(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルを有し、１対の第１の冷却銅板が１対の第２の冷却銅板にはさまれ、前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板との合わせ面は、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁されており、前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートと前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートとは、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁して締結固定された連続鋳造装置の連続鋳造用鋳型において、
前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートおよび前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートのうち、少なくとも一つのバックプレートの空隙で絶縁する面を含む外周面の垂直高さ方向の全高さに渡る範囲が、電気的絶縁物で被覆されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項２】
電磁コイルを有し、１対の第１の冷却銅板が１対の第２の冷却銅板にはさまれ、前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板との合わせ面は、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁されており、前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートと前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートとは、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁して締結固定された連続鋳造装置の連続鋳造用鋳型において、
前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートおよび前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートのうち、少なくとも一つのバックプレートの冷却銅板と組み合わされる面を除く空隙で絶縁する面を含む外周面の垂直高さ方向の全高さに渡る範囲が、電気的絶縁物で被覆されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項３】
電磁コイルを有し、１対の第１の冷却銅板が１対の第２の冷却銅板にはさまれ、前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板との合わせ面は、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁されており、前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートと前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートとは、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁して締結固定された連続鋳造装置の連続鋳造用鋳型において、
前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートおよび前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートのうち、少なくとも一つのバックプレートの冷却銅板と組み合わされる面とこの組み合わされる面の反対側の面とを除く空隙で絶縁する面を含む外周面の垂直高さ方向の全高さに渡る範囲が、電気的絶縁物で被覆されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項４】
前記バックプレートを被覆する電気的絶縁物が、テフロン（登録商標）又はセラミックスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁コイルを有する連続鋳造装置に関し、安定的に電磁力を鋳型内の溶融金属に印加し、長期にわたり良質の鋳片を得ることができる鋳型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属の連続鋳造技術において、溶融金属の湯面の安定化、連続鋳造した鋳片表面の平滑化、および鋳造速度の高速化を達成するために、鋳造時に電磁力を利用する技術が開発されており、特開昭５２−３２８２４号公報には、図１２に示すように、鋳型３１を包囲するように配置され、耐火物で絶縁された通電コイル３５に交流電流を供給して、溶融金属３２のメニスカス部を湾曲させ、パウダー３４の流入を促すとともに、初期凝固における鋳型と鋳片との接触圧を軽減することにより、表面性状の向上を図ることが開示されている。しかしながら、電磁コイルによって付与される交流磁場により、鋳型を構成する冷却銅板に誘導電流が誘起され、その表面効果によって鋳型内の溶融金属に付与さるべき磁場が減衰することになる。
