特許 5796149 連続鋳造用鋳型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5796149

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】連続鋳造用鋳型

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/04 20060101AFI20151001BHJP

   B22D 11/059 20060101ALI20151001BHJP

   B22D 11/115 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   B22D11/04 311H

   B22D11/059 120B

   B22D11/115 A

   B22D11/04 311D

   B22D11/04 317Z

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-516349(P2015-516349)

(86)(22)【出願日】2015年3月24日

(86)【国際出願番号】JP2015058874

【審査請求日】2015年7月3日

(31)【優先権主張番号】特願2014-61732(P2014-61732)

(32)【優先日】2014年3月25日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000176626

【氏名又は名称】三島光産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(72)【発明者】

【氏名】筒江 修

(72)【発明者】

【氏名】井上 秀典

(72)【発明者】

【氏名】平野 新一

(72)【発明者】

【氏名】黒木 潤二

(72)【発明者】

【氏名】吉隆 剛

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２２４８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７９５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−９６３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−２５１６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１８４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−７８７９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １１／００−１１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記長辺側支持機構には前記銅板Ａに当接して直接支持する取付け部材Ａを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ａの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記取付け部材Ａの水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ａの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも１０倍とし、しかも、前記銅板Ａは、熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成され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、前記取付け部材Ａの水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ａの水平軸回りの断面二次モーメントの６０倍以下とすることを特徴とする連続鋳造鋳型。

【請求項3】

対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記長辺側支持機構には前記銅板Ａに当接して直接支持する取付け部材Ａを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ａの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記長辺側支持機構の水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ａの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも３０倍とし、しかも、前記銅板Ａは、熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成されていることを特徴とする連続鋳造鋳型。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造鋳型において、前記長辺側支持機構内に溶鋼の電磁撹拌装置が設けられていることを特徴とする連続鋳造鋳型。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続鋳造鋳型において、前記銅板Ａは前記取付け部材Ａに複数の締結手段を介して固定され、縦横に隣り合う前記締結手段間の間隔は、長くても１２０ｍｍであることを特徴とする連続鋳造鋳型。

【請求項6】

対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記短辺側支持機構には前記銅板Ｂに当接して直接支持する取付け部材Ｂを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ｂの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記取付け部材Ｂの水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ｂの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも１０倍とし、しかも、前記銅板Ｂは、熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成されていることを特徴とする連続鋳造鋳型。

【請求項7】

対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記短辺側支持機構には前記銅板Ｂに当接して直接支持する取付け部材Ｂを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ｂの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記短辺側支持機構の水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ｂの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも３０倍とし、しかも、前記銅板Ｂは、熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成さ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、鋳造時に発生する熱変形を抑制した連続鋳造用鋳型に関する。

【背景技術】

【0002】

対向配置される長辺側の銅板と、長辺側の銅板の間に対向配置される短辺側の銅板から構成された鋳型空間内に溶鋼を注湯して鋳片を鋳造する場合、溶鋼の凝固過程において凝固収縮が発生するため、溶鋼の鋳型接触面側に形成される凝固シェル（鋳片）と鋳型（銅板）内面との間に隙間が生じる。そして、隙間が生じると、凝固シェルの隙間に対向した部分では、冷却効率が低下するため凝固遅れが発生し（凝固シェルの厚みの成長が遅れ）、鋳片割れに発展するという問題がある。更に、鋳造中に凝固シェルが割れると、内部から溶鋼が漏れ出すという事故の虞も生じる。そこで、各銅板の鋳造中における熱変形分を考慮して、各銅板の内側面（鋳型空間を取り囲む面）にそれぞれ凝固シェルの凝固収縮プロフィール（単に、収縮プロフィールともいう）を近似したマルチテーパを形成して、凝固シェルと鋳型内面との間に隙間が発生することを抑制した連続鋳造鋳型が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−４９３８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、マルチテーパ付の連続鋳造鋳型を使用して鋳片を鋳造しても、例えば、長辺側の銅板を支持する長辺側支持機構内に電磁撹拌装置が組込まれた連続鋳造鋳型により鋳片を鋳造した場合、鋳片のコーナー部に割れが発生するという問題が依然存在している。そこで、長辺側の銅板をそれぞれ支持する長辺側支持機構までを含んだ部分を解析対象として鋳造時の熱変形解析を行なったところ、鋳片のコーナー部に割れが発生する操業では連続鋳造鋳型が大きく熱変形していることが判った。これは、長辺側支持機構内に電磁撹拌装置を収納するための空間部を設けたため、長辺側支持機構の曲がり剛性が低下したことが要因と解され、長辺側の銅板の内側面に形成したマルチテーパの形状が鋳造時に大きく崩れ、長辺側の銅板と短辺側の銅板のコーナ部では、凝固シェルとの間に大きな隙間が形成されることが予想される。このため、鋳片のコーナー部に発生する割れを防止するためには、鋳造中に銅板に発生する熱変形を、銅板の内側面に形成したマルチテーパと凝固シェルとの接触状態が維持される程度にまで抑制することが重要であることが判明した。

