JPH01501296A - 回転鋳型の冷却室への流体導入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転鋳型の冷却室への流体導入装置 本発明は、高温の液体を鋳造するのに用いられる回転鋳型の冷却装置及び方法に 関するものである。特に、本発明の冷却装置及び方法は中実または中空のビレッ トを製造するための鋼等の金属又は合金の回転連続鋳造に用いられる鋳型に関す るものである。

回転鋳型の外側に外壁が鋳型と一体になった冷却室を設け、この冷却室を流体導 入装置を用いて流体供給部に連結することは公知である。

第１図及び第２図は、冷却室に流体を導入する装置の２つの公知の構造を示すも のである。

第１図は動的シールを有する回転鋳型の冷却室への流体導入装置の従来例である 。

第２図は、ラビリンス式の漏洩シールを有する回転鋳型の冷却室への流体導入装 置の従来例である。

第１図は、軸線（Ｘ−Ｘ）を中心に回転する鋼の回転連続鋳造用の回転鋳型（１ ）の公知の冷却装置を示している。上部の溶鋼導入手段や、固化中のビレットを 下部から取り出す手段は公知であり、図示していない。

図示した例では、鋳型は軸（Ｘ−Ｘ）の回りを回転する。

冷却室（２）は、鋳型壁（１）とそれを取り囲む回転外壁（３）との間に形成さ れる環状空間によって構成される。この外壁（３）には、その上端部近傍で軸線 （Ｘ−Ｘ）の一つの円周上に均等に配置した流体入口開口（４，５）と、底部近 傍に配置された流体出口開口（６，７）とが形成されている。

流体導入装置（８）は、図示しない支持体に公知の方法で支持された固定の環状 ボックス（９）で構成されている。この円形ボックス（９）は流体入口開口（４ ，５）の高さの所で外壁（３）を取り囲んでいる。ボックス（９）は、少なくと も１つの流入口Ｑｌ）によって図示していない公知の冷却流体供給ダクトに連結 されている。このボックス（９）には、冷却室（２）への入口開口（４，５）に 対向して配置された環状出ロオリイフィス（１１）が形成されている。この呂ロ オリイフイス（１１）の２つの縁部（１２，１３）はそれぞれ唇状シール（１４ ，１５）を構成し、これらの各シールは、開口（４，５）の上方及び下方で、外 壁（３）の回転表面に対して摺動するように当接している。これらのシールは出 口オリフィス（１１）と入口開口（４，５）との間の間隙を通過して流体が外部 に漏洩するのを防ぐような方向を向いている。

上記構成を取ることによって、流体の損失を実質的に無くして、環状ボックス（ ９）から水などの流体を冷却室（２）に導入することが可能となる。しかし、こ の流体導入装置（８）は、２つの唇状シールが外壁（３）とその接触領域で常に 接触するため、摩擦により軸線（Ｘ−Ｘ）を中心とする鋳型の回転が大きく阻害 されるという重大な欠点を有している。この摩擦は圧力が高ければ高い程大きく なる。そのため、鋳型を所望の速度で回転させるためには、比較的大きな動力を 有する駆動手段、例えば、外壁（３）の周囲に取り付けられたリング・ギヤａ力 と噛み合う傘歯車機構Ｏｅと、この歯車α０を公知の方法で回転させる図示しな いモータ又は機機的伝導機構とから成る駆動手段を廟いる必要がある。このよう な機構は、製造コストや鋳造機械の維持コストを増大させることになる。第２図 は、回転鋳型ａ９の回転を阻害する抵抗トルクの発生を避けることができ且つ鋳 造機械の構造を簡略化することができる流体導入装置０秒を示している。この場 合には、摩擦によってインゴットを駆動することができる。第１図の場合と同様 に、冷却室（至）が軸線（ＸＩ−ＸＩ）回りを回転する回転鋳型αのを取り囲ん でおり、その外壁（２１）には上端部の近傍で軸線（ＸＩ−Ｘｌ）の一つの円周 上に配置された流体取入開口（２２，２３）が設けられており、外壁（２１）の 底部近傍には出口開口（２４，２５）が設けられている。流体導入袋Ｍａ＄は、 図示していない流体供給ダクトに連結された少なくとも１つの入口開口（２７） を介して流体が供給される固定環状ボックス（２６）によって構成されている。

