JPS63500925A - 連続鋳造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 連続鋳造方法およびその装置 本発明は、水平または傾斜した鋳型を用いる連続鋳造方法であって、鋳型から取 り出された鋳造材を引き続き処理するものに関し、また、この方法を実施するだ めの装置に関する。

本発明の目的は、鋳造工程の信頼性き、鋳造材およびその表面仕上げの品質とを 改善することにあり、また、従来の水平鋳造方法と比較して、鋳造をより円滑に 進行させ、鋳造速度をより大きくすることにある。

従来の水平連続鋳造方法によれば、溶湯は保持容器から鋳型に送られるのである が、鋳型はこの保持容器に固く固定されていて封止されている。保持容器は鋳造 容器すなわち炉とすることができて、以後「鋳造容器」と呼ぶ。鋳造容器と鋳型 の間には、鋳造パイプすなわち鋳造ノズル等の結合手段がある。この結合手段も また鋳型に封止接続されている。したがって、鋳型は、鋳造容器、鋳造パイプす なわち鋳造ノズルに対して自由に動くことはできない。その結果、垂直鋳型を用 いた連続鋳造プラントで信頼性の高い連続鋳造に絶対に必要と認められる多くの 機能が、水平連続鋳造では阻害されることになる。

これらの機能のうち、いわゆる鋳型振動すなわち鋳型の垂直方向の往復運動につ いて言及することができる。この運動は、鋳造材ノ取す出し方向に５〜２０ｍｍ の短いストロークを持ち、上端位置で急速に折り返すだけのものである。この運 動は、しばしば「ストリッピンダストローク」と呼ばれる。鋳型は、通常は、鋳 造材の取り出し方向の運動に対しては鋳造材よりもいくらか早い動きを与えられ る。この運動は、しばしば「負のストローク」として知られている。というのは 、このようにして生じる相対運動は、鋳型の壁に溶湯が付着する傾向を妨げるか らである。急速に凝固する鋳造膜と鋳型の壁との間には摩擦が存在するので、引 張り応力によって引き起こされる横方向のクラックは、すべて、ストリッピング ストローク中に圧縮されて、互いにくっついてしまう。熱的に最も負荷のかかる 鋳型部分は、ストリッピングストロークで、実際はんの短時間だけ露出してしま う。しかし、この時間は、効果的な潤滑と、このＶ＃型部分のある程度の熱的な 回復とが可能な程度に長いものである。垂直な鋳型では、溶湯に付随するスラグ 粒子は溶湯の表面に上昇することができて、そこですくい取ることができる。あ るいは、もし使うならば、いわゆる「鋳造粉末」と混合することができる。

溶湯の表面に達すると、スラグと粉末は融合して、溶湯と鋳型の壁との間のメニ スカスに向かって降下する。ここから、この融合物は、凝固中の膜によって引張 られて、鋳型に沿って降下していき、膜と鋳型の壁との間に減摩層を形成する。

表面に浮き上がることのできないスラグ粒子は、垂直な鋳造材の断面にわたって かなり一様に分布する。

後者の現象は、現在までの方法によれば、水平鋳造では生じない。スラグ粒子は 鋳造材の中で浮かび上がり、その上部に集中す°　る。鋳造容器才たはその鋳造 パイプすなわち鋳造ノズルと、鋳型との間を固くかつ封止して接続すれば、上述 の鋳型振動も鋳型の壁の潤滑も不可能であり、それに伴う利点も得られない。静 止した水平鋳型の中で凝固中の脆い鋳造膜は剥がれるという大きな危険性がある 。なぜならば、潤滑剤または減摩コーティングがないために、凝固中の溶湯は、 鋳造パイプすなわちノズルまたは鋳型の壁に付着する傾向があるからである。

水平鋳造における上述の欠点と不利益とを解消するために、鋳造材をステップ状 に取り出すことが実施されてきた。ここでは、静止期間の間は、鋳型内で凝固中 の膜は、引張り応力ニサラサレることなく、その厚さと強度とが増加するだけの 十分な時間ヲ与えられなければならない。その結果、鋳造材取り出し行程の間で は凝固膜は引張り応力に十分耐えることができる。膜が常に同じ場所で破断する ようにするためには、そしてそれが鋳型の入り口端で生じるようにするためには 、鋳造パイプ鋳型との間の接続部にいわゆる破断ブロックを挿入する。このブロ ックは・通常・鋳型の貫通通路より小さな貫通通路を有しており、この場所で熱 移動を部分的に減少させているのである。したがって、このブロックにより、凝 固中の金属の最も弱い部分の位置すなわち破断の位置を固定しているのである。

このブロックは非常に抵抗力のある材料でできているにもかかわらず、ひどく摩 耗してしまい、たびたび交換する必要がある。

潤滑剤または滑りコーティングは使用できないので、溶湯が鋳型の壁に付着する のを抑えるために、従来の鋳型ランニングよりも付着しにくい材料のライナをと きどき使用している。黒鉛はライニングとして最も良く使われる材料である。し かも、特に鋳型の下面に設けた場合は黒鉛は比較的早く摩耗し、鋳造膜はその自 重によって黒鉛を圧迫する。したがって、黒鉛は機械的応力と熱応力の両方を最 も受ける。鋳型におけるこのような一側面での係合は、当然、鋳造材の周囲に沿 って不均一な熱の消散を生じる。

これは、鋳型の不均一な摩耗とは独立したものであり、特に鋳造材の収縮として 現れる。その結果、鋳造材の上面と鋳型との間には空気ギャップが生じる。

現在までの水平鋳造方法による上述の欠点は、本発明によって回避される。そし て、垂直鋳型による鋳造に関して既に述べた利点を取り戻すことができる。本発 明による方法と装置は、添付の請求の範囲に開示したような特色ある特徴を有す る。

