JPH0244621B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属鋳造及び改良された黒鉛鋳型構
造体とこの鋳型の製造法、特に金属鋳造用鋳型と
鋳型内に熱シールドを挿入する方法に関連する。

従来の技術 黒鉛鋳型は、鋼鉄、特に鋼鉄スラブの鋳造に使
用される。この鋳型構造体は、一般に一定間隔離
れた１対の黒鉛製側部ブロツク、端部ブロツク、
上部ブロツク及び底部ブロツクから構成され、こ
れらを組合せて、特定断面の空洞部、即ちキヤビ
テイを形成する。溶鋼はこの空洞部に注入されて
固化される。これらのブロツクは溶鋼固化後、分
解された後スラブが取出される。

黒鉛鋳型の連続的反復使用には、鋳造スラブの
所望表面特性を維持するため、鋳型表面の機械加
工が必要である。この機械加工で側部ブロツクの
厚さが薄くなる。この厚さ減少で黒鉛ブロツクの
温度が迅速に上昇する。

発明が解決しようとする問題点 この温度上昇は、黒鉛ブロツクの残留熱のため
次の鋳造作業の冷却時間、即ち固化時間が増加す
るから望ましくない。従つて、次の鋳造作業の間
に好適な固化が起こるにはブロツクから熱を除去
することが重要である。

黒鉛鋳型の一つの冷却法は、米国特許第
3590904号明細書に開示されている。この方法で
は、黒鉛ブロツク内に形成された縦方向に伸びか
つ横方向に離れた複数の通路又は孔に水を噴霧す
る。この方法は概して有効であるが、液体冷却源
から噴霧が供給されるにつれて各通路に沿つて次
第に温度勾配が大きくなることが判明している。
各通路の高さ又は長さに沿つて起こる上記の温度
差のため、ブロツクの反復使用で温度勾配が更に
増大し、各鋳造作業間に通路を高温度から最低温
度まで低下するのに十分な時間が得られない。

本発明の目的は、従来の鋳型の冷却時に発生す
る種々の難点を克服できる新規で改良された金属
鋳造用鋳型と鋳型内に熱シールドを挿入する方法
を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明の金属鋳造用鋳型は、複数の垂直通路を
有し、液体冷却材に接続されかつ長手方向に伸び
るヘツダから上記通路内に伸びるスプレーパイプ
を経て液体冷却材が噴霧される側部ブロツクを有
する金属鋳造用鋳型で、上記通路の高さ方向の鋳
型温度差を最小限に維持するため上記通路の各々
にシールドが挿入された構成を有する。また、本
発明の金属鋳造用鋳型冷却材通路内に熱シールド
を挿入する方法は、金属鋳造用鋳型に形成された
冷却材通路の一部内に熱シールドを挿入する方法
において、冷却材通路の一端にシールド物質の扁
平シートを配置する過程、上記冷却材通路内にケ
ーブルを通し、該ケーブルを上記扁平シートの一
端に固定する過程、上記通路の反対端から上記ケ
ーブルを牽引して上記シートを通路内に引き込む
過程、上記扁平シートを上記通路内に密着嵌合す
る円筒状シールドに湾曲変形させ、該湾曲変形は
上記冷却材通路の一端内への引き込みによつて行
われる過程、上記ケーブルの牽引を継続し、上記
円筒状シールドを冷却材通路内の選択位置に配置
する過程、及び上記シールドから上記ケーブルを
分離する過程で構成される。更に、本発明の黒鉛
ブロツク冷却材通路内に熱シールドを挿入する方
法は、金属鋳造用鋳型の黒鉛ブロツクの冷却材通
路内に、扁平シート材料で作られた熱シールドを
挿入する方法において、上記冷却材通路に整列し
て、該ブロツク状に開放端円筒形成工具を配置す
る過程、上記円筒形成用工具と上記冷却材通路に
ケーブルを通す過程、該ケーブルの一端に、上記
通路の円周よりも大きい幅の金属シートを取付け
る過程、該ケーブルのたたんを牽引動力源に接続
し、該動力源を付勢し、上記シートを上記円筒形
成用工具を経て牽引して円筒形を形成する過程、
及び該形成円筒を冷却材通路の他端に牽引し、上
記ケーブルを上記円筒形から分離する過程で構成
される。