【0005】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳造時に銅板に発生する熱変形を抑制して、鋳型内に形成される凝固シェルと鋳型の内側面との間に大きな隙間が形成されることを防止した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】

前記目的に沿う第１の発明に係る連続鋳造鋳型は、対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記長辺側支持機構には前記銅板Ａに当接して直接支持する取付け部材Ａを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ａの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記取付け部材Ａの水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ａの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも１０倍とする（そして、上限は２０〜６０倍とするのが好ましい）。

【0007】

前記目的に沿う第２の発明に係る連続鋳造鋳型は、対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記長辺側支持機構には前記銅板Ａに当接して直接支持する取付け部材Ａを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ａの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記長辺側支持機構の水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ａの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも３０倍とする（そして、上限は６０倍とするのが好ましい）。

【0008】

第１、第2の発明に係る連続鋳造鋳型において、前記長辺側支持機構内に溶鋼の電磁撹拌装置を設けることができる。

【0009】

第１、第2の発明に係る連続鋳造鋳型において、前記銅板Ａは前記取付け部材Ａに複数の締結手段を介して固定され、縦横に隣り合う前記締結手段間の間隔は、長くても１２０ｍｍであることが好ましい。
そして、第１、第２の発明に係る連続鋳造鋳型において、前記銅板Ａは、熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成されている。

【0010】

前記目的に沿う第３の発明に係る連続鋳造鋳型は、対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記短辺側支持機構には前記銅板Ｂに当接して直接支持する取付け部材Ｂを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ｂの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記取付け部材Ｂの水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ｂの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも１０倍とする（そして、上限は２０〜６０倍とするのが好ましい）。

【0011】

前記目的に沿う第４の発明に係る連続鋳造鋳型は、対向配置される長辺側の銅板Ａと、該銅板Ａの間に対向配置される短辺側の銅板Ｂと、前記銅板Ａ及び前記銅板Ｂをそれぞれ支持する長辺側支持機構及び短辺側支持機構を有し、前記短辺側支持機構には前記銅板Ｂに当接して直接支持する取付け部材Ｂを備える連続鋳造鋳型において、
前記銅板Ｂの厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、
前記短辺側支持機構の水平軸回りの断面二次モーメントを、前記銅板Ｂの水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも３０倍とする（そして、上限は６０倍とするのが好ましい）。

【0012】

そして、第３、第４の発明に係る連続鋳造鋳型において、前記銅板Ｂは、熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成されている。

【発明の効果】

【0013】

第１の発明に係る連続鋳造鋳型においては、銅板Ａの厚さを、８ｍｍを超え３５ｍｍ未満にすると共に、銅板Ａを直接支持する取付け部材Ａの断面二次モーメントを、銅板Ａの断面二次モーメントの少なくとも１０倍とするので、鋳造時に銅板Ａに発生する熱変形が取付け部材Ａにより抑制でき、第２の発明に係る連続鋳造鋳型においては、銅板Ａの厚さを、８ｍｍを超え３５ｍｍ未満にすると共に、銅板Ａを支持する長辺側支持機構の断面二次モーメントを、銅板Ａの断面二次モーメントの少なくとも３０倍とするので、鋳造時に銅板Ａに発生する熱変形が長辺側支持機構により抑制できる。このため、例えば、銅板Ａの表面に収縮プロフィールを近似したテーパを形成しても、テーパの形状の崩れを抑制でき、鋳型空間内に形成される凝固シェルと銅板Ａの表面との間に大きな隙間が形成されることが防止され、凝固シェルにおける凝固遅れの発生を防止して、鋳片のコーナー部に発生する割れを防止することが可能になる。

