(57)【要約】【課題】設置解体作業が容易で型抜性に優れた下注鋼塊鋳造装置を提供する。【解決手段】本発明の下注鋼塊鋳造装置は、湯道系を有する１枚の定盤と、溶湯吐出口を囲繞して定盤上に配設される鋳型とを備え、上記湯道系が、溶湯流入口から連続する第１湯道と、第１湯道の端部に所定角度で接続され溶湯吐出口まで連続する第２湯道と、第１湯道及び第２湯道の接続部に配設される溶湯遮蔽機構とを有し、上記溶湯遮蔽機構が、上記接続部から分岐し第１湯道の延長線上に伸びる遮断栓待機路と、この遮断栓待機路内に嵌合する円柱状の遮断栓とを有する。第１湯道から第２湯道への溶湯の流通を遮蔽した状態で、遮断栓により封止される第２湯道の接続開口の軸方向長さをｙとしたとき、遮断栓の軸方向長さが２ｙ以上３ｙ以下で、遮断栓の先端から接続開口までの最小距離が０．５ｙ以上１．５ｙ以下であり、遮断栓の後端から接続開口までの最小距離が０．５ｙ以上である。【選択図】図３
2015093290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯流入口、１又は複数の溶湯吐出口並びに溶湯流入口及び溶湯吐出口間の１又は複数の湯道系を有する１枚の定盤と、溶湯吐出口を囲繞するようにこの定盤上に配設される１又は複数の鋳型とを備える下注鋼塊鋳造装置であって、
上記湯道系が、溶湯流入口から連続する第１湯道と、この第１湯道の端部に所定角度で接続され、溶湯吐出口まで連続する第２湯道と、上記第１湯道及び第２湯道の接続部に配設される溶湯遮蔽機構とを有し、
上記溶湯遮蔽機構が、第１湯道及び第２湯道の接続部から分岐し、第１湯道又は第２湯道の延長線上に伸びる遮断栓待機路と、この遮断栓待機路内に嵌合する円柱状の遮断栓とを有し、
上記遮断栓を接続部に移動させ、第１湯道から第２湯道への溶湯の流通を遮蔽した状態で、この遮断栓により封止される第１湯道又は第２湯道の接続開口の軸方向長さをｙとした場合、上記遮断栓の軸方向長さが２ｙ以上３ｙ以下、上記遮断栓の先端と上記接続開口との最小距離が０．５ｙ以上１．５ｙ以下、上記遮断栓の後端と上記接続開口との最小距離が０．５ｙ以上であり、
平面視で、第２湯道の始端中央と上記溶湯吐出口の中央との直線距離をＡ、第２湯道の始端中央と上記鋳型底部の内面との最短距離をａとした場合、下記式（１）を満たすことを特徴とする下注鋼塊鋳造装置。
−０．０４≦ａ／Ａ≦０．１７  ・・・（１）
（ただし、最短距離ａは、第２湯道の始端中央が鋳型底部の内面よりも外側にあるときを正の値とし、第２湯道の始端中央が鋳型底部の内面よりも内側にあるときを負の値とする）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下注鋼塊鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼塊の鋳造法として、定盤に設置した複数の湯道煉瓦によって形成される湯道に、取鍋から注入管に注入した溶湯を導き、この溶湯を溶湯静圧を利用して鋳型の下部から注ぐ下注鋼塊鋳造方法が知られている。
【０００３】
この下注鋼塊鋳造方法において、水平方向の湯道を有する１枚の大定盤上に複数の鋳型を設置することにより、複数の鋼塊を同時に鋳造することができる。つまり、注入管より溶湯を供給すると、その溶湯が大定盤内の湯道を通り、複数の鋳型内に一斉に供給され、複数の鋼塊が同時に鋳造される。
【０００４】
このような複数の鋼塊を同時に鋳造する下注鋼塊鋳造方法では、複数の鋳型における鋳込み高さが全て同一となるので、同一高さの鋼塊しか鋳造できない。そこで、各鋳型への溶湯の供給を個別に遮断する機構を設けることにより、鋳込み高さの異なる鋼塊を同時に鋳造可能とする下注鋼塊鋳造装置が提案されている（特開平８−１８７５４８号公報及び特開平７−１２４６９９号公報参照）。
【０００５】
特開平８−１８７５４８号公報の下注鋼塊鋳造装置は、大定盤内の水平方向の湯道から上方に向けてこの大定盤の上に設けられた上定盤を介して鋳型内部に連通する流路と大定盤内の湯道との接続部における溶湯の流通を遮断する栓を設けることにより、鋳型毎の溶湯の供給を遮断している。特開平７−１２４６９９号公報の下注鋼塊鋳造装置は、大定盤内の水平方向の湯道から上方に向けて上定盤を介して鋳型内部に連通する流路を遮断する板状のスライド弁を上定盤内に設けることにより、鋳型毎の溶湯の供給を遮断している。
【０００６】
これらの下注鋼塊鋳造装置では、各鋳型が大定盤上に上定盤を介して設けられていることにより、鋳造後の鋼塊が、大定盤内の湯道から確実に切り離され円滑に移動することができる。従って、特開平８−１８７５４８号公報の下注鋼塊鋳造装置では、上定盤が設けられていないと、漏鋼により鋳型内部直下に位置する大定盤内の湯道と接続されるおそれがあり、その場合には鋳造後の鋼塊を円滑に移動することができなくなる。また、特開平７−１２４６９９号公報の下注鋼塊鋳造装置は、上定盤内にスライド弁を設けることにより鋳型毎の溶湯の供給を遮断しているので、上定盤が設けられていないと、スライド弁を設けることができず鋳型毎の溶湯の供給を遮断することができなくなる。
【０００７】
