JP2013230487A - モールドクランプ装置及びそれを用いた連続鋳造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体のコスト及びランニングコストが低く、ゴミの噛み込みを防止することができるモールドクランプ装置及びそれを用いた連続鋳造設備を提供する。
【解決手段】油圧ハウジング２２が長辺水箱３ｂに固定され、タイロッド３５に連結されたロッド３２が油圧ハウジングの内部に液密的に挿入されている。タイロッド３５の他端は、長辺水箱３ａに固定された支持部３８に、長辺水箱３ｂ側に抜け出ないように係止されている。油圧ハウジング２２内には、ピストン３０が移動可能に設けられており、その前面にロッド３２が固定されている。ピストン３０の後面にはロッド３１が固定されており、ロッド３１の後部が油圧ハウジング２２から後方に液密的に突出している。油圧ハウジング２２における圧力室Ｒ１にハードクランプのための油圧を導入し、圧力室Ｒ２にソフトクランプのための油圧を導入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、対向配置された１対の長辺モールド部材とその間に同じく対向配置された１対の短辺モールド部材により矩形の鋳込み断面を形成した連続鋳造設備において、長辺モールド部材同士をその間に短辺モールド部材を挟んだ状態で固定するモールドクランプ装置及びそれを用いた連続鋳造設備に関する。

転炉で精錬された溶鋼は、取鍋に貯留されて連続鋳造設備に搬送され、連続鋳造設備のモールド内に注入され、このモールドで冷却されて周辺部に凝固殻が形成された後、内部に溶鋼を含む状態で、未凝固鋳片はモールドの下端部から下方に引き出される。そして、この未凝固鋳片は、多数のロールからなるロールゾーンで支持されつつ、スプレーノズルから冷却水を噴射されて更に冷却され、完全に凝固した後、長手方向の適長間隔で切断されて鋳片となる。このように、連続鋳造設備では、連続的に溶鋼がモールド内に注入され、この溶鋼が連続的に凝固して鋳片となる。

この連続鋳造設備において、鋳片は通常板状（スラブ）をなし、横断面が矩形であるので、モールドは、鋳片の長辺側の面に接触してこれを冷却する長辺銅板と、鋳片の短辺側の面に接触してこれを冷却する短辺銅板とから構成され、１対の長辺銅板を相互に対向させて配置し、これらの長辺銅板間に１対の短辺銅板を相互に対向させて配置して、これらの長辺銅板及び短辺銅板に囲まれた領域に溶鋼を注入して断面矩形の鋳片を鋳込むようになっている。

そして、従来のモールドにおいては、鋳造せんとする鋳片の断面形状に合わせて、短辺銅板をその短辺幅が異なるものに交換できるようになっている。即ち、長辺銅板間の間隔を変更し、その長辺銅板間に短辺長が異なる銅板を交換配置することにより、鋳片の厚さを変更することができる。

図４は、この連続鋳造設備のモールドの近傍の斜視図であり、一部を切り欠いて内部を表示している。図５は、モールドの基本的な構造を模式的に示す平面図、図６は、図４からモールドを抽出して模式的に示す斜視図である。固定側長辺銅板１０１ａと可動側長辺銅板１０１ｂとが対向配置されており、固定側長辺銅板１０１ａの背後にこの固定側銅板１０１ａを冷却する固定側水箱１０３ａが設置され、可動側長辺銅板１０１ｂの背後にこの可動側長辺銅板１０１ｂを冷却する可動側長辺水箱１０３ｂが設置されている。この長辺銅板１０１ａ及び長辺銅板１０１ｂの間に、短辺銅板１０２ａ及び短辺銅板１０２ｂが対向するように配置されており、これらの短辺銅板１０２ａ、１０２ｂの背後にも夫々短辺銅板１０２ａ、１０２ｂを冷却する短辺水箱１０４ａ、１０４ｂが設置されている。この長辺銅板１０１ａ、１０１ｂ及び短辺銅板１０２ａ、１０２ｂに囲まれた矩形の鋳込み空間に溶鋼を注入することにより、溶鋼は長辺銅板１０１ａ、１０１ｂ及び短辺銅板１０２ａ、１０２ｂにより冷却され、周辺部が凝固して凝固殻が形成された状態で、この未凝固鋳片１１０がモールドから下方に引き抜かれる。この鋳片１１０は、多数のローラ１１１からなるローラゾーンにより、湾曲変形されつつ、水平状態までガイドされる。この間、鋳片１１０はローラ１１１間に配置されたスプレーノズルから冷却水を噴射されて冷却され、完全に凝固する。完全凝固後、鋳片は所定の長さに切断され、後工程に搬送される。

