JP2009056490A - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力及び導水溝構造によるメニスカスクラックの発生を抑制して、長寿命化を図ることが可能な連続鋳造用鋳型を提供する。
【解決手段】鋳片を製造する連続鋳造用鋳型において、短辺又は長辺を構成する冷却部材１０の少なくとも上側に設けられた強冷却導水溝１５〜１７は、冷却部材１０と支持部材１３の間に形成された空間部１８と、冷却部材１０の裏面側に向けて突出して、その先端面が空間部１８の冷却部材１０の底面に当接する仕切り部２３、２４が設けられたスペーサー１９とで形成され、しかも強冷却導水溝１５〜１７のうち、少なくとも冷却部材１０のメニスカス直下に位置する締結手段１２の側方部分の強冷却導水溝１５、１７の内幅Ｗ１を、上下方向に隣り合う締結手段１２間の強冷却導水溝１５、１７の内幅Ｗ２よりも狭くした。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳片を製造するために使用する連続鋳造用鋳型に関する。

従来、図６、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示す連続鋳造用鋳型（以下、単に鋳型ともいう）８０に溶鋼を供給して鋳片を鋳造している。この鋳型８０は、間隔を有して対向配置された銅板で構成される一対の短辺（短片ともいう）８１、８２と、この各短辺８１、８２を幅方向両側から挟み込んだ状態で対向配置された銅板で構成される一対の長辺（長片ともいう）８３、８４とを備えている。
この短辺８１、８２は、鏡面対称で同じ構成となっており、裏面側の上下方向に多数の導水溝８５〜８７が設けられ、この短辺８１、８２の裏面側に、ボルト８８によってバックプレート（支持部材、冷却箱、又は水箱ともいう）８９、９０が固定されている。また、長辺８３、８４も、裏面側の上下方向に多数の導水溝８５〜８７が設けられ、この長辺８３、８４の裏面側に、ボルト８８によってバックプレート９１、９２が固定されている（例えば、特許文献１参照）。

鋳型８０は、短辺８１、８２、長辺８３、８４、及びそれぞれのバックプレート８９〜９２を有して構成され、対向配置される長辺８３、８４に固定されたバックプレート９１、９２の両端部には、それぞれボルト９３が取付けられ、ばね（図示しない）を介してナット９４で固定されている。
連続鋳造作業時においては、バックプレート８９〜９２の下部に設けられた給水部（図示しない）から、短辺８１、８２及び長辺８３、８４に設けられた多数の導水溝８５〜８７を介して、バックプレート８９〜９２の上部に設けられた排水部（図示しない）へ冷却水を流している。これにより、各短辺８１、８２と各長辺８３、８４を冷却しながら、鋳型８０の上方から溶鋼を注いで溶鋼の初期凝固を行い、凝固シェルが形成された鋳片を鋳型下方よりほぼ一定速度で連続して引き抜き、鋳片を製造する。

特開２００３−１３６２０４号公報

しかしながら、従来の各短辺８１、８２及び各長辺８３、８４には、幅狭で深さが深い導水溝８５〜８７が形成されているため、各短辺８１、８２及び各長辺８３、８４の厚みを必要以上に厚く（例えば、３０ｍｍ程度）する必要があり、発生する熱応力も高くなっていた。また、導水溝８５〜８７の構造そのものが、各短辺８１、８２及び各長辺８３、８４の変形を防止するリブの役目をしていたため、その自由変形を拘束していた。
このため、熱負荷が大きい湯面（メニスカス）近傍では、各短辺８１、８２及び各長辺８３、８４の拘束ひずみが増して、応力状態が悪化、即ち塑性ひずみの発生が増大していた。これにより、メニスカスクラック（メニスカスレベル付近に発生するヒートクラック：以下、単にクラックともいう）が発生して、鋳型寿命を低下させる問題があった。
更に、各短辺８１、８２及び各長辺８３、８４の厚みが厚くなるに伴い、溶鋼を電磁撹拌する際に、各短辺８１、８２及び各長辺８３、８４内に形成される渦電流が大きくなり、溶鋼の撹拌力を低下させたり、また各短辺８１、８２及び各長辺８３、８４を製造するための材料コストがかかる問題もある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、熱応力及び導水溝構造によるメニスカスクラックの発生を抑制して、長寿命化を図ることが可能な連続鋳造用鋳型を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造用鋳型は、間隔を有して対向配置された一対の短辺と、該短辺を幅方向両側から挟み込んだ状態で対向配置された一対の長辺と、前記短辺及び前記長辺の裏面側にそれぞれ上下方向に並べて配置された複数の締結手段を備えた締結手段群によってそれぞれ固定された支持部材とを有し、該支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して、前記短辺及び前記長辺の裏面側に設けられた多数の導水溝に冷却水を流すことで、前記短辺及び前記長辺の冷却を行うと共に溶鋼の冷却を行って鋳片を製造する連続鋳造用鋳型において、
前記短辺又は前記長辺を構成する冷却部材の裏面側に設けられた前記導水溝のうち、該冷却部材の少なくとも上側に設けられた強冷却導水溝は、該冷却部材と前記支持部材の間に形成された空間部と、該冷却部材の裏面側に向けて突出して、その先端面が前記空間部の前記冷却部材の底面に当接する仕切り部が設けられたスペーサーとで形成され、
しかも前記強冷却導水溝のうち、少なくとも前記冷却部材のメニスカス直下に位置する前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の内幅を、上下方向に隣り合う前記締結手段間の前記強冷却導水溝の内幅よりも狭くした。

