(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ対向して配置された長辺部材及び短辺部材を備え、鋳造中に該短辺部材を移動させて鋳片幅の変更が可能な連続鋳造鋳型において、
前記短辺部材の外側に隙間を設けて配置され、該短辺部材の上部及び下部とそれぞれ取付けピンを介して連結されて該短辺部材と共に移動する移動フレームと、
前記移動フレームに取付けられ、前記短辺部材の、溶鋼の凝固開始位置より下側で該短辺部材の上下方向の中心より上側の位置に形成された水平溝の底面を押圧する押圧手段とを有し、
前記短辺部材の前記水平溝の底面を押圧して、該短辺部材の内側面を下方に縮幅する凝固シェルの自由収縮プロフィールに一致するように変形し、
かつ、前記移動フレームの外側面の上下方向両側には、前記短辺部材を移動させる駆動機構の作動部が接続ピンを介して接続され、
更に、前記押圧手段の先側は断面湾曲状となって前記水平溝に沿って該水平溝の底面に当接していることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【請求項２】
請求項１記載の連続鋳造鋳型において、前記短辺部材と前記移動フレームとの間に形成された隙間に、前記押圧手段が設けられていることを特徴とする連続鋳造鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造中に鋳片幅の変更を行うために短辺部材の移動が可能で、しかも、短辺部材の内側面を下方に縮幅する凝固シェルの自由収縮プロフィールに一致するように変形する連続鋳造用鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造では、連続鋳造鋳型の短辺部材に鋳片の凝固収縮に応じたテーパを設け、短辺部材が鋳型内で下方に縮幅する凝固シェルと十分に接触できるようにして、凝固シェルの均一な冷却を図っている。しかし、鋳型内の凝固収縮は、鋳造速度、鋼種等の影響を受けて変化するため、鋳片の短辺側面と短辺部材との接触が不均一となる場合が生じると、鋳片のコーナー部割れや凝固シェル破断に伴うブレークアウトが発生する危険性が増大する。
そこで、上部が放物線形状に加工された短辺部材において、短辺部材の少なくとも１地点を支点として短辺部材の上端に応力を加えることで放物線形状を設けた部位をその長手方向（鋳造方向）に強制的に変形して、凝固シェルの自由収縮プロフィールと短辺部材のプロフィールを一致させ、メニスカス部を含めた鋳片の短辺側面の均一冷却を図ることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、鋳型の短辺部材内に金属間間隙測定素子を埋設して鋳型短辺内面と鋳片の短辺側面との間の間隙を測定し、測定値に基づいて短辺部材のテーパ形状を制御することが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７７３１０号公報
【特許文献２】特開平５−７７０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、鋳造中の鋳片幅を可変とする場合、短辺部材の移動は、例えば、短辺部材を鋳型中心側に傾ける前傾期、傾けた短辺部材を一定移動速度で平行移動させる定常移動期、平行移動終了後の短辺部材を鋳型反中心側（外側）へ傾ける後傾期の３期に分けて行われる。このため、特許文献１に記載された発明では、凝固シェルのプロフィールに一致するように変形させた状態の短辺部材を移動する場合移動制御が非常に複雑になるという問題が生じる。一方、特許文献２に記載の発明は、短辺部材の移動が可能な連続鋳造鋳型を対象としていないため、テーパ形状を制御した状態で短辺部材を移動させることはできない。なお、特許文献２に記載の発明に短辺部材の移動機能を付加させても、短辺部材を移動させる際に制御していたテーパ形状が解放されるため、短辺部材の移動終了後に再度テーパ形状の制御をしなければならないという問題が生じる。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳造中に短辺部材の移動が可能で、短辺部材の内側面を下方に縮幅する凝固シェルの自由収縮プロフィールに一致するように変形することが可能な連続鋳造用鋳型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】
前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造鋳型は、それぞれ対向して配置された長辺部材及び短辺部材を備え、鋳造中に該短辺部材を移動させて鋳片幅の変更が可能な連続鋳造鋳型において、