このボックス（２６）は冷却室への流体入口開口（２２，２３）に対向して配設 された環状出口開口（２８）を有している。この開口（２８）の２つの端部（２ ９，３０）には固定邪魔板（３１，３２）が取付けられており、これらの固定邪 魔板は２枚の回転駆動される邪魔板群（３３，３４及び３５．３６）と共働り、 てそれぞれラビリンス（３７，３８）を形成している。

これらの２組の回転駆動される邪魔板の各々は、外壁（２１）と一体で、入口開 口（２２，２３）の上方及び下方に設けられたフランジ（３９，４０）に取付け られている。これらのラビリンス（３７，３８）は限定的な流体漏洩シールとし て働く。そして、固定邪魔板と可動邪魔板間の最小間隙を小さくする程、漏洩が 少なくなる。実際には、操作上の要求として、固定及び可動邪魔板間に十分の数 ｍｍの間隙が必要である。これらのラビリンスが取付けられるフランジの直径（ 多くの場合、３００から７００１Ｔ１ｍ）と冷却流体（通常は水）の圧力を考慮 したとしても、流体の損失は使用される流体量の通常２０〜２５％である。

この損失は、鋳造設備の周囲で生じるため、漏洩水を回収するのは困難である。

その上、冷却流体に固体粒子が混入していると、固定邪魔板と可動邪魔板と間に 堆積して、鋳型の回転が阻害され、回転が不能となってしまい、さらには、鋳片 自身によって鋳型を回転させることによって駆動機構を簡略化するという利点が 無くなってしまう。

従って、唇状シールのような摺動シールによる大きな制動力を受けずに鋳型が回 転でき、さらに、冷却室の入口開口の所での流体の損失を最小限にすることがで きるような、回転鋳型の冷却室への流体導入装置がめられている。゛さらに、冷 却流体とともに運ばれた粒子が固定部品と可動部品との間に堆積して回転が妨げ られて鋳型の回転が止まるといった危険を避けることができる冷却室への流体導 入装置がめられている。

本発明の対象とする装置では、鋳型の回転運動に全く制動をかけず、従って、鋳 型の停止という危険無しに、金属や合金などの高温の液体を鋳造するのに用いら れる回転鋳型の冷却室へ冷却流体を導入することができる。さらに、冷却室の流 体入口の近傍での流体の損失を非常に低いレベルに抑えることができる。この装 置は、中心回転軸の回りを回転する回転鋳型の冷却に適用されるものであり、鋳 型壁とそれを取り囲む外壁との間に位置する環状空間によって形成される冷却室 を有している。この装置は、外壁の一端の近傍に、外壁の囲りに環状に配設され た流体入口開口を有し、流体はこの流体入口開口を介して上記冷却室中に流入す る。この流体入口開口の上流側には、上記回転軸線に対して回転対称なスロート 状の環状入口区域が設けられている。さらに、この装置は上記回転軸線に対して 回転対称な回転しない環状の非回転ボックスを有しており、この非回転ボックス は上記環状入口区域の近傍で外壁を取り囲み、且つ少なくとも１つの供給開口を 経て高圧流体供給部に連通している。この非回転ボックスには上記回転軸線に対 して回転対称な２つの環状ノズルが一体となっており、これら２つの環状ノズル はその環状入口オリフィスを介して上記ボックスと連通している。各環状ノズル は、冷却室の外壁と環状ボックスと一体の少なくとも一つの非回転壁要素との間 に形成される２つの環状通路に開口した環状の出口オリフィスを有している。こ れらの２つの環状通路の各々の上流端は外部空間と連通し、一方、その下流端は スロート形状の環状入口区域と連通している。ノズルの上記オリフィスは、この ノズルから噴出する環状の流体膜が上記環状通路の下流端の方向に向けられるよ うに配置されている。ボックス内の流体圧力は、各ノズルの流出部での環状流体 膜の変位速度が少なくとも２５ｍ／ｓとなるように調整されている。冷却室の上 記流体入口開口と反対側の端部には、少なくとも１つの出口開口が設けられてい る。これらの出口開口の総断面積は、流体入口開口の近傍での冷却室内の流体圧 力が約０．５〜１．５バールの相対圧になるように決定されているのが好ましい 。さらに、出口開口近傍には流体を回収するための流体回収手段が配置されてい るのが好ましい。また、各ノズルの出口オリフィスの巾（ｅｌ）は、その最も狭 い部分で０．６〜１．Ｏｍｍの間であるのが好ましく、さらに好ましくはノズル のノズル口部の下流での環状通路の巾（ｅ２）は、その最も狭い部分でｅ１≦ｅ ２≦１．５ｅｌであるとよい。同様に、ノズルのノズル口部の上流での環状通路 の巾（ｅ３）は（ｅ２）以下にするのが好ましい。各ノズルのノズル口部の下流 での環状通路の長さくＬｌ）は、Ｌ１≧５ｅ２であり、さらに好ましくは、Ｌ１ ≧８ｅ２であるとよい。各環状通路の所の、少なくとも各ノズルのノズル口部の 下流においては、冷却室の外壁の外側表面は回転円筒体であり、環状ボックスと 一体の非回転壁に対向する表面も同様である。この非回転壁のこの表面は、流体 の流れをスロート形状の環状入口区域に流す清白区域を介して各環状通路の下流 にまで延在している。

