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JP-2026514568-A - 鋳型体

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Abstract

本発明は、金属を連続鋳造するための鋳型体（１）であって、上端部（４）と下端部（５）との間に長手方向Ｌを有し、鋳型体（１）の外面（６）の少なくとも１つの部分領域が、冷却を改善するために冷却構造（７，７ａ）を備えているものに関する。冷却構造（７）は、開き角をなして対向する２つの脚部と１つの先端部とを有する少なくとも１つのＶ字状領域を備え、先端部が、下端部（５）に向けられている。

Inventors

  • ヴォブカー・ハンス－ギュンター
  • マイヤー・ツー・ファルヴィヒ・ヨーナス
  • コルベック・ディートマー
  • フーゲンシュット・ゲルハルト
  • ティーレ・アルント

Assignees

  • クノーヴァ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20240424
Priority Date
20230428

Claims (16)

  1. 金属を連続鋳造するための鋳型体（１）であって、鋳造方向の上端部（４）と下端部（５）との間に長手方向（Ｌ）を有し、鋳型体（１）の外面（６）の少なくとも１つの部分領域が、冷却を改善するために冷却構造（７，７ａ）を備えており、冷却構造（７，７ａ）が、開き角（Ｗ１）をなして対向する２つの脚部（１１，１１ａ～ｃ，１２，１２ａ～ｃ）と１つの先端部（１３，１３ａ～ｃ）とを有する少なくとも１つのＶ字状領域（１０，１０ａ～ｃ）を備え、先端部（１３，１３ａ～ｃ）が、下端部（５）に向けられているものにおいて、 Ｖ字状領域（１０，１０ａ～ｃ）が、外面（６）における溝（１４）として形成され、溝幅（Ｂ１）と溝深さ（Ｔ１，Ｔ２）を備えること、を特徴とする鋳型体（１）。
  2. 複数のＶ字状領域（１０，１０ａ～ｃ）が、長手方向（Ｌ）に相前後して及び／又は長手方向（Ｌ）に対して横に相並んで配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の鋳型体（１）。
  3. 相並んで配置されたＶ字状領域（１０ａ～ｃ）が、互いに接続されて波構造を構成すること、を特徴とする請求項２に記載の鋳型体（１）。
  4. 長手方向（Ｌ）に対して横に相並んで配置されたＶ字状領域（１０ａ～ｃ）の数は、１～５０、特に１～１０であること、を特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  5. Ｖ字状領域の開き角（Ｗ１）は、３０°～１５０°の範囲内にあること、を特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  6. 先端部（１３，１３ａ～ｃ）が、Ｒを付けられていること、を特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  7. 長手方向（Ｌ）に相前後して配置された２つのＶ字状領域（１０，１０ａ～ｃ）の脚部（１１，１１ａ～ｃ，１２，１２ａ～ｃ）が、互いに平行に延在すること、を特徴とする請求項１～６のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  8. 溝幅（Ｂ１）が、２～１０ｍｍの範囲内にあり、溝深さ（Ｔ１，Ｔ２）が、０．１～２ｍｍの範囲内にあること、を特徴とする請求項１～７のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  9. 溝（１４）の冷却剤が流れて来る側（１５）の溝深さ（Ｔ１）は、溝（１４）の他方の側（１６）よりも大きいこと、を特徴とする請求項１～８のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  10. 隣接するＶ字状領域（１０，１０ａ～ｃ）の互いに平行に延在する脚部（１１，１１ａ～ｃ，１２，１２ａ～ｃ）間の距離（Ａ２）が、少なくとも溝幅（Ｂ１）に一致すること、を特徴とする請求項１～９のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  11. 鋳型体（１）が、上端部（４）から下端部（５）までの長さ（Ｌ２）を備え、冷却構造（７，７ａ）が、長さ（Ｌ２）の最大３０％にわたって延在すること、を特徴とする請求項１～１０のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  12. 冷却構造（７，７ａ）が、上端部（４）から５０ｍｍ未満の距離（Ａ１）を置いて始まること、を特徴とする請求項１～１１のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  13. 鋳型体（１）が、鋳型チューブであり、外面（６）が、複数の側面（８，９）を備え、冷却構造（７，７ａ）が、複数の側面（８，９）に配置され、側面（８，９）が、異なる冷却構造（７，７ａ）を備えること、を特徴とする請求項１～１２のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  14. 冷却構造（７，７ａ）が、異なる開き角（Ｗ１）を備えること、を特徴とする請求項１３に記載の鋳型体（１）。
  15. 鋳型体（１）が、鋳型プレートであること、を特徴とする請求項１～１３のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。
  16. 流れ方向（Ｓ）で溝（１４）の上流及び任意選択的に付加的に溝（１４）の下流で、隆起部（１８）が外面（６）に形成されていること、を特徴とする請求項１～１５のいずれか１つに記載の鋳型体（１）。