【0014】

第１、第２の発明に係る連続鋳造鋳型において、長辺側支持機構内に溶鋼の電磁撹拌装置が設けられている場合、鋳型空間内で溶鋼を撹拌しながら凝固させることができるので、不純物の介在や偏析が存在しない高品質の鋳片を製造することが可能になる。

【0015】

第１、第２の発明に係る連続鋳造鋳型において、銅板Ａが取付け部材Ａに複数の締結手段を介して固定され、縦横に隣り合う締結手段間の間隔が、長くても１２０ｍｍである場合、銅板Ａが熱変形することにより生じるうねりの幅を低減させることができる。これにより、例えば、銅板Ａ表面に収縮プロフィールを近似したテーパを形成しても、銅板Ａの表面に形成したテーパの形状の崩れを更に防止することが可能になる。

【0016】

第３の発明に係る連続鋳造鋳型においては、銅板Ｂの厚さを、８ｍｍを超え３５ｍｍ未満にすると共に、銅板Ｂを直接支持する取付け部材Ｂの断面二次モーメントを、銅板Ｂの断面二次モーメントの少なくとも１０倍とするので、鋳造時に銅板Ｂに発生する熱変形が取付け部材Ｂにより抑制でき、第４の発明に係る連続鋳造鋳型においては、銅板Ｂの厚さを、８ｍｍを超え３５ｍｍ未満にすると共に、銅板Ｂを支持する短辺側支持機構の断面二次モーメントを、銅板Ｂの断面二次モーメントの少なくとも３０倍とするので、鋳造時に銅板Ｂに発生する熱変形が短辺側支持機構により抑制できる。このため、例えば、銅板Ｂの表面に収縮プロフィールを近似したテーパを形成しても、テーパの形状の崩れを抑制でき、鋳型空間内に形成される凝固シェルと銅板Ｂの表面との間に大きな隙間が形成されることが防止され、凝固シェルにおける凝固遅れの発生を防止して、鋳片のコーナー部に発生する割れを防止することが可能になる。

【0017】

第１、第２の発明に係る連続鋳造鋳型において、銅板Ａが熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成されており、第３、第４の発明に係る連続鋳造鋳型において、銅板Ｂが熱伝導率が大きくても２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である銅合金素材で形成されているので、銅板Ａ、Ｂの厚さを８ｍｍを超え３５ｍｍ未満としても、銅板Ａ、Ｂの表面温度の過度な低下を抑制することができ、設定された凝固シェルの冷却速度を維持することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施例に係る連続鋳造鋳型の平面図である。

【図2】（Ａ）は同連続鋳造鋳型の長辺側の銅板の鋳造時における熱変形状態を示す模式図、（Ｂ）は長辺側の銅板、長辺側の銅板を直接支持する取付け部材にそれぞれ曲がり変形を与える曲げモーメントの説明図である。

【図3】銅板表面の幅方向中央に鋳造方向に沿って発生する熱変形の説明図である。

【図4】銅板表面の幅方向中央から幅方向に沿って発生する熱変形の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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例につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施例に係る連続鋳造鋳型１０は、対向配置される長辺側の銅板（銅板Ａ）１１、１２と、銅板１１、１２の間に対向配置される短辺側の銅板（銅板Ｂ）１３、１４と、銅板１１、１２及び銅板１３、１４をそれぞれ支持する長辺側支持機構（水箱ともいう）１７、１８及び短辺側支持機構２１、２２とを有し、長辺側支持機構１７、１８には銅板１１、１２に当接して直接支持する取付け部材（取付け部材Ａ）１５、１６及び取付け部材１５、１６を冷却する水冷部（図示せず）が、短辺側支持機構２１、２２には銅板１３、１４に当接して直接支持する取付け部材（取付け部材Ｂ）１９、２０及び取付け部材１９、２０を冷却する水冷部（図示せず）がそれぞれ備えられている。ここで、銅板１１〜１４の内側面により、上下に貫通する鋳型空間２３が形成され、銅板１１、１２の内側面及び銅板１３、１４の内側面のいずれか一方又は両方には、鋳型空間２３内に注入された溶鋼２４から形成される凝固シェル２５（図２参照）の凝固収縮プロフィールを近似したテーパが設けられている。以下、詳細に説明する。

