JPS6144589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水平連続鋳造設備に関する。

大型断面の鋳造体を得るためにモールドと同等
の大型断面をもつタンデイツシユノズルを採用す
れば、次のような問題が生じる。タンデイツシユ
ノズルを大きくすることによつて、冷却面積が増
加してそのタンデイツシユノズルを通過する溶融
金属が冷えやすくなる。また大型断面の冷却には
時間がかかり、引抜速度は低くならざるをえな
い。これによつてタンデイツシユノズル内を流れ
る溶融金属の流速を低下しなければならない。こ
れらのことから、タンデイツシユノズル内面に凝
固シエルが発生し、付着しやすくなる。タンデイ
ツシユノズル内面に凝固シエルが発生するとさら
にその部分の凝固は増長され、モールド内で作ら
れるべき凝固シエルとつながつてしまい、鋳造体
を引抜くとき、凝固シエルが破れて、いわゆるブ
レークアウトが生じる。また大形のタンデイツシ
ユノズルは製作が困難である。従つて先行技術で
は、大形断面を有する鋳造体を得ることは不可能
であつた。

この問題を解決する先行技術は、特開昭50−
85524に示されている。この先行技術では、タン
デイツシユ内の溶融金属は円筒形の第１領域と、
モールドに向かつて次第に断面が広がつていく第
２領域とを経てモールドに導かれ、この第２領域
にリニヤモータの誘導子が設けられ、この誘導子
は三相電源などのような多相電源に接続された螺
旋形部分を備え、溶融金属に送り出しの電磁力を
作用する。

このような先行技術の新たな問題は、溶融金属
に軸線方向の力を与え、これによつて半径方向内
方の絞り力を発揮するようにしているので、その
溶融金属に作用する絞り力が不安定になることで
ある。

この先行技術の他の問題は、リニヤモータの誘
導子によつて移動磁界を発生するために、三相以
上の多相電源が用いられ、単相交流電源を用いる
ことができないことである。これによつて多相電
源が得られる場所でのみ実施され、単相電源しか
得られない場所では、この先行技術を実施するこ
とができない。したがつて使用範囲が制限され
る。

本発明の目的は、大形断面の鋳造体を確実に得
ることができ、しかも単相電源などを用いること
ができ、これによつて広範囲に実施することがで
きるようにした水平連続鋳造設備を提供すること
である。

本発明は、タンデイツシユノズルと、そのタン
デイツシユノズルの外径よりも大きい内径を有し
タンデイツシユノズルの外周面から半径方向外方
に間隔があけられている内周面を有するモールド
との境界におけるモールドのタンデイツシユノズ
ルに臨む端面付近に、交流電力によつて付勢され
る電磁界発生手段を配置してタンデイツシユノズ
ルからの溶融金属を半径方向内方へ絞る電磁力を
与え、タンデイツシユノズルの先端をモールドの
軸線方向内方へ入り込ませたことを特徴とする水
平連続鋳造設備である。

第１図を参照すると、本発明の一実施例の水平
連続鋳造設備の全体の正面図が示されている。溶
融金属たとえば溶鋼が貯留されたタンデイツシユ
１には、その溶融金属の温度を安定させるための
予熱装置２が備えられている。タンデイツシユ１
に関連して設けられたモールド３から得られる大
形断面を有する鋳造体４は、冷却帯５を通過して
冷却されながら引抜き装置６によつて引抜方向
４，５に引抜かれ、切断装置７によつて切断され
たインゴツト９はランアウトローラテーブル１０
によつて搬送される。

第２図はタンデイツシユノズル１５とモールド
３の境界付近の拡大断面図である。タンデイツシ
ユ１には、耐火物１１が内張りされており、溶融
金属１２が貯留される。タンデイツシユ１のノズ
ル孔１３には、溶融金属１２を流出・遮断するた
めのスライデイングゲート１４が設けられる。ス
ライデイングゲート１４を経た溶融金属１２は、
耐火物から成るタンデイツシユノズル１５を経て
モールド３に導かれる。タンデイツシユノズル１
５は、取付金物１６によつてタンデイツシユ１に
固定されている。スライデイングゲート１４は、
駆動用シリンダ１７によつて駆動される。タンデ
イツシユノズル１５のモールド３寄りの端部付近
には、タンデイツシユノズル１５を外囲して素線
が巻回されて成る電磁界発生手段１８が配置され
る。電磁界発生手段１８による電磁力によつて、
ノズル１５内を流れる溶融金属１２は、後述の第
４図を参照して説明するように、半径方向内方に
絞られる。モールド３は、タンデイツシユノズル
１５の外径よりも大きい内径を有し、タンデイツ
シユノズル１５の外周面から半径方向外方に間隔
があけられている内周面１９を有する。タンデイ
ツシユノズル１５とモールド３との境界における
モールド３のタンデイツシユノズル１５に臨む端
面付近には、もう１つの本発明に従う電磁界発生
手段２０が引抜方向とほぼ直角平面内に配置され
る。モールド３内に導かれた溶融金属は冷却水等
で冷却されるモールド３内で凝固を開始し、時間
とともに凝固厚みを増大させる。

