JPH035046A - 金属鋳塊の連続鋳造用黒鉛鋳型装置 - 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〉 本発明は金属鋳塊の連続鋳造、殊に銅及び銅合金の板状
鋳塊の水平連続鋳造に適した黒鉛鋳型装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来金属の鋳塊、例えば銅及び銅合金の如き金属の板状
鋳塊等を製造するなめには第２図にその構造の概要を示
す如き水平連続鋳造用黒鉛鋳型装置が多用されている。

即ち、第２図はこの種の黒鉛鋳型装置の概要を示すもの
＼側断面図であって、１は黒鉛鋳型、２は黒鉛鋳型１に
外接する水冷銅ブロック、３は該水冷銅ブロック２を覆
いこれを補強保護するための鋼製被覆板である。黒鉛鋳
型１、水冷銅ブロック２及び鋼製被覆材３は複数個のボ
ルト４ａ、４ｂによって強固に緊締した上でフレーム材
１２によって一体に組立てられて鋳型装置Ａを形成し、
断熱材５及びシール材７を介して黒鉛鋳型１が水平を維
持されるようにして溶湯保持炉Ｂのライニング６に対峙
連結させである。黒鉛鋳型１は天板及び底板、並びに両
側板を所定の間隔を隔て２夫々相対峙させて固定し、一
端が水冷銅ブロック２から突出させて溶湯８の流入口を
形成し、他端は鋳塊１０の出口を形成するように両端が
開口する中空体を構成していて、その中空断面の口径は
鋳造する鋳塊の断面とほぼ同一の形状寸法となるように
形成する。水冷銅ブロック２は内部に冷却水を循環させ
るための通水路（図示せず）を形成する。

また９は鋳塊の凝固ゾーンである。

なお上記黒鉛鋳型１と水冷銅ブロックとの接合に際して
使用される結合ボルトの配列や数量は使用される鋳型の
寸法によって異なる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の金属鋳塊の水平連続鋳造用黒鉛鋳造装置において
は、上記したように多数のボルトを使用して黒鉛鋳型１
と水冷銅ブロック２の結合をはかっているのであるが、
このように多数のボルトによる結合を行なっても黒鉛鋳
型１と水冷銅ブロック２との密着性は必ずしも全面的に
完全なものとは云えない。例えば鋳造中において黒鉛鋳
型１には水冷銅ブロック２との熱膨張差等に基く歪み変
形が発生するために、殊に熱負荷の高い鋳塊凝固ゾーン
９付近においては十分に両者の密着性が確保されず、密
着部分はボルト締結部近傍のみで他の部分は殆ど両者間
に完全に隙間を生じているようなケースも稀ではない。

そこで鋳塊凝固ゾーン９付近における黒鉛鋳型１と水冷
銅ブロック２との接触面の密着性を高めるためにこの部
分におけるボルト設置密度を高めることも試みられたが
、そのようにすると黒鉛鋳型１に余りにも多数のボルト
穴が穿たれる結果、黒鉛材料に亀裂を生じ、場合によっ
ては鋳造不能に陥るなどの問題を生ずるためにその設置
密度には限界があり、その結果として黒鉛鋳型１と水冷
銅ブロック２との接触面には常時不可避的な非密着部を
生じ、これによるエアーギャップの存在によって黒鉛鋳
型１の鋳造金属に対する冷却効率の著しい低下が避けら
れなかった。

発明者の実測によると、上記したような従来から使用さ
れている黒鉛鋳型装置においては、例えば鋳造幅１ａｎ
当たりの設計冷却能を４０〜６０ＫＣａｌ／’ｍｉｎと
し、鋳造速度１００〜２００　ｍｍ／ｍｉｎにて銅若し
くは銅合金の鋳造を行なった場合にエアーギャップの存
在によって鋳塊凝固ゾーンにおける黒鉛鋳型表面直下の
温度は実に１１００℃付近或はそれ以上の温度に達し、
凝固温度から僅か数十度低い温度を示すに過ぎず、接触
面の全面に亘って密着性がほぼ完全に近い理想的な鋳型
装置における場合（黒鉛被覆形式の水冷式竪型連続鋳造
装置においでは、はぼこのような理想的形態を容易に取
り得るのでその実測値を採用した）の鋳塊凝固ゾーン付
近における黒鉛表面温度が約５００℃程度であるのに比
較するとその冷却効率が如何に低いかが判かる。