本発明によれば、鋳型は、連続的なまたはステップ状の回転運動を与えられるか 、あるいは中心線の回りに往復的に回動される。

この手段によって、鋳造材の周囲に沿ってより均一で改善された（強化された） 冷却作用が得られる。なぜならば、鋳造材は自重によって鋳型の下面に押し付け られてこの面は熱的にかつ機械的に最も応力を受けるのであるが、上述の運動に よりこの面は連続的に変化するからである。円形状の鋳造材を鋳造するときは、 さらに、膜と鋳型の表面との間に周方向の相対的な運動が存在する。

この運動は、引張り応力を減少させるのに貢献し、鋳造材を取り出すときの取り 出しクランクの危険を減少させる。なぜならば、鋳型の回転運動のために静止摩 擦はもはや存在していないからである。この回転運動はたぶん鋳型振動と結合す ることができるであろう。たとえば、鋳型をストリッピングストロークに連動し て回転させるだけで良い。このようにすれば、ストリッピングストロークにらせ ん軌跡を与えることになる。

さらに、この鋳型の運動により、鋳型に対する簡単な冷却システムが可能になる 。そうでない場合に使用する冷却システムとしては、管状の鋳型の周囲に冷却ジ ャケットを設け、鋳造材の周囲に沿って冷却媒体の流れとその作用を一様に分布 させるものがあるが、このシステムは、今後、鋳型に冷媒を吹きかけるというも っと簡単な方法に変更できる。なぜならば、冷却作用を一様にするのに鋳型の回 転が役立つからである。

鋳型の運動は、別個の駆動手段によって提供されても良いし、（後述のように） 鋳型から取り出される鋳造材も回転している場合には、鋳造材と鋳型の壁との間 に存在する摩擦の助けを借りても良い、これらの表面の間の相対運動、またはス テップ状のあるいは急激な回転は、その後、鋳型の運動を停止すれば起こすこと ができる。

水平または傾斜した鋳型の振動すなわち往復運動は、さらに、垂直鋳型の振動に 対して既に述べたようり利点をもたらす。したがって、ストリッピングストロー クに伴って、より効果的な潤滑と熱的な回復が達成される。また、負のストリッ プを使用した場合に生じる横方向のクランクはすべて圧縮されてくっつけられて しまう。しかしながら、効果的な潤滑と熱的な回復のためには次のことが要求さ れる。ストリッピングストロークに伴って最も影響を受ける部分、すなわち膜が 形成される前に溶けた金属が鋳型の壁に接触する場所は、溶湯から離されていな ければならない。

すなわち、鋳型に連続的に送られている溶湯は、鋳型の壁のこの部分には接触し ないようにする必要がある。

西ドイツ国特許公報第２５４８９４０号によれば次のことが知られている。接続 部に沿って制御導体を配置してこれに交流を供給し、電磁的反発作用を発生させ て、これにより、二つの管の間の接続部に溶湯が進入するのを防止する。二つの 管の一方は可動にすることができて、これは容易に鋳型とすることができる。他 方の管は、セラミック製の鋳造装置であって、これを通って溶湯が鋳型に送られ るものである。

前記公報の第５図かられかるように、ギャップのいずれかの側の表面は当然に溶 湯から離されている。しかし、鋳型が振動すると、二つの部品の間の接続部すな わちギャップは、鋳造方向の鋳型の運動によって大きくなり過ぎる危険性があり 、溶湯が洩れ出す恐れがある。鋳型が振動したときのこのような状態を回避する ために、鋳造パイプの前端は、少なくとも振動運動のストロークに対応する長さ だけ鋳型の内部に挿入するのがより安全である。

したがって、反発力を供給する電気導体は鋳型の外側に配置しなければならない 。

電流の強度と周波数を選択゛するに当たっては、鋳型の壁の厚さと、電磁束を通 過させる能力すなわち鋳型の材料の電気的透過率とを考慮する必要があるのはも ちろんである。最も普通の金属鋳型材料を普通の厚さで用いる場合は、周波数は 通常６０ヘルツかそれ未満である。必要がある場合、たとえば鋳造材の寸法が大 きい場合は、関連する鋳型の部分に他の材料、好ましくは非金属材料（たとえば 黒鉛）を使用することによって電磁的透過率を大きくすることができる。この材 料は、鋳型の中に埋め込み材として形成することができる。そしてその厚さは入 り口端に向かって薄くする。

円形状の鋳造材を回転させると、鋳型の運動にかかわらず、長手方向のクランク の危険は少なくなる。ただし、メニスカスすなわち溶湯と鋳型の壁との間の接触 線において、鋳型の端部または鋳造パイプの出口までの距離が、鋳造材の周囲に 沿って変化するならばである。このような関係は、鋳型の回りに同心的に導体の ループを配置することによって自動的に生しる。なぜならば、鋳型内の金属の静 的圧力は下流よりも上流のほうが大きく、この圧力が、一様に分布した反発力に 対抗して作用するからである。しかし、溶湯に作用するこの力、したがって周囲 の接触線（メニスカス）の軌跡は、電磁場の性質それ自体によって変化しうる。

したがって、所定の距離だけ、遮壁や非対称コイルを設けたり別の材料を導体に 溶接することによって、電流密度を変化させ、所望の領域に沿って反発力を弱め たりあるいは強めたりすることができる。

由は次の点にある。接触線の非対称性のために、膜の成長が長手方向に生じるだ けでなく周方向に沿っても生じるからである。鋳造材の接触線を考えると、鋳型 の中心線に対して直角を成す仮想平面に対してこの接触線が傾斜している場合に は、膜の成長は大体らせん状に生じる。鋳型の壁に接触して溶湯が凝固し・これ により鋳造膜の周囲が収縮するのであるが、凝固中の溶湯が連続的に鋳型の壁に 供給されることによってこの収縮は連続的に補償される。したがって、溶湯は周 方向にも長手方向にも収縮を補償し・収縮は通常は生しない。したがって、外側 の膜の層は自分自身を鋳型の周囲により良く適合させて、そうでない場合と比較 してより長い距離だけ冷却鋳型壁に係合する。このことから次のことが言える。

