CN102076443B - 气体压控制式铸造用铸型 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体压控制式铸造用铸型，其具有导入铝或铝合金的熔液(M)的热顶(20)和使该热顶(20)内的铝或铝合金的熔液(M)通过熔液通过部(30)而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料(B)的铸型主体(10)，在该铸型主体(10)的熔液通过部(30)的壁面上设置多个吹出润滑油的润滑油吹出孔(40)，并在该铸型主体(10)内的至少热影响部的范围内，分别独立形成与所述各润滑油吹出孔(40)连通的润滑油供给路(41)。由此，即使存在温度及铸造速度不同的条件下，也能够可靠地冷却铸型主体，所以能够实现良好的连续铸造。

Description

气体压控制式铸造用铸型
技术领域
本发明涉及一种适合铝或铝合金等非铁金属的半连续或连续铸造的气体压控制式铸造用铸型。 
 背景技术
以往在非铁金属制造领域中，作为铝或铝合金等非铁金属的铸造法，例如多使用以下专利文献1和2等中所公开的所谓气体加压式热顶铸造用铸型的铸造法。 
该气体加压式热顶铸造用铸型例如图10以及图11所示，将从由耐火隔热材料构成的热顶20流出的铝熔液M原样地通过形成在铸型(金属模)主体10上的通过部(30)，同时由从该铸型主体(10)吹出的冷却水(W)强制冷却该熔液M，使其连续凝固，铸造成棒状的坯料B。 
并且，如图11所示，在该铸型主体10的熔液通过部30的壁面上端设置润滑油吹出孔40和气体通过孔50，在使熔液M通过该熔液通过部30时，从该润滑油吹出孔40、气体通过孔50吹入润滑油和惰性气体、空气等气体。由此，能够减少熔液M向熔液通过部30内面的接触和摩擦，实现顺畅的通过(铸造)，并且能够使其坯料B的表面形状平滑。 
专利文献1：(日本)专利特公昭54-42847号公报 
专利文献2：(日本)专利特开昭63-154244号公报 
其中，用于实现该气体加压式热顶连续铸造法的铸型，如图11所示，在该铸型主体10内设置制冷剂通路60，由流经该制冷剂通路60的制冷剂(冷却水)W将铸型全体强制冷却。 
发明内容
但是，以往的铸型在该制冷剂通路60与所示润滑油吹出孔40、气 体通过孔50之间，用于供给润滑油以及气体的较深环状的槽70沿铸型的熔液通过部30形成环状。因此，其起到隔热层的作用，润滑油吹出孔40、气体通过孔50部分未得到充分冷却。 
另外，该铸型主体10内的制冷剂通路60，如图所示由于形成截面矩形，所以流经该制冷剂通路60的制冷剂W的一部分滞留在其角部，需要凝固用的热交换的熔液通过部30上部不能有效冷却。 
为此，当采用熔液灌注温度高的合金或提高铸造速度而进行铸造等而使铸型主体10的温度上升时，会出现铸型的熔液金属冷却能力不足，坯料B表面形成所谓缩孔(気体肌)的状态。另外，熔液M与熔液通过部30之间的润滑效果会降低，熔液通过部30与熔液M的摩擦变大，在该熔液通过部30表面附着凝固的金属、氧化物等，坯料B表面容易发生所谓粘渣(引きつり)的铸造缺陷。 
另外，由于铸型主体10的冷却变弱，所以由铸型主体10的冷却而从熔液M生成的凝固壳的强度变弱，不能抵抗相对于熔液通过部30的摩擦。由此，凝固壳出现破损，发生破裂而产生不能铸造的问题。 
另外，如图11所示，从润滑油吹出孔40或气体通过孔50供给熔液通过部30的润滑油和气体到达所述弯月部空间S后，随着熔液M的通过一起沿该熔液通过部30的壁面向熔液通过部30的下方脱出。 
这时，由于铸型主体10的温度上升，环状的润滑油供给槽70的润滑油膨胀和铸型主体10的热膨胀的压迫使润滑油被过度供给，而向熔液M吹出。这样，润滑油气化引起的气体加压气体供给过剩，气体的加压条件变化，形成在熔液通过部30上端部分、热顶20与熔液弯月部m之间的空间(弯月部空间)S的变化变得过大，使坯料B的品质劣化。 
即、由润滑油的气化，使弯月部空间S内的气体的压力超过熔液压时，该弯月部空间S变大，会出现该弯月部空间S的气体、气化的润滑油从熔液通过部30向热顶20侧脱出的现象(起泡(バブリング))。 
并且，当产生这样的起泡现象时，生成氧化物的夹杂物或覆膜，其被卷入坯料B的表层部分，构成坯料表面缺陷或内部缺陷。 
这样的缺陷残留至最终产品，则会使产品的机械特性降低，或在锻造时导致锻造碎裂的不良现象或耐氧铝的外观不良现象。 
另外，当发生这样的起泡，则弯月部空间S瞬间消失，熔液M进入润滑油吹出孔40、气体通过孔50而凝固、固着，将孔堵塞。这样，之后由于不形成弯月部空间S，所以产生较大的铸件肌表缺陷，造成坯料不良。 
因此，本发明是为了有效解决上述问题而研发的。其主要目的在于提供一种新型的气体压控制式铸造用铸型，即使温度或铸造速度的条件不同，也能够可靠地冷却连续铸造的铸型全体(特别是铸型上部)。 
