JPH0230359A - 金属管の連続鋳造方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属管の連＃Ｉｌ鋳造方法および装置に関す
る。

［従来の技術］ 金属管の連続鋳造方法にあっては、特開昭ｅＯ−５４２
５５号公報に記載される如く、管外面成形内径部を備え
る鋳型と、鋳型内に配設されて管内面成形外径部を備え
る中子とを有する鋳型装置が用いられる。すなわち、上
記鋳型装置を溶湯保持炉の鋳込口に配設し、この鋳型装
置において溶湯を冷却して鋳造管を形成し、この鋳造管
を引抜装置により水平に引抜く。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、金属管の連続鋳造において製造される鋳造管
の肉厚は、鋳型の管外面成形内径部と中子の管内面成形
外径部のギャップにより定まる。

したがって、金属管の連続鋳造においては、製品肉厚毎
に鋳型装置を準備する必要があり、多サイズの肉厚を得
ようとする場合には、それらの肉厚に応じた鋳型装置を
用意する必要がある。

本発明は、鋳型装置を変更することなく、金属管の肉厚
を適宜変更することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の本発明は、管外面成形内径部を備える
鋳型と、鋳型内に配設されて管内面成形外径部を備える
中子とを有し、溶湯保持炉の鋳込口に配設される鋳型装
置を用いて、溶湯保持炉に収容した溶湯を管状に凝固さ
せて鋳造管を形成し、この鋳造管を引抜装置により引抜
く金属管の連続鋳造方法において、鋳型の管外面成形内
径部と中子の管内面成形外径部とにより鋳型出側に向け
て拡開するテーパー状管成形通路を設け、今回鋳造管の
設定肉厚（Ｔ）を実現するに必要な鋳型向凝固時間（Ｌ
）を求めるとともに、さらに該設定肉厚（Ｔ）の実現に
対応する上記管成形通路上の凝固完了点の位置を求め、
上記鋳型内凝固時間（ｔ）と凝固完了点の位置とから引
抜装置による鋳造管の最適引抜速度を算定し、算定した
最適引抜速度にて引抜装置を最適制御し、かつ前記設定
肉厚（Ｔ）に対して定まる鋳型内凝固時間（ｔ）と管成
形通路上の凝固完了点の位置とを鋳造実績に基づいて学
習制御するようにしたものである。

請求項２に記載の本発明は、管外面成形内径部を備える
鋳型と、鋳型内に配設されて管内面成形外径部を備える
中子とを有し、溶湯保持炉の鋳込口に配設される鋳型装
置を用いて、溶湯保持炉に収容した溶湯を管状に凝固さ
せて鋳造管を形成し、この鋳造管を引抜装置により引抜
く金属管の連続鋳造装置において、鋳型の管外面成形内
径部と中子の管内面成形外径部とにより鋳型出側に向け
て拡開するテーパー状管成形通路を設け、今回鋳造管の
製造肉厚を設定する肉厚設定器と、鋳型出側〒の鋳造管
肉厚を測定する肉厚検出器と、引抜装置による鋳造管の
引抜速度を測定する引抜速度検出器と、肉厚設定器が設
定した今回鋳造管の設定肉厚（Ｔ）を実現するに必要な
鋳型内凝固時間（ｔ）を求めるとともに、さらに該設定
肉厚（Ｔ）の実現に対応する上記管成形通路上の凝固完
了点の位置を求め、上記鋳型内凝固時間（ｔ）と凝固完
了点の位置とから引抜装置による鋳造管の最適引抜速度
を算定し、この算定結果と引抜速度検出器の測定結果と
に基づいて引抜装置を最適制御し、かつ肉厚検出器の測
定結果に基づいて前記設定肉厚（Ｔ）に対して定まる鋳
型内凝固時間（ｔ）と管成形通路上の凝固完了点の位置
とを学習制御する制御装置とを有してなるようにしたも
のである。

［作用］ 本発明によれば、鋳型装置の鋳型と中子とが形成する管
成形通路上に定めた凝固完了点において、溶湯は必要十
分な凝固時間に達して凝固完了するように、引抜制御せ
しめられる。

ここで、上記の管成形通路は鋳型出側に向けて拡開する
テーパー状になっているから、溶湯の凝固完了点をこの
テーパー状管成形通路に沿って変更するにしたがい、凝
固鋳造管の肉厚を変更設定できる。

なお、鋳造管の設定肉厚に対して定まる凝固時間と凝固
完了点は、鋳造実績に基づく学習制御により最適化され
る。

したがって、鋳型装置を変更することなく、金属管の肉
厚を適宜変更することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す制御系統図。