このように、従来の下注鋼塊鋳造装置は、鋳造後の鋼塊を確実に切り離し移動するために大定盤上に上定盤を設けている。しかし、下注鋼塊鋳造装置は鋼塊を一回鋳造するごとに組み直す必要があるため、上記従来例は上定盤のコストがかかると共に設置解体作業のためのコストも高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１８７５４８号公報
【特許文献２】特開平７−１２４６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、上定盤が不要で設置解体作業が容易であり、かつ型抜性に優れた下注鋼塊鋳造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた発明は、溶湯流入口、１又は複数の溶湯吐出口並びに溶湯流入口及び溶湯吐出口間の１又は複数の湯道系を有する１枚の定盤と、溶湯吐出口を囲繞するようにこの定盤上に配設される１又は複数の鋳型とを備える下注鋼塊鋳造装置であって、上記湯道系が、溶湯流入口から連続する第１湯道と、この第１湯道の端部に所定角度で接続され、溶湯吐出口まで連続する第２湯道と、上記第１湯道及び第２湯道の接続部に配設される溶湯遮蔽機構とを有し、上記溶湯遮蔽機構が、第１湯道及び第２湯道の接続部から分岐し、第１湯道又は第２湯道の延長線上に伸びる遮断栓待機路と、この遮断栓待機路内に嵌合する円柱状の遮断栓とを有し、上記遮断栓を接続部に移動させ、第１湯道から第２湯道への溶湯の流通を遮蔽した状態で、この遮断栓により封止される第１湯道又は第２湯道の接続開口の軸方向長さをｙとした場合、上記遮断栓の軸方向長さが２ｙ以上３ｙ以下、上記遮断栓の先端と上記接続開口との最小距離が０．５ｙ以上１．５ｙ以下、上記遮断栓の後端と上記接続開口との最小距離が０．５ｙ以上であり、平面視で、第２湯道の始端中央と上記溶湯吐出口の中央との直線距離をＡ、第２湯道の始端中央と上記鋳型底部の内面との最短距離をａとした場合、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
−０．０４≦ａ／Ａ≦０．１７  ・・・（１）
（ただし、最短距離ａは、第２湯道の始端中央が鋳型底部の内面よりも外側にあるときを正の値とし、第２湯道の始端中央が鋳型底部の内面よりも内側にあるときを負の値とする）
【００１１】
当該下注鋼塊鋳造装置は、第１湯道とこの第１湯道の端部に所定角度で接続される第２湯道との接続部に配設された溶湯遮蔽機構とを有し、この溶湯遮蔽機構が、上記接続部から分岐する遮断栓待機路と、この遮断栓待機路から上記第２湯道への溶湯の流通を遮断する上記接続部まで移動可能な円柱状の遮断栓とを備えるため、遮断栓が上記接続部まで移動することで湯道が遮断される。その際、上記遮断栓の軸方向長さ、第２湯道への溶湯の流通を遮断した状態における上記遮断栓の先端から上記接続開口までの最小距離、及び上記遮断栓の後端から上記接続開口までの最小距離を上記範囲とすることで、遮断栓が上記接続部まで移動することによって湯道が確実に遮断される。
【００１２】
また、当該下注鋼塊鋳造装置は、平面視における上記溶湯吐出口の中央と第２湯道の始端中央及び上記鋳型底部の内面との相対的な位置関係が、ａ／Ａ≧−０．０４を満たす。これにより、遮断時に遮断栓が強度の高い鋳型の下に位置することになるので、遮断栓周囲の湯道煉瓦が押し上げられることがなく、１枚の定盤で湯道の確実な遮断が可能である。そのため、当該下注鋼塊鋳造装置は、従来の上定盤を不要とでき、鋼塊の鋳造のための準備及び片付け作業を低減できるので、鋼塊の製造コストが低減される。また、鋳型等を設置した後の下注鋼塊鋳造装置全体のサイズを小型化できるので作業性が向上する。
【００１３】
また、当該下注鋼塊鋳造装置は、平面視における上記溶湯吐出口の中央と第２湯道の始端中央及び上記鋳型底部の内面との相対的な位置関係が、ａ／Ａ≦０．１７を満たす。そのため、当該下注鋼塊鋳造装置は、鋳造後の鋼塊の型抜性が良く、作業効率が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の下注鋼塊鋳造装置は、上定盤が不要で設置解体作業が容易であり、かつ型抜性に優れている。そのため、鋳造治具が少なくでき、鋼塊の鋳造のための準備及び片付け作業が低減され、鋼塊の製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態に係る下注鋼塊鋳造装置を示す模式的平面図、（ｂ）図１（ａ）の下注鋼塊鋳造装置の鋳型と湯道との位置関係を示す模式的平面図
【図２】（ａ）図１の下注鋼塊鋳造装置のＧ−Ｇ線に沿う模式的断面図、（ｂ）図１の下注鋼塊鋳造装置のＨ−Ｈ線に沿う模式的断面図
【図３】図２の下注鋼塊鋳造装置の遮断栓が遮断位置にあるときの遮断栓と各湯道との関係を説明する模式的平面図
【図４】図２の下注鋼塊鋳造装置の遮断栓が待機位置にあるときの遮断栓と各湯道との関係を説明する模式的側面図
【図５】（ａ）図２の下注鋼塊鋳造装置から型抜き用ブロックを用いて鋼塊を抜き出す工程を示す模式図、（ｂ）ａ／Ａ≦０．１７の場合に型抜き用ブロックを用いて鋼塊を抜き出す工程を示す模式図、（ｃ）ａ／Ａ＞０．１７の場合に型抜き用ブロックを用いて鋼塊を抜き出す工程を示す模式図
