JPS633704B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はベルトアンドホイール型連続鋳造方式
における鋳造方法に関するもので、特に鋳造中の
回転輪の温度変化を監視し、その温度変化の状態
に応じて冷却水を増減することにより、高品質の
鋳塊を長時間安定して製造できるようにしたもの
である。 ベルトアンドホイール型連続鋳造方式では、外
周に溝を設けた回転輪の１部外周面に無端ベルト
を接動させ、該接動区間（以下ラツプ区間と略
記）に水冷鋳型を形成し、該鋳型の一端から溶湯
を連続的に注湯し、他端より鋳塊を連続的に引き
出している。このような連続鋳造では、注湯され
た溶湯はラツプ区間で凝固が進行し、鋳造された
鋳塊品質は、その大半がラツプ区間の凝固形態に
よつて決定される。しかるにこのラツプ区間は回
転輪の円周の30〜80％を占める長いもので、外部
から察することもできないため、鋳塊品質を長時
間安定した状態に保持することは非常に困難であ
る。例えば鋳型内に溶湯は、注湯された個所から
あとで冷却が開始され、鋳型に接触した溶湯は、
鋳型のみによつて冷却されるため、鋳型内で最初
に凝固する固相（シエル）の厚さが鋳型の温度、
熱伝導度、形状等によつて決定される熱容量に左
右される。また注湯直後に形成されるシエルの厚
さに応じて鋳型間に空隙（エアーギヤツプ）を生
じ、鋳型の冷却能力を低下し、更にエヤーギヤツ
プの程度の変化が鋳型の冷却能力を変動させるた
め、鋳塊品質に大きな影響を与える。 従来ベルトアンドホイール型連続鋳造方式で
は、鋳型品質を一定に保つために回転輪の側面の
１個所又は２個所以上に熱電対を接触させて回転
輪の側面温度を常時測定し、その温度変化に応じ
て鋳型の冷却水量を制御している。一般にはベル
トが回転輪から離れた後、溶湯が注湯される前又
は／及び注湯後の側面に熱電対を接触させて回転
輪の温度を測置して鋳型の冷却水量を制御してい
るが、このような方法ではシエルの形状を左右す
る回転輪の温度を制御するのみで、鋳型内での動
的な凝固形態を制御することは困難であつた。 本発明はこれに鑑みベルトアンドホイール型連
続鋳造方式における鋳型内での動的凝固形態を最
適状態に維持するための鋳型の冷却条件の制御に
ついて検討した結果、高品質の鋳塊を長時間安定
して製造することができる連続鋳造方法を開発し
たもので、外周に溝を設けた回転輪の１部外周面
に、無端ベルトを接動させて水冷鋳型を形成し、
該鋳型の一端より溶湯を注湯し、他端より凝固し
た鋳塊を引き出す連続鋳造において、回転輪に１
又は２以上の熱電対挿入孔を設け該挿入孔内に熱
電対を任意の位置に固定して設置して、鋳造中の
回転輪内部の１回転毎の温度上昇及び降下パター
ンを測定し、これを予め設定した標準温度パター
ンと比較し、温度が高い場合には冷却水量を増加
し、低い場合には冷却水量を減少することにより
回転輪の温度パターンを標準温度パターンと一致
させることを特徴とするものである。 熱電対を任意の位置に固定して設置するのは設
置場所は任意でもよいが一度決めたら固定してい
ないと温度の比較ができないからである。 即ち本発明のベルトアンドホイール型連続鋳造
方式、例えば第１図に示すように外周に溝を設け
た回転輪１の１部外周面に、無端ベルト２をプレ
ツサーホイール３、テンシヨンホイール４及びア
イドラーホイール５により接動させて、回転輪１
とベルト２のラツプ区間に水冷鋳型６を形成し、
該鋳型６の一端にタンデイツシユ７を設けて鋳型
６内に溶湯を注湯し、他端より鋳塊８を引き出す
連続鋳造において、回転輪１に第２図に示すよう
に外周に設けた溝９下の回転輪１内に熱電対挿入
孔１０を設け、該挿入孔１０に熱電対１１を挿入
し、その先端１２を溝９底から一定の距離で回転
輪１の中心軸ａ上に設定し、熱電対１１の後端を
図には示していないが、回転輪１を支持するプレ
ート１３，１３′の軸に設けたスリツプ式ターミ
ナルに接続し、回転輪内部の温度信号を該ターミ
