JPS582735B2 - レンゾクチユウゾウソウチニオケル チユウユホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造装置における金属溶湯を注入する方法
、更に詳しくは注湯による湯の乱れ、空気や酸化物の巻
き込み等をなくし、これらに起因する中心線収縮巣、割
れ、ボイド及び介在物などの鋳塊欠陥を除去することを
目的とした注湯方法に関するものである。

本発明方法の適用される連続鋳造装置は周面に条溝を設
けた鋳造用回転輪（以下ホイールと記すとこのホイール
の周面に接触される金属帯（以下ベルトと記す）により
形成される鋳型内に連続的に溶湯を注入して鋳塊（無限
金属棒又はインゴット）に鋳造するものであるが、この
注湯方法としては従来第１図に示す如き方法が実施され
ている。

即ち、保持炉より出湯された溶湯は移送路１（以下樋と
記す）の溝内を流れるが、フロート式流量調節弁（図示
せず）によって湯溜め２内の溶湯液位が一定となるよう
に自動的に制御される。

次に溶湯はベルトとホイール周辺溝により連続的に形成
される鋳型内に注入されるが、この際鋳型内湯面が一定
となるようにその上下変動を常時作業者が目測し、適宜
ハンドル９を作動することにより調節弁１０により流量
を手動調節しながら注湯ノズル３より鋳型内に吐出され
る。

鋳型内に注入された溶湯ぱ鋳型外周に配置された冷却水
噴射ノズル群６，７よシ腹射する冷却水によシ鋳型を介
して冷却されて凝固し離型点８の近傍より離型されて圧
延工程へ導かれる。

そこで、上記の注湯ノズルと鋳型内湯面との関係は第２
図ないし第４図に示される。

第２図では筒状のノズル３を用い、その先端を既に注湯
され未だ凝固していない融液ｂ中に浸漬した状態で注湯
するものであるが、注入される湯はノズル３の上方で適
正量に調節されている。

また、第３図ではノズル３その他の手段により第２図と
同様の鋳型内に既に注入された溶湯ｂの上から湯を落下
させ注湯している。

これら従来の注湯方法においては溶湯が注湯される場合
、第４図に示すように注湯用ノズル３の断面積ａは鋳造
用ホイールの周面条溝ｄとベルトｆにより構成される鋳
型の断面積Ａより可成り小さくなっており、ノズル３よ
り吐出される溶湯の流速Ｖ１は常に鋳型内に注入された
湯の下降速度Ｖ２より大きい。

このため注入された湯は第４図イに示してあるように渦
を生じ晶出固相の厚みは長手方向に一様増加でなくなり
、これが第４図口に示すような中心線収縮巣を生ずる原
因となり、また、この現象は割れ発生にも大きな影響を
もっている。

上記において、注入される溶湯は鋳型内で湯面が一定に
なるように調節されるが、この作業は極めて難かしく必
ずしも一定ではなく変動するので、この溶湯の供給量の
変動が熱の出入のバランスを乱し、中心線収縮巣や割れ
の発生を助長している，また、注湯量の調節は通常注湯
用ノズルの上方で行ない、調節部より下方では湯は自由
に落下するため空気を巻き込むことがあり、これが鋳塊
中に入るとボイドとなる。

同様にして酸化物の巻き込みもあり、また酸化物は鋳型
内の湯面にも発生し、これも鋳塊中に巻込まれて介在物
となることがあり、この傾向は第３図の場合に特に著し
い。

本発明はこのように従来の注湯方法において、■中心線
収縮巣、■割れ、■ボイド、■介在物という鋳塊の欠陥
を解消することを目的としてなされたもので、本発明は
周面に条溝を設けた鋳造用回転輪と、この回転輪の周面
に接触させた金属帯により形成される鋳型内に、連続的
に溶湯を注入して鋳塊を鋳造する連続鋳造装置において
、鋳型内に溶湯を注入するための注湯用ノズルの下方先
端部を鋳型内面に内接せしめると共に、該ノズルの上部
を湯溜めに連結し、かつ注湯用ノズルの少なくとも鋳型
に内接する部分を断熱性耐火物で構成し、更に注湯用ノ
ズル全長にわたり、その内面積を上記鋳型内面の断面積
に近似せしめ、溶湯を湯溜めから鋳型内に至るまで密閉
された状態にして、溶湯を湯溜め内の静圧によって、し
かも大気に触れない状態で注湯ノズルより鋳型内に層流
ないしはこれに近い状態で注入することを特徴とする連
続鋳造装置における注湯方法に係わるものである。