第３図は第２図の切断面線−から見た断面
図である。電磁界発生手段２０は、モールド３の
軸線に直角に延びるコア２１に素線２２が巻回さ
れて成る電磁界発生要素２３が相互に平行に水平
に配列されて構成される。電磁界発生要素２３
は、モールド３の上部よりも下部において相互の
間隔が小さくなるようにして密に配置される。

タンデイツシユノズル１５には、電磁界発生手
段１８に関して溶融金属１２の上流寄り（第２図
の左方）でタンデイツシユノズル１５の内周面の
全周にわたつてヘツダ２４が形成されており、こ
のヘツダ２４には、タンデイツシユノズル１５の
半径方向内向に向けて開口したノズル２５が形成
される。ノズル２５は、タンデイツシユノズル１
５の周方向全周にわたつて形成されている。ヘツ
ダ２４には、貯留槽２６から管路２７を介して潤
滑剤が供給される。ヘツダ２４に供給される潤滑
剤３６は、CaO、SiO₂、またはAl₂O₃の粉体を主
成分とし、純鉄またはCoなどの強磁性体の粉体
が混合されて成る。またこの潤滑剤は、菜種油を
主成分とし、純鉄またはCoなどの強磁性体の粉
末が混合されて成つてもよい。

第４図は、電磁界発生手段１８によつてタンデ
イツシユノズル１５を通過する溶融金属１２が絞
られる現象を説明するための簡略化した斜視図で
ある。溶融金属１２は、鋳造体４の引抜方向４５
に移動している。電磁界発生手段１８の素線に矢
符２８の方向に交流電流が流れると、励磁電流が
第４ａ図(1)の曲線６１に沿つて増加するときは、
溶融金属１２にはその方向２８とは逆方向２９に
電流の変化量に応じた渦電流が生じる。電磁界発
生手段１８の素線に電流が矢符２８の方向に流れ
ることによつて、矢符３０の方向に磁界が発生す
る。これによつて溶融金属１２には、半径方向内
向に向う電磁力がその溶融金属１２の全周にわた
つて作用する。こうして電磁界発生手段１８によ
つて、タンデイツシユノズル１５を通る溶融金属
１２が絞られることになる。

一方、励磁電流が第４ａ図(1)の曲線６２に沿つ
て減少する場合は、うず電流２９が逆方向とな
り、溶鋼に対して広がり力となる。この力が溶鋼
に作用するのを極力抑えるため、一般的には交流
電流は正弦波であるが第４ａ図(1)に例示するごと
く励磁電流波形を歪ませて曲線６２の領域のみ励
磁電流の変化率を高くする。このような励磁波形
にすると、電磁界発生手段１８の誘導電流吸収板
１８′または第２図のタンデイツシユノズル取付
金物１６を電気抵抗率の低い銅製等とすることに
より、曲線６２の領域の成分を吸収することが可
能となる。その結果、１サイクルの時間平均を取
ると溶鋼には第４ａ図(2)で示すように絞り力が働
く。

さらに第４ａ図(1)において、励磁電流が曲線６
２，６２′に沿う領域では、溶鋼表面に第４図の
矢符２９とは逆方向に誘導電流が流れるので負の
絞り力が作用する。この電流値の変化の大きい曲
線６２，６２′の領域での誘導電流は励磁電流の
変化が大きい程、溶鋼やモールド壁等で吸収され
やすい。そのため第４ａ図(1)で示す曲線６２，６
２′の領域をより短くすれば、電磁界発生手段１
８の内方に設けた誘導電流吸収板１８′は不要で
ある。なお誘導電流吸収板１８′は曲線６２，６
２′の領域での誘導電流を積極的に吸収するもの
である。

