JPH04134247U - 水平連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレークリングのコストアップを招かず、Ｏ
リングなどシール部材の耐用性を確保しやすいやり方
で、鋳造中のモールド内への空気の侵入を完全に防止す
る。 【構成】 モールド２と、ブレークリング１１以外の接
続用耐火物であるフィードノズル１２との間に、ブレー
クリング１１の外側空間を全周的にシールする部材とし
てＯリング２１を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は水平連続鋳造装置、すなわちタンディッシュとモールドとが連結され た状態で鋳造を行う連続鋳造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

水平連続鋳造装置は、水平に配置されたモールドを通して水平方向に連続鋳造 を行う装置で、図６のようにタンディッシュ１とモールド２とが連結されて使用 される点に特徴がある。直接に両者を連結するのは難しいため、実際には、溶湯 の通過口を有する環状の耐火物１０（接続用耐火物と呼ばれ、下記のブレークリ ング１１やフィードノズル（中間リング）１２・タンディッシュノズル１５など からなる）を介して連結がなされる。

【０００３】 一般的な縦型の連続鋳造装置とは異なる上記の構造に関連して、水平連続鋳造 装置には、1)溶湯４の凝固開始点を定めるために、モールド２の上流端にブレー クリング１１と呼ばれる特殊な耐火物（上記接続用耐火物１０の一つ）が装着さ れる、2)鋳片５とモールド２との間の焼付き防止や潤滑のために、鋳片５・モー ルド２間に鋳造方向へのオシレーションが与えられる−といった特徴も備わっ ている。したがって鋳造中は、たとえば鋳片５が引抜きロール３によって間欠的 に（引抜・停止などを繰り返しながら）引き抜かれ、モールド２内の初期凝固殻 ５ａは、ブレークリング１１の前面（下流向きの端面）から図のように間欠運動 に対応した形で形成されていくことになる。

【０００４】 ところがこうした点から、鋳造中のモールド２内に（したがって鋳片５の内部 に）空気の侵入する可能性がある。上記のオシレーション（間欠運動）によって 凝固殻５ａの端部がブレークリング１１の前面から離れる瞬間、両者間には、そ こに溶湯４が入り込むまでのわずかの時間ではあるが真空に近い負圧が生じ、そ れによってブレークリング１１の装着部分の微小な隙間（もちろん溶湯４の流出 は許さないわずかな隙間）からモールド２内に外気が侵入するのである。モール ド２の内に入った空気は、ブローホール５ｋなどの鋳造欠陥として鋳片５の内部 や表面付近に残る。

【０００５】 モールド２内への外気の侵入を防止する手段として、実開昭６４−３８１３６ 号公報の考案は、ブレークリング１１の外周にフランジ部分（鍔）を形成し、そ の部分とモールド２との間にシール用の耐熱性Ｏリングをはさむことを提案して いる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記公報に記載された外気の侵入防止手段は、つぎの点で完全なものとは言い がたい。

【０００７】 第一に、ブレークリングの外周にフランジ部分を設けることは、鋳造費用を大 幅に引き上げる結果につながる。ブレークリングは、冷却されているモールドと 高温度の溶湯との両方に接しながら凝固殻から機械的な力を受けるなど苛酷な環 境で使用されることから、高温強度のほか耐熱衝撃性・耐溶損性・耐摩耗性等が 格段にすぐれる必要があるうえモールドとの正確な接合を可能にするための機械 加工性も求められ、極めて特殊な、したがって高価なセラミックにて形成されて いるからである。つまり、鋳造コストに占める割合が全消耗品のうち最も高いと もいわれるブレークリングに対し、フランジ部分を設けてその寸法を拡大するこ とは、そのまま鋳造費用が増大することに相当する。また、ブレークリングは上 記のように厳しい使用環境にあるため、フランジ部分の追加によってその応力バ ランスが崩れる可能性もあることを考慮すれば、（コスト以外の）純技術的な側 面からみても上記手段は歓迎されないやり方だといえる。