鋳型の回転運動に、軸線と平行に変位する移動運動を組合せることは可能である 。環状ボックスと固定ノズルとによって構成される組立体の場合には、その長さ くＬｌ）を変位する移動振幅量の１７２に等しいだけ長くするとよい。

冷却室の外壁の上方部分は、環状ボックスとノズルの位置決めを容易にするため に取外し自在にすることができる。同様に、環状ボックスも取外し自在にするこ とができる。

本発明はさらに、回転鋳型の冷却室に流体を導入する方法にも関するものである 。この方法においては、少なくとも１つの環状の流体膜が環状オリフィスから少 なくとも２５ｍ／　ｓの速度で環状通路内に噴出され、この通路の少なくとも１ つの壁が前記オリフィスに対して回転するようになされている。

環状通路はオリフィスの上流で外部空間と連通し、オリフィスの下流で、連通へ の入口となる入口開口の上流でこの冷却室の外壁に形成される環状入口区域と連 通ずる。

好ましくは、環状通路は少なくとも環状オリフィスと等しい長さであり、その１ ．５倍より大きくはないようになっている。前記通路の長さは、少なくともその 巾の５倍に等しく、１つの環状の流体膜の流れの割合は、入口開口の近傍での環 状室において、流体圧力が約Ｏ９５〜１．５／＜−）しの相対圧となるように調 整されている。

本発明の方法は、特に、鋼のような金属や合金の連続鋳造に適用できる。

殆どの場合、冷却流体には水が用いられ、必要に応じて適宜の添加剤が用いられ る。

実施例と図面を以下に記載するが、本発明による装置はこの実施例の範囲に限定 されるものではない。

第３図は、本発明による装置の正面断面図を示す。

第４図は第３図の左側部分の、流体導入手段の高さの所の拡大図を示す。

第３．４図に示される本発明による装置は、図示していない固定構造物によって 公知の方法で、図示していない公知形式の軸受によって支持された、軸線（Ｘ２ −Ｘ２）回りを回転する円形断面の回転鋳型（４１）によって構成されている。

この鋳型は環状冷却室（４２）によって取り囲まれており、その外側の円筒形の 回転可能な壁（４３）には、その上端部の近傍で円周上に分布された流体入口開 口（４４，４５）が形成されている。流体はこれらの開口冷却室（４２）を経て 下流側に流下する。これらの開口の上流側には、軸線（Ｘ２−Ｘ２）に対して回 転対称なスロート形状の環状入口区域（４６）が設けられている。図示していな い支持体上に公知の方法で支持され一１軸線（Ｘ２−Ｘ２）に対して回転対称な 回転しない非回転環状ボックス（４７）が、上記環状入口区域の近傍で上記外壁 （４３）を取り囲んでおり、この非回転環状ボックス（４７）は２つの供給開口 （４８，４９）を介して水などの高圧冷却流体の供給部に連結されている。軸線 （Ｘ２−Ｘ２）に対して回転対称な同一寸法の２つの環状ノズル（５０，５１） が上記ボックスと一体に設けられ”Ｃおり、これら２つの環状ノズルの環状入口 オリフィス（５２，５３）はボックス内部（５４）と連通しており、一方、その 環状出口オリフィス（５５，５６）は、冷却室（５９，６０）の回転自在な外壁 （４３）と環状ボックスと一体な非回転壁要素（６１，６２）との間に形成され た環状通路（５７，５８）中に各々流出する。この各環状通路（５７，５８）は 上流端（６３，６４）で外部空間と連通し、下流端（６５，６６）で環状入口区 域（４６）と連通ずる。ノズルの出口オリフィス（５５，５６）は、各々のノズ ルから流出する環状の流体膜が、その下流端の方向において、対応する環状通路 を横切るように向けられている。好ましくは、各ノズルは、対応する環状通路に 対して１５度を超えない角度だけ傾斜するとよい。上記の非回転壁要素は、各々 の環状通路の下流（６５，６６）を超えて、流体の流れを環状入口区域（４６） に向ける湾曲区域（６７，６８）を有している。冷却室（４２）はその底部端の 近傍で２つの流体出口開口（６９，７０）を有している。図示していない、環状 トラフのような回収手段によって、これら開口から流出する流体を回収して運び 去ることができる。これら出口開口（６９，７０）の総断面積は入口開口（４４ ，４５）の総断面積より小さくなっていて、冷却室（４２）の頂部における入口 開口の近傍で、約０．５〜１．５バールの相対圧の流体圧力が得られるようにな っている。

