本发明是关于在水平连续铸造中用于防止铸件气泡等铸造缺陷的方法和装置。 本发明可以用于碳钢、不锈钢以及其他金属钢坯等的连续铸造。
水平连续铸造装置，其设备费用、设置面积以及运转费用都比垂直连续铸造装置少。而且没有铸件弯曲的应力发生。因铸件内压小，故较少发生隆起。尤其在小容量铸造设备中，经济效益较高。因此，近年来水平连续铸造装置在钢坯等的铸造中达到了实用化阶段。
对附图的简单说明：
图1是本发明采用的一般水平连续铸造装置的纵断面图。
图2表示根据本发明申请项1以及2的实施例，是断开环周围的截面图。
图3表示根据本发明申请项3和4的实施例，是断开环周围的截面图。
图4表示根据本发明申请项5和6的实施例，是断开环周围的截面图。
图5是由图4Ⅱ-Ⅱ线来的截面图。
图6是表示后段铸型详细情况的正面图。
图7表示根据本发明申请项5和6的其他实施例，是从送料浇口到后段铸型的纵截面图。
图8是根据图7地Ⅴ-Ⅴ线的截面图。
图9表示根据本发明申请项13的实施例，是断开环周围的截面图。
图10是表示根据本发明申请项13的实施例中环状密封垫周围温度分布一侧。
图11表示根据本发明申请项13的其他实施例，是断开环周围的截面图。
图12-图14是表示根据本发明申请项14的实施例，是断开环周围的截面图。
图1表示一般水平连铸装置的主要纵断面。如图所示，在水平连续铸造装置中，中间罐21和铸型1，是通过中间罐口10、滑动口12以及送料浇口3连接的。中间罐21、中间罐口10、滑动口12以及送料浇口3，分别用锆石质和矾土质的一般耐火材料制成。铸型1由前段铸型23和后段铸型24构成。用冷却水W进行冷却。前段铸型23为铜制，进入侧装有断开环2。断开环2用氮化硼、氮化硅等耐热性陶瓷制成。后段铸型24为石墨制。有的装置不具有上述滑动口12。
送入铸型1内的钢水M，通过铸型内周而被冷却，形成凝固壳体S。凝固壳体S的形成是从断开环2开始的。断开环2防止凝固壳体S向反方向、即向送料浇口3一侧成长。钢水M凝固形成的铸件C，从铸型1的出口，通过夹送辊等拉引装置（图未示出），间断地被拉出。铸件一且间断地被拉出，则在断开环2和凝固壳体S端之间就产生空隙，并重新向这一空隙浇铸钢水、形成新的凝固壳体S。
上述空间为负压状态。中间罐口21和滑动口12、滑动口12和送料浇口3以及送料浇口3和滑动环2为端面接合，另外，前段铸型23和断开环2仅仅是嵌套上，所以空气就从这些接合面进入内部空隙。进入的空气混在钢水M内，残留在铸件内或表面上，这就是形成气泡等铸造缺陷的原因。
用于解决这一问题的水平连续铸造装置，就在特开昭58-74256号公报或特开昭59-66959号公报中被公开了。
特开昭58-74256号公报中的水平连续铸造装置，具有中间罐和装在这下面的钢水容器，并在中间罐底部和钢水容器上部之间，设置用密封材料包起来的密封室。铸型同浇口一起，与钢水容器成为一体。并且向上述密封室内供给惰性气体。由于惰性气体的作用，这种装置就防止了空气进入钢水容器，浇口，铸型等。
另外，特开昭59-66959号公报中的水平连续铸造装置，具有至少要复盖一部分浇口以及浇口与铸型的边界面的密闭复盖部分的装置，以及用于复盖浇口和边界面并于进行气封的惰性气体注入装置。这种装置，在浇口和铸型入口处，由于注入的惰性气体的作用，可防止高温的钢水接触空气。
有一种水平连续铸造装置，为了便于调换和维修浇口、断开环以及铸型，使中间罐和铸型中的一方为可动，另一方为固定。这种装置、可动侧由油压缸等驱动前进，与固定侧连接。例如，特开昭53-88630号公报中公开的水平连续铸造装置，装有中间罐的台车，用油压缸向前驱动，而中间罐通过浇口与铸型连接。另外，特开昭58-168457号公报公开的水平连续铸造装置，与上述相反，装有铸型的台车由油压缸向前驱动，而铸型通过浇口与中间罐连接。