本発明に係る連続鋳造用鋳型において、前記強冷却導水溝のうち、少なくとも前記冷却部材のメニスカス直下に位置する前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の深さを、上下方向に隣り合う前記締結手段間の前記強冷却導水溝の深さよりも深くし、更に、前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の平断面積を、上下方向に隣り合う前記締結手段間の前記強冷却導水溝の平断面積の−５０％以上＋５０％以下の範囲内とすることが好ましい。
本発明に係る連続鋳造用鋳型において、前記導水溝は、前記冷却部材の上側に形成された前記強冷却導水溝と、該冷却部材の下側に形成され前記強冷却導水溝に連通する下側導水溝からなり、しかも該下側導水溝は、裏面側に複数の溝が形成された前記冷却部材に、平面状の第２のスペーサーを配置することで形成されていることが好ましい。
本発明に係る連続鋳造用鋳型において、前記強冷却導水溝と前記下側導水溝との境界部は、前記冷却部材の上端から下方へ２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

本発明に係る連続鋳造用鋳型において、少なくとも前記冷却部材のメニスカス直下に位置する前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の底部に、冷却効率を増大させる水平突起からなるフィンを設けることが好ましい。
本発明に係る連続鋳造用鋳型において、前記メニスカスは、前記冷却部材の上端から下方へ５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内にあり、しかも前記フィンを、該メニスカスの上方５０ｍｍの位置から、該メニスカスの下方１５０ｍｍ位置までの範囲内に設けることが好ましい。

請求項１〜６記載の連続鋳造用鋳型は、冷却部材の裏面側で少なくとも上側に設けられた強冷却導水溝を、冷却部材と支持部材の間に形成された空間部と、この空間部の冷却部材の底面に当接する仕切り部が設けられたスペーサーとで形成するので、メニスカスクラックの発生し易い冷却部材の上側の構造を、従来の導水溝構造とは異なって、冷却部材（短辺及び長辺）自体に導水溝（スリット）を形成しない構造とすることができる。
これにより、冷却部材自体の拘束ひずみを緩和することができるので、冷却部材でのクラックの発生を抑制（発生ひずみを低減）でき、鋳型の長寿命化を図ることができる。
また、冷却部材に導水溝を設けないことで、冷却部材の厚みを従来よりも薄くできるので、冷却部材の冷却効率を高めることができ、冷却部材でのクラックの発生を更に抑制できる。更に、鋳型内に形成される渦電流を抑制でき、溶鋼の撹拌力を現状よりも向上できると共に、材料コストの低減も図れる。
そして、冷却部材のメニスカス直下に位置する締結手段の側方部分の強冷却導水溝の内幅を、上下方向の締結手段間の強冷却導水溝の内幅よりも狭くするので、締結手段の側方部分を流れる冷却水の流速を、他の部分よりも速くできる。これにより、従来温度が高くなり易かった部分の冷却効率を高めることができ、冷却部材でのクラックの発生を更に抑制できる。

