JPH06206Y2 - 金属の連続鋳造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は金属の連続鋳造装置に係り、特に強制冷却モー
ルドの内周面へ気体および／または潤滑油を均一かつ安
定に供給するための装置に関するものである。

［従来の技術］ 金属、特にアルミニウムやマグネシウム等の非鉄金属の
連続鋳造においては、強制冷却された筒状モールドの上
流端に金属溶湯溜（ヘッダー）を接続し、該モールドの
下流端より凝固鋳固まりを連続的に引き出す機構を設け
た金属の連続鋳造装置が広く採用されている。

金属の連続鋳造には、垂直連続鋳造と水平連続鋳造とが
ある。

第４図は、垂直連続鋳造法で採用されるホットトップ連
続鋳造装置の一例でヘッダーの内周下端面が筒状モール
ドの内側に張り出してオーバーハングを有する形式の装
置の縦断面図である。かかる連続鋳造装置では、筒状モ
ールド１自体の冷却内壁面と、モールド内部に形成され
た冷却水流路２から噴射口３を経て放出される冷却水と
により鋳塊の冷却が行なわれ、また溶湯８はオーバーハ
ング５を有するヘッダー４に一旦保持され、そして連続
的に凝固部７に供給される。

連続鋳造においては、溶湯または鋳塊とモールドとの焼
き付きを防ぎ、良好な鋳塊鋳肌を得るためにモールド内
壁面は潤滑面にしておく必要があり、例えばモールド内
壁面に潤滑油を供給することが行なわれる。また、鋳肌
の改良のためにオーバーハング部直下に空気等の気体を
導入する方法も提案されている（特公昭５４−４２８４
７号等）。気体および／または潤滑油は、ヘッダー４の
下部とモールド１の上部の間に形成された溶湯が差し込
まない程度の狭いスリット９より、オーバーハング５の
下に導入されている。潤滑油は、図示するようにモール
ド内壁面上部に開口された潤滑油供給口１０より導入す
ることもある。

この種の方式は、水平連続鋳造装置にも採用され、その
一例が特開昭６１−７１１５７号に開示されている。

このように、従来はモールド内への空気等の気体や液状
潤滑油の供給は、溶湯が差し込まない程度の狭いスリッ
トや溝、あるいは細孔等を通して行なわれている。

［考案が解決しようとする課題］ 上記のごとき連続鋳造装置においては、気体や液体潤滑
油の供給流路となるスリット、溝、あるいは細孔等は溶
湯が差し込まない程度の微細寸法であると共に、鋳型内
周面に気体や潤滑剤を均一に分散供給させることが必須
要件である。しかしながら、これらの要件は未だ充分に
満足されていないのが現状である。

このような問題はモールドが比較的小さいビレット（鋳
棒）の場合におけるよりも、モールドが大型となるスラ
ブ（圧延用矩形断面鋳塊）において一層その困難性を増
している。

すなわち、ヘッダーは高温の溶湯に接し、一方モールド
は溶湯に接する面と水で冷却される面があって、材質自
体の熱膨張係数の差や形状やサイズの影響を受け、ヘッ
ダーやモールドにねじれ、歪みが生起することは不可避
であり、かかるねじれや歪みによって気体や潤滑油の流
路の微細開口寸法に変化をもたらし、これによって気体
や潤滑油の供給は著しく不均一化し、良好な鋳塊鋳肌が
得られ難くなっていることが見出された。

水平連続鋳造装置においては、上記の熱的影響は一層大
きい。すなわち、溶湯に及ぼす重力の偏移に対応して気
体や潤滑油の供給流路、開口はあらかじめ精細に設計、
調整されているが、これらの配慮は上記熱的影響により
無に帰し、良好な鋳塊鋳肌は得られ難い。

本考案は、これら気体や潤滑油供給用の細孔、スリット
等がヘッダーやモールドの加熱や冷却によるねじれや歪
みによって生ずる気体や潤滑油の不均一供給を解決し、
良好な鋳肌の鋳塊を安定して鋳造することを目的として
なされたものである。

