JPS6182951A

JPS6182951A - 金属の連続鋳造用振動鋳型

Info

Publication number: JPS6182951A
Application number: JP60212003A
Authority: JP
Inventors: ミシエル　ラレツク; ミシエル　ノゲ
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1986-04-26
Also published as: EP0178967B1; US4662427A; DE3561132D1; JPH0371937B2; KR860002321A; FR2570626B1; KR920002105B1; ATE31259T1; FR2570626A1; EP0178967A1; CA1246318A

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】産業上の利用分野本発明は連続鋳造鋳型の内側筒状部材を超音波により振
動する装置に関する。

従来の技術連続鋳造鋳型の内側筒状部材は、銅または銅合金の塊状
材料を機械加工したり、或いは４枚の板を組合せて鋳片
が内部を貫通するように構成される。この内側筒状部材
は、一般に水を循環させることにより強制冷却され、鋳
造される鋳片の周縁を凝固させる。

垂直や弯曲や水平型の金属、特に銅の連続鋳造における
問題点の１つは、鋳造される金属が周縁より冷却される
ため凝固したスキンが内側筒状部材の表面に付着する゛
ことである。このスキンの付着のため、鋳片が鋳型内を
進行すると、凝固したスキンが裂け、得られる鋳片に孔
や表面欠陥が生ずることとなる。

例えば新日本製鉄のベルキー特許出願第８８６，　９２
４号、日本鋼管のフランス特許出願第２，　４７１，　
８２１号および日本特許出願特開昭５４−８６４３２号
には、内側筒状部材上に横方向に取付けられたトランス
デユーサによって、筒状部材の表面に直角な方向、すな
わち鋳込み軸と直角な方向に超音波振動を与えることに
よって、摩．擦を減少せしめ、従って鋳造される金属と
鋳型の内側壁との間の潤滑性を改善することが記載され
ている。このようにして孔あきの危険を制限し、鋳片の
表面性状を改善するに到っていた。

しかしながら、この公知技術には幾つかの欠点があった
。すなわち、このような振動によって筒状部材の壁部は
鋳型の内側方向への変形をうけ、この変形の強度は超音
波トランスデユーサが鋳型壁に当接している部分の近傍
においてのみ最大となる。その結果、上記のフランス特
許出願第２，　４７１，　８２１号が提案するようにト
ランスデユーサの数を複数としない限りは、全体的な摩
擦力の減少は、一般的に５０％のオーダにすぎない。

さらに、鋳型内の溶鋼が大重量であるので、その慣性力
が鋳壁へ伝達される振動と対立する。この問題を軽減す
るには、鋳型壁を厚くし、従って鋳型の重量を大きくし
、且つ高価なものとする必要があるが、この種の鋳型の
冷却には内部冷却水通路が不可欠であるので更に複雑で
ある。

さらにブリティシニスチール社の英国特許出願第２，　
１０８，　８７３号には、連続鋳造機の台上に取付けた
発振器の上に鋳型を支持して長手方向の振動を与える技
術が記載されている。しかしながら、この公知技術では
内側筒状部材のみではなく鋳型全体が振動され、その結
果、数トンもの大重量物、あるいはスラブの如き大断面
の成品の鋳造の場合には１０トンを越える大重量物の超
音波周波帯域での振動を期待できないのは轟然である。

発明の解決すべき問題点本発明の目的は、従来技術の問題点を解決して、連続Ｖ
？造鋳型を効果的に超音波振動することを実現すること
にある。

さらに、本発明の目的は、在来の連続鋳造鋳型の構造を
変更することなく、簡素な設備で効果的に鋳型を超音波
振動することのできる装置を提供することにある。

問題点を解決する手段すなわち、本発明に従うと、鋳造される金属と接触する
鋳型の内側筒状部材に振動を加える少なくとも１つの超
音波トランスデユーサを備えるタイプの、金属の連続鋳
造用振動鋳型であって、該トランスデユーサは、該内側
筒状部材の延長上であり且つその縁部上に設けられ、さ
らに該トランスデユーサは鋳型の跋込軸Ａと平行または
はソ゛平行な長手方向に従って超音波振動を該筒状部材
に伝達するように配向されていることを特徴とする連続
鋳造用振動鋳型が提供される。