従って、上記したような構造を有する水平連続鋳造用黒
鉛鋳型装置においては、鋳塊凝固ゾーン付近における溶
湯乃至は鋳造金属の保有する熱を如何にして黒鉛鋳型１
から効果的に除去するかが重要な課題であった。

（課題を解決するための手段） 本発明は従来の水平連続鋳造用黒鉛鋳型装置における上
記した課題を解決することを目的とするものであって、
従来水冷銅ブロック２のみによって行なわれていた黒鉛
鋳型１を介しての鋳造金属の冷却を黒鉛鋳型１自体にも
冷却用の媒体を通ずる管路を設けることによって直接黒
鉛鋳型１からも鋳造する金属溶湯の抜熱を行ない得るよ
うにしなものである。

即ち、本発明においては鋳型装置における黒鉛鋳型１に
適宜径の貫通穴を穿ち、これに鋼管等の金属管を通すこ
とによって冷媒用管路を形成し、この管路内に高圧水な
どの冷却媒体を通過させるようにするものである。しか
して発明者らの実験によればこのような冷媒用管路は主
として黒鉛鋳型における凝固ゾーン対応部分等の最も熱
負荷が大きく、熱歪み等の発生によって水冷銅ブロック
との接触部の密着性が著しく不十分となるような箇所に
設けるのが効果的であることが判明した。

また本発明により凝固ゾーン付近の黒鉛鋳型にこのよう
な冷媒用管路を設けた場合、黒鉛鋳型の溶湯入口部付近
における過度の冷却による金属溶湯の早すぎる凝固や、
粘性の増大に伴う溶湯の鋳型への流入不足が発生して円
滑な鋳造が妨げられるようなことがあるので、場合によ
っては、その防止のために黒鉛鋳型における溶湯流入側
の水冷銅ブロックからの突出部を耐火断熱材によって置
換し、黒鉛鋳型における溶湯入口側端部付近における保
温性を高めてやることが望ましい。

（作用） 次に本発明による金属鋳塊の連続鋳造用黒鉛鋳型装置の
構成及び作用の概略について述べる。

第１図は本発明の詳細な説明するために示した装置の要
部側断面図である。なお、第１図において示される符号
は本発明に特有なものを除いて先に示した第２図で示さ
れたものと同様である。

第１図において示されるように、本発明の鋳型装置にお
ける基本的な構成は第２図に示される従来の鋳型装置と
変わるものでない。

しかして本発明においては黒鉛鋳型１における鋳塊凝固
ゾーン９相当部分に直接冷却のための冷媒用管路１１を
設けると共に第２図における黒鉛鋳型１の水冷銅ブロッ
ク２から突出する部分、即ち溶湯入口端部を耐火断熱材
５ａによって置換した。

冷媒用管路１１を設けるにあたっては、黒鉛鋳型１を構
成する黒鉛板の厚み方向のほぼ中央に厚みの約１７３の
径の穴を鋳造方向に直角に穿って、その穴に穴径とほぼ
同等の外径を有する比較的薄肉の鋼管を穴壁に密着する
ように圧入した。

この冷媒用管路１１に高圧水を通すことによって、鋳造
に際して最も熱負荷のかかる凝固ゾーン付近において黒
鉛鋳型からの直接的な抜熱が可能となるので、水冷銅ブ
ロック単独使用の場合に較べて格段に冷却効率を高める
ことが出来る。