【０００３】
電磁力を利用するこの技術における鋳型内での磁場の減衰を抑制し、電磁効果を更に向上させるために、特開平０５−１５９４９号公報には、図１１に示すように内部水冷構造の金属製鋳型３１と、この鋳型を周回して高周波電流を通す電磁コイル３５とを備えた金属の連続鋳造装置であって、その鋳型３１は、ａ）その上部に鋳造方向に延び、かつ鋳型の上端までは達しない複数のスリット３６により分割された内部冷却可能な構造のセグメント部分３７を有するか、あるいはｂ）鋳造方向に延びて鋳型の上端まで達する複数のスリット３６により分割された内部冷却可能なセグメント３７部分と、このセグメント部分を連結する複数の桁を有するものとし、電磁コイル３５がセグメント部分を周回するように配置される連続鋳造装置が、開示されている。
【０００４】
しかしながら、このようなスリットを設けた鋳型では、バックプレートなどで補強することができず剛性が劣るので、鋳型に熱変形が生じやすく、スラブなどの大断面を鋳造する鋳型には適用することが困難であった。これらの点を解決するために、特開２０００−２４６３９７号公報では、図１０に示すように、連続鋳造鋳型内の溶融金属のメニスカス初期凝固部付近の金属に前記鋳型壁に直角な方向に電磁力を印加させる溶融金属の連続鋳造装置において、前記鋳型３１の外周面に交流電流を通電する電磁コイル３５と、１対の第１の冷却銅板３９と、この銅板と組み合わされる非磁性のステンレス鋼からなる第１のバックプレート４１、および１対の第２の冷却銅板４０と、この銅板と組み合わされる非磁性のステンレス鋼からなる第２のバックプレート４２、および絶縁物４６を含む複数の分割冷却部からなり、それぞれの前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板とは、鋳造面と反対側の面に少なくとも１つの溝を有し、それぞれの前記第１および第２の冷却銅板と組み合わされるバックプレートで前記第１および第２の冷却銅板の前記溝を有する面側を密閉固定することにより、前記溝は冷却通路４３を形成し、前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板とは、絶縁物４６を介して電気的に絶縁されており、前記第１のバックプレートと前記第２のバックプレートとは、電気的に互いに絶縁された状態で締結されている鋳型とを備えることが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開２０００−２４６３９７号公報に開示された連続鋳造装置の鋳型では、電磁力のロスを低減できるとともに、鋳型の各辺の全長を単位として分割することによって、加工精度、組み立て精度を確保できるという利点がある。
【０００６】
上記公報には、第１のバックプレート４１と第２のバックプレート４２との間に、絶縁物を挟み込んで締結すること、あるいは、絶縁材料を挟むことなく空隙５０を設けることによって電気的に絶縁することが開示されている。
【０００７】
しかしながら、鋳型の繰返し使用により水冷銅板が磨耗したり変形するなどの結果、第１、第２の冷却銅板３９，４０を第１、第２のバックプレート４１、４２により支持固定して鋳型を構成する際、バックプレートの同士の間隔が変化することになる。このため、絶縁物をはさみ込んでも、必ずすき間が生じる。バックプレート同士を絶縁するために挟み込む絶縁材料の厚さをその都度、調整する作業が必要であり効率的ではない。また、空隙により電気的絶縁性を確保しようとする場合、鋳造中に溶融金属のスプラッシュや粉塵、水、水蒸気がこの空隙に入り込み、付着して、バックプレート間の絶縁が低下し、誘導電流が流れ易くなり、溶融金属に付与さるべき電磁力が低下するという問題がある。また、バックプレート同士の合わせ面だけに絶縁を設けても、図９に示すようにこの絶縁部を超え、バックプレート同士にまたがってスプラッシュや粉塵が付着し、短絡することがあり、合わせ面だけの絶縁では、安定した絶縁を得ることが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、電磁コイルを有する連続鋳造装置において、鋳型の長期使用に際しても、鋳型の絶縁性を確保し安定して電磁力を付与でき、鋳型の維持管理も効率的で、長期にわたって良質な鋳片をうることができる連続鋳造用鋳型を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を要旨とするものである。
【００１０】
（１）電磁コイルを有し、１対の第１の冷却銅板が１対の第２の冷却銅板にはさまれ、前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板との合わせ面は、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁されており、前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートと前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートとは、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁して締結固定された連続鋳造装置の連続鋳造用鋳型において、