为了解决上述问题，本发明的第1方面是： 
一种气体压控制式铸造用铸型，其特征在于，具有：导入铝或铝合金的熔液的热顶；以及使从该热顶导入的铝或铝合金的熔液通过熔液通过部而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料的铸型主体， 
在该铸型主体的熔液通过部的壁面上设置多个吹出润滑油的润滑油吹出孔，并在该铸型主体内的至少热影响部的范围内，分别独立形成与所述各润滑油吹出孔连通的润滑油供给路。 
另外，本发明的第2方面是： 
一种气体压控制式铸造用铸型，其特征在于，具有：导入铝或铝合金的熔液的热顶；以及使从该热顶导入的铝或铝合金的熔液通过熔液通过部而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料的铸型主体， 
在该铸型主体的熔液通过部的壁面上设置多个使气体通过的气体通过孔，并在该铸型主体内的至少热影响部的范围内，分别独立形成与所述各气体通过孔连通的气体通过路。 
另外，本发明的第3方面是： 
一种气体压控制式铸造用铸型，其特征在于，具有：导入铝或铝合金的熔液的热顶；以及使从该热顶导入的铝或铝合金的熔液通过熔液通过部而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料的铸型主体， 
在该铸型主体的熔液通过部的壁面上分别设置多个吹出润滑油的润滑油吹出孔和使气体通过的气体通过孔，并在该铸型主体内的至少热影响部的范围内，分别独立形成与所述各润滑油吹出孔和气体通过 孔连通的润滑油供给路和气体通过路。 
并且，根据这些本发明的第1～第3方面，由于在至少铸型主体内的热影响部的范围内分别独立形成润滑油供给路以及气体通过路的一方或双方，使位于内设于铸型主体的制冷剂通路与熔液通过部之间的所述润滑油供给路以及气体通过路的剖面积大幅度减少，所以能够防止该润滑油供给路以及气体通过路的存在导致的铸型主体的热传导的降低。特别是，能够更可靠地冷却润滑油吹出孔和气体通过孔附近。 
由此，从气体通过孔吹出的气体的加压条件温度，能够将弯月空间的变动抑制到很小。另外，由于润滑油的温度上升也能够抑制，所以润滑油的挥发量也变少，能够发挥润滑油本来的润滑能力。 
其结果，即使提高铸造速度，由于铸型主体的温度没变高，所以能够抑制产品的品质降低或铸造缺陷，比以往更能够实现高温的铸造和高速的铸造。另外，由于在铸型主体的热影响部上不同时具有润滑油供给槽和气体压控制槽，所以能够将铸型主体的变形引起的润滑油的供给量的变动和气体加压气体量的变动抑制到很小，能够维持稳定的产品的品质。 
在此，本发明所谓“铸型主体内的热影响部”，如后面的实施方式中例示，是指在铸型主体中直接受到通过熔液通过部的铝熔液的热的影响的部分、指铸型主体中至少包含从与铝熔液接触的熔液通过部的壁面到接近该壁面的制冷剂通路的区域。 
另外，本发明的第4方面是： 
本发明的第1～第3方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，在所述铸型主体的上面拆装自如地设置与所述熔液通过部大致同心圆状的环板，并在该环板上形成所述润滑油吹出孔或所述气体通过孔，或者测量形成在所述铸型主体上端、所述热顶和熔液弯月部之间的弯月部空间的压力的压力测量用连通孔的任一个以上的孔。 
根据本发明的第4方面，能够比较容易加工形成这些润滑油吹出孔以及气体通过孔或压力测量用连通孔。 
另外，因铸型主体的研磨、打痕等使与热顶接触的角部受到损伤，或者因起泡等导致润滑油吹出孔或气体通过孔任一个变形，容易形成铸件肌表缺陷的情况下，可通过仅新更换或清扫其环板，即能够容易 消除其不良情况。 
另外，本发明的第5方面是： 
在本发明的第4方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，所述铸型主体和环板的至少一方或双方由铜或铜合金形成。 
根据本发明的第5方面，由于铸型主体和环板的任一方或双方由作为导热性优良的金属的铜或铜合金形成，所以流经制冷剂通路的制冷剂能够有效地冷却铸型主体以及环板。 
另外，本发明的第6方面是： 
在本发明的第1～第3方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，在所述铸型主体内形成制冷剂通路，将用于使流经该制冷剂通路的制冷剂朝向在所述铸型主体的熔液通过部内连续形成的铝或铝合金的凝固壳吹出的吹出孔或吹出缝隙形成在所述熔液通过部的下端，并且将该制冷剂的吹出孔或吹出缝隙与所述铸型主体内的制冷剂通路之间由在所述熔液通过部的附近、且从该熔液通过部的上端侧朝向下方延伸的连通路连接。 
根据本发明的第6方面，制冷剂通路内的制冷剂没有滞留地顺畅地流向制冷剂吹出孔侧或吹出缝隙侧。由此，从要求冷却的熔液接触的铸型主体上部流出冷的制冷剂。其结果，铸型主体上部的熔液通过部被进一步冷却，能够效率良好地冷却坯料，所以实现比以往高温的条件和高速的铸造。 