また本発明においては黒鉛鋳型１を貫通する冷媒用管路
１１には薄肉の小径管が使用されているので、管体自体
が極めて柔軟性を有するために黒鉛鋳型１に熱変形を生
じた場合においても、冷媒用管路１１も黒鉛鋳型１に穿
った貫通穴の変形に対応して自在に変形することが出来
るのでこの種の熱歪み等による変形が起っても両者間の
密着性が十分に保持され、従って冷却効率の低下を招く
ようなことがない。

更に重要なことは、上記したように冷媒用管路１１を最
も熱負荷が大きく高温になりやすい鋳塊凝固ゾーン９近
辺の黒鉛鋳型１に配置したのでこの部分の冷却が効率的
に行なわれる結果、黒鉛鋳型１及び水冷銅ブロック２両
者の熱歪みによる変形が軽減されて両者間における間隙
、即ちエアーギャップの発生は大幅に減少するので水冷
銅プロ・ツク２自体による冷却効果も従来に較べて一段
と改善されるし、またこれらのことから従来の鋳型装置
に較べて一層合理的な冷却水の通水配分を行なうことが
出来、従ってより効率的な鋳型設計が可能となるために
鋳造生産性の向上が期待できるなと種々優れた波及効果
を生ずる。

なお、黒鉛鋳型１における冷媒用管路１１の設置は上記
した鋳塊凝固ゾーン９付近のみに限られることなく、鋳
塊の大きさ、形状等に応じ鋳塊凝固ゾーン９に加えて更
にその他の任意の箇所に設けることが出来ることは云う
までもない。

また黒鉛鋳型１の溶湯入口側端部に連設する耐火断熱材
５ａは鋳造に際して鋳型内に導入される金属溶湯８が黒
鉛鋳型１の管路１１による直接的な冷却により入口付近
で急激な温度低下を来し、この部分で部分的な凝固を起
こしなり、溶湯粘度が低下して操業に支障を来すことを
防止する役割を果たすものであるから、鋳造温度に耐え
かつ鋳造金属合金と反応しない材質のものが用いられ、
例えば銅及び銅合金の場合であればハイアルミナキャス
タブルの如きものが推奨される。

本発明の連続鋳造用鋳型装置の上記以外の部分の構造は
第２図に示した従来装置のものに準するので説明を省略
する。

次に本発明の実施例について述べる。

（実施例） 第１図に示すような水平連続鋳造用黒鉛鋳型装置を用い
て厚さ１８ｍｍ、幅５５０　ｍｍの純銅の板状連続鋳造
塊を鋳造するに際して、黒鉛鋳型１の天板及び底板に厚
み３０ｍｍの黒鉛板を使用して、水冷銅ブロック２に所
定の冷却水流通路（図示せず）を設けるとともに黒鉛鋳
型１の溶湯流入側端部から２５ｍ及び７５ｍｍの位置の
厚み方向はぼ中央に１０ｎｙｍφの０ 貫通穴を鋳造方向に直角即ち幅方向に穿ち、この貫通穴
に内接するような外径を有し、且つ鋳型幅よりも若干長
い長さを有する肉厚１．０ｍの薄肉鋼管を押し込んでそ
の両端各数十ｍの鋳型の幅方向両端に突き出るように挿
入し、その両端部を夫々冷却水の給排水管（図示せず）
に接続しな。この場合の冷却水系統は従来の水冷銅ブロ
ック２に施す冷却水系統と共通にしてもよいが、操業中
鋳型の熱的変形に伴う管路の座屈圧潰等を防止する意味
から独立系統とし高圧水を用いるようにすることが望ま
しい。

この様にして黒鉛鋳型１に冷媒用管路１１を設けた黒鉛
鋳型装置Ａを使用して、管路１１に冷媒として温度２６
℃、圧カフｋｇ／Ｃｘｎの高圧水を供給して保持炉Ｂに
装入した１１８０℃の純銅溶湯を黒鉛鋳型１内に導入し
て鋳造を行なったところ、平均３８０　ｍｍ／ｍｉｎの
鋳造速度で順調な連続鋳造を行なうことが出来た。この
鋳造速度は従来の冷却を水冷銅ブロック２のみに依存し
た鋳型装置を使用した場合の平均鋳造速度１００〜２０
０　ＩＴｆｆｎ／’ｍ！ｎに較べて約２１ 〜３倍であり、本発明によるときは著しく鋳造生産性を
向上させることが出来ることが判かる。なお、得られた
板状鋳塊１０の品質は従来の方法で得られたものと同様
で何等欠陥の発生が見られなかった。