上述以往的水平连续铸造装置，因为都没有在铸型入口附近密封，所以如上所述，存在空气进入铸型内，发生铸造缺陷的问题。
另外，在铸型入口附近具有密封装置的上述以往的水平连续铸造装置，中间罐或钢水容器和浇口以及铸型成为一体。而且密封装置是使相互固定的接合部密封的结构。因此，将这种密封装置用于中间罐和铸型中的一方为可动的铸造装置时，每当连接中间罐与铸型，都必须把密封装置装在铸造装置内，需要花费许多劳力和时间。
另外，上述以往的采用惰性气体的密封方法或装置，适用于铸型由一组构成的连续铸造装置。因此，上述以往的技术，对于由前段铸型和后段铸型构成的铸型时的铸型间密封没有任何提示。
另外，在上述以往的技术中，若管状延长部为后段铸型，则上述以往的技术就需要包复管状延长管的金属管。结果是，不仅结构复杂，而且铸件不能直接用冷却管进行水冷，因此冷却效率较低。
因此，本发明的目的是，在水平连续铸造中，防止铸型入口附近的气体，以及铸型连接部的气体进入铸型内，防止发生铸件气泡等，铸造缺陷，而且在中间罐以及铸型中的一方为可动的水平连续铸造装置中，在连接中间罐和铸型的同时能使铸型内侧密封。
另外，本发明的水平连续铸造装置中不防碍铸型冷却，使结构简单的铸型连接部密封，并进行减压。
根据本发明的水平连续铸造方法是以在采用送料浇口和铸型通过断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置的连续铸造中，在上述送料浇口和铸型之间设置遮蔽机构，在该遮蔽机构内侧空隙部减压状态下铸造为特征的。
另外，根据本发明的水平连续铸造装置，是以在送料浇口和铸型通过断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置中，具有在上述送料浇口和铸型之间设置的遮蔽机构、与该遮蔽机构内侧空隙部相通而设置的吸气孔、以及与该吸气孔连接而设置的吸气装置为特征的。
根据上述的结构，可防止气体从断开环周围进入铸型内。
另外，根据本发明的水平连续铸造方法，是以在采用中间罐和铸型通过送料浇口和断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置的连续铸造中，在上述送料浇口和断开环周围设置遮蔽机构、并在遮蔽机构内侧空隙部减压状态下铸造为特征的。
另外，根据本发明的水平连续铸造装置，是以在中间罐和铸型通过送料浇口和断开环沿铸件拉引方向连接水平连续铸造装置中，具有在上述送料浇口和断开环周围设置的遮蔽机构、与该遮蔽机构内侧空隙部相通而设置的吸气孔，以及与该吸气孔连接而设置的吸气装置为特征的。
通过上述的结构，可防止气体从断开环周围和送料浇口周围进入铸型内。
另外，根据本发明的水平连续铸造方法，是以在采用多个铸型沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置的连续铸造中，在上述多个铸型的后段铸型和前段铸型之间设置遮蔽机构、在该遮蔽机构内侧空隙部减压状态下铸造为特征的。
另外，根据本发明的水平连续铸造装置，是以在多个铸型沿铸件拉引方向连接的水平连铸装置中，具有在上述多个铸型的前段铸型和后段铸型之间设置的遮蔽机构、与该遮蔽机构内侧空隙部相通而设置的吸气孔、以及与该吸气孔连接而设置的吸气装置为特征的。
通过上述的结构，可防气体从前段铸型和后段铸型之间进入铸型内。
另外，根据本发明的水平连续铸造方法，是以在采用中间罐和铸型通过送料浇口和断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置的连续铸造中，在上述送料浇口和铸型之间设置遮蔽机构、在上述送料浇口和断开环周围设置遮蔽机构，并在该遮蔽机构内侧空隙部减压状态下铸造为特征的。
