JPH10166109A - 金属中空管の連続鋳造用鋳型構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属中空管を連続鋳造する際に用いる鋳型の
通路と中子との結合部分における溶湯の流入の妨げに伴
う金属中空管のクラックやブレークアウトの発生を防止
できる金属中空管の連続鋳造用鋳型構造を提供するこ
と。 【解決手段】 保持炉の下部の鋳込口が形成された下部
に取り付けられ、一端が鋳込口に連通する溶湯通流用の
通路９が形成されていて、この通路９内に中子１１が配
設される鋳型７において、中子１１の雄ねじ部１１ａが
螺着される通路９の一端の雌ねじ部９ａと、製造された
金属中空管が引き出される通路９の他端側の本通路部９
ｂとの間に、本通路部９ｂの外径、即ち、金属中空管の
外径よりも大きい径の大径部９ｃを設ける構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原材料の溶湯を通
流させつつ固化させて金属中空管を連続鋳造する際に用
いる鋳型の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属中空管の製造法の１つである連続鋳
造法では、原材料の金属溶湯を溶けた状態に保持する保
持炉の下部に、金属中空管の外形に対応する輪郭の通路
を有する鋳型を、保持炉下部の鋳込口と通路とが連通す
るように取り付け、中空部の輪郭に対応する外形の中子
を通路内に、この通路と中心の位置を合わせて配設し、
この中子と通路との間に画成される環状の隙間に、保持
炉内の溶湯を通流させて、鋳込口からある程度離れた鋳
型部分を外側から冷却して通路内の溶湯を冷却固化さ
せ、通路の終端から鋳型の外方に突出する固化後の環状
金属を引き出すことで、金属中空管を連続して得てい
る。

【０００３】そして、前記中子の鋳型に対する取付結合
は一般に、溶湯の流入圧に耐えるために、鋳込口を介し
て溶湯が流入する保持炉下部への連結側においてなされ
るが、その際には、中子の結合により鋳型の通路が塞が
れて溶湯の流路を確保できなくならないように留意する
必要がある。

【０００４】そこで従来は、例えば、特開昭６４−４０
１４２号公報に示すように、中子の端部外周面の１８０
°位相をずらした２箇所から突設した突片を鋳型の内周
面に係合させたり、特開平８−３３９４９号公報に示す
ように、中子の端部外周面に形成した大径の雄ねじ部の
周面を一部切欠し、この雄ねじ部を鋳型の通路の雌ねじ
部に螺着させて、中子を通路に結合させた際に、突片を
除く中子の外周面部分と通路の内周面との間、或は、雌
ねじ部と雄ねじ部の切欠部分との間にそれぞれ画成され
る隙間を通して、保持炉内の溶湯を通路内に流入させて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、突片が係合される通路部分や雌ねじ部
に連なる、溶湯の通流方向における下流側の通路部分
の、中子の周囲の開口が、中子の突片や雄ねじ部の端面
によって一部塞がれてしまい、その分だけ開口面積が減
って溶湯を下流側の通路部分にスムーズ、迅速に流入さ
せることができず、この通路部分の溶湯の通流量が、そ
れよりもさらに下流側の通路部分の通流量に比べて減少
して、双方に通流量のギャップができて、固化後の金属
中空管にクラックやブレークアウトが発生する原因とな
ってしまうという不具合があった。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みなされたもので、
本発明の目的は、金属中空管を連続鋳造する際に用いる
鋳型の通路に、原材料の溶湯の流入側端部において中子
を結合しても、その結合部分により溶湯の流入が妨げら
れて、固化後の金属中空管にクラックやブレークアウト
が発生してしまうのを防止することができる金属中空管
の連続鋳造用鋳型構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１に記載した本発明の金属中空管の連続鋳造用鋳
型構造は、金属中空管の外形に対応する輪郭で形成され
該金属中空管の原材料の溶湯が流入し固化する通路を有
しており、該通路内に前記金属中空管の中空部の輪郭に
対応する外形で形成された中子が、前記通路と中心の位
置を合わせて配置されていて、前記通路で前記溶湯の流
入側端部部分において、該通路の周方向に間隔を置いた
複数の内周面箇所と前記中子の周方向に間隔を置いた複
数の外周面箇所との間が結合された金属中空管の連続鋳
造用鋳型の構造であって、前記中子が結合される前記通
路の結合部分と、前記溶湯が固化する前記通路の固化部
分との間の通路部分に、前記金属中空管の外径よりも大
きい内径の大径部を形成したことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載した本発明の金属中
空管の連続鋳造用鋳型構造は、前記通路で前記大径部と
前記固化部分との間の通路部分に、前記通路内での前記
溶湯の通流方向における上流側から下流側に至るにつれ
て、前記大径部と同一の寸法から前記金属中空管の外形
に対応する寸法に輪郭の大きさが次第に変わるテーパ部
を形成するものとした。