另外，本发明的第7方面是： 
一种气体压控制式铸造用铸型，其特征在于，具有：导入铝或铝合金的熔液的热顶；以及使从该热顶导入的铝或铝合金的熔液通过熔液通过部而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料半连续铸造或连续铸造的铸型主体，在所述铸型主体内形成制冷剂通路，将用于使流经该制冷剂通路的制冷剂朝向在所述铸型主体的熔液通过部内连续形成的铝或铝合金的凝固壳吹出的吹出孔或吹出缝隙形成在所述熔液通过部的下端，并且将该制冷剂的吹出孔或吹出缝隙与所述铸型主体内的制冷剂通路之间由在所述熔液通过部的附近、且从该熔液通过部的上端侧朝向下方延伸的连通路连接。 
根据本发明的第7方面，制冷剂通路内的制冷剂没有滞留地顺畅 地流向制冷剂吹出孔侧或吹出缝隙侧。由此，从要求冷却的熔液接触的铸型主体上部流出冷的制冷剂。其结果，铸型主体上部的熔液通过部被进一步冷却，能够效率良好地冷却坯料，所以实现比以往高温的条件和高速的铸造。 
另外，本发明的第8方面是： 
在本发明的第1～第3方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，在所述铸型主体内形成制冷剂通路，将用于使流经该制冷剂通路的制冷剂朝向在所述铸型主体的熔液通过部内连续形成的铝或铝合金的凝固壳吹出的吹出孔或吹出缝隙形成在所述熔液通过部的下端，并且将该制冷剂的吹出孔或吹出缝隙与所述铸型主体内的制冷剂通路之间由在所述熔液通过部的附近、且从该熔液通过部的上端侧朝向下方延伸的垂直连通路和在所述气体通过路或润滑油供给路的正下方朝向大致水平方向内部延伸的水平连通路连接。 
根据本发明的第8方面，由于制冷剂的吹出孔或吹出缝隙与铸型主体内的制冷剂通路间由垂直连通路和水平连通路连接，所以制冷剂通路内的制冷剂没有滞留地顺畅地流向制冷剂吹出孔侧或吹出缝隙侧。由此，由于制冷剂通路内的冷的制冷剂经由水平连通路流向垂直连通路，所以能够效率良好地冷却位于该水平连通路的近旁的润滑油供给路和气体通过路。由此，能够防止通过润滑油供给路的润滑油和通过气体通过路的气体的过热。 
另外，本发明的第9方面是： 
一种气体压控制式铸造用铸型，其特征在于，具有：导入铝或铝合金的熔液的热顶；以及使从该热顶导入的铝或铝合金的熔液通过熔液通过部而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料的铸型主体，在所述铸型主体内形成制冷剂通路，将用于使流经该制冷剂通路的制冷剂朝向在所述铸型主体的熔液通过部内连续形成的铝或铝合金的凝固壳吹出的吹出孔或吹出缝隙形成在所述熔液通过部的下端，并且将该制冷剂的吹出孔或吹出缝隙与所述铸型主体内的制冷剂通路之间由在所述熔液通过部的附近、且从该熔液通过部的上端侧朝向下方延伸的垂直连通路和在所述气体通过路或润滑油供给路的正下方朝向大致水平方向内部延伸的水平连通路连接。 
根据本发明的第9方面，由于制冷剂的吹出孔或吹出缝隙与铸型主体内的制冷剂通路间由垂直连通路和水平连通路连接，所以制冷剂通路内的制冷剂没有滞留地顺畅地流向制冷剂吹出孔侧或吹出缝隙侧。由此，由于制冷剂通路内的冷的制冷剂经由水平连通路流向垂直连通路，所以能够效率良好地冷却位于该水平连通路的近旁的润滑油供给路和气体通过路。由此，能够防止通过润滑油供给路的润滑油和通过气体通过路的气体的过热。 
另外，本发明的第10方面是： 
在本发明的第1～第3、第7和第9方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，在所述铸型主体上形成压力测量用的连通孔，在该连通孔上设置测量形成在所述铸型主体上端、所述热顶和熔液弯月部之间的弯月部空间的压力的压力测量单元，并在所述气体通过路或所述润滑油供给路上设置根据所述压力测量单元的测量值控制所述弯月部空间的压力的压力控制单元。 
根据本发明的第10方面，由于设有测量弯月部空间的压力的压力测量单元和进行其压力控制的压力控制单元，所以能够由压力条件最佳控制熔液弯月部的形状并使其稳定。另外，也能够使压力条件变化，改变熔液弯月部的形状，能够使附着在熔液通过部的壁面上的异物等附着在铸件肌表上并除去，防止彗尾等缺陷。由此，能够进行长时间的连续铸造。另外，能够可靠地防止招致起泡等铸造不良现象。 
另外，本发明的第11方面是： 
在本发明的第10方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，所述压力控制单元调整从所述润滑油供给路供给的润滑油供给量，控制所述弯月部空间的压力。 
根据本发明的第11方面，即使在铸造速度加速，或气体不沿熔液通过部的壁面向下方脱出而难以维持弯月部空间的合金的铸造中，也 能够稳定地维持弯月部空间，所以能够抑制品质的降低和铸造缺陷等。 
