(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性が良好な銅又は銅合金からなり、裏面側に通水部が設けられた鋳型本体と、該鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、該支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して前記通水部に冷却水を流すことで前記鋳型本体の冷却を行う連続鋳造鋳型において、
前記通水部は、前記鋳型本体の裏面側一面に、対向する前記支持部材の給水部から排水部に渡って設けられた通水凹部と、該通水凹部の流水方向に向けて前記通水凹部の底に形成された多数の導水溝とを有し、
更に、前記支持部材に設けられた前記取付け手段の周辺部には、該取付け手段によって分断される前記導水溝を流れる冷却水を連続させるための溝部が形成されていることを特徴とする高熱流束に対応する連続鋳造鋳型。
【請求項２】
請求項１記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型において、前記取付け手段は、前記鋳型本体に形成されている雌ねじ部と、該雌ねじ部に螺合して前記支持部材を締着する雄ねじとからなって、前記鋳型本体に設けられた雌ねじ部は、前記溝部側に突出していることを特徴とする高熱流束に対応する連続鋳造鋳型。
【請求項３】
熱伝導性が良好な銅又は銅合金からなり、裏面側に通水部が設けられた鋳型本体と、該鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、該支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して前記通水部に冷却水を流すことで前記鋳型本体の冷却を行う連続鋳造鋳型において、
前記通水部は、前記鋳型本体の裏面側一面に、対向する前記支持部材の給水部から排水部に渡って設けられた通水凹部と、該通水凹部の流水方向に向けて前記通水凹部の底に形成された多数の導水溝とを有し、
更に、前記導水溝は前記鋳型本体の上下方向の途中で分岐し、前記導水溝の上側の上導水溝の本数を下側より多くすると共に、上側の前記通水凹部の深さ方向の一部又は全部を閉塞部材で塞いで、前記上導水溝を通過する前記冷却水の速度を向上させることを特徴とする高熱流束に対応する連続鋳造鋳型。
【請求項４】
熱伝導性が良好な銅又は銅合金からなり、裏面側に通水部が設けられた鋳型本体と、該鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、該支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して前記通水部に冷却水を流すことで前記鋳型本体の冷却を行う連続鋳造鋳型において、
前記鋳型本体の上側には、前記通水部に対応する部分に所定深さまでの凹部が形成され、該凹部の底に上下方向に指向した多数の上導水溝が形成され、前記鋳型本体の下側には、前記上導水溝に連通する下導水溝があって、
しかも、前記上導水溝の本数は前記下導水溝の本数より多くなって、更に、前記凹部には前記上導水溝を覆う閉塞部材が設けられていることを特徴とする高熱流束に対応する連続鋳造鋳型。
【請求項５】
請求項３又は４記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型において、前記取付け手段の周辺部では、前記上導水溝の本数を減らすことで前記取付け手段を迂回させ、しかも前記取付け手段の周辺部以外に前記閉塞部材が配置されていることを特徴とする高熱流束に対応する連続鋳造鋳型。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型において、前記閉塞部材には、前記鋳型本体に形成された前記上導水溝と対向する部分に、上下方向に指向した溝部が形成されていることを特徴とする高熱流束に対応する連続鋳造鋳型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速度化した鋳造速度に適用可能な高熱流束に対応する連続鋳造鋳型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続鋳造設備に使用される連続鋳造鋳型（以下、単に鋳型とも言う）７０は、図８に示すように一対の幅狭冷却部材である短辺７１、７２と、この短辺７１、７２を挟み込むように配置される一対の幅広冷却部材である長辺７３、７４とを備え、この向い合う長辺７３、７４の両端部にそれぞれボルト７５を取付け、バネ（図示しない）を介してナット７６で固定した構成となっている。