【０００８】 第二に、耐熱性Ｏリングとして、同公報に記載のあるシリコンゴム製のものを 使用するにしても、ブレークリングに接触する使用条件下で十分な耐用性をそれ にもたせることは極めて難しい。つまり、Ｏリングが接触するブレークリングの 外周付近（上記のフランジ部分）の温度は、一般的に考えるなら、シリコンゴム の劣化温度をはるかに超えてしまう。詳しく述べると、1)上に説明した強度面お よびコストの面で、上記フランジ部分をブレークリングの中央付近から大きく張 り出させて形成することが難しく、2)耐熱衝撃性の条件から、ブレークリングの 材料として熱伝導率のごく低い（したがって断熱性の）セラミックを使用するこ とも難しい（現に広く使用されている窒化ホウ素（ＢＮ）も熱伝導率がかなり高 い）−ことから、そのフランジ部分への熱の伝導を十分抑制することは難しい のである。

【０００９】 第三に、ブレークリングとモールドとの間にはさんだＯリングによっては、ブ レークリングの前面への外気の侵入は防ぐことができても、その背面側への侵入 は全く防止できない。一定以上の速度で効率的に鋳造が行われる間は、図６のよ うに凝固殻５ａがブレークリング１１の前面から安定して形成されるが、水冷さ れたモールド２にブレークリング１１が接触してやや冷やされていることから、 溶湯温度の低い場合など鋳造条件によってはブレークリング１１の内周面からフ ィードノズル１２の前面にまで凝固殻５ａが延び得るのである。つまり、フィー ドノズル１２にかかっていた凝固殻５ａが、鋳片５とともに引抜き（間欠動作） をされる瞬間にブレークリング１１とフィードノズル１２との間から外気を引き 入れてしまう。要するに、モールド２内への空気の侵入が完全には防止されない ことになる。

【００１０】 本考案の目的は、ブレークリングのコストアップを招かず、Ｏリングなどシー ル部材の耐用性を確保しやすいやり方で、モールド内への空気の侵入を完全に防 止することのできる水平連続鋳造装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案の水平連続鋳造装置は、モールドと、ブレークリング以外の接続用耐火 物もしくはタンディッシュとの間に、ブレークリングの外側空間を全周的にシー ルする部材を設けたものである。ブレークリング以外の接続用耐火物としては、 前記したフィードノズルをはじめ、スライディングノズル、あるいはタンディッ シュの一部でもあるタンディッシュノズルなどがある。シールする部材のうちに は、Ｏリングや環状のガスケット・パッキン類、あるいはメタルタッチにて隙間 なく接合される部材その他を含む。

【００１２】

【作用】

本考案の水平連続鋳造装置においては、タンディッシュとモールドとが連結さ れた状態で、上記の部材により、ブレークリングの外側空間が全周的にシール（ 密封）される。したがって、鋳片とモールドとの間のオシレーションによって凝 固殻がブレークリングの前面もしくは背面の付近から間欠的に引きはがされると しても、その回りのどこからもモールド内には外気が侵入しない。

【００１３】 またこの点に関連してつぎの特徴がある。すなわち、 1) ブレークリングを特別な形状や構造にする必要がないので、そのコストの 上昇がなく、したがって鋳造費用の上昇もほとんどない。モールドと、ブレーク リング以外の接続用耐火物の一つかまたはタンディッシュとには、シール部材を 備えるための溝もしくは平滑面等を形成する必要があるが、その形成は部品の大 型化をともなわずに容易に行えるうえ、いずれの部品も材料費はブレークリング よりもかなり低いため、コスト増にはつながらない。なおこれらの部品は、ブレ ークリングほど厳しい使用条件下にあるものではないため、本考案の実施によっ て各部品自体が壊れやすくなったり鋳造の安定性が失われたりする恐れはない。

