(57)【要約】  素管が、鋳型の内側形状を決定するマンドレル上で外側からの荷重作用によって成形され、この成形工程後に、マンドレルが、再び鋳型管（１，１ａ）から離間され、荷重作用が、素管を包囲する金型に対して素管を相対運動させることによって行なわれる形式の、連続鋳造鋳型のための銅又は銅合金から成る鋳型管を製造するための方法において、金型が、鋳型管（１，１ａ）の外側（５）の冷却プロフィル（６，６ａ；７，７ａ）のための造形構造を備え、これにより、冷却プロフィル（６，６ａ，；７，７ａ）が、マンドレル上で素管を成形する際に金型によって形成されること、を特徴とする方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素管が、鋳型の内側形状を決定するマンドレル上で外側からの荷重作用によって成形され、この成形工程後に、マンドレルが、再び鋳型管（１，１ａ）から離間され、荷重作用が、素管を包囲する金型に対して素管を相対運動させることによって行なわれる形式の、連続鋳造鋳型のための銅又は銅合金から成る鋳型管を製造するための方法において、
金型が、鋳型管（１，１ａ）の外側（５）の冷却プロフィル（６，６ａ；７，７ａ）のための造形構造を備え、これにより、冷却プロフィル（６，６ａ，；７，７ａ）が、マンドレル上で素管を成形する際に金型によって形成されること、を特徴とする方法。
【請求項２】
冷却プロフィル（６，６ａ；７，７ａ）が、金型により素管を引っ張ることによって形成されること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
冷却プロフィル（６，６ａ；７，７ａ）が、鋳型管（１，１ａ）のコーナ領域（２）を除外して形成されること、を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
冷却プロフィル（６ａ，７ａ）が、波型構造を有する溝プロフィルとして形成されること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
冷却プロフィル（６，７）が、ジグザグプロフィルとして形成されること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
冷却プロフィル（６，６ａ；７，７ａ）が、０．５〜５ｍｍの範囲の振幅高さ（Ｈ，Ｈ１）で形成され、ジグザグプロフィルの場合は、隣接する２つの尖端間の開口角（Ｗ）が、１５°〜９０°の範囲で形成され、波型プロフィルの場合は、隣接する２つの溝（９）間の間隔が、１ｍｍ〜１４ｍｍであること、を特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
冷却プロフィル（６，６ａ；７，７ａ）が、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲の振幅高さ（Ｈ，Ｈ１）で形成されること、を特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
開口角（Ｗ，Ｗ１）が、４５°〜６０°の範囲内に入っていること、を特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の連続鋳造鋳型のための銅又は銅合金から成る鋳型管を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチール又は高い融点を有する他の材料から成る型鋼からの鋳造用の銅又は銅合金から成るチューブ状の鋳型は、従来技術において何度も説明されている。鋳型管は、通常は水平な横断面平面内に、鋳型管の内側円錐度に基づいてストランド方向に増加する一様な肉厚を備える。内側円錐度は、ストランドの凝固特性とストランド鋳造パラメータに適合されている。熱流出は、主に２次元的に表現され、スチールストランドの強く異なった冷却を生じさせる。この場合、特に強い凝固シェル成長とストランドの収縮特性が鋳型管のコーナ部で示されるが、それは、ここでは、鋳造面と冷却面の割合が不等であることに基づいて特に大きい熱量が排出されるからである。鋳型管の側面では、冷却効率が、鋳造面と冷却面の割合がほぼ等しいことに基づいて、コーナ領域内よりも小さい。同時に高い熱流が示される。これは、コーナ領域と比べて凝固シェル成長を低くする。
【０００３】
鋳型管内での異なった冷却割合に基づいて、水平な横断面にわたって異なったストランド凝固シェル成長が生じる。その結果、ストランド凝固シェル内に引張及び圧縮応力が生じる。ストランド凝固シェルの強度は、凝固直後では比較的低いので、このような応力は、容易に、鋼塊内の亀裂の形態の内部及び外部瑕疵を生じさせる。また、鋳型内のストランド凝固シェルのブレークアウトのリスクも高まる。
【０００４】
