JPS589753A - 水平型連鋳機 - 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】 本発明は金属及び金属の合金のための、連続的又は間断
的なストランド引き出し運動を行なう水平型連鋳機であ
って、水平な揚出口部を有する保熱容器と後配置されて
込る冷却された鋳型と電動式の引張り装置とから成って
いる形式のものに関する。

金属及び金属合金を水平型で又は垂直型ｆ連続鋳造する
場合に、当該のストランドの破壊全回避しかつ質的な利
点をもたらすために、たいていは鋳型とストランドとの
間に変化する相対運動を与えることが公知である。この
変化する相対運動は、その都度の作業上の実際と機械技
術上の手段とが求めたり又は可能としたりするもの゛に
応じて、一時的な静止位置まで達したりまた史には運動
変向を行なったりする。

前記の運動経過は、炉から独立した鋳型においてストラ
ンドが連続した前進運動する場合はふつう鋳型用の特別
な運動装置によって得られ、また炉に従属した鋳型にお
いてはストランドを非連続的に搬出することによって行
なわれる。

ゴー・ストノゾ方法又はバンクステップ方法による前記
の非連続的な搬出は従来、所定の予め選ばれた引き出し
ステップを極めて正確に維持することのできる大変高価
な駆動装置を必要とした。従来の公知技術では、この駆
動に関する程度の高い要求を高価な電気油圧式の装置に
よって満たしていた。このようにして多くの、特に上記
のような駆動装置が有利に装着される水平型連鋳機が運
転されている。この場合、円形又は正方形又は方形の横
断面のストランドあるいは中空形状のストランドを必要
な運動経過を以って搬出することが容易に可能である。

例えハエ５闇カラ４００１１ＩＩ！１の直径の円形スト
ランドが運動し、この際その行程速度が鋳型内貸の凝固
速度に適合せしめられ例えば毎秒６簡がらＪ咽の値で行
なわれる。この形式の装置によれば、前進行程／保持時
間Ｉ／後進行程／保持時間■の間の正確な調整を行なう
ために、毎分１０００回までの切換えを行なうことが可
能ｔある。最近ではステップ大忙作動する直流電動機を
相応した電気的制御によって、水平型のストランド鋳型
からストランＰを引き出すために用いることも公知にな
っている（ドイツ連邦共和国特許第２３４０６３６号明
細書参照）。

しかし特に硬性合金、磁性合金及び高級鋼などの製造に
必要とされるような、直径１５簡以下で例えば３−ｍｍ
ｏの薄ｂストランドへの連続鋳造による膨張においては
、その引き出し速度を例えば毎秒８２０ｍｍまｔ著しく
上げることが求められ、従ってこの場合の切換え時間が
短くなシ延いては毎分ごとの切換え回数が多くなる。

従来一般的な引き出し速度を維持しようとするいずれに
せよ大きな経費増大を以って設計することであるっ 不発明の課題は冒頭に述べた形式の水平型連鋳機におい
て、特に直径が１５鴫以下で有利には３咽から１０簡の
ロンドを連続鋳造するために、引き抜き速度を毎秒１０
００　ｔｗ＋ま↑することができるものを提供すること
である。

上記の課題は不発明によれば、引張シ装置によってスト
ランドに、各行程内で所定の最大値と章小値との間を振
動する運動が与えられるようになっているこ、！−によ
？て解決された。この引張り装置の駆動装置としては、
毎分５０００回までの切換えを可能とするような少なく
とも１つの、交流で作動するステ、ツゾモータを用いる
と有利である。

従来公知のゴー・ストッゾ方法又は・ζツクステップ方
法においては１行程内でのストランド引き出し速度がゼ
ロ°から最大値へ上昇し再びゼロへ下降し、また各行程
間にははつきりした停止時間が設けられているのに対し
て、本発明の連鋳機におけるストランド引き出しは、各
行程内での最大値と最小値との間での連続運動の経過内
を振動的に行なわれる。−この際に本発明による水平型
連鋳機は、連続的なストランド引き出しを以って運転し
ても又はゴー・ストップ方法やパックステップ方法のよ
うに間断的な引き出しを以って運転されてもよい。