另外，本发明的第12方面是： 
在本发明的第10方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，所述压力控制单元增加或减少所述气体通过路内的气体压，控制所述弯月部空间的压力。 
根据本发明的第12方面，即使在气体不沿熔液通过部的壁面向下方脱出而难以维持弯月部空间的合金的铸造中，也能够稳定地维持弯月部空间，所以能够抑制品质的降低和铸造缺陷等。 
另外，本发明的第13方面是： 
在本发明的第7和第9方面中，所述气体压控制式铸造用铸型其特征在于，在所述气体通过路内或形成在所述铸型主体上的压力测量用的连通孔上设置捕捉从所述弯月部空间逆流的润滑油的捕捉机构。 
根据本发明的第13方面，当弯月部空间的气体压力变高，气体通过气体通过孔或压力测量用连通孔而返回时，润滑油混入该气体中而进入气体通过路内或气体压力测量孔中的情况下，能够由捕捉功能捕捉该润滑油。由此，能够避免气体通过孔或压力测量用连通孔被润滑油堵塞，所以能够进行准确的气体加压条件下的压力控制和压力的测量，能够实现稳定的铸造。 
附图说明
图1是表示本发明的气体压控制式铸造用铸型100的第一实施方式的纵剖面图。 
图2是表示第一实施方式的铸型主体的上面结构的平面图。 
图3是表示设于气体通过路51上的压力控制单元90的结构的说明图。 
图4是表示能够附设在气体通过路51上的捕捉机构56的结构的说明图。 
图5是表示本发明的气体压控制式铸造用铸型100的第二实施方式的纵剖面图。 
图6是表示第二实施方式的铸型主体10的上面结构的平面图。 
图7是表示图5的A部的局部放大图。 
图8是图7中B方向的向视图。 
图9是表示在避开铸型主体10的热影响部的位置上设置环状槽82的例子的纵剖面图。 
图10是表示以往的气体加压式热顶铸造用铸型的一例的纵剖面图。 
图11是表示图10中的C部的局部放大图。 
附图标记说明 
100气体压控制式铸造用铸型 
10铸型主体 
20热顶 
30熔液通过部 
40润滑油吹出孔 
41润滑油供给路 
50气体通过孔 
51气体通过路 
52压力测量用连通孔 
56捕捉机构 
60制冷剂通路 
61制冷剂吹出孔 
62连通路 
62a水平连通路 
62b垂直连通路 
80环板 
81槽部 
82环状槽 
90压力控制单元 
92压力测量单元 
B坯料 
C凝固壳 
M熔液 
m熔液弯月部 
S弯月部空间 
W制冷剂 
具体实施方式
〔第一实施方式〕 
图1～图4表示本发明的气体压控制式铸造用铸型100的第一实施方式。 
(结构) 
如图所示，该气体压控制式铸造用铸型100在由铝或铝合金或铜或铜合金等导热性优良的金属材料构成的铸型主体10的上方设置由耐火隔热材料构成的热顶20。另外，在该铸型主体10的中央部分上以上下贯通的方式形成剖面圆形的熔液通过部30。 
并且，使从该热顶20供给的铝或铝合金的熔液M通过该铸型主体10的熔液通过部30的同时冷却凝固。由此，半连续或连续铸造铝或铝合金的坯料B。 
另外，在该铸型主体10内以包围其中央的熔液通过部30的方式内设环状的制冷剂通路60。并且，通过使从未图示的制冷剂泵供给的制冷剂(冷却水)W在该制冷剂通路60内通过，从而将铸型主体10全体从其内部冷却。 
另外，在铸型主体10的熔液通过部30的下端部形成沿其熔液通过部30的周缘部延伸的缝隙状的制冷剂吹出孔61。 
该制冷剂吹出孔61经由形成在该铸型主体10内的连通路62而与制冷剂通路60连通。并且，将流经该制冷剂通路60内的制冷剂(冷却水)W从该制冷剂吹出孔61吹出，使吹出的制冷剂W吹向由铸型主体10冷却生成的凝固壳的表面以及由熔液M上形成的坯料B的表面。由此，强制冷却该坯料B，凝固壳内侧的残余熔液M凝固。 
在此，连通该制冷剂吹出孔61与制冷剂通路60之间的连通路62由水平连通路62a和垂直连通路62b构成。并且，水平连通路62a为相对于熔液通过部30的周方向剖面从构成矩形的制冷剂通路60的上部朝向熔液通过部30方向以水平延伸的方式。另一方面，垂直连通路62b采用从该水平连通路62a的端部沿其熔液通过部30的壁面向垂直下方延伸的结构。 
另一方面，在该熔液通过部30的壁面上端侧分别等间隔形成多个(本实施例中为4个)用于吹出蓖麻油等润滑油的润滑油吹出孔40和使惰性气体、空气等气体通过(供给、排气)的气体通过孔50。 
在这些各润滑油吹出孔40、40、40、40上以从铸型主体10外侧贯通其内的方式分别独立连接润滑油供给路41、41、41、41。并且，相对于各润滑油吹出孔40、40、40、40从各润滑油供给路41、41、41、41分别独立供给润滑油。 
另外，在各气体通过孔50、50、50、50上也以铸型主体10外侧贯通其内的方式分别独立连接气体通过路51、51、51、51。并且，相对于各气体通过孔50、50、50、50从各气体通过路51、51、51、51分别独立供给气体。 