この本発明の大きな特長は注湯ノズルにあり、その断面
形状がベルトとホイール周辺溝によって構成される鋳型
に内接する。

又、このノズルの外装即ち鋳型に内接する部分は望まし
くは収縮性があり、かつ薄肉の断熱性耐火物により構成
されている。

上記本発明方法によれば、注湯用ノズルの全長にわたり
、その内面の断面積を鋳型の内面の断面積に近似せしめ
ているので、ノズルより鋳型に注入される溶湯の流れは
乱れをことなく層流ないしはこれに近い状態で導かれ、
またノズルは回転するホイールに対し、常に一定位置で
摺動しており、従来法の鋳型内湯面に相当する部分は常
に一定位置となり、そのため鋳型内の湯面変動は起り得
ないので、従来のような鋳型内の湯面調節の手段は全く
必要とせずに鋳型内溶湯の熱の出入バランスを保つこと
ができる。

これにより本発明方法では湯の乱れ、熱供給量の変化に
起因する中心線収縮巣や割れの発生を防止でき、しかも
微妙な調節を要する鋳型内の湯面調節手段を省略できる
等の効果がある。

更にまた、これにより湯溜め内の溶湯け湯溜めから鋳型
内に至るまで密閉された状態で、その流速は殆んど変化
せず層流に近い状態で鋳型内に導入される。

そしてノズル内の湯及び鋳型内の湯は常に湯溜め内の溶
湯による一定した静圧を受けた状態にあるため、空気の
巻き込みは起らず、鋳塊中にボイドを形成することがな
く、また湯溜めから鋳型内に至るまで湯は大気に触れな
いことから酸化物巻込みによる介在物もなくなる等の利
点を有するものである。

以下に本発明を図面に示す実施例によって説明する。

先ず第５図は本発明法において使用される注湯ノズルの
断面を示すが、外装の断熱性耐火物（３−１）の厚さｔ
１は４〜５ｍｍ、内装の耐熱鋼（ ３−２ ）の厚さｔ
２は約１ｍｍあり、この両者は耐熱性接着剤により接着
されている。

又、その断面寸法は鋳型内断面寸法ｌ１よりやや大きく
してある。

例えば、鋳型内面断面積が２０００〜３０００ｍｍの場
合、その差ｔ３ぱ１〜２ｍｍ程度とすれば注湯ノズルは
鋳型内面と密接に摺動し、注入された溶湯がもれること
はない。

上記のように構成された注湯ノズルをベルト及びホイー
ルを有する連続鋳造機に取付け、注湯、鋳造している状
態を第６図に示す。

注湯ノズル３は湯溜め２の底部に直結１３されその先端
はベルト４とホイール５が接して鋳型を形成し始める点
９より約５０ｍｍ鋳型内に挿入され回転する鋳型内面に
密接摺動している。

溶解炉、保持炉で溶製された溶湯は樋１により湯溜め２
へ導かれるが、湯溜め内の湯面は一定位置となるように
フロート式流量調節弁１０により調節される。

更に、湯溜め２の表面積（横断面積）が大きいことから
その湯面の上下変動は±１ｍｍ程度でありこの程度の変
動では巨視的には一定の静圧を得ることができる。

従って、溶湯は鋳型内に至るまで一定した静圧を受け層
流ないしそれに近い状態で導入される。

このようにして鋳型内に充填された溶湯け従来法と同様
に冷却系６，７により冷却凝固され鋳塊１２となる。

上記実施例では水平方向に注湯しているが、次のように
垂直方向に注湯したり、或いは又斜め方向や下方から上
方へ注湯するようにしてもよい。

第１図は本発明の他の実施例を示した概略図で注湯用ノ
ズル３は湯溜め２に連結され、その先端外周はホイール
５の周面条溝とペルト４により構成される鋳型の内面に
密接し、ホイール５の回転に伴って、その内面を摺動す
るようになっているノズル３はこの摺動に耐える断熱性
耐火物で構成され、かつ肉厚は薄くしてその内側断面積
が鋳型のそれにできるだけ近いものにする。

そこで、湯溜め２内の溶湯はノズル３の内孔を通り、殆
んどその流速を変えることなく鋳型の内部に導入される
。

次に、本発明法の効果を従来法のそれと対比して一層明
らかにする。

（１）鋳型内の渦流について。

従来法では鋳型内断面積に比べ断面積のずっと小さいノ
ズルで溶湯を注入しているため吐出時の流速は鋳型内の
溶湯がホイールに沿って下降する速度に比べ常に大きい
。

このため吐出された溶湯は鋳型中で渦流を生じ、これが
固相の成長を不連続にし、又中心線収尽巣を作る原因と
なり、割れを併発する。

これに対し本発明では、ノズル断面積と鋳型内断面積と
にあまり差がなく、従って吐出時の溶湯の流速はホイー
ルの下降速度にほぼ等しいため鋳型内溶湯中に渦流は生
じない。