本発明に従うと、振動が鋳型壁へ伝達する方向は、鋳型
内の鋳造される溶融金属体が伝達される振動を減衰させ
る効果を有さないような方向である。従って、上記した
公知技術のように鋳型内に共振の条件を保持するために
鋳型壁を厚くする必要は全くない。すなわち、鋳型は従
来方法通り不都合なく作製でき、在来の設備の鋳型を利
用することができる。すなわち、鋳型壁の外面を取り巻
く環状空間内に冷却流体を循環させることによって冷却
された、厚さの薄い壁部により鋳型を構成することがで
きる。換言するならば、本発明は、特別な配慮なしに既
存の鋳型に適用することができる。

さらに、本発明は鋳型を長手方向に振動させるものであ
り、そのため振動効率を最適化することが可能である。

これは、鋳込み軸に直角方向に振動を伝達する公知方法
に対する本発明の利点である。

さらに本発明による超音波振動は、周波数が１６Ｋ）Ｉ
ｚ以上、例えば１６〜６０ＫＨｚの範囲であり、余り大
きな共振を防止できるものであることが好ましいことに
留意すべきである。

超音波振動発振器は種々のタイプのものでよい。

例えば磁気収縮型トランスデユーサであってもよい。し
かしながら、電気−機械変換効率が９５％に達しうる圧
電型トランスデユーサが好ましい。

単一の圧電型トランスデユーサを使用する場合には、圧
電材料の小板（例えば、圧電セラミックの如き小板）を
、それ自体公知の方法で、発振金属体および平衡金属体
の間に配置して構成されるが、これらの金属体の一方は
鋳型自体によって形成され、圧電性の小板の一方は鋳型
の端部の縁部上に支持されるのが好ましい。このような
配置は、トランスデユーサと振動を伝達せんとする物体
との間に内在する問題を解決するのに好ましい。すなわ
ち高出力超音波振動の如く振動が高強度の場合、この結
合は強固なものでなければならない。

本発明に従い単一のトランスデユーサを備える鋳型を形
成する場合には、圧電材料の小板は鋳型の断面とほぼ同
じ形状をしている。このように鋳型の断面と同一の寸法
をなす圧電性小板および鋳型の断面および形状と同一の
横断面を有する発振金属体を用いる場合には、剛構でコ
ンパクトな鋳型が得られる。

鋳型の共振の最適条件を実現させるためには、圧電トラ
ンスデユーサの金属体の一方が鋳型壁で構成されている
場合、発振金属体の自由端と平衡金属体の自由端との間
の距離りが次式を満足するように金属体の寸法を選択す
る。

λ Ｄ＝Ｋ　− まただし、Ｋは整数であり、λはトランスデユーサ８の発振する超
音波振動の波長である。

さらに２つの小板ではさまれた圧電材料のトランスデユ
ーサを含む本発明の鋳型を最適化するためには、２つの
小板の接合平面を発生する超音波の結節部の平面と一致
させるのが好ましい。このためには、発振体の自ＥＩ：
Ｉ　端と該２つの小板の接合部との間の距＃、Ｄ“　が
次式を満足するように発振体の寸法を法定する。

ただし、ｎ′はゼロまたは整数であり、２はトランスデユーサの
発振する超音波振動の波長である。

以下本発明を添付の図面を参照して実施例により説明す
る。尚これらの実施例は本発明の単なる例示であって、
本発明の範囲を何ら制限するものではない。

実施例図示される連続鋳造鋳型は、鋳片１９の通路を構成する
銅または銅合金の筒状部材１４から従来技術の通り構成
されている。この筒状部材はジャケット５により一定距
離で囲まれている。ジャケット５および部材１４は、そ
れらの間に冷却流体（一般には水）の循環空間を形成し
、この空間はそれぞれ水の導入用および排出用である導
管６．７で外部と連通している。この水の循環より部材
１４の壁部を介して、鋳型金属１９の熱束を奪い、図中
に矢印Δで示す鋳込み軸の方向に金属を鋳型から引き抜
いた時、鋳型の出口では中心部はなお溶融状態に保持し
ながら周縁に凝固したスキン１８を形成する。引き抜き
側の反対側の端部で鋳型内に溶融金属を供給する様子は
、図面を簡単にするため図示を省略している。