この短辺７１、７２は同じ構成となっており、図９（Ａ）、（Ｂ）、図１０（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示すように、裏面側の上下方向に多数、例えば１０本の導水溝７７が設けられた銅板７８と、銅板７８の裏面側にボルト７９によって固定された支持部材の一例であるバックプレート８０（冷却箱とも言う）とを有している。そして、バックプレート８０の上端部及び下端部にそれぞれ設けられた排水部８１及び給水部８２を介して導水溝７７に冷却水の一例である工業用水を流すことで、銅板７８の冷却を行っている。なお、長辺７３、７４も同じ構成となっており、銅板８３の幅が短辺７１、７２間の幅より長く、この銅板８３の裏面側に固定されたバックプレート８４の幅が、長辺７３、７４の銅板８３より長くなり、バックプレート８４に銅板８３を固定するためのボルトの個数が、短辺７１、７２より多くなること以外、短辺７１、７２と同じ構成である。
なお、この短辺７１、７２の銅板７８と、長辺７３、７４の銅板８３とで鋳型本体８５が構成されている。
【０００３】
連続鋳造作業時においては、上記した連続鋳造鋳型７０の上方（短辺７１、７２、長辺７３、７４の上側）から溶鋼を注ぎ、この鋳型７０により製品となる鋳片の初期凝固を行い、凝固した鋳片を鋳型７０下方より連続して引抜いて製造している。なお、鋳型７０に注がれる溶鋼温度及び鋳型７０出口の鋳片の表面温度は操業条件により異なるが、通常、溶鋼温度は約１５００℃程度であり、鋳型７０出口の鋳片の表面温度は８００〜１２００℃である。ここでの鋳片の内部は未凝固状態、即ち液体状態となっている。
溶鋼は上述したように高温であり、銅板７８、８３を十分冷却しないとその温度が上昇するため、銅板７８、８３の温度を、銅の強度が低下しない程度の温度以下に保つ必要がある。
そこで、銅板７８、８３の温度を十分に低く、且つ均一な温度分布になるようにするため、銅板７８、８３の裏面側に設けられている冷却水を通す多数の導水溝７７の位置調整を行う色々な技術が提案されてきた。
【０００４】
例えば、実願昭５５−１５６４号公報に記載のように、銅板に形成されたボルト部分を迂回し、銅板の下部から上部へかけて導水溝を均一に並べる技術、また、実願昭５８−１６９１３６号公報に記載のように、銅板の表面温度が均一になるよう、導水溝の深さを導水溝の位置によって変える技術、更に、実願昭５９−１２２０６８号公報に記載のように、銅板の端部の導水溝が不連続となる箇所に位置する導水溝を、斜め方向に傾斜させ導水溝の配置を変える技術等である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した連続鋳造鋳型は、銅板の表面温度を均一に保つための提案であったため、近年、連続鋳造作業の能率を向上させるために必要となる連続鋳造鋳型による鋳造速度の上昇には対応できなくなってきている。特に、多くの連続鋳造設備で採用されている鋳片厚みの１／３〜１／２程度の鋳片厚みの鋳型を備えた連続鋳造機が出現するに至って、従来と比較して２倍、３倍の鋳造速度が採用される場合も見られるようになった。
このように鋳造速度が速くなると、銅板に抽出される熱量、及び銅板を冷却するため銅板から奪う熱量も比例的に増大し、銅板の冷却技術はますます重要となってきた。
【０００６】
銅板の表面側（溶鋼と接触する側）の温度は、従来技術でほぼ均一化を図ることが出来るが、飛躍的に増大した熱流束にさらされる銅板、特に銅板の裏面（冷却水と接触する側）を冷却するためには、従来技術ではカバーしきれない部分が明らかになってきた。例えば、従来の鋳造速度レベルでは問題にならなかったが、従来より速い鋳造速度の場合、銅板裏面にスケールが発生するほど、銅板裏面は高温になっている。
即ち、高速で鋳造を行う銅板の寿命は短くなり、従来技術で適切な冷却を実施しているにも関らず、整備に要する期間と費用が増大するような傾向が見られ、銅板の寿命が短くなっていると考えられる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高速度化した鋳造速度においても鋳型本体の冷却を適切に行うことが可能な高熱流束に対応する連続鋳造鋳型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型は、熱伝導性が良好な銅又は銅合金からなり、裏面側に通水部が設けられた鋳型本体と、鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して通水部に冷却水を流すことで鋳型本体の冷却を行う連続鋳造鋳型において、
通水部は、鋳型本体の裏面側一面に、対向する支持部材の給水部から排水部に渡って設けられた通水凹部と、通水凹部の流水方向に向けて通水凹部の底に形成された多数の導水溝とを有し、
更に、支持部材に設けられた取付け手段の周辺部には、取付け手段によって分断される導水溝を流れる冷却水を連続させるための溝部が形成されている。
このように、鋳型本体の裏面側一面に通水凹部を設けると共に、その通水凹部の底に多数の導水溝を設けることで、鋳型本体の伝熱面積を増やすことができるので、鋳型本体から奪わなければならない単位時間当りの熱量を増やすことが可能となる。
【０００８】