Description

本発明は、請求項１の前段部分内の特徴による金属を連続鋳造するための鋳型体に関する。 金属を連続鋳造するための鋳型体は、単独（鋳型チューブ）で、又は他の鋳型体（鋳型プレート）と組み合わせて、鋳造方向の上端部と下端部とを有する型穴を画成する。鋳型体は、外側を冷却される。鋳型体は、ほとんどが銅から成り、金属溶湯の熱を鋳型内側から鋳型外側に輸送するとの課題を有する。ここでは、鋳型外側から冷却媒体への熱伝達係数が、決定的な役割を果たす。冷却媒体は、通常は、閉じた回路内を案内される水である。水は、典型的に６～１４ｍ／ｓの流速で流れ、部分的に、鋳型体の外面において若干速く乱流で流れる。３～７ＭＷ／ｍ２のモールドレベルの領域内の熱流束密度が一般的である。冷却水は、約１０ｍ／ｓの速度で鋳型外壁と接触し、この間に６～１２Ｋの分だけ加熱される。鋳型の外壁の温度は、通常は１２０～３００℃であり、内側は約２５０～４５０℃である。鋳型体の壁厚は、フォーマットに依存する。壁厚は、鋳型チューブの場合、通常は、鋳造フォーマットの８～１２％であり、従って、１０～最大３５ｍｍの冷却水までの距離を備える。鋳型チューブは、典型的に、７００ｍｍ～１２００ｍｍの長さを有する。 独国特許第１９５０８１６９号明細書は、冷却側の表面が異なる形状及び／又は凹部を有する構造を備えた金属を連続鋳造するための鋳型を開示する。凹部は、流れの乱流に影響を及ぼす。凹部は、鋳型の外表面を、これにより冷却を拡大する。 独国特許第１９５０８１６９号明細書 第１の実施形態の鋳型チューブの形態の鋳型体の斜視図図１の鋳型チューブの上端部の側面図鋳型体の第２の実施形態の斜視図図３の鋳型体の上端部の領域内の側面図図４の鋳型体の溝を通る断面図溝の第２の実施形態の断面図溝の第３の実施形態の断面図溝の第４の実施形態の断面図鋳型プレートの形態の鋳型体図９の鋳型体の斜視図 図１は、金属を連続鋳造するための鋳型チューブの形態の鋳型体１を示す。鋳型体１は、矩形の横断面を有し、その壁３により、鋳型体１の上端部４から下端部５まで延在する矩形の型穴２を画成する。鋳型体１は、長手方向Ｌに若干曲げられている。液体金属用の鋳造方向Ｇは、上端部４から下端部５に向かって延在する。外側を、鋳型体１は、冷却水によって冷却される。冷却水の流れ方向Ｓは、鋳造方向Ｇとは逆方向である。 鋳型体１は、銅から成る。鋳型体は、外面６の図示した側面８，９のそれぞれに存在する冷却構造７を除いて、実質的に平滑な外面６を有する。側面８，９に図示した両冷却構造７は、同一である。不可視の側面に、同じ冷却構造７が存在する。 冷却構造７は、鋳型チューブ１の長さＬ２の約３分の１に相当する長手方向Ｌに測定した長さＬ１を有する。冷却構造７は、上端部４から約５０ｍｍの距離Ａ１のところから始まる。 図３は、側面図で冷却構造７の詳細な構造を示す。冷却構造７は、長手方向Ｌに相前後して配置された複数のＶ字状領域１０から成る。各Ｖ字状領域１０は、等しい長さの２つの脚部１１，１２と、両脚部１１，１２を互いに接続するＲを付けた１つの先端部１３とを有する。先端部１３は、下端部５に向かって、即ち流れ方向Ｓとは反対方向に向けられている。これにより、冷却構造７の下の領域では、冷却構造７はＶ字状である。冷却構造７の上端部では、冷却構造７は、その上の幅にわたって実質的に平行に、かつ上端部４に対して距離を置いて終了する。上のＶ字状領域１０の脚部１１，１２の長さは、側面８の中央に向かって段階的に減少し、これにより、中央のＶ字状領域１０は、実質的に、下に向かって、即ち鋳造方向に隣接するＶ字状領域１０よりも小さくかつ狭くなる。 Ｖ字状領域１０は、外側面６のこの側面８上で、鋳型体１の側面８の測定された外側の幅の約８０％にわたって延在する。鋳型体１は、隣接する側面８，９の間に、外側にＲを付けた角部／縁部を有し、これら角部／縁部は、本発明の意味の冷却構造７を備えていない。