短辺銅板１０２ａ及び短辺水箱１０４ａからなる短辺モールドは、上下２段のスピンドル１０６ａ１，１０６ａ２により、鋳片幅方向に移動可能に支持されている。また、短辺銅板１０２ｂ及び短辺水箱１０４ｂも、同様に、上下２段のスピンドル(図４に図示せず)により鋳片幅方向に移動可能に支持されている。そして、可動側長辺銅板１０１ｂ及び長辺水箱１０３ｂの背面には、上下２段であって、鋳片幅方向に２組のクランプ装置１０７ｂ１，１０７ｂ２，１０７ｂ３，１０７ｂ４が設置されており、これらのクランプ装置に対応するスクリュージャッキ１０８ａ１，１０８ａ２，１０８ａ３，１０８ａ４（１０８ａ２，１０８ａ４は図示せず）が固定側長辺銅板１０１ａ及び長辺水箱１０３ａの背面に設置されている。クランプ装置１０７ｂ１等と、スクリュージャッキ１０８ａ１等とは、ロッド１０９ａ１等により連結されている。そして、このスクリュージャッキ１０８ａ１等により、可動側長辺銅板１０１ｂ及び可動側長辺水箱１０３ｂを鋳片厚さ方向に移動させることができるようになっている。これにより、鋳造工程の途中において、鋳片の引き抜きを一旦停止し、スピンドル１０６ａ１，１０６ａ２により、短辺銅板１０２ａ及び短辺水箱１０４ａを鋳片幅方向（長辺銅板１０１ａ、１０１ｂの長手方向）に移動させることにより、鋳造作業中に、鋳片の幅を変更することができる。また、鋳造工程終了後のメインテナンスの際に、スクリュージャッキ１０８ａ１等により、長辺銅板１０１ｂ及び長辺水箱１０３ｂを、長辺銅板１０１ａ及び長辺水箱１０３ａから遠ざかる方向に移動させ、その後、短辺銅板１０２ａ、１０２ｂ及び短辺水箱１０４ａ、１０４ｂを、スピンドル１０６ａ１，１０６ａ２等から取り外して、別の長さが異なる短辺銅板及び短辺水箱をスピンドル１０６ａ１，１０６ａ２等に取り付けることにより、これらの短辺モールド部材を交換し、モールド厚を変更することができる。これにより、厚さが異なる鋳片を鋳造することができる。

このモールド可変装置において、クランプ装置は、鋳造中の溶鋼静圧（バルジング力）で長辺モールド部材（銅板及び水箱）が開かないように、頑強に長辺モールド部材をクランプすることが必要である（ハードクランプ）。一方、鋳造中の鋳片幅可変の際には、長辺クランプ力を弱めて、長辺銅板から短辺銅板に作用する面圧を軽減させ、長辺銅板と短辺銅板との間の摩擦力を低減して、スピンドルによる短辺モールド部材の移動を円滑にする機能を有することが必要である（ソフトクランプ）。この場合に、長辺クランプ装置に作用するバルジング力は、鋳片幅（スラブ幅）に応じて変わるので、ソフトクランプ力もスラブ幅に応じて、遠隔操作により調整可能とすることが必要である。

鋳造中の鋳片幅可変時においては、ハードクランプのままであると、長辺銅板の表面に傷がついたり、又は強大な摩擦力のために鋳片幅可変装置のスピンドルの動作不良が発生する可能性がある。このため、ソフトクランプは重要な機能であるが、鋳造中に鋳片幅を変えるため、モールド内の未凝固鋳片の中心部には溶鋼が存在し、ソフトクランプ力の調整が不確実であると、鋳片モールド部材がバルジング力に抗しきれずに開いてしまい、溶鋼漏れ（ブレークアウト）等の大事故が発生する可能性がある。このため、ソフトクランプ力を適切に調整することが必要である。

また、メインテナンス時においては、鋳片厚さを変更するために、短辺モールド部材を交換する際には、長辺モールド部材をアンクランプして開放する作業が必要である。また、短辺銅板と長辺銅板との間に異物が噛み込んだ場合及び短辺銅板と長辺銅板との間を清掃する場合にも、長辺モールド部材をアンクランプして開放する作業が必要である。

モールド可変装置に備わるクランプ装置として、特許文献１に記載されたクランプ装置においては、自己保持油圧シリンダ、皿バネ及び長辺開動ジャッキを備えている。この自己保持油圧シリンダにおいては、シリンダチューブ内にピストン部材が挿入されており、ピストン部材のピストン部がシリンダチューブの内面に接触しており、シリンダチューブ内におけるピストン部の両側に形成された加圧室及び減圧室に油圧を供給することにより、タイロッドをその長手方向に進出退入移動させることができる。タイロッドが退入した場合には、バネが圧縮されてクランプ力が長辺モールド部材間に印加される。

特開２００２−６６６９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術においては、自己保持シリンダが自己保持機能を可能にするために、シリンダチューブ内にピストン部を挿入し、加圧室と減圧室との間に加圧油をとおすために、シリンダチューブの一部のピストン部に整合する部分を油圧で拡開するものであるため、ピストン及びシリンダチューブの加工精度が極めて高いことが要求される。このため、現物合わせ等の高度な加工技術と品質管理が要求される。従って、自己保持シリンダは極めて高価になる。また、この自己保持シリンダに加えて、メインテナンス時の短辺モールド部材の交換のために、長辺開動ジャッキを設けることが必要であり、自己保持シリンダと、長辺開動ジャッキの双方が必要である。このため、この従来技術は、設備コストが多大のものとなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、装置全体のコスト及びランニングコストが低く、ゴミの噛み込みを防止することができるモールドクランプ装置及びそれを用いた連続鋳造設備を提供することを目的とする。