［課題を解決するための手段］ 上記した課題を解決するために、本考案者らはモールド
およびヘッダーの歪みが気体や潤滑油の通路への影響を
少なくし、均一分散供給することに成功し本考案を完成
した。

すなわち本考案は、強制冷却された筒状モールドの上流
端に金属溶湯溜（ヘッダー）を接続し、該モールドの下
流端より凝固鋳塊を連続的に引き出す機構を設けた金属
の連続鋳造装置において、金属溶湯溜（ヘッダー）とモ
ールドの間より気体および／または潤滑油を供給するに
際し、該ヘッダー下面およびモールド上面との間に薄い
インサート板を挟み、更にヘッダー下面とインサート板
との間に耐火繊維層を装入したことを特徴とする金属の
連続鋳造装置である。

ここで、インサート板とはスリットに挟み込む環状板体
であり、材質は金属、セラミック等であって金属溶湯を
汚染しないもので、且つある程度の耐熱性があれば可能
であり、例えばアルミニウムの鋳造に際してはアルミニ
ウム板で充分使用できる。

厚みはスリットも比較的狭いものであるし、また後に説
明するがある程度弾力があって柔軟性が必要であるの
で、アルミニウム板の場合では０．０５〜１．０mm程
度、好ましくは０．２mm程度の厚みのアルミニウム板が
好ましい。

耐火繊維としては、耐熱性があり金属溶湯に不活性の繊
維であれば良いが、特に金属溶湯に濡れにくい材質のも
のが好ましい。例えばアルミニウム溶湯にあっては炭素
繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維などから作られた
不織布や織布である。耐火繊維層の装入組み立て状態の
厚さは０．２〜３mm程度のものが使用できる。これらの
材質は弾力性、クッション性があって機能的に満足でき
るものである。以下、図面によって本考案を説明する。

第１図は、本考案による装置の一例であり、圧延用矩形
断面鋳塊に使用する装置のモールドの短辺方向縦断面を
示している。すなわち、本図面では潤滑油供給口１０と
気体供給口６を内部に穿設されているモールド１と、そ
の上部にヘッダー４が設けられており、モールドとヘッ
ダーは図示してない上下貫通ボルトとナットによって緊
密に結合している。気体供給口はヘッダーとモールドの
間からオーバーハング５の下に向けて開口している。イ
ンサート板１３と繊維層１２はこの間に挟まれていて、
気体供給口の開口部を調節している。

第２図は、気体および潤滑油の流路として別の実施例を
示している。

図は、モールド上面の斜視図で、気体はモールド上面の
環状溝１４より導入され、モールド内部へ向けて一定間
隔に設けられた分配溝１５を経て供給される。潤滑油は
モールド内部に配設された環状管路１６より立上り管路
１７および一定間隔に設けられた水平分配溝１８を経て
供給される。

本考案のインサート板はこの上面に載置され、更にイン
サート板の上に図示していないが、耐火繊維層が装入さ
れ、その上部にヘッダーが圧着接続される。

第３図は第２図の装置のモールドとヘッダーの境界部分
をモールド内習壁側から見た正面部分拡大図である。

第３図（ａ）は使用前の状態で、ヘッダー４とモールド
１の間に耐火・断熱繊維層１２およびインサート板１３
を挟んだものである。この場合、モールドあるいはヘッ
ダーは熱のために歪みを生じてこの間隔が大きく変化す
るが、第３図（ｂ）に示すごとく耐火・断熱繊維層の弾
性によりインサート板はモールドの変形に追随し、気体
および潤滑油の供給口の開口度を均一に維持して、その
供給量を均一に維持することが可能となった。

これが、単にインサート板のみであるとモールドの変形
に確実に追随できず、例えば第３図（ｃ）の如くなり、
気体や潤滑油の供給の不均一化あるいは溶湯の差し込み
んどを生じて鋳造そのものを不能とする危険さえある。

