JPS5953144B2 - 水平連続鋳造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は注湯室を減圧して溶湯、とくに溶鋼を水平連続
鋳造する装置に関する。

なおここでいう水平とは、完全水平を意味せず、多少の
かだむきを有する場合を含む。

アルミニウム、銅合金、鋳鉄等の水平連続鋳造は黒鉛鋳
型を用いることにより、鋳込速度は低速であるが成功し
ている。

黒鉛鋳型が自己潤滑性を有するためである。

しかし鋼の水平連続鋳造にあっては、鋳型をすべて黒鉛
鋳型にて構成出来ないため、鋳片引抜時の凝固殻と鋳型
内面との潤滑及び鋳片と鋳型内面との摩擦による鋳型材
の摩耗等の問題を解決できずに今田こ至っている。

勿論文献によれば、上記問題を解決したと述べているも
のもあるが、いまだ完全に工業化の域に達してない。

従来水平連続鋳造方法に使用する装置いついて第１図を
参照しつつ説明すると、１は取鍋、２は注湯室、３は注
湯ノズル、４は鋳型、５は鋳片、６はピンチロール、７
はスプレー水、８は鋳型４内部にて生成する凝固殻であ
る。

溶湯は取鍋１より注湯室２に注湯され、該注湯室２の下
部に取付けられた注湯ノズル３を経て、鋳型４内に注湯
され、鋳型４内で凝固殻８を生成した鋳片５はピンチロ
ール６にて鋳型４より引抜かれる。

この引抜きの際、注湯された溶鋼は、一般には鋳型４内
で沖心部迄凝固完了することはない（引抜速度がきわめ
ておそい場合は別であるが。

）。すなわち一般に鋳型４内では、ある程度凝固殻８が
鋳片５の表面に形成されるのみで、中心部までの凝固は
、主として鋳片５へのスプレー水の放射と鋳片５表面か
らの雰囲気中への熱放散とによる冷却によって行われる
。

鋳片５の引抜方法としては、ピンチロール６による間歇
引抜きが多く、その他注湯ノズル３を鋳型４内に嵌合さ
せ、鋳型４を鋳片５の引抜方向に対して往復運動させな
がら引抜く方法もある。

又この鋳型４の材質としては黒鉛、窒化珪素、銅合金等
が用いられている。

上記鋳片引抜方法の場合、鋳型内で生成しはじめた凝固
殻８を鋳型４の内面に押付ける圧力Ｐ１は次式で示され
る。

Ｐｌ−大気圧＋溶湯湯面から凝固殻までの深さＨｌに基
づく溶湯圧 ところで従来の縦型連続鋳造方法に使用する装置は、第
２図に示されており、図中第１図に示す符号と同一の符
号のものは同一のものを示す。

該装置において凝固殻８を鋳型４の内面に押付ける力Ｐ
２は、次式で示される。

Ｐ２＝大気圧十溶湯湯面から凝固殻までの深さＨ２によ
る溶湯圧 上記Ｐ１中の深さＨｌは通常５０ｃｍであり、Ｐ２中の
深さＨ２は通常０〜２０ｃｍであるため、ＨｌはＨ２に
比較して非常に大きくなり、従ってＰｌもＰ２より非常
に大きくなる。

このため水平連続鋳造方法の場合には、縦型連続鋳造方
法の場合に比較して、鋳片引抜きの際の摩擦抵抗が大き
くなるから、鋳型４内面と凝固殻８との間の潤滑を、よ
り十分に行わなければならない。

しかし水平連続鋳造方法の場合は、縦型連続鋳造方法の
場合に比較して、潤滑を十分に行うことができないため
、鋳片５の引抜速度を大きくすることができず工業化が
銅合金、鋳鉄の場合に比べ非常におくれな。

すなわち水平連続鋳造方法において鋳片引抜速度を大き
くすると、鋳型４内の凝固殻８の厚さが、引抜速度が低
速の場合に比較して薄くなり、引抜の際、鋳型４内で凝
固殻８と鋳型内面との摩擦抵抗により凝固殻８の引きち
ぎれ現象が発生し、溶湯が鋳型の出口より流出し、鋳片
５の引抜きが不可能となる。