另外，该各润滑油吹出孔40、40、40、40以及各气体通过孔50、50、50、50和各润滑油供给路41、41、41、41以及各气体通过路51、51、51、51分别由规定直径的转头分别从铸型主体10的内外穿孔形成，在外周部相互连通。 
另一方面，如图3所示，在该铸型主体10上设置有控制该气体通过路51内的气体的压力Pgas的压力控制单元90。 
该压力控制单元90由压力控制阀(逃逸阀)91、压力传感器92(压力测量单元)、比较运算器93和头压计算部(未图示)构成。 
在此，压力控制阀(逃逸阀)91经由使气体通过的气体通过管路L控制气体通过路51内的气体压力Pgas。另外，压力传感器92(压力测量单元)，与该气体通过路51同样地，经由与弯月部空间S连通的压力测量用连通孔52检测所述弯月部空间S的气体压。 
另外，比较运算器93计算弯月部空间S的最佳的气体压力Pgas。另外，未图示的头压计算部光学或物理检测热顶20内的熔液M的液 面高度，计算该熔液M的头压PAl。 
另外，它们也能够单独使用。这种情况下，以Pgas与所计算的弯月部空间S上部的大致熔液压相等的方式控制压力控制阀(逃逸阀)91。熔液M的头压PAl不能准确知道的情况下，提高压力而起泡，从而检测该头压PAl，通过该检测到的压力PAl控制在例如比该起泡压小10～30hPa的值。 
另一方面，也能够使用全部压力控制单元90，通过使用PAl的测量值的反馈进行控制。这种情况下，比较运算器93以使由压力传感器92检测到的弯月空间S的压力Pgas在铸造的常规状态下相对于由该头压计算部计算的熔液M的头压PAl大致相等(PAl≒Pgas)的方式控制压力控制阀91，控制从气体通过管路L供给的气体的压力Pgas。 
另外，在开始时或终了时，以相对于不稳定熔液面变动不引起起泡等异常的方式控制到较低压力是有利的。 
另外，在由彗尾、粘渣等使铸件肌表开始粗糙时，也进行压力控制，降低气体压力，将熔液弯月部m的位置提高到熔液通过部30上部，将表面粗糙的起因物质附着在铸件肌表并取除。连续铸造的情况下，定期进行该操作，能够维持稳定的铸件肌表。 
(作用和效果) 
接着，说明形成这样结构的本发明的气体压控制式铸造用铸型100的作用以及效果。 
首先，如图1～图3所示，在铸型主体10上部的热顶20内的铝或铝合金的熔液M流入铸型主体10的熔液通过部30内的同时，从各润滑油吹出孔40、40、40、40以及各气体通过孔50、50、50、50吹出润滑油和气体。 
这样，润滑油向铸型主体10的内壁面流出，通过熔液弯月部m下部接触熔液M的表面，由一部分的气化促进凝固壳C的生成，并且降低该凝固壳C与熔液通过部30的壁面的摩擦。 
另外，气体维持形成与该压力对应的弯月部空间S。当该压力与熔液压大致相等(PAl≒Pgas)时，能够使弯月部空间S极大化，能够减小熔液弯月部m和熔液通过部30的壁面的接触角，并且能够使接触位置位于熔液通过部30的壁面的较低的位置上。另外，气体的一部分在与 熔液通过部30的壁面之间通过，与该凝固壳C一起向熔液通过部30的下方脱出。 
这样，由从润滑油吹出孔40以及气体通过孔50供给的润滑油和气体促进在熔液M的表面生成凝固壳C，并且能够减少凝固壳C相对于熔液通过部30的壁面的接触、摩擦、能够减小熔液弯月部m与熔液通过部30的壁面之间的接触角，并且能够使其接触位置位于熔液通过部30的壁面的较低位置，从而能够使熔液M的通过顺畅，能够使其坯料B的表面形状平滑。 
之后，接触到该铸型主体10的熔液通过部30的壁面的熔液M因其铸型主体10而急冷却，从其外侧形成凝固壳的同时，在其熔液通过部30内下降。进而由从其熔液通过部30下端的制冷剂吹出孔61吹出的制冷剂(冷却水)进一步强制急冷却到水温附近，凝固到其内部，连续铸造棒状的铸造物(坯料B)。 
并且，本发明的气体压控制式铸造用铸型100中，分别将润滑油供给路41、41、41、41和气体通过路51、51、51、51相对于各润滑油吹出孔40、40、40、40以及各气体通过孔50、50、50、50在铸型主体10内仅以从铸型主体10的内周面(熔液通过部30的壁面)侧向铸型主体10的外周面的放射状的穿孔而独立连接。这样，能够减少润滑油和气体从铸型主体10的受热，能够防止润滑油和气体的温度上升。 
由此，从气体通过孔50、50、50、50吹出的气体的加压条件稳定，并且能够抑制润滑油供给路41、41、41、41以及润滑油吹出孔40、40、40、40内的润滑油的变性或气化。另外，由于能够可靠地进行铸型主体10的熔液通过部30的冷却，所以能够将弯月部空间S的变动抑制得很小。 
其结果，能够防止起泡，防止熔液M进入润滑油吹出孔40、40、40、40、气体通过孔50、50、50、50，防止铸型主体10的温度变高引起的粘渣、缩孔等铸造缺陷。 
