JPS6017624B2 - 金属の連続鋳造鋳型を新たに成型する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属の連続鋳造用筒状鋼鋳型を新たに成型する
方法に関するものである。

さらに詳しく述べるならば、本発明は藤発成型技術によ
って単一構造の連続鋳造用筒状鋼鋳型を成型する方法に
関するものである。

連続鋳造用筒状銅鋳型は現在、型押し出し管材料から作
成され、そして通常５０．８×５０．８岬（２×〆）か
ら１５２．４×１５２．４岬（６×６″）まで場合によ
っては約２弘×３０４．８風（１０×１２″）までの断
面積の鋳型中空部を有している。

このような押し出し管材に特にわん曲鋳型として必要な
曲げを与えるため、管が曲げ加工を受けた時、精度が低
下する。例えば鋳型の許容誤差が０．６３５岬（０．０
２５″）前後ある場合に、この許容譲軍登を鋳型の外部
わん曲面は満足しているが、内部わん面は必ずしも満足
していないことが輪郭型板を用いて鋳型の長さ方向輪郭
を検査すると分かる。さらに、ある程度のらせん、すな
わちねじれが押出又は引抜により生じる。連続鋳造鋳型
は鋳造方向で見て断面穣が変化しており、この断面積変
化は鍵型テ−パと称されている。鋳型テーバは、鋳造速
度に依存するが、一般に１の当り０．４〜１．２％であ
る。最も一般的な鋳型テーパは１の当り０．６％である
。しかしながら、溶融金属が凝固してピレットとして引
き出される時、鋳型がビレツトと接触を保っているよう
に、鋳型長手方向断面を変化させる正確な鋳型テーバは
既知の筒状鋳型には形成されていない。連続鋳造が行わ
れている最中に、節状鋳型の内面は溶融金属及び凝固金
属により癖つけられ、さらに鋳型は熱り６力及び引抜力
等によって不規則に変形する。

そして鎌型の形状及び内面状態が不正常になる程度に庇
の形成、又は変形が進行すると、鋳型を連続鋳造に使用
することはできなくなる。既知の鋳型は、らせん及びね
じれがあるために、局部的に摩耗が進行し又は熱歪が局
部的に大きくなる結果、鋳型の寿命が短かく、また鋳型
によって寿命がまちまちであるという欠点がある。連続
鋳造鋳型の内面は約１５００℃の港鋼と接触し、外面は
冷却水によって約３ぴ０に保たれるので、鋳型の内外面
間には温度勾配が生じる。そして、この温度勾配によっ
て、従来の冷間引抜鋳型においては引張応力が除去され
再びねじれが起こる危険がある。また従釆の冷間引抜鋳
型では鋳型壁内で応力が、最初の鋳造に際して、緩和さ
れるために、かなりの鋳型品質低下が起こって藍絞鎌造
操業が好ましくない影響を受ける。加えて、従来の鋳型
においては鋳造金属を鋳造物として引抜くと、一次冷却
不均一によってブレークアウトが生じる危険が高い。

鋳型セグメントを機械的に組み立てた分割鋳型において
は、鋳型テーパ、わん曲形状などを詩長十する自由度は
押出鋼材料よりなる筋状鋳型より高いが、鋳型セグメン
ト接合部間に間隙があるために分割鋳型の寿命は短かい
。

組立鋳型の橘惨は数回しか可能でなく、補修のためには
高価な機械加工が必要である。連続鋳造鋳型の中で技も
大型なものは、ソリツドの鍛造材又は鋳造材を機械加工
することにより、製作されており、これらは特定の最終
成品ごとに特別の形状をもつ空胸部を備えている。