また、支持部材に溝部を形成することで、取付け手段によって分断される導水溝を流れる冷却水を連続させることができるので、取付け手段が配置された列、及び取付け手段の周辺部にも十分に冷却水を流すことが可能となる。
第１の発明に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型において、取付け手段は、鋳型本体に形成されている雌ねじ部と、雌ねじ部に螺合して支持部材を締着する雄ねじとからなって、鋳型本体に設けられた雌ねじ部は、溝部側に突出していることが好ましい。これにより、例えば冷却速度を上昇させるため鋳型本体を薄くした場合においても、鋳型本体に設けられた雌ねじ部を長くできるので、取付け手段を確実に鋳型本体に取付けることが可能となる。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型は、熱伝導性が良好な銅又は銅合金からなり、裏面側に通水部が設けられた鋳型本体と、鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して通水部に冷却水を流すことで鋳型本体の冷却を行う連続鋳造鋳型において、
通水部は、鋳型本体の裏面側一面に、対向する支持部材の給水部から排水部に渡って設けられた通水凹部と、通水凹部の流水方向に向けて通水凹部の底に形成された多数の導水溝とを有し、
更に、導水溝は鋳型本体の上下方向の途中で分岐し、導水溝の上側の上導水溝の本数を下側より多くすると共に、上側の通水凹部の深さ方向の一部又は全部を閉塞部材で塞いで、上導水溝を通過する冷却水の速度を向上させる。
このように、鋳型本体の温度が高くなる鋳型本体の上側の上導水溝の本数を下側より多くするので、鋳型本体の上側の冷却を強化することが可能となる。また、上側の通水凹部の深さ方向の一部又は全部を閉塞部材で塞ぐので、鋳型本体の上側の冷却に影響を及ぼしにくい、鋳型本体の表面（鋳造面）から最も離れた部分を流れる冷却水を、鋳型本体の表面から近い部分に流すことが可能となる。
【００１０】
前記目的に沿う第３の発明に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型は、熱伝導性が良好な銅又は銅合金からなり、裏面側に通水部が設けられた鋳型本体と、鋳型本体の裏面側に取付け手段によって固定された支持部材とを有し、支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して通水部に冷却水を流すことで鋳型本体の冷却を行う連続鋳造鋳型において、
鋳型本体の上側には、通水部に対応する部分に所定深さまでの凹部が形成され、凹部の底に上下方向に指向した多数の上導水溝が形成され、鋳型本体の下側には、上導水溝に連通する下導水溝があって、
しかも、上導水溝の本数は下導水溝の本数より多くなって、更に、凹部には上導水溝を覆う閉塞部材が設けられている。
このように、鋳型本体の温度が高くなる鋳型本体の上側の上導水溝の本数を下側より多くするので、例えば従来の構造を備えた鋳型本体の上側の冷却を強化することが可能となる。また、凹部を閉塞部材で覆うので、鋳型本体の表面から近い部分に冷却水を流すことが可能となる。
【００１１】
ここで、第２、第３の発明に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型において、取付け手段の周辺部では、上導水溝の本数を減らすことで取付け手段を迂回させ、しかも取付け手段の周辺部以外に閉塞部材が配置されていることが好ましい。これにより、取付け手段によって分断される上導水溝を、取付け手段を迂回させることで分断させることなく連続させることができるので、上導水溝を流れる冷却水を連続させることができ、取付け手段の周辺部にも十分に冷却水を流すことが可能となる。
第２、第３の発明に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型において、閉塞部材には、鋳型本体に形成された上導水溝と対向する部分に、上下方向に指向した溝部が形成されていることが好ましい。これにより、鋳型本体に形成された上導水溝と、閉塞部材に形成された溝部とで上通水部が形成されるので、鋳型本体に形成された上導水溝の溝の深さを変更することなく、鋳片の鋳造速度に応じて冷却能力の調節を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明者らは、以下のことを検討し本発明を完成するに至った。
銅板の裏面側の温度は、厳密ではないが一次元熱伝達の問題として表わせば、以下の式となる。
ｔ＝Ｑ×Ａｍ／（α×Ａｗ）＋ｔｗ
ここで、ｔは銅板の裏面側の温度、Ｑは熱流、αは水と銅板との間の熱伝達係数、ｔｗは冷却水温度、Ａｍは銅板の溶鋼側の伝熱面積、Ａｗは銅板の冷却水側の伝熱面積である。
即ち、銅板の裏面側の温度を低下させる方法としては、熱伝達係数αを増大させるか、銅板の冷却水側の伝熱面積Ａｗを増大させるかのいずれかの手段が考えられる。