この条件下では、通常の作動状態で、環状入口区域（４６）に流体が充満してい る。上記の各通路の各々の上流端の方向への流体の流出を防ぐために、これら通 路の寸法や、ノズルの断面積や流体膜の噴出速度を適宜に調節する。この実例の 場合、各々のノズルのオリフィスの巾（ｅｌ）は最も狭い部分で０．８ｍｍであ る。ノズルのノズル口部の下流側での環状通路の巾（ｅ２）は、１０ｍｍの長さ くＬｌ）にわたって１（財）である。

さらに、ノズルの上流側での環状通路の巾（ｅ３）は０．８ｍｍである。これら の条件のもとに、環状ボックス（４７）の内部空間（５４）内の圧力を３〜５バ ールの相対圧とすることによって、各々のノズル（５５，５６）のノズル部での 流体の速度を２５ｍ／ｓ以上とすることができ、所望の状態で冷却室に流体を供 給することが可能となり、又、環状通路を経てその上流端（６３，６４）の方向 への流体の流出を制御することが可能となる。

この装置では、必要に応じて、金鋳型（４１）の回転運動と、軸線（Ｘ２−Ｘ２ ＞に平行に移動する変位運動とを組合せることもできる。この場合には、環状通 路の可動壁がこの軸線上を非回転壁に対して摺動できるようになる。但し、環状 通路の平均長さくＬｌ）を前記変動の変位振幅の１／２に相当する量だけ長くし なければならない。仮に、この振動運動の振幅が１０ｍｍであると、長さくＬｌ ）は５ｎ＋ｍだけ長くなり、この実例では１５ｍｍの長さくＬｌ）になる。この 長さを長くする代わりに、（環状ボックス＋ノズルの）組立体に、鋳型の変位に 同期して同じ振幅で変動変位を与えるようにしてもよい。

環状ボックス（４７）とノズル（５０，５１）とから成る組立体を冷却室の外壁 （４３）の囲りに位置決めするために、鋳型（４１）のフランジ（７３）を支え るフランジ（７２）から成る冷却室の上方部分（７１）を取外し可能とすること ができる。そして、これを、第４図に示すように、環状入口区域のレベルで下方 部分に重ねることによって組立てることができる。図示していない公知のシール と結合手段を用いて、これら２つの外壁部分を一体且つ流体漏れのない状態に結 合する。同様に、環状ボックス（４７）は環状カバー（７４）を有しており、こ のカバーは取外し可能になっていて、ノズルの下流側の環状通路（５７，５８） の非回転壁要素（６１，６２）と、これら壁要素の湾曲延長部（６７，６８）を 形成する環状部材（７５）との位置決めを可能とし、交換を可能としている。こ の部材（７５）はまた、各ノズル（５０，５１）の２つの壁（７６，７７）の一 方を形成する。

この部材は、環状的に配置され、非常に厚さが薄く、ノズルへの流体供給の妨げ とならないように半径方向を向いた支持部材（７ｇ、７９）によってボックス内 に保持されている。これらの支持部材は、ボックス（４７）の底壁（８２）と蓋 （７４）に設けられたハウジング＜８０．８１）に係合している。この蓋（７４ ）は、図示していない公知の手段によってボックスに対して密封状態で結合され ている。