特に、請求項２記載の連続鋳造用鋳型は、冷却部材のメニスカス直下に位置する締結手段の側方部分の強冷却導水溝の深さを、上下方向の締結手段間の強冷却導水溝の深さよりも深くするので、締結手段の側方部分の冷却範囲を、他の部分よりも広げることができる。これにより、従来温度が高くなり易かった部分の冷却効率を高めることができ、冷却部材でのクラックの発生を更に抑制できる。
更に、締結手段の側方部分の強冷却導水溝の平断面積を、上下方向の締結手段間の強冷却導水溝の平断面積に対して所定範囲内に規定するので、圧力損失の上昇を抑制できる。これにより、冷却部材の下部から上部へかけて冷却水の流れを安定にできるので、冷却部材の均一な冷却を実施でき、クラックの発生を更に抑制できる。

特に、請求項３記載の連続鋳造用鋳型は、強冷却導水溝に連通する下側導水溝を、裏面側に複数の溝が形成された冷却部材に、平面状の第２のスペーサーを配置することで形成しているので、冷却部材の全体形状を全て特殊形状にする必要がなく、加工が容易である。
請求項４記載の連続鋳造用鋳型は、強冷却導水溝と下側導水溝との境界部の位置を規定するので、特に熱負荷が大きい湯面近傍で発生する長辺及び短辺の拘束ひずみを低減できる。これにより、冷却部材でのクラックの発生を抑制でき、鋳型の長寿命化を図ることができる。

請求項５記載の連続鋳造用鋳型は、冷却部材のメニスカス直下に位置する締結手段の側方部分の強冷却導水溝の底部に、冷却効率を増大させる水平突起からなるフィンを設けるので、熱負荷が大きい湯面近傍の鋳型温度の上昇を抑制できる。これにより、冷却部材でのクラックの発生を抑制でき、鋳型の長寿命化を図ることができる。
請求項６記載の連続鋳造用鋳型は、フィンを設ける領域を、適切な範囲に設定することで、冷却部材でのクラックの発生を更に抑制できる。

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（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用鋳型のメニスカス直下に位置する締結手段近傍の部分平断面図、（Ｂ）は同連続鋳造用鋳型の上下方向に隣り合う締結手段間の部分平断面図、図２（Ａ）は同連続鋳造用鋳型の長辺の裏面側の説明図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｂ−ｂ矢視断面図、図３（Ａ）は同長辺のスペーサーの裏面側の説明図、（Ｂ）は同スペーサーの側面図、（Ｃ）は同スペーサーの正面図、（Ｄ）は（Ｃ）のｃ−ｃ矢視断面図、（Ｅ）は（Ｃ）のｄ−ｄ矢視断面図、図４は変形例に係る連続鋳造用鋳型の上下方向に隣り合う締結手段間の部分平断面図、図５（Ａ）は変形例に係る長辺の裏面側の部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のｅ−ｅ矢視断面図である。

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鋳型（以下、単に鋳型ともいう）は、間隔を有して対向配置された図示しない一対の短辺（短片ともいう）と、短辺を幅方向両側から挟み込んだ状態で対向配置された一対の長辺（長片ともいう）１０、１１と、短辺と長辺１０、１１の裏面（溶鋼と接する面とは反対側の面）側にそれぞれ上下方向（鋳造方向）に並べて配置された複数の締結手段１２、１２ａを備えた締結手段群によってそれぞれ固定された支持部材の一例であるバックプレート（冷却箱又は水箱ともいう）１３、１４とを有するものである。これにより、バックプレート１３、１４の下部に設けられた給水部（図示しない）から、短辺と長辺１０、１１の裏面側に設けられた多数の導水溝１５〜１７を介して、バックプレート１３、１４の上部に設けられた排水部（図示しない）へ冷却水を流し、短辺と長辺１０、１１とで形成される鋳型本体内に供給された溶鋼を冷却部材となる短辺と長辺１０、１１で冷却し凝固させながら下方へ引き抜きスラブ（鋳片の一例）を製造できる。なお、短辺と長辺１０、１１は、その幅のみが異なって他の構成は略同様であり、また長辺１０、１１は鏡面対称であるため、以下、図１〜図３に示す長辺１０の構成を主として、詳しく説明する。

各短辺は、銅又は銅合金で構成され、例えば、厚みが５ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度、幅が５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度で、上下方向の長さが６００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下程度である。また、各長辺１０、１１は、銅又は銅合金で構成され、例えば、厚みが５ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度、幅（鋳片と接触する幅）が６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下程度、上下方向の長さが短辺と同程度である。
従って、対向配置される一対の短辺の間隔は、６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下程度であり、一対の長片１０、１１の間隔は、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度であり、また鋳型の上下方向の長さは、６００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下程度である。なお、対向配置される短辺は、上記した範囲内でその間隔を変えることができる。
これにより、例えば、幅が６００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下程度、厚みが５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度のスラブを製造できる。

