CN101048245A - 连续铸造装置、连续铸造方法以及铝合金铸造棒 - Google Patents

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Abstract

一种即使减少润滑材料也能稳定且圆滑顺利地进行高速铸造，并能抑制拉漏或润滑材料反应生成物的产生从而大幅减少铸锭不合格的连续铸造装置、连续铸造方法以及铝合金铸造棒。本发明是将中间包(250)内的熔融合金(255)从铸模(201)的一端供给到铸模(201)内从而制造铝合金铸造棒的连续铸造装置，其中，具有：配置在中间包(250)与铸模(201)的一端之间、并具有使中间包(250)和铸模(201)连通的浇注用通路(211)的绝热部件(2、2a、2b)，和沿着该绝热部件(2、2a、2b)设置、并具有与浇注用通路(211)成为一体的通孔的隔断层(2c)；并且，通过隔断层(2c)遮挡供给到铸模(201)而渗入绝热部件(2、2a、2b)中的润滑材料。

Description

连续铸造装置、连续铸造方法以及铝合金铸造棒
相关申请显示
本申请对于在2004年10月25日提出申请的日本专利申请2004-309251号、和在2004年11月1日基于美国专利法第111条(b)的规定提出申请的美国临时申请60/623339号，要求美国专利法第119条(e)(1)的申请日的权益，基于美国专利法第111条(a)的规定而提出。
技术领域
本发明涉及在熔融金属储放部和铸模(铸型)之间，经由具有浇注用通路的绝热部件，将熔融金属储放部内的熔融合金从浇注用通路供给到铸模从而制造铝合金铸造棒的连续铸造装置、连续铸造方法以及铝合金铸造棒。
背景技术
在最近的输送器械中，因要求轻量化故多采用铝合金部件。这种铝合金部件是通过将铝合金棒材以规定的长度切断从而成为锻造用坯件，经过锻造将该锻造用坯件成形为部件而得到的。并且，铝合金棒材是通过对经过例如水平连续铸造制成的坯件实施塑性加工和热处理而制造的。
在该水平连续铸造中，一般来说经过下面的过程，由熔融金属制造成圆柱状、角柱状或中空柱状的细长铸锭。也就是说，进入到存储熔融金属的中间包的熔融金属在通过耐火材料制的通路后，进入被设置成大致水平的筒状铸模内，在此被强制冷却从而在熔融金属本体的外表面形成凝固壳(外层)。进而水等冷却剂被直接喷射到从铸模拉出的铸锭(铸块)上，一边使铸锭内部的金属凝固，一边将铸锭连续地拉出。
在该水平连续铸造中，从铸模的入口侧的内周壁注入润滑油，防止熔融金属烧结到铸模壁上。在该铸模中，由于作用于铸锭的上面和下面的重力之差，将润滑油从下部壁面压到上部壁面。另外润滑油因加热而产生的分解气体也上升到上部壁面。由于这些原因，在铸模内周壁和熔融金属或铸锭外周面的凝固壳之间的润滑状态在铸模的上下变得不均匀。
例如在铸模的下方，润滑油没有流入铸模内周壁和熔融金属或凝固壳之间，熔融金属烧结到铸模内周壁，所以凝固壳破裂、未凝固状态的熔融金属流出从而成为较大的铸造缺陷，或者进一步发展成铸锭破碎从而不能进行铸造作业。另一方面，在铸模的上方，润滑油成为过多的状态，另外熔融金属和铸模内周壁之间的接触不紧密，所以通过铸模所进行的熔融金属的冷却不充分，从而未凝固状态的熔融金属会从铸锭上部冒出。
为了克服金属的水平连续铸造中的这种本质性的问题，以往以来提出了例如日本特公平8-32356号公报(下面称作“专利文献1”)、日本特开平11-170009号公报(下面称作“专利文献2”)、日本特开平11-170014号公报(下面称作“专利文献3”)这样的各种解决方案。
在上述专利文献1、2、3中，专利文献1、2是有关润滑材料供给的方案，专利文献3是有关铸模内的熔融金属温度分布均匀化的方案。
在专利文献1中，其目的在于，提供一种解决了以往金属的水平连续铸造中的问题、即消除铸模内的熔融金属冷却的不平衡以及铸模内壁的润滑界面的不均匀性，铸锭组织均匀化、排除了铸锭表层(鋳肌)缺陷和拉漏(break out)从而能够稳定地铸造出良好质量的铸锭的金属的水平连续铸造方法以及装置。公开了一种金属的水平连续铸造方法，其向被保持成大致水平状、被强制冷却的筒状铸模供给润滑流体，向该筒状铸模的一端供给熔融金属从而形成柱状金属溶液本体，并将该柱状熔融金属本体凝固而形成的柱状铸锭从该筒状铸模的另一端拉出，其中，使润滑流体渗透到形成于上述筒状铸模的内壁面的渗透性多孔铸模部的多孔空隙中，使润滑流体连续地渗到面向未凝固或正在凝固的熔融金属的上述筒状铸模的内壁面上，并且经由形成于该筒状铸模的内壁面的槽将主要成分为上述润滑流体和/或上述润滑流体的分解气体的气体放出到铸模的铸锭拉出端部，从而将渗漏到上述浸透性多孔铸模部上部的润滑流体的渗出量调整成少于对于该渗透性多孔铸模部下部的渗出量。
另外在专利文献2中，公开了一种铝或铝合金的横式连续铸造方法，其目的在于，通过使适量的润滑油均匀地分布在铸模的内周方向上，改善铸锭表面性能，并降低逆偏析层的厚度，减少剥皮量从而提高原料利用率(成品率)。为此，在铸模的上半部内面设置有多个润滑油供给孔，使该润滑油供给量设为按铸锭的外周单位长度每分钟为0.001～0.012cc/min·mm，并在要被冷却的铸模内面通过热压配合等嵌合有具有自身润滑性的炭质套筒。
另外在专利文献3中，公开了一种横式连续铸造装置，其目的在于，通过使铸模内部的熔融金属的温度均匀，将铸锭下部的冷隔(cold shut)减小，并降低形成于铸锭表面的逆偏析层的厚度，减少铸锭的剥皮量从而提高原料利用率，同时抑制产生拉漏。其中，将从炉中向铸模供给熔融金属的浇注口绝热材料的熔融金属供给口设置在从铸模的剖面中心位置向下的范围内，并将其剖面面积设为铸模的整个剖面的10～25％。
但是近年来，为了在水平连续铸造中进行平稳的制造运行，出现了不得不投入大量的润滑材料来进行润滑处理的情况。例如，在对铝合金部件的需求增加时，希望提高作为其坯件的铝合金棒材的生产率，为此就要求加快铸造速度，但是为了提高铸造速度，就需要比以往增加润滑材料的供给量来防止烧结。
但是，像上述那样在投入大量的润滑材料的情况下，存在的问题是：会产生因过剩的气化产生的气体而引起拉漏，或者过剩的润滑材料与熔融金属接触生成润滑材料反应生成物这些不良情况，从而出现铸锭不合格。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于，提供一种即使减少润滑材料也能稳定且圆滑顺利地进行高速铸造，还能抑制拉漏和润滑材料反应生成物的产生，从而大幅减少铸锭不合格的连续铸造装置、连续铸造方法、以及铝合金铸造棒。
为了达成上述目的，本发明公开了具有以下特征的连续铸造装置、连续铸造方法以及铝合金铸造棒。即，
(1)第一发明是一种连续铸造装置，其将熔融金属储放部内的熔融合金从铸模的一端供给到铸模内从而制造铝合金铸造棒，其特征在于，包括：配置在上述熔融金属储放部与铸模的一端之间、并具有使熔融金属储放部和铸模连通的浇注用通路的绝热部件；和设置于上述绝热部件中、且具有与浇注用通路成为一体的通孔的隔断层。
(2)第二发明以上述(1)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，上述铸模被配置成水平状。
(3)第三发明以上述(1)或(2)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，使绝热部件介于上述铸模的一端与隔断层之间。
(4)第四发明以上述(3)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，上述隔断层，上述隔断层的通孔侧周部向铸模侧弯曲而面向铸模的一端。
(5)第五发明以上述(3)或(4)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，对于介置于上述铸模的一端与隔断层之间的绝热部件中的、面向铸模的中空部的绝热部件的面积，将其相对于铸模的中空部的纵剖面积的面积比设为40～85％。
(6)第六发明以上述(1)至(5)项中的任一项所述的发明的构造为基础，其特征在于，上述隔断层由润滑材料以及气化后的润滑材料不能通过的材料构成。