另外，由于也能够抑制润滑油的温度上升，所以也能够减少润滑油的发挥量，能够发挥润滑油本来的润滑能力。 
其结果，由于即使提高铸造温度或铸造速度，也能够避免品质的降低和铸造缺陷等，所以能够实现比以往高温的铸造和高速的铸造。 
另外，将设于熔液通过部30的下端的制冷剂吹出孔61和制冷剂通路60间由在熔液通过部30附近、且从其熔液通过部30的上端侧朝向下方延伸的连通路62连接。因此，如图3的箭头所示，制冷剂通路60内的制冷剂W不会滞留而能够顺畅地向制冷剂吹出孔61侧流出，吹付到坯料B上。 
由此，润滑油吹出孔40、40、40、40、气体通过孔50、50、50、50的部分自不必说，特别是温度变高的熔液通过部30的壁面侧也能够有效率地冷却，所以能够实现更高温、高速的铸造。 
因此，使用本发明的气体压控制式铸造用铸型100，即使对于以往铸型中困难的不同直径铸造棒的难异形状的铸造或5英寸以下的小直径棒的高速铸造这样、在坯料B表面容易出现缺陷的铸造，也能够容易且可靠地实施。 
另外，将用于通过制冷剂通路60的冷却水的连通路62由水平连通路62a和垂直连通路62b构成。由此，由于制冷剂通路60内的温度的较低的制冷剂W经由水平连通路62a流入垂直连通路62b，所以位于该水平连通路62a的近旁的润滑油供给路41和气体通过路51也能够同时得到有效率地冷却。其结果，还能够防止通过润滑油供给路41的润滑油和通过气体通过路51的气体的过热。 
另外，如图3所示，由于在该铸型主体10的气体通过路51上设置控制气体压力Pgas的压力控制单元90，所以能够适当控制从气体通过管路L供给的气体的压力。 
由此，由于能够将形成在熔液通过部30的上端的弯月部空间S的大小总是控制在恒定，所以通过使气体压Pgas比头压PAl高，从而能够更可靠地防止所发生的起泡现象(PAl≒Pgas)等导致铸造不良的现象。 
另外，在本实施方式中，例示了分别交替配设四个润滑油吹出孔40(润滑油供给路41)和气体通过孔50(气体通过路51)的例子，但是这不限于本实施方式，也能够进行适当增减。 
另外，进一步如图4所示，在形成于该铸型主体10上的气体通过路51上，优选附设用于捕捉流入该气体通过路51内的润滑油的捕捉机构56。 
即、如上所述，在本发明中，形成在各气体通过孔50上分别独立 连接气体通过路51的结构。因此，降低该气体压，提高熔液弯月部m的条件下，从润滑油吹出孔40吹出的润滑油的一部分挥发而弯月部空间S的气体压上升的情况下，该弯月部空间S内的气体从气体通过孔50在气体通过路51内逆流。 
这时，附着在熔液通过部30的壁面上的润滑油或在弯月部空间S中挥发的润滑油成分，与该气体一起从气体通过孔50流入气体通过路51内而逆流，引起该气体通过路51堵塞。 
为防止此现象，如图4所示在气体通过路51上优选设置用于捕捉流进该气体通过路51内的润滑油的捕捉机构56。 
作为该捕捉机构56的结构，不作特别限定，但是例如图4所示，能够使用在气体通过路51上连接润滑油排出用的排泄管53，在该排泄管53的途中设置由密闭容器构成的捕捉器54和带释放阀(安全阀)的减压阀55的结构。 
若设置这样的捕捉机构56，则能够将流入气体通过路51内的润滑油回收到捕捉器54内而捕捉和除去，所以能够可靠地防止该气体通过路51的闭塞。 
另外，回收到捕捉器54内的润滑油当然可以作为润滑油再利用。另外，由于设置带释放阀(安全阀)的减压阀55，所以能够将该气体通过路51内的压力维持在规定压以上，能够进行准确的气体加压条件下的压力控制，能够实现稳定的铸造。 
另外，这样的润滑油的逆流现象，不仅在气体通过路51中，在压力测量用连通孔52中也能够引起。因此，若在该压力测量用连通孔52中也同样地设置捕捉机构56，则能够可靠地回收流入压力测量用连通孔52内的润滑油，能够防止该连通孔52的闭塞。由此，能够实现准确的气体加压条件下的压力测量。 
〔第二实施方式〕 
接着，图5～图8表示本发明的气体压控制式铸造用铸型100的第二实施方式。 
如图所示，在本实施方式中，在铸型主体10上面能够拆装地设置与其熔液通过部30大致同心圆状的环板80。并且，在该环板80上形成上述的润滑油吹出孔40以及气体通过孔50，相对于该环板80上形 成的润滑油吹出孔40以及气体通过孔50分别独立连接润滑油供给路41和气体通过路51。 
即、该环板80以能够嵌入在铸型主体10的上面、即嵌入沿其熔液通过部30的缘部形成的环状的槽部11的方式拆装自如。并且，如图6～图8所示，在该环板80的下面内周侧从其途中形成多个向径方向内侧脱出的剖面矩形的槽部81，该各槽部81、81……起到作为上述的润滑油吹出孔40和气体通过孔50的功能，并且相对于该各槽部81、81……独立连接润滑油供给路41和气体通过路51。 