【００１４】 2) シール用の部材は、ブレークリングそのものには接触せず、それよりも低 温度になりやすいその外側の位置で、他の接続用耐火物もしくはタンディッシュ とモールドとの間に設けられることから、たとえばゴム製のＯリングであっても 十分な耐用性が保たれる。ブレークリング以外の接続用耐火物やタンディッシュ は、上記のコスト面や使用条件などから大径化が容易（従来もブレークリングよ りは大型である）なうえ、熱伝導率の低い材料を用いることも可能なので、シー ル用部材が装着される部分の温度を同部材の劣化温度以下にすることが難しくな いからである。なお一方のモールドについては、水などで冷却されているため、 該当部分は当然ながら容易に低温度にできる。

【００１５】 3) ブレークリングは、その前部（下流側）にあるモールドと後部（上流側） にある耐火物もしくはタンディッシュとの間で外側空間が全周的にシールされる ため、ブレークリングの前面ばかりでなく背面への外気の侵入も確実に防止され る。

【００１６】

【実施例】

図１(ａ)・(ｂ)に本考案の第一実施例を示す。図１(ａ)には、水平連続鋳造装 置のうちタンディッシュ１の一部やモールド２などについて示し、図１(ｂ)には モールド２の上流端付近（図１(ａ)のｂ部）の詳細を示してある。図示の水平連 続鋳造装置は、円形断面（モールド２等を変更すれば他にも適用できる）の鉄鋼 の鋳片５を鋳造するものである。

【００１７】 図１(ａ)に示すように、モールド２は、タンディッシュ１の出湯口に対し、い くつかの接続用耐火物１０を介して連結されている。タンディッシュ２は、鉄皮 １ａの内側に耐熱レンガなどの耐火物１ｂを張ったもの、またモールド２は、銅 合金製のモールドチューブ２ａの外側に仕切り管２ｂと水冷ジャケット２ｃなど を組み付けたものである。ジャケット２ｃの入口管２ｄから出口管２ｅにかけて 流される冷却水によりチューブ２ａが冷やされているため、タンディッシュ１に 保持されたうえ接続用耐火物１０を通ってモールド２内へ供給される溶鋼４は、 そこで外周から凝固殻５ａとなり、引抜き・停止を繰り返す間欠運動を与えられ ながら鋳片５として引き出される。

【００１８】 接続用耐火物１０としては、ブレークリング１１がモールド２（チューブ２ａ ）の上流端に装着され、その上流側に、フィードノズル１２・不定形耐火材１３ ・スライディングノズル１４・タンディッシュノズル１５がこの順に接続されて いる。スライディングノズル１４は、溶鋼４の通過口を有する三枚のセラミック 板を組み合わせ、ボルト１４ａによってそれらをタンディッシュ１に取り付けた もので、モールド２への溶鋼４の供給を開始および停止する。不定形耐火材１３ とは、モールド２に取り付けたフィードノズル１２の背面に、タンディッシュ１ との接続に先だって塗り付けたモルタル状の耐火材であり、タンディッシュ１と モールド２の接続の際にフィードノズル１２・スライディングノズル１４の両者 にはさみ込まれて固化したものである。

【００１９】 図１(ｂ)に示すように、ブレークリング１１は、外周にテーパ面１１ａが形成 されており、同様のテーパ面をもつモールドチューブ２ａの上流端にその一部を 嵌め入れられている。そしてフィードノズル１２が、そのブレークリング１１の 背面に前面を密着させ、押え金具１２ａにてモールド２寄りに押し付けられて固 定されている。ブレークリング１１を、モールド２に対しこのようにテーパ面１ １ａを接して押し込むかたちで装着したのは、それとチューブ２ａとの接触面圧 を高くして両者間への溶鋼４や凝固殻５ａの侵入を防止することと、ブレークリ ング１１を圧縮応力状態にして鋳造中の割れを防ぐことをねらいとする。一般的 に使用されるブレークリング１１は窒化ホウ素（ＢＮ）製、フィードノズル１２ はジルコニア(ＺｒＯ₂）製である。なお、図中の符号２ｆは、チューブ２ａと水 冷ジャケット２ｃとを組み付けるための固定環、また符号２ｇは、チューブ２ａ ・ジャケット２ｃ間の冷却水シール用Ｏリングである。