前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートおよび前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートのうち、少なくとも一つのバックプレートの空隙で絶縁する面を含む外周面の垂直高さ方向の全高さに渡る範囲が、電気的絶縁物で被覆されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【００１１】
（２）電磁コイルを有し、１対の第１の冷却銅板が１対の第２の冷却銅板にはさまれ、前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板との合わせ面は、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁されており、前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートと前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートとは、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁して締結固定された連続鋳造装置の連続鋳造用鋳型において、
前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートおよび前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートのうち、少なくとも一つのバックプレートの冷却銅板と組み合わされる面を除く空隙で絶縁する面を含む外周面の垂直高さ方向の全高さに渡る範囲が、電気的絶縁物で被覆されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【００１２】
（３）電磁コイルを有し、１対の第１の冷却銅板が１対の第２の冷却銅板にはさまれ、前記第１の冷却銅板と前記第２の冷却銅板との合わせ面は、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁されており、前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートと前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートとは、絶縁物を介して電気的に互いに絶縁して締結固定された連続鋳造装置の連続鋳造用鋳型において、
前記第１の冷却銅板と組み合わされる１対の第１のバックプレートおよび前記第２の冷却銅板と組み合わされる１対の第２のバックプレートのうち、少なくとも一つのバックプレートの冷却銅板と組み合わされる面とこの組み合わされる面の反対側の面とを除く空隙で絶縁する面を含む外周面の垂直高さ方向の全高さに渡る範囲が、電気的絶縁物で被覆されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【００１３】
（４）前記バックプレートを被覆する電気的絶縁物が、テフロン（登録商標）又はセラミックスであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の連続鋳造用鋳型。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施例の図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の連続鋳造用鋳型の組立概念を示す斜視図であり、図２〜図６は、このようにして組み立てられた本発明の装連続鋳造用鋳型の水平断面概略図である。図１〜図６において、本発明の連続鋳造用鋳型は、１対の対向する第１の冷却銅板１，１（通常、鋳型の短辺側）と、これを挟んで対向する１対の第２の冷却銅板２，２（通常、鋳型の長辺側）とから鋳型壁面が構成され、さらに、これらの冷却銅板の背面、すなわち冷却銅板の溶鋼と接する側と反対側の面、には、第１の冷却銅板１，１と組み合わされてこれを支持する１対の第１のバックプレート５、５と、第２の冷却銅板２，２と組み合わされてこれを支持する１対の第２のバックプレート６，６が設けられる。さらに、第１の冷却銅板１，１とこれを挟んで配置される第２の水冷銅板２，２との合わせ面１２は、絶縁物により電気的に絶縁されると共に、第１のバックプレート５，５と、これと組み合わされる第２のバックプレート６，６とは、電気的に絶縁されて締結されている。
【００１６】
バックプレートは、好適には非磁性のステンレス鋼で構成されており、第１のバックプレート５，５と第２のバックプレート６，６との間は、間隙１３があり、締結ボルト９により電気的に絶縁されて締結固定される。すなわち、締結ボルト９の頭部および軸部とバックプレート６，６の外周面およびボルト穴の内面との間には、絶縁ワッシャー１０および絶縁スリーブ１１が介在しており、これにより電気的に絶縁されて締結固定され、これにより鋳型が形成される。