本実施例では、矩形断面の鋳片を製造するため、それぞ
れ４つの内側側壁を構成する４つの板１〜４を組み立て
ることによって筒状部材１４が形成されている。

超音波振動のトランスデユーサ８は、筒状部材１４の上
方端部の縁部２０上に取付けられている。このトランス
デユーサは、その原理が完全に公知であるところの圧電
型である。本実施例では、トランスデユーサは上方の小
板９と下方の小板１０を備え、これらの小板はチタンジ
ルコネート鉛の如き圧電セラミックである。これらの小
板は、それらの間に導電性シート１１を挟み、更に第１
の上方金属体に、すなわち発振体と、第２の下方の金属
体（本実施例の場合内側筒状部材１４によって構成され
ている）との間に面と面で挟まれている。図面に明瞭に
示す如く、これらの小板９．１０および金属体１２は、
部材１４の上方縁部の全輪郭上に拡がっている。これら
の小板９．１０はこの縁部と同一の形状およ６寸法をな
し、金属体１２は部材１４の形状寸法と対応する断面を
有し、従って、この金属体１２の側面は部材１４の延長
上にある。

更に上方金属体１２、上方小板９、導電性シート１１、
下方小板１０および筒状部材１４により形成される積層
体は、金属体１２、小板９．１０、導電性シート１１を
貫通し、部材１４の壁部の厚み内にその端部がくい込む
締付はボルト１３によって組立て保持される。

これらの組立体には、締付はボルト１３を小板９．１０
および導電性シート１１から絶縁するリング１５と、各
々導電性シート１１および上方金属体１２と連結し且つ
交流電源（図示せず）と連結する電気接続部１６．１７
が設けられている。

他方部材１４の中心に共振の条件を実現するために、上
方金属体および部材１４の寸法が次のように決定される
。すなわち金属体１２の上端部から部材１４の下端部ま
での距離が、トランスデユーサ８によって発振される振
動の半波長の整数倍と等しくなるような寸法とする。

更に、金属体１２の高さは、金属体１２の上端部からシ
ート１１の中立面までの距離Ｄ′がＡｌ１（モジュロλ
／２）に等しくなるように選ばれている。

ここでλはトランスデユーサ８によって発振される振動
の波長である。

上方金属体１２および鋳型の内側筒状部材１４の相対的
位置を考慮すると、トランスデユーサ８によって発振さ
れる振動は上記部材内を垂直、すなわち第２図にＡで示
す鋳込み軸の方向に発振され、次いで部材の壁部内を垂
直に伝播する。このとき部材１４の壁部は鋳型の長手方
向に振動する。この振動によって、銅製の部材と鋳造金
属の未だ溶融状の中心部１９を囲む凝固したスキン１８
との界面における摩擦が減少し、このため部材１４の内
側表面上にスキンが付着する恐れが著しく減少する。

本発明は、破覆油またはパウダーによる公知の潤滑法並
びに鋳型全体を長手方向に機械的に振動する公ｋｕの方
法と好適に組み合すことができる。

本発明は、上記の実施例で説明した一般にスラブまたは
大寸法のブルームに使用される板を組み合せて構成され
る鋳型に適用できるのみならず、一般に丸形、正方形、
矩形、その他のビレットまたはブルームの鋳造用に用い
られる機械加工された一体型の内側筒状部材を備える鋳
型にも適用することができる。

更に疲労強度上の理由から、超音波の結節面に位置する
固定個所で内側筒状部材を鋳型体上に組み立てるよう注
意すべきである。

上記の実施例では、トランスデユーサは２つのセラミッ
ク板を備えているが、本発明は例えば４枚、６枚、８枚
・・の如き（通常偶数枚である）２枚以上のセラミック
板を重ね合わせることによって実現してもよい。このよ
うに構成することにより超音波の強度を増大することが
できる。

トランスデユーサの小板を構成するセラミックスはチク
ノジルコネート鉛に限定されるものではなく、強度の電
場で十分な強度を保持しながら機械的強度の良好な材料
である限りは他の種類の材料も用いることができる。参
考に、チクノジルコネート鉛のセラミックは、商品番号
Ｐ７６２で゛′クウォーツ　エ　シリス　ニス・アー、
″（Ｑｕａｒｔｚｅｔ　Ｃ１１ｉｃｅ　Ｓ、　Ａ、）で
販売されている。