【０００９】請求項１に記載した本発明の金属中空管の
連続鋳造用鋳型構造によれば、中子が結合される通路部
分に連なる、溶湯の通流方向における下流側の通路部分
が大径部となるため、中子と通路とを結合する構造体に
よって大径部の開口が一部塞がれても、この構造体によ
って塞がれて減少する開口面積の分が、大径部として輪
郭が大きくなる分で補われ、全体として開口面積の減少
が避けられるので、中子が結合される部分よりも下流側
の通路部分に溶湯をスムーズ、迅速に流入させて、通路
内で溶湯の流量にギャップができるのを防止し、固化後
の金属中空管のクラックやブレークアウトの発生を防止
することが可能となる。

【００１０】また、請求項２に記載した本発明の金属中
空管の連続鋳造用鋳型構造によれば、通路の大径部から
それよりも下流側の通路部分に溶湯が流入する際に、大
径部との輪郭の差がテーパ部において次第に変化するこ
とから、階段状に輪郭を変化させる場合に比べて、大径
部からそれよりも下流側の通路部分に溶湯が流入する際
の、この通路部分での溶湯流量の急激な変化の発生を防
ぎ、固化後の金属中空管のクラックやブレークアウトの
発生をより一層確実に防止することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態による金
属中空管の連続鋳造用鋳型構造を図面に基づいて説明す
る。

【００１２】図１は本発明の一実施形態に係る鋳型を用
いた金属中空管の連続鋳造装置の要部断面図、図２は図
１の鋳型の拡大断面図、図３は図２のＡ矢視図である。

【００１３】そして、図１中引用符号１で示す連続鋳造
装置は、原材料の金属溶湯を溶けた状態に保持する保持
炉３と、この保持炉３の下部に形成された鋳込口５と、
この鋳込口５が形成された保持炉３下部に取り付けられ
る鋳型７と、この鋳型７に貫設され鋳型７を保持炉３下
部に取り付けた状態で一端が鋳込口５に連通する通路９
と、この通路９内の一端側に配設された中子１１と、通
路９の他端側の鋳型７部分の周囲に巻装され内部を冷却
水が通流する冷却器１３とを備えている。

【００１４】前記鋳型７は、グラファイト等により形成
されており、この鋳型７に貫設される前記通路９は、図
２に示すように、通路９の一端側に形成され鋳型７を保
持炉３の下部に取り付けた状態で鋳込口５に連通する雌
ねじ部９ａ（中子が結合される通路の結合部分に相当）
と、通路９の他端側に形成された本通路部９ｂ（固化部
分に相当）と、この本通路部９ｂと雌ねじ部との間の通
路９部分に形成された、雌ねじ部９ａ側の大径部９ｃ及
び本通路部９ｂ側のテーパ部９ｄとを有している。

【００１５】前記雌ねじ部９ａは、鋳込口５と略同一の
内径で形成されており、前記本通路部９ｂは、前記鋳込
口５よりも雌ねじ部９ａのねじ山の高さ分だけ小さく、
且つ、前記連続鋳造装置１で製造する円筒状の金属中空
管１５（図１参照）の外径に対応する内径で形成されて
いる。

【００１６】また、前記大径部９ｃは、前記雌ねじ部９
ａより若干小さく、且つ、前記本通路部９ｂよりも十分
大きい内径で形成され、前記テーパ部９ｄは、雌ねじ部
９ａ側から本通路部９ｂ側に至るにつれて、大径部９ｃ
と同一の寸法から本通路部９ｂと同一の寸法に内径が次
第に変化するように形成されている。

【００１７】そして、前記通路９は、本通路部９ｂで通
路９の他端寄り部分が、冷却器１３によりこれが巻装さ
れた鋳型７部分を介して冷却されるように構成されてい
る。

【００１８】前記中子１１は、前記通路９の雌ねじ部９
ａに螺着される雄ねじ部１１ａと、この雄ねじ部１１ａ
の中心から雄ねじ部１１ａの軸方向に突設された中子本
体１１ｂとを有している。前記雄ねじ部１１ａは、図３
に示すように、中子本体１１ｂを挟んだ両側部分に切欠
部１１ｃを有していて、全体として中子本体１１ｂの径
と同じ幅の略矩形状を呈しており、中子本体１１ｂは、
前記金属中空管１５の内径に対応する外径で形成されて
いる。

【００１９】そして、前記中子１１は、雄ねじ部１１ａ
を雌ねじ部９ａに螺着した状態で、雄ねじ部１１ａの中
子本体１１ｂ側の端面が、通路９の雌ねじ部９ａと大径
部９ｃとの段差に略密接すると共に、中子本体１１ｂと
通路９の大径部９ｃ及び本通路部９ｂとが同心上に位置
し、中子本体１１ｂの先端が、通路９の他端よりも一端
側寄りの本通路部９ｂ部分に位置するように構成されて
いる。