另外，根据本发明的水平连续铸造装置，是以在中间罐和铸型通过送料浇口和断开环测铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置中，具有在上述送料浇口和铸型之间设置的遮蔽机构、与该遮蔽机构内侧空隙部相通而设置的吸气孔，以及与该吸气孔连接设置的吸气装置为特征的。
通过上述的结构，可进一步防止气体从断开环周围和送料浇口周围进入铸型内。
另外，根据本发明的水平连续铸造方法，是以在采用中间罐与多个铸型通过送料浇口和断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置的连续铸造中，在上述送料浇口和多个铸型中的前段铸型之间设置遮蔽机构，在上述多个铸型的前段铸型和后段铸型之间设置遮蔽机构，以及在该遮蔽机构内侧空隙部减压状态下铸造为特征的。
另外，根据本发明的水平连续铸造装置，是以在中间罐和多个铸型通过送料浇口和断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置中，具有在上述送料浇口和多个铸型中的前段铸型之间设置的遮蔽机构、在上述多个铸型的前段铸型和后段铸型之间设置的遮蔽机构为特征的。
通过上述的结构，可防止气体从断开环周围和送料浇口周围、以及从前段铸型和后段铸型之间进入铸型内。
另外，根据本发明的水平连续铸造方法，是以在采用中间罐和多个铸型通过送料浇口和断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置的连续铸造中，在上述送料浇口和多个铸型中的前段铸型之间设置遮蔽机构、在上述送料浇口和断开环周围设置环状态密封垫、在上述多个铸型的前段铸型和后段铸型之间设置遮蔽机构，并在该遮蔽机构内侧空隙部减压状态下铸造为特征的。
另外，根据本发明的水平连续铸造装置，是以在中间罐和多个铸型通过送料浇口和断开环沿铸件拉引方向连接的水平连续铸造装置中，具有在上述送料浇口和多个铸型中的闪段铸型间设置的遮蔽机构、在上述送料浇口和断开环周围设置的遮蔽机构、以及在上述多个铸型的前段铸型和后段铸型之间设置的遮蔽机构为特征的。
通过上述的结构，可进一步防止气体从断开环周围以及送料浇口进入铸型内，同时又可防止气体从前段铸型和后段铸型之间进入铸型内。
另外，根据本发明的水平连续铸造装置，是以在上述申请项2、4、8、10中记述的水平连续铸造装置，在送料浇口周围固定设置空心冷却环，在空心冷却和铸型之间设置环状密封垫为特征的。
通过上述的结构，可防止遮蔽机构的热老化。
另外，根据本发明申请项14的水平连续铸造装置，是以在上述申请项2、4、8、10中记述的水平连续铸造装置中、密封材料粘附在送料浇口上为特征的。
通过上述的结构，可阻止送料浇口内部的通气，提高减压效果。
实施例
以下根据图纸表示的实施例来说明本发明的详细情况。图2表示根据本发明申请项1和申请项2的实施例。
在图中，铸型1和送料浇口3是通过断开环2连接的。设置作为遮蔽机构的环状密封垫7、以使铸型1和送料浇口2之间密封。根据环状密封垫7，使断开环2周围的空隙部6形成密封。在铸型1上设置吸气孔9。吸气孔9的一端与空隙部6连通，另一端与作为吸气装置的真空泵（图中未示出）连接。
通常浇铸时，钢水M是由中间罐口10等的钢水供给装置供给，并流入铸型1内。流入铸型1内的钢水M，一接触到铸型1就被冷却，形成凝固壳体S。凝固壳体S通过夹紧辊等铸件拉引装置，间断地被拉出。其结果，在三态点边旁部5产生空隙、新的钢水M流入其中，并经过铸型1冷却、形成新的壳体、从而实现连续铸造。