(7)第七发明以上述(2)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口被扩展到靠近铸模的另一端。
(8)第八发明以上述(2)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口进行分支，从而也设置成靠近铸模的另一端。
(9)第九发明以上述(2)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，上述浇注用通路与上述铸模之间的位置关系是：浇注用通路的内径下部位置比铸模的内径下部位置高出铸模内径的8％以上(大于等于8％)。
(10)第十发明以上述(1)至上述(9)项中的任一项所述的发明的构造为基础，其特征在于，上述铝合金的熔融合金中镁的含有量为0.5质量％以上(大于等于0.5质量％)。
(11)第十一发明以上述(1)至(10)项中的任一项所述的发明的构造为基础，其特征在于，将上述铝合金的熔融合金的成分设为含有：Si：含有率0.05～1.3质量％、Fe：含有率0.1～0.7质量％、Cu：含有率0.1～2.5质量％、Mn：含有率0.05～1.1质量％、Mg：含有率0.5～3.5质量％、Cr：含有率0.04～0.4质量％、以及Zn：含有率0.05～8质量％以下。
(12)第十二发明是一种连续铸造方法，其将熔融金属储放部内的熔融合金从铸模的一端供给到铸模内从而制造铝合金铸造棒，其特征在于，在配置于上述熔融金属储放部与铸模的一端之间、且具有使熔融金属储放部和铸模连通的浇注用通路的绝热部件中，设置具有与该浇注用通路成为一体的通孔的隔断层，在铸造时一边用隔断层遮挡被供给到铸模而渗入绝热部件的润滑材料，一边进行连续铸造。
(13)第十三发明以上述(12)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，上述铸模被配置成水平状。
(14)第十四发明以上述(13)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口被扩展到靠近铸模的另一端。
(15)第十五发明以上述(13)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口进行分支从而也设置在靠近铸模的另一端。
(16)第十六发明以上述(13)项所述的发明的构造为基础，其特征在于，上述浇注用通路与上述铸模之间的位置关系是：浇注用通路的内径下部位置比铸模的内径下部位置高出铸模内径的8％以上。
(17)第十七发明是一种铝合金铸造棒，其特征在于，它是使用上述(12)至(16)项中的任一项所述的连续铸造方法制造而成的。
在第一、第二、第十二以及第十三发明中，由于在绝热部件中设置有隔断层，由隔断层遮挡被供给到铸模后向绝热部件渗入的润滑材料，所以能够用隔断层防止润滑材料与熔融合金反应、或蔓延进入熔融金属储放部侧，能够抑制润滑材料的多余消耗从而减少润滑材料的供给量。因此，即使减少润滑材料也能稳定圆滑顺利地进行高速铸造。另外，也不会产生在绝热部件的周壁或其附近生成的润滑材料反应生成物，可以大幅度减少铸锭不合格的情况。
并且，由隔断层遮挡供给到铸模后渗入绝热部件的润滑材料，不仅包括完全防止从铸模侧到达隔断层的润滑材料与熔融合金反应、或进入熔融金属储放部侧的情况，还包括即使没有完全防止也能减少因与熔融合金反应或进入熔融金属储放部侧而造成白白浪费的情况。
在第三发明中，使得绝热部件介于铸模的一端与隔断层之间，所以即使在设置了容易传热的隔断层的情况下，也能保持着热量将熔融合金供给到铸模。因此，能够正确地维持在铸模内的熔融合金的凝固位置，进行稳定的铸造。
在第四发明中，构成为隔断层的通孔侧周部向铸模侧弯曲从而面向铸模的一端，所以在铸模一端与隔断层之间的绝热部件就连其在浇注用通路的部分也不会与熔融合金接触。因此，能够进一步可靠地防止润滑材料经由绝热部件与熔融合金反应或进入熔融金属储放部侧。
在第五发明中，对于介于铸模一端与隔断层之间的绝热部件中的、面向铸模的中空部的绝热部件的面积，使得该面积相对于铸模的中空部的纵剖面积的面积比设为40～85％，所以具有绝热所需面积的绝热部件可靠地面向铸模的中空部。因此，即使熔融合金被供给到铸模，也能抑制熔融合金的热量从铸模的一端释放出而冷却。因而，能正确地维持铸模内的熔融合金的凝固位置，进行稳定的铸造。
在第七以及第十四发明中，将设置于靠近铸模的一端的铸模内周壁的润滑材料供给口扩展到靠近铸模的另一端，所以也能从靠近铸模的另一端供给润滑材料。在高速铸造的情况下，存在铸锭的凝固位置向铸模的另一端侧移动的倾向，为了将润滑材料供给到该另一端，以往在靠近铸模的一端供给必要以上的润滑材料，然而通过扩展润滑材料供给口，能够在靠近另一端的位置上可靠地供给润滑材料。也就是说，由于润滑材料被适量供给到必要部位，所以不必供给不必要的润滑材料，从而即使减少润滑材料也能稳定圆滑顺利地进行高速铸造。
在第八以及第十五发明中，使设置在靠近铸模的一端的铸模内周壁的润滑材料供给口分支从而将其也设置在靠近铸模的另一端，所以也能从靠近铸模的另一端供给润滑材料。在高速铸造等的情况下，存在铸锭的凝固位置向铸模的另一端移动的倾向，为了将润滑材料供给到该另一端，以往在靠近铸模的一端供给必要以上的大量润滑材料，然而通过使润滑材料供给口分支，能够在靠近另一端的位置可靠地供给润滑材料。也就是说，由于润滑材料被适量供给到必要部位，所以不必供给不必要的润滑材料，从而即使减少润滑材料也能稳定圆滑顺利地进行高速铸造。
在第九以及第十六发明中，将形成于绝热部件的浇注用通路与铸模之间的位置关系设为：浇注用通路内径下部位置比铸模内径下部位置高出铸模内径的8％以上，所以较之以往为了使铸锭的温度平衡均匀化，而使浇注用通路位于铸模内径下部的情况，使得供给到铸模的一端侧下部的熔融合金的温度变低从而在铸锭下部使得凝固壳迅速形成，即使减少润滑材料的供给量也能进行稳定的铸造。因此，即使减少润滑材料也能稳定且圆滑顺利地进行高速铸造。另外由于供给到铸模的一端侧下部的熔融合金的温度降低，所以能够抑制润滑材料的气化，可以防止因气化后的润滑材料进入铸锭而引起铸锭不合格的发生。
在第十发明中，将上述第一至第九发明应用于镁的含有量为0.5质量％以上的铝合金铸造中，所以即使对于以往的不增加润滑材料就难以进行稳定铸造的含镁铝合金的铸造，也能发挥减少润滑材料、抑制润滑材料反应生成物的产生、进行稳定顺利的铸造、防止铸锭不合格产生等等的、与高速铸造的情况相同的效果。
附图说明
图1是表示本发明的水平连续铸造装置的铸模附近的一个示例的主要部件概略剖视图；
图2是图1的铸模的有效模型长度的说明图；
图3是本发明的耐火材料制板状体的说明图；
图4是本发明的耐火材料制板状体的说明图；
图5是第二绝热部件的面积的说明图；
图6是表示第二实施方式中的水平连续铸造装置的铸模附近的一个示例的图；
图7是表示第二实施方式中的润滑材料供给部分的构造的图；
图8是表示第二实施方式中的润滑材料供给部分的构造的图；
图9是表示第三实施方式中的浇注用通路的位置的说明图；
图10是表示使用了本发明的热顶铸造装置的概略的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式的示例。
首先，说明铝合金铸造棒。本发明的铝合金铸造棒，被保持成中心轴大致水平(大致水平是指横方向)，用使用了具有强制冷却机构的筒状铸模的水平连续铸造法进行制造，能使得直径在10mm～100mm范围内。也可以制造该直径范围之外的铝合金铸造棒，但是，为了在工业上使作为后续工序的塑性加工例如锻造、轧制成形、拉拔加工、滚动加工(転動加工)、冲击加工等的设备规模小且便宜，所以优选使直径在10mm～100mm范围内。在使直径改变而进行铸造的情况下，更换成具有与直径对应的内径的可装卸的筒状铸模，并与此相应地改变熔融金属温度、铸造速度，这样就能进行应变。根据需要还能改变冷却水量、润滑油量的设定。