本発明に係るモールドクランプ装置は、
対向配置された１対の固定側及び可動側長辺モールド部材と、この長辺モード部材間に対向配置された１対の短辺モールド部材と、を備え、前記長辺モールド部材と短辺モールド部材に囲まれた領域に溶鋼を注入することにより、鋳片を連続鋳造する連続鋳造設備における前記長辺モールド部材同士を相互に連結してモールドを組み立てるモールドクランプ装置において、
前記固定側長辺モールド部材と前記可動側長辺モールド部材とをそれらの対向方向に貫通するタイロッドと、
前記可動側長辺モールド部材に固定され、前記タイロッド又はそれに連結された第１のロッドが内部に液密的に挿入される油圧ハウジングと、
前記固定側長辺モールド部材に固定され、前記タイロッドを前記可動側長辺モールド部材側に抜け出ないように固定する支持部と、
前記タイロッド又はそれに連結された第１のロッドに連結され、前記油圧ハウジング内を前記可動側長辺側モールド部材に向けてその内面に液密的に往復移動するピストンと、
前記ピストンに対し、前記油圧ハウジング内で、前記可動側長辺モールド部材から離反する方向にハードクランプのための圧力を印加する第１圧力手段と、
前記ピストンに対し、前記可動側長辺モールド部材に向かう方向にソフトクランプのための圧力を印加する第２圧力手段と、
を有することを特徴とする。

具体的には、本発明の第１のモールドクランプ装置は、
前記第１圧力手段は、
前記油圧ハウジングにおける前記ピストンより前記可動側長辺モールド部材側の圧力室にハードクランプのための油圧を導入する第１の導入口を有し、
前記第２圧力手段は、
前記油圧ハウジングにおける前記ピストンより前記可動側長辺モールド部材の反対側の圧力室にソフトクランプのための油圧を導入する第２の導入口を有することを特徴とする。

更に、この第１のモールドクランプ装置は、
前記油圧ハウジング内にて前記ピストンにおける前記タイロッド又は第１ロッドが連結された面である前面の反対側の後面に固定され、後部が前記油圧ハウジングから後方に液密的に突出した第２のロッドを有し、
前記油圧ハウジング内の前記タイロッド又は前記第１ロッドの直径は前記第２ロッドの直径より小さいことが好ましい。

本発明の具体的な第２のモールドクランプ装置は、
更に、前記油圧ハウジング内にて前記ピストンにおける前記タイロッド又は第１ロッドが連結された前面の反対側の後面に固定され、後部が前記油圧ハウジングから後方に液密的に突出した第２のロッドと、
前記第１油圧ハウジングの後方に直接又は間接的に配置された第２油圧ハウジングと、
前記第２油圧ハウジング内に設けられ、前記第２油圧ハウジング内を前記可動側長辺モールド部材に向けてその内面に液密的に往復移動する第２ピストンと、
前記第２ピストンにおける前記可動側長辺モールド部材側の前面に固定され、前記第２油圧ハウジングの前方の壁を液密的に挿通し、前記第２のロッドに連結された第３のロッドと、
を有し、
前記第１圧力手段は、
前記油圧ハウジングにおける前記ピストンより前記可動側長辺モールド部材側の圧力室にハードクランプのための油圧を導入する第１の導入口を有し、
前記第２圧力手段は、
前記第２油圧ハウジングにおける前記第２ピストンより前記可動側長辺モールド部材の反対側の圧力室にソフトクランプのための油圧を導入する第２の導入口を有することを特徴とする。

この第２のモールドクランプ装置において、
前記油圧ハウジング内のピストンにおけるハードクランプのための圧力を受ける受圧面積が、前記第２油圧ハウジング内の第２ピストンにおけるソフトクランプのための圧力を受ける受圧面積よりも大きいことが好ましい。

これらの本発明のモールドクランプ装置は、
前記油圧ハウジングにおける前記ハードクランプのための圧力が印加される圧力室に接続されたパイロットチェッキ弁を有することが好ましい。

本発明に係る連続鋳造設備は、
前記いずれかのモールドクランプ装置が、
可動側長辺モールド部材と固定側長辺モールド部材の鋳片幅方向の両端部に、夫々、上段及び下段に２個設置されており、
上段の２個のモールドクランプ装置と、下段の２個のモールドクランプ装置は、相互に個別に前記ハードクランプ圧力及びソフトクランプ圧力を制御可能であり、
下段の２個のモールドクランプ装置のハードクランプ圧力が上段の２個のモールドクランプ装置のハードクランプ圧力より高いことを特徴とする。

