(57)【要約】【課題】鋲打ち法に関わるコストを低減しつつ、鋲打ち条件の調整が容易な連続鋳造における鋲打ち方法を提供する。【解決手段】未凝固の溶湯Ｍと、溶湯Ｍの周囲を取り囲む凝固シェルＳとからなる連続鋳造鋳片Ｃに、鋲Ｒを打ち込む方法であって、鋳片Ｃを鋳造する鋳型２内において、溶湯Ｍの中から凝固シェルＳに向けて鋲Ｒを打ち込むことを特徴とする。  本発明によると、鋲Ｒの強度は高強度である必要はなく、鋲Ｒの材質の選定範囲が広くなり、また、鋲Ｒの形状についても、小径かつ短尺の鋲Ｒの利用が可能となる。また、鋲Ｒを打ち込む力が小さくて済むので、安価で小型の打ち込み装置で足りる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未凝固の溶湯と、前記溶湯の周囲を取り囲む凝固シェルと、からなる連続鋳造鋳片に、鋲を打ち込む方法であって、
前記連続鋳造鋳片を鋳造する鋳型内において、前記溶湯の中から前記凝固シェルに向けて鋲を打ち込む、
ことを特徴とする連続鋳造鋳片への鋲の打ち込み方法。
【請求項２】
異なる位置に配置された複数の前記鋲を、同時に、又は、時間間隔をあけて、打ち込む、
請求項１に記載の連続鋳造鋳片への鋲の打ち込み方法。
【請求項３】
未凝固の溶湯と、前記溶湯の周囲を取り囲む凝固シェルと、からなる連続鋳造鋳片を鋳造する鋳型と、
前記鋳型内の前記溶湯の中から前記凝固シェルに向けて鋲を打ち込む打ち込み装置と、
を備えることを特徴とする連続鋳造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造された鋳片の凝固シェル厚を測定するために、当該鋳片に鋲を打ち込む方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備において、凝固シェルの厚さを計測する手法として、鋲打法、トレーサ法、バルジ流動法が提案されている。この中で、鋲打ち法（特許文献１、特許文献２）は、撃ち込まれた鋲が鋳片の外周に形成される凝固シェルを貫通すると、貫通して未凝固の溶湯に達した部分は溶湯に晒されるので、固相の凝固シェルの部分とは異なる組織状況を呈する。このように、撃ち込まれた時点で凝固シェルに接していた鋲の表面と溶湯に接していた鋲の表面とは、組織状況が相違するので、この相違を把握できれば、凝固シェルの厚さを測定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−００００００号公報
【特許文献２】特開平１０−１９３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋲打ち法は、凝固シェルを鋲が貫通することが測定の前提条件となる。そのため、鋲打ち法には、凝固シェルを貫通できる強度を有し、かつ、凝固界面まで到達するだけの長さ（凝固シェル厚以上の長さ）が必要である。また、このような鋲を、凝固シェルを貫通させるのに足りる力（速度）で、打ち込むことのできる能力を持った鋲の打ち込み装置が必要である。したがって、鋲も含めて鋲打ち法に関わる設備のコストは高くなる。
また、凝固シェルよりも内部に存在する未凝固の溶湯が貫通孔を通じて鋳片の周囲に噴き出すブレークアウトが生じないように、慎重な打ち込み作業が必要である。ここで、凝固シェルの厚さは、鋳造の条件等により変動しうるものであるが、鋲を打ち込むときにはそのことを知ることができない。したがって、想定される最大の厚さの凝固シェルを貫通できるように打ち込む力を設定すると、凝固シェルが薄い場合には、過剰な打ち込みが生じ、ブレークアウトを助長させてしまう。このように、従来の鋲打ち方法は、鋲を打つ条件の調整が難しい。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、鋲打ち法に関わるコストを低減しつつ、鋲打ち条件の調整が容易な連続鋳造における鋲の打ち込み方法を提供することを目的とする。また本発明はこの鋲の打ち込み方法に適した打ち込み装置を備える連続鋳造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもとなされた本発明は、未凝固の溶湯と、溶湯の周囲を取り囲む凝固シェルと、からなる連続鋳造鋳片に、鋲を打ち込む方法であって、連続鋳造鋳片を鋳造する鋳型内において、溶湯の中から凝固シェルに向けて鋲を打ち込む、ことを特徴とする。
