(57)【要約】【課題】  異形断面の鋳鉄棒を品質よく連続鋳造できる方法及び装置の提供。【解決手段】  方法は、黒鉛ダイス４が鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔８を有し、黒鉛ダイスの回りに水冷ジャケット５を配置して黒鉛ダイスを冷却し、黒鉛ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒１１の連続鋳造方法において、黒鉛ダイスの異形内孔周面部の冷却を均等化するために水冷ジャケットとは別の第２冷却手段９（黒鉛ダイスを部分的に冷却する）を適用するか、黒鉛ダイスを出た後の鋳鉄棒外周の温度を均等化するために別の第２冷却手段（空気又は霧状の水を噴射する）を適用するか、その双方の第２冷却手段を適用する。異形断面鋳鉄棒を高品質に連続鋳造できる。装置は、第２冷却手段として黒鉛ダイス内に冷媒通路１０を埋設するか、黒鉛ダイス出口に指向して空気又は水噴射ノズルを設ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法において、前記水冷ジャケットとは別の第２冷却手段をダイスに適用し前記ダイスの異形内孔周面部の冷却を均等化することを特徴とする異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法。
【請求項２】
ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法において、前記ダイスから引き出された異形断面鋳鉄棒外周面の温度の高い部分に圧縮空気及び霧状の水の一方又は双方を噴射することにより異形断面鋳鉄棒外周面の冷却状態を均等化することを特徴とする異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法。
【請求項３】
ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造装置において、前記ダイスの異形断面内周部分によって冷却される異形断面鋳鉄棒外周面部の温度が全周で均等化されるようにダイス中に冷却媒体の通路を設けたことを特徴とする異形断面鋳鉄棒の連続鋳造装置。
【請求項４】
ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造装置において、前記ダイスの出口から引き出された異形断面鋳鉄棒外周の高温部に指向して配置される空気噴射ノズル及び霧噴射ノズルの一方又は双方を設けたことを特徴とする異形断面鋳鉄棒の連続鋳造装置。
【請求項５】
ダイスが異形断面鋳鉄棒の軸直角断面形状に対応する内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却すると共に、前記水冷ジャケットとは別に前記ダイスの内孔周面部の冷却を均等化する第２冷却手段を適用し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す連続鋳造により形成した異形断面鋳鉄棒。
【請求項６】
ダイスが異形断面鋳鉄棒の軸直角断面形状に対応する内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出した異形断面鋳鉄棒外周面の温度の高い部分に圧縮空気及び霧状の水の一方又は双方を噴射することにより外周面の冷却状態を均等化する連続鋳造により形成した異形断面鋳鉄棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法及びその方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来鋳鉄製の丸棒や多角形断面の棒等が、製造コストや均一な品質の点で有利な連続鋳造方法によって製造されている。その製造の概略は、次のようになっている。すなわち、タンディッシュに鋳鉄溶湯を収容しておいて、タンディッシュに設けてある溶湯の出口に黒鉛製のダイスを配置し、そのダイスの外周を水冷ジャケットで冷却し、タンディッシュから流出する溶湯がダイスを通過する間に少なくとも全外周部分を凝固させ、外周の凝固した鋳鉄棒を移動送手段で引抜くように移動させる間に、芯部まで凝固させるのである。
【０００３】
前記ダイスは、普通は外形が円柱状であり、その芯部に鋳鉄棒の軸直角断面形状に対応する孔を軸方向に穿設したものであり、前記水冷ジャケットは、ダイスの外周に接触した内周面を有する内壁と、これに間隔を隔てて同軸的に配置された外壁と、内外壁の両端の間隙をとじている両端壁とで形成され、その内部に冷媒としての水を循環させる出入り口を適所に設けたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の丸棒や多角形断面の棒などの連続鋳造技術を使用して、異形断面形状の棒、例えば、圧延鋼材に見られるような、山形や溝形などの断面形状の棒材を鋳造しようとすると、断面における周方向の異なる位置で棒材の冷却される温度が不均一となり、安定した鋳造ができないで、表面の割れが発生したり、ブレークアウトが起こったりする問題があった。つまり、異形断面の鋳鉄棒を連続鋳造によって得ることは困難であった。
