(57)【要約】      （修正有）【課題】銅合金の連続鋳造用鋳型、特にカーボン鋳型において、２分割スリーブ鋳型のシンプルな構造を生かしつつスリーブと水冷プロテクターの密着性を向上させるための鋳型構造及びその施工方法を提供する。【解決手段】水冷プロテクター１１の内壁に、短辺側で２分割したコ字状のスリーブ１３を配した連続鋳造用鋳型において、水冷プロテクターの長辺側内壁に圧縮復元性を有する伝熱シート１４を設け、短辺側の２分割スリーブ間に、その両スリーブを伝熱シートを介して水冷プロテクターの長辺側内壁に押し付ける拡幅手段１８を設けたものである。【選択図】図４
2012000658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形断面を有する水冷プロテクターの内壁に、短辺側で２分割したコ字状のスリーブを配した連続鋳造用鋳型において、前記水冷プロテクターの長辺側内壁に圧縮復元性を有する伝熱シートを設け、前記短辺側の２分割スリーブ間に、その両スリーブを前記伝熱シートを介して前記水冷プロテクターの長辺側内壁に押し付ける拡幅手段を設けたことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項２】
前記伝熱シートが黒鉛シートからなる請求項１記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項３】
前記拡幅手段が、前記２分割スリーブの短辺側に設けたキー溝と、そのキー溝に挿入して２分割スリーブを拡幅させる楔からなる請求項１または２に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項４】
前記キー溝が、前記２分割スリーブ厚さの５０％以上７０％以下の深さを有する請求項３に記載の連続鋳造用鋳型。
【請求項５】
前記２分割スリーブを合わせて組んだ時、その２分割スリーブ外面と前記水冷プロテクター内壁との寸法差が、長辺側では１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、短辺側では前記２分割スリーブ長辺長さの０．５％以上１．０％以下となるようにした請求項１〜４いずれかに記載の連続鋳造用鋳型造。
【請求項６】
矩形断面を有する水冷プロテクターと、
前記水冷プロテクターの幅広面の内面に設けられる２対の伝熱シートと、
前記伝熱シートの内側に接触するように設けられ、前記プロテクターの幅狭面側に解放端を有する２対のコ字状スリーブと、
前記コ字状スリーブの水冷プロテクター側の端部に形成されるキー溝と、
係合させた際に短辺の長さの合計が前記キー溝幅より広い幅となる２つの楔とからなることを特徴とする連続鋳造機用鋳型。
【請求項７】
矩形断面を有する水冷プロテクター内壁に、短辺側で２分割したコ字状のスリーブを配する連続鋳造用鋳型の施工方法において、前記水冷プロテクターの長辺側内壁に圧縮復元性を有する伝熱シートを設け、前記短辺側の２分割スリーブ間に、その両スリーブを前記伝熱シートを介して前記水冷プロテクターの長辺側内壁に押し付ける拡幅手段を設け、その拡幅手段により前記２分割スリーブを、前記伝熱シートを介して前記水冷プロテクター内壁に押し付けることを特徴とする連続鋳造用鋳型の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は銅合金の連続鋳造用鋳型、特に２分割スリーブを用いた連続鋳造用鋳型及びその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に銅合金の連続鋳造は、両端が解放された鋳造空間を有する鋳型を用いて行われる。鋳型の一端から注入された金属溶湯は鋳型内壁から抜熱され、鋳型内を通過しつつ鋳型内壁との接触面から徐々に凝固する。その凝固した鋳塊を他端から連続的に引き抜くことで、長い鋳塊を連続的に製造している。
【０００３】
鋳型内壁の材質は、鋳造する銅合金の種類・特性に応じて、銅及び銅合金或いは銅合金にめっきを施したもの、カーボンスリーブを挿入したもの、また無垢のカーボン素材をくり貫いたものなどがある。
【０００４】
特に銅鋳型内壁にカーボンスリーブを挿入した鋳型は、鋳塊の冷却の均一化を図る意味では、直接銅合金やめっき面に接触させる冷却よりも優れている。
【０００５】
カーボンスリーブを挿入する鋳型構造においても、一体物のスリーブを使う物と分割式スリーブを使う物がある。
【０００６】
銅合金の連続鋳造では、その断面形状は、その用途により、丸と矩形とに大別できる。ケーブル、パイプ、もしくは、丸棒などの材料を製造する丸断面鋳造用鋳型でのカーボンスリーブ挿入は、鋳造する鋳塊サイズが比較的小さいことと対称形状であることから、銅プロテクターに焼きバメで挿入することが一般的である（例えば、特許文献１）。
【０００７】
