(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面には溶鋼に接触する冷却壁が取付けられ、前記冷却壁に設けた冷却水溝に冷却水を供給する供給室と、該冷却水溝からの冷却水を排出する排水室と、電磁撹拌装置が上下方向に移動可能に取付けられる収納室とを備えた冷却箱を有し、しかも、前記収納室の背面側には前記電磁撹拌装置が挿入される開口部が設けられた連続鋳造用電磁撹拌鋳型であって、
前記開口部の縁にはフランジ取付け手段が設けられ、前記電磁撹拌装置は前記フランジ取付け手段に該電磁撹拌装置に設けた取付け用フランジを介して取付けられ、前記フランジ取付け手段は、前記取付け用フランジの外周部を嵌入させて該取付け用フランジを上下動可能に保持する取付けフランジ嵌入部を有しており、前記電磁撹拌装置が上下動する際、前記取付け用フランジは前記フランジ取付け手段にガイドされながら該電磁撹拌装置と共に上下方向に移動することを特徴とする連続鋳造用電磁撹拌鋳型。
【請求項２】
請求項１記載の連続鋳造用電磁撹拌鋳型において、前記供給室及び前記排水室を前記収納室の下方に設けたことを特徴とする連続鋳造用電磁撹拌鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイルを上下動可能に収容する冷却箱を有する連続鋳造用電磁撹拌鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造では、鋳型の長辺冷却箱内に電磁撹拌装置を設置して鋳型内に注入された溶鋼を撹拌し、溶鋼に含まれる非金属介在物やガスを浮上させて除去している。このとき、電磁撹拌装置の電磁コイルに設けられたコア上端をメニスカス位置に一致させたときにメニスカス部が最も均一に、しかも強く撹拌されることが判明している。
【０００３】
一方、浸漬ノズルを使用してタンディッシュから鋳型に溶鋼を注入する際、メニスカス位置が一定であると、浸漬ノズルのメニスカス位置に対応する部位の磨耗が激しくなって、この部位の磨耗速度が浸漬ノズルの寿命律速になる。そして、寿命に達した浸漬ノズルを交換するには鋳造を一時停止しなければならず、煩雑な作業が増えるという問題が生じる。このため、意図的にメニスカル位置を変更して、メニスカス位置に対応する浸漬ノズルの部位を変更し（すなわち、浸漬ノズルで磨耗が発生する部位を一箇所に集中させないようにして）、浸漬ノズルの寿命を延ばす対策を取る必要がある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、上下方向に設定位置が可変のリニアモータ型の電磁撹拌装置全体を長辺冷却箱内に収納し、メニスカス高さの変動に応じて電磁コイルを長辺冷却箱内で上下動することが記載されている。しかし、電磁撹拌装置全体を収納しようとすると長辺冷却箱のサイズが大きくなり、タンディッシュ、支柱、電気配線等の鋳型周りの各種機器との干渉が多い場所で、大型化した長辺冷却箱を設置するスペースを確保することは容易でないという問題がある。更に、電磁撹拌装置を長辺冷却箱内に収納した場合、電磁撹拌装置のメンテナンス性が低下するという問題も生じる。
【０００５】
そこで、特許文献２では、電磁コイルに取付け用フランジを設け、取付け用フランジを長辺冷却箱にボルトで縫付ける構成として、メニスカス高さの変動に応じて取付け用フランジの縫付け位置を調整することで電磁コイルを長辺冷却箱内で上下動することが記載されている。しかし、取付け用フランジを長辺冷却箱にボルトで縫付ける方法では、メニスカス位置の変動を鋳型レベルセンサで検出して、電磁コイルのコア上端がメニスカス位置と常に一致するように電磁コイルを上下に移動させながら操業を行うことはできない。このため、特許文献３には、長辺冷却箱内に電磁コイルを上下動可能に設置すると共にメニスカス位置を測定する鋳型レベルセンサを設け、鋳型レベルセンサからの出力信号に基づいて電磁コイルを上下動させて、電磁コイルのコア上端がメニスカス位置と常に一致するように調整することが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−６００５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２１０４０号公報