従って水平連続鋳造方法の場合は、どうしても鋳片５の
引抜速度を大きくすることができない。

そのため大量の溶湯を処理する製鋼分野では、水平連続
鋳造の工業化をほとんどできず、いまだにパイロットプ
ラントの域を脱しておらず、更に又上記摩擦抵抗による
鋳型４の摩耗が早いため、工業化できる程の鋳型材料が
開発されていないのが現状である。

本発明は、鋳型に接続した注湯ノズルを下部に具備せる
容器内部に、下端に溶湯補給孔を有する仕切壁を取付け
、注湯ノズルに近接した側に注湯室を、注湯ノズルから
離れた側に給湯室を夫々設け、注湯室に、溶湯注湯時に
注湯室内の雰囲気圧力を減圧する手段を連接したことを
特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第３図及び第４図は本発明の一実施例を示し、取鍋１か
ら溶湯を供給される容器２９の略中央部には、下端に溶
湯補給孔１４を有するる仕切壁２２が設けられ、取鍋１
直下側には給湯室１１が、取鍋１から離れた側には、注
湯室２が夫々形成されている。

”又容器２９の底面は、溶湯の流れが円滑になるよう給
湯室１１から注湯室２へ向けて下り傾斜に形成されてい
る。

注湯室２の前側壁には、底面の最も深い部分に近接して
注湯ノズル３が取付けられており、注湯ノズル３の先端
には、従来の縦型の連続鋳造の場合と同様の材質の鋳型
４が装着されている。

注湯室２の上部には、カバー１２が取付けてあり、該カ
バー１２の排気孔１３には圧力計１８を有する配管を介
して、図示してない排気装置が連接されている。

しかして注湯室２内に溶湯が供給されたとき、注湯室２
内の溶湯のない空間部のガスを排気し得るようになって
いる。

なお、図中９は鋳片支えロール、１０は鋳片押えロール
、１５はヘッド部に冷し金１６を具備せるダミーパー、
１７は鋳型４とダミーバー１５との隙間を閉塞するシー
ル材、１９は給湯室１１内の溶湯の湯面を検出するため
の熱電対であり、又図中第１図に示す符号と同一の符号
のものは同一のものを示す。

次に本発明の作用について説明する。

先ずピンチロール６でダミーパー１５を鋳型４側へ送り
、ダミーパー１５のヘッド部を鋳型４の出口部分に約１
０〜２０ｃｍ挿入し、鋳型４内面とダミーパー１５との
間にシール材１７を充填してシールを行う。

上記準備が完了したら、次いで取鍋１から溶湯を給湯室
１１内へ注湯する。

そうすると溶湯は底面を流れ、溶燈補給孔１４から注湯
室２内へ流入し、該注湯室２内に溜りはじめる。

溶湯が注湯室２内に多少溜って湯面が注湯ノズル３の内
面の下面より高くなれば、該溶湯は注湯ノズル３を通っ
て鋳型４内に流入し、鋳込みが開始される。

鋳型４内に鋳込まれた溶湯は、ダミーパー１５と鋳型４
内面との間にシー材１７が充填しであるため、ここで行
きどまり、ダミーバーヘッド部の冷し金１６にからみつ
き、からみついた溶湯は急速に冷却されて凝固する。

溶湯の湯面が、注湯ノズル３内面の上面よりも高くなり
、注湯室２の上部側が密閉された空間状態になったら、
溶湯を給湯室１１に注入しながら図示してない排気装置
を駆動して注湯室２内の雰囲気ガスを排気孔１３から外
部へ排気し、該注湯室２内の空間部の圧力を減圧する。

そうすると給湯室１１内の溶湯湯面は大気圧であるため
、注湯室２内の空間部との圧力差に対応して該給湯室１
１内の湯面は低下し、注湯室２内の湯面は上昇する。

例えば、注湯室２内の雰囲気圧力ρを水銀柱で約５００
ｍｍに保持すれば、給湯室１１内の湯面と注湯室２内の
湯面との高さの差Ｈ３（第３図に示す）は溶鋼の場合的
５００ｍｍになる。

雰囲気圧力ρ圧力計１８にて指示される。

給湯室１１内の湯面、注湯室２内の雰囲気圧力が所定の
状態になったら、その状態を保持するよう、取鍋１より
の注湯を継続しつつ、ピンチロール６を駆動して第４図
に示すダミーパー１５を引抜き、鋳片５の引抜きを開始
する。