ここで、熱伝達係数を増大させるには、冷却水の流速を上昇させることが好ましい。このとき、冷却水の流速を上げると、その０．８乗に比例して熱伝達係数が上昇するが、流速の上昇と共に冷却水の流路抵抗も、冷却水の流速の２乗に比例して増大する。従って、これを可能とするためには、冷却水供給設備（例えば、ポンプ）の能力を飛躍的に増大させる必要があり、多大な時間と費用を要する。
そこで、銅板の冷却水側の伝熱面積Ａｗを増加させる連続鋳造鋳型について検討した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型の短辺の説明図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同短辺の銅板の説明図、支持部材の説明図、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ矢視断面図、Ｂ−Ｂ矢視断面図、Ｃ−Ｃ矢視断面図、図４は図１のＤ−Ｄ矢視断面図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型の短辺の説明図、（Ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図、図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図５（Ａ）のＦ−Ｆ矢視断面図、Ｇ−Ｇ矢視断面図、図７は本発明の第２の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型の変形例に係る短辺の断面図である。
【００１４】
図１〜図４に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型は、前記したように、一対の幅狭冷却部材である短辺１０と、一対の幅広冷却部材である長辺とを組合せることで製造されるものであり（図８参照）、短辺１０は、熱伝導性が良好な金属の一例である銅からなり、裏面側に通水部１１が設けられた銅板１２と、銅板１２の裏面側に取付け手段１３によって固定された支持部材の一例であるバックプレート１４（冷却箱、水箱とも言う）とを有し、バックプレート１４に設けられた給水部１５及び排水部１６を介して通水部１１に冷却水の一例である工業用水を流すことで銅板１２の冷却を行うものである。この短辺１０の通水部１１は、銅板１２の裏面側一面に、対向するバックプレート１４の給水部１５から排水部１６に渡って設けられた通水凹部１７と、通水部１１の流水方向に向けて通水凹部１７の底に形成された同一溝深さの多数の導水溝１８、１９とを有し、工業用水に対する銅板１２の伝熱面積を増やしている。なお、連続鋳造鋳型の長辺も、上記した短辺１０と略同様の構成であり、短辺１０の銅板１２と長辺の銅板とで鋳型本体が構成されている。このように、長辺は短辺１０の幅が異なるのみであるため説明を省略し、以下、短辺１０についてのみ詳しく説明する。
【００１５】
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、銅板１２（例えば、厚み１０〜１００ｍｍ程度）は、銅板１２に形成されている雌ねじ部２０（本実施の形態においては１４箇所）と、雌ねじ部２０に螺合してバックプレート１４を締着する雄ねじ２１とからなる取付け手段１３により、例えばステンレスからなるバックプレート１４（例えば、厚み５０〜５００ｍｍ程度）に固定されている。なお、バックプレート１４の給水部１５、排水部１６、及び銅板１２の通水部１１を囲むバックプレート１４の周辺部には溝が形成され、ここにＯリング２２を配置することで、銅板１２とバックプレート１４との密着性を向上させ、通水部１１からの工業用水の漏れを防止している。また、雄ねじ２１を取付けるため、バックプレート１４に形成された孔２３（本実施の形態においては１４箇所）には、予め防水可能なシール座金２４が配置されており、雄ねじ２１を取付けた部分からの工業用水の漏れを防止している。
これにより、図４に示すように、バックプレート１４の下側の給水部１５に設けられた給水口２５から工業用水を供給し、給水部１５によって通水部１１の幅方向に均一に、しかも銅板１２の下側から上側にかけて流れた工業用水を、バックプレート１４の上側の排水部１６に設けられた排水口２６から排出し、銅板１２の冷却を行っている。
【００１６】
図２（Ａ）、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、銅板１２に設けられた通水部１１の通水凹部１７は、深さＤCが例えば銅板１２の厚みの１／２０〜３／１０程度である。また、この通水凹部１７の底に形成された多数の導水溝１８は、通水部１１の流水方向に向けて実質的に直線状となっており、所定ピッチ（例えば、１０〜４０ｍｍ程度）で形成され、従来の導水溝７７（図９参照）の倍程度の本数で構成されている。また、雌ねじ部２０が配置された列、即ち隣り合う雌ねじ部２０の間にも導水溝１９が形成されている。なお、銅板１２の幅方向両端部にそれぞれ位置する導水溝２７は、Ｏリング２２を避けるように、導水溝２７の底へかけて分岐し拡がるように形成されている。