図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）〜（Ｃ）、図３（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、長辺１０の裏面側に設けられた導水溝１５〜１７は、長辺１０とバックプレート１３の間に形成された空間部１８と、この空間部１８に配置されたスペーサー１９とで形成されている。なお、本実施の形態では、この導水溝１５〜１７が強冷却導水溝を構成している。
この空間部１８は、長辺１０を薄肉平板化して、この部分の長辺１０の厚みＴ１を、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下とするようにして、長辺１０の幅方向に隣り合う締結手段群間に形成する。
ここで、薄肉平板化した部分の長辺の厚みが３ｍｍ未満の場合、長辺の繰り返し使用時における研削代が減少して鋳型使用回数の低下が生じる。一方、厚みが３０ｍｍを超える場合、厚みが厚くなり過ぎ、鋳型温度の上昇と締結の拘束による発生応力の増加により、塑性ひずみの発生量が増大する。
以上のことから、薄肉平板化した長辺の厚みＴ１を、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下としたが、上限を２０ｍｍ、更には１２ｍｍとすることが好ましく、下限を５ｍｍ、更には７ｍｍとすることが好ましい。

長辺１０の裏面側には、薄肉平板化されなかった部分（即ち、締結手段群の上下に隣り合う締結手段１２、１２ａを連結する領域）が、長辺１０の上下方向に渡って長辺１０の裏面側に突出する固定部２０として残っている。なお、幅方向に隣り合う締結手段群の間隔Ｓは、例えば、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下程度である。また、締結手段群を構成する締結手段１２と締結手段１２ａとは、形状のみが異なるものである。
固定部２０の上部と下部には、ねじ穴２１が形成され、ねじ穴２１にスペーサー１９に形成された取付け孔２２を合わせて、ねじ（図示しない）を締め付けることにより固定部２０にスペーサー１９を取付けることができる。
このスペーサー１９は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、又は耐食性を備えるステンレスで構成されており、長辺１０の幅方向に、締結手段群を境として複数配置されている。

スペーサー１９は、締結手段１２の取付け位置では、その幅方向両側が凹んだ形状となっており、これにより、隣り合うスペーサー１９は、締結手段１２をよけて、締結手段１２が取付けられていない場所では、その側部が当接する構成となっている。
このスペーサー１９には、長辺１０の裏面側に向けて長辺１０の上下方向に渡って突出して、その先端面が長辺１０の空間部１８の底面に当接する仕切り部２３、２４が設けられている。これにより、隣り合う締結手段群間に、それぞれ複数（ここでは、３本）の導水溝１５〜１７が形成される。
この導水溝１５〜１７のうち、締結手段群に隣接する導水溝１５、１７は、長辺１０の上下方向に渡ってその断面形状が、締結手段１２の側方に位置する部分と、他の部分（固定部２０の側方に位置する部分）とで異なっている。なお、導水溝１５、１７の間に位置する導水溝１６は、長辺１０の上下方向に渡ってその断面形状が同一である。

図１（Ａ）に示す締結手段１２の側方部分の導水溝１５（導水溝１７も同様）の内幅Ｗ１は、図１（Ｂ）に示す上下方向に隣り合う締結手段１２間に位置する導水溝１５の内幅Ｗ２よりも狭くなっている。そして、図１（Ａ）に示す側方部分の導水溝１５の深さＤ１は、図１（Ｂ）に示す上下方向に隣り合う締結手段１２間に位置する導水溝１５の深さＤ２よりも深くなっている。
具体的には、Ｗ１が３ｍｍ以上４０ｍｍ以下、Ｄ１が３ｍｍを超え２０ｍｍ以下であり、しかもこのとき、Ｄ１／Ｗ１が、０．０７５を超え５以下の関係を満足している。また、Ｗ２が１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、Ｄ２が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、しかもこのとき、Ｄ２／Ｗ２が、０．０７５以上１以下の関係を満足している。これにより、締結手段１２近傍の冷却効率を高めることができる。
ここで、導水溝１５の締結手段１２の側方に位置する部分（以下、領域Ａともいう）と、上下方向に隣り合う締結手段１２間に位置する部分（以下、領域Ｂともいう）との接続部は、領域Ｂから領域Ａへ向け、その内幅を連続的（曲面的）に徐々に幅狭にしている。また、接続部は、領域Ｂから領域Ａへ向け、その深さを徐々に深くしている。