一般来说，铸型1是用良好导热的材料制成的，而断开环工具用导热较差的耐火材料制成的。因此，由于两者热膨胀特性不同，从而铸造时在铸型1和断开环2之产间产生间隙。另外，由于断开环2加工精度等原因，往往也会产生间隙。一般来说，钢水M的溶面处于比铸型1高的上方，因此钢水M的压力高于大气压，这样气体就不会从外部进入钢水M内。但是如上述那样间断拉引的场合，当凝固壳体S的前端部离开三态点近旁部5时，凝固壳体S就从断开环2被剥下，所以在三态点近旁部5上瞬时产生接近于真空的负压。这时，在断开环外侧的空隙部6和三态点近旁部5之间产生压力差，空隙部6的气体通过铸型1和断开环2接合面的间隙，进入三态点近旁部5，使铸件发生气泡。
在本发明中，铸造时使断开环外侧的空隙部6减压。所以，通过拉引凝固壳体S，在三态点近旁部5上发生负压时，几乎不存在气泡进入的驱动力、即断开环外侧空隙部6和三态点部5的压力差。这样，气体不会从断开环外侧的空隙部6进入，所以能防止铸件上的产生气泡。
另外，在上述方法中，送料浇口3用通气性良好的材料制作时，不能有效地使空隙部6减压。在这种情况下，通过使金属板11紧贴在中间环3的空隙部的侧面上，从而能提高减压效果。
另外，为了防止气泡进入，断开环外侧的空隙部6的压力，接近于O Torr当然是有效的。即使高于它的压力一定程度地比大气压减压，也可得到降低气泡的效果。
如上所述，在三态点近旁部5上瞬间产生接近于真空的负压时，气体就从铸型1和断开环2之间的间隙进入，但是钢水冒口会立即使三态点近旁部5的压力复恢到高于大气压的压力。因此，这时钢水M打算从铸型1和断开环2的间隙流向断开环外侧空隙部6。但是，进入铸型1和断开环2的空隙的钢水非常薄，会通过铸型1立即被冷却、凝固，所以很难产生钢水从铸型1和断开环2的间隙中漏出的现象。
图3表示根据本发明申请项3和4的实施例，水平连铸钢坯。在与前面说明的图表示的构件相同的构件上，标有同一的参照符号，其详细说明从略。
钢板制的周壁14，焊接在滑动口12和构架13的前端面。另外，钢板制的环状双层壁16，焊接在与滑动口12的构架13相对面的铸型1的构架15上，形成作为遮蔽机构的环状密封垫7。在环状双层壁16中，放入一种毛制充填料17。
另外，在周壁14上，直角贯通吸气导管18，吸气孔9与空隙部6连通。吸气导管18，通过流量调节阀19、与气体吸气装置20连接。用吸气装置20，使空隙部6内的压力减压到50Torr以下。
另外，滑动口12固定在中间罐21上。送料浇口3，通过支撑装置22固定在铸型1上。
在上述结构的水平连续铸造装置中，中间罐21由油压缸（图未示出）向前驱动，并通过滑动12和送料浇口3与铸型1联结。另外周壁14的前端与环状密封垫7连接，使环状密封垫7内侧保持密封。
当用真空泵20吸引环状密封垫7内侧空隙部6的气体时，就能防止空隙部6内的气体进入断开环2、送料浇口3以及铸型1内侧。因此能防止因进入气体使铸件上发生气泡等铸造缺陷。
上述实施例，是用环状密封垫包在送料烧口3和断开环2的周围，也可以包在滑动口12、送料浇口3以及断开环2的周围。这种场合，要把周壁14安装在中间罐21的铁皮上。
另外，在上述实施例中，是把周壁14安装在滑动口的构架13上，但也可以安装在铸型的构架15上。这种场合，环状密封垫7是安装在滑动口的构架13上。
表1表示，在SUS303不锈钢钢坯（150mm见块）的水平连续铸造中，用图3示出的装置使环状密封垫内侧减压的本发明例和不实施减压时的比较例。
图4-图6表示根据本发明的第1实施例，水平连连续铸造钢坯。在与先前说明的图示出的构件相同的构件上、标明同一符号，其详细说从略。
为了包住铸件C，把硅酮橡胶制的环状密封垫7，插入前段铸型23的构架15和后段铸型24之间的间隙g上，并通过构架15和后段铸型24夹紧。