膜と壁との間のギャップは小さくなり、そうでない場合と比較してメニスカスか ら距離がより大きいところでこのギャップは生じる。同時に、鋳造材の最も冷却 の悪い部分として、鋳造材が回転したときにギャップが形成されるために、冷却 鋳型壁にもう一度接触する。従来の方法による連続鋳造では、鋳型の内部にギャ ップが形成されることは、次の点で非常に不利益である。

すなわち、ギヤノブの形成によって鋳型の冷却作用がほとんどなくなり、その結 果、膜の成長が阻害され、かつその均一な再加熱と弱化が生じる。そして、クラ ック（膜の破壊）が頻繁に生じ、その結果、特に溶湯の静的圧力が上昇すると同 時に、鋳型の外部に溶湯が噴出する。このような事態を避けるようにすることで 、鋳型の長さの最適化が図られる。たとえば、鋳造材は、できるかぎりこれに吹 きかける冷却材によって直接冷却することができる。

上述の危険性と、鋳型の外側を急速に直接冷却する必要性とは、鋳造材を回転さ せるときは生じない。その理由は容易に理解できる。したがって、鋳型は長くで き、クランクが形成されかつ鋳型の外部に溶湯が噴出する危険性は完全に解消さ れる。したがって、鋳造速度を増加させることができる。というのは、鋳造材を 完全に冷却するための長手方向のスペースの確保し易さは、鋳造速度、および、 以前とは違って、鋳型の外部に溶湯が噴出する危険性を決定する因子となるから である。

電磁力による、鋳型の壁からの溶湯の反発のために、鋳造パイプ内の１個以上の 配管を介して、減摩剤をより一様にかつ効果的に分布させることが可能となる。

特にこの反発力は、傾斜した鋳造膜のエツジを生じさせるからである。鋳造パイ プの出口はバイブと溶湯の間の空間に突き出すことができる。この突き出たバイ ブ部分は、減摩剤のための供給および分布配管を含むことができる。鋳造材が綱 であるときは、減摩剤は、植物または鉱物油、いわゆる鋳造粉末、または鋳造金 属よりもかなり融点の低い金属たとえば鉛、ビスマス、アルミニウム、またはそ の他の容易に溶ける金属化合物を含むことができる。鋳造材の金属より重い金属 は、鋳造パイプの下側部分内の配管を介して供給するべきである。または、回転 する鋳型の下方に移動する部分に向かい合う部分に沿って供給すべきである。一 方、鋳造材の金属より軽い金属は、鋳型の上部またはその上方に移動する部分に 供給すべきである。これは、重い金属の一部が溶湯内に沈まないようにするため であり、逆に軽い金属の一部が溶湯内に浮き上がらないようにするためである。

突き出た鋳造パイプの、鋳造材の回転方向に向いた側面は、ある形状をなしてい なければならない。すなわち、鋳型の中心線と直角をなす板上平面に対して傾斜 している。これにより、突き出た鋳造パイプと鋳型の壁との間に、回転する膜が 押し込められる危険性がなくなる。

特に水平鋳造では、鋳造材の中心に存在するまだ液体のコアの圧力が低くて、す でに凝固した金属を押しのけることができないために、鋳造材の中心に空隙が形 成される危険性がある。圧力を増加させるには、鋳造方向に鋳造材をもう２〜３ 度だけ傾斜させれば達成できる。または、鋳造膜または壁に作用する電磁力を鋳 造方向に配置すれば良い。磁場は、鋳造材の温度がまだキュリ一点以上の場所に 設けるべきである。そして、導体の電流の強度と周波数は、鋳造材の凝固膜すな わち壁の厚さおよびその回転速度に適合させるべきである。

鋳造管またはその他の中空鋳造材は本発明によって次のように形成できる。すな わち、鋳造材に対して鋳造方向と逆の方向に作用する電磁力の働きによって、ま だ液体のままのコアがその周囲の膜を満たさないようにする。鋳造材の回転は膜 すなわち壁の一様な厚さと、中空の中心配置とを保障する。電磁場を二つ以上の 部分に分割する利点がたびたびある。これらの部分を発生させる電気巻線は、電 流の強度と周波数に関して、互いに別々にするのが好ましい。また、鋳造材に沿 ってそれぞれにまたは一緒に移動できるようにするのが好ましい。

薄い壁状の鋳造材すなわち管を鋳造するときは、鋳型と鋳造材とを鋳造方向に上 向きに傾斜させるのがより簡単である。この場合、溶湯のレベルまたは鋳造膜内 部のその長さは管の厚さを決定する。鋳造材の回転と一様な冷却とによって管の 厚さは一様となる。鋳型に連通していて鋳型の中心線の回りに傾斜可能な鋳造容 器を使用するときは、溶湯のレベルまたは膜内部のその長さは、鋳造容器の傾斜 角したがってその内部の溶湯のレベルによって決定される。違った方法としては 、鋳型に向かう溶湯の流れをその他の方法で制御しなければならない。たとえば 、鋳造容器内に挿入されたストフパとカップリングバラシュ（ｃｏｕｐｌｉｎｇ 　ｂａｓｈ）、鋳造容器と鋳型との間の鋳造パイプ内に設けられたゲート、また はパイプ内を通過する溶湯の流れのＮＥｆｉ的制御による方法がある。

共通の鋳造容器に二つまたは多数のラインの機械が設けられている場合は、後者 の諸解決手段の一つが適用できる。なぜならば、鋳型の中心線の回りに傾斜可能 な鋳造容器が使えないからである。

このように形成された管の前方に傾斜したロールを配置するのが好ましい。この ロールには、従来の管製造方法と同様に、加工機能を付加することも自由である 。

図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して本発明を説明する。この図面において、 第１図は本発明による装置を、側面図において部分的に縦断面で図示する。

