JPH11267794A - 液体で冷却される鋳型 - Google Patents

液体で冷却される鋳型

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JPH11267794A
JPH11267794A JP11017442A JP1744299A JPH11267794A JP H11267794 A JPH11267794 A JP H11267794A JP 11017442 A JP11017442 A JP 11017442A JP 1744299 A JP1744299 A JP 1744299A JP H11267794 A JPH11267794 A JP H11267794A
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mold
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casting
cooling
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JP11017442A
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Wolfgang Hoernschemeyer
ヴオルフガング・ヘルンシエマイヤー
Gerhard Hugenschuett
ゲルハルト・フゲンシユット
Dirk Dr Rode
デイルク・ローデ
Hector Villanueva
ヘクトール・ヴイラヌエバ
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    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅或いは銅合金のような熱伝導性の高い材
料から成り賦形作用を行う鋳型体を備えている連続鋳造
設備のための液体で冷却される鋳型を提供すること 【解決手段】 鋳型体が、冷却される表面側において熱
的におよび機械的に高い負荷を受ける領域内において、
表面に関して比較的高い熱流を有している冷却帯域を備
えている

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅或いは銅合金の
ような熱伝導性の高い材料から成り賦形作用を行う鋳型
体を備えている連続鋳造設備のための液体で冷却される
鋳型に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳型は溶融金属の熱を奪い、最初にスト
ランド凝固殻の形成が行なわれた後ストランドの完全凝
固を可能にするのでなければならない。
【０００３】使用目的に依存して、円形の、長方形の或
いは複合形状の鋳型管のような色々な立体形状の鋳型が
使用される。鋳型組立板は正方形／長方形の粗鋼塊或い
は比較的大きな側面比率を有するスラブのために使用さ
れる。その傍ら、二重Ｔ字形けた用の粗形材のような特
殊な幾何学的な形状の鋳型および鋳込みノズルを収容す
るための上方組立板領域内において押湯(Trichter)が広
がっている薄スラブ用鋳型も存在している。これらのす
べての鋳型は、面の均一な冷却を達するのに適してい
る。角偶領域は特異なケースである。何故なら、例えば
組立鋳型の場合構造上の制約から冷却を妨げる突合わせ
縁部が存在しているからである。更に、一方では背面側
の固定要素のための比較的大きな材料厚みを有する領域
が存在しており、この領域は、溝状に特別な形成された
冷却材管路で、均一な冷却を達するために所々一様な形
状に形成されている。
【０００４】更に、鋳型の早期の破損を回避するため
に、熱的に特別高い応力を受ける鋳型をより良好に冷却
することが知られている。即ち、薄スラブ用鋳型に関し
て一方では、鋳型壁の熱抵抗が過度に大きなってはなら
ないので僅かな壁厚が選択され、他方では比較的高い鋳
込み速度が達せられた際冷却水品質と冷却水速度に対す
る特別な要件が課せられる。
【０００５】上記のこれらすべての構成は、鋳型体の鋳
込み側の可能な限り良好なかつ均一な冷却を達しようと
する同じ目的をもっている。構造様式上の起こり得る障
害となる領域−例えば背面側の冷却面−は場合によって
は排除され、これにより均一な冷却が達せられる。
【０００６】鋳型組立板を押湯に使用した際の局所的な
応力条件は、一方では作業条件による。このような応力
条件は鋳込み側にあっては実際に、鋼材の種類／鋳込み
温度、鋳込み速度、鋳造粉末(Giesspulver) の潤滑条件
／冷却条件、鋳込みノズルの立体形状および溶融金属の
流れにより定まる。他方にあっては、冷却水の水自身の
品質、冷却水の量および冷却水の速度は鋳型温度を決定
する。これらの値は鋳型の構造だけで−例えば冷却材管
路の立体形状により−決定される。
【０００７】しかし、異なる鋼工場における使用による
多数の鋳型組立板の破壊試験により、鋳型材料の実際の
応力とこの応力により結果される破損を明白に確認する
ことが可能である。これらの試験を基礎として、表面の
或いは表面近傍の領域のメニスカスの幅全体にわたって
異なる軟化を確認することが可能である。
【０００８】こうして、臨界領域における初期値の１０
０％の硬度が約６０％に低下し、他方臨界領域の近傍に
おける同じ高さにあっては初期値の約７０％の低下しか
測定されたに過ぎない。この場合、鋳型組立板の縁部領
域は観察されていない。鋳型組立板の使用後の壁厚の測
定も同様な態様を示している。同様な材料軟化は湯水準
面の臨界領域内において、非臨界領域に比して、約１／
３の値の深さにまで延在している。
【０００９】薄スラブ用鋳型は、幅広側壁に対する種々
の影響要素が作用される結果、異なった度合いの応力を
こおむる。これらの影響要素には以下のような影響要
素、即ち −溶鋼の高い流動速度；溶鋼の乱流は特に押湯の鋳型断
面の平行平面な側への移行領域に応力を与える。 −鋳型組立板の押湯出口における熱による伸びが生じる
ことにより湾曲している壁の比較的高い機械的な応力。
この場合、これにより結果される張力は鋳込み側におい
て特に高い。があげられる。
【００１０】このことは、押湯のこの移行領域内におけ
る鋳型材料の特別顕著な軟化を誘起する。局所的に比較
的高い温度と材料容量部のその都度の耐熱性に左右され
る比較的高い材料応力により、これらの表面領域内にお