【０００５】
断面における周方向の異なる位置で棒材の冷却された温度が不均一になる点を改善するために、黒鉛ダイスの外周面から内孔に達する距離を全外周部で略均等にして水冷作用を全周で均等化することが考えられるが、このためには水冷ジャケットの内壁形状をダイス外周面の形状に沿わせる必要があり、鋳鉄棒の断面形状が相違するとダイスのみでなく水冷ジャケットも別に準備しなければならない別の問題が生じる。また、鋳鉄棒の異形断面形状によっては、ダイス内孔全周を均等に冷却するだけでは鋳鉄棒の外周面温度の均等性が得られ難く、断面における周方向の異なる位置で棒材の冷却された温度が不均一となる問題の解決にはならない問題もある。
本発明は、連続鋳造された異形断面鋳鉄棒とこれを良好に連続鋳造できる方法及び装置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】
【０００６】
第１の本発明の手段は、ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法において、前記水冷ジャケットとは別の第２冷却手段をダイスに適用し前記ダイスの異形内孔周面部の冷却を均等化することを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
この手段では、別の第２冷却手段によってダイスの異形内孔周面部の水冷ジャケットによる冷却不足を補うことにより、引き出される異形断面鋳鉄棒の周面部分の温度を均等化できるので、連続鋳造する異形断面鋳鉄棒の欠陥を低減でき、ブレークアウトを防止できる。
【０００８】
第２の本発明の手段は、ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法において、前記ダイスから引き出された異形断面鋳鉄棒外周面の温度の高い部分に圧縮空気及び霧状の水の一方又は双方を噴射することにより異形断面鋳鉄棒外周面の冷却状態を均等化することを特徴とする（請求項２）。
【０００９】
この手段では、圧縮空気又は霧状の水若しくはその双方を噴射することにより所望部分を重点的に冷却できるので、ダイスから引き出された異形断面鋳鉄棒の予め高温の部分を把握しておいてその部分を適切に冷却することにより、引き出された異形断面鋳鉄棒の周面部の温度を全周で均等化できるから、連続鋳造する異形断面鋳鉄棒の欠陥を低減でき、ブレークアウトを防止できる。
【００１０】
第３の本発明の手段は、ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造装置において、前記ダイスの異形断面内周部分によって冷却される異形断面鋳鉄棒外周面部の温度が全周で均等化されるようにダイス中に冷却媒体の通路を設けたことを特徴とする（請求項３）。
【００１１】
この手段では、ダイス中に冷却媒体の通路を設けて冷却される異形断面鋳鉄棒外周面部の温度を均等化する構成であるから、ダイスの外周形状が殆ど拘束されないで所定形状とすることができ、例えば既存の水冷ジャケットの内側形状に対応する形状とすることができ、ダイスの内孔形状の相違するものでも、外周を同じ所定形状として水冷ジャケットを共用でき、ダイスの外径を段階的に所定寸法に決めておけば、いくつかの種類の少ない水冷ジャケットで対応することができる。このようにすれば、ダイス外周形状を内孔の異形断面に対応させて形成し前記温度の均等化をする構成よりは、水冷ジャケットの種類を低減できるから、設備費の面で有利である。しかも冷媒の流通量を独立して変更できるから、温度制御が比較的容易にできる。従って、鋳造製品の欠陥を確実に低減でき、ブレークアウトを防止できる。
【００１２】
第４の本発明の手段は、ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す異形断面鋳鉄棒の連続鋳造装置において、前記ダイスの出口から引き出された異形断面鋳鉄棒外周の高温部に指向して配置される空気噴射ノズル及び霧噴射ノズルの一方又は双方を設けたことを特徴とする（請求項４）。
【００１３】
この手段では、ダイスから引き出された直後の異形断面鋳鉄棒外周面の高温部を冷却するので、外周面温度が均等化されるから、割れが抑制され、中心部の未凝固部分からの再加熱で起こるブレークアウトが防止される。また、既存の鋳鉄棒連続鋳造装置を使用し、新たにダイス及び空気又は水の噴射ノズルを設けるだけで容易に実施できる。
【００１４】