なお、締結手段１２の側方部分の導水溝１５（領域Ａ）の平断面積は、上下方向に隣り合う締結手段１２間の導水溝１５（領域Ｂ）の平断面積と同じ、又は−５０％以上＋５０％以下（好ましくは、上限を＋２０％、更には＋５％、下限を−２０％、更には−５％）の範囲内である。
ここで、領域Ａの平断面積を、領域Ｂの平断面積に近づけることにより、導水溝１５を流れる冷却水の流速を、長辺１０の下部から上部まで略均一にできる。
なお、上記実施の形態では、導水溝１５〜１７を強冷却導水溝で構成した場合について示したが、長辺の上側のみを、上記した強冷却導水溝で構成してもよい。
また、上記実施の形態では、全ての締結手段１２の側方部分の導水溝の内幅、深さ、平断面積を所定の条件を満たすように設定したが、メニスカス直下に位置する締結手段の側方部分の導水溝又はこれを含む導水溝に対して前記の条件を設定するようにしてもよい。

この場合、導水溝は、図４に示すように、上側の強冷却導水溝と、強冷却導水溝に連通する下側導水溝２５〜２７で構成する。なお、各下側導水溝２５〜２７は、裏面側に複数の溝が形成された長辺２８に、平面状の第２のスペーサー２９を配置することで構成するとよい。この下側導水溝２５〜２７の断面の輪郭形状は、導水溝１６の輪郭形状と実質的に同一になっているが、その内幅をより広くしてもよい。このとき、長辺の隣り合う締結手段群間に、それぞれ上側の強冷却導水溝を構成するスペーサーと、下側導水溝２５〜２７を構成する平面状の第２のスペーサー２９とが配置されることになる。これにより、各スペーサーの加工が容易になる。
ここで、強冷却導水溝と下側導水溝２５〜２７との境界部は、長辺の上端から下方へ２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下（好ましくは、下限を２５０ｍｍ、上限を４５０ｍｍ）の範囲内にする。なお、メニスカスは、長辺２８の上端から下方へ５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内にある。

更に、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、長辺３０の隣り合う締結手段群の間に形成された空間部１８と、仕切り部２３、２４を有するスペーサー１９とで形成された導水溝３１〜３３のうち、締結手段群の両側に隣接する導水溝３１、３３（強冷却導水溝）のメニスカス直下に位置する締結手段１２の側方に位置する部分の底部に、冷却効率を増大させる水平突起からなるフィン３４、３５を設けてもよい。なお、長辺３０は、フィン３４、３５が設けられたこと以外は、前記した長辺１０と同一構成である。
このフィン３４、３５は、導水溝３１、３３が形成される領域の底面に対して、長辺３０の幅方向に、例えば、ボールエンドミル（図示しない）を動かすことで形成できる。このフィン３４、３５は、側断面視して波状に形成されており、長辺３０の上下方向のピッチＰが１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度、深さＤ３が、フィン３４、３５を形成する前の底面に対して、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下程度である。
なお、フィンは、導水溝３１、３３の全体に渡って又は部分的に設けてもよく、また、メニスカスの上方５０ｍｍの位置から、メニスカスの下方１５０ｍｍ位置までの範囲内に渡って全体的に、又は部分的に設けてもよい。

以上に示した長辺１０の裏面側（冷却面とは反対側）には、複数の締結手段１２、１２ａを使用して、例えば、ステンレス製のバックプレート１３（例えば、厚みが５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下程度）が取付けられる。この取付けに際しては、バックプレート１３の周辺部に、バックプレート１３の給水部、排水部、及び長辺１０の導水溝１５〜１７を囲むように溝（図示しない）が形成され、ここにＯリング（図示しない）を配置することで、長辺１０とバックプレート１３の密着性を向上させ、導水溝１５〜１７からの冷却水の漏れを防止している。
この締結手段１２、１２ａは、長辺１０に形成されている雌ねじ部３６と、雌ねじ部３６に螺合してバックプレート１３を締着する雄ねじ（図示しない）を有している。また、雄ねじを取付けるため、バックプレート１３に形成された孔３７には、予め防水可能なシール座金が配置されており、雄ねじを取付けた部分からの冷却水の漏れを防止している。