前記短辺部材の外側に隙間を設けて配置され、該短辺部材の上部及び下部とそれぞれ取付けピンを介して連結されて該短辺部材と共に移動する移動フレームと、
前記移動フレームに取付けられ、前記短辺部材の、溶鋼の凝固開始位置より下側で該短辺部材の上下方向の中心より上側の位置（即ち、中間位置）に形成された水平溝の底面を押圧する押圧手段とを有し、
前記短辺部材の前記水平溝の底面を押圧して、該短辺部材の内側面を下方に縮幅する凝固シェルの自由収縮プロフィールに一致するように変形し、
かつ、前記移動フレームの外側面の上下方向両側には、前記短辺部材を移動させる駆動機構の作動部が接続ピンを介して接続され、
更に、前記押圧手段の先側は断面湾曲状となって前記水平溝に沿って該水平溝の底面に当接している
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２記載の連続鋳造鋳型においては、短辺部材を鋳型の内側に移動させる操作と、短辺部材の内側面を下方に縮幅する凝固シェルの自由収縮プロフィールに一致させる操作とをそれぞれ独立して行うことができる。その結果、上下方向に形成される短辺部材の内側面を下方に縮幅する凝固シェル形状に一致するように変形した状態を保って、短辺部材を鋳型の内側に移動させることができる。
【００１２】
そして、移動フレームの上下方向両側に短辺部材を移動させる駆動機構の作動部が接続されているので、鋳片幅の変更を行う際に必要となる短辺部材の複雑な移動制御を確実に行うことができる。
【００１３】
また、短辺部材の外側に水平溝を形成しているので、短辺部材の中間位置を連続鋳造鋳型の内側に向けて水平方向に撓ませる際の短辺部材の断面係数が小さくなって短辺部材の剛性を低下させることができる。このため、短辺部材の変形を容易に行うことができる。
そして、水平溝の底面に当接する押圧部材の先側は断面が湾曲状になっているので、短辺部材の変形に応じて押圧部材が水平溝の底面上を容易に移動することができ、押圧部材の先側の片当たりによる変形を防止できると共に、水平溝の底面に疵が発生するのを防止できる。
【００１５】
この連続鋳造鋳型においては、水平溝を溶鋼の凝固開始位置より下側で短辺部材の上下方向の中心より上側の位置に形成するので、凝固開始位置付近における上下方向に形成される短辺部材の内側面を下方に縮幅する凝固シェル形状に一致するように変形させることが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造鋳型の部分断面図、図２は同連続鋳造鋳型で鋳造した鋳片の凝固シェルと短辺部材の関係を示す説明図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造鋳型の部分拡大図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造鋳型１０は、それぞれ対向して配置された長辺部材１１及び短辺部材１２を備え、短辺部材１２の外側に中間部が隙間を設けて配置され短辺部材１２の上部及び下部とそれぞれ連結されて短辺部材１２と共に移動する移動フレーム１３と、移動フレーム１３に取付けられ短辺部材１２の上部及び下部を除く中間位置を押圧する押圧手段の一部を構成する流体圧シリンダ１４とを有している。以下詳細に説明する。
【００１８】
長辺部材１１は、溶鋼１５が接触して冷却され表面側に凝固シェル１７を形成する長辺銅板１６と、長辺銅板１６の背面に取付けられ長辺銅板１６を冷却する水冷機構を備えた図示しない長辺バックプレートとを有している。短辺部材１２は、溶鋼１５が接触して冷却され表面側に凝固シェル１７を形成する短辺銅板１８と、短辺銅板１８の背面に取付けられ短辺銅板１８を冷却する水冷機構を備えた短辺バックプレート１９とを有している。また、短辺バックプレート１９の外側部で短辺バックプレート１９の上部及び下部を除く中間位置には、水平溝２０が形成されている。また、中間位置は、溶鋼１５の凝固開始位置より下側で短辺銅板１８の上下方向の中心より上側の位置を指す。ここで、凝固開始位置は、溶鋼１５のメニスカスＭに略一致する位置又はメニスカスＭより下側の近傍位置を指す。
【００１９】
短辺バックプレート１９に形成する水平溝２０の底面２１の左右方向の幅は短辺バックプレート１９の幅と一致し、水平溝２０の底面２１までの深さｄは、短辺部材１２の厚み（短辺銅板１８の厚みと短辺バックプレート１９の厚みの総和）をＴとした場合、下限値が０．１Ｔ、好ましくは０．１５Ｔで、上限値が０．４Ｔ、好ましくは０．３Ｔである。また、水平溝２０の底面２１の上下方向の長さＹは、短辺部材１２の長さをＬとした場合、下限値が０．０８Ｌ、好ましくは０．１Ｌで、上限値が０．３Ｌ、好ましくは０．２Ｌである。