第５の本発明の異形断面鋳鉄棒は、ダイスが異形断面鋳鉄棒の軸直角断面形状に対応する内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却すると共に、前記水冷ジャケットとは別に前記ダイスの内孔周面部の冷却を均等化する第２冷却手段を適用し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す連続鋳造により形成したことを特徴とする（請求項５）。この異形断面鋳鉄棒は高品質で低コストである。
【００１５】
第６の本発明の異形断面鋳鉄棒は、ダイスが異形断面鋳鉄棒の軸直角断面形状に対応する内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出した異形断面鋳鉄棒外周面の温度の高い部分に圧縮空気及び霧状の水の一方又は双方を噴射することにより外周面の冷却状態を均等化する連続鋳造により形成したことを特徴とする（請求項６）。この異形断面鋳鉄棒は高品質で低コストである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、鋳造欠陥の少ない異形断面鋳鉄棒を、ブレークアウトを起こすことなく連続鋳造できる効果を奏する。
請求項２に記載の発明は、鋳造欠陥の少ない異形断面鋳鉄棒を、ブレークアウトを起こすことなく連続鋳造できる効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、品質のよい異形断面鋳鉄棒をブレークアウトが起こらないように連続鋳造でき、既存の鋳鉄棒連続鋳造装置において黒鉛ダイス及びその冷媒通路に冷媒を供給する装置を新たに設けるだけで容易に実施できる効果を奏する。
請求項４に記載の発明は、品質のよい異形断面鋳鉄棒をブレークアウトが起こらないように連続鋳造でき、また、既存の鋳鉄棒連続鋳造装置において黒鉛ダイス及び空気又は水の噴射ノズルを新たに設けるだけで容易に実施できる効果を奏する。
そして、請求項１〜請求項４に記載の発明は、高品質の異形断面鋳鉄棒を安価に提供できる効果を奏する。
請求項５、請求項６に記載の発明は、高品質の異形断面鋳鉄棒が安価になる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法は、ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す連続鋳造方法において、前記水冷ジャケットとは別の第２冷却手段をダイスに適用し前記ダイスの異形内孔周面部の冷却を均等化し、前記ダイスから引き出された異形断面鋳鉄棒外周面の温度の高い部分に圧縮空気及び霧状の水の一方又は双方を噴射することにより異形断面鋳鉄棒外周面の冷却状態を均等化する。
【００１８】
異形断面鋳鉄棒の連続鋳造装置は、ダイスが鋳造製品の異形断面形状に対応する異形内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出す連続鋳造装置において、前記ダイスの異形断面内周部分によって冷却される異形断面鋳鉄棒外周面部の温度が全周で均等化されるようにダイス中に冷却媒体の通路を設け、前記ダイスの出口から引き出された異形断面鋳鉄棒外周の高温部に指向して配置される空気噴射ノズル及び霧噴射ノズルの一方又は双方を設ける。
【００１９】
異形断面鋳鉄棒は、鋳鉄棒材でありながら従来の連続鋳造方法では得ることができないために砂型鋳造されていたものに、本発明の方法を適用し又は本発明の装置を用いて製造したもの。
【実施例】
【００２０】
本発明の第１の実施例を、図１〜図３を用いて説明する。この実施例は、ダイス部分に水冷ジャケットとの他に別の第２冷却手段を適用する異形断面鋳鉄棒の連続鋳造方法の実施に使用する装置である。同図１は装置の概略の構成を示し、タンディッシュ１に収容した鋳鉄溶湯２の出口３に耐熱材製のダイス、例えば黒鉛ダイス４、及び水冷ジャケット５を設け、出口３の延長線に沿って支持ローラ６、引抜き移動装置７を設け、前記黒鉛ダイス４に、製品の異形断面鋳鉄棒に対応する異形断面内孔８を設け、別の第２冷却手段９として例えば冷却パイプ１０を黒鉛ダイス４内に埋設した構成である。水冷ジャケット５は冷却水の入口１５、出口１６を有している。この構成において、黒鉛ダイス４の異形断面内孔８と、別の第２冷却手段９と、の他はほぼ従来の装置と同じである。
【００２１】
黒鉛ダイス４は、図３に示すような外形が長方形の断面で、その中央部に製品の断面形状に対応した異形断面の内孔８を穿設した所定長さのものである。その黒鉛ダイス４の外周面の全周に内周面が接するように水冷ジャケット５を設けてある。異形断面鋳鉄棒１１は、例えば、図２に断面を示すようなもので、長方形の長辺の一方が凸な円弧状に突出し他方が凹な円弧状に窪んだものである。別の第２冷却手段９は、図１、図３に示すように、黒鉛ダイス４の異形断面内孔８を設けたことにより生じる肉厚部１２に、冷却パイプ１０を埋設してあり、例えば冷媒として水を図１に示す入口１３、出口１４を介して流通させるようになっている。従って、水の流通量を加減することによって冷却能力を調整できる。第２冷却手段９がないと、肉厚部１２は熱伝達距離が長いのでその内側が冷却不足となるが、第２冷却手段９を設けたことによりこれを解消できる。図示の冷却パイプ１０の位置、数量、および大きさ等は概念的なもので、設計段階で適切に決定する。