【特許文献３】特開２００７−１９６２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鋳型の長辺銅板は連続鋳造中に１５００℃程度の温度の溶鋼に直接接触するので、表面温度は２００〜４００℃程度、裏面温度は１００℃程度となって、長辺銅板の厚み方向に大きな温度差が生じ、長辺銅板には大きな熱変形が生じる。この熱変形を抑えるため、長辺銅板は長辺冷却箱に強固に固定され、長辺冷却箱は長辺銅板の熱変形を抑えるためその剛性が大きくなければならない。しかしながら、特許文献３に記載された発明では、長辺冷却箱内に収容した電磁コイルが上下動できるように、長辺冷却箱において長辺銅板取付け面と対向する面に開口が形成されているため、長辺冷却箱の剛性が低下する。このため、長辺銅板を長辺冷却箱に固定しても鋳造中の長辺銅板の熱変形を抑制することができず、長辺冷却箱の変形により、鋳造された鋳片に変形や割れが生じるという問題が発生する。更に、長辺銅板が容易に熱変形することで長辺銅板の寿命が短くなり、メンテナンス費用が増大するという問題も生じる。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳型の冷却箱内に電磁撹拌装置の電磁コイルを上下動可能に収容して、浸漬ノズルの局部磨耗を防止するために溶鋼のメニスカス位置を変更してもメニスカス部を均一に撹拌できるようにすると共に、冷却箱の剛性を高くして冷却壁（鋳型銅板）の変形を抑制することが可能な連続鋳造用電磁撹拌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】
【０００９】
前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造用電磁撹拌鋳型は、前面には溶鋼に接触する冷却壁が取付けられ、前記冷却壁に設けた冷却水溝に冷却水を供給する供給室と、該冷却水溝からの冷却水を排出する排水室と、電磁撹拌装置が上下方向に移動可能に取付けられる収納室とを備えた冷却箱を有し、しかも、前記収納室の背面側には前記電磁撹拌装置が挿入される開口部が設けられた連続鋳造用電磁撹拌鋳型であって、
前記開口部の縁にはフランジ取付け手段が設けられ、前記電磁撹拌装置は前記フランジ取付け手段に該電磁撹拌装置に設けた取付け用フランジを介して取付けられ、前記フランジ取付け手段は、前記取付け用フランジの外周部を嵌入させて該取付け用フランジを上下動可能に保持する取付けフランジ嵌入部を有しており、前記電磁撹拌装置が上下動する際、前記取付け用フランジは前記フランジ取付け手段にガイドされながら該電磁撹拌装置と共に上下方向に移動する。
【００１０】
本発明に係る連続鋳造用電磁撹拌鋳型において、前記供給室及び前記排水室を前記収納室の下方に設けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る連続鋳造用電磁撹拌鋳型においては、電磁撹拌装置が収納室内に上下動可能に設置されるので、浸漬ノズルの局部磨耗を防止するために溶鋼のメニスカス位置を変更しても、電磁撹拌装置の電磁コイルに設けられたコア上端を常にメニスカス位置に一致するように移動させることができ、メニスカス部を均一に撹拌することが可能になる。その結果、浸漬ノズルの局部磨耗を防止しながら、溶鋼に含まれる非金属介在物やガスを浮上除去して、鋳片の品質を高めることができる。
【００１２】
更に、開口部にはフランジ取付け手段が設けられており、しかも、フランジ取付け手段には電磁撹拌装置に設けた取付け用フランジが取付けられるので、冷却壁が熱変形しその影響で冷却箱の収納室が変形しようとしても、取付け用フランジがフランジ取付け手段のフランジ嵌入部に嵌入されているため、収納室、従って冷却箱が大きく変形するのが防止できる。その結果、冷却箱に固定された冷却壁の鋳造中における大きな熱変形を抑制することが可能になる。これにより、冷却壁の熱変形に伴う鋳片の品質劣化を防止できると共に、冷却壁が長寿命となってメンテナンス費用を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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は本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用電磁撹拌鋳型の側断面図、図２は同鋳型の冷却箱の一部切り欠き背面図、図３は同鋳型の冷却箱の一部切り欠き平面図、図４は同鋳型及び比較例として同鋳型から取付け用フランジを取除いた場合の数値計算で求めた熱変形の状態を示す説明図である。
【００１４】
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０は、溶鋼１１に接触する冷却壁の一例である対となる長辺銅板１２、１３が前面に取付けられ、長辺銅板１２、１３にそれぞれ設けた図示しない冷却水溝に冷却水を供給する供給室１４、１５と、各冷却水溝からの冷却水をそれぞれ排出する排水室１６、１７と、電磁撹拌装置１８が背面側に設けられた開口部２０、２１から挿入されて上下方向に移動可能に取付けられる収納室２２、２３とを備えた冷却箱の一例である長辺冷却箱２４、２５とを有している。なお、連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０内に注入された溶鋼１１のレベル（メニスカス位置）は、連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０の上方に配置された非接触型の溶鋼レベル計２６（例えば、渦流センサ）により確認される。以下詳細に説明する。
【００１５】