本発明によれば、油圧ハウジング内のピストンに対し、第１の圧力手段はハードクランプのための圧力を印加し、第２の圧力手段はソフトクランプのための圧力を印加し、これらの圧力を調整することにより、長辺モールド部材間にハードクランプ力と、ソフトクランプ力とを、任意に印加させることができるので、高価な設備を使用することなく、簡素な構造でかつ汎用性がある構造で、クランプ力を付与することができる。また、本発明においては、塵の噛み込みのような問題が生じることがないので、安定して鋳造工程に使用することができる。

本発明の第１実施形態のモールドクランプ装置１０を示す平面図である。 本発明の第２実施形態のモールドクランプ装置１１を示す平面図である。 油圧回路を示す回路図である。 スラブ連続鋳造設備を示す一部切欠斜視図である。 モールドクランプを示す模式的平面図である。 同じく、モールドクランプを示す一部切欠斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態の連続鋳造設備のモールドクランプ装置を示す平面図である。固定側の長辺銅板１ａとその背後に固定され長辺銅板１ａを冷却する長辺水箱３ａからなる長辺モールド部材と、可動側の長辺銅板１ｂとその背後に固定され長辺銅板１ｂを冷却する長辺胴箱３ｂとからなる長辺モールド部材とが対向するように配置されている。そして、この長辺銅板１ａと長辺銅板１ｂとの間に、短辺銅板２ａ、２ｂとその背後に固定された短辺水箱４ａ，４ｂとからなる１対の短辺モールド部材が相互に対向して配置されている。また、短辺水箱４ａ、４ｂの背後には、支持板５ａ等が取り付けられており、この支持板５ａ等には、夫々、スピンドル６ａ等が連結されている。そして、スピンドル６ａ等がそのロッドを長手方向に進出退入することにより、短辺銅板２ａ等の位置を変更して、鋳片幅を変更することができる。

可動側長辺水箱３ｂの鋳片幅方向の両端部には、その上下２段に固定側長辺モールド部材と可動側長辺モールド部材とを連結して固定するモールドクランプ装置１０が設置されている。図１には、そのうちの１個のモールドクランプ装置１０を示す。可動側の長辺水箱３ｂの背壁には、円筒状の支持筒２０がその軸方向を背壁に垂直にして固定されており、この支持筒２０の後端部には、油圧シリンダ２１が設置されている。この油圧シリンダ２１の円筒状の油圧ハウジング２２は、支持筒２０の後端部に同軸的に固定されている。この油圧ハウジング２２もその軸方向を長辺水箱３ｂの背壁に垂直にして固定されており、その両端部は、閉じていて密閉空間を形成している。この油圧ハウジング２２内には、円板状のピストン３０が油圧ハウジング２２の長手方向に摺動可能に設置されており、ピストン３０の長辺水箱３ｂ側の面には、主ロッド３２がその軸方向を油圧ハウジング２２の軸方向と一致させて固定されている。この主ロッド３２は油圧ハウジング２２における主ロッド３２側の壁を挿通して支持筒２０内に進入している。一方、ピストン３０における主ロッド３２の反対側の面には、補助ロッド３１がその軸方向を油圧ハウジング２２の軸方向と一致させて固定されており、この補助ロッド３１は、油圧ハウジング２２における補助ロッド３１側の壁を挿通して油圧ハウジング２２の外部に露出している。これらの主ロッド３２及び補助ロッド３１は、油圧ハウジング２２の壁を液密的に挿通しており、油圧ハウジング２２内には、ピストン３０の両側に設けた導入口５１，５２から油圧が印加されるようになっている。ピストン３０の補助ロッド３１側の導入口５１に印加される油圧は、ソフトクランプ用の油圧であり、ピストン３０の主ロッド３２側の導入口５２に印加される油圧は、ハードクランプ用の油圧である。主ロッド３２の直径は、補助ロッド３１の直径より小さく、従って、油圧ハウジング２２のピストン３０より主ロッド３２側の空間（圧力室Ｒ１）に作用する油圧は、ピストン３０に対して、より大きな面積に作用するため、ピストン３０に対し、小さい圧力でより大きな応力を印加することができる。一方、補助ロッド３１の直径は、主ロッド３２の直径より大きく、従って、油圧ハウジング２２のピストン３０より補助ロッド３１側の空間（圧力室Ｒ２）に作用する油圧は、ピストン３０に対して、より小さな面積に作用するため、ピストン３０に対し、大きな圧力でより小さな応力を印加することになる。このため、圧力室Ｒ２の方は圧力の調整による応力の調整精度が高い。導入口５２から印加される油圧は、ピストン３０に対して補助ロッド３１側に向かう応力を印加し、導入口５１から印加される油圧は、ピストン３０に対して主ロッド３２側に向かう応力を印加する。なお、油圧ハウジング２２における長辺水箱３ｂの反対側の端部には、補助ロッド３１における油圧ハウジング２２からその外部に引き出された部分を覆うようにして、防塵カバー２３が設置されている。