作 用 本発明の黒鉛ブロツク鋳型構造体では、高さ方
向に伸びかつ横方向に間隔をとつた複数の通路を
黒鉛ブロツク鋳型に設け、これらの各通路内に
は、鋳型ブロツクの長手方向に伸びる共通ヘツダ
に接続されたスプレー、即ち噴霧管が伸び出して
いる。これらの噴霧管にはスプレーノズルが設け
られ、冷却材として水のような冷却液がブロツク
の高さ方向に供給される。液体冷却源とこの反対
側の端部との間の温度勾配を最小限に維持する目
的で、ヘツダに隣接する通路又は孔の中には、黒
鉛に対する冷却材の冷却効果の伝達を低下する装
置が設けられる。この冷却速度は、黒鉛ブロツク
の高さ方向の温度勾配を減少するように、鋳型ブ
ロツクを構成する黒鉛の熱伝達特性を低下するシ
ールドを設けることによつて減少される。

詳記すれば、上記の各冷却液通路にはヘツダ端
部に隣接して金属製シールド（スリーブ）が挿入
され、鋳造間に放出される熱がこのシールドに伝
達される。この金属製挿入シールドは黒鉛よりも
熱伝導率が低いシールドがよいから、冷却材の噴
霧間に温度はかなり低下するが、この温度低下は
シールドのない黒鉛ほど大きくはない。

上記のシールドは長手方向に裂目のある円筒状
に構成されるから、黒鉛ブロツクを損傷すること
なく通路内で膨張及び収縮が可能である。これら
のシールドは各冷却液通路内に黒鉛との接触を保
持したまま密着挿入される。

本発明によれば冷却液通路内に金属製シールド
を挿入する新規な方法が得られる。これは黒鉛通
路の一端に、開放端円筒形成工具を挿入すること
によつて実施される。ケーブルを上記通路内に通
し、冷却液通路の円周よりも大きい幅の扁平金属
シートを上記円筒形成工具によつて引き抜いて、
金属シートを円筒管形状に曲げると、この円筒管
は引き抜き後、膨張して通路内壁に密着する。金
属シートを円筒形成工具の反対端まで通路内で引
き抜くのには動力装置が使用される。この反対端
まで達した時点で、円筒管はケーブルから分離さ
れる。本発明の他の特徴は下記の詳細な説明から
明かであろう。

実施例 添付図面には鋼鉄スラブを鋳造する黒鉛スラブ
鋳型１０を示す。このスラブ鋳型は、上部ブロツ
ク１２と、底部ブロツク１４と、２個の対向側部
ブロツク１８（１個のみを図示する）と、側部ブ
ロツク１８と接触する端部ブロツク１６とを含
む。側部ブロツク１８は、組立構造体に強度を与
える高強度の背板２４を有する型枠２２内の保持
板２０によつて保持される。上記の各ブロツク１
２，１４，１６及び１８は、これらの間に鋳造空
洞を形成する。ブロツク１２，１６及び１８は、
図示しない動力作動装置によつて鋳造位置及び分
離位置に移動される。

各側部ブロツク１８には、垂直方向の複数の円
筒状開放端を有する孔又は通路２６が設けられ
る。側部ブロツク１８の長手方向にはヘツダパイ
プ２８が伸び出し、このパイプは加圧水のような
適当な冷却液源に接続される。ヘツダパイプ２８
を通る冷却液流の制御は弁３０で行われる。ヘツ
ダパイプ２８から複数のスプレーパイプ３２が通
路２６内に伸び出す。各スプレーパイプ３２には
側部ブロツク１８に噴霧するスプレーノズル３４
が設けられる。蒸発しなかつた使用済みの水を適
当に排出するため、通路２６の下方にはトラフ又
は他の排水装置を設けてもよい。勿論、通路内に
噴霧される冷却液又は水は側部ブロツク１８から
熱を除去する。噴霧による温度低下は、黒鉛鋳型
が黒鉛酸化温度455℃になる時間を最小限にする
のに有効で、これは鋳造作業に有益である。上記
の冷却用構造体の初期の実施例の詳細な説明は前
記米国特許第3590904号明細書に記載されている。

上記の本発明装置を使用すると、ヘツダパイプ
２８に隣接する通路２６の端部における側部ブロ
ツクの冷却速度はこの反対端における冷却速度よ
り大きいことが発見された。この温度勾配は、約
121℃から316℃との間で変化する。ある極限状態
ではこの温度は室温から最高593℃までの間で変
化する。この大きさの温度勾配は、鋳造作業を遅
らせたり、また不良鋳造品を発生する原因となる
ため望ましくない。