また、長辺の表面（溶鋼面）には、コーティング層を形成してもよい。
コーティング層は、例えば、Ｃｏ−ＮｉのようなＣｏ合金、Ｎｉ−ＦｅのようなＮｉ合金、又はＮｉのめっきを使用できるが、溶射（例えば、ＮｉベースのＣｒ−Ｓｉ−Ｂ系合金）も使用できる。このコーティング層は、同一種類の成分を、長辺に使用する銅板の表面全面に渡って形成してもよく、また、複数種類の成分を、銅板の上下方向の異なる領域に、各成分の機能に応じてそれぞれ形成してもよい。
以上に示した長辺は、それぞれ銅板表面にコーティング層を形成した後、所定の形状を、従来公知の機械加工を行って製造する。
この長辺の形状は、一対の長辺の間隔を、スラブの引き抜き方向へ向けて同一としてもよいが、スラブの凝固収縮形状に応じて狭くすることが好ましい。

次に、本発明の作用効果を確認するため、ＦＥＭ解析（有限要素法を用いた解析）を行った結果について説明する。
ここで、従来例の長辺は、図７に示した形状であり、長辺を構成する銅板の裏面側一面に導水溝が形成され、銅板の溶鋼冷却面からバックプレートとの接触面までの厚みが厚いもの（２５ｍｍ）である。なお、銅板に形成した導水溝は、その深さが１３ｍｍ、幅が５ｍｍである。
一方、実施例の長辺は、図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）〜（Ｃ）、図３（Ａ）〜（Ｅ）に示した形状であり、長辺を構成する銅板の空間部が形成された部分の厚みＴ１が従来例の銅板よりも薄いもの（１３ｍｍ）である。なお、この銅板の裏面側にスペーサーを配置して形成した締結手段の側方部分の導水溝の内幅Ｗ１が９ｍｍ、深さＤ１が１０ｍｍ、また上下方向に隣り合う締結手段間の導水溝の内幅Ｗ２が２１ｍｍ、深さＤ２が４．５ｍｍである。

長辺のメニスカス位置での温度は、従来例が２６４℃、実施例が２６３℃であり、また、締結手段の側方部分での温度は、従来例が２７５℃、実施例が２６７℃であった。
このとき、長辺のメニスカス位置での最大変形量は、従来例が０．０８５ｍｍ、実施例が０．０５８ｍｍとなり、実施例の形状とすることで、長辺の変形量を従来例よりも大幅に低減できることを確認できた。
また、長辺のメニスカス位置での塑性ひずみ幅は、従来例が０．２８８％、実施例が０．１８４％であり、疲労寿命（クラックが発生するまでの繰り返し荷重がかかる回数）は、従来例が８４２回、実施例が１７７４回であった。
従って、従来例の疲労寿命を１とした場合、実施例では２．１１倍程度まで、疲労寿命を伸ばせることを確認できた。

そして、長辺の熱変形に伴う締結手段の反力は、長辺の上端から１〜３段目の各締結手段の位置で、従来例が３３１０ｋｇ、５０７０ｋｇ、３２９０ｋｇ、実施例が３３７０ｋｇ、３２３０ｋｇ、２９００ｋｇであった。
このように、実施例での長辺の上端から２段目（メニスカス直下）の締結手段の反力を、従来例と比較して大幅に低減できるため、長辺をバックプレートに固定するための雄ねじの深さを浅くできることを確認できた。これにより、雄ねじのサイズを現状よりも小さくできるため、長辺の厚みを現状よりも薄くできることを確認できた。
更に、長辺の厚みを薄くできることで、銅板内に形成される渦電流が抑制され、溶鋼の撹拌力を、従来例の１．６５倍程度まで向上できることを確認できた。
なお、メニスカス直下に位置する締結手段の側方部分に、前記したフィンを設けた場合、銅板の冷却効率を更に高めることができることを確認できた。
以上のことから、本願発明の連続鋳造用鋳型を使用することで、熱応力及び導水溝構造によるメニスカスクラックの発生を抑制して、長寿命化を図れることを確認できた。

