JPH03294057A - 中空鋳片の連続鋳造装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、中空鋳片の連続鋳造装置に関する。

この発明は、比較的薄肉の鋼管などの製造に利用される
。

［従来の技術］ 連続鋳造により最終製品管に近い中空鋳片を得ることが
できれば、高合金のような圧延加工不良材を始めとする
各種材質の金属管製造に大幅なコストダウンを期待する
ことができる。

このような中空鋳片を連続鋳造する装置は、従来より広
く検討されてきており、また種々の装置が提案されてい
る。

これらの装置の一つに、上方に向フて広がるように開口
する湯溜りを貫通して冷却鋳型に至るまで柱状中子を挿
入して冷却鋳型と柱状中子との間に環状の空間を形成し
、湯溜りに溶融金属を注入しながら冷却鋳型から中空鋳
片を引き抜き、中空鋳片を連続鋳造する装置がある。湯
溜りを上方に向って広がるように開口する形状としてい
るのは、注入された溶融金属の湯面変動の影響を小さく
するとともに、タンデイツシュなどから湯溜りへの湯の
供給を容易にするためである。冷却鋳型は湯溜りの下方
に配置されている。柱状中子は内部より冷却される。ま
た、鋳片と鋳型および柱状中子との焼付き防止、あるい
は鋳片の引抜き抵抗を小さくするために、冷却鋳型およ
び柱状中子は上下に振動される。このような装置に属す
るものとして、たとえば特開平１−１５０４３３号公報
あるいは特開平１−１５０４３４号公報の中空鋳片連続
鋳造用モールド装置がある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の中空鋳片の連続鋳造装置には、次のような問
題があった。

上記特開平１−１５０４３３号公報あるいは特開平ｌ−
１５０４３４号公報で開示された鋳造装置では、冷却鋳
型に接する鋳片外径側および柱状中子に接する鋳片内径
側の両方から溶融金属は凝固する。この結果、鋳片内部
に偏析が生しるという問題があフた。

また、湯溜りおよび冷却鋳型は、グラファイトなどの耐
火材で作られているが、この耐火材が溶融金属あるいは
鋳片に溶は込む。これにより、溶融金属あるいは鋳片を
汚染し、さらには湯溜りおよび冷却鋳型が損耗するとい
う問題があった。

そこで、この発明は偏析発生および溶融金属あるいは鋳
片の汚染を防止するとともに、鋳型の長寿命化を図るこ
とができる中空鋳片の連続鋳造装置を提供しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明の中空鋳片の連続鋳造装置は、るつぼ、高周
波誘導装置、鋳ぐるみ、鋳ぐるみ冷却装置、および鋳片
引抜き装置からなっている。

るつぼは、互いに電気的に絶縁された複数の導電性セグ
メントが上下に開口する円筒を形成するようにして円周
方向に沿って配列されて構成されている。セグメントの
数は、２〜士数個程度である。このセグメントの数は、
るつぼの大きさにもよるか、その中で溶融金属が浮遊し
、るつぼと溶融金属との間に安定した隙間が生じるため
には、少なくとも４個以上とするのが望ましい。各セグ
メントは銅などの導電性材料で中空に作られている。セ
グメントは、内部を貫流する冷却水により冷却される。

高周波誘導装置は、るつぼの外側にるつぼと同軸に配置
された誘導コイルを備えている。誘導コイルには、１ｋ
Ｈｚ〜１０　ＭＨｚの中高周波電流が供給される。周波
数は溶融金属の自由表面の安定性に関わり、中空賛片の
外面性状および凝固厚みの安定性、あるいは内面近傍の
組織性状を良好に保つ上で、通常１０ｋＨｚ以上である
ことが望ましい。また、誘導コイルも中空となっており
、内部を貫流する冷却水により冷却される。