冷却構造７は、鋳型体１のＲを付けた縁部に対して平行に距離を置いて終了する。 この実施例の場合、１０～２０個の、具体的には１７個のＶ字状領域７が、長手方向Ｌに相前後して配置されている。全てのＶ字状領域１０は、同じ開き角Ｗ１を有し、この開き角は、本発明による構成の鋳型チューブの場合、３０°～１５０°であり得る。この実施例の場合、開き角は、９０°である。平行な配置及び同一の開き角Ｗ１により、先端部１３の一方の側に配置された全ての脚部１２もしくは他方の側に配置された脚部１１は、互いに平行に位置する。脚部１１，１２もしくはＶ字状領域１０は、それぞれ、外面６における溝１４として形成されている。溝１４のそれぞれは、同じ溝幅Ｂ１及び溝深さＴ１を有する。図５は、溝１４を横断面で示す。溝は、４．６ｍｍの溝幅Ｂ１と１．５ｍｍの溝深さＴ１を有する。溝底は、２．５ｍｍの半径でＲを付けて形成されている。 図６は、矩形の溝を有する実施例を示す。ここで、溝幅Ｂ１は、溝深さＴ１と同様に一定である。 図７の実施例は、一定の溝幅Ｂ１で、溝１４の一方の側１５の溝深さＴ１が、溝深さＴ２を有する反対の側１６よりも大きい深さＴ１を備える点で、図６の実施例とは異なる。これにより、横断面は台形である。画面で下の側１５は、冷却剤が最初に流れて来る側である。 溝幅Ｂ１は、２～１０ｍｍの範囲内にあるが、溝深さは、０．１～２ｍｍの範囲内にある。図５及び６の実施例の場合、溝深さに関する記載は、溝の最深部に関する。図７の実施形態の場合、小さい方の溝深さＴ２は、少なくとも０．１ｍｍである。他方の側１５の溝深さＴ２は大きい。 互いに平行に延在する２つの脚部１１，１２間の距離Ａ２は、溝幅Ｂ１と同じ大きさである。距離Ａ２は、脚部１１，１２の長手方向の経路に対して垂直に測定される。 図１及び２の実施例の場合、それぞれの側面８，９に対する冷却構造７の配置は、それぞれの側面８，９の中心長手方向軸に対して鏡面対称である。冷却構造７は、側面８，９の左縁部及び右縁部に対してそれぞれ同じ距離を有し、脚部１１，１２も、常に同じ長さであり、これにより、先端部１３は、それぞれの側面８，９上の中心長手方向軸内に常に位置する。 図２及び４は、鋳型体１、即ち鋳型チューブが、同じ基本形状、長さ及び形を備える選択的な実施例を示す。それ故、図１及び３の実施例の説明を参照する。違いは、長手方向に対して横に並べて配置された複数のＶ字状領域１０ａ～ｃを備える、異なるように構成された冷却構造７ａにある。Ｖ字状領域１０ａ～ｃのそれぞれは、先端部１３ａ～ｃと脚部１１ａ～ｃ，１２ａ～ｃとを有する。互いに隣接する脚部１１ａ～ｂ，１２ｂ～ｃは、弧部１７によって互いに接続され、これにより、波構造が生じる。全ての脚部１１ａ～ｃ、１２ａ～ｃが同じ長さであるので、均一な波構造が得られる。弧部１７及び先端部１３ａ～ｃは同一に形成されている。 この実施例の場合、冷却構造７ａは、第１の実施例における冷却構造７と同じ幅を有する。冷却構造７ａは、鋳造チューブ１の上端部４から同じ距離Ａ１を置いて始まる。冷却構造７ａの下端部は、著しく小さい三重のＶ字状領域１０ａ～ｃであるために、多少波状であるが、図１の実施例でのように、完全にＶ字状ではない。しかしながらこの場合も、冷却構造７ａは、ほぼ鋳型体１の長さＬの約３分の１にわたって延在する。Ｖ字状領域１０ａ～ｃの構造に関して、溝１４の可能な横断面を示す図５～７の説明を参照する。 長手方向に連続するＶ字状領域１０ａ～ｃの開き角Ｗ１及び距離Ａ２に関して、第１の実施例の説明を参照する。従って、図２及び４の構成は、長手方向Ｌに対して横に相並んで配置されたＶ字状領域１０だけでなく、付加的に長手方向Ｌに相前後して配置されたＶ字状領域も示す。この実施例では、長手方向に相前後して配置された１４個のＶ字状領域と、相並んで配置されたそれぞれ３個のＶ字状領域１０ａ～ｃである。 