【００２２】
この実施例では、第２冷却手段９を設けたことにより、水冷ジャケット５と第２冷却手段９とにより冷却して黒鉛ダイス４から引き出される異形断面鋳鉄棒１１の全周面の温度を均等化することができる。つまり、通常の包囲型の水冷ジャケット５による冷却の不足分を、第２冷却手段９で重点的に補うことにより、引き出される異形断面鋳鉄棒１１の全周面で均等化することができる。従って、異形断面鋳鉄棒１１を、ブレークアウトが起こらないように、欠陥なく連続鋳造することができる。
【００２３】
本発明の第２の実施例を、図４を用いて説明する。この実施例は、黒鉛ダイス４ａを出た部分に、別の第２冷却手段を適用する異形断面鋳鉄棒の連続製造方法の実施に使用する装置である。同図４は装置の概略の構成を示し、第１の実施例と異なる主な点は、前記第２冷却手段９に代えて別の第２冷却手段９ａを設けた点である。図４において、第１の実施例と同等部分は同一図面符号で示して説明を省略する。第２冷却手段９ａは、図４に示すように、黒鉛ダイス４ａから引き出された直後の異形断面鋳鉄棒１１の全周で他の部分に比べて高温の部分にノズル２０を指向して設け、このノズル２０から空気を噴射することに伴って水を噴射するようにしたものである。つまり、異形断面鋳鉄棒１１には空気と霧が噴射される。異形断面鋳鉄棒１１の前記比較的高温の部分は、黒鉛ダイス４ａの肉厚が厚い部分１２に接触していた部分であり、図４では下側の部分である。この第２冷却手段９ａは、水及び空気の供給量を加減することにより冷却能力を調整できる。
【００２４】
この実施例では、第２冷却手段９ａを設けたことにより、黒鉛ダイス４ａから引き出された異形断面鋳鉄棒１１の高温部を重点的に冷却して、出口近くにおいて外周面の温度を均等化する。従って、異形断面鋳鉄棒１１をブレークアウトが起こらないように、品質の低下なく得ることができる。
【００２５】
第３の実施例は、図示を省略するが、第１の実施例において、第２冷却手段９と、第２の実施例における第２冷却手段９ａとを併用したものである。
これにより、黒鉛ダイス４を出た位置において異形断面鋳鉄棒１１の全周の表面温度均一性が良好でない場合に、これを修正するために第２冷却手段９ａを用いることができる。また、黒鉛ダイス４を出た後で、内部に保有している熱により表面温度が上昇しやすい部分に第２冷却手段９ａを適用することもできる。従って、より一層外周面温度が均等化されるから、割れが抑制され、中心部の未凝固部分からの再加熱で起こるブレークアウトが確実に防止される。
【００２６】
前記実施例において、１例として図２に断面形状を示す異形断面鋳鉄棒１１を示したが、この他に本発明による連続鋳造の対象となる各種異形断面の鋳鉄棒があり、そのいくつかを例示すると、図５に示すようになる。図５（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる黒鉛ダイス４０ａ〜４０ｄを示し、異なる異形断面の内孔４１ａ〜４１ｄと、第２冷却手段９としての冷媒通路４２ａ〜４２ｄのおおよその位置と、を示してある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施例の装置を模式的に示す縦断側面図である。
【図２】同実施例で例示する異形断面鋳鉄棒の軸直角断面拡大図である。
【図３】同実施例の水冷ジャケット及び黒鉛ダイスの断面拡大図である。
【図４】本発明の第２実施例の装置を模式的に示す縦断側面図である。
【図５】本発明の適用の対象となる異形断面鋳鉄棒の断面形状を黒鉛ダイスの内孔で示し、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる黒鉛ダイスの断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１          タンディッシュ
２          鋳鉄溶湯
３          出口
４、４ａ    黒鉛ダイス
５          水冷ジャケット
６          支持ローラ
７          引抜き移動装置
８          異形断面内孔
９、９ａ    第２冷却手段
１０        冷却パイプ
１１        異形断面鋳鉄棒
１２        厚肉部
１３        入口
１４        出口
２０        ノズル
４０ａ〜４０ｄ    黒鉛ダイス
４１ａ〜４１ｄ    異形断面内孔
４２ａ〜４２ｄ    冷媒通路
【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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