JPH0999345A - ビームブランク鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】経済的で且つ長辺側鋳型ブロックの冷却溝を任
意に設定できるビームブランク鋳造用鋳型を提供する。 【解決手段】ビームブランク鋳造用鋳型の長辺側鋳型ブ
ロックにおいて、銅又は銅合金よりなる薄肉の銅板１を
長辺側鋳型ブロックの溶鋼注入面の形状に沿って曲げ加
工し、この銅板１の溶鋼注入面と反対側の面に、内ねじ
加工を施したボス・スタッド４を多数個溶接し、前記銅
板１との間に任意の冷却水路３を形成するためのバック
アッププレート２を内ねじ付きボス・スタッド４と対向
するように配置し、このバックアッププレート２に嵌挿
したボルト５を前記内ねじ付きボス・スタッド４に締着
せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄鋼の連続鋳造
に利用する新規な鋳型に関するものであり、更に詳しく
は、建材用として利用されているＨ型鋼を鋳造するビー
ムブランク用鋳型のフィレット及びウェブ部のある長辺
側鋳型ブロックの新規な構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のビームブランク鋳造用鋳型
の水平方向についての概略断面構造を示している。ま
ず、長辺側鋳型ブロック１０は中央部に縦方向に沿って
突湾部を有している。Ｈ型鋼の連続鋳造を行うには、一
対の長辺側鋳型ブロック１０を中央の突湾部が所定距離
を隔てて相対向するように配置すると共に、その両側に
表面が略平坦な一対の短辺側鋳型ブロック２０を配置し
て、これらの二対の鋳型ブロックで四方から囲まれる断
面が略Ｈ型となる空間３０を形成し、この空間３０に上
側から溶鋼を注入するものである。注入された溶鋼は鋳
型により抜熱されて凝固し、下側からＨ型鋼として引き
抜かれるものである。なお、各鋳型ブロック１０，２０
には、それぞれ冷却溝１１，２１が設けられており、冷
却水を循環されている。

【０００３】従来、ビームブランク鋳造用鋳型の長辺側
鋳型ブロック１０を製作するには、厚肉の無酸素銅・銀
入り銅・クロム銅・クロムジルコニウム銅を準備し、機
械加工によって削り出すのが一般的であり、利用した銅
材の大半（８／９乃至９／１０）を無駄に廃棄して極め
て不経済であった。しかも、鋳型の構造上、冷却溝１１
の構造に著しい制約を受けており、現状では、鋳型材自
体の上下側面の、それも出来るだけ鋳型内壁に近い部分
を選んで穴を設けることで対処している。従って、必ず
しも機能上必要な箇所に必要な水量を供給できる通水路
を形成できるとは限らないという問題があると同時に、
通水路用の穴の加工やその端末処理に多大な時間と労力
を必要としている。

【０００４】すなわち、従来の長辺側鋳型ブロック１０
に冷却溝１１を形成する場合、中央部に設けられた突湾
部を含めて均一な冷却効果を得るためには、図５（ａ）
に示すように、長軸の工具Ｔ１を用いて、鋳型ブロック
１０の縦方向に沿って冷却溝１１を形成せざるを得な
い。また、この冷却溝１１に鋳型ブロック１０の背面
（溶鋼注入面と反対側）に配置される水箱から通水する
ためには、図５（ｂ）に示すように、鋳型ブロック１０
の背面から、冷却溝１１に到達するような穴１３を多数
形成しなければならない。しかも、各冷却溝１１は互い
に独立していてはならず、内部で横方向に連絡している
必要があるので、その機械加工は極めて難しい。その
上、機械加工後、冷却溝１１の両端は水漏れしないよう
に塞ぐ必要がある。図中、Ｔ２は穴明け工具、Ｔ３はタ
ップ付け工具、１４は水箱への装着用のタップ、Ｊは治
具である。このように複雑な加工を施してもなお、均一
な冷却効果を得ることは非常に困難であり、現実には、
冷却溝１１に流路調整棒と呼ばれる断面が略半月状の部
材を挿入して、微妙な流路調整を施しているものである
が、それでも均一冷却性を達成できないことが多く、鋳
片の品質低下の原因となっている。