这种铝合金铸造棒被用作后续工序的塑性加工例如锻造、轧制成形、拉拔加工、滚动加工、冲击加工等的坯件。或者，用作立式机械加工(バ一マシニング)或钻孔加工等机械加工等的坯件。
(第一实施方式)
接下来，使用图1～图5说明本发明的第一实施方式的示例。
图1是表示本发明的水平连续铸造装置的铸模附近的一个示例的图。在图中，熔融金属储放部是中间包250。中间包250、耐火材料制板状体210、铸模201被配置成：储放在该中间包250中的熔融合金255能经由耐火材料制板状体210被供给到筒状铸模(以下简称为“铸模”)201中。并且，如之后详细地说明的那样，耐火材料制板状体210是由：第一绝热部件2a、第二绝热部件2b以及隔断层2c构成的。铸模201被保持成铸模中心轴220大致水平。为使得熔融合金255凝固成凝固铸锭216，在铸模201的内部配设有铸模201的强制冷却机构，并在铸模201的出口配置有凝固铸锭216的强制冷却机构。在图1中，作为强制冷却凝固铸锭216的机构的一个示例，设置有冷却水喷淋装置205。在铸模201的出口附近设置有拉出驱动装置(图未示)，使得强制冷却后的凝固铸锭216以一定速度被拉出从而连续铸造。进而，配设有将连续拉出的铝合金铸造棒以规定的长度切断的调谐切断机(图未示)。
如图1所示，铸模201具有：在铸模冷却水室204内通过冷却水202以对铸模壁面进行冷却，从而从与铸模201接触的面带走充满铸模201内的柱状熔融金属215的热量，使得在其表面形成凝固壳的铸模的强制冷却机构；和在铸模出口侧末端从冷却水喷淋装置205放出冷却水使得冷却水直接与凝固铸锭216接触，从而使铸模内的柱状熔融金属215凝固的强制冷却机构。进而，铸模201，在其与该冷却水喷淋装置205的喷出口相反侧的一端经由耐火材料制板状体210，与中间包250连接。在图1中，经由共用的冷却水供给管203供给用于强制冷却铸模201的冷却水、和用于强制冷却凝固铸锭216的冷却水，但是，也可以分别供给冷却水。
优选铸模201的强制冷却机构、以及冷却水喷淋装置205能够通过控制信号来分别控制其动作。
从冷却水喷淋装置205的喷出口的中心轴的延长线与所铸造的凝固铸锭216表面接触的位置开始，到铸模201与耐火材料制板状体210之间的接触面为止的长度称作有效模型长(参照图2的标号L)，优选该有效模型长L为15mm～70mm。当该有效模型长L不到15mm时，由于没有形成良好的被膜(层)等原因而不能进行铸造；当超过70mm时，没有强制冷却的效果，通过铸模壁而进行的凝固占统治地位，铸模201与熔融合金255或凝固壳之间的接触抵阻力大，从而在铸件表面产生裂纹或在铸模内部破碎等等，铸造变得不稳定，因此是所不希望的。
优选铸模201的材质是从铝、铜或其合金中选择出的一种或两种以上的组合。可以从热传导性、耐热性、机械强度的方面出发来选择材质的组合。
并且，优选该铸模在铸模201与熔融合金255接触的面上，呈环状地装填有具有自身润滑性的渗透性多孔材料222。环状是指，安装在铸模201的内壁面221的整个圆周方向上的状态。优选渗透性多孔材料222的透气性为0.005〔L/(cm2×min)〕～0.03〔L/(cm2×min)〕(更优选0.007〔L/(cm2×min)〕～0.02〔L/(cm2×min)〕)。安装的渗透性多孔材料222的厚度没有特别限定，但是优选在2mm～10mm(更优选在3mm～8mm)。作为渗透性多孔材料222，例如可以使用透气性为0.008〔L/(cm2×min)〕～0.012〔L/(cm2×min)〕的石墨。在此，透气性是指，对5mm厚的试片测定在压力为2(kg/cm2)时的空气每分钟的透过量得到的数据。
优选使用在有效模型长L中的5mm～15mm上安装有渗透性多孔材料222的铸模201。优选在耐火材料制板状体210、铸模201、渗透性多孔材料222的贴合面经由O型密封圈213进行配设。
铸模201的半径方向剖面的内壁形状(从另一端来看铸模201的中空部200时的内壁形状)除了可以是圆形以外，还可以是三角形、矩形剖面形状、多角形、半圆、椭圆，或者不具有对称轴、对称面的异形剖面形状。或者，在成形中空铸锭的情况下也可以在铸模内部保持有型芯。于是，铸模201是两端开放的筒状铸模，熔融合金255经由穿过耐火材料制板状体210的浇注用通路211从一端进入筒状内部，从另一端挤压出或拉出凝固铸锭216。
另外，浇注用通路211的纵剖面形状除了圆形之外，还可以是半圆、梨形、马蹄形。
铸模内壁面被形成为朝向凝固铸锭216的拉出方向，与铸模中心轴220之间具有0度～3度(更优选0度～1度)的仰角。也就是说，铸模内壁面被构成朝向拉出方向呈锥形开放的圆锥状。于是该圆锥所形成的角度就是仰角。在仰角小于0度时，由于凝固铸锭216从铸模201被拉出时在铸模出口受到阻力，所以不能进行铸造；另一方面，当超过3度时，铸模内壁面与柱状熔融金属215的接触不充分，从熔融合金255或凝固壳向铸模201的除热效果降低，由此凝固不充分。结果，很有可能会引起在铸锭表面生成再熔融表层，或者从铸模端部喷出未凝固的熔融合金255等等的铸造故障，因此是所不希望的。
中间包250构成为包括：接收通过外部的熔化炉被调整成规定合金成分的熔融铝合金的熔融金属流入部251、熔融金属保持部252、通向铸模201的流出部253。中间包250将熔融合金255的液面高度254维持在高于铸模201上面的位置，并且在多联式铸造(多連鋳造)的情况下将熔融合金255稳定地分配到各个筒状铸模201中。被保持在中间包250内的熔融金属保持部252中的熔融合金255从设置于耐火材料制板状体210上的浇注用通路211被浇注到铸模201中。
标号208是供给流体的流体供给管。作为流体可以举出润滑流体。流体可以是从气体、液体润滑材料中选择出的任意一种或两种以上的流体。优选分别设置气体、液体润滑材料的供给管。从流体供给管208加压供给的流体通过环状的润滑材料供给口224被供给到铸模201与耐火材料制板状体210之间的间隙。优选铸模201在面向耐火材料制板状体210的部位上形成200μm以下(即，小于等于200μm)的间隙。该间隙的大小是熔融合金255不会进入、且流体能向铸模201的内壁面221流出的程度。在图1所示的形态中，润滑材料供给口224，与安装在铸模201上的渗透性多孔材料222的外周面侧相向地贯穿设置，流体在承受的压力的作用下渗透到渗透性多孔材料222的内部、并被送到与熔融合金255接触的渗透性多孔材料222的整个表面，从而供给到铸模201的内壁面221。也有液体润滑材料被加热成为分解气体后，供给到铸模201的内壁面221的情况。
在供给的气体、液体润滑材料、液体润滑材料所分解出的气体中选择出的任意一种或两种以上的作用下，形成角部空间230。
接下来说明耐火材料制板状体210。图3以及图4是本发明的耐火材料制板状体的说明图。耐火材料制板状体210是由配置在中间包250与铸模201的一端之间、并具有耐火绝热性的材质形成的。该耐火材料制板状体210如图3、图4所示，具有：具有连通中间包250和铸模201的浇注用通路211的绝热部件2(2a、2b、2d)，和在大致垂直方向上沿着绝热部件2设置、且具有与浇注用通路211成为一体的通孔的隔断层2c(或者2c1、2c2)。并且，浇注用通路211可以在耐火材料制板状体210面向铸模201的中空部200的部分形成一个或者一个以上。
耐火材料制板状体210可以根据隔断层2c的形状以及配置构成多种式样，例如在与图1的构造相同的图3(a)中，在中间包250侧的第一绝热部件2a与铸模201侧的第二绝热层2b之间具有隔断层2c。另外，在图3(b)中图3(a)的隔断层2c的通孔侧周部20c，与浇注用通路211水平地向铸模侧弯曲从而成为L字形、并面向铸模201的一端。在图3(c)中，由铸模201侧的第二绝热部件2b和中间包250侧的隔断层2c构成，没有第一绝热部件2a。
图4(d)的隔断层2c，其形状是将图3(a)的隔断层2c的外周端部分削去得到的形状，作为该隔断层2c的半径方向的深度(从浇注用通路211的壁面到隔断层外周端为止的长度)Rc，确保是从浇注用通路211的壁面到铸模的中空部200的周壁为止的长度r的1.1倍左右以上。