第１図には約４０ｍｍの１行程内での振動的な運動経過
が搬送距離に関した角度として線図１示されてｂる。約
２秒から６秒−１の間でその運動が振動せしめられるこ
の４０ＩＩＩＩ＋＋の１行程の終了後には約０．１５秒
の継続時間が続く。

本発明による水平型連鋳機奪世いた場合、鋳造すれたス
トランドの表面上に細かなマーキングが見られる（第２
図参照）。第２図は１行程内１の°振動的な運動経過を
以って行程ごとに行なわれるストランド搬出において、
第１図に示された運動経過による場合の写像図↑ある。

この運転形式によれば、鋳型への走入口範囲内の、硬い
鋳造外皮と液状の溶融金属との間の接触個所でのその硬
い鋳造外皮の温度が、ゴー・ストップ方法又はパックス
テップ方法ｔの行程ごとの搬送によるよりも緩やかに低
下し、更に凝固の際の体積撮動がストランドの全長に亘
って均一に配分されるようになる。

本発明において有利とされている電気的な（交流）ステ
ップモータの、従来一般的な液圧式の引き出し装置に対
する利点は、伝動装置や連結装置やチェーン等の全ての
機械的な伝達糸の必要なしに作動可能なことである。駆
動ローラはスリット七−夕の軸基部上に適切な方法１直
接的に装着されている。また駆動ローラの直径がストラ
ンドの直径に最適に適合せしめられ、この際に一定の騎
造出力において、ロッド直径が細くなるのに従って引き
出し速度が早くなるように配慮されなければならない。

ステップモーが、駆動板の直径を拡大することによって
行なわれるが、しかしそれは、当該の駆動板の回転慣性
モーメントと搬出されるべきストランドの荷重慣性モー
メントとがまだ許容できる程度内で上昇している限りに
おいてのみ可能である。

適合を誤った場合はステップモータがサイクルから外れ
て停止する。専門家にとっては所定のステップモータに
有効な特性曲線を用いれば、その都度の引き出し速度と
ロッド直径とのために、促進されるべき種々の質量体の
回転的及び並進的な慣性モーメントを考慮した上で、駆
動板直径を正確に選定することが難なく可能である。例
えば最大回転モーメン）　２６　Ｎ７ｍのステップモー
タ用には、直径３ｍｍのロッドにおいては須径２００Ｉ
＋１＋＋１の駆動板が有利であり、直径８膿のロッドの
場合は直径５０＋ａの駆動板が有利であることが立証さ
れている。

連続鋳造プロセスをトラブルなく操作しかつ質的に均一
な製品を得るためには、ストランド出口温度を一定に保
つことが重要′Ｔ％ある。これを可能とするために本発
明によれば、ストランド出口温度に応じて単数又は複数
のステップモータの運転振動数を調節するための電子制
御システムが配設さ、れている。ストランド出口温度は
連続的に測定される。目標値から外れた場合は、この単
数又は複数のステップモータの運転振動数が変えられて
、そのストランド出口温度を実際値から目標値に戻すよ
うに操作される。

冷却水の量を変えることによる従来公知の調節法はその
応動迅速性が低いことから、ストランド貫通方向が高い
時には不適当なものである。

、グミ−パーからストランドへの移行個所が引張り装置
を貫通する際にその引き出し運動が妨げられるのを防ぐ
ために、ストランド貫通方向で互いに相前後し・て少な
くとも２つの別１個のステップモータが配置されておシ
、このステップモータ、が交代↑、ダミーパーからスト
ランドへの格付個所が当該の引張シ装置−を通過するま
マストランドを捕捉している。前記の移行個所カ１第１
のステップモータに達すると即座に、該モータによって
駆動されているロール対が離され、そしてストランド走
行方向で後続のステップモータが該モータによって駆動
されるロール対を以って当該のストランドを引張る。ダ
ミー・ζ−からストランドへの移行個所が第１のステッ
プモータを通過すると即座に、このモータの引き出しロ
ーラ２が再び作動し、そして第２のステップモータフ駆
動されるロール対が、前記の移行個所を貫通せしめるた
めに離される。高い引き出し速度においては前記の交代
作動にもやはり適切な制御が必要とされ、これは本発明
によれば電子制御装置によって行なわれ、この装置は各
ステップモータを同期させ、即ち各行程内での該モータ
の振動的な運動を互いに調和せしめ、しかも各モータに
独自の出力最終段を配属し、それによって各モータの独
立した制御を保証している。本発明の水平型連鋳機の上
記構造によれば、始動時にも高い引き出し速度を維持す
ることが可能１％ありまたストランドを一層良好に直線
案内することが可能↑るり、史に摩耗の発生が減少せし
められる。