しかし、板、帯、条等の材料を製造する矩形断面鋳造用鋳型は鋳塊サイズが大型であることと長方形の断面形状が多いことの理由で焼きバメによるカーボンスリーブ挿入ができない。
【０００８】
そのため２分割のカーボンスリーブを摺り合わせにより挿入する方式、４分割のカーボン板を井形に組み合わせ鉄製のバックプレートで固定する方式が一般に使用されている。
【０００９】
図６は、従来技術の２分割カーボン鋳型の断面図を示している。図６においては、内部に冷却水路１２を設けた銅プロテクター２１の内壁に、短辺側でコ字状に２分割したカーボンスリーブ２２を組み合わせ、カーボンスリーブ２２の外面寸法を銅プロテクター２１の内壁寸法より小さくして挿入する。
【００１０】
図７は、従来技術の４分割カーボン板製鋳型の断面図を示している。図７においては、内部に冷却水路１２を設けた鉄製バックプレート２４を井形に配置し、長辺側のバックプレート２４に、銅板２５を介してカーボン板２６を固定ボルト２７により固定し、さらに短辺側のバックプレート２４に直接カーボン板２６を固定ボルト２７により固定した構造が形成される。
【００１１】
銅合金の連続鋳造の場合、溶湯から完全に凝固するまでの間の冷却条件がシビアであり、均一に冷却されなかった場合、温度勾配の変曲点では溶質元素の濃化現象が起こり、溶媒元素との共析反応により結晶粒内及び粒界に偏析を生じる。これが加工工程でのカブリやハガレなどの欠陥となり、特に鋳型短辺側より長辺側で鋳塊品質を低下させる重大な原因となる。
【００１２】
外観品質はもとより、組織制御による鋳塊内部の品質は以降の製品加工工程において重要な要素となる。銅合金の連続鋳造においては冷却の均一性が鋳塊品質に直結することから、鋳型断面の長辺側ではスリーブと水冷プロテクターとの密着性が求められる。
【００１３】
また、鋳型内壁のスリーブは、高温の金属溶湯に加えて凝固した金属鋳塊と直に接触することから、高温及び摩擦による損耗が原因となって頻繁な交換作業が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭６３−２２０９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
４分割カーボン板製鋳型はカーボン板２６を固定ボルト２７でバックプレート２４側に引っ張っているため、カーボン板２６とバックプレート２４との密着性に優れており、鋳型の冷却ムラが発生しにくい。ただし鋳型を構成する部品点数が多く、さらにはカーボン板２６に固定ボルト２７に対応する雌ネジ穴を設ける必要があり、メンテナンス性および作業効率に劣る。
【００１６】
２分割カーボン鋳型では部品点数が少なくメンテナンス性には優れているものの、コの字形に分割したカーボンスリーブ２２を組み合わせているため、銅プロテクター２１への挿入は２枚を合わせた状態で同時に行う必要がある。この場合焼きバメとは違い、厳密にはカーボンスリーブ２２外径を銅プロテクター２１内径より小さく修正して挿入するしかなく、この時点で微少な隙間が生じていることになる。更に、使い込んだ銅プロテクター２１では内壁に熱変形や酸化による腐食が生じており、これらを修正すると平面精度が損なわれていくことになる。これらのメンテナンス作業上の理由からカーボンスリーブ２２と銅プロテクター２１との間にエアーギャップ２３が発生し易く、鋳造時においては空気の断熱効果により冷却能力が低下する。
【００１７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、２分割スリーブ鋳型のシンプルな構造を生かしつつスリーブと水冷プロテクターの密着性を向上させるための鋳型構造及びその施工方法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】
【００１８】
請求項１の発明は、矩形断面を有する水冷プロテクターの内壁に、短辺側で２分割したコ字状のスリーブを配した連続鋳造用鋳型において、前記水冷プロテクターの長辺側内壁に圧縮復元性を有する伝熱シートを設け、前記短辺側の２分割スリーブ間に、その両スリーブを前記伝熱シートを介して前記水冷プロテクターの長辺側内壁に押し付ける拡幅手段を設けた連続鋳造用鋳型である。
【００１９】
請求項２の発明は、前記伝熱シートが黒鉛シートからなる請求項１に記載する連続鋳造用鋳型である。
【００２０】
請求項３の発明は、前記拡幅手段が、前記２分割スリーブの短辺側に設けたキー溝と、そのキー溝に挿入して２分割スリーブを拡幅させる楔からなる請求項１または２に記載する連続鋳造用鋳型である。
【００２１】
請求項４の発明は、前記キー溝が、前記２分割スリーブ厚さの５０％以上７０％以下の深さを有する請求項３に記載する連続鋳造用鋳型である。
【００２２】
請求項５の発明は、前記２分割スリーブを合わせて組んだ時、その２分割スリーブ外面と前記水冷プロテクター内壁との寸法差が、長辺側では１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、短辺側では前記２分割スリーブ長辺長さの０．５％以上１．０％以下となるようにした請求項１〜４いずれかに記載する連続鋳造用鋳型である。