図１及び２の実施例でのように、冷却構造７ａは、下から、即ち鋳造方向Ｇとは反対方向に流れて来る。 図８は、外面６に付加的な隆起部１８を有する実施形態を示し、隆起部１８は、流れ方向Ｓで溝１４の上流に位置する。隆起部１８は、０．１～１ｍｍの高さＨ１を有する。隆起部は、半円形の横断面を有し、直接的に、即ち距離を置かずに、溝１４に隣接する。隆起部は、渦を発生させるために使用される。 図９及び１０は、前記冷却構造７を有する鋳型体１の別の例として、鋳型プレートを２つの異なる図で示す。冷却構造は、上端部４及び下端部５から距離を置いて配置され、メニスカスの高さのところで外面６上に位置する。冷却構造７は、鋳型プレートの長さの一部だけにわたって延在するが、鋳型プレートのほぼ全幅にわたって延在する。冷却剤の流れ方向Ｓは、鋳型体１の下端部５から上端部４に向いている。合計で６個の同一のＶ字状領域が、横方向に相並んで配置され、７個のＶ字状領域が、長手方向に相前後して配置されている。相並んで配置された領域は、互いに接続され、これにより、外面６上にジグザグ構造が生じる。 本発明は、請求項１の前段部分内の特徴による金属を連続鋳造するための鋳型体に関する。 金属を連続鋳造するための鋳型体は、単独（鋳型チューブ）で、又は他の鋳型体（鋳型プレート）と組み合わせて、鋳造方向の上端部と下端部とを有する型穴を画成する。鋳型体は、外側を冷却される。鋳型体は、ほとんどが銅から成り、金属溶湯の熱を鋳型内側から鋳型外側に輸送するとの課題を有する。ここでは、鋳型外側から冷却媒体への熱伝達係数が、決定的な役割を果たす。冷却媒体は、通常は、閉じた回路内を案内される水である。水は、典型的に６～１４ｍ／ｓの流速で流れ、部分的に、鋳型体の外面において若干速く乱流で流れる。３～７ＭＷ／ｍ２のモールドレベルの領域内の熱流束密度が一般的である。冷却水は、約１０ｍ／ｓの速度で鋳型外壁と接触し、この間に６～１２Ｋの分だけ加熱される。鋳型の外壁の温度は、通常は１２０～３００℃であり、内側は約２５０～４５０℃である。鋳型体の壁厚は、フォーマットに依存する。壁厚は、鋳型チューブの場合、通常は、鋳造フォーマットの８～１２％であり、従って、１０～最大３５ｍｍの冷却水までの距離を備える。鋳型チューブは、典型的に、７００ｍｍ～１２００ｍｍの長さを有する。 独国特許第１９５０８１６９号明細書は、冷却側の表面が異なる形状及び／又は凹部を有する構造を備えた金属を連続鋳造するための鋳型を開示する。凹部は、流れの乱流に影響を及ぼす。凹部は、鋳型の外表面を、これにより冷却を拡大する。 米国特許第５２０７２６６号明細書は、外面の部分領域が、冷却を改善するために冷却構造を備えている、金属を連続鋳造するための鋳型体を開示する。冷却構造は、平企画をなして対向する２つの脚部と１つの先端部とを有する少なくとも１つのＶ字状領域を有し、先端部は、過端部に向けられている。Ｖ字状領域は、外面における溝として形成され、幅と深さを有する。溝を通って、冷却剤が流れる。溝は、支持プレートによって覆われている。 更に、従来技術については、中国特許出願公開第１１３７９８４５１号明細書及び韓国公開特許第２０１６００５７号公報を挙げることができる。 独国特許第１９５０８１６９号明細書米国特許第５２０７２６６号明細書中国特許出願公開第１１３７９８４５１号明細書韓国公開特許第２０１６００５７号公報 第１の実施形態の鋳型チューブの形態の鋳型体の斜視図図１の鋳型チューブの上端部の側面図鋳型体の第２の実施形態の斜視図図３の鋳型体の上端部の領域内の側面図図４の鋳型体の溝を通る断面図溝の第２の実施形態の断面図溝の第３の実施形態の断面図溝の第４の実施形態の断面図鋳型プレートの形態の鋳型体図９の鋳型体の斜視図 図１は、金属を連続鋳造するための鋳型チューブの形態の鋳型体１を示す。鋳型体１は、矩形の横断面を有し、その壁３により、鋳型体１の