鋳ぐるみは、るつぼと同軸にるつぼを貫通する管状体よ
りなっている。鋳ぐるみは、中空鋳片の内径側を形成す
るので、内外径、長さおよび材質は鋳造する中空鋳片に
よって決められる。

鋳ぐるみ冷却装置は、鋳ぐるみ内に挿入される冷媒供給
管を備えている。鋳ぐるみ冷却装置は、鋳ぐるみ内に冷
媒を下方より貫流させて鋳ぐるみを冷却する。冷媒とし
て、水、油、空気あるいは窒素などの不活性ガスあるい
はその混合体などが用いられる。

鋳片引抜き装置は、鋳ぐるみの外周に形成された凝固殼
と鋳ぐるみとを一体として引き上げる手段を備えている
。引上げ手段としては、回転駆動されるピンチロールな
どが用いられる。

第２の発明の中空鋳片の連続鋳造装置は、るつぼ、高周
波誘導装置、中子、中子冷却装置、および鋳片引抜き装
置からなっている。るつぼおよび高周波誘導装置は第１
の発明のものと同しである。

中子は管状をしており、高熱伝導性の材料たとえば銅、
カーボン、炭化けい素などで作られている。中子は、る
つぼと同軸にるつぼ内に挿入される。鋳片の凝固収縮に
応じて、中子は上方に向って先細りとすることが好まし
い。先細りのテーパーの大きさは０．５〜】、Ｏｔ程度
である。これにより、中子からの鋳片の分離がよくなり
、凝固殼の割れ、スティッキングあるいはブリードの発
生が防止される。また、鋳片とのスティッキングを防ぐ
ために、中子を振動させることが望ましい。

中子冷却装置は、中子の下部に接続され、管状中子内に
下方から冷媒を供給して管状中子を冷却する。冷媒とし
て、水、空気あるいは窒素などの不活性ガスあるいはそ
の混合体などが用いられる。

鋳片引抜き装置は、中子の外周側に凝固した中空鋳片を
引き上げる手段を備えている。引上げ手段として、回転
駆動されるピンチロールなどが用いられる。

このほかに、鋳造に用いられる装置、すなわち、溶融金
属あるいは固体金属（粒状のものが良い）の供給装置が
ある。前者に対応するものの例としてタンデイツシュお
よび注入ノズルがあり、後者に対応するものの例として
実施例にも記載したホッパーおよびフィーダーがある。

鋳造に用いられる材料は、鋼、チタン合金、ニッケル合
金その他の金属材料である。

［作用コ 誘導コイルに中高周波電流を供給すると、るつぼ内の鋳
造材料は誘導電流により発熱して溶融する。同時に、誘
導コイルを流れる中高周波電流により発生する磁場によ
って溶融した鋳造材料　（溶融金属）は、るつぼ内に閉
じ込められるような力を受ける。この結果、溶融金属は
るつぼ内で浮遊し、るつぼ内周面との間に隙間が生じる
。つまり、溶融金属とるつぼとは非接触の状態となる。

第１の発明では、るつぼの底部において鋳ぐるみの外周
面に接触する溶融金属は冷却され、凝固する。鋳ぐるみ
が引き上げられるにつれて、下方で形成された凝固殼の
上にさらに溶融金属が凝固し、凝固殼の厚みが増し、鋳
ぐるみと一体となった中空鋳片が得られる。中空鋳片の
厚みは鋳ぐるみの引上げ速度により調節することができ
る。

第２の発明も第１の発明と同様に中空鋳片が連続的に鋳
造されるが、中子の外周面に凝固殼が形成さね、中子か
ら凝固殼のみが引き抜かれる。

［実施例コ 第１図は第１の発明の装置の一例を示すものであって、
中空鋼鋳片の連続鋳造装置の縦断面図である。

中空鋳片の連続鋳造装置は、るつぼ１０、高周波誘導装
置］７、鋳ぐるみ２１、鋳ぐるみ冷却装置２４、鋳片引
抜き装置２７Ｊ３よび材料供給装置３１からなっている
。

るつぼｌＯは８個のセグメントｌｌが円周方向に０沿っ
て配列され、構成されている。るつぼ１０の内側は碗状
に凹んでおり、底部に鋳ぐるみ２１が挿通される貫通穴
】３が設けられている。セグメント１１は銅製であって
、冷却水流路１２が設けられており、中空となっている
。セグメントＩＩどうしは絶縁されている。セグメント
】】には冷却水管１６が接続されており、冷却水流路１
２を貫流する冷却水によりセグメント１１は冷却される
。