【００１７】
ここで、上記した導水溝１８、１９、２７の底から、銅板１２とバックプレート１４との接合面（銅板１２の裏面）までの距離ＤT（深さＤCと導水溝１８、１９、２７のみの深さＤDとの和）は、例えば、銅板１２の厚みの１／３〜２／３程度である。また、このとき、工業用水が通過する流水面積（通水凹部１７と導水溝１８、１９、２７との断面積）は、従来の流水面積（多数の導水溝７７の断面積）と同一であるが、導水溝１８、１９、２７の合計本数を従来の導水溝７７の本数より多くすることで、銅板１２の伝熱面積を増やしているため、従来と同様の流量の工業用水を利用して、より良い冷却効率が得られ経済的である。
【００１８】
一方、図３（Ｂ）に示すように、バックプレート１４に設けられた雄ねじ２１の銅板１２側の周辺部には、雄ねじ２１によって分断される導水溝１９を流れる工業用水を連続させるための溝部２８が形成されている。この溝部２８の形状は、正面視して矩形状となっており、その深さは、バックプレート１４の銅板１２側表面から例えば５〜５０ｍｍ程度である。なお、雄ねじ２１は、バックプレート１４の周辺部に設けられており、雄ねじ２１と前記したＯリング２２とが接近するので、冷却効率や工業用水に対する抵抗を考慮し、ここでは、雄ねじ２１を挟んでＯリング２２側と反対側に位置する溝部２８の部分の深さを浅くし、それ以外の溝部２８の部分の深さを深くしている。
このように、銅板１２の通水部１１を流れる工業用水によって、銅板１２の冷却効率を高めることが可能な位置に通水部１１を設けるので、工業用水に対する銅板１２の伝熱面積を増やすことが出来ると共に、銅板１２から奪える単位時間当りの熱量を増やすことが可能となる。
【００１９】
また、銅板１２に設けられた雌ねじ部２０は、前記した溝部２８の深さに対応して溝部２８側に突出している。このため、雌ねじ部２０を、銅板１２からバックプレート１４側に突出して形成することができ、雌ねじ部２０の長さを長くすることが可能となる。従って、例えば、銅板１２の伝熱抵抗を小さくすることで冷却効果の向上を図り、熱による変形及び熱応力の減少による銅板１２の寿命延長の効果をもたらし、更には連続鋳造鋳型内の電磁撹拌を実施する場合の電磁効率を高めるため、銅板１２の厚みを薄くした場合においても、雄ねじ２１を雌ねじ部２０に確実に螺合できるので、バックプレート１４に銅板１２を確実に固定できる。従って、銅板１２の変形、熱応力、又は通水部１１に供給される工業用水の水圧に十分耐える構造とすることが可能となり、銅板１２の寿命を長くでき経済的である。
なお、隣り合う導水溝１８の間、即ち通水凹部１７の底と、バックプレート１４との間に、流水方向に向けて補強部材２９を配置することで、銅板１２の厚みが薄く強度が低下した場合においても、通水部１１を流れる工業用水の水圧によって銅板１２を湾曲させることなく、通水凹部１７の深さを銅板１２の幅方向に一定とすることが可能となる。ここで、補強部材２９の有無や本数は、銅板１２の厚みや水圧に応じて変化させることが好ましい。
【００２０】
ここで、導水溝１８、１９、２７を、それぞれ銅板１２の上下方向の途中、例えば上下方向中央部で、例えば２つ又は３つ等に分岐させ、銅板１２の上側（排水部１６側）の上導水溝の本数を下側（給水部１５側）の下導水溝の本数より多くする（例えば、下導水溝を２つに分岐させることで、上導水溝の本数を下導水溝の本数の２倍とする）と共に、上側の通水凹部１７の深さ方向の一部又は全部を錆びにくい閉塞部材（例えば、ステンレス板、銅板等）で塞いで、上導水溝を通過する工業用水の速度を向上させることも可能である。また、下側の通水凹部１７の深さ方向の一部又は全部を上記した閉塞部材で塞いで、工業用水の流水経路を、連続鋳造を行う鋳片へ近づけることも可能である。これにより、銅板１２の冷却効率を向上させるために、工業用水をより有効に活用することが可能となる。
このとき、雄ねじ２１の周辺部では、分岐した上導水溝を再度１つにし、上導水溝の本数を減らすことで雄ねじ２１を迂回させる。このとき、雄ねじ２１の周辺部以外に閉塞部材を配置することで、工業用水の速度を冷却効率が良好となる速度に調節することも可能である。
また、閉塞部材には、鋳型本体に形成された上導水溝と対向する部分に、上下方向に指向した溝部を形成し、工業用水の速度を冷却効率が良好となる速度に調節することも可能である。
【００２１】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型について説明する。