これらの大型鋳型の肉厚はかなり厚いために、鋳型内に
冷却用通路又は中空部を機械加工する必要がある。また
、これらの鋳型はセグメントからなるために、上述の問
題が派生する。さらに高価な銅の多量の質量が必要であ
り、しかも空駒部及び冷却用中空部を機械加工すること
によって、大幅なコスト上昇が招かれる。本発明の目的
は、一体部品であるにもかかわらず、高精度の鋳型空胴
部を有し、ゆがみ、すなわちねじれがないような連続鋳
造用鋼鋳型を、節状銅素材を用いて新たに成型する方法
を提供することである。

本発明の鋳型は、設計が制限されているかあるいは輪郭
が不正確である従来の鋳型、及び／又はある程度のねじ
れ又はゆがみがある鋳型と比較して、精密であり、断面
輪郭が適切であり、そして長く使用に耐えるために、生
産性と製造物品質が実質的に改良される。本発明の他の
目的は、材料の使用量を最小にし、また肉厚を十分に薄
くして冷却剤用の内部通路を不必要にすることである。

本発明の方法は、完成鋳型の要求する輪郭と仕上げ面を
有する外部表面を有するアーバを成型することと、核ア
ーバ上に完成鋳型とほぼ同じ形状の鋼スリーブをはめ込
むことと、該スリーブ上の長手方向に延びる藤発路を提
供する強爆発材料の火薬で該スリ−ブを包囲することと
、該スリーブとそれを包囲する火薬を完全に液体中に沈
めることと、該スリーブの材料中に塑性流を生じさせる
に充分な圧力を該スリーブに加えるように該火薬を爆発
させ、該スリーブから該アーバを引き出すこと、とを段
階として含むことを特徴とする。

本発明の方法において、成型目的の鋳型と同じ仕上げ面
及び成型目的の鋳型と同じ鋳型中空部に外部を機械加工
された芯型又は中子に筒状鋼素材（以下、スリーブと称
する）が、芯型上にゆるくはめ込まれ、蓋平板と底平板
が、芯型・スリーブ組立体の頂上および底にそれぞれ適
合させられ、爆薬がスリーブの回りに付着した爆薬被覆
組立体が形成され、この被覆組立体が完全に液体中に浸
される。次に穣薬が組立体の一端から他端へと爆発させ
られると、爆発波動前面が一様一方向に進行する。次に
、爆発後はスリーブが芯型から引き出される。成型され
た鋳型を使用する予定の連続鋳造装置に該鋳型の外面を
適合させるための何らかの外面機械加工が必要な場合は
、これを行う。添付図面は典型的な芯型とスリーブの典
型的組立体及び、この組立体に取付けられた爆薬被覆物
を一部切断斜視図で図示している。芯型は好ましくは金
属製であり、その外面形状は厳密な公差で機械加工され
ており、さらに新しい鋳型の内面に望まれる仕上げ面と
、同じ仕上げ面を有している。芯型１が変形せずにスリ
ーブ再生中に加えられる力に耐え、芯型１を何回も繰り
返して使用するために必要な充分な耐久性を芯型が有す
るならば、芯型１の材質には制限がない。合成樹脂は芯
型１として充分な強度と耐久性を有する場合がある。ス
リーブ２は芯型１の上にゆるくはめ込まれている。この
スリーブ２の調製方法は状況に応じて種種の方法となる
。例えば、スリーブはある長さの押出管材、鋳造材であ
ってよく、さらにより大型のスリーブについては鋼板か
ら製作したものであってもよい。後述のようにスリーブ
の銅は完全競なまし、又は多少加工硬化されたものであ
ってもよい。蓋平板３と底平板４は芯型・スリーブ組立
体の頂上と底にそれぞれ固定されている。

組立体が沈められた液体が芯型１とスリーブ２との間の
間隙に存在すると、液体が成型過程を妨害する。したが
って、この間隙から液体を排斤し、間隙を液体に対して
ガスケツトを用いてシールする。蓋平板３を貫通してい
る排出口６を介して前記間隙から液体を排出すると空気
がスリーブ２と芯型１との闇に介在するようになり、気
泡が成型過程を妨害することがなくなる。スリーブ２の
回りに取付けられた総薬７は、スリーブ２の一端から他
端へ長手方向に終発波前面が進行するように、取付けら
れている。