潤滑剤３６を供給するノズル２５は、溶融金属
１２がタンデイツシユノズル１５の内周面から離
れる位置３１よりも引抜方向４５の前方（第２図
の右方）にある。従つてノズル２５からの潤滑剤
３６は、絞られた溶融金属１２の外周面に供給さ
れることになり、溶融金属１２内に入り込むこと
はない。

潤滑剤３６には、強磁性体粉体が混合されてお
り、従つて潤滑剤３６が溶融金属１２の表面から
離れることなく安定して付着したまま供給するこ
とが可能になる。

再び第２図を参照して、もう１つの電磁界発生
手段２０において、電磁界発生要素２３の素線２
２に矢符３２の方向に電流が増加すると、モール
ド３内の溶融金属１２には、矢符３２とは逆方向
の矢符３３で示される方向に渦電流が生じる。矢
符３２の方向に素線２２に電流が流れることによ
つて磁界が参照符３４で示すように第２図の紙面
の向う側に向けて生じる。一方、励磁電流が第４
ａ図(1)の曲線６２に沿つて減少する場合は、うず
電流２９が逆方向となり、溶鋼に対して広がり力
となる。この力が溶鋼に作用するのを極力抑える
ため、第４ａ図(1)に例示するごとく励磁電流波形
を歪ませて曲線６２の領域のみ励磁電流の変化率
を高くする。このような励磁波形にすると、第２
図の誘導電流吸収板２０′により、曲線６２の領
域の成分を吸収することが可能となる。その結
果、１サイクルの時間平均を取ると溶鋼には第４
ａ図(2)で示すように絞り力が働く。これによつて
モールド３内の溶融金属１２には、引抜方向４５
の前方に沿う矢符３５で示される電磁力が発生す
る。このようにしてタンデイツシユノズル１５に
おいて電磁界発生手段１８によつて絞られた溶融
金属１２は、モールド３内で半径方向外方に広が
り、かつ引抜方向４５の前方に電磁界発生手段２
０によつて電磁力を受ける。こうしてモールド３
によつて溶融金属１２の鋳造が行なわれることに
なる。

ノズル２５から供給されて溶融金属１２の外表
面に付着している潤滑剤３６は、その溶融金属１
２がモールド３の内周面１９に接触する位置３７
における潤滑性を向上させるとともに溶融金属の
酸化を防止する。このようにして、大形断面を有
する鋳造体４の鋳造が可能になる。

電磁界発生要素２３は、モールド３の上部より
も下部において相互の間隔が密に配置されている
ので、溶融金属１２の下部に作用する矢符３５の
方向の電磁力は上部のそれよりも大きくなる。そ
のため溶融金属１２がモールド３の内周面１９に
接触して凝固する条件を周方向全周にわたつてほ
ぼ均一にすることができ、鋳造体４の品質を向上
することが可能になる。電磁界発生要素２３は、
引抜方向４５に沿つて複数（この実施例では２層
２０ａ，２０ｂ）の層を成して配列される。各層
２０ａ，２０ｂの電磁界発生要素２３は、垂直面
内で上下方向にずれている。したがつてモールド
３内の溶融金属１２の表面における凹凸が一層減
少される。そのため潤滑剤３６は溶融金属１２の
全表面にわたつて均一に付着することが可能にな
る。

タンデイツシユノズル１５の第２図における右
方の先端は、モールド３の軸線方向内方へ入り込
んでおり、換言するとタンデイツシユノズル１５
の先端はモールド３の第２図における左方端より
も右方にある。これによつて、タンデイツシユノ
ズル１５からの溶融金属はモールド３に確実に導
かれ、その溶融金属が外方にこぼれてしまうこと
が防がれる。

第５図は、本発明の他の断面図であり、第１図
の実施例に対応する部分には同一の参照符を付
す。注目すべきは、タンデイツシユノズル１５を
外囲する電磁界発生手段１８とともに、電磁界発
生手段３８が設けられていることであり、この電
磁界発生手段３８は前述の第２図および第３図に
関連して説明した電磁界発生手段２０の構造とは
異なり、モールド３のタンデイツシユノズル１５
に臨む端面付近に半径方向に延びて形成される。
この電磁界発生手段３８は、素線がモールド３の
軸線のまわりに巻回されて構成され、その内方に
は誘導電流吸収板３８′が配置される。電磁界発
生手段３８の素線に、第５図の紙面に垂直でその
紙面の背後に向けて電流が流れたとき、モールド
３内の溶融金属１２には、第５図の紙面の手前に
向う参照符３９で示される渦電流が生じるととも
に、矢符４０の方向に磁界が生じる。そのためモ
ールド３内の溶融金属１２には、引抜方向４５前
方に向う矢符４１で示される電磁力が発生する。