【0020】

例えば、銅板１１〜１４の内側面には、鋳造時に銅板１１〜１４の長手方向（凝固シェルの引抜き方向）に沿って大きな温度勾配（温度分布）が発生する。このため、鋳造時の銅板１１〜１４の熱変形は、銅板１１〜１４の長手方向に形成される温度分布に依存して発生する。そして、銅板１１〜１４の内側面に形成される長手方向に沿った温度分布では、銅板１１〜１４の内側面において、溶鋼の湯面直下の部位に接する付近の領域の温度が一番高く、銅板１１〜１４の両端（上端、下端）に向けて温度は徐々に低下している。このため、鋳造時の銅板１１、１２（銅板１３、１４においても同様）の熱変形は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、銅板１１、１２に水平軸回り（銅板１１、１２の幅方向に平行な軸回り）の曲げモーメントMが作用した際の変形（曲がり変形）として近似できる。

【0021】

銅板１１、１２は、長辺側支持機構１７、１８に設けられた取付け部材１５、１６に当接すると共に、複数の締結手段の一例である締結ボルト（図示せず）を介して取付け部材１５、１６に固定（支持）されている。このため、銅板１１、１２が曲がり変形すると、銅板１１、１２を支持している取付け部材１５、１６も、銅板１１、１２の変形に倣って、即ち、取付け部材１５、１６に水平軸回り（取付け部材１５、１６の幅方向に平行な軸回り）の曲げモーメントM_Ｆが作用した際の変形（曲がり変形）として近似できる。しかし、取付け部材１５、１６の曲がり変形性（曲がり変形に対する抵抗性）と銅板１１、１２の曲がり変形性（曲がり変形に対する抵抗性）は異なるので、取付け部材１５、１６が銅板１１、１２の変形に倣って曲がり変形をすることに伴う反作用として、銅板１１、１２の曲がり変形性が、取付け部材１５、１６の曲がり変形に対する抵抗性の影響を受けることになる。

【0022】

銅板１１、１２の曲がり変形に対する抵抗性を定量的に示す曲がり剛性Ｄは、銅板１１、１２の弾性率及びポアソン比をそれぞれＥ、ν、銅板１１、１２の幅及び厚さをそれぞれｂ、ｈとすると、Ｄ＝Ｅｈ^３／（１２（１−ν^２））となる。ここで、銅板１１、１２に曲げモーメントＭが作用して発生する曲がり変形に関する断面二次モーメントＩは、ｂｈ^３／１２であるので、ＤはＩ・Ｅ／（１−ν^２）ｂとなる。同様に、取付け部材１５、１６が曲がり変形に対する抵抗性を定量的に示す曲がり剛性Ｄ_Ｆは、取付け部材１５、１６の弾性率及びポアソン比をそれぞれＥ_Ｆ、ν_Ｆ、取付け部材１５、１６の幅及び厚さをそれぞれＢ、Ｈとすると、Ｄ_Ｆ＝Ｅ_ＦＨ^３／（１２（１−ν_Ｆ^２））となる。ここで、取付け部材１５、１６に曲げモーメントM_Ｆが作用して発生する曲がり変形に関する断面二次モーメントＩ_Ｆは、ＢＨ^３／１２であるので、Ｄ_ＦはＩ_Ｆ・Ｅ_Ｆ／（１−ν_Ｆ^２）Ｂとなる。

【0023】

銅板１１、１２及び取付け部材１５、１６のそれぞれの曲がり剛性Ｄ、Ｄ_Ｆを調整することにより、銅板１１、１２の曲がり変形の抑制を図ろうとする場合、例えば、銅板１１、１２の曲がり剛性Ｄに対する取付け部材１５、１６の曲がり剛性Ｄ_Ｆの比（曲がり剛性比）を大きくする必要がある。そこで、曲がり剛性比Ｄ_Ｆ／Ｄを求めると、（Ｉ_Ｆ／Ｉ）・（Ｅ_Ｆ／Ｅ）・（ｂ／Ｂ）・（（１−ν^２）／（１−ν_Ｆ^２））となる。ここで、ν、ν_Ｆは０．３程度の値なので、（１−ν^２）／（１−ν_Ｆ^２）は１と近似でき、Ｄ_Ｆ／Ｄは、（Ｉ_Ｆ／Ｉ）・（Ｅ_Ｆ／Ｅ）・（ｂ／Ｂ）となる。ここで、Ｅ_Ｆ／Ｅは取付け部材１５、１６及び銅板１１、１２を形成する材質により、ｂ／Ｂは連続鋳造鋳型の寸法によりそれぞれ決定されので、Ｄ_Ｆ／Ｄを大きくするには、取付け部材１５、１６の断面二次モーメントＩ_Ｆを銅板１１、１２の断面二次モーメントＩに対して大きくする、即ち、銅板１１、１２の断面二次モーメントＩに対する取付け部材１５、１６の断面二次モーメントＩ_Ｆの比（断面二次モーメント比）を大きくする必要がある。