第１Ａ図は第１図のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

第１Ｂ図は第１図のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

第２図は本発明による装置を、側面図において部分的に縦断面で図示する。

第３図は発明装置における詳細を示す縦断面図である。

第４図は本発明による装置を、側面図で図示する。

第５図は第４図による装置の平面図である。

第６〜８図は第４図と第５図による装置における追加の処理工程のための手段を 図示する。

第１図には鋳型１の簡単な実施例が図示されている。この鋳型１は、鋳造パイプ ２に対して自由に移動可能であり、吹き付は液体４によって冷却されている。こ の鋳型は単純な管を有しており、好ましくは良好な伝導率を有する材料たとえば 銅でできている。

そして、ローラ５．６で支持されている。これらにはフランジ７が設けられてお り、このフランジは管に加工形成された溝８にがみあっている。したがって、鋳 型管１は長手方向には位置的に固定されており、ただしこの方向に自由に膨張す ることができる。

この管１の出口端には、回転または回動（すなわち３６０度未満の回転）のため に、チェーンホイール９が設けられている。チェーンホイールはスプロケット１ １とチェーン１ｏを介してモータにより駆動される。モータは逆転可能で速度可 変が好ましい・スプロケット１１のための駆動手段１２はいくつかの従来方法で 配置することができる。

交流を供給される導体手段はギャップジヨイント１４と鋳型管との回りに配置さ れる。その目的は、溶湯がスパルトジョイント（ｓｐａｌｔ　ｊｏｉｎｔ）の中 に侵入しないようにするためである。スバルトジョイントとは、管１と、図示し ない鋳造容器すなわち炉に固定された鋳造パイプすなわち鋳造ノズル２との間の 空間であり、ここを通って溶湯が管１に供給される。導体に発生する交流の電磁 場は溶湯内に交流を励起する。

このような配置構成の結果、導体とその周囲のＭｌ場に向がってこれに垂直な反 発力が発生する。この力は、磁場の作用領域内にあるギャップと鋳型管の表面か ら溶湯を引き離す。直流によって発生した電磁場を使うことも考えられる。なぜ ならば、もし非磁性物質、すなわちこの場合は溶湯、が磁場内で磁場を横切るよ うに移動すれば、同様な特徴をもった電流が発生することが知られているからで ある。しかし、鋳型の壁に隣り合う鋳造パイプの最も近くにおける鋳型内部の溶 湯内でこのような運動が十分な強度で生じるかどうかは確かではない。いずれに しても、鋳造中に中断があるときはこのようなことは生じない。そして中断は意 図的に起こすことがある。すなわち、鋳造材の静止中に鋳造材を分離しようと思 う場合である。このような理由のため、ここでは交流を選択した。その周波数は 中間にある鋳型の壁の透磁率に適合させる。溶湯に対する磁場の反発作用はすべ ての中間材料の電磁ｉ３過率とその厚さとに依存する。導体に対する距離も決定 的な役割を果たす。したがって、鋳型の壁の厚さは鋳型管のこの部分（矢印１５ のところ）では減少させである。減摩剤は、溶湯が管の壁に対して付着する傾向 を減少させるのではなくて、管の壁とこれに接触して凝固する鋳造膜との間の摩 擦を減少させるものである。この減摩剤はパイプ１６を介して供給される。この パイプを鋳型管または鋳造パイプ／ノズルの回りに配置する位置は、すでに述べ たように、使用する減摩剤に適合させるべきである。減摩剤の計量は、図示した パイプ１６の延長上にある前進ねじによって実施できる。

鋳型管の回転／回動のためのローラ５．６と、駆動手段を備えたスプロケット１ １は、フレーム内でベースプレート１７に配置される。回転／回動する鋳型管に 対して、振動すなわち長手方向の往復運動を与えるときは、ベースプレートは、 ホイール、ホイールセグメント、または図面に示したようにニードルベアリング １８によって支持することができる。これにより、鋳型とその駆動手段の往復運 動に対して摩擦を小さくできる。

この運動は、偏心カムまたはシリンダ・ピストン手段１９を使用して達成できる 。シリンダ・ピストン手段は液圧式あるいは空圧式のいずれかにすることができ る。すでに述べたように、ここで重要なことは、鋳造方向の鋳型の運動において 、鋳型内の鋳造材上に形成される膜２０がその長手方向に圧力を受けることであ る。したがって、ストリッピングストローク中に生じるすべての横方向の割れ目 は互いに押し付けられることになる。

鋳型のステンピング運動のためにはステンピングモータを使用することができる 。または、鋳型の振動と一緒に可能にした組み込みシステムとしても良い。これ により、ストリッピングストロークのときに鋳型はワンステップだけ回転する。

ここで、周方向の負のストリップをある量だけ使用することができる。すなわち 、鋳型は、たとえば、回転運動を提供する手段におけるばね作用によって少しの 量だけ逆回転される。

非常に細いあるいは非常に寸法の異なった鋳造材を製造しようとするときは、ロ ーラで鋳型を直接支持する代わりにローシリンダを用いるのが適当である。こう すれは、ローシリングの中に寸法の異なる鋳型を挿入することができる。

単一の鋳型を鋳造容器（任意に加熱することができる）から送るときは、鋳造容 器を傾斜可能にするのが便利である。このとき、鋳型の中心線を回転軸線とする 。さらに、鋳型容器は鋳型の横方向および長手方向に移動可能にすべきである。

鋳型の開口に対して鋳造容器の鋳造パイプの位置を調整できるようにするために 、鋳型容器を上昇および加工可能にするための構成も好ましい。

鋳造パイプは内側に耐摩耗性の耐火材料を含むことができる。

たとえば、酸化゛ジルコニウム、ｒ９０％　Ａ１　ｏ」以上のアルミナ、マグネ サイト等である。内側の管が電気抵抗線で巻かれているならば、熱移動に対する 効果的な障壁が得られる。