排水室１６、１７は、供給室１４、１５の上部に連接して設けられ、排水室１６、１７の上部には収納室２２、２３が連接して設けられている。そして、供給室１４、１５、排水室１６、１７、及び収納室２２、２３により構成される長辺冷却箱２４、２５の前面（溶鋼１１側の面）にはそれぞれ長辺銅板１２、１３が張設され、収納室２２、２３は供給室１４、１５及び排水室１６、１７の背面部より背側（溶鋼１１と反対側、即ち後側）に突出している。なお、図２、図３に示すように、長辺冷却箱２４、２５の幅方向両側には、それぞれ連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０を図示しない連続鋳造設備に固定する取付け部材３７、３８が設けられている。
【００１６】
収納室２２、２３の背面側に形成した開口部２０、２１の縁にはそれぞれフランジ取付け手段２７が設けられている。電磁撹拌装置１８は、電磁コイル１９と、電磁コイル１９の背面側に設けられ電磁コイル１９に電流を供給する電源ケーブルが接続される端子盤（図示せず）と、端子盤を収納する箱状のケーシング２８とを有している。そして、図１に示すように、電磁撹拌装置１８の前面からは、電磁コイル１９に設けられたコア２９の先端部が突出し、電磁撹拌装置１８には電磁コイル１９より背面側の位置にフランジ取付け手段２７に取付けられる取付け用フランジ３０が設けられている。
【００１７】
フランジ取付け手段２７は、取付け用フランジ３０の外周部を嵌入させて、取付け用フランジ３０を上下方向にガイドして移動可能に保持する取付けフランジ嵌入部３１を有している。ここで、取付けフランジ嵌入部３１は、例えば、開口部２０の縁に取付けられるフランジ受け部材３２と、フランジ受け部材３２の外周側に立設される隙間調整部材３３と、隙間調整部材３３に締結部材の一例であるボルト３４を用いてフランジ受け部材３２に平行となるように取付けられるフランジ押え部材３５とで形成される空間部を有している。
【００１８】
そして、図１〜図３に示すように、フランジ受け部材３２の外周側に隙間調整部材３３を立設した場合、隙間調整部材３３における上下方向の内側距離Ｌ２は取付け用フランジ３０の上下方向の幅Ｌ１より、メニスカス位置の変動分大きく設定する。例えば、Ｌ２−Ｌ１＝１００ｍｍとする。また、隙間調整部材３３における左右方向の内側距離Ｌ３は取付け用フランジ３０の左右方向の幅に実質的に一致している。また、隙間調整部材３３の高さＨ（すなわち、フランジ受け部材３２とフランジ押え部材３５との隙間の幅）は、取付け用フランジ３０の厚みをＴとした場合、Ｈ−Ｔの値が０、又は０を超え長辺冷却箱２４、２５の熱変形量より小さい値となるように形成する。例えば、Ｈ−Ｔ＝０．０３ｍｍとする。ここで、長辺冷却箱２４、２５の熱変形量は、数値計算あるいは実測により求めることができる。
【００１９】
従って、電磁撹拌装置１８を、コア２９を先側にして開口部２０、２１から挿入し、電磁撹拌装置１８の幅方向両側に設けた上下駆動手段の一例である流体圧シリンダ３６を収納室２２、２３の底面に取付けると共に、取付け用フランジ３０をフランジ受け部材３２に当接させ隙間調整部材３３の表面にフランジ押え部材３５を固定すると、開口部２０、２１の縁にフランジ嵌入部３１を有するフランジ取付け手段２７が構成され、取付けフランジ嵌入部３１に取付け用フランジ３０の外周部が嵌入された状態になる。
【００２０】
そして、取付けフランジ嵌入部３１に嵌入している状態の取付け用フランジ３０において、取付け用フランジ３０の上下にそれぞれ隙間が形成されていると、取付け用フランジ３０の外周部と取付けフランジ嵌入部３１の側面との間には、例えば０．０３ｍｍの隙間が形成されているため、流体圧シリンダ３６を操作して電磁撹拌装置１８を収納室２２、２３内で上下動させると、取付け用フランジ３０は、その外周部を取付けフランジ嵌入部３１に嵌入させた状態で、しかも、取付けフランジ嵌入部３１にガイドされながら上下動できる。
【００２１】
続いて、本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０の作用について説明する。
図１に示すように、電磁撹拌装置１８を設置する収納室２２、２３では、その背面側に開口部２０、２１を形成して、電磁撹拌装置１８の一部を収納室２２、２３外に突出させているので、収納室２２、２３内に収納されるケーシング２８の体積が小さくなって収納室２２、２３を小型化することができ、長辺冷却箱２４、２５の形状も小型化できる。その結果、連続鋳造設備の各種機器と連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０との干渉を防止することができ、長辺冷却箱２４、２５の設置が容易になる。
【００２２】