溶湯の中から鋲を打ち込む本発明の鋲打ち方法によると、詳しくは後述するように、鋲の先端部分を凝固シェルに刺さりさえすれば、凝固シェルの厚さを測定することができる。したがって、本発明によると、従来の鋲打ち方法のような高強度、長尺の鋲を用いる必要がないし、また、従来法に比べて鋲を打ち込む力を弱くできる。一方で、打ち込む力を格別に強くしない限り、鋲が凝固シェルを貫通するおそれがないので、ブレークアウトの心配がない。
【０００６】
本発明の鋲打ち方法において、異なる位置に配置された複数の鋲を、同時に、又は、時間間隔をあけて打ち込むことができる。
例えば、鋳片の幅方向に間隔をあけて複数の鋲を打ち込むことができるし、また、鋳片の進行方向（鋳造方向）に間隔をあけて複数の鋲を打ち込むことができる。そうすることにより、鋳片の各領域の凝固シェル厚を測定できる。
【０００７】
本発明は、また、未凝固の溶湯と、溶湯の周囲を取り囲む凝固シェルと、からなる連続鋳造鋳片を鋳造する鋳型と、鋳型内の溶湯の中から凝固シェルに向けて鋲を打ち込む打ち込み装置と、を備える連続鋳造設備を提供する。
この連続鋳造設備によると、溶湯の中から鋲を打ち込むので、鋲の先端部分が凝固シェルに刺さりさえすれば、凝固シェルの厚さを測定することができる。したがって、上記と同様の効果を奏することができる。
本発明の連続鋳造設備において、複数台の打ち込み装置を設け、鋳片の幅方向、あるいは、鋳片の進行方向に間隔をあけて複数の鋲を打ちことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、溶湯の中から凝固シェルに鋲を打ち込むので、鋲の強度は高強度である必要はなく，鋲の材質の選定範囲が広くなり、鋲の寸法、形状についても，小径、短尺の鋲の利用が可能となる。また、鋲を打ち込む力が弱くてもいいので、鋲の打ち込み装置を小型で安価にできる。さらに、打ち込む力を格別に強くしない限り鋲が凝固シェルを貫通するおそれがないので、鋲打ちの条件の調整が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態が適用される双ロール法による連続鋳造設備の要部を示す概略図である。
【図２】本実施の形態による鋲の打ち込みが行われる、図１の鋳型近傍の拡大図である。
【図３】本実施の形態により鋲が打ち込まれた鋳片の断面を示す断面図である。
【図４】従来法により鋲が打ち込まれた鋳片の断面を示す断面図である。
【図５】鋲の打ち込み装置の構成概略を示す図である。
【図６】複数の鋲打ち装置を設ける連続鋳造設備の要部を示し、（ａ）は幅方向に複数設ける例を、また、（ｂ）は鋳造方向に複数設ける例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本形態による鋲の打ち込み方法は、図１に示されるように、一対のロール３，３を用いる双ロール法と称される連続鋳造設備１に適用される。双ロール法は当業者間で周知の技術であるので、ここでは要旨のみをはじめに説明する。
一対のロール３，３は、通常、熱伝導性の優れた銅、銅合金で作製され、内部に水冷機構を設けることで、溶湯Ｍの冷却能を確保する。２つのロール３，３が対向して配置されることで、注湯ノズル４を介して供給される溶湯Ｍが一旦貯留される溶湯溜まり５が形成される。
溶湯Ｍは、２つのロール３，３と接触することで凝固シェルＳが生成され溶湯Ｍの周囲を取り囲み、鋳片Ｃとなって最少間隙部７から引き出される。なお、２つのロール３，３、溶湯溜まり５を、連続鋳造設備１の鋳型（または、モールド）２と総称することがある。
最少間隙部７から引き出された鋳片Ｃは、ピンチローラ９の配列によって構成される搬送路８を通る過程で、冷却が進んで内部の溶湯Ｍの部分も次第に凝固される。
【００１１】
鋲Ｒ打ち方法は、鋳片Ｃの凝固途中の凝固シェルＳの厚さを測定するために行う。凝固シェルＳの厚さを測定するのは、鋳型２により溶湯Ｍが適切に冷却されているか否かを確認するために行われるものであり、以下のようにして実施される。