そして、主ロッド３２の先端には、フランジ３３が設けられており、このフランジ３３は、長辺水箱３ｂと長辺水箱３ａを貫通するタイロッド３５の一端部に設けられたフランジ３４と、支持筒２０内で連結されている。タイロッド３５の他端部は、長辺水箱３ａの背面側まで挿通し、この他端部は、ネジが形成されたネジ部３６となっている。このネジ部３６は、長辺水箱３ａの背面に固定された支持部３８を挿通して更にその背面側に露出し、この支持部３８から露出したネジ部３６の部分にナット３７が螺合している。なお、タイロッド３５におけるネジ部３６との境界端面と、支持部３８との間には、座金３９が介装され、ナット３７と支持部３８との間には、座金４０が介装されており、ナット３７を緊締することにより、タイロッド３７の他端部が、支持部３８に固定され、従って、支持部３８を介してタイロッド３５が長辺水箱３ａに固定されている。これにより、タイロッド３５を可動側長辺水箱３ｂに向かう方向に引っ張った場合に、タイロッド３５がナット３７により支持部３８に固定されているので、タイロッド３５は、可動側長辺水箱３ｂ側に移動しないようになっている。なお、上記実施形態においては、タイロッド３５と主ロッド３２がフランジ３３，３４で連結された別体として構成されているが、これに限らず、タイロッド３５をピストン３０に直接連結しても良い。

次に、上述のごとく構成された本実施形態のクランプ装置の動作について説明する。図１において、タイロッド３５は、金具（ネジ部３６，支持部３８，座金３９，４０）及びナット３７を介して、固定側長辺水箱３ａに連結（固定）されている。油圧ハウジング２２のピストン３０よりも主ロッド３２側の圧力室Ｒ１内に、導入口５２を介して、ハードクランプ圧ｐ１の油圧を印加する。これにより、ピストン３０が長辺水箱３ｂから遠ざかる方向に移動するので、相対的に、主ロッド３２を介してピストン３０に連結されたタイロッド３５に沿うようにして、可動側長辺水箱３ｂが固定側長辺水箱３ａに向けて移動する。図３は、この油圧回路を示す。方向切替弁ＳＶ１のソレノイドＡ１をオンにして、方向をＶ１１に設定し、ハードクランプ用圧力をパイロットチェッキ弁Ｖ３を介してピストン３０よりも前方の圧力室Ｒ１に印加する。このとき、方向切替弁ＳＶ２は、ニュートラルポジションであり、ピストン３０よりも後方の圧力室Ｒ２内の圧力は、排気端Ｔを介して大気圧に連通している。パイロットチェッキ弁Ｖ３は、配管が破れたときの安全対策としてシリンダに設置されている。この場合に、長辺水箱３ａと長辺水箱３ｂとの間には、タイロッド３５を介して、圧力室Ｒ１に印加されるハードクランプ圧に対応する応力が相互に接近する方向に印加され、ハードクランプ状態となる。

一方、鋳片幅替え作業のために、長辺水箱３ａと長辺水箱３ｂとの間をソフトクランプに切り替える場合には、方向切替弁ＳＶ２のソレノイドＡ２をオンにし、方向をＶ２１側に切り替える。方向切替弁ＳＶ１は、そのままである。そうすると、導入口５１を介して、油圧ハウジング２２内のピストン３０よりも後方の圧力室Ｒ２に、ソフトクランプ圧が印加される。これにより、圧力室Ｒ１には、ハードクランプ圧が印加され、圧力室Ｒ２には、ソフトクランプ圧が印加され、ピストン３０に対して相互に相反する方向に応力を印加するから、ピストン３０を介してタイロッド３５を長辺水箱３ｂから遠ざかる方向に引き寄せる力（長辺水箱３ｂを長辺水箱３ａに向けて押し出す力）は、ハードクランプ力からソフトクランプ力を差し引いたものとなり、その分クランプ力が低下し、長辺銅板が短辺銅板を挟持する応力が低下して両者の摩擦力が低下する。これにより、スピンドル６ａ等により、短辺銅板を鋳片幅方向に移動させることができる。

また、メインテナンス時に、短辺モールド部材を交換して、鋳片厚さを変更する場合には、方向切替弁ＳＶ１のソレノイドＢ１をオン、ソレノイドＡ１をオフにする。また、方向切替弁ＳＶ２のソレノイドＡ２はオフにする。そうすると、方向切替弁ＳＶ１は、方向をＶ１３側に切り替える。これにより、圧力室Ｒ２には、ハードクランプ用圧が印加され、圧力室Ｒ１は、大気圧にされ、タイロッド３５を可動側長辺水箱３ｂ側に最大限進出させることができ、短辺モールド部材の交換が可能となる。

更に、メインテナンス時であるものの、鋳片厚さ替え作業をせず、清掃等を行う場合は、方向切替弁ＳＶ１及びＳＶ２の全てのソレノイドをオフにする。そうすると、方向切替弁ＳＶ１はＶ１２，方向切替弁ＳＶ２はＶ２２のニュートラルポジションに切り替わり、圧力室Ｒ１，Ｒ２が直前の圧力状態を維持する。