【００２０】
移動フレーム１３は、短辺バックプレート１９の外側に隙間を設けて配置される主フレーム部材２２と、主フレーム部材２２の上部及び下部にそれぞれ設けられ短辺バックプレート１９の上部及び下部に設けられた取付け部材２３に取付けピン２４を用いて接続する連結部材２５とを有している。このような構成とすることにより、短辺部材１２の外側に移動フレーム１３を、移動フレーム１３の中間部と短辺部材１２の外側面との間に隙間が形成されるように配置することができ、この中間部に形成される隙間を利用して移動フレーム１３に流体圧シリンダ１４を取付けることができる。
そして、主フレーム部材２２の上部側及び下部側には主フレーム部材２２の外側面に開口部が設けられた嵌入穴（図示せず）がそれぞれ形成され、短辺部材１２を移動させる駆動機構の一例である流体圧シリンダ２６、２７の作動部であるピストンロッド２８、２９の先側がそれぞれ嵌入され接続ピン３０を介して主フレーム部材２２に接続されている。なお、流体圧シリンダ２６、２７は連続鋳造鋳型１０を取付ける図示しない架台に取付けられた固定用フレーム３１に固定されている。
【００２１】
流体圧シリンダ１４は、短辺バックプレート１９の中間位置に形成した水平溝２０の底面２１上の予め設定した位置を、流体圧シリンダ１４のピストンロッド３３に設けられた押圧部材３２（押圧手段の一部を構成している）で押圧できるように、移動フレーム１３の主フレーム部材２２に固定されている。ここで、押圧部材３２は、ピストンロッド３３の先部に取付けられ、水平溝２０に沿って水平溝２０の底面２１に当接しており、押圧部材３２の先側は断面が湾曲状（断面は中央部が突出した弓なり状又は円弧状、全体としてかまぼこ形状）になっている。
【００２２】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造鋳型１０の作用について説明する。
図１に示すように、連続鋳造鋳型１０では、短辺部材１２の短辺バックプレート１９の外側に中間部が隙間を設けて配置された移動フレーム１３が、移動フレーム１３の主フレーム部材２２の上部及び下部にそれぞれ設けられた連結部材２５を短辺バックプレート１９の上部及び下部にそれぞれ設けられた取付け部材２３に取付けピン２４を介して連結されて一体化している。そして、主フレーム部材２２には、短辺バックプレート１９の上部及び下部を除いた中間位置に形成した水平溝２０の底面２１上の予め設定した位置を、押圧部材３２により押圧できるように流体圧シリンダ１４の基部が取付けられている。これによって、短辺バックプレート１９を変形させて、短辺バックプレート１９に取付けられた短辺銅板１８を変形させることができ、上下方向に形成される短辺銅板１８の内側面を、下方に縮幅する凝固シェル１７の自由収縮プロフィールに一致するようにできる。
【００２３】
このとき、短辺バックプレート１９に水平溝２０が形成されているので、短辺バックプレート１９の中間位置を連続鋳造鋳型１０の内側に向けて水平方向に撓ませる際の断面係数が小さくなって短辺バックプレート１９を容易に変形させることができ、短辺バックプレート１９に固定されている短辺銅板１８も短辺バックプレート１９と一体で変形させることができる。これにより、短辺バックプレート１９に形成した水平溝２０の底面２１上の予め設定した位置を押圧部材３２で押圧することにより、図２に示すように、上下方向に形成される短辺部材１２（短辺銅板１８）の内側面を、下方に縮幅する凝固シェル１７の形状（自由収縮プロフィール）に一致するように変形することが可能になる。そして、水平溝２０の底面２１に当接する押圧部材３２の先側は断面が湾曲状になっているので、短辺部材１２（短辺バックプレート１９）の変形に応じて押圧部材３２は水平溝２０の底面２１上を容易に上下に移動することができ、押圧部材３２の先部の片当たりによる変形を防止できると共に、水平溝２０の底面２１に押圧部材３２の片当たりによる疵の発生も防止できる。
【００２４】
一方、移動フレーム１３の主フレーム部材２２の上下方向両側には、連続鋳造鋳型１０を取付ける架台に取付けられた固定用フレーム３１に固定されている流体圧シリンダ２６、２７の作動部であるピストンロッド２８、２９の先側がそれぞれ接続ピン３０を介して接続されている。これによって、流体圧シリンダ２６、２７を操作することで、移動フレーム１３を介して短辺部材１２を移動させることができる。更に、移動フレーム１３と各流体圧シリンダ２６、２７のピストンロッド２８、２９とは接続ピン３０で接続されているため、流体圧シリンダ２６、２７のピストンロッド２８、２９の移動量を変えることで、移動フレーム１３を傾斜させることもでき、鋳造中に鋳片幅を変更する際の短辺部材１２の複雑な移動制御が可能になる。そして、連続鋳造鋳型１０では、流体圧シリンダ１４の操作と流体圧シリンダ２６、２７の操作は独立して行うことができるので、短辺部材１２を移動させることと、上下方向に形成される短辺部材１２の内側面が下方に縮幅する凝固シェル１７の形状に一致するように変形させることを独立して行うことができ、例えば、短辺部材１２の内側面を変形させた状態で、短辺部材１２を移動させることができる。