【0024】

そこで、現在使用されている種々の形状の連続鋳造鋳型から、一般的な形状の連続鋳造鋳型を想定して、連続鋳造時に発生する銅板１１〜１４及び取付け部材１５、１６、１９、２０にそれぞれ発生している熱変形（曲がり変形）を数値計算（例えば、有限要素法）により求めたところ、銅板１１〜１４の表面に形成した凝固シェル２５の凝固収縮プロフィールを近似したテーパが顕著に崩れないように、例えば、熱変形前後のテーパ間の最大ずれ率が１５％（臨界値）以下となるようにするには、断面二次モーメント比Ｉ_Ｆ／Ｉを１０以上にしなければならないことが判明した。なお、臨界値は、良好な品質の鋳片が得られた過去の鋳造実績から求めた実績値である。

【0025】

また、数値計算結果から、銅板１１、１２がそれぞれ取付け部材１５、１６に縦横に配置した複数の締結ボルトを介して固定されている場合、銅板１１、１２の裏面において、締結ボルト近傍では、取付け部材１５、１６の曲がり剛性Ｄ_Ｆの影響を受けて熱変形が抑制されるが、銅板１１、１２の裏面において、締結ボルト間の領域は自由に熱変形して、熱変形前後のテーパ間の最大ずれ率が臨界値を上回ることが確認できた。そこで、縦横に隣り合う締結ボルト間の間隔を変化させながら、銅板１１、１２の裏面における締結ボルト間の領域の熱変形を求めたところ、隣り合う締結ボルト間の間隔を１２０ｍｍ以下にすると、銅板１１、１２の裏面における締結ボルト間の領域の熱変形が小さくなり、熱変形前後のテーパ間の最大ずれ率を臨界値以下にできることが判った。なお、隣り合う締結ボルト間の間隔を６０ｍｍ未満としても、銅板１１、１２の裏面における締結ボルト間の領域の熱変形を大きく低減させることはできず、銅板１１、１２及び取付け部材１５、１６の加工コストの上昇、銅板１１、１２を取付け部材１５、１６に固定する際の取付け作業量の増大が生じる。このため、隣り合う締結ボルト間の間隔の下限値を６０ｍｍとした。
同様に、短辺側の銅板１３、１４を短辺側支持機構２１、２２の取付け部材１９、２０に締結ボルトを介して固定する場合、縦横に配置した複数の締結ボルトの隣り合う締結ボルト間の間隔の上限値は１２０ｍｍ、下限値は６０ｍｍとなる。

【0026】

断面二次モーメント比Ｉ_Ｆ／Ｉは、ＢＨ^３／ｂｈ^３と表せるので、銅板１１、１２の厚さを薄くすると、Ｉ_Ｆ／Ｉを大きくできる。このため、従来の連続鋳造鋳型では銅板の厚さを４０〜６０ｍｍとしていたが、銅板１１、１２の厚さを、８ｍｍを超え３５ｍｍ未満とした。ここで、長辺側の銅板１１、１２は長辺側支持機構１７、１８の取付け部材１５、１６を介して冷却されているので、銅板１１、１２の厚さが８ｍｍ以下では、銅板１１、１２の厚さ方向に発生する温度差が小さくなって、鋳造時の熱変形を抑えることはできるが、銅板１１、１２の表面温度が低くなり過ぎて、鋳造時に設定された凝固シェルの冷却速度を満足することが困難となる。一方、銅板１１、１２の厚さが３５ｍｍ以上では、銅板１１、１２の厚さ方向に発生する温度差が大きくなって、銅板１１、１２の熱変形が増大するので好ましくない。このため、銅板１１、１２の厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満（短辺側の銅板１３、１４も同様）とした。