鋲Ｒ打ち方法は、まず、溶湯Ｍとその周囲を取り囲む凝固シェルＳからなる未凝固部分を含んだ鋳片Ｃに対して、鋲Ｒを打ち込む。鋲Ｒが打ち込まれた鋳片Ｃはその後に凝固シェルＳから内側に向けて凝固が徐々に進行することで、全体が冷却、凝固した鋳片Ｃとなる。その後に、鋲Ｒを打ち込んだ部分を切り出して、必要な処理を施すことにより、鋲Ｒの表層の組織観察を行うことで、凝固シェルＳの厚さを測定することができる。鋲Ｒは金属単体で構成することができるが、溶湯をなす金属よりも低融点の金属で表面を被覆することもできる。例えば、鋼を鋳造する場合には、アルミニウムを被覆材として用いることができる。アルミニウムは融点が６００℃程度と鋼に比べて相当に低いため、アルミニウムは溶湯（溶鋼）Ｍに接すると溶け出してしまい、鋲Ｒの素地が露出するので、溶湯Ｍに接した部分と凝固シェルＳに埋没していた部分とを明確に区別することができる。
【００１２】
さて、本実施形態は、図２（ｂ）に示すように、湯溜まり５（鋳型２）に貯められている溶湯Ｍの中からロール３の表面に形成されている凝固シェルＳに向けて鋲Ｒを打ち込む。鋲Ｒは先端が凝固シェルＳに突き刺さり止まる。ここで、前述したように、本実施形態によると、鋲Ｒの先端部分が凝固シェルＳに刺さりさえすれば凝固シェルの厚さを測定できる。
図３は、凝固シェルＳに突き刺さった深さが異なる３種類の鋲Ｒを示している。なお、鋲Ｒ打ちされた時点では、鋳片Ｃは、凝固シェルＳと溶湯Ｍが図示の境界Ｂを境にして存在していたものとする。
はじめに、突き刺さった深さが最も深いケースＩを参照すると、溶湯Ｍと接触していた部分はその表層の性状、組織が凝固シェルＳに突き刺さっていた部分とは相違するので、境界Ｂを認識できる。したがって、凝固シェルＳの外表面Ｏから境界Ｂまでの長さが凝固シェルＳの厚さＴとなる。
突き刺さった深さが最も浅いケースIIIの場合も、鋲Ｒの表層を観察することにより、境界Ｂを認識できるので、ケースＩと同様に、凝固シェルＳの厚さを測定できる。突き刺さった長さが中間のケースIIの場合も同様である。
【００１３】
以上の通りであるから、本実施形態によると、鋲Ｒを溶湯Ｍの側から打ち込むので、打込む力を極端に強くしすぎない限り、凝固シェルＳを鋲Ｒが貫通することがないので、溶湯Ｍのブレークアウトが生じない。
また、本実施形態によると、鋲Ｒが凝固シェルＳに刺さりさえすれば凝固シェルＳの厚さを測定できるので、凝固シェルＳを貫通するのに比べて、打ち込む力、及び、鋲Ｒの強度、寸法・形状を抑えることができる。したがって、本実施形態によると、鋲打ち法を実施する設備のコストを低減できる。
【００１４】
凝固シェルＳの外側から鋲Ｒを打ち込む場合には、図４のケースαのように鋲Ｒが凝固シェルＳの内部に留まってしまうと、凝固シェルＳの厚さを測定することができないし、また、図４のケースγのように鋲Ｒが凝固シェルＳを突き抜けてしまっても、凝固シェルＳの厚さを測定することができない。しかも、ケースγはブレークアウトが起きるおそれがある。したがって、図４のケースβのように、鋲Ｒの先端は溶湯Ｍに到達するが、それよりも後端側は凝固シェルＳに留まっている必要がある。凝固シェルＳの厚さが一定であれば、図４（ｂ）に示すように鋲Ｒを打ち込むことは比較的容易であるが、打ち込む位置などによって凝固シェルＳの厚さが変わるので、鋲Ｒを打ち込む力を調整するのが容易ではない。
これに対して本実施形態は、鋲Ｒが凝固シェルに刺さりさえすればよいので、鋲Ｒを打ち込む力を調整するのが容易である。また、本実施形態は、鋳造の初期段階である鋳型内での凝固シェル厚の測定ができる。ロール３が邪魔をするので、凝固シェルＳの外側から鋲を打ち込むのでは、鋳造の初期段階の凝固シェル厚を測定することができない。
【００１５】
次に、鋲Ｒを打ち込む装置の一例について図５を参照して説明する。
この打ち込み装置１０は、図５（ａ）に示すように、昇降手段１１と、昇降手段１１の先端に設けられる圧縮エア供給筒１３と、圧縮エア供給筒１３の先端に着脱可能に設けられる鋲投入ホルダ１５と、を備える。
昇降手段１１は、鋲Ｒを打ち込む主に高さ方向の位置を調整するために設けられ、例えば、油圧シリンダ、エアシリンダを用いることができる。昇降手段１１は、作動ロッド１２を備え、油圧、エア圧により、作動ロッド１２は昇降される。
【００１６】