爆薬７は板，帯，樺．あるいはひも状であってよく、さ
らにスリーブ２に加えられる力をその外周上で所望のよ
うに分布させるように、爆薬７の量をスリ−ブ２の外周
の回りに非一様に分布させてもよい。また、角形断面の
スリーブ２を成型する場合、縁部の間の平坦部や曲面部
よりは大きい成型圧力を縁部に加えることが一般に必要
である。加えられる成型圧力は、取付けられる爆薬の種
類，分布，及び量を変えることによって制御されるのみ
でなく、爆薬７の全部又は一部をスリーブ２から距離を
置いて配置することによっても制御される。このように
爆薬７をスリーブ２から距離を直いて配置するとスリー
ブ２に到達する衝撃波が緩和され、成型圧力が少なくな
る。なお、ゴム板（図示せず）あるいは適当な厚さの帯
（図示せず）を爆薬７とスリーブ２の間に直くは、ある
いはスリ−ブ２を包囲し爆薬を必要とされる隔離距離の
ところに支れる枠又はかごを用いることによって爆薬７
をスリーブから距離を置いて配置することができる。爆
薬の使用量と取付態様は、スリーブを礎成する銅の性質
、及びスリーブの形状に関係している。

またスリーブ（便用ずみ鋳型）を成型する圧力は新しい
鋳型を成型するために必要な銅の降伏応力の１ぴ音程度
より若干高い。銅の降伏応力は完全嘘なまし銅の約６．
３３ｋ９／肋２（９０００１ｂ／ｉｎ２）から硬化鋼の
約２８１０ｋ９／柵２（４００００１ｂ／ｉ〆）に及ぶ
。成型圧力は、成型過程で鋼を加工硬化所望の程度にも
依存する。スリーブ外面から穣薬を距離を置いて配置し
ない場合成型前のスリーブの硬度、プリネル４５（５０
０ｋ９荷重）、を芯型に接触する鋳型内表面でブリネル
７５（５００ｋｏ荷重）鋳型外面でプリネル１００（５
００ｋｇ樹亀）以上に硬化することは困難ではない。鋳
型の内面により高い硬度を与えることが望まれるならば
鋳型内面を予め硬化することができる。穣薬被覆組立体
を液体中に沈め、爆薬を爆発させることによってスリー
ブに加えられる成型圧力をスリーブ成型に必要な値とす
るように、爆薬の種類，童．及び離間の程度を、既知の
爆薬使用技術に従って変えることができる。爆薬として
は、比較的大きい蟻発速度を有する例えばＰＥＴＮ（四
硝酸ペンタェリトリツト）を含む藤薬が使用される。衝
撃波の大きさは、スリーブが芯型と密着するまで内向き
圧縮され、且つ芯型と密着したスリーブ内面が塑性流動
する大きさである。衝撃波の伝達速度は、組立体が沈め
られた液体中を音が伝達する速度よりかなり大きくなけ
ればならない。

なお水中での音波伝達速度は１５００ｍ／ｓｅｃである
。６０００肌／ｓｅｃの速度を有する衝撃波を作り出す
ひも状爆薬及び板又は帯状膝薬（デュポン社によってそ
れぞれプリマコード及び「デタシート」（商標）で販売
されているもの）を用いることが好ましい。

爆薬は爆発が一方向に進行するように、組立体の一端か
ら他端へ向かって爆薬が穣発される。

爆発エネルギーの充分な使用を生じさせ、騒音の問題を
なくすために液体中で爆発が実施される。さらに床面又
は地面より下に位置する坑の中で爆発を行うことによっ
て容易に爆発力を外部に伝えないようにするとともに、
容器に爆発によって打撃を加え、容器を絶えず取りかえ
る必要をもなくする。スリーブに再生な必要な力を伝達
しうる液体であれば、どのような液体の中で爆発を行っ
てもよい。