第２図は鋳型装置を示す断面図、第３図は鋳型装置を示
す端面図、第４図は本発明が実施される鋳型装置形状の
第１実施例を示す模式図、第５図は鋳型装置形状の第２
実施例を示す模式図、第６図は鋳型装置形状の第３実施
例を示す模式図である。

連続鋳造装置ｌＯは、第１図に示す如く、溶湯保持炉１
１の側面下部に形成した鋳込口１２に鋳型装置１３を付
帯して配設している。連続鋳造装置１０は、鋳型装置１
３により溶湯を冷却して鋳造管１４を形成し、これを水
平に引抜き鋳造する。

連続鋳造装置ｌＯは、鋳型装置１３の出側にて鋳造管１
４を支持するガイドローラー１５を備えるとともに、鋳
造管１４を引抜くための引抜ローラー装置１６を備える
。引抜ローラー装置１６は、ピンチローラ−１７と押え
ローラー１８とからなる。なお、引抜ローラー装置１６
は、油圧ポンプ１６Ａにて駆動される油圧モーター１６
Ｂを有し、この油圧モーター１６Ｂにてピンチローラ−
１７を駆動し、結果として鋳造管１４に引抜力を付与す
ることとしている。

鋳型装置１３は、第２図、第３図に示す如く、黒鉛から
なる鋳型１９と同じく黒鉛からなる中子２０とにより構
成されている。

鋳型１９は、中空状をなし、溶湯流入側端部に中子保持
内径部２１を備えるとともに、中子保持内径部２１を除
く略全長にわたる鋳型中心軸まわりに管外面成形内径部
２２を備える。

中子２０は、鋳型１９に装入され、溶湯流入側端部に鋳
型１９の中子保持内径部２１に嵌着されるフランジ部２
３を備えるとともに、フランジ部２３を除く略全長にわ
たる鋳型中心軸まわりに設けられて鋳型１９の管外面成
形内径部２２との間に管成形通路２５を形成する管内面
成形外径部２４を備える。また中子２０は、フランジ部
２３における鋳型中心軸まわりの複数位置（この実施例
では４位置）のそれぞれに上記管成形通路２５に連通す
る溶湯注入通路２６を備える。各溶湯注入通路２６の通
路断面形状は円弧状である。なお、隣接する溶湯注入通
路２６に挟まれる継なぎ部２７の厚みｇは強度上杵され
る限り小とし、各溶湯注入通路２６の通路面積をより大
とすることが好ましい。

すなわち、鋳型装置１３は、鋳型１９の中子保持内径部
２１に中子２０のフランジ部２３を嵌着固定し、前記溶
湯注入通路２６と管成形通路２５とをストレート状に連
通ずる。第２図の２８は鋳型１９と中子２０との固定ピ
ンである。

さらに、鋳型装置１３は、中子２０の管内面成形外径部
２４における中間部から鋳型出側端部にわたる部分を、
鋳型出側に向けて先細りをなすテーパー状としている。

これにより、鋳型装置１３は、鋳型１９の管外面成形内
径部２２と中子２０の管内面成形外径部２４とが形成す
る管成形通路２５を、その中間部から鋳型出側に向けて
拡開するテーパー状としている。したがって、この鋳型
装置１３を用いる時、第４図に示す如く、■鋳型内にお
ける凝固完了点が上記テーパー状管成形通路に到達しな
いストレート状範囲（Ａ点以前）に設定されれば、鋳造
管１４は肉厚Ｔ１を付与され、■凝固完了点が上記テー
パー状管成形通路の範囲内（例えばＢ点または０点）に
設定されれば、鋳造管１４は内径を減縮せしめられて増
肉された肉厚（例えばＴ２またはＴ３）を付与されるこ
とになる。

なお、鋳型装置１３は、具体的には、鋳型１９の溶湯流
出側端部に銅ライナー２９を介して銅製の水冷ジャケッ
ト体３０を嵌着するとともに、鋳型１９の溶湯流入側端
部にレンガからなるインサートリング３１．３２を嵌着
し、また水冷ジャケット体３０とインサートリング３１
の間に鉄板３３を嵌着することとしている。これにより
、鋳型装置１３は、水冷ジャケット体３０の部分を溶湯
を凝固形成させるための冷却部、インサートリング３１
の部分を非冷却部、インサートリング３２の部分を保持
炉１１の炉壁１１Ａへの装着部としている。

また、この実施例の連続鋳造装置ｌＯは、鋳型装置１３
に流入した溶湯が過冷却することのないように、中子２
０の溶湯流入側端部に礼状のぬすみ２０Ａを設けるとと
もに、鋳型装置１３の端部を炉内へ突出させている。