更具体地，如图7所示，在形成于铸型主体10上的润滑油供给路41以及气体通过路51的前端侧设置有从此向上方延伸的连络孔42(52)。并且，经由该连络孔42(52)相互连通润滑油吹出孔40以及气体通过孔50，从而对润滑油吹出孔40以及气体通过孔50供给润滑油以及气体。 
像这样，在本实施方式中，由于相对于在铸型主体10上拆装自如的环板80形成润滑油吹出孔40以及气体通过孔50，所以能够比较容易加工形成该润滑油吹出孔40以及气体通过孔50。 
另外，通过铸型主体10的研磨、打痕等使热顶20所接触的角部受到损伤、或者由起泡等导致润滑油吹出孔以及气体孔的任一个变形，容易形成表面缺陷的情况下、以及由于熔液M的进入等导致润滑油吹出孔40以及气体通过孔50的任一个堵塞或变窄的情况下，通过仅更换新的环板80或对其进行清扫就能够容易消除此不良情况。 
另外，希望改变该润滑油吹出孔40以及气体通过孔50的尺寸的情况等时，仅将该环板80更换为新的，就能够迅速且容易应对铸型条件。 
并且，若该环板80由导热性优良的铜或铜合金形成，则与铸型主体10同样地，能够由流经制冷剂通路60的制冷剂有效地冷却。 
另外，在图5～图8中，在环板80上仅形成润滑油供给路41以及气体通过路51，但是也可以在该环板80上也连同用于安装上述的压力测量单元92的压力测量用连通孔52形成。 
〔第三实施方式〕 
接着，图9是表示本发明的气体压控制式铸造用铸型100的第三 实施方式的图示。 
如图所示，本实施方式在铸型主体10的内壁附近避开热影响部的部分形成环状槽82，经由该环状槽82通过各润滑油、气体。 
即、如上所述，以往的铸型在铸型主体10内的从制冷剂通路60附近到熔液通过部30壁面的区域即热影响部上设置用于供给润滑油以及气体的较深的环状的槽70。因此，该槽70起到隔热层的作用，润滑油吹出孔40和气体通过孔50部分不被充分冷却。 
因此，在上述实施方式中，在各润滑油吹出孔40和各气体通过孔50上分别独立连接润滑油供给路41和气体通过路51，废弃位于该热影响部的环状的槽70，但是若是至少在该热影响部上不存在该环状的槽70的结构，则能够得到上述的作用和效果。 
因此，本实施方式中如图9所示，采用这样的结构，在铸型主体10内的热影响部、更具体地，从垂直连通路62b到形成有所述润滑油吹出孔40、气体通过孔50的熔液通过部30的壁面上的区域的外周侧的位置上、环板80的下面内周侧上设置环状槽82，相对于该环状槽82直接连接各润滑油吹出孔40、各气体通过孔50。 
由此，能够将润滑油供给路41、气体通过路51的个数大幅度减少到低于各润滑油吹出孔40、各气体通过孔50的个数，铸型主体10的制造变得容易。 
特别是，当由铸型主体10的形状、设置位置等原因，润滑油供给路41、气体通过路51的形成场所存在制约的情况下，这样的结构是有利的。 
并且，作为该环状槽82的具体的形成位置、该剖面形状，因铸型的尺寸和铸入速度等原因而不同，但是例如图9所示，则若是冷却水W垂直流动的垂直连通路62b的外周侧、且该剖面形状从铸型主体10的外侧朝向熔液通过部30侧向倾斜上方的形状，则能够避开铸型主体10内的热影响部，并且实现气体和润滑油的顺畅的流动。 
另外，在图示的例子中，表示了润滑油或空气的任一方的流体用的环状槽82，但是自然也可以在其外周侧、即避开热影响部的位置上再设置另一个流体用的环状槽。 
实施例 
以下，说明本发明的具体的实施例。 
(实施例1) 
如图1所示，润滑油吹出孔40原样地使用构成气体通过孔50的铸型100，在A390铝合金的熔液温度800℃、熔液的高度10cm、铸造速度400mm/min的条件下使用蓖麻油的润滑油，开始铸造，至200mm为0.18cc/min的条件，之后在0.36cc/min的条件下铸造坯料。另外，该铸型100在其熔液通过部30的上部内径为100mmΦ、下部内径101mmΦ，其熔液通过部30的壁面上端等间隔设置四个0.3mmΦ尺寸的润滑油吹出孔40。 
其结果，开始铸造后至100mm持续波纹肌表，但是100mm以后，从波纹肌表开始形成平滑肌表与波纹的周期变动，之后形成平滑肌表。偶尔会持续熔液弯月m的氧化铝覆膜的状态。 
该状态显示熔液弯月m稳定，其曲率变大，熔液弯月m的气体压处于适当的状态。 
制造后，观察坯料B的表面，则得到3～5mm宽度的纹状的平滑肌表的坯料B。另外，关于坯料b，从表面进行面磨削5mm，用显微镜实体观察内壁缺陷后发现，不能检测出波纹、夹杂物、氧化覆膜和吹孔，得到良好的内部品质。 
(实施例2) 
使用构成图1所示的结构的铸型100，在6061铝合金的熔液温度700℃、熔液的高度22cm、气体压力控制为大气压+50hPa、蓖麻油的润滑油为0.18cc/min的条件下，以铸造速度350mm/min、600mm/min、900mm/min铸造坯料B。另外，该铸型100其熔液通过部30的上部内径为80mmΦ、下部内径81mmΦ，在该熔液通过部30的壁面上端分别等间隔设置四个0.3mmΦ、0.2mmΦ尺寸的润滑油吹出孔40和气体通过孔50。 