爆薬被覆組立体に爆発力を適当に分布させるために、充
分な深さの液体でこの頚体を覆わればならない。勿論、
水は安価であり、また水の損失は重要でないために、水
は技も都合のよい液体である。組立体を６１仇岬（２フ
ィート）前後あるし、はそれ以上の水で覆うことが、爆
発エネルギーを有効に利用するために一般に必要である
。爆発後、組立体を水から取り除きそして、成型された
スリーブから芯型１を引抜くと、スリーブが芯型１の形
状に対して全く相補的な形状をした中空部を有する鋳型
が得られる。

鋳型の使用を予定する連続鋳造葬直に合うように、所望
の外部機械加工を再生鋳型について行う。本発明による
と、壁部の厚さが、９．５２舷（３／８″）前後から約
５０．８凧（２″）以下である鋳型が成型される。また
型の長さは９１５肌（３フィート）以下ほとんどの場合
である。以下実施例によって、本発明をさらに説明する
。

実施例 １（ブルーム鋳型の成型） 競鈍された鋳造鋼よりなる方形スリーブに乳＆１肌（・
さ〕の肉厚と、長さ７１１風（２８〃）とを与え、断面
が滋９×２６７胸で、同じ長さの鋼製スリーブにゆるく
はまり込むように方形スリーブを用意した。

方形スリーブと芯型とを組立て、この組立体の両端にガ
スケツト付端部平板を取付け、組立体内部をシールしそ
して排気した。次に、スリーブの綾部では爆薬とスリー
ブの間が３．１７脇（０．１２５″）離間されるように
スリーブの各綾部に４本の板状ゴムを装着しこの板丈ゴ
ムに、重さが０．３１タノの（２夕／ｉｎ２）、幅が２
８．６風（１．１２５″）、長さが７１１柵（２８″）
の４本の帯状ＰＥＴＮ爆薬（デュポン社商標データシー
トＣ）を装着した。

また、スリーブのコーナー間の平坦面部では藤薬とスリ
ーブの間が６．３５肋（０．２５″）離間されるように
、スリーブの各平坦表面部に４本の板状ゴムを装着し、
そしてこの板状ゴムを介してスリーブの各面に重さ０．
１２７タｒ／奴（６０タｒ／フート）、長さ７１１燭（
２８″）の爆薬（デュポン社商標“ＰｒｉｍａｃｏＭ”
）を取付けた。全爆薬量は３５６夕（５５６０グレーン
）であった。スリーブの上面が６１物舷（２フィート）
の水で覆れるように水が充満された坑の中に該スリーブ
を沈め、そして爆薬をスリーブの一端から爆発させた。
次にスリーブを抗から取り出し、総都平板を取り除き、
そして芯型をスリーブから引抜いた。スリーブの内面状
態は全く芯型の形状と仕上げ面を呈しており、スリーブ
の形状及び内面状を呈することが見し、出された。実施
例 ２（ビレット鋳型の成型）‘ａ｝ 硬化鋼よりなる
角形スリーブに長さ８１３脇（３２″）とを与え、断面
が１３３雌（５．２５×５．２５″）で、同じ長さの角
形スリーブにゆるくはまり込むように角形スリーブを用
意した。

角形スリーブを芯型を芯型にゆるくはめ込み実施例１の
ように組立体内部を排気した。次に、スリーブの綾部で
は穣薬とスリーブの間が３．１７岬（０．１２５″）離
間されるようにスリーブの各縁部に４本の板状ゴムを支
持体として装着し、またスリーブの平担面部では穣薬と
スリーブの間７．９斑肋（０．３１２５″）離間される
ように、スリーブの各平坦表面部に４本の条線を支持体
として装着した。