【００１７】
このように構成された鋳型の外周には、鋳造時に鋳型内の溶融金属に交流磁場を与えるための交流電流を流すためのコイル８が設けられる。なお、本発明において、絶縁物とは、電気的絶縁物を言う。
【００１８】
本発明の連続鋳造用鋳型においては、上述のバックプレートの電気的絶縁をさらに確実なものとするために、図２に示すように、第１の冷却銅板１、１と組み合わされる１対の第１のバックプレート５、５および第２の冷却銅板２，２と組み合わされる１対の第２のバックプレート６，６のうちの少なくとも一つのバックプレートの外周面を、電気的絶縁物７で被覆するものである。
【００１９】
また、本発明の連続鋳造用鋳型では、図３に示すように、第１の冷却銅板１、１と組み合わされる１対の第一バックプレート５、５および第２の冷却銅板２，２と組み合わされる１対の第２のバックプレート６，６のうちの少なくとも一つのバックプレートの冷却銅板と組み合わされる面、即ち冷却銅板と接触している面１４を除く外周面を電気的絶縁物７で被覆するものである。
【００２０】
すなわち、バックプレート５と冷却銅板１は密着して組み合わされており、冷却銅板１とバックプレートの冷却銅板と接触する面１４との間は、間隙がほとんどないため、スプラッシュ、粉塵が入り込むことが少なく、この面に絶縁被覆を形成しなくても、絶縁性が低下する可能性が少ない。したがって、上記バックプレートの冷却銅板と組み合わされる面１４、すなわち、冷却銅板と接触する面１４、を除いた外周面のみに、言い換えれば、冷却銅板と組み合わされない、すなわち、冷却銅板と接触しない外周面のみに、絶縁被覆を形成するものである。
【００２１】
また、本発明の連続鋳造用鋳型では、図４に示すように、第１の冷却銅板１、１と組み合わされる１対の第１バックプレート５，５および第２の冷却銅板２，２と組み合わされる１対の第２のバックプレート６，６のうちの少なくとも一つのバックプレートの冷却銅板と組み合わされる面１４と、この組み合わされる面の反対側の面１５とを除く外周面を電気的絶縁物で被覆するものである。
【００２２】
すなわち、図３において説明した冷却銅板と組み合わされる面１４のほか、この組み合わされる面１４の反対側の面１５には、この面と対向して間隙を形成するバックプレートの面がなく、また、スプラッシュ、粉塵になどが付着することも少ないため、この面に絶縁被覆を形成しなくても絶縁性が低下する可能性が少ない。このため、バックプレートの外周面のうち、冷却銅板と組み合わされる面１４とこの組み合わされる面の反対側の面１５を除いた部分に電気的絶縁被覆を形成するものである。これにより、電気的絶縁被覆を形成する面積を少なくすることができ、コスト的に有利である。
【００２３】
図２、図３、図４の例においては、第１の冷却銅板と組み合わされる第１のバックプレート５，５の双方に絶縁被覆を設けているが、図５に示すように、いずれか一方のバックプレートのみとしてもよい。また、図６に示すように、第２の冷却銅板と組み合わされる第２のバックプレート６，６に同様に絶縁被覆を設けても良い。なお、絶縁被覆する面積は、第１の冷却銅板（通常、短辺側）と組み合わされる第１のバックプレートの方が相対的に小さいので、コスト的には好ましい。
【００２４】
バックプレートに形成する絶縁被覆は、耐熱性を備える電気絶縁性材料、テフロン（登録商標）、セラミックスなどを使用できる。特に、テフロン（登録商標）はその施工性にも優れており好ましい。また、コストは高いが、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスを溶射した絶縁被覆は、耐熱性、耐磨耗性ともさらに向上したものとなり好ましい。
【００２５】
これらバックプレートへの絶縁被覆は、上述のように、基材（バックプレート）にブラスト処理をした後に絶縁材料を塗布焼付、あるいは溶射などにより形成することができる。粒子状テフロン（登録商標）を加工面を覆うように配置して、加熱して溶着させても良い。また、絶縁被覆の厚さは０．５〜１ｍｍ程度とするのが好ましい。この絶縁皮膜は、スプラッシュや粉塵の付着による絶縁の低下をできるだけ広範囲に防止するために、バックプレートの垂直高さ方向には、全高さに渡って形成することが好ましい。
【００２６】
上述のように、第１の冷却銅板１とこれを挟んで配置される第２の冷却銅板２との合わせ面１２には、絶縁物が設けられ、電気的に絶縁されるが、この合わせ面の絶縁物は冷却銅板１および冷却銅板２のいずれか一方または双方の面に配置される。すなわち、図７は、図２〜図６に示した本発明の連続鋳造用鋳型のコーナー部近傍を拡大した水平断面概略図である。図２〜図６に示す例においては、図７（ａ）のように、第１の冷却銅板１とこれを挟んで配置される第２の冷却銅板２の合わせ面１２の双方に、合わせ面の絶縁物３及び４が設けられているが、この合わせ面の絶縁物は、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、冷却銅板１および冷却銅板２のいずれかの板の面に配置しても良い。
【００２７】