なお、連続鋳造装置１０は、制御装置４１を有している
。制御装置ｉ４１は、鋳造管１４を、■引抜き時間（ｔ
　ｅ）の間一定引抜き速度（Ｗｅ）で引抜き長さＰだけ
引抜き、■上記引抜き後の待ち時間（ｔｗ）の開停止す
ることを１サイクルとして繰返すべく、引抜きローラー
装置１６の油圧ポンプ駆動制御部４２を制御する。なお
、鋳造管１４の引抜き速度は油圧モーター１６Ｂの出力
軸に連結される引抜き速度検出器４３を介して制御装置
４１にフィードバックされる。

さらに、連続鋳型装置１０は、肉厚設定器４４、肉厚検
出器４５（超音波肉厚計）を備える。肉厚設定器４４は
、今回鋳造管１４の製造肉厚を設定する。肉厚検出器４
５は、鋳型装置１３の出側での鋳造管１４の肉厚を測定
する。

しかして、制御部Ｍ４１は、以下の如くにて、鋳造管１
４の肉厚を調整可能とする。

■制御装置４１は、肉厚設定器４４が設定した今回鋳造
管１４の設定肉厚（Ｔ）　（ｍＷ）を実現するに必要な
鋳型向凝固時間（ｔ）（■ｉｎ）を（１）式により求め
る。

金属、連続鋳造装置により定まる定数であり、予め実測
にて求められる。

■また制御装置４１は、上記設定肉厚（Ｔ）の実現に対
応する管成形通路上の凝固完了点の位置（Ｌ）（１ｍ）
を求める。凝固完了点の位置は、鋳片が凝固開始後、凝
固完了するまでに必要となる鋳型長さであり、設定肉厚
（Ｔ）に応じて定まる。

第４図において、設定肉厚がＴ１．Ｔ２またはＴ３であ
れば、凝固完了点はそれぞれＡ（またはＡ以前のストレ
ート部）、Ｂ、またはＣの如くである。

■次に制御装置４１は、上記■の鋳型内凝固時間（ｔ）
と、上記■の凝固完了点の位置（Ｌ）とから引抜ローラ
ー装置１６による鋳造管１４の最適引抜速度（Ｖ　ｃ　
）　（ａｍ／ｗｉｎ）を（２）式により算定する。

Ｖｃ＝Ｌ／ｌ　　　　　　　　　　　　　　・・・（２
）■制御装置４１は、上記■の算定結果と引抜速度検出
器４３の測定結果とに基づいて、引抜ローラー装置１６
の油圧ポンプ駆動制御部４２を最適制御する。

■また制御装置４１は、肉厚検出器４５の測定結果に基
づいて、前記設定肉厚（Ｔ）に対して定まる鋳型内凝固
時間（ｔ）と管成形通路上の凝固完了点の位置（Ｌ）と
を学習制御する。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記実施例によれば、鋳型装置１３の鋳型１９と中子２
０とが形成する管成形通路２５に定めた凝固完了点にお
いて、溶湯は必要十分な凝固時間に達して凝固完了する
ように、引抜制御せしめられる。

ここで、上記の管成形通路２５は鋳型出側に向けて拡開
するテーパー状になっているから、溶湯の凝固完了点を
このテーパー状管成形通路に沿って変更するにしたがい
、凝固鋳造’１Ｆ１４の肉厚を変更設定できる。

なお、鋳造管１４の設定肉厚に対して定まる凝固時間と
凝固完了点は、鋳造実績に基づく学習制御により最適化
される。

したがって、鋳型装置１３を変更することなく、金属管
の肉厚を適宜変更することができる。

なお、本発明の実施において、鋳型装置１３の管成形通
路２５は、第５図もしくは第６図に示す如く変形できる
。

第５図の鋳型装置１３は、鋳型１９の管外面成形内径部
２２における中間部から鋳型出側端部にわたる部分を、
鋳型出側に向けて先広がりをなすテーパー状としている
。これにより、鋳型装置１３は、鋳型１９の管外面成形
内径部２２と中子２０の管内面成形外径部２４とが形成
する管成形通路２５を、その中間部から鋳型出側に向け
て拡開するテーパー状としている。したがって、鋳型装
置１３における凝固完了点を例えばＢ点または０点に選
ぶ時、鋳造管１４は外径を増加せしめられて増肉された
肉厚（例えばＴ２またはＴ３）を付与される。