鋳型がステップ状に回転されるときは、周方向の負のストリップを使用する事が できて有利である。起こりうる横方向のクラフクは、これにより、互いに押し付 けられてくっつけられてしまう。

チェーンまたはベルト伝動を使用すれば、ことえばジョツキ−ホイールによって 、駆動されない伝動部品が押し付けられるように、このことは容易に構成できる 。これにより、ある量の逆運動が生じる。

第２図は鋳造材の概略側面図であり、部分的に垂直断面で示しである。そして、 これは中空鋳造材を製造するための多数ラインの鋳造プラントにおけるものであ ゛る。中空鋳造材とは、たとえば、所望の壁の厚さを有する管、中空シャフト、 機械加工の必要な中空ブランク等である。鋳造容器２４は、鋳造方向に上向きに 傾斜するすべての鋳型２１と鋳造材２０とに共通である。この場合、鋳造材は寸 法が異なっても良い。鋳型および鋳造材の横方向の間隔は変更できないと仮定す る。したがって、鋳造容器に装着されて鋳型の内部に突き出している鋳造パイプ ２２の相互の間隔も一定でなければならない。すなわち、鋳造容器の回りの板状 のケーシング２４の熱によるいかなる膨張によっても影響されないようにしなけ ればならない。この理由のために、ケーシングには各パイプの間に冷却ジャケッ トが設けられている。

鋳造容器はスライド２７の上に配置される。このスライドは、シリンダ・ピスト ン手段２６によって鋳造材の長手方向に移動可能である。このスライドは台車２ ８の一部であり、台車はこの方向に移動可能である。このような配置構成により 空になった鋳造容器を迅速に交換することができる。

鋳造容器２４内の溶湯２３はパイプ２２を経由して各鋳型２１に連通している。

したがって、鋳型は鋳造容器２３内の溶湯のレベルに相当するレベルまで満たさ れる。したがって、凝固した鋳造膜の内部の溶湯コアの長さは、鋳造容器２３内 の溶湯のレベルに依存する。なお、この溶湯コアの長さに沿って膜の厚さが成長 するのである。鋳造容器２４を迅速に交換するには、第２図のすべての鋳造パイ プ、鋳型、および鋳造材が同じ傾きであることが要求される。しかし、もし望む ならば、鋳造容器内で選択された溶湯のレベルに対するそれらの高さは鋳造材毎 に変化させることができる。また、鋳型と鋳造材の寸法も互いに変えることがで きる。これらのパラメータが決定されたときは、適当な取り出しおよび鋳造速度 を選択することによって、各鋳造材の所望の壁の厚さを決定できる。これらの速 度は、駆動ロール２９のそれぞれの速度によって設定される。膜２０’を有する 鋳造材を鋳型がら連続的に取り出すことは、本発明に従うことによって、すなわ ち鋳型の内部の溶湯に対して反発作用を伴う電磁場を設けることによって可能と なった。これにより、鋳造パイプ上で凝固した溶湯と鋳型内で凝固した膜との間 がつながるのが防止される。電磁場は導体３０によって発生する。導体には大き な電流が流され、導体は鋳型２１の回りのパイプと同じレベルに配置される。こ のような配置は、鋳造パイプ２２を通過する溶湯の流れが乱されないようにする ために必要である。あるいは、スウェーデン国特許公報第４１７４８４号のよう に、もし鋳型とパイプとの間のギャップの中に溶湯が侵入するのだけを防止する のであれば、全く単純に流れを防止するために必要である。この方法は、ある場 合には本発明と組み合わせて用いることができる。しかし、これについては後に より詳細に説明する。

中空鋳造材２０に、したがって鋳型２１の内部の凝固した鋳造膜２０に、回転運 動を与えるために、駆動ロールは鋳造材の中心線に対して傾斜している。もし膜 の回転速度が鋳造材の取り出し速度に対して十分大きくされていれば、形成され る膜の厚さすなわち鋳造材の壁の厚さは、周方向に沿ってすべて同じになるので あろう。もしこのような装置構成を任意に配置し直すことができ　、−るように 望むならば、鋳造材の駆動手段は、旋回可能なベースブレート上に配置すること ができる。この働きにより、ロールの傾き、したがって鋳造材の取り出し速度に 対する回転速度を、変更することができる。この場合、もちろん、第２図に示す ように、すべてのロールを水平あるいは垂直のいずれかに統一し、かつ横方向に はしないのが最も簡単である。

鋳型の回転または回動は駆動手段によって実施される。そして第２図のように、 この駆動手段はモータ３１を含み、操作可能なりラッチ３２と、チェーン伝動装 置３３と、鋳型管に固く装着されたチェーンホイールとを備える。ある場合には 、回転して取り出される鋳造材２１と鋳型との間の摩擦によって生じる鋳型２１ の回転だけで十分である。この場合、クランク３２を外すことによって鋳型駆動 手段を省略することができる。この運動を周期的に停止するためにブレーキ手段 を設けることができる。このような手段はたとえばクラッチの片側半分に作用す るもので、ｔＵｔ石によって作動させたり外したりすることができる。

鋳造材は通常の方法によって所望の長さに切断することができる。しかし、回転 する鋳造材は、形作りのための熱間加工のいくつかの可能性を備えている。これ らのいくつがの例は本明細書で後に説明する。

鋳造材２０のための取り出し手段は、ある程度の熱間加工、たとえば鋳造材が所 定の寸法または形状となるような加工、が任意に実施できるようにされている。

あるいは、棒材を連続的に製造する場合には、駆動ロールの後に鍛造機械を設け ることも合理的な解決方法である。このような作業のために必要な工具は、当然 熱間加工に適した材料で作られる。そして、必要な場合は適当な媒体で冷却され る。

もちろん、上述の加工作業は、中実の棒材のための水平連続鋳造装置にも適用で きる。おそらく、第６図と第７図に示すように、ロールによって鋳造材を適当な 寸法にした後に加工することになろう。