【００２５】
本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造鋳型３５は、第１の実施の形状に係る連続鋳造鋳型１０と比較して、図３に示すように、流体圧シリンダ３６を有する押圧手段が移動フレーム３７及び短辺部材３８の短辺バックプレート３９にそれぞれ連結ピン４０、４１を介して取付けられていることが特徴となっている。このため、押圧手段の取付け構造についてのみ説明し、第１の実施の形態の連続鋳造鋳型１０の構成部材と実質的に同一の構成部材については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
流体圧シリンダ３６のシリンダ本体４２の基側には、例えば、先部が球面状に加工された取付け部材４３が取付けられ、取付け部材４３が移動フレーム３７の主フレーム部材４４に設けた連結部４５に連結ピン４０を用いて取付けられている。これにより、シリンダ本体４２は、連結ピン４０の回りで回動できる。また、シリンダ本体４２から突出して進退するピストンロッド４６の先部には、接続ロッド４７が、例えばフランジ４８を介して接続され、接続ロッド４７の先部には押圧部材３２が取付けられている。そして、接続ロッド４７の先側には長孔４９が形成され、短辺バックプレート３９に設けた取付け部材５０に連結ピン４１を用いて取り付けられている。これにより、接続ロッド４７を押圧部材３２を短辺部材３８に形成した水平溝２０の底面２１に当接させた状態で、連結ピン４１の回りで回動できる。以上のような構成とすることにより、流体圧シリンダ３６を作動させた際に連結ピン４０、４１の高さ位置に差が生じても、一体化したシリンダ本体４２、ピストンロッド４６、接続ロッド４７、及び押圧部材３２に曲げモーメントが作用するのを防止でき、シリンダ本体４２、ピストンロッド４６、接続ロッド４７、及び押圧部材３２が変形したり破損するのを防止できる。
【００２７】
以上、本発明を、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した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。
例えば、短辺部材を移動させる駆動機構として流体圧シリンダを使用したが、電動シリンダ、ジャッキを用いることもできる。
更に、移動フレーム１３が取付けられる短辺部材の短辺バックプレートを、上下方向に２分割してピンにより回動可能に連結する構成とすることもできる。これにより、小さい押圧力で短辺バックプレート（短辺部材）の変形を行うことができ、短辺部材の内側面を凝固シェルの自由収縮プロフィールに一致するように変形することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造鋳型の部分断面図である。
【図２】同連続鋳造鋳型で鋳造した鋳片の凝固シェルと短辺部材の関係を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造鋳型の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０：連続鋳造鋳型、１１：長辺部材、１２：短辺部材、１３：移動フレーム、１４：流体圧シリンダ、１５：溶鋼、１６：長辺銅板、１７：凝固シェル、１８：短辺銅板、１９：短辺バックプレート、２０：水平溝、２１：底面、２２：主フレーム部材、２３：取付け部材、２４：取付けピン、２５：連結部材、２６、２７：流体圧シリンダ、２８、２９：ピストンロッド、３０：接続ピン、３１：固定用フレーム、３２：押圧部材、３３：ピストンロッド、３５：連続鋳造鋳型、３６：流体圧シリンダ、３７：移動フレーム、３８：短辺部材、３９：短辺バックプレート、４０、４１：連結ピン、４２：シリンダ本体、４３：取付け部材、４４：主フレーム部材、４５：連結部、４６：ピストンロッド、４７：接続ロッド、４８：フランジ、４９：長孔、５０：取付け部材
【図１】
0005011087.tif 000002
【図２】
0005011087.tif 000003
【図３】
0005011087.tif 000004