【００２０】 ブレークリング１１と、モールドチューブ２ａやフィードノズル１２との接触 面は上記のように密着度の高いものではあるが、前記した凝固殻５ａの間欠運動 にともなって微小な隙間から外気（空気）の侵入する可能性があるため、その防 止策として、この装置には下記の工夫を施している。すなわち、ブレークリング １１よりも外側で、フィードノズル１２の前面とモールドチューブ２ａの後端面 との間にＯリング２１をはさんで装着している。Ｏリング２１は、耐熱度の高い シリコンゴム製（劣化温度は約２３０℃）のもので、チューブ２ａの後端面に形 成した溝２ｘに、モールド２へのフィードノズル１２の取り付けの前に嵌め込ん でおくものとした。また、このＯリング２１に接するフィードノズル１２の前面 部分は平滑に仕上げてある。

【００２１】 凝固殻５ａの運動に起因して外気が侵入するとすれば、ブレークリング１１の 外周のテーパ面１１ａとチューブ２ａとの接触部、またはブレークリング１１の 背面とフィードノズル１２の前面との接触部をその経路とするが、上記によりこ の装置では、それらいずれの経路によっても外気の侵入することがない。Ｏリン グ２１によってシールした上記の位置は、いずれの経路で外気が侵入するとして も必ず通過する部分だからである。外気の侵入がないために、鋳片５の内部もし くは表面にそれに基づく欠陥が発生せず、鋳造品質が向上することになる。ただ し鋳造の開始直後に限っては、Ｏリング２１とブレークリング１１・フィードノ ズル１２・チューブ２ａの四者で囲まれた閉空間内の空気が、その内側つまり鋳 片５内に引き込まれる可能性がある。

【００２２】 なおＯリング２１は、ブレークリング１１の外径に比べてその径を大きくする ほど、フィードノズル１２の外周寄りの比較的低温部分に接触させられることに なり耐用上このましいが、逆に径が小さいほど、上記の四者で囲まれた閉空間の 容積が減るので、鋳造初期の鋳片５内への空気の侵入が早めに終息する。Ｏリン グ２１の耐用性に関しては、それの嵌まる溝２ｘをチューブ２ａの側に設けたこ とも好都合である。水冷されていてあまり温度が上昇しないチューブ２ａに対し て、図のように断面上の三方でＯリング２１が接触するからである。またフィー ドノズル１２の材料（ジルコニア）は極めて熱伝導率が低く、したがってその外 周付近の温度が上昇しにくいことも、Ｏリング２１の耐用性が高くなる理由であ る。

【００２３】 図２には、本考案の水平連続鋳造装置についての第二実施例を示している。図 において、前記第一実施例（図１）と同一名称の部品には同一の符号を付し、以 下で説明を繰り返すことは省略する。

【００２４】 この実施例の装置が第一実施例の装置と異なるのは、前記のＯリング２１に代 えて、二本のＯリング２２をフィードノズル１２とモールドチューブ２ａとの間 に装着したことである。二本のＯリング２２は互いに同じ材質（シリコンゴム） だが、径寸法がやや異なるため図のように半径方向に接して並び、チューブ２ａ の溝２ｙ内に保持される。シールが二重となることから、外気の侵入防止効果は 第一実施例の場合よりも高くなる。