高周波誘導袋！ｆ１７は、るつぼＩＯの外側にるつぼ１
０と同軸に配置された誘導コイル１８を備えおり、誘導
コイル１８は鋼管よりなっている。誘導コイル１８には
冷却水管１９が接続されており、内部を貫流する冷却水
により誘導コイル１８は冷却される。また、誘導コイル
１８には、出力５０　ｋ！、周波数５０ｋＨｚの高周波
電源２０か接続されている。

鋳ぐるみ２１は管状をしており、長さは鋳造する中空鋳
片Ｐとほぼ同じ長さである。

鋳ぐるみ冷却装ｊｌｉ２４は、鋳ぐるみ２１内に挿入さ
れる冷却水供給管２５および冷却水排出管２６を備えて
いる。鋳ぐるみ冷却装Ｗ２４は、鋳ぐるみ２１内に冷却
水を下方より貫流させて鋳ぐるみ２１を冷却する。

鋳片引抜き装置２７は、回転駆動されるピンチロール２
８を備えている。ピンチロール２８は中空鋳片Ｐを挾圧
し、引き丑げる。

材料供給装置３１は、ホッパー３２およびフィーダー３
３からなフている。ホッパー３３は粒状鋼材を収納して
いる。

つぎに、上記のように構成された装置により中空鋼鋳片
を製造する方法について説明する。

まず、上端にダミーブロック３５を取り付けた鋳ぐるみ
２１を、るつぼ１０内を上方から貫通させるとともに、
鋳ぐるみ２１内に冷却水供給管２５を挿入する。一方、
ダミーブロック３５に冷却水排出管２６を取り付ける。

また、粒状鋼材をフィーダー３３からるつぼ１０内に装
入する。

このような状態で、鋳ぐるみ２１に冷却水を鋳ぐるみ冷
却装置２４により貫流させる。高周波電源２０から誘導
コイル１８に中高周波電流を供給すると、るつぼ１０内
の粒状鋼材は誘導電流により発熱して溶融する。同時に
、誘導コイル１８を流れる中高周波電流により発生する
磁場によって溶融した材料（溶鋼Ｍ）は、るつぼ１０内
で浮遊し、るつぼ１０と非接触の状態となる。るつぼ１
０の底部において鋳ぐるみ２１の外周面に接触する溶鋼
Ｍは冷却され、凝固する。鋳ぐるみ２１が引き上げられ
るにつれて、凝固殼ａの厚みが増し、鋳ぐるみ２１と一
体となワた中空鋳片Ｐが得ら九る。中空鋳片Ｐの厚みは
、ピンチロール２８の回転速度により調節する。

また、鋳造中は、フィーダー３３により粒状鋼材がるつ
ぼ１０内に適宜供給される。

第２図は第２の発明の装置の一例を示すものであって、
中空鋼鋳片の連続鋳造装置の縦断面図である。以下、第
１の実施例に示された装置または部材と同様のものには
同一の参照符号を付け、その説明は省略する。

中空鋳片の連続鋳造装置は、るつぼ１０、高周波誘導装
置１７、中子３７、中子冷却装置４１、中子加振装置４
５、鋳片引抜き装置２７、および材料供給装置３１から
なっている。