第１図による鋳造では、第２図のように、その輸送方向において上向きに傾斜し た中空材と同様に、水平鋳造材は回転または回動することができる。特に鋼およ びその他の溶けにくい金属の水平鋳造では、鋳造材の内部のまだ凝固していない 溶湯が長く延びて鋭くとがった場合に、鋳造材の中心領域に空隙および多孔部分 ができることがたびたびある。この説明は次の通りである。鋳造材の中心が完全 に凝固する前に、コアの先端で、結晶化した溶湯の多少の周期的な連結が起こる からである。その他の理由は、温度がどんどん下がっていってかつ結晶コア上に 分離する結果として、鋳造材の内部でどんどん先細になっていく溶湯コアの粘度 が確実に減少していくことにある。溶湯の先端での静的圧力は、溶湯が前進して 凝固収縮の結果体じた空隙を満たすことができないほど弱くなっている。コアの 先端内の溶湯を電磁的に攪拌して鋳造材の内部構造を改善することによっていく つかの成功例が得られた。しかし、中心部に欠陥を生じさせる傾向は、鋳造材を ある程度下向きに傾斜させることと鋳造材の回転とによって、減少させることが できる。この傾斜は、コアの先端の静的圧力を減少させるものである。

第３図には、鋳型ユニットと鋳造材とが鋳造方向に対して傾斜しているプラント の一例が示されている。ここでは、垂直鋳造で使用するのとほとんど同じ種類の 冷却ジャケット４０の中で、鋳型管２１がどのようにして回転または回動される かについても示されている。電ｍ誘導器４１はジャケフ）４０の中に組み込まれ ていて、ジャケットは磁性材料でできている。または、ジャケットは、少なくと もその様な材料の部材を溶接付けして設呻られている。これにより、洩れ渦電流 がジャケットを加熱することがないようにしている。環状のヨーク４２は、積層 板から成っていて、導体の回りの電磁束を助長かつ増大させるのに役立つ。大き な寸法の鋳造をするときは、スウェーデン国特許公報第４１７４８４号による手 段を、本発明の手段４１．４２と一緒に使用することができる。電気導体４３と 鋳造パイプ４５．４６との間の積層リング４４は、電磁的な実質的に半径方向に 向いた力が、鋳造パイプ４５．４６を通過する溶湯２３の流れを取り囲んでこれ を乱すのを防止している。

溶湯が鋳型の壁に付着しないようにするために、万が一鋳造パイブと鋳型との間 に意図しない傾斜が存在している場合を考えて、パイプ４５の外側前方表面をい くらか凸面にしておいた（矢印Ａのところ）。パイプの回りに配置された導体４ ３には、鋳型の回りの導体に供給される電流よりも高周波の電流を供給するほう が良い。なぜならば、溶湯と導体との間には電気伝導性の材料は存在しないから である。実際、電流の周波数が高いほど電磁的反発力は低い。しかし、溶湯内に 発生ずる熱はより大きくなるであろう。これは、凝固した溶湯がパイプに付着す るのを防止することを助け、かつ、鋳型の外側に配置された電磁誘導器が中断す る領域で、鋳型内で凝固した膜とパイプ内で凝固した溶湯との間で凝固した溶湯 がつながるのを防止することを助ける。

このような装置構成は、鋳造材を静止カンタで切断するときに、そして誘導器４ １に直流電流を供給するときに有利である。鋳造運動は停止が必要とされ、溶湯 の運動は切断作業によって実質的に中断されることの結果、直流誘導器４１から の反発力は中断する。したがって、鋳造パイプ４５と膜２０′との間の溶湯のつ ながりは４５′で生じる。なぜならば、交流誘導器４３の作用が維持されている からである。したがって、４５′のところで鋳型の壁とパイプとの間のギャップ の中に溶湯が侵入するのが防止される。同時に、運動の存在しない期間中に、膜 はその厚さと強度とを増加させようとする。したがって、膜は、鋳造材がもう一 度前進（鋳型の引き出し）したときに膜に働くことになる余分の引張り応力に耐 えることができる。良く知られるように、静的摩擦は滑り摩擦よりも大きい。

第４〜８図は、本発明による装置のいくつかの異なる応用を例として図示する。

第４図は鋳造機械自体を一側面から見たところを図示する。第５図は上から見た ところである。鋳造材２１は、この機械で製造されて回転しているものであって 、第４図と第５図のトーチランプ５１を使って、通常の方法で所望の鋳造長さに 切断される。あるいは、その代わりに、直接ロールスタンドまたは鍛造機械の中 に導かれる。

第６図では、プラネタリ圧延機を使用している。この圧延機は、鋳造材の回りに 遊星的に駆動される複数のテーバロール６７に特徴がある。したがって、鋳造材 ２１は所望の寸法を付与できる。

もし望むならば、回転する鋳造材には表面処理を施すことができる。たとえば、 熱間研削によるスケール除去処理や、鋳造材に沿って配置された一つ以上のスク レーバツールによる加工などである。加熱または熱均等化領域を設けるのも望ま しい。

鋳造材が回転するときは、第５図に図示したプラネタリ圧延機は、静止位置回転 ロール６８　（第７図）に任意に交換することができるし、またはこれを付加す ることができる。したがって、圧延機駆動と比較して、ローラの駆動をかなり簡 単にすることができる。概略図では、鋳造材の周囲を挟む一対の互いに逆向きの ロールを示すだけであるが、破断や鋳造材の中心での空隙の形成を避けるために 、三つ以上のロールが使用される。もちろん、望むならば、ロール装置は保持装 置に交換しても良い。

回転する鋳造材を直接圧延することの利点は、とりわけ、一つの鋳造工程の最中 であっても、一つの同じ鋳造寸法に対して、異なる寸法の鋳造材を製造できる点 にある。このことは、ロール間隙を所望の量に設定することで達成される。