引張り装置のローラ対がストランド長手軸線に対して傾
斜して配置されていることによって、鋳型からのストラ
ンドの引き出し特性に良好な影響が与えられる。しかも
鋳型内ｔのストランドの運動が伴う摩擦は少ないので、
鋳型内の不均一な摩耗も回避されている。この構造は特
に円形横断面のストランニドへの使用に制限されている
。

準連続運転における利点は、費用をかけて行程運動と同
期化を行う必要なしに、変形１分離。

熱処理等の連続的な継続加工段階を除くことができる点
である。この場合ストランドをみぞａ−ラによって同じ
横断面形状に規格合わせするか又は例えば円形から楕円
形などの別の横断面形状に変え・ることも可能ｆ６る。

この方法１ストランドを追加圧縮して、残留多孔質部を
除去するか又は単に断面積を変化させることも可能′ｔ
％ある。

引張り装置の、ストランド鋳造工程の開始時にのみ必要
な部分は、保熱容器の走出通路内の溶融金属とストラン
ド搬送ローラとの間の結合部材としてのダミー・々−′
ｔ％ある。運転開始時にはその始動命令が、湯出口通路
内への溶融金属の取り入れに関して正確な時間調整をＪ
゛１って行なわれなければならない。この課題は管状の
ダ求−パーの使用によって解決されておシ、このダｉ−
・ζ−の前方開口内に装着された２つの絶縁的なトリガ
接点が、溶融金属の流入時に該溶融金属によって伝導的
に互いに接続されて信号を発することによって、Ｏから
任意の長さまでで調節されるべき遅延時間に応じて、予
備選択可能な時限継電器を介して引張り装置のための始
動命令が発つせられる。またアメリカ合衆国特許第３９
０８７４７号明細書にも記載されたように、前記のよう
なダミー・ぐ−の構造は、鋳造外皮をより確実に捕捉す
るためにも働いており、それは従来の尖端部材としての
ダミー・８−の構造に比してその良好な溶接結合におい
て有利なものとなっている１、￥に有利にはダミー・ζ
、−の前方部分内にビンを直角にそう人せしめ溶融金属
が該ピンの囲りを流れること忙よって、ダミー・ζ−と
鋳造ストランドとの形状接続的な結合も付加的に行なわ
れている。更忙、鋳造行程の開始時如ダミー・８−を鋳
型の入口開口の所ま１差し込み、絶縁フェルト製のシー
ル部材によってセラミックな溝出口に対して押しつける
ようにすることも有利である。これＫよって溶融金属が
管状のダミー・ζ−の内部にスムーズに入りこみ、該ダ
ミーパーと共にしっかシした結合部に溶接される。他方
でこのシール部材によって、ダミ　、、４−と鋳型との
間に溶融金属が入シこんｔ該鋳型内１のダミーｄ−のひ
っがかりを生ぜしめ当該のダミーパーの引き出しを妨げ
たりまたは強力な鋳型摩耗を引き起こしたシすることが
防がれて−る。

従来の揚出口部の構造においては、始動遅延の正確な保
持時間を得ることはしばしば困難↑あった。その時間が
短過ぎるとダミーパーが、鋳造外皮と十分に溶接されな
い内に搬出されてしまい溶融物の突破の危険が生じる。