本実施形態においては、長ロッド式油圧シリンダのみで長辺モールド部材同士をクランプすることができ、ハードクランプ，ソフトクランプ，長辺モールド部材の開放による鋳片厚さ替え作業が可能となる。このため、スクリュージャッキ、駆動モータ、位置検出器及び制御装置が不要であり、設備コスト及びランニングコストを著しく低減することができる。また、塵の噛み込みによる不都合も生じにくい。更に、バネを使用しないので、そのセットが不要であり、設置作業が容易である。更にまた、本実施形態においては、圧力がピストン３０に作用する応力により、クランプ力を得ているので、短辺銅板の熱膨張により短辺銅板の幅（鋳片厚さ方向の長さ）が鋳造初期の幅寸法から変化して、タイロッド３５の進出退入位置が変化しても、クランプ力は圧力により決まるので、クランプ圧を一定に保持する限り、短辺銅板の熱膨張の影響を受けない。更にまた、本実施形態においては、可動側長辺モールド部材を開放にすることができ、また、制御装置が不要で方向切替弁の方向切り替えによりタイロッド３５は、任意の位置に停止することができると共に、直前の圧力関係を維持したまま、タイロッド３５の移動を緊急停止させることも可能である。

本実施形態においては、ソフトクランプ圧が印加される圧力室Ｒ２側のロッド３１の直径を、ハードクランプ圧が印加される圧力室Ｒ１側のロッド３２の直径より大きくして、ソフトクランプ圧の受圧面積を小さくしたので、ソフトクランプ圧の調整精度を高めることができる。また、パイロットチェッキ弁Ｖ３を圧力室Ｒ１に接続するようにして、シリンダに搭載したので、油圧配管がバーストしたときにも、長辺モールド部材同士が開いてしまうことを防止できる。また、ソフトクランプ時には、圧力室Ｒ１にハードクランプ圧が印加され、圧力室Ｒ２にソフトクランプ圧が印加されるので、両圧力室Ｒ１，Ｒ２の圧力差は小さく、圧力室Ｒ１から圧力室Ｒ２への圧力のリーク量は小さく、無視できる程度である。

このように、本実施形態は、設置コスト及びランニングコストが低く、構造が簡素であり、安全性が高い。また、スクリュージャッキ、バネ装置、位置検出器等の高価品は不要である。本実施形態においては、両ロッド式油圧シリンダを使用するが、これは１種類のみで良く、更に、両ロッドの特殊な加工は、不要であるので、既存の連続鋳造設備に汎用的に設置することができるという利点がある。

本実施形態においては、鋳片幅方向の両側の２カ所に、上下２段に、上述のクランプ装置を設置する。モールドの銅板の上端から、溶鋼湯面（メニスカス）までの距離を１００ｍｍ、銅板の高さを９００ｍｍ、溶鋼の高さをメニスカスから１０２０ｍｍ、スラブ（鋳片）幅を２３００ｍｍ、溶鋼の比質量γを７．００ｋｇ／ｍ^３とすると、全体の溶鋼静圧は、１モールドあたり８．３７５ｋｇである。上段のクランプ装置（上側軸）と下段のクランプ装置（下側軸）との上下距離Ｌが５６５ｍｍであり、銅板に作用する溶鋼静圧の重心と、上側軸との間の距離Ｌ１が４３５ｍｍ、下側軸との間の距離Ｌ２が１３０ｍｍであると、上側２組、下側２組のクランプ軸に作用する溶鋼静圧（バルジング力）は、１軸あたり、上側軸が９６４ｋｇ、下側軸が３２２４ｋｇである。安全係数を１．５とすると、上軸クランプ力は１．４４５ｋｇ、下軸クランプ力は４．８３６ｋｇである。そして、上軸クランプ力には、更に、鋳片幅替え時に短辺銅板が摺擦するときの摩擦力が印加するとして、これを計算すると１７５０ｋｇとなる。摩擦力は、摩擦面と上軸とが接近しているので、上軸にのみ作用するとする。更に、下側クランプ力による上側開き荷重は、銅板の下端を支点とするテコの原理により、銅板下端と下側軸との間の距離が１０ｍｍであるとして、１１５ｋｇと求まる。よって、上側軸には、前記３個の荷重を加算して、３３１０ｋｇ、下側軸には４８３６ｋｇのハードクランプ力が必要である。従って、概算で，上側軸の所要ハードクランプ力は３５００ｋｇ、下側軸の所要ハードクランプ力は５０００ｋｇとなる。そして、ピストン３０の直径が１００ｍｍ、ロッド３２の直径が５６ｍｍ、ロッド３１の直径が７１ｍｍであるとすると、シリンダの圧力ハウジング内の圧力が通常運転時（ハードクランプ時）で上側軸に対して６５ｋｇ／ｃｍ^２程度、下側軸に対して９３ｋｇ／ｃｍ^２程度であり、鋳造中幅替え時（ソフトクランプ時）で上側軸に対して鋳片幅に応じて６５〜８７ｋｇ／ｃｍ^２程度、下側軸に対して鋳片幅に応じて３５〜９９ｋｇ／ｃｍ^２程度である。このときのソフトクランプ圧の許容誤差は、上側軸が８〜１０ｋｇ／ｃｍ^２、下側軸が１３〜１８ｋｇ／ｃｍ^２程度である。ハードクランプ時には通常減圧弁で圧力調整し、ソフトクランプ時には遠隔自動設定の比例減圧弁で圧力調整すると、その通常減圧弁と比例減圧弁との組み合わせの圧力誤差は、５％程度である。よって、この圧力誤差が、上述のソフトクランプ圧の許容誤差より小さいので、安全であるといえる。また、ソフトクランプ時には，圧力室Ｒ１に上述のハードクランプ圧が印加され、圧力室Ｒ２にソフトクランプ圧が印加されるが、その差は、上側軸及び下側軸共に小さい。よって、ピストン３０を経由する圧力のリークは小さい。