また、合わせ面に設ける絶縁物は、耐熱性を備える電気絶縁性材料であれば良いが、耐磨耗性にも優れた電気絶縁性セラミックスが好ましい。このようなセラミックスとしては、アルミナ系セラミック、ジルコニア系セラミックス等を適用できる。冷却銅板の合わせ面に絶縁物を設けるには、絶縁物、例えばアルミナの板を、耐熱接着剤などにより接着する方法、あるいは、絶縁物の粉末をプラズマあるいはガス溶射法にて銅板の表面に溶射して形成する方法など適宜採用することができる。
【００２８】
本発明の鋳型において、冷却銅板を冷却する方法は、特開２０００−２４６３９７号公報に開示されたような銅板とバックプレートとで水冷通路を設けるようにしても良いし、銅板内に貫通孔を穿って冷却水路を設けるようにするなど、周知の方法を採用することができる。
【００２９】
【実施例】
内寸法が１５００ｍｍ×２５０ｍｍ、高さが８００ｍｍのサイズの水冷構造の鋳型を２０ｍｍ厚さの銅板により構成し、その背面に５０ｍｍ厚さの非磁性ステンレス鋼製のバックプレートを配して鋳型を構成し、この鋳型の外周に電磁コイルを設置し、図２のような水平断面構造の鋳型とした。第２のバックプレート６の外面およびボルト穴内面と締結ボルト９の頭部および軸部との接触面には絶縁ワッシャー１０および絶縁スリーブ１１を設けるとともに、第１のバックプレート５の外周面に、テフロン（登録商標）を厚さ１ｍｍで被覆し、絶縁被覆７を形成した。但し、第１の冷却銅板１と第２の冷却銅板２との合わせ面には、図７（ｂ）に示すように、第１の冷却銅板の１にジルコニア系セラミックスを溶射し、厚さ０．５ｍｍ×幅２０ｍｍ×高さ８００ｍｍの合わせ面の絶縁物３を形成した。
【００３０】
このように構成した本発明の鋳型を用いて、溶融金属としてのＳ４５Ｃの溶鋼を鋳型に供給し、電磁コイル８に１００Ｈｚの交流電流を通電しつつ連続鋳造を行った。なお、比較例としてバックプレートの外周面に、絶縁被覆を形成していない鋳型を用いて同様に鋳造を行った。
【００３１】
鋳造終了後、コイルに通電した状態とし、コイルの垂直方向中心で、かつ鋳型幅、厚さの中心位置での磁場強度を測定し、各時点での磁場強度と初期状態での磁場強度との比、すなわち、相対磁場強度を調査した。その結果を図８に示す。
【００３２】
図８から判るように、従来の鋳型を使用した場合には、鋳造時間の経過とともに相対磁場強度が低下するのに対して、本発明の鋳型を使用した場合には、鋳造時間が１００時間を超えても相対磁場の低下はなく、絶縁性が初期と同様に十分確保されていることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の連続鋳造用鋳型は、バックプレートに絶縁被覆が形成されているため、スプラッシュや粉塵の付着による鋳型を構成するバックプレート同士の電気的な絶縁の低下を、効率的かつ確実に防止でき、電磁力を付与して溶融金属を連続鋳造する際、長期に鋳型の絶縁性を確保し、安定して電磁力を付与できさらに、鋳型の維持管理も効率的で、長期にわたって良質な鋳片をうることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続鋳造用鋳型の組み立て概念図。
【図２】本発明の連続鋳造用鋳型の水平断面概略図。
【図３】本発明の他の連続鋳造用鋳型の水平断面概略図。
【図４】本発明の他の連続鋳造用鋳型の水平断面概略図。
【図５】本発明の他の連続鋳造用鋳型の水平断面概略図。
【図６】本発明の他の連続鋳造用鋳型の水平断面概略図。
【図７】本発明の連続鋳造用鋳型の冷却銅板の合わせ面の絶縁物の配置状況を示す部分水平断面概略図であり、（ａ）は、合わせ面の双方の面に、（ｂ）は、合わせ面の片方の面に、（ｃ）は、合わせ面の他の片方の面に、それぞれ絶縁物を配置した状況を示す。
【図８】本発明の連続鋳造用鋳型における鋳造時間と相対磁場強度との関係を示す図。
【図９】従来の連続鋳造用鋳型のバックプレートへの付着物の付着状況を示す部分水平断面概略図。
【図１０】従来の連続鋳造用鋳型の水平断面図。
【図１１】従来の連続鋳造用鋳型の水平断面図。
【図１２】電磁力を付与する連続鋳造技術を示す概念図。
【符号の説明】
１…第１の冷却銅板
２…第２の冷却銅板
３…第１の冷却銅板の合わせ面の絶縁物
４…第２の冷却銅板の合わせ面の絶縁物
５…第１のバックプレート
６…第２のバックプレート
７…電気的絶縁被覆
８…電磁コイル
９…締結ボルト
１０…絶縁ワッシャー
１１…絶縁スリーブ
１２…冷却銅板の合わせ面
１３…間隙
１４…バックプレートの冷却銅板との組み合わせ面
１５…バックプレートの冷却銅板との組み合わせ面の反対側面
３１…鋳型
３２…溶融金属
３３…メニスカス
３４…パウダー
３５…通電コイル
３６…スリット
３７…セグメント
３８…浸漬ノズル
３９…第１の冷却銅板
４０…第２の冷却銅板
４１…第１のバックプレート
４２…第２のバックプレート
４３…冷却水通路
４４…締結ボルト
４５…締結ボルト
４６…絶縁物
４７…シール物
４８…合わせ面
４９…鋳造面
５０…間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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