時間が長過ぎると凝固部分が走出通路内まで前進してし
まい、それによって引き出しが困難になったり又は更に
走出通路内〒の溶融金属の凝固が生じたりしてしまう。

更に揚出口に約ｌｏｗから３０鰭の長さの管状の延長部
を設け、この延長部が１０ｍ１から２５ｍ０の外径を以
ってスノーケル形状に、鋳造容器壁部内にはめこまれた
ノズル部分の開口を通って当該の容器内に自由に突入し
ていると有利である。この場合そのスノーケル形状部分
を取り囲む溶融金属の対流作用によって揚出口部分が加
熱され、それによって前記開口の手前での付着物形成が
確実に回避され得る。この場合特にそのスノーケル形状
部の溶融金、嘴に対する相性に関して高い要求がなされ
ることになる。硬性合金の鋳造の場合この要求は、最近
用いられて込る窒化ホウ素によってはただ不十分に、ま
た補助的に使用されるグラファイトによっては全く満た
され得ない。更にアランダム質量体を使用する場合はそ
の走出通路の粗性表面においてストランドと強力に溶化
一体し、従って引き出し運動が行なわれ得なくなること
が判明している。この揚出口のための材料を安定化され
た又は半安定化された酸化ジルコンに変えることによっ
て初めて、硬性合金の鋳造においても十分に数時間の使
用時間に耐え得る持続性のための確実な改良が達成され
る。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第３図は引張９装置を示している。ねじれ強い成形フレ
ーム構造体２１内には２つのステップモータ２０が装着
されている。このそれぞれのステップモータの軸端部上
に直接的に、耐摩耗性の駆動ローラ１１が取り付けられ
ている。

この駆動ローラには条構状の切みぞが設けられており、
またロンドと駆動ローラとの間の良好な摩擦接続を保証
するために、その切みぞの横側に半径方向に延びる□刻
み目を付加的に形成し　　　　　１てもよい。駆動ロー
ラ１１の、モータと反対側の面には、抑圧ローラ１０に
よって惹起される力を一緒に受容する付加的なラジアル
軸受１５が配設されている。両方の駆動ローラ１１の上
方にそれぞれ配置されたやはり耐摩耗性１円筒状の抑圧
ローラ１０は、空気力式の操作シリンダ１のピストンに
よって垂直なガイド部分内で保持されている。

適切な弁１制御して操作シリンダへ圧縮空気を給圧する
ことによって、各作業糸が選択的に又は共同で、当該の
搬出されるべきストランドに作用せしめられる。

制御装置は集中式電子制御ユニットを有し、該電子制御
ユニットは予選択カウンタ、速度設定器などのような、
その他の構成要素と結合されている。全体は、第４図の
ブロック図に示したように［高速制御処理機］と呼ばれ
、該電子制御処理機は給電回路網からの供給電流をステ
ップモータに給電するための制御・ξルスに変換するち
この変換は両方の切換可能な最終段を介して行なわれ、
両最終段の夫々一方が一方のステップモータに所属して
いる。回路の切換えは、両ステツゾモータが互に無関係
にも、また−緒にも運転できるように選ばれている。

（前進ステップ用）゛予選択カウンタ（１）においては
、両ステップモータによって（又はその都度制御された
ステップモータ）によってストランド前進方向（つまり
ストランド引出し方向）に行ｔ【うべきステップ数がデ
ジタル式に設定される　これに相応して（後進ステップ
用）予選択カウンタ（２）においては、ステップモータ
によって後進方向（つまりストランド引出し方向とは逆
方向）に行なうべきステップ数がデジタル式に設定され
る。

デジタル式に設定可能な（予選択ｌ停止時間用）カワン
タｎ′ｔ％は、ストランドの前進（引出し）ストローク
と後進ストロークとの間の停止インター・薯ルの長さが
設定可能である。やはりデジタル式に設定可能な（予選
択停止時間用）カウンタ■では、ストランドの後進スト
ロークと次の前進（引出し）ストロークとの間の停止イ
ンターノ々ルの長さが設定可能１’４る。

スタート指令を受けたのちステップモータは、ストラン
ド引出し方向に相当する一方の回転方向に（例えば右回
りに）、前進ステップ用土選択ノＪウンタ（１）で設定
したステップ数に達するまで回転する。これによってス
トランドは相応ストローク分だけ前進移動する。ステッ
プ数を５１とし、１ステップ分の角度を１．８°かつ又
使用駆動ローラ直径を５０１１ＩＩ＋ノとすれば、この
前進ストロークは４０闇である。躯動ローラカΦ倍の直
径つまり２００鴫のを有している場合には、同じ前進ス
トロークつまり４０ｍのストロークを行なうためには前
記ステップ数の１／４つまシ１３ステップに前記前進ス
テップ用予選択カウンタ（１）を設定すればよいことに
なる。