次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態のモールドクランプ装置１１について説明する。本実施形態においては、油圧シリンダ４１は、油圧ハウジング２２と第２の油圧ハウジング４３とを有する。補助ロッド３１は、油圧ハウジング２２内において、ピストン３０における主ロッド３１の反対側の面にピストン３０と同軸的に固定されており、この補助ロッド３１には、防塵カバー４２内で、ロッド４４が同軸的に連結されて固定されている。防塵カバー４２のロッド４４側のフランジ５５には、第２の油圧ハウジング４３のフランジ５６が連結されている。ロッド４４は、この第２の油圧ハウジング４３におけるフランジ５６側の壁を液密的に貫通しており、第２の油圧ハウジング４３内に設置されたピストン４５に同軸的に連結されている。第２の油圧ハウジング４３の内部は、ピストン４５よりもロッド４４の反対側の部分が圧力室Ｒ２となっており、この圧力室Ｒ２には、第２の油圧ハウジング４３に設けられた導入口５４を介して油圧が印加されるようになっている。また、ピストン３０の直径から主ロッド３２の直径を差し引いた部分の面積（圧力室Ｒ１の受圧面積）は、ピストン４５の直径に相当する部分の面積（圧力室Ｒ２の受圧面積）よりも大きい。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、同一物には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。油圧回路も図３に示すものを使用できる。

本実施形態においては、ハードクランプ時には、導入口５３を介してハードクランプ圧を圧力室Ｒ１内に印加する。圧力室Ｒ２内は大気圧である。一方、ソフトクランプ時には、圧力室Ｒ１内の圧力はそのままで、圧力室Ｒ２内に、導入口５４を介してソフトクランプ圧を印加する。これにより、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、ハードクランプ、ソフトクランプ、短辺モールド部材替え、清掃等のメインテナンスを、行うことができる。また、ピストン４５の受圧面積は、ピストン３０の受圧面積より小さいので、油圧シリンダのソフトクランプ圧の微細な調整も可能である。そして、本実施形態も第１実施形態と同様の効果を奏する。

更に、本実施形態においては、ハードクランプ力の印加を油圧ハウジング２２内で行い、ソフトクランプ圧の印加を第２の油圧ハウジング４３内で行い、油圧ハウジング２２と第２の油圧ハウジング４３とは完全に分離されているので、内部リークによる相互影響を完全に防止することができる。但し、本実施形態は、第２油圧ハウジング４３を設けることが必要である分、第１実施形態に比して、コスト及び設置スペースの点で不利である。

本発明においては、通常、上記モールドクランプ装置１０，１１を、可動側及び固定側の長辺モールド部材の鋳片幅方向の両端部に設けることは勿論のこと、これらの長辺モールド部材の上下２段に設けるものである。そして、油圧ハウジングに供給するハードクランプ圧力及びソフトクランプ圧力を、上段の２個のモールドクランプ装置と下段の２個のモールドクランプ装置とで異なる別系統で制御できるように、各装置の油圧配管を設置する。これにより、下段のモールドクランプ装置のハードクランプ圧力を、上段のモールドクランプ装置のハードクランプ圧力よりも高くして、モールドの下部のクランプ圧力を上部のクランプ圧力よりも高めることが好ましい。モールド内における未凝固鋳片は、その中心部に溶鋼が存在し、その静水圧は下方ほど大きい。このため、モールドには、下方ほど、大きなバルジング（膨らみ）応力が印加され、長辺モールド部材に対し、それらが開く方向に応力を印加する。そこで、本発明のように、長辺モールド部材の下部のクランプ力を上部のクランプ力よりも高めることにより、このバルジング現象を抑制することができ、ブレークアウト等の事故を確実に防止できる。

本発明によれば、簡易且つ汎用性がある構造で、連続鋳造設備のモールドのハードクランプ及びソフトクランプを行うことができるので、連続鋳造工程の効率化に多大の貢献をなす。