【図６】（ａ）図２の下注鋼塊鋳造装置から押湯枠方式で鋳造した鋼塊を抜き出す工程を示す模式図、（ｂ）ａ／Ａ≦０．１７の場合に押湯枠方式で鋳造した鋼塊を抜き出す工程を示す模式図、（ｃ）ａ／Ａ＞０．１７の場合に押湯枠方式で鋳造した鋼塊を抜き出す工程を示す模式図
【図７】図３の湯道系の接続部と鋳型との平面視での位置関係を説明する模式図
【図８】（ａ）図２の下注鋼塊鋳造装置の遮断栓が遮断位置にあるときの模式的断面図、（ｂ）ａ／Ａ＜−０．０４である構成の下注鋼塊鋳造装置において遮断栓が遮断位置にあるときの模式的断面図
【図９】本発明の他の実施形態に係る下注鋼塊鋳造装置の鋳型と湯道との位置関係を示す模式的平面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の下注鋼塊鋳造装置の実施形態を詳説する。
【００１７】
図１及び図２に示す本発明の一実施形態に係る下注鋼塊鋳造装置は、溶湯流入口８、複数の溶湯吐出口９並びに溶湯流入口８及び溶湯吐出口９間の複数の湯道系４を有する１枚の定盤１と、溶湯吐出口９を囲繞するようにこの定盤１上に配設される複数の鋳型３とを主に備える。上記湯道系４は、溶湯流入口８から連続する第１湯道５と、この第１湯道５の端部に所定角度で接続され、溶湯吐出口９まで連続する第２湯道６と、上記第１湯道５及び第２湯道６の接続部に配設される溶湯遮蔽機構１２とを有する。なお、図１では溶湯Ｓの図示を省略している。
【００１８】
当該下注鋼塊鋳造装置は、定盤１上に、１つの注入管２と２つの鋳型３とが配置されており、注入管２内に形成されている湯道が、溶湯流入口８（立ち上がり部）で定盤１内の湯道系４に連通している。注入管２の上部より溶湯Ｓを注入すると、その溶湯Ｓが定盤１内の水平方向の湯道系４を通り、溶湯吐出口９から２つの鋳型３に同時に供給される。
【００１９】
〔注入管〕
上記注入管２は、上部がロート状に形成されており、内部に筒状の注入管煉瓦１１が複数設置されている。これらの複数の注入管煉瓦１１の連結により、注入管２の内部に垂直方向の湯道が形成されている。注入管２の上方に配置した取鍋（図示せず）から溶湯Ｓが注入管２の上部へ注入されると、その溶湯Ｓが溶湯流入口８から定盤１内の湯道系４へ流入する。注入管煉瓦１１としてＡｌ２Ｏ３系やＳｉＯ２系の耐火物が好適に用いられる。
【００２０】
〔定盤〕
上記定盤１は、注入管２内の湯道の下部に形成される溶湯流入口８と、鋳型３の下部から溶湯Ｓを供給する溶湯吐出口９と、溶湯流入口８及び溶湯吐出口９を接続する湯道系４とを有している。本実施形態に係る下注鋼塊鋳造装置は２つの鋳型３を備えているので、上記定盤１は２つの湯道系４を有している。上記定盤１を形成する材料としては、鋳造する鋼塊の鋼種などに応じて適宜選択すればよいが、例えば鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、鋼等が用いられる。
【００２１】
＜溶湯流入口＞
上記溶湯流入口８は、注入管２内の湯道の最下部に設けられ、この溶湯流入口８を介し、注入管２内の湯道が定盤１内の湯道系４に連通している。
【００２２】
＜溶湯吐出口＞
上記溶湯吐出口９は、定盤１内の湯道系４の上方に形成された開口であり、各鋳型３の内部に連通する。この溶湯吐出口９は、各鋳型３に２つずつ設けられている。湯道系４によって導かれる溶湯Ｓは、この溶湯吐出口９から各鋳型３の内部へ供給される。
【００２３】
＜湯道系＞
上記湯道系４は、溶湯流入口８で注入管２内の湯道に連通する第１湯道５と、第１湯道５の端部に平面視で略９０°の角度で接続する第２湯道６と、第１湯道５及び第２湯道６の接続部に配設される溶湯遮蔽機構１２とを有する。ここで「略９０°」とは、９０°に近い角度であることを意味し、例えば第１湯道５と第２湯道６との続角度が８５°以上９５°以下であることを意味する。上記定盤１には凹溝が形成され、この凹溝に筒状の湯道煉瓦７が複数設置されており、これらの複数の湯道煉瓦７の連結により湯道系４が形成されている。湯道煉瓦７として、Ａｌ２Ｏ３系やＳｉＯ２系の耐火物が好適に用いられる。
【００２４】
（第１湯道）
上記第１湯道５は、溶湯流入口８から連続しており、注入管２から流入する溶湯Ｓを第２湯道６へ導く。
【００２５】
（第２湯道）
上記第２湯道６は、第１湯道５との接続部から２つの溶湯吐出口９まで連続しており、第１湯道５によって導かれてきた溶湯Ｓを溶湯吐出口９に導き、鋳型３内側の下部から鋳型３内へ溶湯Ｓを装入する。
【００２６】
上記第１湯道５及び第２湯道６の内径の下限としては、４０ｍｍが好ましく、６０ｍｍがより好ましい。第１湯道５及び第２湯道６の内径の上限としては、１２０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。第１湯道５及び第２湯道６の内径が上記下限よりも小さいと、鋼塊の鋳造に長時間を要するおそれがあり、また、湯道煉瓦内で凝固層が発達して湯道が詰まるおそれがある。また、第１湯道５及び第２湯道６の内径が上記上限を超えると、湯道遮断の制御が困難となるおそれがある。