第６図の鋳型装置１３は、鋳型１９の管外面成形内径部
２２における中間部から鋳型出側端部にわたる部分を、
鋳型出側に向けて先広がりをなすテーパー状とするとと
もに、中子２０の管内面成形外径部２４における中間部
から鋳型出側端部にわたる部分を、鋳型出側に向けて先
細りをなすテーパー状としている。これにより、鋳型装
置１３は、鋳型１９の管外面成形内径部２２と中子２０
の管内面成形外径部２４とが形成する管成形通路２５を
、その中間部から鋳型出側に向けて拡開するテーパー状
としている。したがって、鋳型装置１３における凝固完
了点を例えばＢ点または０点に選ぶ時、鋳造管１４は外
径を増加せしめられるとともに、内径を減縮せしめられ
て、増肉された肉厚（例えばＴ２またはＴ３）を付与さ
れる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、鋳型装置を変更すること
なく、金属管の肉厚を適宜変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御系統図、第２図は
鋳型装置を示す断面図、第３図は鋳型装置を示す端面図
、第４図は本発明が実施される鋳型装置形状の第１実施
例を示す模式図、第５図は鋳型装置形状の第２実施例を
示す模式図、第６図は鋳型装置形状の第３実施例を示す
模式図である。 １０・・・連続鋳造装置、 １１・・・溶湯保持炉、 １２・・・鋳込口、 １３・・・鋳型装置、 １４・・・鋳造管、 １６・・・引抜ローラー装置、 １９・・・鋳型。 ２０・・・中子、 ２２・・・管外面成形内径部、 ２４・・・管内面成形外径部、 ４１・・・制御装置、 ４３・・・引抜速度検出器、 ４４・・・肉厚設定器、 ４５・・・肉厚検出器。 代理人　弁理士　　填　川　修　治 第１図 第２図 第４図 り、Ｊ 第５図 こ−に 第 図 こ−ｍ−」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管外面成形内径部を備える鋳型と、鋳型内に配設
   されて管内面成形外径部を備える中子とを有し、溶湯保
   持炉の鋳込口に配設される鋳型装置を用いて、溶湯保持
   炉に収容した溶湯を管状に凝固させて鋳造管を形成し、
   この鋳造管を引抜装置により引抜く金属管の連続鋳造方
   法において、鋳型の管外面成形内径部と中子の管内面成
   形外径部とにより鋳型出側に向けて拡開するテーパー状
   管成形通路を設け、今回鋳造管の設定肉厚（Ｔ）を実現
   するに必要な鋳型向凝固時間（ｔ）を求めるとともに、
   さらに該設定肉厚（Ｔ）の実現に対応する上記管成形通
   路上の凝固完了点の位置を求め、上記鋳型向凝固時間（
   ｔ）と凝固完了点の位置とから引抜装置による鋳造管の
   最適引抜速度を算定し、算定した最適引抜速度にて引抜
   装置を最適制御し、かつ前記設定肉厚（Ｔ）に対して定
   まる鋳型向凝固時間（ｔ）と管成形通路上の凝固完了点
   の位置とを鋳造実績に基づいて学習制御することを特徴
   とする金属管の連続鋳造方法。
2. （２）管外面成形内径部を備える鋳型と、鋳型内に配設
   されて管内面成形外径部を備える中子とを有し、溶湯保
   持炉の鋳込口に配設される鋳型装置を用いて、溶湯保持
   炉に収容した溶湯を管状に凝固させて鋳造管を形成し、
   この鋳造管を引抜装置により引抜く金属管の連続鋳造装
   置において、鋳型の管外、面成形内径部と中子の管内面
   成形外径部とにより鋳型出側に向けて拡開するテーパー
   状管成形通路を設け、今回鋳造管の製造肉厚を設定する
   肉厚設定器と、鋳型出側での鋳造管肉厚を測定する肉厚
   検出器と、引抜装置による鋳造管の引抜速度を測定する
   引抜速度検出器と、肉厚設定器が設定した今回鋳造管の
   設定肉厚（Ｔ）を実現するに必要な鋳型向凝固時間（ｔ
   ）を求めるとともに、さらに該設定肉厚（Ｔ）の実現に
   対応する上記管成形通路上の凝固完了点の位置を求め、
   上記鋳型向凝固時間（ｔ）と凝固完了点の位置とから引
   抜装置による鋳造管の最適引抜速度を算定し、この算定
   結果と引抜速度検出器の測定結果とに基づいて引抜装置
   を最適制御し、かつ肉厚検出器の測定結果に基づいて前
   記設定肉厚（Ｔ）に対して定まる鋳型内凝固時間（ｔ）
   と管成形通路上の凝固完了点の位置とを学習制御する制
   御装置とを有してなることを特徴とする金属管の連続鋳
   造装置。