図５、図６に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型は、前記したように、一対の幅狭冷却部材である短辺３０と、一対の幅広冷却部材である長辺とを組合せることで製造されるものであり（図８参照）、短辺３０は、熱伝導性が良好な金属の一例である銅からなり、裏面側に通水部３１が設けられた銅板３２と、銅板３２の裏面側に取付け手段３３（本実施の形態においては１２箇所）によって固定された支持部材の一例であるバックプレート３４とを有し、バックプレート３４に設けられた給水部３５及び排水部３６を介して通水部３１に冷却水の一例である工業用水を流すことで銅板３２の冷却を行うものである。なお、連続鋳造鋳型の長辺も、上記した短辺３０と略同様の構成であり、短辺３０の銅板３２と長辺の銅板とで鋳型本体が構成されている。このように、長辺は短辺３０の幅が異なるのみであるため説明を省略し、以下、短辺３０についてのみ詳しく説明する。
【００２２】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、銅板３２（例えば、厚み１０〜１００ｍｍ程度）は、銅板３２に形成されている雌ねじ部と、雌ねじ部に螺合してバックプレート３４を締着する雄ねじとからなる取付け手段３３により、例えばステンレスからなるバックプレート３４（例えば、厚み３００〜５００ｍｍ程度）に固定されている。なお、バックプレート３４の給水部３５、排水部３６、及び銅板３２の通水部３１を囲むバックプレート３４の周辺部には溝が形成され、ここにＯリング３７が配置されている。また、取付け手段３３には、防水可能なシール座金（図示しない）が使用され、取付け手段３３部分からの工業用水の漏れを防止している。
これにより、バックプレート３４の下側の給水部３５に設けられた給水口（図示しない）から工業用水を供給し、給水部３５によって通水部３１の幅方向に均一に流れた工業用水を、バックプレート３４の上側の排水部３６に設けられた排水口（図示しない）から排出し、銅板３２の冷却を行っている。
【００２３】
この銅板３２の取付け手段３３が形成された列には、小径の穴３８が複数（本実施の形態では５箇所）形成され、この穴３８には熱電対（図示しない）が設置されている。これによって、連続鋳造が行われているときの銅板３２の温度を測定し、鋳片の性状や品質を推測することが可能な構成となっている。
図６（Ａ）に示すように、銅板３２の上側には、通水部３１の一部に対応する部分、即ち裏面側の中央部から排水部３６側へかけて深さ方向の一部に、所定深さ（従来の導水溝の深さの例えば１／３〜２／３程度）の凹部３９が形成されている。この凹部３９の底（底部）には、上下方向に指向した多数の上導水溝４０、４１が形成されている。一方、図６（Ｂ）に示すように、銅板３２の下側には、上導水溝４０、４１に連通する下導水溝４２があり、この下導水溝４２を２本に分岐することで、上導水溝４０、４１が形成されている。この上導水溝４０、４１の分岐した部分のなす角は、例えば、流路の抵抗を低減できるように、また隣り合う上導水溝４０、４１の位置等を考慮して、例えば２０〜４５度程度とすることが好ましい。なお、下導水溝４２は、従来の連続鋳造鋳型で使用されている短辺に形成された導水溝７７と同様の構成（例えば、本数、溝の深さ、幅等）である。
【００２４】
この上導水溝４０、４１と下導水溝４２のそれぞれの溝底は、銅板３２の厚み方向に対して同一位置にあり、上導水溝４０と上導水溝４１とを合計した本数は、下導水溝４２の本数より多く（本実施の形態では２倍）なって、更に、凹部３９には上導水溝４０を覆う錆びにくい閉塞部材４３（例えば、ステンレス板、銅板等）が設けられている。
このように、凹部３９に閉塞部材４３を配置することで、凹部３９への工業用水の流入を防止すると共に、通常、銅板３２の表面側から最も離れた部分を流れるため冷却効率が悪い工業用水を、銅板３２の表面側に近づけて流すことが可能となり、工業用水による銅板３２の冷却効率を高めることが可能となる。なお、凹部３９には閉塞部材４３が配置されるため、通常通水部が設けられる部分の一部は閉塞部材４３で塞がれるため、通水部３１は、上導水溝４０、４１、下導水溝４２とを備えている。
【００２５】
なお、銅板３２の幅方向両端部で、しかもＯリング３７と対向する位置には、銅板３２の上下方向に形成された通水孔４４がそれぞれ備えられ、この通水孔４４はバックプレート３４に設けられた給水部３５及び排水部３６にそれぞれ接続されているため、通水孔４４に工業用水を流すことが可能な構成となっている。従って、Ｏリング３７が設けられた部分の銅板３２の冷却を容易に行うことが可能となる。
【００２６】
また、銅板３２の取付け手段３３の周辺部では、２本に分岐した上導水溝４１が再度一つとなることで、上導水溝４１が実質的に正面視してＸ字状に形成されており、このように上導水溝４１の本数を局部的に減らすことで取付け手段３３を迂回させ、しかも取付け手段３３の周辺部以外に閉塞部材４３が配置されている。なお、この閉塞部材４３は、下導水溝４２が上導水溝４０、４１に分岐する部分、及び上導水溝４１が取付け手段３３を迂回する部分にそれぞれ相当する位置が傾斜している。