溶湯の流れは層流に近い状態であり、従来のような渦流
による固相成長の不連続は起らず、中心線収縮巣や割れ
などの欠陥の発生を防止している。

（２）湯面変動について。

従来法では第１図のハンドル９により作業者が鋳型内の
湯面が一定となるように調節するが、これを完全に一定
にすることは困難で実際には絶えず変動している。

連続鋳造において鋳造が安定して行われるには熱供給と
熱抽出とが常に一定にバランスしていることが必要であ
る。

しかるに、従来法ではその湯面変動のため熱供給が一定
しないことにより前記に延べた固相成長の不連続を引き
起す今一つの要因となる。

又、鋳型では長手方向に亘り鋳塊温度は漸次減少してい
くべきであるが、上記のような熱供給の変動は部分的に
高温部を作る原因となり、この部分に割れの発生を促す
ことになる。

これに対し、本発明では注湯ノズルの先端は熱抽出系統
に対し、常に一定位置で摺動しており、そのため鋳型に
溶湯が接し始める位置（鋳型内湯面に相当）は常に一定
であり、従って熱供給は安定しており、従来法のような
障害はない。

（３）空気巻込みについて。

従来法では溶湯量の調節は第１図の調節弁１０の位置で
行うようになっており、従ってこの位置において溶湯は
湯溜め２の静水圧を受けているが、この位置より下方の
ノズル３の中では注湯は自由落下するのみで、むしろ大
気圧以下となる傾向にある。

又、通常溶湯量調節部とノズル部は一体ではなく組合せ
構造であって小さな間隙が存在しているためこれにより
空気を巻き込むことがあり、こうして巻き込まれた空気
は鋳型内に流入し凝固時にトラップされボイドとなる不
都合がある。

これに対し、本発明方法では湯溜めから鋳型に至るまで
密閉された状態にあり、常に静水圧を受けているため空
気の巻き込みは起り得す、従来法における如き欠点はな
い。

（４）酸化被膜巻き込みについて。

従来法では鋳型内湯面は常に大気に接しており、酸化被
膜が形成される。

一方鋳型内湯面の表面層はホイールの回転に伴って常に
下方に流動し凝固しているが、その際表面に形成した酸
化被膜も一緒に流動し凝固する。

そこで、この凝固物の大半は鋳塊表面にトラツプされ大
きな支障とならないが、一部は中に入り介在物となる。

これに対し、本発明法では湯溜めより鋳型に至るまで溶
湯は密閉系内にあり、前記の如き問題は全くない。

（５）作業性について。

従来法では湯面を観察しながら注湯を調節するという困
難な作業を必要としたが、本発明によればこのような調
節作業は全く不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の連続鋳造装置における注湯方法の説明図
、第２図及び第３図は従来の注湯方法の作用説明図、第
４図イ、口は第２図の方法においてノズルより注入され
た溶湯の流れによって既に注入された溶湯中に渦流を生
じ、これによって起る固相の不連続な成長が欠陥に至る
過程を示している。 第５図は本発明の連続鋳造装置における注湯方法に使用
される注湯ノズルの断面例示図、第６図は本発明の注湯
方法の例示図、第１図は本発明の注湯方法の他の例示図
である。 １・・・移送路、２・・・湯溜め、３・・・注湯ノズル
、４・・・ベルト、５・・・ホイール、６，７・・・冷
却水噴射ノズル、８・・・離型点、９・・・ハンドル、
１０・・・調節弁、１１・・・鋳型内断面寸法、１２・
・・鋳塊、１３・・・直結点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 周面に条溝を設けた鋳造用回転輪と、この回転輪の
   周面に接触させた金属帯によシ形成される鋳型内に連続
   的に溶湯を注入して鋳塊に鋳造する連続鋳造装置におい
   て、鋳型内に溶湯を注入するための注湯用ノズルの下方
   先端部を鋳型内面に内接せしめると共に、該ノズルの上
   部を湯溜めに連結し、かつ注湯用ノズルの少なくとも鋳
   型に内接する部分を断熱性耐火物で構成し、更に注湯用
   ノズルの全長にかたり、その内面積を上記鋳型の内面の
   断面積に近似せしめ、溶湯を湯溜めから鋳型内に至るま
   で密閉された状態にして、溶湯を湯溜め内の静圧によっ
   て、しかも大気に触れない状態で注湯ノズルより鋳型内
   に層流ないしはこれに近い状態で注入することを特徴と
   する連続鋳造装置における注湯方法。