ナルを介して記録計上に表示させる。このように
して鋳造中の回転輪１内部の１回転毎に温度上昇
及び降下パターンを予め設定した標準温度パター
ンと比較し、その差に応じて鋳型６の冷却水量を
増減する。ここで回転輪１の１回転毎に冷却水を
増減することは、回転輪１の回転速度が早いため
困難であり、回転輪１内部の温度変動パターンを
標準温度パターンと大幅にずれないように監視
し、回転輪１の温度が標準温度パターンより高い
場合には鋳型６の冷却水量を増加せしめ、低い場
合には冷却水量を減少させることにより高品質鋳
塊を長時間安定して製造できるようにしたもので
ある。尚回転輪１に２個以上の熱電対挿入孔１０
を設け、各挿入孔１０に熱電対１１を挿入しても
よく、この場合には各熱電対１１毎に標準温度パ
ターンと比較して、それぞれについてその差を小
さくするように鋳型６の冷却水量を増減すればよ
い。 鋳型６の冷却水量は標準温度パターンと回転輪
１の温度パターンの差に応じて増減してもよい
が、第１図に示すように鋳型６の冷却域を４等分
し、それぞれ別系統の配管を設けて独立して水量
を制御できる冷却域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄを形成し、それぞれ電磁バルブを用いてバル
ブの開度を自動的に調整できるようにする。この
ようにして回転輪１内部の標準温度パターンを予
め把握して設定し、これと鋳造中の回転輪内部の
１回転毎の温度パターンを比較し、まず注湯口に
近い冷却域１４ａから順次差の有無を検出し、差
の認められた冷却域の前段の冷却水量を増減し
て、常に回転輪１内部の温度変動パターンを標準
温度パターンに一致させることにより、有効に鋳
塊品質の安定化を計り、高品質の鋳塊を安定して
長時間製造できるようにしたものである。 尚回転輪１の側面に熱電対挿入孔１０を設けて
熱電対１１を挿入した例について説明したが、こ
れに限るものではなく、例えば回転輪１の内側よ
り回転輪に熱電対挿入孔を設けて、これに熱電対
を挿入してもよい。また鋳型６の冷却域を４等分
した例について説明したがこれに限るものではな
く、例えば冷却域の長さをｌとすれば各冷却域１
４ａの長さを1/7ｌ、１４ｂの長さを2/7ｌ、１４
ｃの長さを2/7ｌ、１４ｄの長さを2/7ｌとするよ
うに各冷却域の長さを変更してもよい。更に分割
も適宜に分割すればよいが、応答性の点からは４
分割が最も好ましい。 以下本発明を実施例について詳細に説明する。 第１図に示すベルトアンドホイール型連続鋳造
方式において、回転輪の直径を2000mm、回転輪と
ベルトのラツプ角度を210゜、回転輪の溝断面積を
2600mm²とした連続鋳造機を用い、アルミニウム溶
湯を670〜720℃の温度範囲で注湯し、15〜25cm／
secの鋳造速度で鋳造を行つた。 回転輪には第２図に示すように回転輪の側面か
ら溝底より20mm下方の中心軸に達する熱電対挿入
孔を設け、該挿入孔にアルメル、クロメル熱電対
を挿入し、プレートの軸に設けたスリツプ式ター
ミナルを介して回転輪内部の温度信号を記録計上
に表示させた。 このようにして注湯温度700℃、鋳造速度20
cm／sec、全体冷却水量1000／minとした一定
の条件で鋳造を行い、回転輪内部の温度変動パタ
ーンと鋳塊表面品質を調べた。鋳造輪とベルトが
接触しているラツプ角210゜の鋳造機において、ラ
ツプ長さ3600mmを均等に４分割し、900mmづつの
冷却帯を設け、第３図に示すように冷却域，
，，とした。冷却水量の総量は1000／
minであるが各冷却域に流した水量は200／
min、300／min、300／min、200／minで
あつた。この状態で鋳造を行つており、鋳造溝底
部から20mmの位置にセツトされた熱電対の信号を
オシログラフ上に表示させた。その代表的結果を
第３図に示す。図は鋳造中の回転輪内部の１回転
毎の温度変動パターンを示したもので、図中Ａは
鋳塊温度が490〜500℃で、鋳塊表面品質が良好な