ステップモータが設定ステップ数に達すると、前進ステ
ップ用予選択カウンタ（１）は出力信号Ｃ０ＩＮＺ　Ｉ
を制御ユニットに送出し、これにより該制御ユニットは
予選択停止時間用カウンタ■を制御し、該カウンタ■で
設定された停止時間に相当する時間のあいだステップモ
ータを停止させる。、予選択停止時間用カウンタ■は、
０と１０秒との間の停止インターバルについては０、　
Ｏ１秒刻みｆデジタル式に設定可能である。

この′設定された停止インター・ζルが経過すると、予
選択停止時間用カウンタ■は出力信号Ｉ　ＮＤＥＸ■を
制御ユニットに与え、それに基づいて該制御ユニットは
ステップモータを元の回転方向とは逆方向（例えば左回
り）に切換える。こうして前記ステップモータは、後進
ステップ用予選択カウンタ（２）で前身て設定されてｂ
たステップ数だけ後進方向に回転する。これはストラン
ド引出し時の所謂ピルガ−（例えば３歩前進・２歩後退
式）ステップ方式に相当する。ステップモータが、後進
ステップ用予選択カウンタ（２）で設定された後進方向
ステップ数に達すると、該後進ステップ用予選択カウン
タ（２）もやはり出力信号つまりＣ０ＩＮＺ　Ｉｔを制
御ユニットに送出し、これに基づいて該制御ユニットは
　　゛予選択停止時間用カウンタ■を応動させて、そこ
ｔ設定されている停止インター・々ルに相当する時間の
あいだステップモータを停止させる。

予選択停止時間用力ヴンタ■もやはりＯと１０秒との間
の停止インターバルについてデジタル式に設定可能′１
％ある。この停止インター・ζルが経過すると、予選択
停止時間用カウンタＩから出力信号ＩＮＤＥＸ　１が制
御ユニットに与えられ、これに基づいて制御ユニットが
前進ステップ用予選択カウンタＩを応動させることによ
って新たなサイクルが始まる。

第５図には鋳造プロセスの開始時における、引張り装置
とダミー・々−と注出口との３つのンステム構成要素の
協働形式が示されている。管状のダミーパｔ−３４は単
数又は複数の駆動ローラ１１と押圧ローラ１０とによっ
て捕捉される。