【００２７】
（溶湯遮蔽機構）
上記溶湯遮蔽機構１２は、第１湯道５及び第２湯道６の接続部から分岐し、第１湯道５の延長線上に伸びる遮断栓待機路１３と、この遮断栓待機路１３内に嵌合する円柱状の遮断栓１４とを有する。
【００２８】
上記遮断栓待機路１３は、第１湯道５及び第２湯道６の接続部から分岐して第１湯道５の延長線上に設けられた通路であり、その通路の端部は定盤１の側面まで達している。後述する遮断栓１４は、溶湯Ｓが湯道系４によって導かれる際には、図１（ｂ）に示すように遮断栓待機路１３の第１湯道５及び第２湯道６の接続部から分岐した直後の位置である待機位置１５に待機する。
【００２９】
上記遮断栓１４は、油圧シリンダ（図示せず）に連結するロッドの前方に配置されており、溶湯Ｓが湯道系４によって導かれる際は、待機位置１５に配置されている。遮断栓１４は、上記油圧シリンダにより第１湯道５に向かって移動する。遮断栓１４が、第１湯道５及び第２湯道６の接続部である遮断位置１６まで移動すると、遮断栓１４によって第１湯道５から第２湯道６への溶湯Ｓの流通が遮断される。遮断栓１４は、直接溶湯Ｓと接するとともに第１湯道５へ向けて付勢されて移動するので、耐熱性と耐衝撃性とを有するものが用いられ、例えば遮断栓１４として、円柱状の耐火煉瓦や黒鉛製のブロックが用いられる。
【００３０】
上記遮断栓１４の平均径としては、例えば４０〜１２０ｍｍとすることができる。上記遮断栓１４の平均径と第１湯道５の平均内径との差の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．８ｍｍがより好ましい。また、遮断栓１４の平均径と第１湯道５の平均内径との差の上限としては、１．５ｍｍが好ましく、１．２ｍｍがより好ましい。上記差が上記下限よりも小さいと、遮断栓１４の可動性が悪くなるおそれがある。また、上記差が上記上限を超えると、湯道の遮断後に溶湯を確実に縁切りできなくなるおそれがある。なお、遮断栓１４の軸方向長さについては後述の鋼塊鋳造方法のところで説明する。
【００３１】
〔鋳型〕
２つの鋳型３は、これらの間に注入管２が位置するように定盤１上に設けられている。鋳型３において、溶湯Ｓは、鋳型３内部に連通した上記溶湯吐出口９から供給され、鋳型３内部で鋼塊が鋳造される。
【００３２】
〔鋼塊鋳造方法〕
次に、本実施形態に係る下注鋼塊鋳造装置による鋼塊の鋳造方法について説明する。
【００３３】
図２に示すように鋳造設備を構成した後、まず遮断栓１４を、図１（ｂ）に示すように遮断栓待機路１３内の待機位置１５に配置しておく。そして、注入管２の上部から溶湯Ｓを注入する。注入された溶湯Ｓは、溶湯Ｓの有する溶湯静圧によって注入管２内に形成された湯道を通って溶湯流入口８から第１湯道５へ流入し、第２湯道６を通って溶湯吐出口９から鋳型３内部へ供給される。第１湯道５及び第２湯道６内の溶湯Ｓには、注入管２内における溶湯Ｓの高さと鋳型３内における溶湯Ｓの高さとの差異に起因する溶湯静圧差が作用し、鋳型３内部へ溶湯Ｓが連続して供給されていく。
【００３４】
鋳型３内の溶湯Ｓの高さが所定高さになったところで、遮断栓１４が油圧シリンダによって押し込まれ遮断位置１６まで移動する。遮断栓１４が遮断位置１６に移動すると、遮断栓１４によって第１湯道５から第２湯道６内への溶湯Ｓの流入が遮断され、鋳型３内への溶湯Ｓの供給が止まり、鋳型３内の湯面の上昇が停止する。
【００３５】
図３は、遮断栓１４が遮断位置１６にあるときの第１湯道５及び第２湯道６の接続部の模式的平面図である。このとき、第１湯道５から第２湯道６への溶湯Ｓの流通が遮蔽された状態となる。また図４は、遮断栓１４が待機位置１５にあるときの第１湯道５及び第２湯道６の接続部の模式的側面図である。
【００３６】
図３及び図４に示すように、上記第１湯道５及び第２湯道６のうち遮断栓１４により封止される方の湯道（第２湯道６）によって第１湯道５と第２湯道６との接続部に接続開口１９が形成される。
【００３７】
本実施形態では、遮断栓待機路１３が第１湯道５と一直線に設けられているので、遮断栓１４が遮断位置１６まで移動したときは、図３に示すように遮断栓１４の先端１７が第１湯道５内まで入り込む。すなわち、遮断栓１４が第１湯道５内を移動して、第１湯道５から第２湯道６への溶湯Ｓの流入を遮断する。
【００３８】
ここで、遮断栓１４の軸方向長さについて説明する。まず、第１湯道５への接続部（分岐部分）に形成される接続開口１９の軸方向長さをｙとする。そして、平面視で第１湯道５の接続部より上流側と第２湯道６とが成す角度をθとしたとき、本実施形態では、この第１湯道５と第２湯道６とが成す角度θが略９０°であり、接続開口１９の軸方向長さｙは第２湯道６の内径と略一致する。
【００３９】
遮断栓１４の軸方向長さＬの下限としては、接続開口１９の軸方向長さｙを基準として、２ｙである。また、遮断栓１４の軸方向長さＬの上限としては、接続開口１９の軸方向長さｙを基準として、３ｙである。遮断栓１４の軸方向長さＬが上記下限未満の場合、湯道の遮断後に溶湯を確実に縁切りできなくなるおそれがある。また、遮断栓１４の軸方向長さＬが上記上限を超えると、遮断栓１４の可動性が悪くなり、円滑に遮断できなくなるおそれがある。