图4(e)的隔断层2c，具有通孔侧周端部200c从浇注用通路211的壁面削去1mm左右后得到的形状。
图4(f)和图4(g)的隔断层2c在第一绝热部件2a与第二绝热部件2b之间被沿着相对浇注用通路轴倾斜的方向设置。
在图4(h)中，隔断层2c1被设置在第一绝热部件2a和第三绝热部件2d之间、另外隔断层2c2被设置在第三绝热部件2d和第二绝热部件2b之间。
上述的绝热部件2(2a、2b、2d)由多孔且热传导率低的材料形成，例如是(株式会社)ニチアス制ルミボ一ド(lumi board)、フオセコ(株式会社)制インシユラル、イビデン(株式会社)制纤维毯板(フアイバブランケツトボ一ド，fiber blanket board)。这些材料的热传导率在0.00033cal/cm·sec·℃左右。另一方面，隔断层2c可以由氮化硅、碳化硅、石墨、金属等的、使润滑材料以及气化后的润滑材料不能通过的材料构成。作为金属可以举出例如铁、铝、镍。另外优选其热传导率在0.04～0.6cal/cm·sec·℃左右。
在上述构造的耐火材料制板状体210中，由于在绝热部件2(2a、2b、2d)设置了隔断层2c，所以可以通过隔断层2c防止从渗透性多孔材料222供给到铸模201后渗透到第二绝热部件2b的润滑材料与熔融合金255反应，或蔓延到中间包250侧，从而能够抑制润滑材料的多余消耗，减少润滑材料。因此，即使减少润滑材料，也能够使高速铸造稳定且顺利地进行。另外，不会有在绝热部件2(2a、2b、2d)的周壁或其附近产生的润滑材料反应生成物，能够大幅度减少铸锭不合格。
另外，由于使得第二绝热部件2b一定介于铸模201的一端与隔断层2c之间，所以即使在设置了容易传热的隔断层2c的情况下，也能一边保持着热量一边将熔融合金255供给到铸模201。因此，能够将在铸模201内的熔融合金255(柱状金属溶液215)的凝固位置维持在正确位置上，从而进行稳定的铸造。
进而，如图3(b)那样构成，使得隔断层2c的通孔侧周部20c向水平弯曲从而成为L字形、并面向铸模201的一端，所以铸模201的一端与隔断层2c之间的第二绝热部件2b，在浇注用通路211的部分也不会接触到熔融合金255。因此，能够进一步防止润滑材料经由绝热部件2(2a、2b)与金属溶液255反应，或者蔓延到中间包250侧。
另外，在图4(d)中，使得在将隔断层2c的外周端部分削去的同时，作为半径方向的深度Rc确保是从浇注用通路211的壁面到铸模的中空部200的周壁为止的长度r的1.1倍左右以上，所以可以使由较贵材料构成的隔断层2c的形状小型化，并且即使小型化后，也能通过隔断层2c充分遮挡供给到铸模201后渗入第二绝热部件2b的润滑材料。
在图4(e)中，将隔断层2c的通孔侧周端部200c从浇注用通路211的壁面削去1mm左右，这样做的原因是即使削去1mm左右也能充分地得到发明的效果。在隔断层2c的通孔侧周端与浇注用通路211的熔融合金直接接触从而劣化、受到损坏的情况下，通过将受到该损坏的区域如图4(e)所示那样预先削去，还能够防止隔断层2c的材料劣化。
在图4(f)和图4(g)中将隔断层2c沿着向浇注用通路轴倾斜的方向设置，所以通过将容易传热的隔断层2c倾斜地设置、以及由此第二绝热部件2b的厚度变化，从而能将铸模201的一端侧的壁面温度分布控制得最为适当，这样就能够例如控制铸模201内的气化气体积存的状态。
在图4(h)中，通过设置两级隔断层2c，能进一步可靠地抑制渗油。并且，通过超过两级地设置，能够更加可靠地抑制渗油。
如上所述，隔断层2c的构造可以在抑制润滑油渗出的方向上扩展，可以是例如层状、膜状、箔状、板状。
另外隔断层2c可以通过准备层状、膜状、箔状、板状的材料并使之与第一绝热部件2a、第二绝热部件2b或第三绝热部件3d接触，或者将其夹入的方式进行设置。
另外，隔断层2c可以将材料通过蒸镀、喷镀设置在第一绝热部件2a等上。
在隔断层2c与第一绝热部件2a等之间，为了提高粘合性也可设置中间层。
另外，也可以组合两种以上的上述图3(a)～图4(h)的构造来形成隔断层，这样能够进一步可靠地抑制渗油。
图5是第二绝热部件的面积的说明图。该图是在从铸模201的另一端侧看一端侧时所描绘出的第二绝热部件2b以及浇注用通路211的图。图中所述的“绝热部件内径”、“铸模内径”表示从铸模201的另一端侧看一端侧时的绝热部件以及铸模的各自形状的直径。
如上所述，第二绝热部件2b被构成在铸模201的一端侧，在该第一实施方式中如图5(a)(b)所示，对于第二绝热部件2b中的、面向铸模201的中空部200的第二绝热部件(从铸模201的另一端侧看一端侧时所看到的第二绝热部件)20b的面积Sb，相对于铸模201的中空部200的纵剖面积S0将面积比设为40～85％。并且，图5(a)与图3(a)(c)、图4(d)～(f)对应，图5(b)与图3(b)对应。
这样，在第一实施方式中，对于介于铸模201的一端与隔断层2c之间的第二绝热部件2b中的、面向铸模201的中空部200的绝热部件20b的面积Sb，相对于铸模201的中空部200的纵剖面积S0将面积比设为40～85％，所以具有绝热所需的面积的第二绝热部件2b可靠地面向(面临)铸模201的中空部200。因此，即使熔融合金255被供给到铸模201，也可以抑制熔融合金255的热从铸模201的一端逃离释放从而冷却。因此，可以正确地维持铸模201内的熔融合金255(柱状金属溶液215)的凝固位置，进行稳定的铸造。
现说明本发明的水平连续铸造方法。
在图1中，中间包250中的熔融合金255经由耐火材料制板状体210供给到被保持成铸模中心轴220为大致水平的铸模201中，并在铸模201的出口被强制冷却从而成为凝固铸锭216。凝固铸锭216通过设置在铸模201的出口附近的牵引驱动装置以一定的速度被拉出，从而连续地进行铸造成为铝合金铸造棒。拉出的铝合金铸造棒通过调谐切断机被切成规定的长度。
储存在中间包250内的铝合金的熔融合金255的组成包括：例如Si(含有率0.05～1.3质量％)、Fe(含有率0.10～0.70质量％)、Cu(含有率0.1～2.5质量％)、Mn(含有率0.05～1.1质量％)、Mg(含有率0.5～3.5质量％)、Cr(含有率0.04～0.4质量％)、以及Zn(含有率0.05～8.0质量％以下)。Mg的含有率优选为0.8～3.5质量％。
另外，包括：例如Si(含有率0.05～1.3质量％)、Fe(含有率0.1～0.7质量％)、Cu(含有率0.1～2.5质量％)、Mn(含有率0.05～1.1质量％)、Mg(含有率0.5～3.5质量％)、Cr(含有率0.04～0.4质量％)、以及Zn(含有率0.05～8质量％以下)。Mg的含有率优选为0.8～3.5质量％。
铸锭的合金成分的组成比可以通过例如JIS H 1305所述的利用光电测光式发光分光分析装置(装置例：日本岛津制作所制PDA-5500)的方法来进行确认。
优选将储存在中间包250内的熔融合金255的液面高度254的高度与铸模201的上侧的内壁面221之间的高度差设为0mm～250mm(更优选50mm～170mm)。这是为了在供给到铸模201内的熔融合金255的压力与润滑油以及润滑油气化得到的气体之间取得良好的平衡，使得铸造性稳定。
液体润滑材料可以使用作为润滑油的植物油。例如可以举出菜籽油、蓖麻油、色拉油。它们对环境的不良影响小，所以优选。
优选润滑油供给量为0.05mL/分～5mL/分(更优选0.1mL/分～1mL/分)。其原因是：当供给量过少时，因润滑不足会发生凝固铸锭216的拉漏(breakout)，当供给量过多时多余部分会混入凝固铸锭216中出现内部缺陷。
从铸模201将凝固铸锭216拉出的速度、即铸造速度优选为200mm/分～1500mm/分(更优选为400mm/分～1000mm/分)。其原因是：若为该范围内的铸造速度，由铸造形成的结晶物的网络组织均匀细小，对于在高温下的铝质地的变形的阻力增加，提高高温机械强度。
优选从冷却水喷淋装置205放出的冷却水量为每个铸模10L/分～50L/分(更优选25L/分～40L/分)。当冷却水量过少时会产生拉漏，或凝固铸锭216表层再次熔融从而形成不均匀的组织，会作为内部缺陷残留在其中。另一方面，当冷却水量过多时，铸模201的吸热过多，从而不能进行铸造。