いて時期尚早の割れが形成する。この割れ形成は、温度
条件によりここにおいて顕著に経過するＺｎ原子の鋼材
からＣｕ−マトリックス内への拡散行程によって早い時
期に生じる。何故なら、形成されるＣｕＺｎ−相が硬く
脆い表面層を形成し、これらの表面層が高い割れ進行速
度を可能にするからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、上記の公知の技術を基礎として、湯水準面領域内
において熱流が増大され、かつ熱的におよび機械的に高
い応力を受ける領域における割れ形成の危険が回避され
る鋳型体を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
より、鋳型体が、冷却される表面側において熱的におよ
び機械的に高い応力を受ける領域内において、表面に関
して比較的高い熱流を有している冷却帯域を備えている
ことによって解決される。
【００１３】本発明の核心は、押湯の両側の超臨界的に
応力を受ける領域内において鋳型体の極めて著しい冷却
が行なわれるような構成を提供することである。本発明
により、この臨界領域における冷却効率を、水平な隣接
領域に比して、１０から２０％だけ高めることを提案す
る。冷却材管路は、例えばより緊密に設け、これにより
冷却される面が拡大されるようにするのが有利である。
冷却材管路は、選択的に表面に接近して局所的に設ける
ことも可能である。この場合、作業は異なる−極めて効
果的な−冷却壁厚みが冷却水上に存在していると言う特
異な方法により行なわれる。同様なことは冷却孔にも言
えることである。更に、溝状の冷却材管路により形成さ
れた幅広側組立板は、押湯の移行部の臨界領域内におい
て付加的に冷却孔を備えている。この場合も、壁厚が僅
かであるにもかかわらず鋳型材料の割れ形成抵抗が増大
され、従って鋳型組立板の全寿命が延びる。
【００１４】更に、背面側において冷却強度が異なるこ
とにより、組立板表面の鋳込み側における明白に良好に
均衡された温度経過が期待される。この効果は鋳造粉末
の有意義な比較的狭い作業温度領域のための比較的僅か
な温度間隔を可能にする。これにより鋳造粉末のより冷
たい或いはより高い温度範囲への適合が回避される。
【００１５】本発明による他の有利な構成は、鋳型が、
互いに相対している二つの幅広側壁とストランド幅を区
画する幅狭側壁から成る鋳型空隙部を備えていること、
鋳型空隙部の断面が鋳込み側端部においてストランド出
側端部におけるよりも大きいこと、鋳型空隙部が鋳込み
側端部において鋳込み方向（ＧＲ）で縮小している少な
くとも一つの凹部を備えている、表面に関して比較的高
い熱流を有する冷却帯域が湯水準面領域に設けられてお
り、この場合この冷却帯域が幅広側壁のメニスカス長さ
の少なくとも２０％、特に３０から６０％で延在してい
ること、湯水準面領域の比較高い高い応力を受ける領域
内の表面に関する熱流が湯水準面の残りの領域における
よりも５から４０％、特に１０から２０％だけ大きいこ
と、鋳込み面と湯水準面間に存在している壁の厚みが幅
広側壁の熱的におよび機械的に高い応力を受ける領域内
において低減されるように構成されている、鋳込み面と
湯水準面間に存在している壁の厚みが湯水準面領域内に
おいて１から６ｍｍだけ低減された厚みを有しているこ
と、鋳型体が鋳込み方向で平行に指向している溝状の冷
却材管路および／または冷却孔を備えており、これらが
熱的におよび機械的に高い応力を受ける領域において緊
密に設けられていること、冷却材管路および／または冷
却孔の間隔が熱的におよび機械的に高い応力を受ける領
域内において、湯水準面の水平な隣接領域内におけるよ
りも少なくとも一つの２０％だけ少ないこと、冷却材管
路および／または冷却孔が移行領域内において段階的に
緊密に設けられていること、および冷却材管路の間に付
加的な冷却孔が設けられていること、である。
【００１６】以下に添付した図面に図示した発明の実施
の形態につき本発明を詳細に説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１に図示した鋳型組立板が使用
されている押湯の鋳型組立板１は押湯２の水平な出口
（垂直な線Ｃ）において、鋳込み側に最大の熱応力を有
している。直接的な結果として、Ｃにおいて鋳込み方向
ＧＲで湯水準面３の直ぐ下方に存在している最大の、面
に関しての４，７から５，２ＭＷ／ｍ2 の熱流が達せら
れる。鋳型組立板１の鋳込み側４において約４００℃の
最大温度が存在することが計算上確認された。銅から成
る鋳型組立板１の効果的に有効な壁厚ｄは、鋳型組立板
の上方の２００ｍｍにおける線Ｂ，Ｃ，Ｄ間の臨界領域
５においてｄ1 ＝２０ｍｍ（図２参照）からｄ2 ＝１８
ｍｍ（図３参照）に低減された。
【００１８】従って、最大表面温度は２８℃に降下し
た。この優れた冷却は鋳型組立板１の適当な再作業にあ
って変わらない。臨界的に応力を受ける領域５における
壁厚ｄ 2 が２ｍｍだけ減少されているにもかかわらず、
再作業を含めて鋳型組立板１のより長い寿命が達せられ
ると言うことは驚異に値する。比較的深く形成された冷
却溝６（鋳込み面と冷却面間の壁厚は２０ｍｍの代わり
に１８ｍｍになる）により激しく冷却される領域５は、
この発明の実施の形態の場合、以下に述べる面にわたっ
て延在している。即ち、３７０ｍｍ以上の押湯２の転向
点Ｂから終点Ｄまでの長さにわたって延在している。激
しく冷却される面は鋳込み方向ＧＲで組立板上縁部７か
ら２００ｍｍまで延在している。これに５０ｍｍの移行
帯域８が連なっており、この移行帯域内で冷却溝６の深
さが一様に形成される。
【００１９】
【発明の効果】本発明による鋳型によりより均一な冷却
が達せられ、従ってストランド凝固殻の形成が均一に行
なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】押湯鋳型組立板の断面図である。
【図２】移行帯域内に形成された冷却溝の図である。
【図３】移行帯域内に形成された冷却溝の図である。
【符号の説明】
１ 押湯鋳型組立板 ２ 押湯 ３ 湯水準 ４ 鋳込み側 ５ 臨界領域 ６ 冷却溝
フロントページの続き (72)発明者 デイルク・ローデ ドイツ連邦共和国、49088 オスナブリュ ック、リオン− フオイヒトヴアンガー− ストラーセ、５ (72)発明者 ヘクトール・ヴイラヌエバ ドイツ連邦共和国、49086 オスナブリュ ック、イン・デル・マルク、10