圧延された鋳造材２１は、まだ回転していて切断されていないものであって、そ の後、恐らくは追加の加熱または熱均等化領域（Ｕ！Ｊ示せず）を通過した後に 、たとえば補強棒材や線材の製造のために通常の圧延機に送られる。この目的の ために、鋳造材の回転は停止しなければならない。第８図によれば、このことは 、回転するロールリーダ６９によって起こされる。このロールリーグは鋳造材を 円形状７０にして回転ドラム７１の中に入れる。このドラムから、鋳造材は接線 方向に取り出され、さらに圧延または成型をするために圧延機７２に送られる。

たぶん必要であろうが、温度調節のための図示しない装置をドラム内に設けるこ とができる。

第４図と第５図によれば、スライディングゲート５２と鋳造パイプ５３とを備え るとりべ５４から鋳造は実施される。ゲートでは、鋳造容器２４に向かう溶湯の 流れは、鋳造容器内の充満レベルに関連して自動的に調節されることが好ましい 。鋳造容器は、ピストン・シリンダ手段５５の働きによって、鋳型２０と鋳造材 との中心線の回りに傾斜可能である。そして、鋳造容器２４内の溶湯のレベルに 関連して自動的に調節されるのが好ましい。使い古された鋳造容器を新たに準備 したものに交換するのを迅速に行うようにするために、これら鋳造容器はそれぞ れ、鋳造方向に対して横方向に移動可能な台車５６の上に配置されている。この 運動を可能にするために、鋳型の開口の中に突き出す鋳造パイプを有する鋳造容 器２４は、鋳型の長手方向に移動しなければならない。したがって、鋳造容器は スライド５７の上に配置されている。

スライド５７は、ピストン・シリンダ手段５日の働きによって、鋳造中の位置か ら急速に移動できる。すでに述べた、管状鋳型２０の前端の回りの電磁誘導器は 、数字５９で示されている。鋳型は回転するので、水６０を直接吹きかけること によって一様な冷却が達成できる。鋳型の回転または回動は駆動手段６１によっ て実施され、長手方向の振動はシリンダ６２によって実施される。

二次冷却は６３で示され、回転する鋳造材２１のための支持ロールは６４で示さ れる。鋳造材の中心で電磁的に溶湯に作用する搬送手段６５は、鋳造材に沿って 存在する。鋳造材２１を回転方向に進行させるための傾斜ロール６６は、異なる 平面に存在するように示されている。しかし、もし前進速度に関連して回転を調 節しようとするならば、傾斜ロールは単に二つの方向から鋳造材に係合するよう に配置するのが好ましい。これにより、より簡単な駆動装置が得られ、これにつ いては第２図に関連してすでに述べである。わかりやすくするために、ロールの 駆動装置は図面に示されていない。ロールの駆動は従来のいろいろな方法で実施 できる。前進速度は、もちろん、液体コアの先端の位置に関連して自動的に調節 することができる。液体コアの先端の位置は、たとえば超音波方法によって検出 できる。電磁誘導器５９によって発生する反発力は、鋳型の下部に存在する静止 圧力よりも常にいくらかは大きくしておかなければならない。同様に、鋳造容器 内の溶湯の検出レベルに関連して、誘導器に供給される電流の強度および／また は周波数を自動的に調節することが好ましい。

上述したようなプラントと同様なプラントにおいて、従来の調整装置および自動 装置を使用して、全体の作業手順を自動化することができる。その結果、スタッ フの数を最小にできる。そして、その様なプラントは地面の上に設置できるとい う大きな利点がある。その結果、建設コストがかなり節約できる。搬送や、中間 貯蔵や、加熱のコストは、最終製品のコストにとって大きな割合を占めるもので あるが、これらについても低減できる。