【００２５】 なお、この例で使用したブレークリング１１は、前記のように外周にテーパ面 をもたず、ストレート部分１１ｂの後部に多少の大径部分１１ｃをもつ二段太さ のものである。それが図のように、チューブ２ａに対し、その端面に大径部分１ １ｃが当たるまでストレート部分１１ｂを嵌め込んで装着されている。このよう なブレークリング１１は、均一径のチューブ２ａに対するストレート部分１１ｂ の嵌め合い径を両者間に溶鋼が入らぬように定める必要があり、また強度上、前 記テーパ面からの圧縮応力が不必要でなければならないが、そういった条件を満 たす以上は接続用耐火物としてむしろ好ましい。テーパ面方式のブレークリング １１なら、チューブ２ａとの嵌め合い寸法のわずかな違いによって挿入深さ（し たがってチューブ２ａの端面より突出する寸法）が異なり、Ｏリング２１（また は２２）のはさみ付け状態を含めて接続後の各部品の位置関係が一定しないが、 図２のようなブレークリング１１なら、大径部分１１ｃの長さが一定である限り （この点は容易に実現される）、そういった位置関係の狂うことはないからであ る。こうしたブレークリング１１は、チューブ２ａとの間の密着度が前記のテー パ面方式のものほど高くはないが、二本のＯリング２２によりシールがなされて いるため、外気の侵入を防ぐ点では効果に遜色がない。

【００２６】 つづく図３は、本考案の第三実施例を示す。この例についても、第一または第 二実施例と同一名称の部品には同一の符号を付し、説明の繰り返しを省略する。

【００２７】 この実施例では、フィードノズル１２とモールドチューブ２ａとの間には一本 のＯリング２１を介装しただけだが、それを二本並べる代わりに、さらに外側の 別の部品間において外気の侵入を防いでいる。すなわち、チューブ２ａと水冷ジ ャケット２ｃとを組み付けるための固定環２ｆにＯリング２３およびＯリング２ ４を取り付け、それぞれを介して、チューブ２ａと固定環２ｆとの間およびフィ ードノズル１２と固定環２ｆとの間をシールしたのである。Ｏリング２１に達す るまでの外気は、Ｏリング２３・２４のいずれかの装着部分を通過しなければな らないことから、シールを二重に施した前記第二実施例と同様の効果がもたらさ れる。

【００２８】 図４の第四実施例は、図２に示した第二実施例と同様にフィードノズル１２と モールドチューブ２ａとの間に二本のＯリング２２をはさんでいるが、フィード ノズル１２のうちＯリング２２に接する外周部分１２ｂの温度を低くするよう、 その内側に凹部１２ｃを形成した例である。溶鋼に接するフィードノズル１２の 内側付近からその内部を経て外周部分１２ｂへ向かう熱が、この凹部１２ｃの分 だけ遠回りして伝導するため、Ｏリング２２などの径を大きくしなくても、温度 の低い外方にその装着部分を移したのと同じ効果がある。

【００２９】 この図４の例では、接続用耐火物１０のうちにスライディングノズルが使用さ れていない。接続用耐火物１０としては、ブレークリング１１に対するシールと は関係なく、鋳造装置の仕様や鋳造条件に応じ、各種の用途・材料・形状のもの が選択されて使用されるのである。したがって場合によっては、Ｏリングなどの シール部材を、フィードノズル１２以外の（もちろんブレークリング１１でもな い）他の接続用耐火物とモールド２との間に装着するのがよいこともある。

【００３０】 図５に示す第五実施例は、シール部材であるＯリング２５を、モールド２とタ ンディッシュ１との間に設けたものである。この例は比較的小型の鋳造装置に関 するが、接続用耐火物１０として、ブレークリング１１とタンディッシュノズル １５、および石綿状の耐熱ガスケット１６のみが図のように使用されている。接 続用耐火物１０の数が少ないのに関連してタンディッシュ１とモールド２がごく 近くに配置されることから、その両者の間にＯリング２５を装着したのである。

【００３１】 詳しく述べると、タンディッシュ１の前部において鉄皮１ａに円環状に突出部 １ｃを形成し、モールド２は、チューブ２ａの上流端付近をその突出部１ｃに入 る太さにしたうえ、その周面上に溝２ｚを設けてＯリング２５を嵌め込んだ。タ ンディッシュ１の側ではあらかじめノズル１５の前面にガスケット１６を仮づけ する一方、モールド２の側ではブレークリング１１とＯリング２５を該当箇所に 取り付けておき、鋳造に先だってそのモールド２をタンディッシュ１に組み付け ると、図の状態になる。この組み付けの際、突出部１ｃはモールド２の位置ぎめ （軸心あわせ）に利用できる。また、Ｏリング２５をモールド２の端面でなく周 面上に取り付けているので、タンディッシュ１とモールド２の組み付け完了前に それが脱落せぬよう注意する必要がない。Ｏリング２５によるシールが、各接続 用耐火物１０の寸法誤差や熱膨張などによる接続寸法の相違もしくは接触面圧の 変化とは関係ない点にも特長がある。