本発明の装置はその範囲を逸脱することなしに、種々の変形が可能である。特に 、ノズル、環状通路の配置、流体入口開口及び環状入口区域から成る流体導入手 段には多数の変形が可能である。用いられる流体は、必要により添加剤を加えた 水や、他の流体であってよい。ノズルの特性や、固定部品及び可動部品間の間隙 は、特に使用する液体に応じて種々変えることが可能である。

本発明はさらに、金鋳型の周囲に配置された環状冷却室内に冷却流体を導入しな がら回転鋳型を用いて高温の液体を鋳造する方法にも関するものである。この方 法は、特に鋼のような金属や合金の連続鋳造に適用されるものである。

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国際調査報告　ＦＲ８７００３６６ ＳＡ　１８９５９ 国際調査報告 国際調査報告 ＦＲ３７００３６６ ↓ ！ □ １　！ □ ：　ｊ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．鋼管の高温の液体を鋳造するために用いられる回転鋳型の冷却室に流体を導 入する装置であって、前記冷却室が鋳型壁とこれを取り囲む外壁との間に構成さ れた環状空間によって形成され、この外壁には鋳型の回転軸線と一致する軸線を 有する一つの円周上に分布された冷却流体入口開口と少なくとも１つの前記流体 のための出口開口とが形成されている装置において、冷却室への入口を構成する 流体入口開口（４４、４５）の近傍で外壁（４３）を取り囲む回転しない非回転 環状ボックス（４７）を有し、上記流体入口開口の上流側にはスロート形状の環 状入口区域（４６）が形成されており、前記ボックスは２つの環状ノズル（５０ 、５１）を有し、これらノズルの各々は、冷却室の外部壁と環状ボックスと一体 の少なくとも１つの非回転壁（６１、６２）との間に構成される環状通路（５７ 、５８）に流出する流体出口オリフィス（５５、５）を有しており、前記頂状通 路の上流端（６３、６４）は外部空間と連通し、下流端は上記環状入口区域と連 通しており、ノズルの上記出口オリフィスは、そこから流出する流体膜が上記下 流端の方向で上記環状通路を通過するような向きに形成されていることを特徴と する装置。
2. ２．前記環状ボックス内の流体圧力が、各ノズルの出口における環状の流体膜の 変位速度が少なくとも２５ｍ／ｓとなるように調整されていることを特徴とする 請求項１に記載の装置。
3. ３．前記ノズルの各出口オリフィスの巾（ｅ１）が最も狭い部分で０．６〜１ｍ ｍの間に構成され、ノズルのノズル口部の下流の環状通路の巾（ｅ２）が最も狭 い部分でｅ１≦ｅ２≦１．５ｅ１となるように構成されていることを特徴とする 請求項１又は２に記載の装置。
4. ４．前記ノズルの上流の環状通路の巾（ｅ３）が最も狭い部分で（ｅ２）以下に 構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. ５．各ノズルの下流の環状通路の長さ（Ｌ１）がＬ１≦５ｅ２であるように構成 されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項の装置。
6. ６．対応するノズルの口部の下流での各環状通路の非回転壁が、流体路を環状入 口区域の方向に向ける湾曲区域によって、下流方向に延在していることを特徴と する請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. ７．高温の鋼等の液体を鋳造するための回転鋳型の環状冷却室であって、この冷 却室の外壁が流体入口開口と流体出口開口とを有している冷却室に流体を導入す る方法であって、冷却流体の環状膜が環状オリフィスから、このオリフィスの出 口で少なくとも２５ｍ／ｓに等しい速度で、壁の少なくとも１つがこのオリフィ スに対して回転運動をする環状通路に噴出され、この通路はオリフィスの上流で 外部空間と連通し、下流側で、冷却室に流体を取り入れるための開口の上流で外 壁に形成された環状入口区域に連通しており、環状の流体取入開口の下流の環状 通路が、前記環状オリフィスと少なくとも等しく、この巾の２倍を超えない巾を もち、自身の巾の少なくとも５倍に等しい長さを有することを特徴とする方法。
8. ８．環状の膜又は流れの形で環状通路内に導入される流体の割合と、環状冷却室 から流体を流出するための出口開口の総断面積が、この冷却室内の圧力が流体入 口開口の近傍で約０．５〜１．５バールの相対圧となるように調整されているこ とを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ９．冷却流体が水であることを特徴とする請求項８に記載の方法。