【００２３】
請求項６の発明は、矩形断面を有する水冷プロテクターと、前記水冷プロテクターの幅広面の内面に設けられる２対の伝熱シートと、前記伝熱シートの内側に接触するように設けられ、前記プロテクターの幅狭面側に解放端を有する２対のコ字状スリーブと、前記コ字状スリーブの水冷プロテクター側の端部に形成されるキー溝と、係合させた際に短辺の長さの合計が前記キー溝幅より広い幅となる２つの楔とからなることを特徴とする連続鋳造機用鋳型である。
【００２４】
請求項７の発明は、矩形断面を有する水冷プロテクター内壁に、短辺側で２分割したコ字状のスリーブを配する連続鋳造用鋳型の施工方法において、前記水冷プロテクターの長辺側内壁に圧縮復元性を有する伝熱シートを設け、前記短辺側の２分割スリーブ間に、その両スリーブを前記伝熱シートを介して前記水冷プロテクターの長辺側内壁に押し付ける拡幅手段を設け、その拡幅手段により前記２分割スリーブを、前記伝熱シートを介して前記水冷プロテクター内壁に押し付ける連続鋳造用鋳型の施工方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、２分割スリーブ鋳型のシンプルな構造を生かしつつスリーブと水冷プロテクターの密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の１実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の部分破断斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線側面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線部分破断斜視図である。
【図５】本発明の１実施の方法を示す流れ図表である。
【図６】２分割スリーブを用いた従来鋳型構造を示す断面図である。
【図７】４分割カーボン板を用いた従来鋳型構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１〜４は、矩形断面を有する連続鋳造用鋳型の構造の、本発明に係る一実施の形態を示したものである。
【００２９】
銅あるいは銅合金からなる水冷プロテクター１１は矩形断面を有し、その内部に冷却水路１２を備え、水冷プロテクター１１の長辺側内壁に、圧縮復元性を有する黒鉛シートからなる伝熱シート１４と、前記短辺側で２分割されたコ字状のスリーブ１３とを配している。
【００３０】
２分割スリーブ１３はカーボンあるいはグラファイト等からなり、そのスリーブを合わせて組んだときの寸法を、水冷プロテクター１１の内壁よりも小さくしている。これによって長辺側の水冷プロテクター１１内壁と２分割スリーブ１３の間には、伝熱シート１４が余裕を持って入るようにし、容易に２分割スリーブ１３を水冷プロテクター１１に挿入できる。
【００３１】
短辺側には、鋳造作業時に熱膨張するスリーブ１３が、水冷プロテクター１１へ衝突することを防ぐための余裕隙間１５が形成される。
【００３２】
本実施例における２分割スリーブ１３の寸法は、そのスリーブを合わせて組んだときの水冷プロテクター１１の内壁との寸法差が、長辺側では１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、短辺側では前記２分割スリーブ１３の長辺長さの０．５％以上１．０％以下となるようにしたものである。
【００３３】
また、２分割スリーブ１３の短辺側の間には、２分割スリーブ１３と伝熱シート１４とを水冷プロテクター１１長辺側へ突っ張り、伝熱シート１４を圧縮しながら２分割スリーブ１３を水冷プロテクター１１内壁へ固定する拡幅手段１８が設けられる。この拡幅手段１８について、図３および図４を用いて詳述する。
【００３４】
この拡幅手段１８は、短辺側の２分割スリーブ１３の間に設けたキー溝１６と、さらにそのキー溝に挿入する楔１７からなる。
【００３５】
キー溝１６は、短辺側の２分割スリーブ１３の間にある突き合わせ部の外周を切欠するように形成され、そのキー溝１６の深さは、切欠後に形成される減肉部１９の剛性を考慮して、２分割スリーブ１３の厚さの５０％以上７０％以下となるようにされる。すなわち、短辺側の２分割スリーブ１３の間に設けられた減肉部１９の厚さは、２分割スリーブ１３の厚さの３０％以上５０％以下となるようにされる。
【００３６】
さらにキー溝１６は、伝熱シート１４が半分まで圧縮されたときに、楔１７との間に隙間を形成しないように、すなわち、伝熱シート１４を半分以上圧縮できるようにされる。
【００３７】