优选从中间包250内流入铸模201的金属溶液255的平均温度为600℃～750℃(更优选为650℃～700℃)。当熔融合金255的温度过低时，在铸模201及其附近形成粗大的结晶物(晶出物)从而作为内部缺陷进入凝固铸锭216内部。另一方面，当熔融合金255的温度过高时，大量的氢气进入熔融合金255中，作为气孔(砂眼)进入到凝固铸锭216中，成为内部缺陷。
(第二实施方式)
接下来，使用图6、图7、图8说明本发明的第二实施方式的示例。
图6是表示第二实施方式中的水平连续铸造装置的铸模附近的一个示例的图，图7以及图8是表示第二实施方式中的润滑材料供给部分的构造的图。该第二实施方式相对于上述第一实施方式，润滑材料供给部分的构造不同。另外，耐火材料制板状体210不具有隔断层，仅由包括ルミボ一ド(lumiboard)等的绝热部件构成。
在该第二实施方式中，如图6、图7(a)所示，将设置在靠近铸模201的一端的铸模内周壁的润滑材料供给口224a扩展到靠近铸模201的另一端，并将其长度在水平方向上设为例如2～13mm(优选2～7mm)。
这样，由于将润滑材料供给口224a扩展到靠近铸模201的另一端，所以使得也能从靠近铸模201的另一端供给润滑材料。在高速铸造的情况下，存在柱状金属溶液215的凝固位置向铸模的另一端侧移动的倾向，为了将润滑材料供给到该另一端侧，以往在靠近铸模201的一端供给必要以上的大量润滑材料(参照图1的润滑材料供给口224a)，但是通过扩展后的润滑材料供给口224a，可以在靠近另一端的位置上可靠地供给润滑材料。也就是说，润滑材料被适量供给到所需要的部位，所以不必供给不必要的润滑材料，从而即使减少润滑材料也能稳定并圆滑顺利地进行高速铸造。
另外，如图7(b)所示，也可以使润滑材料供给口224b分支从而设置在靠近铸模的另一端。润滑材料供给口224b的分支宽度(从润滑材料供给口224b的长度方向上的一端到另一端的距离)，与上述扩展的情况一样在水平方向上设为例如2～13mm(优选2～7mm)。这样，通过分支的润滑材料供给口224b，与上述扩展的润滑材料供给口224a的情况一样，也能从靠近铸模201的另一端供给润滑材料。也就是说，在高速铸造的情况下，由于润滑材料被适量供给到所需的部位，所以不必供给不必要的润滑材料，即使降低润滑材料也能稳定且圆滑顺利地进行高速铸造。
在图8(c)中，使润滑材料供给口分离独立，设置靠近铸模一端的润滑材料供给口224c1和靠近铸模另一端的润滑材料供给口224c2这两个系统，使得能够分别独立地对润滑材料供给量进行调整。这样，通过分离独立出两个系统，可以在靠近铸模一端和靠近铸模另一端改变润滑材料的供给量，使得能够根据位置供给适量的润滑材料。也就是说，润滑材料被适量供给到所需的部位，所以不必供给不必要的润滑材料，即使减少润滑材料也能稳定并圆滑顺利地进行高速铸造。
进而在图8(d)中，在将润滑材料供给口224d扩展到靠近铸模另一端的同时，使其扩展宽度(从润滑材料供给口224d的长度方向一端到另一端的距离)按照铸模内周壁的位置进行变化，例如使之在上部长、在下部短。这样，通过使扩展宽度变化，对于柱状熔融金属215最先凝固的铸模的出口侧(另一端侧)下部，使润滑材料的供给量较少，对于上部使供给量较多，使得能够根据位置供给适量的润滑材料。也就是说，润滑材料被适量供给到所需要的部位，所以不必供给不必要的润滑材料，即使减少润滑材料也能稳定且圆滑顺利地进行高速铸造。
另外，也可以组合两种以上的上述图7(a)(b)、图8(c)(d)的构造来形成润滑材料供给口224，由此使得能够更加适当地进行润滑材料供给。
但是，近几年为了在水平连续铸造中进行稳定的制造运行，存在不得不投入大量的润滑材料来进行润滑处理的情况。与此相对，另一方面从减少运行成本、防止废油处理对环境的影响、防止因润滑材料卷入柱状金属溶液而引起的质量降低的观点出发，需要使润滑材料的供给量降低。
但是，当单纯地减少润滑材料供给量时在铸锭表面会产生拉伤(引きつり傷)进而还会出现拉漏从而不能进行稳定的运行。
本发明者发现：为了抑制在表面产生伤痕、出现拉漏，只要在凝固开始状态、半凝固(シヤ一ベツト，sherbet)状态下供给适量的润滑油即可。发现特别是在以高速进行铸造的情况下，由于铸模的上侧的凝固开始的状态、半凝固状态扩展到铸模的出口侧，所以通过使润滑油均匀分布在其整体，就能使高速运行稳定从而制造出表面质量良好的铸造棒，于是完成了本发明。
也就是说，通过改善润滑材料供给口，从而向适当的部位进行适量供给，由此既能减少润滑材料供给量，又能抑制产生拉伤、产生拉漏，使得即使减少润滑油量也能进行稳定的高速运行。
另一方面，当改变铸造棒的直径时，也需要再调整润滑材料供给量，从而需要运行开始时的条件设定(条件出し)、生产率恶化，另外当改变润滑油的量时，需要再次调整润滑油气化得到的气体压力和静压头(ヘツド压，head pressure)之间的平衡，因此运行不稳定；但是，通过本发明的润滑材料供给口的改良，可向适当的部位供给适量的润滑材料，从而这些问题就被解决了。也就是说，根据本发明的润滑材料供给口的构造，可得到下面的效果。
(1)能够总体上减少润滑材料供给量，因此可降低产生向铸锭渗油，从而能进行高速运行。
(2)即使改变铸造棒的直径，也不必再次调整润滑材料供给量，因此即使在高速运行的情况下也能容易进行稳定运行。
在本发明中，润滑材料供给口的位置、长度由“靠近铸模的另一端”确定，所谓“靠近另一端”例如可以像下面那样确定。
监视铸模各个位置的温度，找出该温度与铸模出口相比急剧上升的部位。将该温度急剧上升的部位设为“靠近另一端”的位置，推测从铸模入口到该部位为止的范围为半凝固状态，将供给口扩展到“靠近另一端”的位置使其覆盖该范围。
在水平连续铸造的情况下铸模的出口侧的下侧先凝固，所以最好不要在此设置润滑材料供给口。也就是说，优选上侧的润滑材料供给口的宽度大于下侧的宽度。例如，使用从铸模的上侧向下侧连续变小的润滑材料供给口，或者在铸模出口侧设置仅有上半部分的润滑材料供给口。
(第三实施方式)
接下来使用图9说明本发明的第三实施方式的示例。
图9是表示第三实施方式中的浇注用通路的位置的说明图。在该第三实施方式中，相对于上述第一实施方式，其不同点在于对浇注用通路(熔融金属供给口)211的位置进行了规定。另外，耐火材料制板状体210不具有隔断层，仅由包括ルミボ一ド等的绝热部件构成。
如图9所示，在该第三实施方式中，将浇注用通路211与铸模201之间的位置关系设置成：浇注用通路内径下部位置P1，相对于铸模内径下部位置P0高出铸模内径d的8％以上(优选10％以上)的高度h。
浇注用通路内径下部位置P1的高度h的规定上限没有特别限定，但是能以铸模上下的热平衡破坏从而不能形成铸锭的凝固壳的点作为上限，或者以浇注用通路(浇注口)的剖面形状的中心位置不能再高于铸模中空部剖面的中心位置的点作为上限，或者以形状在位置上所确定的点作为上限。例如，可以设为相对于铸模内径下部位置P0在铸模内径d的30％以下(优选25％以下)。
这样，通过规定浇注用通路211的高度h，与以往为了使铸锭的温度平衡均匀化而单纯使浇注用通路211位于铸模内径下部侧的情况相比，使浇注用通路的位置下限具有一定的高度，因此，熔融金属从该高度流入从而在到达铸模下部的过程中被带走热量。也就是说以往的定位方法，由于没有考虑到从浇注口到铸模下面为止的过程中的除热，在改变铸造直径、熔融金属温度等从而需要再次调整润滑油量的情况下，难以进行用于使运行稳定的条件变更。
另一方面，在本发明中，通过规定浇注用通路211的高度h，使得供给到铸锭201的一端侧下部的熔融合金的温度变低从而在铸锭下部迅速形成凝固壳，即使减少润滑材料的供给量也能进行稳定的铸造。因此，即使减少润滑材料也能稳定且圆滑顺利地进行高速铸造。另外，由于供给到铸模的一端侧下部的熔融合金的温度降低，所以可以抑制润滑材料的气化，防止产生因气化的润滑材料进入铸锭而引起的铸锭不合格。