【００２０】このように構成された本実施形態の連続鋳
造装置１では、金属中空管１５の原材料である保持炉３
内の銅や銅合金等の溶湯が、保持炉３の下部の鋳込口５
から鋳型７の通路９内に一端側から流入し、図１及び図
２中引用符号Ｘで示す溶湯の通流方向に沿ってこの通路
９内を他端側に通流する際、冷却器１３によって冷却さ
れる鋳型７部分の通路９箇所において冷却、固化され、
固化後の金属中空管１５で通路９の他端側から鋳型７の
外方に突出する部分を、不図示の一対の引き出し用ロー
ラにより鋳型７から離間する向きに引き出すことで、金
属中空管１５が連続して製造されるように構成されてい
る。

【００２１】次に、本実施形態の鋳型７の特に通路９に
ついての作用を説明する。保持炉３の鋳込口５から流出
する溶湯は、図３に示す、中子１１の雄ねじ部１１ａの
両切欠部１１ｃと通路９の雌ねじ部９ａとの間にそれぞ
れ画成される半月状の隙間Ｗ，Ｗを介して大径部９ｃに
流入し、さらに、テーパ部９ｄを介して本通路部９ｂに
流入する。

【００２２】この場合、隙間Ｗ，Ｗから大径部９ｃに流
入する際には、雌ねじ部９ａと大径部９ｃとの内径差が
雌ねじ部９ａのねじ山の高さ分であることから、両者の
間の段差による溶湯の流量の変化や流れのうねりは実質
的にない。

【００２３】そして、中子１１の中子本体１１の周囲に
画成される大径部９ｃの開口の大きさは、従来の鋳型に
おけるこの部分の開口と略等しく、本通路部９ｂと中子
本体１１との間の隙間の大きさに比べて十分大きいの
で、中子１１の雄ねじ部１１ａにより大径部９ｃの環状
の開口が一部塞がれても、大径部９ｃの残る開口部分に
よって、本通路部９ｂと中子本体１１との間の隙間と略
同じかそれ以上の開口面積が確保される。

【００２４】よって、雌ねじ部９ａと中子１１の雄ねじ
部１ａとの隙間Ｗ，Ｗから大径部９ｃに流入する際に、
中子１１の雄ねじ部１１ａが大径部９ｃの開口を一部塞
いでいることによる溶湯の流量の変化や流れのうねりも
生じない。

【００２５】さらに、溶湯が大径部９ｃから本通路部９
ｂに流入する際にも、テーパ部９ｄにより内径が徐々に
狭まるので、ここでも溶湯の流量が急激に減って、溶湯
の流量の変化や流れのうねりが生じることはない。

【００２６】このように本実施形態の鋳型７によれば、
保持炉３の下部の鋳込口５が形成された下部に取り付け
られ、一端が鋳込口５に連通する溶湯通流用の通路９が
形成されていて、この通路９内に中子１１が配設される
鋳型７において、中子１１の雄ねじ部１１ａが螺着され
る通路９の一端の雌ねじ部９ａと、製造された金属中空
管１５が引き出される通路９の他端側の本通路部９ｂと
の間に、本通路部９ｂの外径、即ち、金属中空管１５の
外径よりも大きい径の大径部９ｃを設ける構成とした。

【００２７】このため、中子１１の雄ねじ部１１ａを通
路９の雌ねじ部９ａに螺着しても、この雌ねじ部９ａか
らそれよりも溶湯の通流方向Ｘにおける下流側にある本
通路部９ｂ側に溶湯が流れ込む際に、急激な通路９の面
積の減少により溶湯の流入が妨げられ、固化後の金属中
空管１５にクラックやブレークアウトが発生するのを確
実に防止することができる。

【００２８】尚、本実施形態において通路９の大径部９
ｃと本通路部９ｂとの間の通路９部分に形成した、大径
部９ｃ側から本通路部９ｂ側、つまり、溶湯の通流方向
Ｘにおける上流側から下流側に向かうにつれて、大径部
９ｃと同一の寸法から金属中空管１５の外径に対応する
寸法に内径が次第に変化するテーパ部９ｄは、特に、大
径部９ｃと本通路部９ｂとの内径差が、固化後の金属中
空管１５のクラックやブレークアウトの発生に結び付く
ような、溶湯の通流に際しての大幅な流量変化や流れの
うねり等を起こさないのであれば、省略してもよい。

【００２９】逆に、本実施形態のようにテーパ部９ｄを
設ければ、大径部９ｃと本通路部９ｂとの内径差が大き
い場合であっても、固化後の金属中空管１５のクラック
やブレークアウトの発生に結び付くような、溶湯の通流
に際しての大幅な流量変化や流れのうねり等を起こさな
いにすることができる。