また念の為に本発明の鋳型装置における鋳型冷却能の測
定を行なったところ、黒鉛鋳型１の冷媒用管路１１設置
部位における鋳型表面温度は約７００℃であって抜熱効
果は極めて高く、また冷媒用管路１１における冷却水の
持ち去り熱量は鋳造板幅１印当たり約４０ＫＣａｌ／…
ｉｎであり、これと水冷銅ブロックにおける冷却水の持
ち去り熱量の４０〜６０Ｋｃａｌ／…ｉｎとを合せると
本発明による鋳型装置は従来のものに較べて約２倍の冷
却能を有することが判かっな。

また本実施例においては黒鉛鋳型１の溶湯入口側端面に
連続して長さ５０ｍｍに亘ってハイアルミナ質キャスタ
ブルによる耐火断熱材５ａを保持炉Ｂ側に向かって拡大
するテーパー状に施したが、このようにすることによっ
て、黒鉛鋳型１の冷媒用２ 管路１１に鋳造開始前に冷却水を導入するようにしても
黒鉛鋳型１の溶湯入口部付近における溶湯の早すぎる凝
固による鋳型内への給湯不足が防止され順調な鋳造を行
なうことが出来ることが確認された。また黒鉛鋳型１に
おける冷媒用管＃１１１による冷却によって鋳型を構成
する黒鉛板に対する悪影響も見られなかった。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明の連続鋳造用黒鉛鋳型装置に
おいては黒鉛鋳型自体に冷却媒体を通ずる管路を配設す
ることによって従来の水冷銅ブロックによる冷却に加え
て黒鉛鋳型よりの直接冷却を行ない得るようにしたので
、従来のこの種装置では見られない高い冷却効率の鋳型
装置を提供することが出来、またその構造は鋳型装置に
おける基本的構造に大きな改変を加えることなく、黒鉛
鋳型構成材として消耗材である黒鉛板の穴開は加工及び
金属管の挿入と云う単純な改造によるのみでよく、しか
も、その鋳造生産性を大幅に向上することが出来るので
経済的効果の極めて高い発明３ であると云うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属鋳塊の連続鋳造用黒鉛鋳型装置の
１実施態様を示すものにおける要部側断面図、第２図は
従来の連続鋳造用黒鉛鋳型装置の概念的側断面図である
。 １・・・黒鉛鋳型、２・・・水冷銅ブロック、３・・・
鋼製被覆材、４ａ、４ｂ・・・ボルト、５．５ａ・・・
耐火断熱材、６・・・保持炉ライニング、７・・・シー
ル材、８・・・溶湯、９・・・凝固ゾーン、１０・・・
鋳塊、１１・・・冷媒用管路、１２・・・フレーム材、
Ａ・・・鋳型装置、Ｂ・・・溶湯保持炉

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属鋳塊を得るための水平連続鋳造用の黒鉛鋳型
   と、該黒鉛鋳型に外接して鋳型を冷却する水冷銅ブロッ
   クと、該水冷銅ブロックを外側より補強する銅製被覆板
   とを一体に組合わせてなる黒鉛鋳型装置において、黒鉛
   鋳型に冷却媒体を通ずる管路を配設してなる金属鋳塊の
   連続鋳造用黒鉛鋳型装置。
2. （２）冷却媒体を通ずる管路を黒鉛鋳型の溶湯凝固ゾー
   ンに相当する部分に設けた請求項１記載の金属鋳塊の連
   続鋳造用黒鉛鋳型装置。
3. （３）黒鉛鋳型の溶湯流入側端部に耐火断熱材を連設し
   た請求項１又は２記載の金属鋳塊の連続鋳造用黒鉛鋳型
   装置。