【００４０】
また、遮断栓１４が遮断位置１６にあるときの遮断栓１４の先端１７から接続開口１９までの最短距離ｙ１の下限としては、接続開口１９の軸方向長さｙを基準として、０．５ｙである。また、上記最短距離ｙ１の上限としては、接続開口１９の軸方向長さｙを基準として、１．５ｙである。上記最短距離ｙ１が上記下限未満の場合、湯道の遮断後に溶湯Ｓを確実に縁切りできなくなるおそれがある。また、上記最短距離ｙ１が上記上限を超えると、遮断栓１４の移動距離が長くなり過ぎて遮断栓１４の先端に欠けが発生して確実に遮断できなくなるおそれがある。
【００４１】
また、遮断栓１４が遮断位置１６にあるときの遮断栓１４の後端１８から接続開口１９までの最短距離ｙ２の下限としては、接続開口１９の軸方向長さｙを基準として、０．５ｙである。また、上記最短距離ｙ２の上限としては、接続開口１９の軸方向長さｙを基準として、１．５ｙである。上記最短距離ｙ２が上記下限未満の場合、遮断後に溶湯を確実に縁切りできなくなるおそれがある。また、上記最短距離ｙ２が上記上限を超えると、遮断栓１４の可動性が悪くなり、円滑に遮断できなくなるおそれがある。
【００４２】
遮断栓１４によって第１湯道５から第２湯道６内への溶湯Ｓの流通を遮蔽した後、鋳型３内の溶湯Ｓが完全に凝固完了するまで鋳型３を静置し、その後、常法により凝固した鋼塊を脱型する。本実施形態に係る下注鋼塊鋳造装置は、鋳型３毎に溶湯遮蔽機構１２が設けられているので、高さの異なる鋼塊を同時に鋳造することができる。
【００４３】
鋳造後の鋼塊を鋳型から抜き出す方法として、型抜き用ブロックを用いる方法と、押湯枠方式で鋳造した鋼塊の押し湯部分を引き上げる方法とが一般的である。図５は、型抜き用ブロックを用いて鋳型から鋳造した鋼塊を抜き出す場合の工程を示し、図６は、押湯枠方式で鋳造した鋼塊を抜き出す工程を示している。
【００４４】
型抜き用ブロックを用いて鋳型から鋼塊を抜き出す場合、図５（ａ）に示すように、湯道遮断後の鋳型３がクレーン２２により持ち上げられて定盤１から外され、鋳型３内部に鋳造された鋼塊２０の部分が型抜き用ブロック２３の上に載るように、鋳型３を下降させる。鋼塊２０の底部が型抜き用ブロック２３に接した後は、鋳型３のみが下降していき、図５（ｂ）に示すように、鋼塊２０が鋳型３から外れる。このとき、遮断栓１４によって遮断された部分から溶湯吐出口９までの第２湯道６の部分が、ランナー２１として鋼塊２０の下部に接続された状態で、鋼塊２０が鋳型３から外れる。
【００４５】
高級品質の鋼塊を製造する場合には、鋳造時に鋳型の上部に押湯枠２４を設置しておき、押湯枠２４から鋼塊の上部へ溶湯を供給することにより、鋼塊に生じる偏析を集めるための押湯部分を鋼塊の上部に成形させる。押湯部分が成形された鋼塊が鋳型から抜き出された後、この押湯部分は切り捨てられる。押湯枠方式で鋳造された鋼塊を鋳型から抜き出す場合、図６（ａ）に示すように、鋳型３上部の押湯枠２４が取り外された後、図６（ｂ）に示すように、鋼塊２０の上部に成形された押し湯部分がクレーン２２により持ち上げられて、鋼塊２０が鋳型３から抜き出される。このとき、遮断栓１４によって遮断された部分から溶湯吐出口９までの第２湯道６の部分が、ランナー２１として鋼塊２０の下部に接続された状態で鋼塊２０は引き上げられる。
【００４６】
図７は、湯道系４の接続部と鋳型３との平面視での位置関係を説明する図である。図７では、鋳型３の内面１０と定盤１との交線を破線で示している。
【００４７】
平面視における第２湯道６の始端中央の位置を点Ｘとする。この点Ｘは、平面視において第２湯道６の中心線Ｐと接続開口１９との交点であり、接続開口１９の軸方向の中央の点である。この点Ｘから最も近い溶湯吐出口９の中央と点Ｘとの平面視での直線距離をＡとする。また、鋳型３の内面１０と定盤１との交線に最も近い中心線Ｐ上の点をＹとすると、交点Ｘと点Ｙとの平面視での直線距離は、第２湯道６の始端中央と鋳型３底部の内面１０との平面視での最短距離であり、この最短距離をａとする。このとき、当該下注鋼塊鋳造装置においては、最短距離ａの直線距離Ａに対する比ａ／Ａが下記式（１）を満たす。ただし、最短距離ａは、第２湯道６の始端中央を示す点Ｘが鋳型３底部の内面１０よりも外側にあるとき（図７において、点Ｘが点Ｙの左側にあるとき）を正の値とし、点Ｘが鋳型３底部の内面１０よりも内側にあるとき（図７において、点Ｘが点Ｙの左側にあるとき）を負の値とする。
−０．０４≦ａ／Ａ≦０．１７  ・・・（１）
【００４８】
上記比ａ／Ａが０．１７よりも大きいと、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように、湯道を遮断した後に鋼塊２０の下部に残るランナー２１が鋳型３に引っかかり、鋳造後の鋼塊２０が鋳型３から抜き出せなくなるおそれがある。
【００４９】