如图6所示，后段铸型24由支撑石墨板25的四个周壁块26和设置在相邻的周壁块26之间的角块27构成。周壁块26与角块29分别为铜制和钢制，并设置冷却水通道28。另外，在角块27上，吸气孔9垂直地与冷却水通道28连通。吸气孔9分别设置在四个角部上，其通道面积共为200mm2。吸气孔9通过吸气导管18，与吸气装置20相连。
周壁块26和角块27的接合部，通过图5示出的硅酮橡胶材料29达到完全密封。空隙部6通过凝固壳体S和石墨板25间的间隙、与铸型出侧端（图未示出）的外部连通，所以吸气时，空气从该间隙流入，但是与流入量相比，吸气能力很大，故空隙部6被减压为200Torr以下。这样，在凝固壳体S和前段铸型23间的空隙部6上存在的空气。就非常稀少，从而控制了气泡的发生。
图7和图8表示根据本发明的第2实施例。
设法包住铸件C，从而使不锈钢制的空心环状密封垫7插入前段铸型23和后段铸件24之间，并通过两个铸型23和24夹紧。在环状密封垫7的内周面，全周设置切口30。另外，在外周的四个角上，分别设置吸气孔9，并且与吸气导管18连接。
切口30和吸气孔开9的通道面积和第1实施例相同，设为2000mm2。与第1实施例相同，空隙部6通过凝固壳体S和石墨板25间的间隙与铸型出侧端（图中未示出）的外部连通，所以吸气时，气体会从该间隙进入。但是与流入量相比，吸气能力非常大，所以使空隙部6减压到200Torr以下。因此，凝固壳体S和前段铸型23间的空隙部6上存在的空气非常稀少，从而控制了气泡的发生。
上述实施例，是在前段铸型23和后段铸型24之间，设置作为遮蔽机构的环状密封垫7，但是在后段铸型24的后面再接铸型时，则在这些铸型之间也可以设置遮蔽机构。
表2表示，在SUS304不锈钢钢坯（150mm见方）的水平连续铸造中，用图4表示的装置使遮蔽机构（环状密封垫）的内侧减压的本发明例、和未使遮蔽机构内侧减压或者虽然减压但真空度较低时的比较例。
图9和图10表示根据本发明申请项13的实施例。在与先前说明的图上示出的构件相同的构件上，标明同一的参照符号，其详细说明从略。
在送料浇口3的外周上，嵌套铁制的空心冷却环31，并用水泥材料固定。在空心冷却环31内部，用隔墙（图未示出）分开。为了提高环状密封垫及其周围的冷却效果，空心冷却环31的宽面31a与铸型1的侧壁32相对合。空心冷却环31的背面，通过送料浇口支撑装置22支撑。另外，空心冷却环31，与冷却空气供给管33和冷却空气排放管（图未示出）连接。冷却空气供给管33，与压缩机、冷却器、除湿器等构成的冷却装置34连接。由冷却空气供给管33向空心冷却环31供给的冷却空气，在空气冷却环31内基本循环一周，对其进行冷却，并经过冷却空气排放管（图未示出）排入到大气中。
在铸型1的侧壁32上，设置用于环状密封垫定位的浅槽35，将环状密封垫7插入浅槽内。把铸型1与中间罐21连接时，环状密封垫7的铸型1的则壁32和空心冷却环31的前面31a之间被压缩，确保所需要的密封面压。
图10表示上述实施例中的环状密封垫7周围的温度分布图。见空心冷却环的温度是实测值，铸型温度是计算值。O型环的旁边的最高温度约为200℃，大大降于硅酮橡胶制的环状密封垫的270℃耐垫温度。
图11表示本发明申请项13的第2实施例。该实施例与第1实施例不同的地方是，冷却空气环的截面形状不同。
空心冷却环31的截面形状呈L字形，宽面31a与铸型1的侧壁32相对合。在空心冷却环31的外周37上设置用于环状密封垫定位的浅槽38，并使环状密封垫7嵌在浅槽内。环状密封垫7的外周侧，与铸型托架36相接。而铸型托架36，把铸型1固定在构架15上。在本实施例中，用2组环状密封垫7，实现密封，因此可以获得较高的密封性。
图12-图14表示根据本发明申请项14的实施例。在与先前说明的图上示出的构件相同的构件中标明同一参照符号，其详细说明从略。