【００３２】 図の状態でモールド２を固定したのち鋳造を行うが、ブレークリング１１およ びガスケット１６の外側空間がＯリング２５で全周的にシールされているので、 モールド２の内側へ外気の侵入することはない。もし、Ｏリング２５の内側にあ る閉空間内の空気が鋳造初期等に問題になるなら、たとえば、突出部１ｃを通し て閉空間から外部に至る配管を設け、真空ポンプ等でその空気を除去しておけば よい。

【００３３】 以上、いくつかの実施例を紹介したが、本考案は、ほかにも下記のように実施 することができる。

【００３４】 1) シール用の部材として各種のものを使用することができる。モールドやタ ンディッシュ・接続用耐火物には熱膨張がともなうので、それに追随できるだけ の弾性を有するものが必要だが、ゴム製のＯリングのほかにも、プラスチック系 ・無機質系・金属系等の材料からなるガスケットやパッキン、あるいは、一般的 にはＯリングと呼ばれない形状のリング類が使用できる。装着部分の温度を低く できるので、使用可能な材料が多い。矩形断面の鋳片を得るための連続鋳造装置 なら、モールドや接続用耐火物の断面も矩形であることが多いので、シール用の 部材を矩形リング状にすべき場合もある。

【００３５】 2) 考案の装置を非鉄金属の鋳造にも使用できることは言うまでもないが、鋳 片を間欠的に引き抜くタイプの水平連続鋳造装置以外にも、本考案は適用可能で ある。たとえば、鋳片を一定の速度で連続的に引き抜きながら、モールドを（連 結されたタンディッシュとともに）オシレーションさせる装置においても、本考 案を適用して鋳片内への空気の侵入防止を図ることができる。また本考案の技術 的思想は、タンディッシュに対しモールドを下方に向けて（つまり水平ではない が）接続用耐火物を介し連結した連続鋳造装置にも転用できる。

【００３６】

【考案の効果】

本考案の水平連続鋳造装置は、ブレークリングの回りからモールド内への外気 の侵入を防止することにより、高品質の鋳片を鋳造する。それについて、a)ブレ ークリングのコストアップを招かない、b)シール部材の耐用性（寿命）を確保し やすい、c)ブレークリングの背面からの空気の侵入も防止されるため、溶湯の温 度が低いときなど、鋳造条件が最適でない場合等にも有効である−といった特 有のメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例であって、図１(ａ)は、水
平連続鋳造装置のうちタンディッシュの一部やモールド
などについての断面図、同(ｂ)は、同(ａ)におけるｂ部
（ブレークリング付近）の詳細図である。

【図２】本考案の第二実施例について、ブレークリング
付近を示す断面図である。

【図３】本考案の第三実施例についての上記と同様の断
面図である。

【図４】本考案の第四実施例についての上記と同様の断
面図である。

【図５】本考案の第五実施例に関するタンディッシュ・
モールド間の接続部を示す断面図である。

【図６】従来の一般的な水平連続鋳造装置を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ モールド ５ 鋳片 １０ 接続用耐火物 １１ ブレークリング １２ フィードノズル ２１・２２・２３・２４・２５ Ｏリング（シールする
部材）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレークリングを含む接続用耐火物を介
   しタンディッシュとモールドとが連結された状態で鋳造
   を行う水平連続鋳造装置であって、モールドと、ブレー
   クリング以外の接続用耐火物もしくはタンディッシュと
   の間に、ブレークリングの外側空間を全周的にシールす
   る部材を備えることを特徴とする水平連続鋳造装置。