【０００５】このようにして製作した鋳型ブロックは、
通常、銅面を保護すると共に、鋳片に銅が混入すること
を嫌って、クロム、ニッケル、ニッケル−鉄合金、ニッ
ケル−リン合金、ニッケル−ホウ素合金、ニッケル−コ
バルト合金等で被覆され、磨耗して銅面が露出する度に
表面被覆膜を完全に切削除去して再生されるのが一般的
な利用方法である。従って、再生の度に銅板の厚みを幾
らか減少し、いずれ廃棄されることになる。再生可能な
回数は、通常３回迄、多くて５回を限度としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】既に述べたように、ビ
ームブランク鋳造用鋳型の長辺側鋳型ブロックは、目的
とする形状を得る為に、必要以上の銅材を準備し、多大
な時間と労力を掛けて製作されている。その上、僅か数
回の再生で寿命となり、廃棄されているのが実状であ
る。また、鋳型の構造的な制約から良質の鋳片を鋳造す
る為に必要な冷却溝の構造を自由に設けることが不可能
であった。さらに、従来の鋳型は、経済的に見ても冷却
機能的に見ても極めて不十分であった。

【０００７】本発明は、従来の鋳型の持つ問題点を全て
解決し、経済的で且つ長辺側鋳型ブロックの冷却溝の設
定を任意に実施し得るビームブランク鋳造用鋳型を提供
することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決する手段について鋭意検討した結果、ビームブ
ランク用鋳型の短辺側鋳型ブロックやブルーム用鋳型で
利用されることもある銅板の反溶鋼接触面に固定用のＳ
ＵＳ製スタッドボルトをスタッド溶接して成るいわゆる
スタッドボルト溶接構造の鋳型を製作できれば、上記の
問題が一挙に解決できるという知見を得た。

【０００９】まず、図６に示すように、薄肉の銅板１を
プレス加工によって曲げ加工し、機械加工により一定寸
法にしたものを準備し、ＳＵＳ３０４製スタッドボルト
１２の銅板１に対する溶接性や構造を含めた問題点を検
討した。その結果、図６に示した斜面域ａに相当する部
分のスタッドボルトの溶接が問題であることが分かっ
た。すなわち、図６に示すように、矢印ｂの方向にスタ
ッドボルトを溶接すると、銅板との接合面積が増加
し、一部において銅板の冷却性に問題を生じること、
スタッドボルトを銅板に溶接する際のスタッドボルトの
取付方向と取付角度を精度良く実施出来ないこと、仮
に，を許容できても溶接されたスタッドボルトが銅
板自体を常に斜め方向に引っ張ることになるので、銅板
とそれを支持・補強するバックアッププレートとの一体
組付け時の接合性に問題が生じること、等の理由で実用
化が極めて困難であることが分かった。これらの問題を
解決するべく、スタッドボルトを図６の矢印ｃの方向に
溶接することを試みたが、溶接されているスタッドボル
トが邪魔になって冷却溝３を設けてあるバックアッププ
レート２を装着できないという新たな問題が生じること
が判明した。

【００１０】本発明者等は、種々検討した結果、スタッ
ドボルトを直接銅板にスタッド溶接するのではなく、内
ねじ加工を施したボス・スタッド（以下、内ねじ付きボ
ス・スタッドと呼ぶ）を、銅板にスタッド溶接した後
に、バックアッププレートを銅板に装着し、しかる後、
バックアッププレートと銅板とをセットボルトで固定す
れば、一挙に問題点を解決できることを発見し、本発明
を完成させるに至った。