中子３７の本体３８は銅製の庇付円筒よりなっており、
本体３８は長さがるつぼｌＯの高さより若干長く、外径
は鋳造する中空鋳片Ｐの内径に実質的に等しい。また、
上端に向って先細りとなるように０．４９６の一定のテ
ーパーが付けられている。中子３７はるつぼ１０を貫通
してるつぼｌＯ内に挿入されている。また、本体３８の
内部には導水管３ｇが挿入されている。中子冷却袋＠４
１は、本体３８の下端に接続された冷却水供給管４２お
よび導水管３９の下端に接続された冷却水排出管４３を
備えている。冷却水は本体３８と導水管３９の間を通フ
て上昇し、本体３８上端に至り、ついで導水管３９内を
通って下降する。

冷却水は上昇する際に本体３８を冷却する。したがって
、本体３８は下部になるほど強く冷却される。

また、本体３８は加振袋［４５により高周波振動が与え
られる。

以上のように構成された装置による中空鋳片の連続鋳造
方法は第１の実施例と同様である。

なお、第１の発明において、鋳ぐるみを鋳造材料とは異
なる材質とすれば、クラッド中空鋳片あるいはクラッド
金属管を製造することができる。

［発明の効果］ この発明によれば、溶融金属はるつぼ内で浮遊し、溶融
金属とるつぼとは非接触の状態となる。

したがって、鋳型の損耗による溶融金属あるいは鋳片の
汚染を防止するとともに、鋳型の長寿命化を図ることが
できる。

また、凝固殼は中空鋳片の内径側から外径側に向って、
すなわち一方向に向フて形成されるので、中空鋳片内部
に偏析が発生することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の装置の一例を示すものであって、
管状鋼鋳片の連続鋳造装置の縦断面図、および第２図は
第２の発明の装置の一例を示すものであって、管状鋼鋳
片の連続鋳造装置の縦断面図である。 ｌＯ−・・るつぼ、１１・・・セグメント、１５・・・
絶縁板、１６・・・冷却水管、ｌ　７−・・高周波誘導
装置、１８−・・誘導コイル、１９・・・冷却水管、２
０・・・高周波電源、２１・・・鋳ぐるみ、２４・−鋳
ぐるみ冷却装置、２５−・・冷却水供給管、２６−−・
冷却水排出管、２７−・・鋳片引抜き装置、２８・−ビ
ンチロール、３１−・材料供給装置、３７・−中子、３
８・・・中子本体、３９−・・導水管、４１〜・中子冷
却装置、４２・・・冷却水供給管、４３−・・冷却水排
出管、４５・・・加振装置、Ｍ−溶鋼、ｐ−・中空鋳片
、ａ・−・凝固殼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに電気的に絶縁された複数の導電性セグメント
   が上下に開口する円筒を形成するようにして円周方向に
   沿って配列されたるつぼ、るつぼの外側にるつぼと同軸
   に配置された誘導コイルを備えた高周波誘導装置、るつ
   ぼと同軸にるつぼを貫通する管状の鋳ぐるみ、鋳ぐるみ
   内に挿入される冷媒供給管を備え、鋳ぐるみ内に冷媒を
   下方より貫流させる鋳ぐるみ冷却装置、および鋳ぐるみ
   の外周に形成された凝固殼と鋳ぐるみとを一体として引
   き上げる手段を備えた鋳片引抜き装置からなることを特
   徴とする中空鋳片の連続鋳造装置。 ２、互いに電気的に絶縁された複数の導電性セグメント
   が上下に開口する円筒を形成するようにして円周方向に
   沿って配列されたるつぼ、るつぼの外側にるつぼと同軸
   に配置された誘導コイルを備えた高周波誘導装置、るつ
   ぼと同軸にるつぼ内に挿入された管状中子、管状中子の
   下部に接続され、管状中子内に下方から冷媒を供給して
   管状中子を冷却する装置、および管状中子の外周面に凝
   固した中空鋳片を引き上げる手段を備えた鋳片引抜き装
   置からなることを特徴とする中空鋳片の連続鋳造装置。