従って、鋳型管を、水平な横断面にわたって均質で、鋳型内でのストランドの滞在時間全体にわたって最大の排熱に最適化する努力がなされる。これは、ますます重要になるが、それは、鋳造速度の上昇と共に、鋳型管への熱負荷も高まるからである。従って、鋳型管の寿命を高めることを目的として、鋳型管の損傷を防止するために、できるだけ最適な冷却が得られるように努めなければならない。
【０００５】
高い排熱は、例えば欧州特許出願公開第１  ７９２  ６７６号明細書（特許文献１）に記載されているように、付加的な冷却溝によって得られる。冷却溝は、その深さ及び配設を、排出すべき熱量に適合され、鋳型管のコーナ領域は除外される。溝は、切削加工によって形成されるが、それは、溝が、表面内の凹部として形成されているからである。
【０００６】
独国特許出願公開第３６  １５  ０７９号明細書（特許文献２）には、連続鋳造機用のオープンエンド型の鋳型を製造するための方法が記載されているが、この方法では、管が、内側のマンドレルによって較正され、外側を、鋳型にその外側輪郭を与える金型によって引っ張られる。このようにして、湾曲した鋳型も製造できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１  ７９２  ６７６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３６  １５  ０７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の根底にある課題は、最適な排熱を有する鋳型管を安価に製造可能な鋳型管を製造するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。
【００１０】
本発明の有利な発展形は、従属請求項の対象である。
【００１１】
銅又は銅合金から成る鋳型管を製造するための本発明による方法では、素管が、鋳型の内側形状を決定するマンドレル上で外側からの荷重作用によって成形され、この成形工程後に、マンドレルが、再び鋳型管から離間される。この場合、素管は、金型によって案内され、この金型は、鋳型管の外側の冷却プロフィルのための造形構造を備え、これにより、冷却プロフィルは、マンドレル上で素管を成形する際に金型によって形成される。
【００１２】
従って、本発明による方法は、切屑を出すことのない冷却プロフィルの形成を行ない、これは、金型内の特殊な造形構造によって得られる。本発明による方法により、冷却プロフィルは、切削加工よりも本質的に迅速で経済的に形成可能である。
【００１３】
当然、本発明の範囲内では、局所的な適合を行なうため、例えば鋳型管をウオータジャケット内に固定するための溝をフライス加工するために、付加的な切削加工を実施することを排除するものではない。しかしながら、基本的な原理は、切屑を出さない変形による連続処理で冷却プロフィルを形成するとの発端に基づく。
【００１４】
これにより、冷却プロフィルは、鋳型管の上端から下端まで延在し得る。冷却プロフィルの正確な形成に関しては、鋳型管内での滞在時間中のストランドから排出される熱に適合させることができる。
【００１５】
排熱は、特に、冷却水と接触している鋳型管の外表面から導き出される。このため、Ｑ＝α×Ａ×ΔＴとの数式があり、この場合、Ｑは熱流量であり、αは冷却水への鋳型外面の熱伝達率であり、ΔＴは鋳型管に沿った冷却段階中の冷却水の温度上昇である。この場合、排出すべき熱量は、熱伝達面積に比例する。冷却プロフィルによる外側の拡大により、多くの熱が、環境、即ち冷却水に放出し得る。従って、冷却プロフィルは、面積の拡大を生じさせ、この面積の拡大は、金型の構造によって決められている。
【００１６】
本発明によれば、冷却プロフィルは、特に、金型により素管を引っ張ることによって形成される。この場合、鋳型管のコーナ領域を除外することができるが、それは、この領域内の熱伝達面積を付加的に更に拡大させないためである。冷却プロフィル自身は、波型構造を有する溝プロフィルとして、又は、ジグザグプロフィルとして形成することができる。波型プロフィル又はジグザグプロフィルは、金型を引っ張る際に、例えば長方形の横断面を有する互いに間隔を置いた個々の溝よりも簡単に実現することができる。
【００１７】
本発明の範囲内では、冷却プロフィルが、０．５〜５ｍｍの範囲の振幅高さで形成され、ジグザグプロフィルの場合は、隣接する２つの尖端間の開口角が、１５°〜９０°の範囲で形成され、波型プロフィルの場合は、隣接する２つの溝間の間隔が、１〜１４ｍｍである場合が、特に有利であると見なされる。
【００１８】
有利な発展形では、振幅高さが、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。開口角は、特に、４５°〜６０°の範囲内に入っている。
【００１９】
本発明による方法は、基本的に鋳型管の公知の全ての成形に転用することができ、横断面は、円形、長方形又は正方形とすることができる。同様に、Ｔ型、二重Ｔ型、Ｕ型又はＬ型の横断面の型鋼が、本発明による方法で製造可能である。