这样，即使在铸造直径、熔融金属温度等改变从而需要再次调整润滑油量的情况下，由于减少了润滑油(润滑材料)量，所以用于使运行稳定的控制范围变小，从而容易进行条件变更。
如上所述，根据本发明的第一、第二、第三实施方式，在任何情况下即使减少润滑材料的供给量也能进行稳定的水平连续铸造，从而即使减少润滑材料也能进行高速铸造。但是，在铸造含有镁的铝合金的情况下由于存在有活性度大的镁，若不增加润滑材料就难以进行稳定的铸造。本发明即使在铸造这种含有大量镁例如0.5质量％以上(优选0.8质量％以上)的铝合金的情况下，也能减少润滑材料、抑制润滑材料反应生成物、进行稳定平稳的铸造、防止铸锭不合格产生等，起到与高速铸造时相同的效果。
在上述说明中，说明了将本发明用于水平连续铸造装置的情况，但是本发明关于隔断层的构造并不局限于水平连续铸造装置，只要在熔融金属储放部与铸模之间具有绝热部件，也可以同样应用于水平式以外的立式等类型的连续铸造装置。使用图10，说明将本发明用于立式等类型的连续铸造装置的情况的一个示例。
图10是表示使用了本发明的热顶(hot-top)铸造装置的示意图。该热顶铸造装置70在水冷铸模71上设置有耐火材料制的熔融金属储放部(存储部，header)72。在水冷铸模71与存储部72之间具有耐火材料制板状体73，该耐火材料制板状体73在第一绝热部件73a与第二绝热部件73b之间具有隔断层73c。熔融铝合金74不是其他直流(DC)连续铸造装置那样的放出(spout)供给方式，而是直接供给到水冷铸模71。水冷铸模71通过冷却水80进行冷却。导入水冷铸模71的槽内的熔融铝合金74，在与水冷铸模71的内周部接触的部分上形成凝固壳从而收缩，凝固后的铝合金铸锭75被向下运动的下型76从水冷铸模71向下方拉出。这时，铝合金铸锭75通过从水冷铸模71供给的水冷喷射77被冷却，铝合金铸锭75的下部被浸入水槽的水81中进一步被冷却，使之完全凝固。当下型76到达能够运动的下端位置时，铝合金铸锭75成为铸造棒，在规定的位置被切断并将其取出。
在该热顶铸造装置70中，在铸造开始时不需要进行与放出的液流之间的调整，能缩短模型长度，因此铸造棒的表面光滑从而优选。另外，通过下型76的上端面维持水平高度来进行铸造，所以熔融金属的紊乱变少，能更好地得到组织的微细化效果。
从设置在上述耐火材料制板状体73与水冷铸模71之间的润滑油供给管78供给润滑油，防止熔融铝合金74或铝合金铸锭75烧结在水冷铸模71的周壁上。并且，在该热顶铸造装置70中在耐火材料制板状体73中设置有隔断层73c，所以能够通过隔断层73c遮挡住供给到水冷铸模71后渗透到耐火材料制板状体73中的润滑油，从而能够抑制润滑油多余消耗。
另外，本发明同样可以应用于将热顶铸造装置改良后得到的气体加压式热顶铸造装置。
在上述的说明中，分别独立地实施第一、第二、第三实施方式，但是也可以对实施方式的整体构造或实施方式内的主要部分的构造任意进行组合。通过任意组合例如第一实施方式与第二实施方式组合、第一实施方式与第三实施方式组合，能够进一步显著地发挥减少润滑材料等诸多效果。
另外，可以例如以第二实施方式为中心，对该第二实施方式和第一实施方式进行组合，或者对第二实施方式和第三实施方式进行组合。
还可以例如以第三实施方式为中心，对该第三实施方式和第一实施方式进行组合，或者对第三实施方式和第二实施方式进行组合。像这样任一种组合都能够显著发挥降低润滑材料等诸多效果。
(实施例)
(实施例1～12)
主要为了确认隔断层的效果，实施实施例1～12以及比较例1～3。在此，改变铝合金的Mg量、铸造棒直径、润滑油投入量、铸造速度、隔断层，对拉伤产生频度以及向绝热部件渗油的产生状况进行评价。
使用6061合金作为铝合金，其合金组成设为Si：0.6％、Fe：0.2％、Cu：0.3％、Mn：0.05％、Cr：0.05％、Ti：0.1％，另外使Mg为0.8％和1.5％两种，对熔融金属进行成分调整。
铸造棒直径设为30mm以及60mm两种。润滑油供给口使用如图7(a)所示的扩展后的润滑油供给口，将该扩展的水平方向长度设为4mm。
对于介于铸模201的一端和隔断层2c之间的第二绝热部件2b中的、面向铸模201的中空部200的第二绝热部件20b的面积Sb，相对于铸模201的中空部200的纵剖面积S0将面积比设为75％。
隔断层使用图3(a)(b)(c)、图4(a)～(f)、(h)。实施例1～11的隔断层，其材质使用氮化硅，厚度设为1mm。将与模型(铸模)相接触的第二绝热部件的厚度设为1mm。实施例12的隔断层的材质为金属，使用镍箔(厚度0.1mm)。
对于润滑油投入量，称量出铸造中的润滑油的减少量，用计算机进行反馈，在时间序列上对润滑油投入量进行调整。
拉伤产生次数(拉伤产生频度)用铸造开始20分钟后每1mm铸造棒的拉伤长度(根数×长度(m))来表示，单位为m/m。
对于渗油发生状况，通过观察实验后耐火材料(绝热部件)的铸出方向的剖面，以被碳化的部位所占面积比例来表示。铸造时中间包的熔融金属温度一直为700℃。
将在上述各个条件下进行的实施例1～12、以及比较例1～3的结果显示在下面的表1中。
(表1)
实施例  Mg量％  铸造棒直径Φmm  润滑油投入量g/min  铸造速度mm/min 隔断层 拉伤产生数m/m 渗油比例％  综合评价
实施例1  0.80  30  0.15  700 (a) 无 7  ○
实施例2  0.80  30  0.40  700 (a) 无 8  ○
实施例3  1.50  30  0.20  700 (a) 无 8  ○
实施例4  0.80  60  0.20  700 (a) 无 8  ○
实施例5  0.80  30  0.15  1200 (a) 无 7  ○
实施例6  0.80  30  0.15  700 (b) 无 4  ◎
实施例7  0.80  30  0.15  700 (c) 无 7  ○
实施例8  0.80  30  0.15  700 (d) 无 7  ○
实施例9  0.80  30  0.15  700 (e) 无 10  ○
实施例10  0.80  30  0.15  700 (f) 无 7  ○
实施例11  0.80  30  0.15  700 (h) 无 7  ○
实施例12  0.80  30  0.15  700 (a)金属 无 7  ○
比较例1  0.80  30  0.15  700 无 4 43  ×
比较例2  0.80  30  0.20  700 无 1 45  ×
比较例3  0.80  30  0.40  700 无 无 50  ×
在实施例1中当引入隔断层时，以比较例3的没有产生拉伤时的润滑油投入量(0.40g/min)的37％的量而没有产生拉伤。而且，渗油比例为7％，相对于比较例的50％减少了86％。
在实施例2中，即使使润滑油投入量与比较例3相同，渗油比例也和实施例1相等，过剩的润滑油从与模型接触的绝热部件滴到系统外部。
实施例3是将Mg量增加到1.5％的情况，实施例4是将铸造棒增加到Φ60的情况，润滑油投入量较之实施例1分别增加到0.20g/min，但是并没有产生拉伤，渗油量也几乎与实施例1相等。实施例5是将铸造速度增加到1200mm/min的情况，而润滑油投入量为0.15g/min，没有发生问题能够铸造。
实施例6～12是改变隔断层的形式的情况，其效果是实施例6的渗油比例最小因而最好，其他与实施例1相同。
可知通过设置隔断层，润滑油投入量减少，还可防止成为拉伤以及黑渣的起因的渗油。
(实施例13～20)
为了确认绝热部件的面积的效果，实施实施例13～20。评价通过绝热部件的面积比、与拉伤产生临界的润滑油的投入量、渗油比例之间的关系来进行。
面积比是将面向铸模(模型)的中空部的第二绝热部件的面积除以铸模中空部的纵剖面积计算得出的。在本实施例中铸模中空部的剖面是圆形，其直径为30mm。
与上述实施例1～12一样，使用6061合金作为铝合金，其合金组成设为Si：0.6％、Fe：0.2％、Cu：0.3％、Mn：0.05％、Cr：0.05％、Ti：0.1％，Mg：0.8％，对熔融金属进行成分调整。