続いて、それぞれの長さが８１３凧（３２″）である０
．１２７夕／物（６０タｒ／フート）のＰＥＴＮ縁薬−
“プリマコ−ド（デュポン社商標）”一２条を支持体を
介してスリーブ外面の各平坦部から距離を置いて配置し
た。

また断面が２８５７×８２仇舷（１．１２５×３〆）で
あり、断面積当りの重量が３１．１夕／肋２（２夕／ｉ
＃）であるＰＥＴＮ爆薬ーデタシート（デュポン社商標
ゾを支持体を介してスリーブ外面の各綾部から距離を置
いて配置したｏ全爆薬量は３７１夕（５７３０グレーン
）であった。

爆発が配置されたスリーブの上面が６１０肌（２フィー
ト）の水で覆れるように水が充満された抗の中に該スリ
ーブを沈め、そして爆薬をスリーブの一端から爆発させ
た。次にスリーブを坑から取り出し、端部平板を取り除
き、そして芯型をスリーブから引抜いた。スリーブの内
面状態は全く芯型の形状と仕上げ面を呈することが見し
、出された。‘ｂ｝ 上記【ａ’と同様の過程を新たに
予備成型されたスリーブで、わん曲表面を有する長さ８
１３帆（３２″）のものについて、１０２×１５２肌（
４″×６″）の芯型を用いて繰返した。

但し、スリーブの縁部では板状ゴムにより芯型より３．
１７柳（０．１２５″）離して、２．８５７綱×８２０
側の帯状爆薬“デタシート（デュポン社商標）”一重さ
０．３１１夕／仇（２夕／ｉｎ２）一を用い、またスリ
ーブの各平坦部では２条の爆薬“プリマコード（デュポ
ン社商標ゾを使用した。

全藤薬量は３７１夕（５．７３０タｒ）であった。再生
の結果は満足すべきものであった。本発明の方法により
製造された鋳型は連続鋳造成型に必要である以上の精度
をもつ。

このような鋳型を用いて連続鋳造を行なった場合の利点
を述べる。本発明の方法により製造された鋳型において
は、いかなるゆがみ又はねじれもないために、鋳型から
の鋳造金属の引抜が連続鋳造条件下で容易になる。

一方、鋳造条件下でねじれ又はゆがみがある従釆の鋳型
から鋳造物を引抜くことは非常に不満足な結果となる。
本発明の鋳型の平均寿命は１２０一１５の副綾造であり
、従来のものと比較して本発明の鋳型は２０−３０％寿
命が長い。

さらに、ブレークアウトに数は平均して鋳造回数の１．
５−２．５％が通常であるが、本発明の鋳型では０．５
−１．５％のブレークアウト回数となる。

鋳型に引張応力が残ると、連続鋳造条件下で応力が除去
されるので、ねじれ又はゆがみが起こり鋳造物の引抜が
困難になる。本発明によると鋳造物の引抜が容易になる
。

【図面の簡単な説明】

添付した図面は部分切断斜視図で、典型的な芯型とスリ
ーブの組立体、及び組立体に付着された穣薬被覆を図示
している。 １…芯型、２…スリーブ、３・・・蓋平板、４…底平板
、５・・・ガスケツト、６・・・排出口、７・・・爆薬
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続的に金属を鋳造するための筒状銅鋳型を新たに
   成型する方法において、 完成鋳型の要求する輪郭と仕
   上げ面を有する外部表面を有するアーバを成型すること
   と、 該アーバ上に完成鋳型とほぼ同じ形状の銅スリー
   ブをはめ込むことと、 該スリーブ上の長手方向に延び
   る爆発路を提供する強爆発材料の火薬で該スリーブを包
   囲することと、 該スリーブとそれを包囲する火薬を完
   全に液体中に沈めることと、 該スリーブの材料中に塑
   性流を生じさせるに充分な圧力を該スリーブに加えるよ
   うに該火薬を爆発させ、該スリーブから該アーバを引き
   出すこと、 とを段階として含むことを特徴とする方法
   。