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の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。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の連続鋳造用鋳型を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、長辺及び短辺を冷却部材としたが、短辺のみ、又は長辺のみを冷却部材としてもよい。
そして、前記実施の形態においては、鋳片の一例であるスラブを製造する鋳型の構成について説明したが、形状と寸法の異なる他の鋳片、例えば、ブルームを製造する鋳型に、本願発明を適用することも勿論可能である。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る連続鋳造用鋳型のメニスカス直下に位置する締結手段近傍の部分平断面図、（Ｂ）は同連続鋳造用鋳型の上下方向に隣り合う締結手段間の部分平断面図である。 （Ａ）は同連続鋳造用鋳型の長辺の裏面側の説明図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｂ−ｂ矢視断面図である。 （Ａ）は同長辺のスペーサーの裏面側の説明図、（Ｂ）は同スペーサーの側面図、（Ｃ）は同スペーサーの正面図、（Ｄ）は（Ｃ）のｃ−ｃ矢視断面図、（Ｅ）は（Ｃ）のｄ−ｄ矢視断面図である。 変形例に係る連続鋳造用鋳型の上下方向に隣り合う締結手段間の部分平断面図である。 （Ａ）は変形例に係る長辺の裏面側の部分拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のｅ−ｅ矢視断面図である。 従来例に係る連続鋳造用鋳型の平面図である。 （Ａ）は同連続鋳造用鋳型の長辺の裏面側の説明図、（Ｂ）は（Ａ）のｆ−ｆ矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｇ−ｇ矢視断面図である。

符号の説明

１０、１１：長辺、１２、１２ａ：締結手段、１３、１４：バックプレート（支持部材）、１５〜１７：導水溝、１８：空間部、１９：スペーサー、２０：固定部、２１：ねじ穴、２２：取付け孔、２３、２４：仕切り部、２５〜２７：下側導水溝、２８：長辺、２９：第２のスペーサー、３０：長辺、３１〜３３：導水溝、３４、３５：フィン、３６：雌ねじ部、３７：孔

Claims (6)

1. 間隔を有して対向配置された一対の短辺と、該短辺を幅方向両側から挟み込んだ状態で対向配置された一対の長辺と、前記短辺及び前記長辺の裏面側にそれぞれ上下方向に並べて配置された複数の締結手段を備えた締結手段群によってそれぞれ固定された支持部材とを有し、該支持部材に設けられた給水部及び排水部を介して、前記短辺及び前記長辺の裏面側に設けられた多数の導水溝に冷却水を流すことで、前記短辺及び前記長辺の冷却を行うと共に溶鋼の冷却を行って鋳片を製造する連続鋳造用鋳型において、
   前記短辺又は前記長辺を構成する冷却部材の裏面側に設けられた前記導水溝のうち、該冷却部材の少なくとも上側に設けられた強冷却導水溝は、該冷却部材と前記支持部材の間に形成された空間部と、該冷却部材の裏面側に向けて突出して、その先端面が前記空間部の前記冷却部材の底面に当接する仕切り部が設けられたスペーサーとで形成され、
   しかも前記強冷却導水溝のうち、少なくとも前記冷却部材のメニスカス直下に位置する前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の内幅を、上下方向に隣り合う前記締結手段間の前記強冷却導水溝の内幅よりも狭くしたことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
2. 請求項１記載の連続鋳造用鋳型において、前記強冷却導水溝のうち、少なくとも前記冷却部材のメニスカス直下に位置する前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の深さを、上下方向に隣り合う前記締結手段間の前記強冷却導水溝の深さよりも深くし、更に、前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の平断面積を、上下方向に隣り合う前記締結手段間の前記強冷却導水溝の平断面積の−５０％以上＋５０％以下の範囲内としたことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型において、前記導水溝は、前記冷却部材の上側に形成された前記強冷却導水溝と、該冷却部材の下側に形成され前記強冷却導水溝に連通する下側導水溝からなり、しかも該下側導水溝は、裏面側に複数の溝が形成された前記冷却部材に、平面状の第２のスペーサーを配置することで形成されていることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
4. 請求項３記載の連続鋳造用鋳型において、前記強冷却導水溝と前記下側導水溝との境界部は、前記冷却部材の上端から下方へ２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続鋳造用鋳型において、少なくとも前記冷却部材のメニスカス直下に位置する前記締結手段の側方部分の前記強冷却導水溝の底部に、冷却効率を増大させる水平突起からなるフィンを設けることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
6. 請求項５記載の連続鋳造用鋳型において、前記メニスカスは、前記冷却部材の上端から下方へ５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内にあり、しかも前記フィンを、該メニスカスの上方５０ｍｍの位置から、該メニスカスの下方１５０ｍｍ位置までの範囲内に設けることを特徴とする連続鋳造用鋳型。

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