JPS59189041A - 超音波振動用連続鋳造鋳型 - 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】 連続鋳造、特に鋼の連続鋳造に関しては既に確立された
技術があり、それなりの成果を挙げている。溶鋼が鋳片
へ上載置してゆく過程は、主としてモールド（鋳型）と
呼ばれる熱の良導体製の筒の中で行なわれ、その際未だ
内部の大部分が未凝固状態の鋳片とモー・ルドとの剥削
をよくするため、鋳造方向と並行にオシレーションと通
称される揺動をモールド全体に与えるのが普通である。

その場合の問題としてオシレーション・マークと称する
波状の表面性状が鋳片に生じ、その波面を起点とする表
面欠陥が発生しやすい。これを防ぐためにはｌＱＫＨｚ
オーダーの高い周波数でモールド表面を微振動させ，、
前述のオシレーションに代えることが有効であり、特開
昭５６−１１１６５号公報などの方法がこの手段を採用
している。これによると、機械的オシレーションにくら
べ表面性状が平滑、パウダー消費および鋳片引抜抵抗が
小さく゛なるという効果がある。

この踵のモールドでは、］個または数回の振動子をモー
ルドの外部に設置し、ポーンと呼ばれる振動伝播機構を
用いて、振動させたい薄肉ｉ：９ｉへ導いてし・だが、
薄肉部以外へ振動成分が漏洩し、吸収され、加振点がも
離れる如つれて振Ｉ１１が小さくなっていた。

これを解決するため、従来、振動させたいモールド薄肉
部に密着させ、かつ冷却水溝を構成するように配置した
水浸型振動子によって、振動させたい部分を強制的に加
振させる゛方法もとられた。しかし、この方法によって
も、冷却ンヤケソト内冷却水やバンクプレート等への振
動成分の吸収、漏洩などのため、鋳片引抜抵抗値をある
値以下に押えるに必要なモールド薄肉部の振幅を得るこ
とができなかった。

本発明は、モールドのメニスカス部の厚みを、８１３分
的に薄くした溝部分のみに振動を閉じこめることを考え
、モールド溝部の溝ｒＪ−ｒ　ｂ、溝長Ｌ、海原ｔを選
定することばより、上記の問題を解決（７ようとするも
のである。

即ち本発明の要旨は、メニスカス相当部に薄肉部を設け
て超音波振動を加える鋳型において、前記薄肉部を鋳型
の水平方向に延びる溝型に形成し、溝巾又は必要により
溝長な溝部４辰動の波長の％の整数倍にした鋳型にある
。

以下本発明を図面について詳述する。

第１図は本発明の連続鋳造鋳型の模式図である。図にお
いて、］−］１．Ｉ−１は長辺用モールド銅板、１−２
は短辺用モールド銅板を示す。２はメニスカス部の厚み
を部分的に薄くした溝部分であり、ｔなる厚さ、ｂなる
溝巾、Ｌなる溝長のサイズを有し、その一端面の振動さ
せたい部分に振動子３が接着され、それ以外の面にはク
ッション制などを貼り、振動が漏洩しにくいように処置
する。溝肉溝部に設けた変位計４の出力加速度計の２回
積分値が、加振器発振回路５０周波数可変範囲内で最大
となるように周波数を制御する。

鋳片引抜抵抗値をモールドに設けたロードセル６にて検
出し、第４図のように、その値が飽和する最小振幅とな
るように、７の引抜抵抗飽和判定回路に・より判定し、
発振回路５により加（辰器出力を制御ｌする。

本発明にお（・ては溝巾す又は溝長りは溝部振動の波長
の％の整数倍の値に制御されるが、これは以下の説明に
より理解される。

最初に長方形板の振動について第２図（ａｌ〜ｆｄｌに
より述べる。第２図（ａｌにおいて、短辺ｂ、長辺しに
平行な節線（図中の点線）の数をそれぞれｍ・　ｎとす
ると、この図は長方形板が共振するときのｍ＋１次の振
動モードを表わすものである。

つまり、第２図（ａｌの２−３次共振モートを例にとる
七、第２図（ｂｌの０点（ここを振動の腹という）の振
動が最大となり、０点（ここを振動の節と℃・う）の振
動が最小となることを示す。

ここで注意すべきことは次の２点である。即ち発生ずる
共振モードの節と節の間の長さ、いわゆる定在波の半波
長は、■縦方向（ｂ方向）、横方向（Ｌ方向）で異なり
、■また、第２図（ａｌの共振モード毎にも異なる。従
って、との共振モードの膜振動を利用するか（でよって
上記波長は変わり、また溝部形状（ｂ、ｔ、Ｌ）を決定
後、七〇′結果として決まるものである。

どの共振モードの時に、第２図（ｂｌの■点相当点の振
幅が、１６　ＫＨｚ　＞　ｆ　＞　１４　ＫＨｚの条件
を満足しつつ、極太となるかは、溝部形状（ｂ。

Ｌ、　ｔ　）や縦横比Ｌ’／ｂおよび厚内部と薄肉部の
厚さ比Ｔ／ｌにより決まる。

次に、これらの共振モードが発生ずる共振モード周波数
ｆは、周辺固定長方形板では、次のようになる。

ここに、ｂ−溝巾 り−海原 Ｅ−ヤング率（溝部材） シーポアノン比（溝部材、鋼で０．２８〜０３） ｒ−比重量（溝部材） ＪＯ５Ｃｍ／Ｓ） αｍ’ｎ　−仮載横比Ｌ／ｂ、モート毎に決まる無次元
数 ここで、αｍ、ｎは、Ｌ／ｂおよび共振モートにより異
なる無次元数であり、周辺支持条件別に第２図（Ｃｌの
ように定まり、例えば周辺固定長方形板の１−１次モー
トでは、Ｌ／ｂ毎に次のようになる。