【００１１】このようにして製作した本発明の鋳型は、
バックアッププレートが繰り返し使用できるので、数回
の再生によって廃棄する部分は、内ねじ付きボス・スタ
ッドをスタッド溶接した銅板のみとなり非常に経済的で
ある。また、バックアッププレートの材質は、ＳＵＳ材
でも、鉄材でも良いが、鉄材で製作する場合には、防錆
の為に電気ニッケルめっきや無電解ニッケルめっきを施
せば良い。さらに、従来の構造では、冷却溝の構造がほ
ぼ限定されてしまうのに対して、本発明の鋳型では、バ
ックアッププレートの表面に任意の深さと幅でもって、
任意な方向に溝加工ができるので、従来の構造で制約の
あった均一冷却を達成でき、鋳造される鋳片の品質向上
に極めて効果的である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の鋳型の要部構成を
示している。図中、１は銅又は銅合金よりなる薄肉の銅
板であり、中央部に縦方向に沿って突湾部を有する長辺
側鋳型ブロックの形状に沿って曲げ加工されている。銅
板１の溶鋼注入面の表面には、ニッケルめっき（又はニ
ッケル−鉄合金めっき）を形成することが好ましい。こ
のニッケルめっきは、溶鋼に銅が混入することを防止し
て、鋳片の品質改善に寄与すると共に、溶鋼の凝固殻に
擦られて銅材が削られることを防止して、鋳型の寿命改
善にも寄与するものである。また、銅板１の溶鋼注入面
と反対側の面にも、ニッケルめっきを形成することが好
ましい。これにより、ステンレス製の内ねじ付きボス・
スタッド４を溶接する際に、接合強度が飛躍的に向上す
る。これは本発明者らの発見であり、溶接部にニッケル
−銅合金が形成されることが接合強度向上の原因である
と考えられる。また、このニッケルめっきを施すことに
より、冷却水が銅板１に直接触れることを防止して、発
錆を抑える作用も得られる。ただし、施すニッケルめっ
き厚は、抜熱効果を損なわず、防錆効果と溶接強度向上
に必要な厚みであることは言うまでもない。溶接される
内ねじ付きボス・スタッド４は、好ましくはＳＵＳ３０
４材よりなり、セットボルト５を締着するための内ねじ
加工を施されている。銅板１の溶鋼注入面と反対側の面
には、ステンレス製のバックアッププレート２が配置さ
れる。このバックアッププレート２の表面には、多数の
スリット状の溝３が加工されており、銅板１と密着させ
ることにより、銅板１との間に冷却水路を形成するもの
である。バックアッププレート２と銅板１とを密着させ
るために、バックアッププレート２に嵌挿されたセット
ボルト５の先端を内ねじ付きボス・スタッド４の内ねじ
部分に締着させる。なお、セットボルト５の締着部分に
は、図２に示すように、例えばナイロンワッシャー５
１、ＳＵＳ平座金５２、シールワッシャー５３を設ける
と共に、バックアッププレート２と銅板１の間には周辺
部にシールパッキン又は漏水防止パッキン（図示せず）
を介在させて、漏水防止処理を施すことは言うまでも無
い。

【００１３】本発明の鋳型では、従来の長辺側鋳型ブロ
ックの場合とは異なって、図３に示すように、銅板１の
溶鋼注入面と反対側の面と直接接触するバックアッププ
レート２の表面に直接冷却溝３を加工できるので、この
冷却溝３の幅や深さ、それに方向さえも任意に設計、製
作でき、現状の長辺側鋳型で生じている均一冷却に対す
る制約もなく、鋳片の品質のみを考慮した冷却溝３を設
けることができる。したがって、鋳造される鋳片の品質
向上に極めて効果的である。

【００１４】次に、短辺側鋳型ブロックについては、銅
又は銅合金よりなる平坦な薄肉の銅板２０を使用し、そ
の溶鋼注入面の直下にスリット状の冷却溝２１を形成し
た鋳型ブロックを用いる。このような鋳型ブロックは、
例えば、銅板の表面にスリットを形成し、このスリット
にワックスを充填し、表面を導電化処理して電鋳により
銅を肉盛りした後、ワックスを溶解することにより製造
できるが、本発明の要旨と関係ないので、その詳細な説
明は省略する。あるいはまた、短辺側鋳型ブロックの別
の構造例として、平坦な薄肉の銅板２０を用意し、その
溶鋼注入面と反対側の面に多数本のスタッドボルトを溶
接し、このスタッドボルトをステンレス製のバックアッ
ププレート２２に貫挿して、バックアッププレート２２
の裏面側からナットで締着しても良い。後者の場合、バ
ックアッププレート２２の表面には、多数のスリット状
の溝２１が加工されて、銅板と密着させることにより、
銅板との間に冷却水路を形成するものである。本発明は
短辺側鋳型ブロックの構造を限定するものではなく、他
の構造を用いても良い。

【００１５】以上のように構成された長辺側鋳型ブロッ
クと短辺側鋳型ブロックは、一対ずつ相対向して配置さ
れ、図１０に示すように、略Ｈ型の空間を囲むように組
み立てられ、ビームブランク鋳造用鋳型として用いられ
る。操業により溶鋼注入面の表面被覆層が摩減すると、
銅又は銅合金よりなる薄肉の銅板１はバックアッププレ
ート２と分離して補修され、従来鋳型と同様な回数で廃
棄されるが、バックアッププレート２は何度でも使用可
能であり、厚肉の銅材を切削加工していた従来の構造に
比べると、材料費並びに加工費を飛躍的に低減できる。

【００１６】なお、本発明の長辺側鋳型ブロックに使用
する銅板１の厚みは、抜熱効果から見た熱伝導性を考慮
すると５〜５０ｍｍの板厚が適当であり、好ましくは１
０〜２０ｍｍの範囲とする。