第６図は本発明の他の実施例を示す。第５図に
示す実施例では、電磁界発生手段３８により形成
されたモールド３内の溶融金属１２の端面は、溶
融金属１２の静圧差により静圧の大きい下部ほど
タンデイツシユノズル１５側へせり出し、勝手に
形成される。従つて、モールド３内の溶融金属１
２のモールド３内での接触長さすなわち冷却能力
が上下位置で異なり均一な冷却効果が得られ難
い。本実施例は上記下都合を解決すべく、電磁界
発生手段３８が下方になるにつれて引抜方向４５
前方にモールド３の軸線に一致した水平線と角度
θだけ傾斜している。これによつてモールド３内
の溶融金属１２には、その上部よりも下部におい
て大きな電磁力が与えられることになる。そのた
めモールド３内の溶融金属１２は引抜方向に対し
てほぼ直角な平面を保つ。従つて、溶融金属のモ
ールド３の内周面１９に接触する位置３７におけ
る凝固条件が周方向全周にわたつて均一になる。
こうして鋳造体４の品質が向上される。また、潤
滑剤３６は溶融金属１２の全周にわたつて均一に
付着することが可能になる。

第７図は、本発明の他の実施例の断面図であ
る。この実施例では、耐火物から成るタンデイツ
シユノズル４２は、筒部４３とフランジ部４４と
から成る。筒部４３とフランジ部４４との連続点
付近で溶融金属１２が筒部４３から離れた位置５
５よりも引抜方向４５の前方には、ヘツダ４６が
形成されており、このヘツダ４６には貯留槽２６
に貯留された潤滑剤３６が管路２７を経て供給さ
れる。ヘツダ４６内の潤滑剤３６は、ヘツダ４６
に形成されたノズル４７から溶融金属１２の外周
面に供給される。ノズル４７は、周方向全周にわ
たつて形成される。電磁界発生手段４８は、モー
ルド３の端面においてモールド３の軸線のまわり
に筒部４３を外囲して素線が巻回されて構成さ
れ、その内方には誘導電流吸収板４８′が配置さ
れる。この電磁界発生手段４８の素線に第７図の
紙面の背後に向かう電流が流れることによつて、
モールド３内の溶融金属１２には第７図の紙面の
手前に向う参照符４９で示す渦電流が流れるとと
もに、矢符５０の磁界が発生する。そのためモー
ルド３内の溶融金属１２には、引抜方向４５前方
の矢符５１で示される電磁力が生じる。この実施
例では、タンデイツシユノズル４２内では溶融金
属１２は絞られず、従つて電力消費が低減される
という利点がある。

第８図は本発明の他の実施例を示す断面図であ
る。この実施例は第７図示の実施例に類似するけ
れども、注目すべきは電磁界発生手段４８はモー
ルド３の下方になるにつれて引抜方向４５前方に
水平線に対して角度θだけ傾斜している。これに
よつてモールド３内の溶融金属１２には、その上
部よりも下部において大きな電磁力が与えられ
る。これによつてモールド３内の溶融金属１２の
接触開始位置が引抜方向とほぼ直角平面内に形成
され、ノズル４７からの潤滑剤３６がその溶融金
属の表面全面にわたつて付着することが可能にな
り、しかもモールド３の内周面１９に接触する位
置３７における凝固条件が周方向全周にわたつて
均一となり、鋳造体４の品質が向上される。

第９図は本発明の他の実施例の断面図である。
この実施例は第７図および第８図示の実施例に類
似するけれども、注目すべきは潤滑剤３６のヘツ
ダ５１はフランジ部４４の半径方向外方寄りに設
けられており、そのヘツダ５１のノズル５２より
も半径方向内方の位置５６で溶融金属１２が離れ
る。フランジ部４４の半径方向外周端は、モール
ド３の内周面１９から半径方向に離れており、こ
れによつてフランジ部４４が冷却モールド３によ
り冷却されることが防がれ、従つてフランジ部４
４に凝固シエルが発生することがない。