更に本発明は、鋳込み軸を中心とする回転磁界あるいは
鋳込み軸と平行または直角な移動磁界によって鋳型内溶
融金属を攪拌する方法と完全に組み合すことができる。

さらに本発明は連続鋳造の垂直鋳型にのみ適用が限定さ
れるのではなく、傾斜、弯曲および水平鋳型にも適用で
きる。

現在工業化への研究關発中である水平連続鋳造の場合、
溶融金属を供給する容器と接続し、これと共にあるいは
独立して機械的振動を鋳型が受けているが、これは本発
明者の現時点で知る限りにおいて大きな問題を提起して
いる。本発明はこの問題に対して満足しろる解決法を提
供するものであり、この解決法は、溶融金属供給容器の
出口オリフィスと連結される端部とは反対側の端部にト
ランスデユーサを取付けることによって実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う垂直型の鋼の連続鋳造鋳型の内
側筒状部材の上方からの概略斜視図であり、第２図は第１図で示した鋳型をより拡大した寸法で示す
長手方向中立面による断面図であり、第３図は第２図で
示した鋳型の上方端部の拡大詳細図である。（主な参照番号）１〜４・・・筒状部材を形成する板、５・・・ジャケット６．７・・・導管、８・・・トランスデユーサ９．１０・・・小板、１１・・・導電性シート、１２・・・上方金属体、すなわち発振体、１３・・・締
付はボルト、１４・・・下方金属体、すなわち内側筒状部材、１５・
・・絶縁リング、１６．１７・・・電気接続部、１８・・・凝固スキン、１９・・・鋳造される金属、２０・・・内側筒状部材の上方端部の縁部、特許出願人
　アンスチチュ　ドウ　ルシェルシュドウ　ラ　シデル
ルジー　フランセーズ　（イルジッド）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳造される金属と接触する鋳型の内側筒状部材に
振動を加える少なくとも１つの超音波トランスデューサ
を備えるタイプの、金属の連続鋳造用振動鋳型であって
、該トランスデューサ８は、該内側筒状部材の延長上で
あり且つその縁部上に設けられ、さらに該トランスデュ
ーサは鋳型の鋳込軸Ａと平行またはほゞ平行な長手方向
に従って超音波振動を該筒状部材に伝達するように配向
されていることを特徴とする連続鋳造用振動鋳型。
（２）該トランスデューサ８は圧電型トランスデューサ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
連続鋳造用振動鋳型。
（３）発振金属体１２と平衡金属体との間に支持された
圧電材料の小板９、１０を有する単一の圧電トランスデ
ューサ８を備え、上記の金属体の一方が上記内側筒状部
材１４自体から構成され、上記小板の一方は、その面の
１つで該内側筒状部材の縁部上に当接していることを特
徴とする特許請求の範囲第２項に記載の連続鋳造用振動
鋳型。
（４）上記圧電材料の小板９、１０は上記内側筒状部材
１４の縁部２０とほゞ同じ形状をしていることを特徴と
する特許請求の範囲第３項に記載の連続鋳造用振動鋳型
。
（５）上記圧電材料の小板９、１０は上記縁部２０とほ
ぼ同じ寸法であり、上記発振金属体１２は上記縁部２０
の形状および寸法と同一の横断面を有することを特徴と
する特許請求の範囲第４項に記載の連続鋳造用振動鋳型
。
（６）上記発振体１２の自由端と平衡体１４の自由端と
の間隔Ｄは、次式を満足することを特徴とする特許請求
の範囲第３項乃至第５項のいずれか１項に記載の連続鋳
造用振動鋳型。Ｄ＝Ｋ（λ／２）ただし、Ｋは整数であり、λはトランスデューサ８の発振する超
音波振動の波長である。
（７）上記トランスデューサが２つの圧電材料の小板を
有し、上記発振体１２の自由端と該２つの小板の接合部
との間の距離Ｄ′が次式を満足するように発振体の寸法
を決定することを特徴とする前記特許請求の範囲のいず
れか１項に記載の連続鋳造用振動鋳型。Ｄ′＝λ／４＋（ｎ′λ）／２ただし、ｎ′はゼロまたは整数であり、λはトランスデューサ８
の発振する超音波振動の波長である。
（８）鋼の水平連続鋳造用の鋳型であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記
載の連続鋳造用振動鋳型。
（９）上記トランスデューサ８が鋳型の出側端部に配置
されていることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
載の連続鋳造用振動鋳型。