このように、下導水溝４２を分岐させた部分、及び上導水溝４１の本数を増減させた部分に、閉塞部材４３を配置しないことで、２本に分岐した上導水溝４１が再度１本になる場合の流路の抵抗を軽減でき、しかも銅板３２の下側から上側へと流れる工業用水の流速を一定とすることが可能となる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型の短辺３０の変形例である短辺４５について、短辺３０と同一部材には同一の番号を付し説明する。
図７に示すように、短辺４５の銅板３２の上側に形成された凹部３９には、錆びにくい閉塞部材（例えば、ステンレス板、銅板等）４６が設けられている。この閉塞部材４６には、銅板３２に形成された上導水溝４０、４１と対向する部分（銅板３２と閉塞部材４６との接合面付近）に、上下方向に指向した所定深さの溝部（例えば、閉塞部材４６の厚みの１／１０〜２／５程度）４７が、上導水溝４０、４１の本数と同じ本数だけ形成されている。
これにより、銅板３２に形成された上導水溝４０、４１と、閉塞部材４６に形成された溝部４７とで上通水部４８が形成される。従って、銅板３２の（鋳造）表面から上導水溝４０、４１の溝底までの厚みを薄くでき、しかも鋳片の鋳造速度に応じて冷却能力の調節を行うことができるので、従来と比較して２倍、３倍と鋳片の鋳造速度が速くなった場合においても、十分に対応することが可能である。
【００２８】
以上、本発明を、第１、第２の実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
また、前記第２の実施の形態においては、１本の下導水溝を２本の上導水溝へ分岐させた場合について説明したが、１本の下導水溝を３本の上導水溝に分岐させることも可能である。なお、銅板の下側から上側にかけて、導水溝の分岐点を複数設けると共に、この分岐点部分に位置する閉塞部材に傾斜部を形成することで、工業用水が通過する流路の抵抗を軽減でき、しかも工業用水による銅板の冷却効率を更に高めることも可能である。
【００２９】
そして、前記第１の実施の形態においては、通水凹部の底に形成された多数の導水溝の深さを同一溝深さとし、また第２の実施の形態においては、上導水溝と下導水溝のそれぞれの溝底を、鋳型本体の厚み方向に対して同一位置とした場合について説明した。しかし、鋳型本体による鋳片の冷却効率を高めるため、導水溝の深さを部分的に深くしたり、浅くしたりすることも可能である。
更に、前記第１の実施の形態においては、導水溝の分岐点を鋳型本体の上下方向中央部とした場合について説明したが、鋳型本体の上下方向の途中であれば、例えば連続鋳造鋳型による鋳造速度に応じて、導水溝の分岐点を鋳型本体の下側や上側とすることも可能である。なお、この場合、分岐後の導水溝を上導水溝、分岐前の導水溝を下導水溝とする。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１及びこれに従属する請求項２と、請求項３及びこれに従属する請求項５、６記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型においては、鋳型本体の裏面側一面に通水凹部を設けると共に、その通水凹部の底に多数の導水溝を設けることで、鋳型本体の伝熱面積を増やすことができるので、鋳型本体から奪わなければならない単位時間当りの熱量を増やすことが可能となる。従って、例えば高速度化した連続鋳造において、伝熱面積が少ないことで発生する導水溝の底部分の温度の上昇を抑制できるので、鋳型本体の劣化を抑制し、鋳型本体の寿命を長くすることができ経済的である。
特に、請求項１記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型においては、支持部材に溝部を形成することで、取付け手段によって分断される導水溝を流れる冷却水を連続させることができるので、取付け手段が配置された列、及び取付け手段の周辺部にも十分に冷却水を流すことが可能となる。従って、鋳型本体の表面を均一に冷却することができるので、鋳型本体の寿命を長くでき経済的である。
【００３１】
請求項２記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型においては、例えば冷却速度を上昇させるため鋳型本体を薄くした場合においても、鋳型本体に設けられた雌ねじ部を長くできるので、取付け手段を確実に鋳型本体に取付けることが可能となる。従って、取付け手段によって鋳型本体を支持部材に確実に固定できるので、鋳型本体の変形、熱応力、又は冷却水圧に十分耐える構造とすることが可能となり、鋳型本体の寿命を長くでき経済的である。
請求項３記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型においては、鋳型本体の温度が高くなる鋳型本体の上側の上導水溝の本数を下側より多くするので、鋳型本体の上側の冷却を強化することが可能となる。従って、鋳造時において、鋳片から鋳型本体への伝熱量が大きい鋳型本体の上側の冷却効率が高められるので、鋳型本体の上昇温度を鋳型本体を構成する金属の許容温度（例えば、溶融しない温度、劣化しない温度等）の範囲内にでき、鋳型本体の寿命を長くでき経済的である。また、上側の通水凹部の深さ方向の一部又は全部を閉塞部材で塞ぐので、鋳型本体の上側の冷却に影響を及ぼしにくい、鋳型本体の表面から最も離れた部分を流れる冷却水を、鋳型本体の表面から近い部分に流すことが可能となる。従って、冷却水を効率よく利用できるので、経済性が良好となる。