場合、Ｂは鋳塊温度が480℃以下で鋳塊表面に
時々大きな割れが発生した場合、Ｃは鋳塊温度が
510℃以上で、鋳塊表面に発汗及び微細な割れが
多数認められた場合である。即ちＢパターンは鋳
塊から鋳型への熱移動が過大に行われ、鋳塊温度
が低く、鋳塊温度が高くなつた状態で、回転輪の
表面疵又は／及び表面然状の劣化部分に相当する
鋳塊表面に応力が集中して大きな割れを形成す
る。Ｃパターンは鋳塊から鋳型への熱移動が不充
分で鋳塊温度が高く、回転輪の温度が低くなつた
状態で、鋳造開始直後から鋳塊と回転輪との間に
エアーギヤツプが発生し、熱移動が円滑に行われ
ていないことを示している。このように鋳造中の
回転輪内部の温度変化パターンを監視することに
より、鋳型内での凝固形態を把握できるようにな
り、鋳塊品質の程度も知ることができるようにな
る。 第３図の結果は同一鋳造条件で行つた結果であ
るが、回転輪内部の温度変化に差異が生じてい
る。これは回転輪に塗布している非常に薄い膜状
のコーテイング材の厚さが変化したものである。
このコーテイング材には、菜種油又はススが用い
られているが、この皮膜の厚さを測定すること
は、現在では非常に困難で、膜厚の制御も難かし
く、鋳造中の膜厚変動が同一鋳造条件において鋳
塊品質が安定しない現象が起つたもので、生産工
程において応々認められるものである。 第３図において、各冷却域に流している水量は
鋳造スタート時と同一であつたが、スタート時な
らびに標準時に得られる鋳型温度とは異なつた温
度パターンがオシロスコープ上に示された。Ｂパ
ターンの場合、冷却域での鋳造輪温度が標準Ａ
にくらべて高くなつており標準Ａと同一にするた
め冷却域の水量を200／minから250／min
に増加した。この結果冷却域での温度パターン
は標準Ａに一致したが、冷却域での温度が依然
として標準Ａの温度より15℃高く、冷却域の水
量を300／minから除々に増加していつた結果
320／minの水量で標準Ａと一致した。即ち、
各冷却域の水量を200、320、300、250／minと
することにより鋳造輪内にセツトした熱電対の温
度分布は標準Ａと一致し、鋳塊表面に発生してい
た大きな割れは消滅し健全鋳塊が得られるように
なつた。 一方Ｃパターンが得られた時、冷却域での鋳
造輪温度が低いため、冷却域の水量を200／
minから徐々に減らし180／minとしたところ
で冷却域での温度分布は標準Ａと一致した。し
かるに冷却域での温度が標準Ａより約10℃程度
低いため冷却域での水量200／minより徐々
に減じたところ190／minの流量で標準Ａと温
度分布が一致し、全体の温度パターンがＡの型と
なり微細欠陥の発生が無くなつた。このようなオ
シロスコープ上にあらかじめ示されている標準温
度パターンに対して鋳造中の鋳造輪の温度変化の
差を各冷却域で積分し、その平均温度差が５℃を
超えると冷却水の増減を開始させた。 本発明は、このようなコーテイングの厚さが変
化しても常に一定の回転輪内部の温度変化パター
ン（例えば第３図のＡパターン）になるように冷
却条件を制御した。即ち第１図に示すようにベル
トアンドホイール型連続鋳造方式において、回転
輪とベルトのラツプ区間を４等分し、それぞれ別
系統の配管により水量制御できる冷却域形成し、
各冷却域のパルブ開度を電磁バルブで自動調整で
きるようにした。この各冷却域を注湯口に近いも
のから順にNo.、No.、No.、No.と記載する。
これ等各冷却域を下記フローチヤートにより次の
ように制御し、常に回転輪内部の温度変動を一定
して鋳塊品質の安定化を計つた。例えば回転輪の
温度パターンを把握して標準温度パターンと比較
し、No.に差があるときはNo.の冷却水量を増減
し、No.に差がなく、No.に差があるときNo.の
冷却水量を増減する。同様にしてNo.及びNo.に
差がなく、No.に差があるときはNo.の冷却水量
を増減し、No.、No.、No.に差がなくNo.に差
があるときはNo.の冷却水量を増減する。またNo.