送料浇口3通过支撑装置22被固定在铸型1的构架15上。送料浇口3，是使中间罐侧端面3a与滑动口12的端面相接，而铸型侧端面30与断开环2的端面相接。断开环2被夹在送料浇口3和铸型1的入口之间。
为了防止外面气体从断开环2和铸型1的接合部进入，在送料浇口3的铸型侧端面3C和铸型1的端面之间，设置硅酮橡胶制的环状密封垫7。
在送料浇口3的中间罐侧端面3a、外周面3b以及铸型侧端面3C中，在环状密封垫7的外径侧的端面上，用粘接材料粘接不锈钢箔片37。不锈钢箔片37的厚度为50μm。
如上所，述在送料浇口3的外气流通的面上，粘接不锈钢箔片37。所以空气不会通过送料浇口3的浇口本体的气孔，进入送料浇口3的内侧。另外，在由环状密封垫7密封的空隙部6内，空气再通过断环2和铸型1的结合部，也不会进入铸型1内。
图12表示的实施例，是在送料浇口3的铸型侧端面3C中，环状密封垫7的内径侧端面用环状不锈钢箔片37加以包盖。为了防止不锈钢箔片37的传热而使环状密封垫7连热，使环状不锈钢箔片37的外径，比环状密封垫7的内径小。
在本实施例中，滑动口12和送料浇口3的中间罐侧面3a之间的密封性较高，而且浇口本体壁厚较厚，所以可用于从外周面3b进气较小的场合。环状不锈钢箔片37，可防止外面气体从浇口本体壁厚较薄的部分进入由环状密封垫7密封的空隙部6内。
在图14示出的实施例中，送料浇口3的中间罐侧端面3a、外周面3b以及铸型侧端面3C，是用不锈钢箔片37包盖的。
本实施例中送料浇口3的浇口本体通气性良好，可用于环状密封垫7不暴露在超过耐热性温度的场合。
具有根据本发明制造的150mm见方的截面形状，在长度6m铸件表面切削1mm深，根据表面出现的气泡个数，使本发明的效果定量化。从其结果可知，对上述形状的铸件表面的每一面，在不使断开环外侧空隙部6减压时检查到的气泡个数为200-1000个，而对实施本发明实施例1的铸件，采用上述方法可使检出的气泡个数控制在10个以内。还可以知道，用同样方法，在实施本发明实施例2的铸件上所控制的气泡个数几乎为零。因此，可以大大减少轧制后产品表面出现伤痕，可以确认本发明对制造高质量铸件是有效的。
根据本发明，遮蔽机构内侧空隙部被减压，遮蔽机构内的空气不会进入铸型内，所以在铸件上不会发生气泡等铸造缺陷。因此能提高铸件质量和成品率，而且还能省掉清除伤痕的工作。
另外，当把铸型接在中间罐时，周壁的前端与环状密封垫连接，并自动保持遮蔽机构内的密封。所以，不需要使铸型入侧密封的工作。
另外，装置结构简单，也能很容易地在现有设备上实施本发明。
根据本发明，设法使为插入前段铸型和后段铸型之间，并包围铸型而设置的环状密封垫内侧减压。因此，可以控制环状密封垫内侧的空气进入铸型内周面和凝固壳体的空隙，并在铸件上发生气泡等铸造缺陷。铸型连接部密封装置简单，也容易在现有设备上实施本发明。
另外，用氮气清洗环状密封垫内侧时，氮气即使进入铸型内周面和凝固壳体的空隙，在SUS304等铸件中也容易固溶，所以不会在铸件上发生气泡等铸件缺陷。但是在钢材SUS303以及普通钢的情况下，氮气难以在铸件上固溶，因此形成气泡。所以在这种钢材的情况下，必须用本发明进行减压。通过制造没有气泡的铸件，可以提高铸件质量和成品率，还可省掉修复伤痕的工作。
根据本发明，用空心冷却环冷却环状密封垫及其周围，因此环状密封垫保持在耐热温度以下，不会因热发生老化。因而使铸型和断开环的接合部保持密封，防止空气从接合部进入铸型内。由于能防止发生气泡等铸造缺陷，因此可提高铸件质量以及成品率，省掉修复伤痕工作。
根据本发明，在送料浇口的中间罐侧端面，外周面以及铸型铸型侧面等的外部气体通过的面上，都用不锈钢箔片等密封材料加以包盖，因此外部气体不会过浇口本体上的气孔，被吸引到送料浇口内侧或铸型内。从而能防止钢水氧化或发生气泡等铸造缺陷，还能提高铸件质量和成品率，省掉修复伤痕工作。