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項０１】 銅或いは銅合金のような熱伝導性の高
    い材料から成り賦形作用を行う鋳型体を備えている連続
    鋳造設備のための液体で冷却される鋳型において、鋳型
    体が、冷却される表面側において熱的におよび機械的に
    高い応力を受ける領域内において、表面に関して比較的
    高い熱流を有している冷却帯域を備えていることを特徴
    とする鋳型。
  2. 【請求項０２】 鋳型が、互いに相対している二つの幅
    広側壁とストランド幅を区画する幅狭側壁から成る鋳型
    空隙部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の
    鋳型。
  3. 【請求項０３】 鋳型空隙部の断面が鋳込み側端部にお
    いてストランド出側端部におけるよりも大きいことを特
    徴とする請求項２に記載鋳型。
  4. 【請求項０４】 鋳型空隙部が鋳込み側端部において鋳
    込み方向（ＧＲ）で縮小している少なくとも一つの凹部
    を備えていることを特徴とする請求項２或いは３に記載
    の鋳型。
  5. 【請求項０５】 表面に関して比較的高い熱流を有する
    冷却帯域が湯水準面領域に設けられており、この場合こ
    の冷却帯域が幅広側壁のメニスカス長さの少なくとも２
    ０％、特に３０から６０％で延在していることを特徴と
    する請求項１から４までのいずれか一つに記載の鋳型。
  6. 【請求項０６】 湯水準面領域の比較高い高い応力を受
    ける領域内の表面に関する熱流が湯水準面の残りの領域
    におけるよりも５から４０％、特に１０から２０％だけ
    大きいことを特徴とする請求項１から５までのいずれか
    一つに記載の鋳型。
  7. 【請求項０７】 鋳込み面と湯水準面間に存在している
    壁の厚みが幅広側壁の熱的におよび機械的に高い応力を
    受ける領域内において低減されるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに
    記載の鋳型。
  8. 【請求項０８】 鋳込み面と湯水準面間に存在している
    壁の厚みが湯水準面領域内において１から６ｍｍだけ低
    減された厚みを有していることを特徴とする請求項７に
    記載の鋳型。
  9. 【請求項０９】 鋳型体が鋳込み方向で平行に指向して
    いる溝状の冷却材管路および／または冷却孔を備えてお
    り、これらが熱的におよび機械的に高い応力を受ける領
    域において緊密に設けられていることを特徴とする請求
    項１から８までのいずれか一つに記載の鋳型。
  10. 【請求項１０】 冷却材管路および／または冷却孔の間
    隔が熱的におよび機械的に高い応力を受ける領域内にお
    いて、湯水準面の水平な隣接領域内におけるよりも少な
    くとも一つの２０％だけ少ないことを特徴とする請求項
    ９に記載の鋳型。
  11. 【請求項１１】 冷却材管路および／または冷却孔が移
    行領域内において段階的に緊密に設けられていることを
    特徴とする請求項９或いは１０に記載の鋳型。
  12. 【請求項１２】 冷却材管路の間に付加的な冷却孔が設
    けられていることを特徴とする請求項９から１１までの
    いずれか一つに記載の鋳型。
JP11017442A 1998-01-27 1999-01-26 液体で冷却される鋳型 Pending JPH11267794A (ja)

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