【００３０】尚、本実施形態では、中子１１の通路９に
対する結合を、中子１１の雄ねじ部１１ａと通路９の雌
ねじ部９ａとの螺合により行う場合を例に取って説明し
たが、本発明は、ピンや円筒状キャップ等の補助結合部
材を用いて中子を通路に対して結合する構成の鋳型につ
いても適用可能である。

【００３１】また、本実施形態では、円筒状の金属中空
管１５を連続鋳造する連続鋳造装置１で用いる鋳型７を
例に取って説明したが、本発明は、断面が円環状でな
い、例えば、断面略多角形状や文字、記号状の金属中空
管を連続鋳造する連続鋳造装置で用いる鋳型にも適用で
きることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載した
本発明の金属中空管の連続鋳造用鋳型構造によれば、金
属中空管の外形に対応する輪郭で形成され該金属中空管
の原材料の溶湯が流入し固化する通路を有しており、該
通路内に前記金属中空管の中空部の輪郭に対応する外形
で形成された中子が、前記通路と中心の位置を合わせて
配置されていて、前記通路で前記溶湯の流入側端部部分
において、該通路の周方向に間隔を置いた複数の内周面
箇所と前記中子の周方向に間隔を置いた複数の外周面箇
所との間が結合された金属中空管の連続鋳造用鋳型の構
造であって、前記中子が結合される前記通路の結合部分
と、前記溶湯が固化する前記通路の固化部分との間の通
路部分に、前記金属中空管の外径よりも大きい内径の大
径部を形成する構成とした。

【００３３】このため、中子が結合される通路部分に連
なる、溶湯の通流方向における下流側の通路部分が大径
部となるため、中子と通路とを結合する構造体によって
大径部の開口が一部塞がれても、この構造体によって塞
がれて減少する開口面積の分が、大径部として輪郭が大
きくなる分で補われ、全体として開口面積の減少が避け
られるので、中子が結合される部分よりも下流側の通路
部分に溶湯をスムーズ、迅速に流入させて、通路内で溶
湯の流量にギャップができるのを防止し、固化後の金属
中空管のクラックやブレークアウトの発生を防止するこ
とができる。

【００３４】また、請求項２に記載した本発明の金属中
空管の連続鋳造用鋳型構造によれば、前記通路で前記大
径部と前記固化部分との間の通路部分に、前記通路内で
の前記溶湯の通流方向における上流側から下流側に至る
につれて、前記大径部と同一の寸法から前記金属中空管
の外形に対応する寸法に輪郭の大きさが次第に変わるテ
ーパ部を形成する構成とした。

【００３５】このため、通路の大径部からそれよりも下
流側の通路部分に溶湯が流入する際に、大径部との輪郭
の差がテーパ部において次第に変化することから、階段
状に輪郭を変化させる場合に比べて、大径部からそれよ
りも下流側の通路部分に溶湯が流入する際の、この通路
部分での溶湯流量の急激な変化の発生を防ぎ、固化後の
金属中空管のクラックやブレークアウトの発生をより一
層確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る鋳型を用いた金属中
空管の連続鋳造装置の要部断面図である。

【図２】図１の鋳型の拡大断面図である。

【図３】図２のＡ矢視図である。

【符号の説明】

１ 連続鋳造装置 ７ 鋳型 ９ 通路 ９ａ 雌ねじ部（中子が結合される通路の結合部分） ９ｂ 本通路部（固化部分） ９ｃ 大径部 ９ｄ テーパ部 １１ 中子 １５ 金属中空管 Ｘ 溶湯通流方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属中空管の外形に対応する輪郭で形成
   され該金属中空管の原材料の溶湯が流入し固化する通路
   を有しており、該通路内に前記金属中空管の中空部の輪
   郭に対応する外形で形成された中子が、前記通路と中心
   の位置を合わせて配置されていて、前記通路で前記溶湯
   の流入側端部部分において、該通路の周方向に間隔を置
   いた複数の内周面箇所と前記中子の周方向に間隔を置い
   た複数の外周面箇所との間が結合された金属中空管の連
   続鋳造用鋳型の構造であって、 前記中子が結合される前記通路の結合部分と、前記溶湯
   が固化する前記通路の固化部分との間の通路部分に、前
   記金属中空管の外径よりも大きい内径の大径部を形成し
   た、 ことを特徴とする金属中空管の連続鋳造用鋳型構造。
2. 【請求項２】 前記通路で前記大径部と前記固化部分と
   の間の通路部分に、前記通路内での前記溶湯の通流方向
   における上流側から下流側に至るにつれて、前記大径部
   と同一の寸法から前記金属中空管の外形に対応する寸法
   に輪郭の大きさが次第に変わるテーパ部を形成した請求
   項１記載の金属中空管の連続鋳造用鋳型構造。