楔１７は１対のカーボン製こう配キーからなり、その寸法は、テーパーの向きを逆にしテーパー面を向かい合わせに配置したとき、１対の厚みが、常温時のキー溝１６の幅よりも大きくなるようにされる。ここでキー溝１６の幅とは、２分割スリーブ１３を伝熱シート１４を介して水冷プロテクター１１内に配置した際に、２分割スリーブ１３の切欠によってできる空間の幅をさす。
【００３８】
さらに楔１７は、２分割スリーブ１３が水冷プロテクター１１内壁に固定されたときに、２分割スリーブ１３の突き合わせ部の間に形成される微少な隙間から、金属溶湯の漏出を封止するようにもされる。
【００３９】
拡幅手段１８により圧縮される伝熱シート１４は、圧縮復元性を有しており、水冷プロテクター１１内壁に形成されている凹凸や荒れを吸収し、２分割スリーブ１３と水冷プロテクター１１とに密着するものである。
【００４０】
この連続鋳造用鋳型は、２分割スリーブ１３と水冷プロテクター１１とが、伝熱シート１４を介して密着し、鋳型の冷却ムラを改善することができる。
【００４１】
この結果、銅合金の連続鋳造において求められる冷却の均一性が厳密に管理できるようになり、鋳塊の品質を改善し、加工工程でのカブリやハガレなどの重大な製品不良を低減することができる。
【００４２】
また水冷プロテクター１１内壁の酸化や熱応力による変形・摩耗が減少し、鋳型の寿命延長と、設備コスト低減に寄与することができる。
【００４３】
次に、本発明に係る連続鋳造用鋳型のメンテナンス時に、新たな２分割スリーブ１３を挿入する施工方法について、図５を用いて説明する。
【００４４】
まずステップ３１は、２分割スリーブ１３の交換作業に際して、熱変形や酸化による腐食が生じている水冷プロテクター１１の内壁に対し、研削などの修正作業を適宜行うようにしたものである。
【００４５】
ステップ３２では、圧縮時に凹凸を吸収する伝熱シート１４を、水冷プロテクター１１長辺側内壁に配する。これにより、上述した効果に加えて、修正作業時の水冷プロテクター１１の平面精度の悪化に対して、当該平面精度を上げるという効果も得られる。
【００４６】
続いてステップ３３では、２分割スリーブを水冷プロテクター１１に挿入する。２分割スリーブ１３を合わせて組んだときの寸法は、水冷プロテクター１１の内径よりも小さくしているため、伝熱シート１４と２分割スリーブ１３を容易に水冷プロテクター１１内に挿入できる。尚、伝熱シート１４は、楔１７の挿入時に多少の圧力を吸収する為、２分割スリーブ１３の寸法を必要以上に小さくする必要がない。
【００４７】
さらにステップ３４では、２分割スリーブ１３内面を種々の方法、例えば油圧ジャッキ、エアージャッキ、ネジジャッキ等で突っ張り、伝熱シート１４を圧縮しながら水冷プロテクター１１内壁へ圧着保持する。
【００４８】
この突っ張った状態を維持したまま、ステップ３５では、２分割スリーブ１３短辺側に設けたキー溝１６に、カーボン製こう配キーからなる楔１７を１本挿入する。
【００４９】
次にステップ３６として、もう１本の楔１７をキー溝１６に打ち込む。キー溝１６の設計寸法は伝熱シート１４の厚みが半分まで圧縮されても隙間の出来ない寸法とし、テーパーの向きを逆にしテーパー面を向かい合わせに配置した勾配キーは、１対の厚みがキー溝１６の寸法よりも大きくなるようにする。
【００５０】
このことにより後から挿入する楔１７の先端は２分割スリーブ１３下端位置に届く前にきつくなる。２分割スリーブ１３が水冷プロテクター１１内面に圧着固定されたとき、楔１７の後端は２分割スリーブ１３より上に出張ってしまうので、ステップ３７で楔１７の後端を研磨し、２分割スリーブ１３と高さをあわせる。
【００５１】
本発明の施工方法は、２分割スリーブ１３が伝熱シート１４を圧縮しながら水冷プロテクター１１にジャッキ等で保持され、その圧縮状態を維持したまま２分割スリーブ１３の位置決め固定をすることができる。
【００５２】
そのため、２分割スリーブ１３と水冷プロテクター１１とが伝熱シート１４を介して均一に接触し、鋳塊の均一な冷却を得ることができ、鋳塊の品質不良と、加工工程でのカブリやハガレなどの重大な製品不良を低減することができる。
【００５３】
また、鋳型を構成する部品点数が少なく、２分割スリーブ１３が容易に水冷プロテクター１１に挿入でき、ジャッキ等で２分割スリーブ１３を容易に位置決め保持できることから、メンテナンス時の作業効率を改善することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１１  水冷プロテクター
１３  ２分割スリーブ
１４  伝熱シート
１８  拡幅手段
【図１】
2012000658.tif 000003
【図２】
2012000658.tif 000004
【図３】
2012000658.tif 000005
【図４】
2012000658.tif 000006
【図５】
2012000658.tif 000007
【図６】
2012000658.tif 000008
【図７】
2012000658.tif 000009