【0027】

銅板１１、１２（銅板１３、１４も同様）は、熱伝導率が２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下となる銅合金素材（銅系合金）で形成する。銅板１１、１２の熱伝導率の上限値を２４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃とすることにより、従来の連続鋳造鋳型で使用する銅板の厚さと比べて、銅板１１、１２の厚さを８〜３５ｍｍと薄くしても、銅板１１、１２の表面温度の過度な低下を抑制することができる。また、銅板１１、１２の熱伝導率の下限値は、１４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である。これにより、銅板１１、１２の厚さを８〜３５ｍｍと薄くしても、凝固シェルの冷却速度を、従来の連続鋳造鋳型の場合に設定された冷却速度の範囲内に維持することができ、鋳片の生産性を維持することができる。

【0028】

銅板１１、１２の曲がり変形の抑制を、銅板１１、１２及び取付け部材１５、１６のそれぞれの曲がり剛性Ｄ、Ｄ_Ｆを調整することにより達成しているので、取付け部材１５、１６を備えた長辺側支持機構１７、１８の内部に空間部２６、２７を形成することができる。このため、空間部２６、２７内に溶鋼２４を電磁撹拌する電磁撹拌装置（図示せず）を収納することができる。これにより、鋳型空間２３内の溶鋼２４を撹拌しながら鋳型空間２３内に凝固シェルを形成すると共に、凝固シェルと銅板１１〜１４の内側面との間に大きな隙間が発生するのを防止して、凝固シェルの凝固遅れの発生がなく、不純物の介在や偏析が存在しない高品質の鋳片を製造することができる。

【実験例】

【0029】

連続鋳造鋳型の長辺側の銅板の鋳造時の熱変形を、有限要素法により求めた。ここで、銅板のサイズは、鋳造方向に沿った長さが９００ｍｍ、幅が２４５０ｍｍ、厚さが２７ｍｍ、銅板を支持する取付け部材のサイズは、鋳造方向に沿った長さが９００ｍｍ、幅が２５００ｍｍ、厚さが８５ｍｍであり、断面二次モーメント比は約３２である。また、銅板を取付け部材に固定する締結ボルトの間隔は９０ｍｍである。銅板表面の幅方向中央付近に配設した締結ボルト間の中央部位において、鋳造方向に沿って発生する熱変形の状態を図３に（●で）、銅板表面の上端から下方２００ｍｍの高さ位置において、幅方向中央から幅方向に沿って発生する熱変形の状態（幅方向中央から幅方向に沿って９７５ｍｍまでの範囲）を図４に（●で）それぞれ示す。図３から、銅板表面に鋳造方向に沿って発生する熱変形により発生する最大反り幅は約０．４ｍｍであり、凝固シェルとの接触領域における熱変形による反り量は約０．１ｍｍ以下となることが判る。また、図４から、銅板表面に幅方向中央から幅方向に沿って発生する熱変形による最大反り幅は約０．２８ｍｍとなることが判る。

【0030】

比較例として、長辺側の銅板の厚さを４０ｍｍ、取付け部材の厚さを８０ｍｍとし（従って、断面二次モーメント比は約８）、締結ボルトの間隔を２００ｍｍとした連続鋳造鋳型において、鋳造時に長辺側の銅板に生じる熱変形を有限要素法により求めた。銅板表面の幅方向中央付近に配設した締結ボルト間の中央部位において、鋳造方向に沿って発生する熱変形の状態を図３に（◇で）、銅板表面の上端から下方２００ｍｍの高さ位置において、幅方向中央から幅方向に沿って発生する熱変形の状態（幅方向中央から幅方向に沿って９７５ｍｍまでの範囲）を図４に（◇で）それぞれ示す。図３に示すように、銅板表面に鋳造方向に沿って発生する熱変形により発生する最大反り幅は約０．９ｍｍとなった。また、図４に示すように、銅板表面に幅方向中央から幅方向に沿って発生する熱変形による最大反り幅は約０．７６ｍｍとなった。従って、実験例では比較例に対して、銅板表面に鋳造方向に沿って発生する熱変形により発生する最大反り幅を約５５％、銅板表面の上端から下方２００ｍｍの高さ位置において、幅方向中央から幅方向に沿って発生する熱変形による最大反り幅を約５９％それぞれ低減できることが確認できた。