【００３２】
請求項４及びこれに従属する請求項５、６記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型においては、鋳型本体の温度が高くなる鋳型本体の上側の上導水溝の本数を下側より多くするので、例えば従来の構造を備えた鋳型本体の上側の冷却を強化することが可能となる。従って、従来使用されている連続鋳造鋳型の構造を大幅に変更することなく、鋳片から鋳型本体への伝熱量が大きい鋳型本体の上側の冷却効率が高められるので、鋳型本体の上昇温度を鋳型本体を構成する金属の許容温度（例えば、溶融しない温度、劣化しない温度等）の範囲内にでき、鋳型本体の寿命を長くでき経済的である。また、凹部を閉塞部材で覆うことで、鋳型本体の表面から近い部分に冷却水を流すことができるので、冷却水を効率よく利用でき経済性が良好となる。
【００３３】
請求項５記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型においては、取付け手段によって分断される上導水溝を、取付け手段を迂回させることで分断させることなく連続させることができるので、上導水溝を流れる冷却水を連続させることができ、取付け手段の周辺部にも十分に冷却水を流すことが可能となる。従って、取付け手段の周辺部にも冷却水を流すことができるので、鋳型本体の表面を均一に冷却することができ、鋳型本体の寿命を長くでき経済的である。
請求項６記載の高熱流束に対応する連続鋳造鋳型においては、鋳型本体に形成された上導水溝と、閉塞部材に形成された溝部とで上通水部が形成されるので、鋳型本体に形成された上導水溝の溝の深さを変更することなく、鋳片の鋳造速度に応じて冷却能力の調節を行うことが可能となる。従って、従来使用されている連続鋳造鋳型の構造を大幅に変更することなく、連続鋳造用鋳型による鋳片の冷却能力を調節できるので、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型の短辺の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同短辺の銅板の説明図、支持部材の説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ矢視断面図、Ｂ−Ｂ矢視断面図、Ｃ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型の短辺の説明図、（Ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図５（Ａ）のＦ−Ｆ矢視断面図、Ｇ−Ｇ矢視断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る高熱流束に対応する連続鋳造鋳型の変形例に係る短辺の断面図である。
【図８】連続鋳造鋳型の平面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例に係る連続鋳造鋳型の短辺の銅板の説明図、支持部材の説明図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同短辺の説明図、（Ａ）のＨ−Ｈ矢視断面図である。
【符号の説明】
１０：短辺、１１：通水部、１２：銅板、１３：取付け手段、１４：バックプレート（支持部材）、１５：給水部、１６：排水部、１７：通水凹部、１８：導水溝、１９：導水溝、２０：雌ねじ部、２１：雄ねじ、２２：Ｏリング、２３：孔、２４：シール座金、２５：給水口、２６：排水口、２７：導水溝、２８：溝部、２９：補強部材、３０：短辺、３１：通水部、３２：銅板、３３：取付け手段、３４：バックプレート（支持部材）、３５：給水部、３６：排水部、３７：Ｏリング、３８：穴、３９：凹部、４０：上導水溝、４１：上導水溝、４２：下導水溝、４３：閉塞部材、４４：通水孔、４５：短辺、４６：閉塞部材、４７：溝部、４８：上通水部
【図１】
0003865615.tif 000002
【図２】
0003865615.tif 000003
【図３】
0003865615.tif 000004
【図４】
0003865615.tif 000005
【図５】
0003865615.tif 000006
【図６】
0003865615.tif 000007
【図７】
0003865615.tif 000008
【図８】
0003865615.tif 000009
【図９】
0003865615.tif 000010
【図１０】
0003865615.tif 000011