本発明によれば、ヘツダパイプ２８に隣接する
黒鉛鋳型を通る熱伝達を低下する装置を設けるこ
とによつて上記の問題を解決する。これはヘツダ
パイプ２８に隣接する通路内に金属シールド３８
を設け、冷却液が、直接黒鉛に向けて噴霧され
ず、冷却液がシールド３８を経て冷却することに
よつて達成される。このため通路２６のシールド
部に隣接する黒鉛鋳型ブロツク１８の冷却速度は
遅くなると共に、シールドのない部分に隣接する
残りの黒鉛部分は従来と同様な熱損失速度を生ず
る。従つて、冷却材通路２６の両端間の温度勾配
は、大幅に減少されかつ安定化する。

シールド３８は好適にはステンレス鋼のような
耐食性材料で作られ、冷却水の曝露に対して抵抗
して酸化を防止すると共に通路２６内に曝露され
て時の温度下で引張強度を維持する。

本発明の好適実施例ではシールド３８は26ゲー
ジ（0.018インチ：0.46mm）タイプ301のステンレ
ス鋼で作られる。このシールド３８は重復縁４５
と４２を有する開放端円筒状に巻き、湾曲変形で
きる程度の充分な幅を有し、この円筒形シールド
は通路２６内に密着嵌合し、又この長さは通路２
６の過冷却部分を覆うのに充分な長さを有する。
重復縁４５と４２は分離可能であるから、121℃
〜316℃の温度範囲、かつ使用間に達すると思わ
れる593℃の高温度以下で円筒形シールド３８は
膨張収縮でき、鋳型構造体の損傷を防止すると共
に通路壁との接触を保持する。通路２６の長さの
少なくとも10％、好適には約25％の長さのシール
ドによつて、上記の適当な温度勾配の低下が達成
されることが判明した。

側部ブロツクの代表的大きさは、厚さ60.9cm
（24″）、幅60.9cm（24″）、76.2cm（30″）又は121.
9
cm（48″）で、高さは152.4cm（60″）〜299.7cm
（118″）である。冷却材の孔、即ち通路２６は、
通常、直径7.6cm（3″）でブロツクの幅に沿つて
20.3cm（8″）の中心間隔で設けられる。毎分当り
約0.5〜5.0ガロン又はこれ以上の流量が各スプレ
ーパイプ３２に維持される。

本発明によれば、第５図に示すようにスリーブ
又はシールド３８は金属シートＭで作られ、重復
縁４２と４５を有する円筒状伸縮シールド３８と
して湾曲変形される。この湾曲変形は、開放端ベ
ル型管形成工具４４を通してシートＭを牽引する
ことによつて行われ、管形成工具４４はヘツダパ
イプ２８の反対側の通路端部に配置される。

上記の牽引変形の目的は、トング又はクリツプ
５０を形成シールド３８の内側になる金属シート
Ｍの一端の表面に固定し、クリツプ５０を形成用
工具４４に向ける。次にケーブル４６を隣接ヘツ
ダパイプ２８の反対端から通路２６を通し更に工
具４４を通す。ケーブル４６のヘツダ端部は、ウ
インチやクレーンのフツクのような適当な牽引動
力源に接続し、ケーブル４８の他端はシートＭに
固着したトング又はクリツプ５０と分離可能に接
続する。フツク４８とケーブル４６に牽引力を加
えて工具４４を通して金属シートＭを牽引する
と、シートＭは円筒状シールド３８に湾曲変形さ
れて通路２６の内面に密着接触し、クリツプ５０
は他端（ヘツダ端部）から突出する。次に牽引力
を遮断してケーブル４６をクリツプ５０から分離
する。この状態では、外側に拡張しようとする弾
力を有するシールド３８は通路２６の壁に密着接
触する。クリツプ５０も除去できるが、鋳型装置
の使用状態に応じてシールド３８を除去する必要
がある場合にはクリツプ５０をそのまま残しても
よい。