、No.、No.、No.に差がないときは冷却水量
を変化させることなく一定に保持する。即ち (1) 回転輪内部に挿入した熱電対で回転輪内部の
温度変化パターンを把握する。 (2) 設定された標準の温度パターンとの比較を行
い差の有無を求める。 (3) 先ず注湯口に近いNo.から差の有無を把握す
る。即ち鋳塊の品質及び鋳型内での凝固形態は
鋳造初期の凝固状態に左右され、通常の操業下
ではNo.から温度変動が発生する傾向にある。 (4) 標準温度パターンと差が認められた冷却域の
前段の冷却域の冷却水量を増減する。即ち次の
様に制御する。 差が認められた冷却域 制御する冷却域 No. → No. No. → No. 差が認められた冷却域 制御する冷却域 No. → No. No. → No. (5) 冷却水の制御は同時に複数個所の冷却域の冷
却水量を変更することもできるが、回転輪の１
回転毎に１冷却域のみを制御した。この方がハ
ンチング等を防ぐ意味で良い制御法である。 このようにして連続鋳造した鋳塊について１時
間平均での大疵、中疵及び小疵の総数を調べた。
その結果を鋳塊品質を見ながら手動で冷却水の制
御を行つた従来方法ａと、回転輪の側面に熱電対
を接触させて温度が一定になるように水量制御し
た従来方法ｂと比較して第１表に示した。尚鋳造
条件は鋳塊温度700℃、鋳造速度20cm／sec、冷却
水量の合計1000／minであつた。

【表】 第１表から本発明方法により鋳造した鋳塊は、
従来方法により鋳造した鋳塊に比較し、欠陥発生
が著しく減少していることが判る。 このように本発明によれば、ベルトアンドホイ
ール型連続鋳造方式における回転輪内に１個又は
２個以上の熱電対を挿入し、その温度変化によつ
て冷却域の冷却水量を制御することにより長時間
安定して欠陥のない鋳塊を製造することができる
もので、工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示す説明図、
第２図は第１図の回転輪の横断面図、第３図は鋳
造中の回転輪内部の１回転毎の温度変化パターン
を示す説明図である。 １…回転輪、２…ベルト、３…プレツサーホイ
ール、４…テンシヨンホイール、５…アイドラー
ホイール、６…鋳型、７…タンデイツシユ、８…
鋳塊、９…溝、１０…熱電対挿入孔、１１…熱電
対。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周に溝を設けた回転輪の１部外周面に、無
   端ベルトを接動させて水冷鋳型を形成し、該鋳型
   の一端より連続的に溶湯を注湯し、他端より凝固
   した鋳塊を引き出す連続鋳造において、回転輪に
   １又は２以上の熱電対挿入孔を設け、該挿入孔内
   に熱電対を任意の位置に固定して設置して鋳造中
   の回転輪内部の１回転毎の温度上昇及び降下パタ
   ーンを測定し、これを予め設定した標準温度パタ
   ーンと比較し、温度が高い場合には冷却水量を増
   加し、低い場合には冷却水量を減少することによ
   り回転輪の温度パターンを標準温度パターンと一
   致させることを特徴とする連続鋳造方法。 ２ 回転輪の鋳型冷却域を複数個に分割し、鋳造
   中の回転輪内部の１回転毎の温度上昇及び降下パ
   ターンを予め設定した標準温度パターンと比較
   し、差の発生した冷却域の前段の冷却域における
   冷却水量を増減する特許請求の範囲第１項記載の
   連続鋳造方法。