圧縮エア供給筒１３は、図示を省略した、例えばコンプレッサからなる供給源から供給された圧縮エアを鋲投入ホルダ１５に向けて流す。そのために、圧縮エア供給筒１３は、エア通路１４を備えている。エア通路１４は、一端が圧縮エア供給筒１３の側方に開口する入口１４１と、他端が圧縮エア供給筒１３の先端に開口する出口１４２と、を備え、入口１４１から供給された圧縮エアは、エア通路１４を通って出口１４２から鋲投入ホルダ１５に向けて吐出される。圧縮エア供給筒１３は、作動ロッド１２に対して所定の範囲で回転可能に取り付ける角度調整機構１９を備えることが好ましい。昇降手段１１に加えて鋲Ｒを打ち込む位置を調整するのに有効である。
【００１７】
鋲投入ホルダ１５は、圧縮エア供給筒１３に取り付けられると、圧縮エア供給筒１３のエア通路１４と連通するエア通路１６が形成されている。エア通路１６の先端側には、エア通路１６よりも拡径された鋲保持キャビティ１７が形成されている。鋲保持キャビティ１７に保持された鋲Ｒは、エア通路１４，１６を順に通ってきた圧縮エアの圧力を受けて、発射口１８から対象物に向けて打ち込まれる。
鋲投入ホルダ１５は、鋲Ｒを打ち込む際に、少なくとも発射口１８の部分が溶湯溜まり５の中に浸漬される。したがって、鋲投入ホルダ１５は耐火物によって形成される消耗品となる。なお、昇降手段１１、圧縮エア供給筒１３の部分は、溶湯溜まり５に浸漬されないので、金属を主体とする構造材により形成することができる。
【００１８】
打ち込み装置１０により鋲Ｒを打ち込むには、発射口１８から鋲Ｒを鋲保持キャビティ１７に挿入してから、鋲投入ホルダ１５を圧縮エア供給筒１３に取り付ける。そうすると、エア通路１４とエア通路１６が連通する。昇降手段１１、角度調整機構１９を用いて、鋲投入ホルダ１５の発射口１８が所定の位置、向きに調整できたならば、供給源から圧縮エアを供給することで、鋲Ｒを溶湯Ｍの側から凝固シェルＳに向けて打ち込む（図２（ｂ））。鋲Ｒの打ち込みがすんだら、昇降手段１１を動作して鋲投入ホルダ１５を溶湯Ｍの中から引き上げる。
【００１９】
鋲投入ホルダ１５は、双ロール法による連続鋳造設備１を想定しているために、先端の向きを軸方向に対して傾斜させている。しかし、これは一例であり、図５（ｂ）に示すように先端の向きを軸方向に揃えてもよいし、図５（ｃ）に示すように、先端の向きを軸方向に直交させこともできる。例えば、スラブ、ブルームを鋳造するときに用いる振動モールド法において、鋳型の内部の凝固シェルＳは鉛直方向に沿って延びるため、図５（ｃ）に示す先端の向きを軸方向に直交させた鋲投入ホルダ１５を用いることが好ましい。
【００２０】
次に、本実施形態において、鋲Ｒは、鋳片Ｃの幅方向（ロール３の幅方向）の複数個所にから打ち込むことができるし、鋳片Ｃの進行方向（ロール３の周方向）の複数個所から打ち込むことができる。前者の場合には図６（ａ）に示すように、ロール３の幅方向に複数の打ち込み装置１０を配置し、各打ち込み装置１０から鋲Ｒを打ち込む。そうすれば、鋳片Ｃの幅方向における凝固シェルＳの厚さを測定できる。後者の場合には図６（ｂ）に示すように、ロール３の周方向に複数の打ち込み装置１０を配置し、各打ち込み装置１０から鋲Ｒを打ち込む。そうすれば、鋳片Ｃの鋳造方向における凝固シェルＳの厚さを測定できる。
上記の場合、複数の鋲Ｒを打ち込むタイミングは任意であり、例えば、複数の鋲Ｒを同時に打ち込んでもよいし、時間間隔を空けて複数の鋲を打ち込んでもよい。
【００２１】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１      連続鋳造設備
２      鋳型
３      ロール
４      注湯ノズル
５      溶湯溜り
７      最少間隙部
８      搬送路
９      ピンチローラ
１０    打ち込み装置
１１    昇降手段
１２    作動ロッド
１３    圧縮エア供給筒
１４，１６  エア通路
１５    鋲投入ホルダ
１７    鋲保持キャビティ
１８    発射口
１９    角度調整機構
１４１  入口
１４２  出口
Ｍ      溶湯
Ｃ      鋳片
Ｓ      凝固シェル
Ｒ      鋲
【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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