発明の効果 上記の通り、この発明では、ヘツダに隣接する
通路又は孔の中には、黒鉛に対する冷却材の冷却
効果の伝達を低下するシールドが設けられる。鋳
型の冷却速度は、黒鉛ブロツクの高さ方向の温度
勾配を減少するように、鋳型ブロツクを構成する
黒鉛の熱伝達特性を低下するシールドを設けるこ
とによつて減少される。上記シールドは長手方向
に裂目のある円筒状に構成されるから、黒鉛ブロ
ツクを損傷することなく通路内で膨張及び収縮が
可能である。これらのシールドは各冷却液通路内
に黒鉛との接触を保持したまま密着挿入される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造を有する黒鉛鋳型の斜視
図である。第２図は本発明の黒鉛鋳型の一部を断
面で示す側面図である。第３図は本発明の鋳型構
造体の冷却材通路の端面断面図である。第４図は
第３図の４−４線拡大断面図である。第５図は黒
鉛鋳型に温度保持用シールドを組込むのに使用さ
れる方法を示す略示図である。 １０……黒鉛スラブ鋳型、１２……上部ブロツ
ク、１４……底部ブロツク、１６……端部ブロツ
ク、１８……側部ブロツク、２０……保持板、２
２……型枠、２６……冷却材通路、２８……ヘツ
ダ、３２……スプレーパイプ、３８……シール
ド、４２，４５……重復縁、４４……工具、５０
……クリツプ、Ｍ……金属シート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の垂直通路を有し、液体冷却材に接続さ
   れかつ長手方向に伸びるヘツダから上記通路内に
   伸びるスプレーパイプを経て液体冷却材が噴霧さ
   れる側部ブロツクを有する金属鋳造用鋳型で、上
   記通路の高さ方向の鋳型温度差を最小限に維持す
   るため上記通路の各々にシールドが挿入されてい
   ることを特徴とする金属鋳造用鋳型。 ２ 上記第１項記載の鋳型で、上記シールドがヘ
   ツダに隣接する通路内に配置されている金属鋳造
   用鋳型。 ３ 上記第２項記載の鋳型で、上記シールドは上
   記側部ブロツクの高さの少なくとも約10％の長さ
   だけ上記通路内に伸び出している金属鋳造用鋳
   型。 ４ 上記第３項記載の鋳型で、上記シールドは耐
   食性金属で作られている金属鋳造用鋳型。 ５ 上記第４項記載の鋳型で、上記シールドは伸
   縮可能な円筒状形状で、鋳造操作間の側部ブロツ
   クの温度が変化しても通路と密着接触を維持する
   金属鋳造用鋳型。 ６ 上記第５項記載の鋳型で、上記シールドは厚
   さ約0.46mm（0.018インチ）のステンレス鋼で作
   られている金属鋳造用鋳型。 ７ 上記第５項記載の鋳型で、上記伸縮円筒状シ
   ールドは該シールドの全長にわたり重復縁を有す
   る金属鋳造用鋳型。 ８ 金属鋳造用鋳型に形成された冷却材通路の一
   部内に熱シールドを挿入する方法で： 冷却材通路の一端にシールド物質の扁平シート
   を配置する過程、 上記冷却材通路内にケーブルを通し、該ケーブ
   ルを上記扁平シートの一端に固定する過程、 上記通路の反対端から上記ケーブルを牽引して
   上記シートを通路内に引き込む過程、 上記扁平シートを上記通路内に密着嵌合する円
   筒状シールドに湾曲変形させ、該湾曲変形は上記
   冷却材通路の一端内への引き込みによつて行われ
   る過程、 上記ケーブルの牽引を継続し、上記円筒状シー
   ルドを冷却材通路内の選択位置に配置する過程、
   及び 上記シールドから上記ケーブルを分離する過
   程、からなる金属鋳造用鋳型冷却材通路内に熱シ
   ールドを挿入する方法。 ９ 上記第８項記載の方法で、上記扁平シートの
   幅は上記通路の円周より僅かに大きく、縦方向に
   幅の狭い重復縁部を有するシールドが形成され、
   該シールドは上記通路の壁に対して弾力を加え、
   温度変化によつて膨張収縮できる熱シードル挿入
   法。 １０ 上記第８項記載の方法で、上記シートの長
   さは上記冷却材通路の長さの少なくとも約10％
   で、該シートは上記冷却材通路の一端に配置され
   る熱シールド挿入法。 １１ 金属鋳造用鋳型の黒鉛ブロツクの冷却材通
   路内に、扁平シート材料で作られた熱シールドを
   挿入する方法で： 上記冷却材通路に整列して、該ブロツク状に開
   放端円筒形成工具を配置する過程、 上記円筒形成用工具と上記冷却材通路にケーブ
   ルを通す過程、 該ケーブルの一端に、上記通路の円周よりも大
   きい幅の金属シートを取付ける過程、 該ケーブルの他端を牽引動力源に接続し、該動
   力源を付勢し、上記シートを上記円筒形成用工具
   を経て牽引して円筒形に形成する過程、及び 該形成円筒を冷却材通路の他端に牽引し、上記
   ケーブルを上記円筒形シートから分離する過程、
   からなる、黒鉛ブロツク冷却材通路内に熱シール
   ドを挿入する方法。