型抜き用ブロックを用いて鋳型３から鋼塊２０を抜き出す方法では、上記比ａ／Ａが０．１７以下の場合には、鋼塊２０の下部に残るランナー２１が鋼塊２０下部の側面よりも側方外側へ大きく飛び出ることがない。そのため、図５（ｂ）に示すように、鋳型３が型抜き用ブロック２３上に下降していくと、ランナー２１が鋳型３の下面に引っかからず、鋼塊２０の底部が型抜き用ブロック２３に接した後は鋳型３のみが下降していき、鋼塊２０が鋳型３から外れる。なお、ランナー２１の先端が鋼塊２０下部の側面よりも側方へ多少飛び出ていても、鋼塊２０を傾斜させることができるので、鋼塊２０を鋳型３から外すことができる。このようにして鋳型３から外された鋼塊２０は、その後クレーン２２によって移動することができる。
【００５０】
一方、上記比ａ／Ａが０．１７よりも大きい場合には、鋼塊２０の下部に残るランナー２１が鋼塊２０下部の側面よりも側方外側へ大きく飛び出すため、図５（ｃ）に示すように、鋳型３が型抜き用ブロック２３上に下降していくと、ランナー２１が鋳型３の下面に引っかかるため、鋼塊２０の底部が型抜き用ブロック２３に接した後に鋳型３を鋼塊２０から外すことができない。従ってこの場合、鋼塊２０を鋳型３から外すことができない。
【００５１】
押湯枠方式で鋳造された鋼塊２０を鋳型３から抜き出す方法では、上記比ａ／Ａが０．１７以下の場合には、鋼塊２０の下部に残るランナー２１が鋼塊２０下部の側面よりも側方外側へ大きく飛び出ることがない。そのため、図６（ｂ）に示すように、ランナー２１の先端部分が鋳型３の下面に引っかかることなく、クレーン２２によって鋼塊２０を引き上げることができる。なお、ランナー２１の先端が鋼塊２０下部の側面よりも側方へ多少飛び出ていても、銅塊２０を傾けながら引き上げることにより、クレーン２２によって鋼塊２０を引き上げることができる。
【００５２】
一方、上記比ａ／Ａが０．１７よりも大きい場合には、鋼塊２０の下部に接続されるランナー２１が、鋼塊２０下部の側面よりも側方外側へ大きく飛び出すため、図６（ｃ）に示すように、ランナー２１の先端部分が鋳型３の下面に引っかかってしまい、クレーン２２によって鋼塊２０を引き上げることができず、鋼塊２０を鋳型３から外すことができない。
【００５３】
一方、上記比ａ／Ａが−０．０４よりも小さいと、遮断時に遮断位置にある湯道煉瓦が押し上がり、漏鋼が生じるおそれがある。つまり、上記比ａ／Ａが−０．０４よりも小さいと、遮断時において、遮断栓が鋳型の直下の位置とならず、遮断栓の全部又は大部分が平面視で鋳型の内面よりも内側の位置となる。鋳型内底部の溶湯は薄い凝固シェルであるため、遮断時に遮断栓がその位置にあると、遮断時に遮断栓に作用する力によって遮断栓上方の湯道煉瓦が押し上げられ漏鋼が生じやすくなる。
【００５４】
図８（ａ）に、当該下注鋼塊鋳造装置の遮断栓１４が遮断位置１６にあるときの図１のＧ−Ｇ線に沿う模式的断面図を示す。当該下注鋼塊鋳造装置は、上記比ａ／Ａが−０．０４以上であり、第１湯道５と第２湯道６の接続部である遮断位置１６は鋳型３底部の直下に位置している。そのため、遮断時に遮断栓１４が遮断位置１６に移動したときに、図８（ａ）に示すように遮断栓１４は鋳型３底部の直下に位置することになる。湯道の遮断は鋳型３内の溶湯Ｓの量が所定量になった瞬間に実施されるため、遮断時には、遮断栓１４の移動に伴って湯道煉瓦７を押し上げる大きな力が遮断栓１４周囲の湯道煉瓦７に作用する。しかし、遮断栓１４が強度の高い鋳型３底部の直下に位置することになるので、その力が作用しても遮断栓１４周囲の湯道煉瓦７は押上げられることなく湯道が確実に遮断され、漏鋼は生じない。
【００５５】
一方、図８（ｂ）には、上記比ａ／Ａが−０．０４よりも小さい構成の定盤２６を備える下注鋼塊鋳造装置において、遮断栓２８が遮断位置にあるときの模式的断面図を示す。この場合、第１湯道と第２湯道の接続部である遮断位置は平面視で鋳型３底部の内面１０よりも内側の位置にある。そのため、遮断時に遮断栓２８が遮断位置に移動したときに、遮断栓２８は平面視で鋳型３底部の内面１０よりも内側の位置となる。鋳型３内底部の溶湯Ｓの凝固シェルＳ’は、薄く強度が低いため、遮断時に遮断栓２８周囲の湯道煉瓦２７に作用する力によって遮断栓２８周囲の湯道煉瓦２７が押し上げられるので、漏鋼Ｓ”が生じる。
【００５６】
このように上記比ａ／Ａを−０．０４以上とすることにより、遮断時における遮断栓周囲の湯道煉瓦が押し上げられることが防止されるので、漏鋼が生じることなく確実に湯道を遮断することができる。
【００５７】
＜利点＞
当該下注鋼塊鋳造装置は、上述した構成において、遮断栓の長さ及び遮断時の位置を接続開口の軸方向長さを基準として上記範囲としたことにより、遮断栓が円滑に移動でき、遮断栓によって湯道が確実に遮断できるので、遮断不良や漏鋼のリスクが小さい。さらに、第２湯道の始端中央と鋳型との平面視における相対的な位置関係が上記式（１）を満たすことにより、上定盤が無くても１枚の定盤で湯道の遮断ができ、また鋳造後の鋼塊の型抜性が良好となる。
【００５８】
また、当該下注鋼塊鋳造装置は、遮断栓待機路が第１湯道と一直線に設けられているので、溶湯の流れに対向する向きに遮断栓が移動し、局部的な力が遮断栓に生じにくいため、遮断栓の制御を容易にすることができる。
【００５９】