【0031】

以上、本発明を、実施例を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施例又は実験例に記載した構成に限定されるものではなく、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例や変形例も含むものである。
更に、本実施例とその他の実施例や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、銅板が、長辺側支持機構に設けられた取付け部材に固定されていることから、銅板の曲がり変形に対する抵抗性を取付け部材の曲がり剛性で評価したが、取付け部材を構成部材の一つとする長辺側支持機構の曲がり剛性で評価することもできる。

【0032】

長辺側支持機構の曲がり剛性Ｄ_Ｓは、長辺側支持機構を構成する素材の弾性率及びポアソン比をそれぞれＥ_Ｓ、ν_Ｓ、長辺側支持機構の幅及び厚さをそれぞれＢ_Ｓ、Ｈ_Ｓとすると、Ｄ_Ｓ＝Ｅ_ＳＨ_Ｓ^３／（１２（１−ν_Ｓ^２））となり、長辺側支持機構の断面の中心を通過し幅方向に平行な軸に関する断面二次モーメントＩ_Ｓは、Ｂ_ＳＨ_Ｓ^３／１２であるので、Ｄ_ＳはＩ_Ｓ・Ｅ_Ｓ／（１−ν_Ｓ^２）Ｂ_Ｓとなる。ここで、曲がり剛性比Ｄ_Ｓ／Ｄを考えると、（Ｉ_Ｓ／Ｉ）・（Ｅ_Ｓ／Ｅ）・（ｂ／Ｂ_Ｓ）・（（１−ν^２）／（１−ν_Ｓ^２））となり、ν、ν_Ｓは１と近似できるので、Ｄ_Ｆ／Ｄは、（Ｉ_Ｓ／Ｉ）・（Ｅ_Ｓ／Ｅ）・（ｂ／Ｂ_Ｓ）となって、Ｅ_Ｓ／Ｅは長辺側支持機構及び銅板を形成する材質により、ｂ／Ｂは連続鋳造鋳型の寸法によりそれぞれ決定されので、Ｄ_Ｓ／Ｄを大きくするには、長辺側支持機構の断面二次モーメントＩ_Ｓを、銅板の断面二次モーメントＩに対して大きくする、即ち、銅板の断面二次モーメントＩに対する長辺側支持機構の断面二次モーメントＩ_Ｓの比（断面二次モーメント比）を大きくする必要がある。そして、一般的な形状の連続鋳造鋳型を想定して、連続鋳造時に発生する銅板及び長辺側支持機構にそれぞれ発生している熱変形を数値計算により求めたところ、銅板の表面に形成した凝固シェルの凝固収縮プロフィールを近似したテーパが顕著に崩れないようにするには、断面二次モーメント比Ｉ_Ｓ／Ｉを３０以上にしなければならないことが判明した。なお、断面二次モーメント比Ｉ_Ｓ／Ｉの上限値は、形状の制約、重量の制約、コストによって適宜決定される。また、短辺側の銅板の断面二次モーメントに対する短辺側支持機構の断面二次モーメントの比も、３０以上にする。

【産業上の利用可能性】

【0033】

銅板の厚さと、取付け部材（又は支持機構）の銅板に対する断面二次モーメント比を制御することによって、熱変形を抑制でき、長期に渡って安定した操業を行うことができる。

【符号の説明】

【0034】

１０：連続鋳造鋳型、１１〜１４：銅板、１５、１６：取付け部材、１７、１８：長辺側支持機構、１９、２０：取付け部材、２１、２２：短辺側支持機構、２３：鋳型空間、２４：溶鋼、２５：凝固シェル、２６、２７：空間部

【要約】

対向配置される長辺側の銅板１１、１２と、銅板１１、１２の間に対向配置される短辺側の銅板１３、１４と、銅板１１、１２及び銅板１３、１４をそれぞれ支持する長辺側支持機構１７、１８及び短辺側支持機構２１、２２を有し、長辺側支持機構１７、１８には銅板１１、１２に当接して直接支持する取付け部材１５、１６を備える連続鋳造鋳型１０において、銅板１１、１２の厚さは８ｍｍを超え３５ｍｍ未満であって、取付け部材１５、１６の水平軸回りの断面二次モーメントを、銅板１１、１２の水平軸回りの断面二次モーメントの少なくとも１０倍とする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】