【００２０】
本発明で使用されるマンドレルは、円錐形に成形できる。マンドレルは、ワンピース部材又はマルチピース部材として形成できる。また、マンドレルは、湾曲させることもできるので、円弧型連続鋳造機用の鋳型管が、本発明による方法で製造可能である。
【００２１】
本発明を、以下で、図面に図示した実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ジグザグ型の冷却プロフィルを有する鋳型管の壁領域の断面図
【図２】波型の冷却プロフィルを有する鋳型管の周縁領域の断面図
【図３】鋳型管のコーナ領域の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、鋳型管１の一部を示す。具体的には、全体図において長方形の内部空間を画成する鋳型管の４分の１である。従って、鋳型管１は、コーナ領域２と側壁３，４を備え、画面内で上の側壁３は、画面内で右の側壁４よりも長い。
【００２４】
図示した鋳型管１は、銅又は銅合金から成り、金型により詳細には図示してない素管を引っ張ることによって製造されている。この場合、素管は、同様に詳細には図示してないマンドレル上で成形されたものである。金型による外側からの荷重作用により、鋳型管１の内側輪郭が形成される。金型の形状は、鋳型管１の外側形状を決定する。本発明による方法では、鋳型管の外側形状が本質的に重要である。図１は、外側５が、幾つかの領域に冷却プロフィル６，７を備え、他の領域には備えないことを示す。具体的には、この実施例におけるコーナ領域２は平滑であり、即ち冷却プロフィルを有することなく形成されている。冷却プロフィルは、側壁３，４の領域だけに存在する。上の側壁３の、画面内で上の冷却プロフィル６は、コーナ領域２の開始部まで延在する、即ち、コーナ領域２のＲ部が開始するところでなくなるが、画面内で右の短い側壁４の冷却プロフィル７は、コーナ領域２から若干大きい間隔を置いて存在する。即ち、コーナ領域２は、先ず、側壁４の外側５がＲ付けされてなく平滑な領域８に移行する。次に初めて、冷却プロフィル７が始まる。
【００２５】
冷却プロフィル６，７は、同一に形成されている。ジグザグプロフィルである。ジグザグプロフィルの溝は、全体的に同一に形成されている。これら溝は、統一的な振幅高さＨを備え、この振幅高さは、この実施例では、０．５〜１．５ｍｍのオーダー内に入っており、特に１ｍｍである。２つの尖端の互いに隣接する立上り部間で測定される角度Ｗは、１５〜９０°の範囲内に入っている。この実施例で、この角度は、６０°である。
【００２６】
図２の実施形態は、冷却プロフィル６ａ，７ａの形状においてのみ図１の実施形態とは異なっている。冷却プロフィル６ａ，７ａは、ジグザグプロフィルとしてではなく、波型プロフィルとして形成されている。振幅高さは、０．５〜５ｍｍの範囲内に入っており、ここでも特に０．５〜１．５ｍｍの範囲内に入っていてもよく、特に１ｍｍであってもよい。両冷却プロフィル６ａ，７ａが、全体的に一様であることが認められる。２つの波の山間の互いに隣接する溝９は、全てが同じ間隔で配設されている。この間隔は、１〜１４ｍｍである。図示した立上り間の角度Ｗ１は、更にまた６０°である。
【００２７】
図３は、図１に図示した鋳型管１のコーナ領域２を斜視図で示す。コーナ領域２は、その外側５のところが平滑であるが、冷却プロフィル６は、画面内で左の側壁３に形成されている。画面内で冷却プロフィル６の上に、側壁３内のフライス加工部である横溝１１が存在する。別の横溝１２が、他方の側壁４内に存在する。横溝１１，１２は、コーナ領域２内にまで突出する。横溝１１，１２を介して、鋳型管１は、固定することができる。画面内で横溝１１，１２の上には、冷却プロフィルが配設されていない。冷却プロフィルは、ウォータボックス内での鋳型管１のシールのための平滑な表面を提供するために、例えば切削加工によって除去することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１      鋳型管
１ａ    鋳型管
２      コーナ領域
３      側壁
３ａ    側壁
４      側壁
４ａ    側壁
５      外側
６      冷却プロフィル
６ａ    冷却プロフィル
７      冷却プロフィル
７ａ    冷却プロフィル
８      領域
９      溝
１０    波の山
１１    横溝
１２    横溝
Ｗ      角度
Ｗ１    角度
Ｈ      振幅高さ
Ｈ１    振幅高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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