このダミーパζ−３４は鋳型３３の短大開口に向って該
鋳型内に、該ダミーパζ−３４がリング状のシール部材
３７を以って揚出口３１に当接する所までそう人され、
それによって鋳型３３とダミーパζ−３４との間の狭い
環状すき閣内への溶融金属の流入が防がれる。管状のダ
ミー・々−３４の前方開口内には直角に配置されたビン
３６が設けられておシ１、このビン３６によって鋳造ス
トランド３８とダミー・々−３４との間に溶接の他に形
状接続的な結合が行なわれている。更にこのダミーパー
３４の前方開口内には２つのトリガ接点３５が配設され
ており、このトリガ接点３５は侵入した溶融金属と接す
ると、始動遅延のための時限継電器への信号を発するよ
うになっている。揚出口３１の内孔が円錐形状であるこ
とによって与えられている、凝固した鋳造ストランド３
８と溶融金属３９との間の凝固フロント４０の形状によ
って、走出通路内１のストランドの凝固が防がれかつ凝
固したストランドの容易な引き抜きが可能となっている
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すもの′ｔ％あって第１図
は鋳造プロセス中の１行程内での駆動ローラの角速度の
経過を示す線図、第２図は第１図によるストランド搬出
の運動経過によって鋳造ストランドの表面上に形成され
るマーキングを示す写像図、第３図は引張り装置を３方
向ａ）ｂ）、ｃ）から見た図、第４図は引張り装置のス
テップモータの電気的又は電子的制御のだめの回路ブロ
ック図、第５図は引張り装置とダミーパーと揚出口とか
ら成るダミー・ζ−装置を示す図である。 １・・・操作シリンダ、１０・・押圧ローラ、１１・・
駆動ローラ、１５・・・ラジアル軸受、２０・・・ステ
ップモータ、２１・・・成形フレーム構造体、■・・・
揚出口、３３・・・鋳型、３４・・・ダミーパー、３５
・・・トリガ接点、３６・・・ピン、３７・・・シール
部材、３８・・・鋳造ストランド、３９・・・溶融金属
、４０・・凝固フロ７ト 図面の浄書（内容：二変更なし） 一’ＩＩ［ＩＣＦｉｇ、　３ａ 第１頁の続き ０発　明　者　ベーター、シュ　− ドイツ連邦共和国フレフェルト ・フオルストヴアルトシュトラ ーセ７０７ ０発　明　者　ヴオルフガング・シュピラ゛ドイツ連邦
共和国りレフェルト ・ブレーマースへイムシュトラ ーセ１２ ０発　明　者　ライナー・ティールマンドイツ連邦共和
国フレフェルト ・ヴイルヘルムスポーファレー ５７ 手続補正書（方式） 昭和５７年８　月　２ン日 特許庁長官殿 ｌ・　事件の表示　昭和５７年特許願第７３４９８号λ
発明の名称 水平型連鋳機 ３、補正をする者 事件との関係 名称テヒニカーグス・ゲゼルシャフト・ミツト・ベシュ
レンクテル・ハフソング ４、復代理人 氏名　　（６１８１）弁理士矢　　野　　敏　　雄５、
補正命令の日付 昭、ｖ１１５７　年７　月２７　ＥＩ　　　ＣＲ送ＥＩ
）龜補正の対象 （１）　　願１の発明者の楠 （２）図面 （３）　　譲渡証 ７、補正の内容 （１ン（２）（，９）共に別紙の通シ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　金帆及び金属の合金のための、連続的又は間断的
   なストランド引き出し運動を行なう水平型連鋳機′ｔ％
   ろって、水平な揚出口部を有する保熱容器と後配置され
   てｈる冷却された鋳型と電動式の引張シ装置とから成っ
   ている形式のものにおいて、引張り装置によってストラ
   ンドに、各行程内１所定の最大値と最小値との間を振動
   する運動が与えられるようになっていることを特徴とす
   る、水平型連鋳機。 ２、　引張り装置のための駆動装置が少なくとも１つの
   、交流フ作動するステップモータ１’４る、特許請求の
   範囲第１項記載の連鋳機。 ３、　ストランド出口温度に応じて単数又は複数のステ
   ップモータの運転振動数を調節するための電子的な制御
   装置が配設されている、特許請求の範囲第２項記載の連
   鋳機。 先　ストランド通過方向で見て相前後して配置された少
   なくとも２つのステップモータを有しており、電子的な
   制御装置がこのステップモータを同期させるために形成
   されており、しかもこの各モータに独自の出力最終段が
   配属されている、特許請求の範囲第３項記載の連鋳機、
   Ｊ ５、　引張り装置の各ローラ対がストランド長手方向軸
   線に対して斜めに位置決めされて込る、特許請求の範囲
   第１項記載の連鋳機。 ６、　ストランドを塑性変形する圧力を作用させるだめ
   の手段が前記のローラ対に配設されている、特許請求の
   範囲第１項記載の連鋳機。 ７、鋳型の範囲内↑のダミー・ζ−に、湯口に対してシ
   ールされて取り付けられた管状区分が設けられており、
   この区分内にトリガ接点が配設されている、特許請求の
   範囲第１項記載の連鋳機。 ８、　ダミー・ζ−の前記の管状区分内に、直角に挿入
   されたピ／又は節部又は類似のものなどの固着部材が配
   設されている、特許請求の範囲第７項記載の連鋳機。 ９　外方へ向けて円錐状に拡大している内孔を有しかつ
   保熱容器の内部まで達する管状区分を揚出口部が有して
   いる、特許請求の範囲第１項記載の連鋳機。 １０　　前記の管状区分が、安定化父は半安定化された
   酸化ジルコニウムから成ってｂる、特許請求の範囲第９
   項記載の連鋳機。