引抜様式は間欠引抜である。

該鋳片５を間欠引抜様式で連続的に引抜いている時の状
態は第３図に示されている。

鋳型４内で凝固殻８が該鋳型４内に押え付けられる圧力
は、次のとおりになる。

すなわち、鋳型４下面に対する圧力Ｐ３は、 Ｐ３−大気圧＋給湯室１１内溶湯面から下方の凝固殻８
までの深さＨ４ に相当し、鋳型４上面に対する圧力Ｐ３′は、Ｐ３′二
大気圧十給湯室１１内溶湯面から上方の凝固殻８までの
深さＨ５ に相当し、Ｈ４，Ｈ５は小さいからＰ３．Ｐ３′も第１
図の場合のＰｌより非常に小さくなる。

特に給湯室１１内の湯面の高さをより低下させれば、す
なわち注湯室２内の雰囲気圧力ρをより低下させれば、
Ｈ４，Ｈ５は更に小さくなり、Ｈ５に至っては負にする
こさえで゛きる。

しかし、Ｈ５は負にならないようにするが、運転を安全
に行ううえから望ましい。

すなわち、給湯室１１内の湯面を鋳型４の上面レベルＡ
（第３図参照）以下にすると、Ａレベルでは外気の圧力
の方が高くなり、鋳型の出口の鋳片と鋳型内部の上面と
の隙間より鋳型内部へ浸入した外気が注湯室へ逆流する
危険が大となる。

又鋳片５の上面に作用する圧力、すなわち大気圧の方が
大となり鋳片の上面がへこまされる危険がある。

このように注湯室２内の雰囲気圧力ρを減少すれば、凝
固殻８が鋳型４内面に押え付けられる力は小さくなり、
従って凝固殻８と鋳型４内面の摩擦抵抗は非常に小さく
なり鋳片５の凝固殻８を引きちぎることなく、容易に高
速で引抜くことが可能となると同時に、鋳型４の摩耗量
も極めて少量となる。

具体的には、１４５φ程度の鋳片の場合で、鋳込速度を
２〜３ ｍ／ｒｒ１ｍにすることができ、鋳型の寿命も
１００〜２００時間になり、従来の縦型の連続鋳造並と
なった。

取鍋１内の溶湯が空になった場合は、給湯室１１内の溶
湯レベルが一定に保持できるように、注湯室２内の減圧
した雰囲気圧力Ｐ１を次第に高めて行き、最終的には、
給湯室１１内の湯面と注湯室２内の湯面の高さを同一に
する。

すなわち、注湯室２内の雰囲気圧力ρを大気圧にする。

このようにして注湯室内の溶湯を容易且つ円滑に鋳型４
内に鋳込むことができ、鋳片のの引抜きを連続的に行う
ことができる。

第５図は本発明の他の実施例であり、前記実施例と異な
るところは、注湯ノズル３が鋳型４内部に差込まれてい
る点である。

該実施例の場合、注湯ノズル３の外周面と鋳型４の内周
面との隙間は０、５ｍｍ位であるが、注湯室２内の雰囲
気圧力を低下させることにより、該隙間から溶湯が漏洩
することはなくなる。

しかし鋳込開始時には、まだ注湯室２内の減圧を行って
いないから、石綿等を前記隙間に充填する必要はある。

斯かる構成としても前述の実施例と同様、鋳片５を高速
で引抜くことができる。

なお図中第３図に示す符号と同一の符号のものは同一の
ものを示す。

。第６図は本発明の更に他の実施例であり、注湯室２内
の雰囲気圧力ρの減圧が非常に高い場合の例である。

注湯室２内の雰囲気圧力Ｐ１め減圧が非常に高い場合、
すなわち、注湯室２内の圧力が非常に低く、真空に近い
場合には、大気圧と注湯室２内の差圧が非常に大きくな
り、容器２９は１気圧程度の圧力を受ける。

この場合には、注湯室２の外殻板２０の温度は溶湯より
の熱の影響で上昇し、該外殻板２０の強度が低下するお
それがあるので、外殻板２０の外側に水冷ジャケット２
１を設け、冷却水を通して水冷し、強度低下を防止する
ようにする。

