room temperature, and therefore G is the amount of break ring restrained by the mold tube. ) -2A.

水平連続鋳造時にモールドチューブとブレークリングと
の間に隙間を生じないためにはＧ≧０、かつ拘束力によ
るブレークリングの破損を生じないためにはＧ≦lb（ブ
レークリングの許容弾性変形量）でなければならない。
したがって である。このようなモールド構造をとることによってモ
ールドチューブとブレークリングとの間には隙間を生じ
ることなく、ブレークリング許容変形量内の拘束下で連
続鋳造することが可能となる。G ≥ 0 to prevent a gap between the mold tube and the break ring during horizontal continuous casting, and G ≤ lb (allowable elastic deformation of the break ring) to prevent breakage from breaking due to restraint force. Must.
Therefore Is. By adopting such a mold structure, it is possible to perform continuous casting under a constraint within the allowable deformation amount of the break ring without forming a gap between the mold tube and the break ring.

ここでモールドチューブとブレークリングとの装着につ
いては、許容弾性変形量範囲内（lb）で圧入し拘束を与
えておく事が望ましく、一般的に実施されている。すな
わち（Db−dm）≒lb条件で拘束を与えておく。Here, with respect to the mounting of the mold tube and the break ring, it is desirable to press-fit and constrain them within the allowable elastic deformation amount range (lb), which is generally practiced. That is, the constraint is given under the condition of (Db−dm) ≈lb.

従って上式は実用上 で条件を満足する事となる。Therefore, the above formula is practical Will satisfy the condition.

式を満足するクリアランスＡを設計することによって
安定した水平連続鋳造が可能となる。By designing the clearance A that satisfies the formula, stable horizontal continuous casting becomes possible.

さらに、本発明の請求項２はモールドチューブとブレー
クリングの装着面において常に面圧力が作用するよう
な、例えば油圧シリンダーを用いて所要圧力でブレーク
リングがモールドチューブに圧装される構造とすること
によって、生じようとする隙間がブレークリングの前進
移動により満たされるため前記装着面での隙間の発生は
ない。このような構造の場合には前記クリアランスＡは
ブレークリングの圧縮限界によってのみ規定される。Further, the second aspect of the present invention is such that the break ring is press-fitted to the mold tube at a required pressure using, for example, a hydraulic cylinder so that surface pressure always acts on the mounting surface of the mold tube and the break ring. Therefore, the gap to be generated is filled by the forward movement of the break ring, so that no gap is generated on the mounting surface. In the case of such a structure, the clearance A is defined only by the compression limit of the break ring.

すなわちモールドチューブフランジ部とモールドフレー
ムとの間に、下記の式を満たすクリアランスＡを設け
たことを特徴とするモールド構造とすることにより前記
課題を解決するものである。That is, the above problem is solved by providing a mold structure characterized in that a clearance A that satisfies the following formula is provided between the mold tube flange portion and the mold frame.

A:常温におけるモールドチューブフランジ部とモールド
フレームとの間のクリアランス ΔDb:連続鋳造時におけるブレークリング外寸法の膨張
代 Δdm:連続鋳造時におけるモールドチューブ内寸法の膨
張代 ［実施例］ 150mm角ビレットの水平連続鋳造における実施例を第１
表に示す。実施例においては銅製のモールドチューブ、
窒化ほう素系のブレークリングを使用した。またブレー
クリングはモールドチューブに常に2400kgの装着方向の
面圧力を作用させた。 A: Clearance between mold tube flange and mold frame at room temperature ΔDb: Expansion allowance of outer dimension of break ring during continuous casting Δdm: Expansion allowance of inside dimension of mold tube during continuous casting [Example] of 150 mm square billet First example of horizontal continuous casting
Shown in the table. In the example, a copper mold tube,
A boron nitride based break ring was used. In addition, the break ring constantly applied a surface pressure of 2400 kg to the mold tube in the mounting direction.

請求項１における式、請求項２における式は ΔDb＝ブレークリング外寸（mm） ×窒化ほう素膨張率（／℃）×昇温量（℃） ＝150×１×10^-6×1000＝0.15（mm） Δdm＝モールド内寸×Cu熱膨張率（／℃）×昇温量
（℃） ＝150×17.6×10^-6×300＝0.79（mm） l6＝ブレークリング外寸（mm）×窒化ほう素弾性率
（％） ＝150×0.003＝0.45（mm） よりそれぞれ次のようになる。The equation in claim 1 and the equation in claim 2 are ΔDb = breaking ring outer dimension (mm) × boron nitride expansion coefficient (/ ° C.) × temperature rise (° C.) = 150 × 1 × 10 ⁻⁶ × 1000 = 0.15 (Mm) Δdm = Inner dimension of mold × Coefficient of thermal expansion (/ ℃) × Temperature rise (℃) = 150 × 17.6 × 10 ^-6 × 300 = 0.79 (mm) l6 = External size of break ring (mm) × Nitriding Boron elastic modulus (%) = 150 x 0.003 = 0.45 (mm)

0.47≦Ａ≦0.70（mm） … 0.47≦Ａ （mm） … 第１表に示すように本発明の範囲を満足するクリアラン
スＡの設計によってブレークリングの破損および地金さ
しの発生を防止することが可能であった。0.47 ≤ A ≤ 0.70 (mm) ... 0.47 ≤ A (mm) ... As shown in Table 1, the design of the clearance A satisfying the range of the present invention prevents break ring breakage and occurrence of metal gauge. Was possible.