また、当該下注鋼塊鋳造装置は、第２湯道が略９０°の接続角度で第１湯道に接続しているので、サイズの小さい遮断栓で湯道を遮断することができる。第２湯道が略９０°の接続角度で第１湯道に接続することで、上記接続開口の軸方向長さが小さくなるため、湯道を遮断するために必要な遮断栓の軸方向の長さが最小となるからである。また、接続開口の軸方向長さが小さくなることにより遮断栓の移動距離を小さくでき、遮断栓がより円滑に移動でき、より短時間で湯道の遮断が可能となる。
【００６０】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態の他、種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００６１】
上記実施形態では、当該下注鋼塊鋳造装置が、溶湯流入口、４つの溶湯吐出口並びに溶湯流入口及び溶湯吐出口間の２つの湯道系を有する１枚の定盤と、溶湯吐出口を囲繞するようにこの定盤上に配設される２つの鋳型とを備える構成としたが、下注鋼塊鋳造装置が複数の定盤を備える構成としてもよい。また、１枚の定盤に対して１つ又は３つ以上の鋳型を配置する構成としてもよく、例えば平面視で注入管を中心として放射状に複数の鋳型を配置する構成としてもよい。また上記実施形態では、内部の断面が扁平形状の鋳型としたが、どのような形状の鋳型を用いてもよく、例えば内部の断面が菊型形状の鋳型を用いてもよい。
【００６２】
また上記実施形態では、１つの鋳型に対して溶湯吐出口を２つずつ設ける構成としたが、溶湯吐出口の数はこれに限るものではなく、１つの鋳型に対して１つだけ設ける構成としてもよいし、３つ以上設ける構成としてもよい。
【００６３】
また上記実施形態では、第１湯道と一直線に遮断栓待機路を設ける構成としたが、溶湯吐出口に接続する第２湯道と一直線に遮断栓待機路を設ける構成としてもよい。
【００６４】
また上記実施形態では、第２湯道が略９０°の角度で第１湯道の端部に接続される構成としたが、第１湯道及び第２湯道が一直線に配置されていなければ、第１湯道及び第２湯道が９０°以外の角度で接続されていてもよい。
【００６５】
また上記実施形態では、図４に示すように、第１湯道に接続する第２湯道の内径断面の形状が真円形状のものとしたが、第２湯道の内径断面の形状はこれに限らずどのような形状であってもよく、例えば楕円形状であってもよい。
【００６６】
上述した内容の変形例を図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、上方から見た鋳型と湯道の位置関係を示している。
【００６７】
図９（ａ）に示す下注鋼塊鋳造装置の鋳型は、図１（ｂ）に示した鋳型３と同じものであり、図１（ｂ）に示した下注鋼塊鋳造装置とは、定盤内に形成した湯道系の構成が異なる。図９（ａ）に示す下注鋼塊鋳造装置は、遮断栓待機路３３及び遮断栓３４を有する溶湯遮蔽機構３０を備えており、遮断栓待機路３３が、第２湯道３２と一直線に設けられている。従って、図９（ａ）の下注鋼塊鋳造装置では、遮断栓待機路３３内に配置された遮断栓３４が下流側の第２湯道３２に向かって移動することにより、第１湯道３１からの溶湯の流入が遮断される。
【００６８】
図９（ｂ）に示す下注鋼塊鋳造装置の鋳型３９は、内部の断面が円形状であり、１つの鋳型３９に対して１つの溶湯吐出口４０が設けられている。また、遮断栓待機路３７及び遮断栓３８を有する溶湯遮蔽機構４１を備えている。第１湯道３５に対する第２湯道３６の接続角度（平面視で第１湯道３５の接続部より上流側と第２湯道３６とが成す角度）θが９０°よりも大きく、遮断栓待機路３７が、第１湯道３５と一直線に設けられている。遮断栓待機路３７内に配置された遮断栓３８が上流側の第１湯道３５に向かって移動することにより、第１湯道３５から第２湯道３６への溶湯の流入が遮断される。なお、この下注鋼塊鋳造装置では、第１湯道３５に対する第２湯道３６の接続角度θが９０°よりも大きいので、図９（ｂ）に示すように、上記接続開口の軸方向長さｙは第２湯道３６の内径の大きさとは一致せず、第２湯道３６の内径よりも大きくなる。
【００６９】
図９（ａ）や図９（ｂ）の下注鋼塊鋳造装置においても、第１湯道及び第２湯道のうち、第１湯道から第２湯道への溶湯の流通を遮蔽した状態でこの遮断栓により封止される方の湯道の接続開口の軸方向長さｙを基準として、遮断栓の先端及び後端からその接続開口までの最小距離ｙ１及び最小距離ｙ２を上記範囲とし、上記比ａ／Ａを上記式（１）を満たすものとすることで、上定盤が無くても１枚の定盤で湯道の遮断ができ、鋳造後の鋼塊の型抜性が良好となる。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７１】
同一の鋳型及び鋼種を用いて、定盤内の湯道系の構成、遮断栓の軸方向長さ、遮断位置が異なる構成の下注鋼塊鋳造装置で鋼塊の鋳造を行い、それぞれの遮断性、漏鋼及び型抜性を確認し、これらの下注鋼塊鋳造装置を評価した。
【００７２】
評価試験に用いる鋳型として、ボトムサイズ内寸２２４０ｍｍ×９５５ｍｍ、底部厚み３００ｍｍ、高さ２５６０ｍｍの内部の断面が扁平形状の鋳型を用いた。鋼塊重量を４０ｔとし、鋼種として、炭素０．２０質量％、ケイ素０．１５％、マンガン０．７９％を含有するものを用いた。また、定盤の厚さを４００ｍｍとし、湯道系を構成する各湯道の内径を８０ｍｍ、遮断栓の外径を７９ｍｍとし、遮断栓を移動する遮断装置として湯圧シリンダを用いた。