また、ケーシング２８に取付けた取付け用フランジ３０の外周部は開口部２０、２１に設けたフランジ取付け手段２７の取付けフランジ嵌入部３１に嵌入されている。そして、図２、図３に示すように、取付け用フランジ３０の外周部が嵌入する取付けフランジ嵌入部３１の空間部では、空間部の上下方向の内側幅Ｌ２は取付け用フランジ３０の上下方向幅Ｌ１より、例えば、１００ｍｍ大きく、左右方向の内側幅Ｌ３は取付け用フランジ３０の左右方向幅に実質的に一致している。更に、空間部の幅（すなわち、フランジ受け部材３２とフランジ押え部材３５との隙間の幅）は取付け用フランジ３０の厚みＴより、例えば０．０３ｍｍ大きく形成されている。
【００２３】
このため、流体圧シリンダ３６を操作してケーシング２８を収納室２２、２３内で上下動させると、取付け用フランジ３０は、その外周部を取付けフランジ嵌入部３１に嵌入させた状態で取付けフランジ嵌入部３１にガイドされながら上下動できる。従って、連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０内に注入された溶鋼１１のレベル（メニスカス位置）を、連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０の上方に配置された溶鋼レベル計２６で検知し、流体圧シリンダ３６を操作してケーシング２８を上下動させることで、電磁撹拌装置１８の電磁コイル１９に設けられたコア２９上端とメニスカス位置とを一致させることができる。
【００２４】
また、開口部２０、２１には、取付けフランジ嵌入部３１を有するフランジ取付け手段２７が設けられ、フランジ取付け手段２７には取付け用フランジ３０が取付けられている。このため、鋳造時に長辺銅板１２、１３の表面と裏面の間に大きな温度差が発生して長辺銅板１２、１３が熱変形し、長辺銅板が１２、１３の熱変形の影響で長辺冷却箱２４、２５の収納室２２、２３が変形しようとしても、取付けフランジ嵌入部３１の空間部の幅と取付け用フランジ３０の厚みＴとの差である隙間（例えば０．０３ｍｍ）が消失した時点で取付け用フランジ３０とフランジ取付け手段２７が干渉して、収納室２２、２３、従って長辺冷却箱２４、２５が大きく変形するのが抑止される。その結果、長辺冷却箱２４、２５を介して長辺銅板１２、１３が更に熱変形するのを防止できる。
【００２５】
ここで、連続鋳造用電磁撹拌鋳型１０において、長辺銅板１２、１３の左右方向の幅を２１００ｍｍ、上下方向の幅を９００ｍｍ、厚みを３０ｍｍとし、長辺銅板１２、１３の表裏面間に２５０℃の温度差を発生させた場合で、隙間調整部材３３の高さＨと取付け用フランジ３０の厚みＴとの差である隙間が０ｍｍの際の長辺冷却箱２４、２５上端部の熱変形を数値計算により求めた（図４）。なお、熱変形は長辺銅板１２、１３の厚み方向のもので、図４では、長辺冷却箱２４、２５の上端部においてその中心から左右いずれか一方の方向に沿って変化する状態を示している。図４に示すように、長辺冷却箱２４、２５上端部の中心から離れるにつれて熱変形が増加する傾向を示し、長辺冷却箱２４、２５上端部の端部と中心部における熱変形の差は０．２３ｍｍである。この変形量に隙間調整部材の高さＨと取付け用フランジ３０の厚みＴとの差である隙間、例えば０．０３ｍｍを加えると、熱変形量は０．２６ｍｍとなる。
【００２６】
また、比較例として、フランジ取付け手段２７及び取付け用フランジ３０が取付けられていない長辺冷却箱上端部の熱変形を数値計算により求めた。長辺冷却箱上端部では中心から離れるにつれて熱変形が増加する傾向を示し、長辺冷却箱上端部の端部と中心部における熱変形の差は０．３７ｍｍである。従って、フランジ取付け手段２７に取付け用フランジ３０を取付けることで、長辺冷却箱２４、２５上端部の熱変形を、フランジ取付け手段及び取付け用フランジを取付けない場合と比較して７０％程度に減少できることが確認された。
【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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用電磁撹拌鋳型の側断面図である。
【図２】同鋳型の冷却箱の一部切り欠き背面図である。
【図３】同鋳型の冷却箱の一部切り欠き平面図である。
【図４】同鋳型及び比較例として同鋳型から取付け用フランジを取除いた場合の数値計算で求めた熱変形の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０：連続鋳造用電磁撹拌鋳型、１１：溶鋼、１２、１３：長辺銅板、１４、１５：供給室、１６、１７：排水室、１８：電磁撹拌装置、１９：電磁コイル、２０、２１：開口部、２２、２３：収納室、２４、２５：長辺冷却箱、２６：溶鋼レベル計、２７：フランジ取付け手段、２８：ケーシング、２９：コア、３０：取付け用フランジ、３１：取付けフランジ嵌入部、３２：フランジ受け部材、３３：隙間調整部材、３４：ボルト、３５：フランジ押え部材、３６：流体圧シリンダ、３７、３８：取付け部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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