一方、ヘッダーとモールドの間に無機系の耐熱性繊維を
挟み、金属を連続鋳造する概念は以前からあったが、単
に繊維を挟んで鋳造するだけでは鋳造中に溶融金属に繊
維がくっついて引きちぎられ、鋳塊表面に巻き込まれる
だけでなく、引きちぎられて出来た孔に溶融金属が差し
込んでトラブルの原因となることがわかっており、改善
が求められていた。

しかし、溶融金属に濡れにくい繊維を使用するときはこ
のトラブルは避けられることがわかった。

この場合、耐火繊維層はヘッダーやモールドの歪みに対
してはよく追随して変形するが、気体や潤滑油の供給口
の開口度を調整する機能がないため、繊維層全体から気
体等が放出される形となり、開口度の調整には問題が残
る。

このように気体や潤滑油の供給口の開口度を調整するた
めにはインサート板と耐火繊維層の併用が必要であり、
この２者を本考案の如く組み合わせた場合に初めて顕著
な効果が発揮できる。

第２図はモールド上面の気体および潤滑油供給流路の一
例（斜視図）であって、気体や潤滑油のそれぞれの供給
口溶湯側に開口しており、この上面いは同一平面となっ
ている。このため、この上面にインサート板が密着すれ
ば、モールドやヘッダーが多少歪みができても開口部は
全く影響を受けず、同一の面積を維持できることが判
る。

［実施例］ 第２図に示すごとき気体および潤滑油供給流路を持つ筒
状モールド上流端にヘッダーを接続し、この中間にイン
サート板として０．２mmのアルミニウム板を挟み、更に
ヘッダーとインサート板との間にＩＣＩ社（英）製サフ
ィールペーパー（商品名）、（厚さ１mm、面積当り重量
０．０１５ｇ／cm²、成分９９％Ａｌ₂Ｏ₃）を装入し、
加圧気体として空気を用い、潤滑油としてヒマシ油を使
用した。ヒマシ油は気体圧よりわずかに高い圧力でアル
ミニウム１トン当り５０mlを供給しながらスラブ（圧延
用矩形断面鋳塊）の鋳造を行なった。

鋳造中は空気圧は調整しなくとも一定を保ち、油圧（供
給量）も安定しており、操業は容易である。また、長時
間運転してもサフィールペーパーがアルミニウム溶湯に
より引きちぎられたり、溶湯の差し込みによる鋳造上の
トラブルは全く発生しなかった。

［効果］ 本考案による潤滑油や気体を供給する流路を形成した連
続鋳造装置においては、モールドとヘッダーとの間に薄
いインサート板（アルミニウム板）を挟み、更にヘッダ
ーとインサート板の間に薄い耐火繊維層を入れる構造と
することにより、熱によるヘッダーやモールドのねじれ
や歪みを吸収して気体や潤滑油の供給口の変化を効率的
に防止し、気体や潤滑油の供給の均一分散性を維持し、
これによって良好な鋳肌の鋳塊を安定して連続鋳造を行
なうことができることとなった。特に圧延用スラブ等の
大型鋳塊の連続鋳造に適用してその効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１〜第３図は、本考案に使用される連続鋳造装置の部
分的断面図である。 第４図は、従来の金属の連続鋳造を説明するための装置
概念図である。 １．モールド ２．冷却水流路 ３．噴射口 ４．ヘッダー（溶湯溜） ５．オーバーハング ６．気体供給口 ７．凝固部 ８．溶湯 ９．スリット 10．潤滑油供給口 11．シーリング 12．繊維層 13．インサート板14．環状溝 15．分配溝 16．環状管路 17．立上り管路 18．水平分配溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】強制冷却された筒状モールドの上流端に金
   属溶湯溜（ヘッダー）を接続し、該モールドの下流端よ
   り凝固鋳塊を連続的に引き出す機構を設けた金属の連続
   鋳造装置において、金属溶湯溜（ヘッダー）とモールド
   の間より気体および／または潤滑油を供給するに際し、
   該ヘッダー下面およびモールド上面との間に薄いインサ
   ート板を挟み、更にヘッダー下面とインサート板との間
   に耐火繊維層を装入したことを特徴とする金属の連続鋳
   造装置。