【００１７】

【実施例】本発明者らは、図７に示すように、横幅約４
５０ｍｍ、長さ約６００ｍｍ、厚さ約３０ｍｍのクロム
ジルコニウム銅製台形状銅板１を鍛造によって製作し、
溶鋼接触面を機械加工することで加工基準面を作り、つ
いで加工治具Ｊ１に取り付けて反対面（反溶鋼側）及び
４側面を機械加工した。次いで、ＳＵＳ３０４製の内ね
じ付きボス・スタッド４をスタッド溶接法で銅板１に溶
接した。以上の手順によって完成した長辺側鋳型の寸法
は、４１０ｍｍ幅×５６０ｍｍ長さ×２０ｍｍ厚であっ
た。

【００１８】一方、図８に示すように、別途に準備した
ＳＵＳ３０４製のバックアッププレート２も同様な手順
で機械加工したが、基準面を反銅板接触面とし、銅板１
との接触面に事前に多数の通水溝３を設けた。また、バ
ックアッププレート２を加工治具Ｊ２に取り付けて、セ
ットボルト５の通過する穴６や通水溝３に冷却水を通す
穴１３の加工を行ってバックアッププレート完成品とし
た。

【００１９】以上の別途二工程で事前に準備したタップ
加工ボス付き銅板１とＳＵＳ３０４製バックアッププレ
ート２を一体化し、溶鋼接触面に０．８ｍｍのニッケル
−鉄合金を被覆した。その後、図９に示すように、固定
ボルト７により水箱８に取り付けた。図中、９はバック
アッププレートの補強板である。さらに、図１０に示す
ように、従来のスリットタイプのニッケル−鉄合金を被
覆した短辺側銅板２０を同時に組み込んで、ビームブラ
ンク用鋳型とし、実際の鋳造に供したところ、従来の長
辺側鋳型と比べて冷却効率に優れているだけでなく、良
好な品質のＨ型鋼を鋳造できた。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ビームブランク用鋳型
の製作費を著しく低減できると共に、冷却溝設計の自由
度が得られるので、鋳片の冷却の均一性を計ることがで
き、鋳片品質の著しい改善が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成を示す断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線についての断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線についての断面図である。

【図４】従来例の断面図である。

【図５】従来例における長辺側鋳型ブロックの加工工程
を示す斜視図である。

【図６】本発明に対する比較例の断面図である。

【図７】本発明における長辺側銅板の加工工程を示す斜
視図である。

【図８】本発明におけるバックアッププレートの加工工
程を示す斜視図である。

【図９】本発明の長辺側鋳型ブロックの水箱への装着工
程を示す斜視図である。

【図１０】本発明のビームブランク鋳型の全体構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ 薄肉の銅板 ２ バックアッププレート ３ 冷却溝 ４ 内ねじ付きボス・スタッド ５ セットボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水藤 昌幸 広島県福山市柳津町字久井平沖2398 株式 会社野村鍍金福山工場内 (72)発明者 峯光 友司 広島県福山市柳津町字久井平沖2398 株式 会社野村鍍金福山工場内 (72)発明者 池尾 良一 滋賀県神崎郡五個荘町小幡474番地 日本 スタッドウェルディング株式会社滋賀事業 所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部に縦方向に沿って突湾部を有す
   る一対の長辺側鋳型ブロックを中央の突湾部が所定距離
   を隔てて相対向するように配置すると共に、これと垂直
   な方向に表面が略平坦な一対の短辺側鋳型ブロックを相
   対向して配置することにより各鋳型ブロックで囲まれた
   略Ｈ型の空間を形成し、この空間に溶鋼を注入されるビ
   ームブランク鋳造用鋳型において、銅又は銅合金よりな
   る薄肉の銅板を長辺側鋳型ブロックの溶鋼注入面の形状
   に沿って曲げ加工し、この銅板の溶鋼注入面と反対側の
   面に、内ねじ加工を施したボス・スタッドを多数個スタ
   ッド溶接し、前記銅板との間に任意の冷却水路を形成す
   るためのバックアッププレートを内ねじ付きボス・スタ
   ッドと対向するように配置し、このバックアッププレー
   トに嵌挿したボルトを前記内ねじ付きボス・スタッドに
   締着せしめて成るビームブランク鋳造用鋳型。
2. 【請求項２】 銅又は銅合金よりなる薄肉の銅板の溶
   鋼注入面と反対側の面にニッケルめっきを形成し、ステ
   ンレス製の内ねじ付きボス・スタッドを前記ニッケルめ
   っき面に溶接して溶接部にニッケル−銅合金部を形成し
   たことを特徴とする請求項１記載のビームブランク鋳造
   用鋳型。