１ａ：固定側長辺銅板
１ｂ：可動側長辺銅板
２ａ、２ｂ：短辺銅板
３ａ：固定側長辺水箱
３ｂ：可動側長辺水箱
４ａ、４ｂ：短辺水箱
６ａ、６ｂ：スピンドル
２０：支持筒
２１、４１：油圧シリンダ
２２：油圧ハウジング
３０、４５：ピストン
３１：補助ロッド
３２：主ロッド
３５：タイロッド
４３：第２の油圧ハウジング
４４：ロッド
５１，５２、５３，５４：導入口

Claims (7)

1. 対向配置された１対の固定側及び可動側長辺モールド部材と、この長辺モード部材間に対向配置された１対の短辺モールド部材と、を備え、前記長辺モールド部材と短辺モールド部材に囲まれた領域に溶鋼を注入することにより、鋳片を連続鋳造する連続鋳造設備における前記長辺モールド部材同士を相互に連結してモールドを組み立てるモールドクランプ装置において、
   前記固定側長辺モールド部材と前記可動側長辺モールド部材とをそれらの対向方向に貫通するタイロッドと、
   前記可動側長辺モールド部材に固定され、前記タイロッド又はそれに連結された第１のロッドが内部に液密的に挿入される油圧ハウジングと、
   前記固定側長辺モールド部材に固定され、前記タイロッドを前記可動側長辺モールド部材側に抜け出ないように固定する支持部と、
   前記タイロッド又はそれに連結された第１のロッドに連結され、前記油圧ハウジング内を前記可動側長辺側モールド部材に向けてその内面に液密的に往復移動するピストンと、
   前記ピストンに対し、前記油圧ハウジング内で、前記可動側長辺モールド部材から離反する方向にハードクランプのための圧力を印加する第１圧力手段と、
   前記ピストンに対し、前記可動側長辺モールド部材に向かう方向にソフトクランプのための圧力を印加する第２圧力手段と、
   を有することを特徴とするモールドクランプ装置。
2. 前記第１圧力手段は、
   前記油圧ハウジングにおける前記ピストンより前記可動側長辺モールド部材側の圧力室にハードクランプのための油圧を導入する第１の導入口を有し、
   前記第２圧力手段は、
   前記油圧ハウジングにおける前記ピストンより前記可動側長辺モールド部材の反対側の圧力室にソフトクランプのための油圧を導入する第２の導入口を有することを特徴とする請求項１に記載のモールドクランプ装置。
3. 更に、前記油圧ハウジング内にて前記ピストンにおける前記タイロッド又は第１ロッドが連結された面である前面の反対側の後面に固定され、後部が前記油圧ハウジングから後方に液密的に突出した第２のロッドを有し、
   前記油圧ハウジング内の前記タイロッド又は前記第１ロッドの直径は前記第２ロッドの直径より小さいことを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
4. 更に、前記油圧ハウジング内にて前記ピストンにおける前記タイロッド又は第１ロッドが連結された前面の反対側の後面に固定され、後部が前記油圧ハウジングから後方に液密的に突出した第２のロッドと、
   前記第１油圧ハウジングの後方に直接又は間接的に配置された第２油圧ハウジングと、
   前記第２油圧ハウジング内に設けられ、前記第２油圧ハウジング内を前記可動側長辺モールド部材に向けてその内面に液密的に往復移動する第２ピストンと、
   前記第２ピストンにおける前記可動側長辺モールド部材側の前面に固定され、前記第２油圧ハウジングの前方の壁を液密的に挿通し、前記第２のロッドに連結された第３のロッドと、
   を有し、
   前記第１圧力手段は、
   前記油圧ハウジングにおける前記ピストンより前記可動側長辺モールド部材側の圧力室にハードクランプのための油圧を導入する第１の導入口を有し、
   前記第２圧力手段は、
   前記第２油圧ハウジングにおける前記第２ピストンより前記可動側長辺モールド部材の反対側の圧力室にソフトクランプのための油圧を導入する第２の導入口を有することを特徴とする請求項１に記載のモールドクランプ装置。
5. 前記油圧ハウジング内のピストンにおけるハードクランプのための圧力を受ける受圧面積が、前記第２油圧ハウジング内の第２ピストンにおけるソフトクランプのための圧力を受ける受圧面積よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のモールドクランプ装置。
6. 前記油圧ハウジングにおける前記ハードクランプのための圧力が印加される圧力室に接続されたパイロットチェッキ弁を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモールドクランプ装置。
7. 前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモールドクランプ装置が、可動側長辺モールド部材と固定側長辺モールド部材の鋳片幅方向の両端部に、夫々、上段及び下段に２個設置されており、
   上段の２個のモールドクランプ装置と、下段の２個のモールドクランプ装置は、相互に個別に前記ハードクランプ圧力及びソフトクランプ圧力を制御可能であり、
   下段の２個のモールドクランプ装置のハードクランプ圧力が上段の２個のモールドクランプ装置のハードクランプ圧力より高いことを特徴とする連続鋳造設備。

Images