【００７３】
湯道系の基本的構成は、図１（ｂ）に示す構成のものとした。すなわち、第１湯道に対して略９０°の角度で第２湯道が接続し、遮断栓待機路が第１湯道と一直線に設けられ、遮断栓が第１湯道の軸方向に沿って移動する構成とした。この基本的構成の湯道系において、平面視での鋳型に対する湯道系の相対的な位置、遮断栓の軸方向長さ、遮断位置を異なる構成とした各下注鋼塊鋳造装置について評価を実施した。
【００７４】
＜遮断性評価＞
遮断栓が遮断位置に移動することにより湯道が遮断されたか否かを、遮断後の状態を確認して評価した。結果を表１に示す。
【００７５】
（遮断性の評価基準）
Ａ：湯道が縁切りされた状態であり、湯道が遮断されている。
Ｂ：第１湯道と第２湯道との一部が繋がった状態又は漏鋼が発生した状態であり、湯道が遮断されていない。
【００７６】
＜漏鋼発生評価＞
漏鋼が発生しているか否かを、遮断後の状態を確認して評価した。結果を表１に示す。
【００７７】
（漏鋼有無の評価基準）
Ａ：漏鋼がない。
Ｂ：湯道煉瓦の外に溶湯が漏れている。
【００７８】
＜型抜性評価＞
鋼塊鋳造後、鋳型から鋼塊を抜くことができたか否かを確認した。結果を表１に示す。
【００７９】
（型抜性の評価基準）
Ａ：鋼塊を抜くことができた。
Ｂ：鋼塊下部のランナーが鋳型に引っかかり、鋼塊を抜くことができなかった。
−：湯道遮断ができなかったため、鋼塊を抜くことができなかった。
【００８０】
＜総合評価＞
遮断性、漏鋼の発生及び型抜性評価の評価結果に基づいて、各下注鋼塊鋳造装置の良否を総合的に評価した。
【００８１】
（総合評価の評価基準）
Ａ：漏鋼がなく、遮断性及び型抜性共に良好である。
Ｂ：遮断性、漏鋼の発生、型抜性のいずれかが良好ではなかった。
【００８２】
実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例７の各構成の下注鋼塊鋳造装置について、これらの評価を実施した。各実施例及び各比較例における定盤内の湯道系の構成、遮断栓の軸方向長さ及び遮断位置は、表１に示す構成とした。
【００８３】
【表１】
2015093290.tif 000003
【００８４】
比較例１〜３及び５では、遮断時における遮断栓の先端又は後端と接続開口との距離（ｙ１又はｙ２）が小さいために、遮断後に第１湯道と第２湯道が繋がった状態となり湯道を遮断することができなかった。比較例４では、遮断栓の軸方向長さＬが大きいために可動性が悪くなって遮断栓の先端が欠け、湯道を遮断することができなかった。比較例６では、遮断時に湯道煉瓦が押し上げられて漏鋼が発生した。比較例７では、湯道を遮断することはできたが、ランナーが鋳型に引っかかり、鋳造後の鋼塊を鋳型から抜くことができなかった。
【００８５】
表１の結果より、２ｙ≦Ｌ≦３ｙ、０．５ｙ≦ｙ１≦１．５ｙ、ｙ２≧０．５ｙ、−０．０４≦ａ／Ａ≦０．１７を共に満たす実施例１〜実施例５では、湯道が確実に遮断され、漏鋼が発生せず、型抜きができることが確認できた。また、これらのいずれかの関係が満たされない比較例１〜比較例７では、湯道遮断ができず、又は湯道遮断ができても型抜きができないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、当該下注鋼塊鋳造装置は、上定盤が不要で設置解体作業が容易であり、かつ型抜性に優れている。そのため、当該下注鋼塊鋳造装置は、鋳込み高さの異なる鋼塊を同時に鋳造する場合などに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  定盤
２  注入管
３  鋳型
４  湯道系
５  第１湯道
６  第２湯道
７  湯道煉瓦
８  溶湯流入口
９  溶湯吐出口
１０  内面
１１  注入管煉瓦
１２  溶湯遮蔽機構
１３  遮断栓待機路
１４  遮断栓
１５  待機位置
１６  遮断位置
１７  先端
１８  後端
１９  接続開口
２０  鋼塊
２１  ランナー
２２  クレーン
２３  型抜き用ブロック
２４  押湯枠
２６  定盤
２７  湯道煉瓦
２８  遮断栓
３０  溶湯遮蔽機構
３１  第１湯道
３２  第２湯道
３３  遮断栓待機路
３４  遮断栓
３５  第１湯道
３６  第２湯道
３７  遮断栓待機路
３８  遮断栓
３９  鋳型
４０  溶湯吐出口
４１  溶湯遮蔽機構
Ｐ  中心線
Ｓ  溶湯
Ｓ’  凝固シェル
Ｓ”  漏鋼
【図１】
2015093290.tif 000004
【図２】
2015093290.tif 000005
【図３】
2015093290.tif 000006
【図４】
2015093290.tif 000007
【図５】
2015093290.tif 000008
【図６】
2015093290.tif 000009
【図７】
2015093290.tif 000010
【図８】
2015093290.tif 000011
【図９】
2015093290.tif 000012