［発明の効果］ 本発明によって、高温溶鋼の流入によるモールドチュー
ブおよびブレークリングの熱膨張を、ブレークリングに
過剰な応力を付与することなく、モールドチューブとブ
レークリングとの間に隙間を生じることなく吸収可能と
なり、水平連続鋳造装置における極めて重要な構成要素
であるブレークリングを健全な状態に保って操業を遂行
することが可能となる。 ADVANTAGES OF THE INVENTION According to the present invention, the thermal expansion of the mold tube and the break ring due to the inflow of high-temperature molten steel does not cause an excessive stress to the break ring and no gap is formed between the mold tube and the break ring. As a result, the break ring, which is an extremely important component in the horizontal continuous casting apparatus, can be maintained in a sound state and the operation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は水平連続鋳造装置用モールド構造の断面図、第
２図はモールドチューブ及びブレークリングの温度分布
を示す図、第３図はモールドチューブ及びブレークリン
グの温度と熱膨張の関係を示す図である。 １……モールドチューブ、２……モールドフレーム、1A
……モールドチューブフランジ部、３……締付けプレー
ト、４……ブレークリング、５……ボルト、６……冷却
水路FIG. 1 is a sectional view of a mold structure for a horizontal continuous casting apparatus, FIG. 2 is a view showing temperature distributions of a mold tube and a break ring, and FIG. 3 is a view showing a relationship between temperature and thermal expansion of the mold tube and the break ring. Is. 1 ... Mold tube, 2 ... Mold frame, 1A
...... Mold tube flange part, 3 ...... tightening plate, 4 ...... break ring, 5 ...... bolt, 6 ...... cooling water channel

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】モールドフレーム（２）、モールドチュー
ブ（１）およびブレークリング（４）よりなる水平連続
鋳造装置用モールド構造において、モールドチューブ
（１）をモールドフレーム（２）に着脱可能なように装
着して設け、モールドチューブフランジ部（1A）とモー
ルドフレーム（２）との間に式を満たすクリアランス
Ａを設けたことを特徴とする水平連続鋳造装置用モール
ド構造。 A:常温におけるモールドチューブフランジ部とモールド
フレームとの間のクリアランス（mm） ΔDb:連続鋳造時におけるブレークリング外寸法の膨張
代（mm） Δdm:連続鋳造時におけるモールドチューブ内寸法の膨
張代（mm） lb:ブレークリングの許容弾性変形量（mm）1. A mold structure for a horizontal continuous casting apparatus comprising a mold frame (2), a mold tube (1) and a break ring (4), wherein the mold tube (1) is attachable to and detachable from the mold frame (2). A mold structure for a horizontal continuous casting device, characterized in that a clearance A that satisfies the formula is provided between the mold tube flange portion (1A) and the mold frame (2). A: Clearance between mold tube flange and mold frame at room temperature (mm) ΔDb: Expansion allowance of outer dimension of break ring during continuous casting (mm) Δdm: Expansion allowance of inside dimension of mold tube during continuous casting (mm) ) Lb: Allowable elastic deformation of break ring (mm) 【請求項２】モールドフレーム（２）、モールドチュー
ブ（１）およびブレークリング（４）よりなる水平連続
鋳造装置用モールド構造において、モールドチューブ
（１）をモールドフレーム（２）に着脱可能なように装
着し、且つ、ブレークリング（４）をモールドチューブ
（１）に所要圧力で圧装して設け、モールドチューブフ
ランジ部（1A）とモールドフレームとの間に式を満た
すクリアランスＡを設けたことを特徴とする水平連続鋳
造装置用モールド構造。 A:常温におけるモールドチューブフランジ部とモールド
フレームとの間のクリアランス（mm） ΔDb:連続鋳造時におけるブレークリング外寸法の膨張
代（mm） Δdm:連続鋳造時におけるモールドチューブ内寸法の膨
張代（mm）2. A mold structure for a horizontal continuous casting apparatus comprising a mold frame (2), a mold tube (1) and a break ring (4), wherein the mold tube (1) can be attached to and detached from the mold frame (2). And the break ring (4) is mounted on the mold tube (1) at a required pressure, and a clearance A that satisfies the formula is provided between the mold tube flange (1A) and the mold frame. A characteristic mold structure for horizontal continuous casting equipment. A: Clearance between mold tube flange and mold frame at room temperature (mm) ΔDb: Expansion allowance of outer dimension of break ring during continuous casting (mm) Δdm: Expansion allowance of inside dimension of mold tube during continuous casting (mm) )