铸造棒直径为30mm以及60mm两种。润滑油供给口使用如图7(a)所示的扩展后的润滑供给口，其扩展后的水平方向长度设为4mm。
对于介于铸模201的一端和隔断层2c之间的第二绝热部件2b中的、面向铸模201的中空部200的第二绝热部件20b的面积Sb，相对于铸模201的中空部200的纵剖面积S0将面积比设为75％。
隔断层使用图3(a)、(b)所示的形式。隔断层的厚度设为1mm，材质为氮化硅。
浇注用通路(熔融金属供给口)的中心设在铸模纵剖面的中心位置上。铸造温度(中间包的熔融金属温度)为700℃，铸造速度设为700mm/min和1200mm/min。
使得不产生拉伤的临界的润滑油投入量是一边观察铸造中的铸造表层，一边逐渐减少润滑油投入量，计测出开始产生拉伤时的润滑油投入量而得到的。
将在上述各种条件下进行的实施例13～20的结果显示在下面的表2中。
(表2)
实施例   铸造棒直径Φmm   铸造速度mm/min   隔断层 熔融金属供给口直径mm 绝热部件面积mm2 绝热部件面积比％ 拉伤产生时的润滑油投入量g/min 渗油比例％
实施例13   30   700   (a) 9.0 643 91 0.10 9
实施例14   30   700   (a) 12.0 594 84 0.10 8
实施例15   30   700   (a) 15.0 530 75 0.12 7
实施例16   60   1200   (a) 15.0 530 75 0.12 7
实施例17   30   700   (a) 17.0 480 68 0.13 7
实施例18   30   700   (a) 20.0 393 56 0.14 7
实施例19   30   700   (b) 20.0 327 46 0.14 4
实施例20   30   700   (a) 23.5 273 39 0.20 15
当将介于铸模的一端与隔断层之间的第二绝热部件中的、面向铸模的中空部的第二绝热部件的面积比减少时，在实施例20的40％以下时在模型内气化产生的气体蔓延到中间包侧，在中间包中产生气泡。与此同时渗油比例也增加到15％。
在实施例14中将第二绝热部件的面积比设为84％，显示出拉伤产生时的润滑油投入量为最小。
在实施例13中虽然将第二绝热部件的面积比设为91％，但是熔融金属供给口的直径反而变小，所以熔融金属供给量跟不上，铸造不稳定。
可知介于铸模的一端和隔断层之间的第二绝热部件中的、面向铸模的中空部的第二绝热部件的面积比在从40到84％之间时，能使润滑油投入量为最小、使向绝热部件的渗油量为最小。
(实施例101～116)
为了确认润滑材料供给口扩展的效果，实施实施例101～116以及比较例。在此改变铸造棒直径、润滑油供给口的种类和长度、隔断层，对将要产生拉伤的最小润滑油量、以及在该最小润滑油量的条件下进一步提高铸造速度从而产生拉漏的临界速度进行评价。
使用6061合金作为铝合金，其合金组成设为Si：0.6％、Fe：0.2％、Cu：0.3％、Mn：0.05％、Cr：0.05％、Ti：0.1％、Mg：1.0％，对熔融金属进行成分调整。铸造棒直径为30mm和60mm这两种。
隔断层使用图3(b)，材质使用氮化硅，厚度为1mm。与模型(铸模)接触的第二绝热部件的厚度设为1mm。
对于介于铸模的一端和隔断层之间的第二绝热部件中的、面向铸模的中空部的第二绝热部件的面积Sb，相对于铸模的中空部的纵剖面积S0将面积比设为75％。
铸造速度设为400mm/min～1500mm/min，铸造熔融金属温度(中间包的熔融金属温度)设为700℃。浇注用通路(熔融金属供给口)的中心设在铸模纵剖面的中心位置。
并且，润滑材料供给口使用如图7(a)(b)、图8(d)所示的扩展后的润滑材料供给口，其扩展后的水平方向的长度为2mm～13mm。
将在上述各种条件下进行的实施例101～116以及比较例的结果显示在下面的表3中。
(表3)
实施例  铸造棒直径Φmm   润滑油供给口种类和长度mm   隔断层 拉伤产生时的润滑油量g/min   临界速度
实施例101  30   (a)2mm   (b) 0.18   铸造速度1000mm/min为临界
实施例102  30   (a)4mm   (b) 0.15   铸造速度1300mm/min为临界
实施例103  30   (a)7mm   (b) 0.13   铸造速度1500mm/min为临界
实施例104  30   (a)10mm   (b) 0.13   铸造速度1500mm/min为临界
实施例105  30   (a)13mm   (b) 0.13   铸造速度1500mm/min为临界
实施例106  30   (b)   (b) 0.14   铸造速度1400mm/min为临界
实施例107  30   (d)   (b) 0.15   铸造速度1300mm/min为临界
实施例108  30   (d)   (b) 0.14   铸造速度1400mm/min为临界
实施例109  30   (a)4mm   无 0.22   铸造速度1300mm/min为临界
实施例110  30   (a)1mm   (b) 0.26   铸造速度800mm/min为临界
实施例111  60   (a)2mm   (b) 0.18   铸造速度600mm/min为临界
实施例112  60   (a)4mm   (b) 0.15   铸造速度800mm/min为临界
实施例113  60   (a)7mm   (b) 0.13   铸造速度1000mm/min为临界
实施例114  60   (b)   (b) 0.14   铸造速度900mm/min为临界
实施例115  60   (d)   (b) 0.15   铸造速度800mm/min为临界
实施例116  60   (d)   (b) 0.14   铸造速度900mm/min为临界
比较例  60   (a)1mm   (b) 0.28   铸造速度400mm/min为临界
实施例106以及114的润滑油供给口是图7(b)所示的分支型，一端侧(入口侧)供给口的长度设为2mm，另一端(出口侧)供给口的长度设为2mm，一端侧和另一端侧的供给口之间的间隔设置2mm。
实施例107以及115的润滑油供给口是如图8(d)所示的上侧与下侧的长度不同的式样，上侧长度设为4mm，下侧长度设为2mm。
实施例108以及116的润滑油供给口也与实施例107以及115一样，是图8(d)所示的上侧与下侧的长度不同的式样，上侧长度设为6mm，下侧长度设为3mm。
在实施例101～105中，当增加润滑油供给口的长度时拉漏的铸造临界速度增加。在比较例的润滑油供给口的长度为1mm的情况下拉伤产生时的润滑油量多。另外，可知虽然实施例104、105的润滑油供给口的长度为10mm、13mm，但是从提高铸造速度这点来看没有效果，润滑油供给口的最适合长度为2～7mm。
在实施例106～108中，润滑材料供给口的式样变化也能得到同样的效果。
在对铸造棒直径Φ30和Φ60进行比较时，Φ60的临界铸造速度由于热容量而相对降低，但是倾向与Φ30相同。
为了抑制从面向铸模的一侧向绝热部件渗油，需要在总体上减少润滑油的供给量。但是，在以高速进行铸造的情况下，当没有投入大量的润滑油时，会在表面产生拉伤，或者最坏的情况是产生拉漏。特别是在含有0.8％以上Mg量的情况下会显著出现。可知为了抑制铸锭表面产生拉伤、产生拉漏，只要能促进铸锭表面的凝固壳的生成、确保润滑油的润滑功能即可。也就是说，可知通过投入经由模型使得在模型内铸锭表面较薄地凝固、冷却成为半凝固状态的润滑油，由此能促进冷却并确保润滑功能。可知，特别是在以高速进行铸造的情况下，铸模的上侧的半凝固状态会扩展到铸模出口。通过使润滑油均匀地分布可以得到稳定的高速运行和良好的铸锭表面质量。
(实施例201～216)
为了确认浇注用通路(熔融金属供给口)的位置规定的效果，实施实施例201～216以及比较例201、202。也就是说，通过下面的试验确认在高速制造时，通过改变浇注用通路的下限位置来抑制因在铸模内从铸模下部开始生成的凝固壳而产生的拉伤或拉漏的情况。