本発明のさらに他の実施例として、第９図の仮
想線で示すようにリング状のヘツダ５３を配置
し、このヘツダ５３に形成されたノズルから潤滑
剤３６を噴射するようにしてもよい。

本発明のさらに他の実施例として、第２図およ
び第３図に示された実施例において電磁界発生手
段２０の電磁界発生要素２３をモールド３の端面
に等間隔に配置するとともにモールド３の上部よ
りも下部が引抜方向４５前方になるように傾斜
し、これによつてモールド３内の溶融金属１２の
下部に上部よりも大きい電磁力が作用するように
してもよい。また同様に電磁界発生要素２３を等
間隔に配置して、上部のコイルより下部のコイル
ほど大きい電流を供給することによつても同じよ
うな効果を得ることができる。また第２図、第５
図、第６図に示す実施例では溶融金属１２をモー
ルド３へ流入・遮断するためのスライデイングゲ
ート１４が設けられているが、これの代りに、電
磁界発生手段１８の磁界発生力の調整もしくは取
付位置の調整によつても同様にタンデイツシユ１
内の溶融金属１２がタンデイツシユノズル１５か
らモールド３へ流入することを中止することがで
きる。

以上のように本発明によれば、タンデイツシユ
ノズルを小形にし、しかもモールドを大形にし
て、断面の大きい鋳造体を得ることが可能にな
る。

特に本発明では、電磁界発生手段を交流電力に
よつて、付勢してタンデイツシユノズルからの溶
融金属を半径方向内方に絞るようにしたので、溶
融金属には安定な絞り力を作用させることができ
る。したがつて、タンデイツシユノズルとそれに
後続するモールドとを分離して配置することが可
能になる。これによつて、潤滑剤の供給あるいは
モールドの軸線方向への往復移動などを行なうこ
とが可能になり、上述の大形の鋳造体を得ること
ができる。

また本発明では、タンデイツシユノズルの外径
はモールドの内径よりも小さく構成されている。
そのためタンデイツシユノズルを流れる溶融金属
を絞るための電磁界発生手段による電磁力が少な
くて済み、電磁界発生手段を小形化することがで
きるとともに、交流電力の消費電力量を低減する
ことができる。またモールドは、大形とすること
ができ、したがつて大形の鋳造体を得ることがで
きる。

さらにまた本発明では、タンデイツシユノズル
の先端をモールドの軸線方向内方へ入り込ませた
ので、タンデイツシユノズルからの溶融金属を確
実にモールドに導くことができ、その溶融金属が
外方にこぼれてしまうことが防がれる。

さらにまた、タンデイツシユノズルからの溶融
金属を半径方向内方へ絞るための交流電力によつ
て付勢される電磁界発生手段は、前述の先行技術
に関連して述べたようなリニヤモータの誘導子の
ような複雑な構成を必要とせず、また三相以上の
多相電源を必要とせず、単相電源をも用いること
ができ、これによつて交流電力が得られる場所に
おいて、本発明は広範囲に実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は水平連続鋳造設備の全体を示す正面
図、第２図はタンデイツシユノズル１５とモール
ド３の境界付近の断面図、第３図は第２図の切断
面線−から見た断面図、第４図は電磁界発生
手段１８の動作を説明するための斜視図、第４ａ
図は励磁電流と絞り力の間係を示す図、第５図〜
第９図は本発明の他の各実施例を示す断面図であ
る。 １……タンデイツシユ、３……モールド、４…
…鋳造体、１２……溶融金属、１５，４２……タ
ンデイツシユノズル、１８，２０，３８，４８…
…電磁界発生手段、３６……潤滑剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タンデイツシユノズルと、そのタンデイツシ
   ユノズルの外径よりも大きい内径を有しタンデイ
   ツシユノズルの外周面から半径方向外方に間隔が
   あけられている内周面を有するモールドとの境界
   におけるモールドのタンデイツシユノズルに臨む
   端面付近に、交流電力によつて付勢される電磁界
   発生手段を配置してタンデイツシユノズルからの
   溶融金属を半径方向内方へ絞る電磁力を与え、タ
   ンデイツシユノズルの先端をモールドの軸線方向
   内方へ入り込ませたことを特徴とする水平連続鋳
   造設備。