一方、熱損失を極力防ぐ必要があるから、外殻板２０の
内側は断熱材２８で内張することが望ましい。

同様に注湯室２の減圧度が高い場合には、注湯室２と給
湯室１１との間の仕切壁２２内に補強板２３を取付ける
と共に該補強板２３に水冷ジャケット２４を取付け、補
強板２３、水冷ジャケラ１−２４の外側を断熱材２８で
包囲する。

注湯室２の外殻板２０と仕切壁２２の中の補強板２３と
は連続しており、注湯室２を包囲するようになっている
。

給湯室１１の外殻板２５と底板２６とも連続した状態と
なっているが、この部分における温度よ外殻板２０や補
強板２３におけるほど高くならないから、水冷する必要
はない。

又注湯室２の減圧程度が高い場合には、注湯室２とカバ
ー１２との間に耐熱シール材２７を挾み、大気が注湯室
２内に漏洩するのを防止する。

又注湯室２の底部に耐火物でできたポーラスプラグ３０
を設け、アルゴンガスのような不活性ガスをこのポーラ
スプラグ３０を通して溶湯内に吹込み、溶湯を攪拌すれ
ば、溶湯は均一となる。

なおこのポーラスプラグ３０への不活性ガス供給装置は
図示してない。

斯る構成とすれば、注湯室２の減圧度が高くなっても、
安全且つ高速で鋳片の連続鋳造を行うことができる。

又図中第３図に示す符号と同一のものは同一のものを示
す。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得るこ
とは勿論である。

本発明の水平連続鋳造装置は、上述のごとき構成である
から、下記のごとき種々の優れた効果を奏し得る。

■ 凝固殻と鋳型内面との摩擦抵抗が従来のものと比較
して非常に小さくなり、容易且つ高速に鋳片を引抜くこ
とができ、装置の鋳造能力すなわち生産性が大きくなる
。

ＩＩ 鋳型の摩耗量が非常に少なくなり、寿命が伸び
゛るから、工業化を容易に行い得る。

ＩＩＩ 鋳片内の溶湯圧が減少するので、凝固殻に作
用する圧力は小さくなり、バルジング（ふくれ）の心配
が少なくなるため、バルジング防止のための鋳片支えロ
ール又はサイドロール（図示せず）の数量が従来装置に
比較して大幅に少なくなり、設備重量が減少すると共に
低コストになる。

ＩＶ 鋳片押えロールはほとんど不用となり、鋳片の
変形を防止する意味で何本か設置するだけでよいから、
ＩＩＩと同様の効果が生じる。

Ｖ 注湯室の雰囲気圧力を真空近くに減圧すれば溶湯の
脱ガス精錬ができ、水素、酸素等の介在物の少ない鋳片
を得ることができる。

ＶＩ 注湯室の底部からポーラスプラグを通して不活
性ガスを吹込み、溶湯を攪拌するか、又は他の機械的・
電磁的な攪拌装置による溶湯の攪拌を行えば、脱ガス精
錬効果はより大となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水平連続鋳造方法の説明図、第２図は従
来の縦型連続鋳造方法の説明図、第３図は本発明の水平
連続鋳造装置の一実施例の説明図、第４図は第３図の実
施例において鋳片引抜を開始する場合の説明図、第５図
は本発明の水平連続鋳造装置の他の実施例の説明図、第
６図は本発明の水平連続鋳造装置の更に他の実施例の説
明図である。 １は取鍋、２は注湯室、３は注湯ノズル、４は鋳型、５
は鋳片、６はピンチロール、７はスプレー冷却、８は鋳
型内の凝固殻、１１は給湯室、１２はカバー、１３は排
気孔、１４は溶湯補給孔、１５はダミーバー、２０．２
５は外殻板、２１゜２４は水冷ジャケット、３０はポー
ラスプラグを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型に接続した注湯ノズルを下部に具備せる容器内
   部に、下端に溶湯補給孔を有する仕切壁を取付け、注湯
   ノズルに近接した側に注湯室を、注湯ノズルから離れた
   側に給湯室を夫々設け、注湯室に、溶湯注湯時に注湯室
   内の雰囲気圧力を減圧する手段を連接したことを特徴と
   する水平連続鋳造装置。