在此，改变铸造棒直径、铸造速度、隔断层、浇注用通路的口径、浇注用通路的位置，对将要产生损伤时的最小润滑油量、以及此时的渗油比例进行评价。
使用6061合金作为铝合金，其合金组成设为Si：0.6％、Fe：0.2％、Cu：0.3％、Mn：0.05％、Cr：0.05％、Ti：0.1％、Mg：0.8％，对熔融金属进行成分调整。铸造棒直径为30mm和60mm这两种。
润滑材料供给口使用如图7(a)所示的扩展后的润滑材料供给口，将其扩展后的水平方向的长度设为4mm。
隔断层使用图3(a)，其材质使用氮化硅，厚度为1mm。与模型(铸模)接触的第二绝热材料的厚度设为1mm。
浇注用通路的剖面形状在实施例201～213中采用圆孔，在实施例214～216中采用下半圆形状。实施例201～206的面向铸模的中空部件的第二绝热部件的面积比设为75％。并且，浇注用通路的位置通过连通中间包和铸模的浇注用通路内径下部位置、与铸模内径之间的比例进行评价，使得与铸造棒直径无关。
铸造温度(中间包的熔融金属温度)设为700℃，铸造速度设为700～1200mm/min。
成为拉伤产生时的临界的最少的润滑油量是一边观察铸造中的铸造表层，一边计测开始产生拉伤时的润滑油量而得到的。
对于渗油发生状况，通过观察实验后耐火材料(绝热部件)的铸出方向的剖面，以被碳化的部位所占面积比例来表示。
在上述各种条件下进行的实施例201～216、以及比较例201、202的结果显示在下面的表4中。
(表4)
实施例  铸造棒直径mm  铸造速度mm/min  隔断层种类   浇注用通路口径mm   浇注用通路位置％   拉伤产生时的润滑油量g/min   渗油比例％
实施例201  30  1200  (a)   15.0   25   0.12   7
实施例202  30  1200  无   15.0   25   0.14   20
实施例203  30  1200  (a)   15.0   20   0.12   7
实施例204  30  1200  (a)   15.0   15   0.14   8
实施例205  30  1200  (a)   15.0   10   0.17   8
实施例206  30  1200  (a)   15.0   8   0.24   9
实施例207  60  700  (a)   30.0   8   0.27   9
实施例208  30  1200  (a)   20.0   15   0.15   7
实施例209  30  1200  (a)   20.0   8   0.25   9
实施例210  30  1200  (a)   20.0   5   拉漏   -
实施例211  30  1200  (a)   10.0   20   0.12   7
实施例212  30  1200  (a)   10.0   8   0.21   9
实施例213  30  1200  (a)   10.0   5   拉漏   -
实施例214  30  1200  (a)   15：下半圆   20   0.12   7
实施例215  30  1200  (a)   15：下半圆   8   0.24   9
实施例216  30  1200  (a)   15：下半圆   5   拉漏   -
比较例201  30  1200  无   15.0   5   拉漏   -
比较例202  60  700  无   30.0   5   拉漏   -
在高速铸造中，像比较例201、202那样，当连通中间包和铸模的浇注用通路内径下部位置、与铸模内径之间的比例为5％时，发生拉漏。发现从8％随着其增加，拉伤产生时的润滑油量减少。也就是说，发现了即使将润滑油供给量控制在0.2g/min以下，也能进行高速铸造。
像上述说明的那样，本发明在连续铸造装置的熔融金属储放部和铸模之间设置有绝热部件，或者将润滑材料供给口构成为不仅从靠近铸模的一端而且还从靠近另一端供给润滑材料，或者将浇注用通路内径下部位置相对于铸模内径下部位置进行规定，所以即使减少润滑材料也能稳定且圆滑顺利地进行高速铸造。
因此，本发明从使高速铸造稳定且圆滑顺利地进行这方面来看是有用的，有助于大幅度减少铸锭不合格。

Claims (17)

1.一种连续铸造装置，是将熔融金属储放部内的熔融合金从铸模的一端供给到铸模内从而制造铝合金铸造棒的连续铸造装置，其特征在于，包括：
配置在上述熔融金属储放部与铸模的一端之间、并具有将熔融金属储放部和铸模连通的浇注用通路的绝热部件；和
设置于上述绝热部件中、且具有与浇注用通路成为一体的通孔的隔断层。
2.如权利要求1所述的连续铸造装置，其中，上述铸模被配置成水平状。
3.如权利要求1或2所述的连续铸造装置，其中，使绝热部件介在于上述铸模的一端与隔断层之间。
4.如权利要求3所述的连续铸造装置，其中，上述隔断层的通孔侧周部向铸模侧弯曲从而面向铸模的一端。
5.如权利要求3或4所述的连续铸造装置，其中，介在于上述铸模的一端与隔断层之间的绝热部件中的、面向铸模的中空部的绝热部件的面积，相对于铸模的中空部的纵剖面积的面积比，设为40～85％。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的连续铸造装置，其中，上述隔断层由润滑材料和气化后的润滑材料均不能通过的材料构成。
7.如权利要求2所述的连续铸造装置，其中，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口被扩展到靠近铸模的另一端。
8.如权利要求2所述的连续铸造装置，其中，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口进行分支，从而也设置在靠近铸模的另一端。
9.如权利要求2所述的连续铸造装置，其中，上述浇注用通路与上述铸模之间的位置关系是：浇注用通路的内径下部位置比铸模的内径下部位置高出铸模内径的8％以上。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的连续铸造装置，其中，上述铝合金的熔融合金中镁的含有量为0.5质量％以上。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的连续铸造装置，其中，将上述铝合金的熔融合金的成分设为含有：Si：含有率0.05～1.3质量％、Fe：含有率0.1～0.7质量％、Cu：含有率0.1～2.5质量％、Mn：含有率0.05～1.1质量％、Mg：含有率0.5～3.5质量％、Cr：含有率0.04～0.4质量％、和Zn：含有率0.05～8质量％以下。
12.一种连续铸造方法，是将熔融金属储放部内的熔融合金从铸模的一端供给到铸模内从而制造铝合金铸造棒的连续铸造方法，其特征在于，
在配置于上述熔融金属储放部与铸模的一端之间、并具有将熔融金属储放部和铸模连通的浇注用通路的绝热部件中，设置具有与该浇注用通路成为一体的通孔的隔断层，在铸造时一边由隔断层遮挡被供给到铸模而渗入绝热部件中的润滑材料，一边进行连续铸造。
13.如权利要求12所述的连续铸造方法，其中，上述铸模被配置成水平状。
14.如权利要求13所述的连续铸造方法，其中，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口被扩展到靠近铸模的另一端。
15.如权利要求13所述的连续铸造方法，其中，设置于靠近上述铸模的一端的铸模内周壁上的润滑材料供给口进行分支，从而也设置在靠近铸模的另一端。
16.如权利要求13所述的连续铸造方法，其中，上述浇注用通路与上述铸模之间的位置关系是：浇注用通路的内径下部位置比铸模的内径下部位置高出铸模内径的8％以上。
17.一种铝合金铸造棒，其特征在于，它是使用权利要求12至16中的任一项所述的连续铸造方法制造的。
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