国際調査報告　ｐＣＴ／５ＥＱ６１００４１１―惰−−＾ｅ”””　ＮＩＩＰＣ Ｔ／ＳＥ８６１００４１１

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. １．水平または傾斜した鋳型を用いる連続鋳造方法であって、かつ鋳型の内部で 少なくとも部分的に凝固した鋳造材を熱処理する方法であり、溶湯が、鋳型の中 心線の回りに傾斜可能な炉すなわち鋳造容器から、鋳型の開口の中に突き出して いる前端を有する鋳造パイプを経由して、鋳型に供給される方法において、鋳型 内で凝固した鋳造膜と前記パイプとの間における凝固した溶湯のつながりが、鋳 型に流れ込む溶湯に対して実質的に半径方向に作用するように引き起こされた反 発電磁力によって防止されることを特徴とする方法。
2. ２．鋳型は、鋳造パイプに対して移動可能であり、かつ、連続的にまたは一方向 にステップ状に回転されあるいはその中心線の回りに往復して回動されることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．鋳造材が鋳型から取り出されるときに鋳造材に回転運動が与えられることを 特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
4. ４．鋳型の長手方向に鋳型が振動させられることを特徴とする請求の範囲第２項 に記載の方法。
5. ５．鋳型に法れ込む溶湯の周囲に沿って不均一に作用するように反発力が引き起 こされることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項いずれか１項に記載の方 法。
6. ６．鋳造パイプの先端が、炉すなわち鋳造容器に固定されていて、鋳型の開口の 中に開口していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項いずれか１項に 記載の方法。
7. ７．鋳造パイプの前端の少なくとも一部が、電磁反発力によって溶湯から離れて おり、パイプの前記突き出ている部分には、鋳型表面に対して減摩剤を供給する ための一つ以上の配管が設けられており、突き出ている部分の鋳造材の回転方向 とは反対の側面には、すでに凝固した鋳造膜が鋳造パイプと鋳型の壁との間のギ ャップの中にその回転のために押し込められるという危険性が減少するような形 状が与えられていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項いずれかに記 載の方法。
8. ８．鋳造材の前進駆動手段の上流で、まだ液体のままの金属に対して実質的に鋳 造材の方向に電磁力が働くことによって、鋳造膜すなわち壁が所望の厚さに達し たときに溶湯が完全に鋳造材を満たすのを防ぐようにし、その結果、管状の鋳造 材が形成されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
9. ９．たぶん鋳造材が温度均等化領域を通過した後に、鋳造材はテーパロールによ って所望の断面となるまて加工されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第 ８項いずれか１項に記載の方法。
10. １０．請求の範囲第９項に記載の方法において、たぶん鋳造材が温度均等化領域 を通過した後に、テーパロールは鋳造材の回りを遊星的に回転することを特徴と する方法。
11. １１．テーパロールは静止位置にあることを特徴とする請求の範囲第９項に記載 の方法。
12. １２．鋳造材と共に回転するリーダ手段の助けによって、鋳造材の回転運動は、 鋳造材を接線方向に排出するようならせん運動に変更されることを特徴とする請 求の範囲第３項または第１０項いずれかに記載の方法。
13. １３．液体の先端の静的圧力を増加させるために、鋳型と鋳造材は鋳造方向に下 向きに傾斜していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１２項いずれか１ 項に記載の方法。
14. １４．鋳型または鋳造材は鋳造方向に上向きに傾斜しており、鋳造膜の内部でま だ凝固していない溶湯のレベルまたは長さは、このようにして形成される管状の 鋳造材の所望の壁の厚さに適合するようにされることを特徴とする請求の範囲第 １項乃至第１３項いずれか１項に記載の方法。
15. １５．これまでの請求の範囲のいずれか１項に記載の方法において、鋳型の中心 線と同一の中心の回りに傾斜している鋳造容器すなわち炉によって、鋳型内の所 望の静的圧力が維持され、鋳型を取り囲んで電磁反発力を提供する導体の誘導抵 抗の値に応じてこの傾斜の程度が制御されることを特徴とする請求の範囲第１項 乃至第１４項いずれか１項に記載の方法。
16. １６．溶湯は、真空状態にある手段から鋳型の中に送られることを特徴とする請 求の範囲第１項乃至第１５項いずれか１項に記載の方法。
17. １７．請求の範囲第１項乃至第１６項いずれか１項に記載の方法を実施するため の装置であって、ａ）鋳造容器から鋳型に溶湯を送るための鋳造パイプを固定し て設けられた鋳造容器と、ｂ）水平または傾斜した冷却された鋳型と、ｃ）鋳型 内の鋳造材を排出かつ搬送するロールと、ｄ）排出または搬送ロールと鋳型との 間の二次冷却領域であって、吹き付けノズルを備えた冷却パイプと支持ローラと を有する二次冷却領域と、ｅ）たぶん鋳造材が最初に熱処理されるように配置さ れた、鋳造材のための分離装置、とを含む装置において、鋳型は、回転または部 分的な回転（回動）および長手方向の振動ができるように移動可能に装着され、 エネルギー源から供給される誘導器は、鋳型の入り口端の付近で鋳型の外側に配 置され、鋳型の運動のための駆動手段が存在することを特徴とする装置。
18. １８．一つの鋳造容器から別のものへ迅速に交換できるように、鋳造容器はスラ イドと台車の上に装着されることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の装置 。
19. １９．鋳型の回転または回動のための駆動手段は、調整可能であってかつ鋳型か ら取り外し可能であることを特徴とする請求の範囲第１７項または第１８項に記 載の装置。
20. ２０．鋳型は、単純な金属の管を有し、この管は水を吹きかけることによって冷 却されることを特徴とする請求の範囲第１７項乃至第１９項いずれか１項に記載 の装置。
21. ２１．鋳型管が回転または回動可能となるようにそして加熱の結果として膨脹が できるように、鋳型は、冷却ジャケットの中に挿入されていてこれに対して封止 されていることを特徴とする請求の範囲第１７項乃至第２０項いずれか１項に記 載の装置。
22. ２２．鋳型を取り囲んでいる電磁誘導器の助けにより、鋳型の開口の中に突き出 ている鋳造パイプの前端は、その壁の一部が溶湯から離れた空間に突き出るよう に、ある形状をなしており、鋳造材を取り出し中に鋳造材が回転または回動され るときに、鋳型の壁に接触して凝固した鋳造膜は、このパイプ部分と鋳型の壁と の間のギャップの中に押し込められないことを特徴とする請求の範囲第１７項乃 至第２１項いずれか１項に記載の装置。
23. ２３．突き出ている鋳造パイプ部分の内部または外側にある一つ以上の配管を介 して減摩剤が鋳型の壁に供給されることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載 の袋道。
24. ２４．装置において、排出または搬送ロールは鋳造材に対して傾斜した角度で配 置され、これにより、鋳造材において回転引き出しまたは搬送運動が生じること を特徴とする請求の範囲第１７項乃至第２３項いずれか１項に記載の装置。
25. ２５．排出または搬送ロールは旋回可能なスタンドに装着されており、これによ り、ロールと鋳造材との間の角度が変更でき、したがって、鋳造材の回転運動と 鋳造材の搬送速度との間の関係が変更できることを特徴とする請求の範囲第２４ 項に記載の装置。
26. ２６．装置において、鋳造材を圧延して所望の寸法にするための排出および搬送 ロールの後にプラネクリ圧延機が配置されていることを特徴とする請求の範囲第 １７項乃至第２５項いずれか１項に記載の装置。
27. ２７．排出および搬送ロールの後に圧延装置が配置されていて、この圧延装置は 、少なくとも三つの被動ロールを一組以上有し、回転移動する鋳造材の回りに静 止位置で配置され、鋳造材を圧延して所望の厚さにするために鋳造材に対して押 し付けられることを特徴とする請求の範囲第１７項乃至第２５項いずれか１項に 記載の装置。
28. ２８．いずれか１項に記載の装置において、鋳造材の回転運動を禁止するための 手段であって、鋳造の方法と同様な方法で回転する曲線リーダを有し、鋳造材を 円形状に分配する手段によって特徴付けられる請求の範囲第１７項乃至第２７項 装置。