α　ｌ−］　　ニー　７．８］３　　　　　　（Ｌ／ｂ
　　＝］、５）α＋、＋＝７．１００　　　（Ｌ／ｂ＝
２．０）α＋、＋”６．７０３　　　（Ｌ／ｂ＝３．０
）α＋、＋””６．４６７　　　（Ｌ／ｂ：菌）となる
。図においてａ：４辺固定、ｂ：Ｌ辺支持、Ｌ辺固定、
ｃ：Ｌ辺固定、Ｌ辺支持、ｄ：４辺支持のグラフを示す
。

次に、このモード周波数ｆは、第２図（ｄｌの実績例に
示すように、モールド薄溝部の温度上昇により低下し、
図の実例では、１００℃上昇で約１００Ｈｚさがる。図
は入力５００　Ｗ　、降温１侍水冷有、ｂ　：８０７ｆ
１ｍ、Ｌ　：２Ｑ３４ＺＩＸの例を示す。

また、薄溝部と厚板部との厚さ比Ｔ／ｌについては、第
２図（ｂ）の０部の振動振幅減衰を渚Ｌ・とすると、経
験的に４以上にとる必要があり、３，３前後では減衰が
太さい。

次にモールド薄肉溝部形状の決め方について述べる。ま
ず、励振周波数の設定可能レンジは、超音波振動な励振
源として利用する場合、その利用可能レンジは、自ずと
制限をうける。つまり、下限については、１４．ＫＨｚ
以下になると騒音が激しくなるため、環境衛生上使用不
可能となり、また上限についても１６　ＫＨｚ以上にな
ると、第２図（ｂｌの■部相当の腹部の振幅値が小さく
なってしまい、利用できな（・。従って、板の励振周波
数ｆは、１５　ＫＨｚ±１．ＫＨｚに、通常設定すると
七が好ましい。

次に溝部形状（ｂ、　ｔ＋　Ｌ　）についてのべると、
溝長りは、モールド長辺長より大きくとり、厚肉部厚さ
をＴとすると、Ｔ／ｌ）ｚ＋とする。又、渦中ｌ）、？
１；η厚ｔの組合せ（ｂ、　ｔ）に対して、その時得ら
れ、かつ１６　ＫＨｚ　＞　ｆ　＞　］、　４　ＫＨｚ
を満足する溝部共振の振幅値が、その他のいかなるす、
ｔの組合せに対して得らオする１、　６　ＫＨｚ）ｆ　
＞　］７１ＫＨｚレンジの共振振幅値よりも大きくなり
、しかも強度上の上限）　ｂ　）　４　ｓ　ｍｍ　（超
音１゛ 波ホルン取付上）と厚さ北上の上限−）ｔ）ｉ５ｍｍ　
（強度上）とを満足するように、溝巾す、海原ｔを選定
する。

本発明によると、薄肉溝部は、長さ方向、巾方向ともに
共振周波数付近で振動するので、第３図のように両方向
とも減衰が小さい。又前述した鋳片引抜抵抗値をある値
以下に押えること以外に、溶鋼性状、鋳造速度、冷却水
圧（（よる最適周波数の変化（で対応することも可能で
あり、また第４図のように引抜抵抗値が飽和する最小振
幅値に制御できることから、振幅の２乗に比例するエネ
ルギーを、過剰に消費しない省エネルギー効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の斜視図、第２図（ａｌ　、　（１））
は共振モードの模式図、第２図ｆｃ］は共振モードの図
表、第２図１．ｄ）は温度と周波数の図表、第３図は振
巾比の図表、第４図は引抜抵抗比の図表である。 ］−１，１−１’・・長辺用モールド銅板２・・・薄肉
溝部 １−２　短辺用モールド銅板　　３・振動子第１図 第２図 （α） １−１　　　　＋−２７−３１−δ ｍ＝１．　ｎ＝２　　　ｍ＝２．　ｎ＝２　　　ｍ＝３
．　ｎ＝２（ｂ） 范２図 （Ｃ） Ｌ／ｂ （Ｊ） −２０８− 氾３図 第４図 ん

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　メニスカス相当部に薄肉部を設けて超音波イ）４動
   を加える鋳型において、前記薄肉ｇＢを鋳型の水平方向
   に延びる溝型に形成し、溝巾を溝部振動の波長の％の整
   数倍にしたことを特徴りする超音波振動用連続鋳造鋳型
   ′。 ２、　メニスカス相当部に薄肉部を設けて超音波振動を
   力Ｕえる鋳型において、前記薄肉部を鋳型の水平方向に
   延びる溝型に形成し、溝長を溝部振動の波長の％の整数
   倍にしたことを特徴上する超音波振動用連続鋳造鋳型。 ６　溝ｒｌ＋を渦部振動の波長の％の整数倍にした特許
   ｒ’ｊ：’ｊ求の範囲第２項記載の超音波振動用達ｆｃ
   ｉ鋳造鋳型。