并且，由这样的铸型100得到的各坯料B的表面状态由目视检查的结果是，在350mm/min时观察到2～3mm的大小宽度的波纹，但是当速度以600mm/min上升，则波纹较小，变得平滑，波纹宽度也窄到1～2mm，即使进一步以900mm/min提高铸造速度，也能够维持平滑的肌表，得到波纹也无法观察到的良好肌表的坯料B。 
另外，关于该三个条件的坯料B，从表面以2mm面磨削，由显微镜实体观察内部缺陷，其结果是波纹、夹杂物、氧化覆膜、吹孔缺陷从任一个坯料B都不能检测到。 
(实施例3) 
如润滑油吹出孔40和气体通过孔50的大小为0.4mm×0.2mm的矩形的图5以及图6所示，设置环板80的结构的铸型100外，在与实施例2同样的三个条件下铸造6061铝合金的坯料B。 
之后，目视观察各坯料B的表面状态，其结果与实施例2同样地，350mm/min时观察到2～3mm的大小宽度的波纹，但是当速度上升至600mm/min，则波纹较小，变得平滑，波纹宽度也窄到1～2mm， 
即使进一步提高到900mm/min铸造速度，也能够维持平滑的肌表，得到波纹也无法观察到的良好肌表的坯料。另外，关于该三个条件的坯料B，从表面以2mm面磨削，由显微镜实体观察内部缺陷，其结果是波纹、夹杂物、氧化覆膜、吹孔缺陷从任一个坯料B都不能检测到。 
(实施例4) 
如润滑油吹出孔40和气体通过孔50的大小为0.4mm×0.2mm的矩形的图5以及图6所示，设置环板80的结构的铸型100。在气体的压力控制在大气压+50hPa、蓖麻油的润滑油为0.18cc/min的条件下采用600mm/min，铸造6061铝合金的坯料B，由目视持续观察坯料的表面状态。 
虽然铸造开始后呈现良好的肌表，但是之后产生所谓彗尾的表面缺陷。为了取除该彗尾的起因物质，将气体的压力控制降低到大气压+10hPa，提高弯月后，另外使压力返回到大气压+50hPa的原来的压力。通过该操作，消除了彗尾。附着在铸型上的彗尾的起因物质附着在彗尾的最后部位。之后，定期通过该操作杜绝彗尾的发生。 
(比较例1) 
如图10所示，使用润滑油吹出孔原样地构成气体通过孔的铸型，在A390铝合金的熔液温度800℃、熔液的高度10cm、蓖麻油的润滑油在0.18cc/min的条件下、铸造速度400mm/min的条件下铸造坯料B。另外，该铸型100其熔液通过部30的上部内径为100mmΦ、下部内径101mmΦ，在其熔液通过部30的壁面上端等间隔设置四个0.3mmΦ尺寸的润滑油吹出孔。 
铸造在开始后，持续有较浅的波纹，但是完全没有润滑油的起泡，但是之后通过目视观察坯料B的表面状态，发现偶尔在铸型上产生下悬的肌表。另外，当铸造继续，则出现下悬的部分被断开的断裂。进一步继续铸造，则从断裂部分产生金属泄漏，停止铸造。 
(比较例2) 
使用图10所示的结构的铸型，在6061铝合金的熔液温度700℃、熔液的高度22cm、气体压力控制为大气压+50hPa、蓖麻油的润滑油为0.18cc/min的条件下，改变铸造速度为350mm/min、600mm/min、900mm/min的条件下铸造3个坯料B。 
铸造期间、坯料B的表面状态由目视检查的结果是，在铸造速度350mm/min中，仅可见较小的波纹肌表，但是在600mm/min时在铸造的坯料B中到达速度后会持续出现粘渣肌表后，产生断开，熔液泄漏，不得不中止铸造。铸造速度为900mm/min也同样地更快速地从粘渣肌表产生断开，熔液泄漏，不得不中止铸造。 
(比较例3) 
使用图10所示的结构的铸型，在6061铝合金的熔液温度700℃、熔液的高度22cm、气体压力控制为大气压+50hPa、蓖麻油的润滑油为1.2cc/min的条件下，改变铸造速度为350mm/min、600mm/min、900mm/min来铸造3个坯料B。 
在铸造速度为350mm/min时有较深的波纹。在600mm/min时铸造成的坯料B的有较小的波纹。铸造速度为900mm/min时起泡较多，从起泡部分产生断开，熔液泄漏，不得不中止铸造。 

Claims (12)

1.一种气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
具有：导入铝或铝合金的熔液(M)的热顶(20)；以及
使从该热顶(20)导入的铝或铝合金的熔液(M)通过熔液通过部(30)而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料(B)的铸型主体(10)，
在该铸型主体(10)的熔液通过部(30)的壁面上设置多个吹出润滑油的润滑油吹出孔(40)，并且，
在该铸型主体的外周面形成润滑油供给口，
以从外侧贯通该铸型主体(10)的方式，分别独立形成与所述各润滑油吹出孔(40)连通的润滑油供给路(41)，
将所述润滑油供给路(41)配置成相对于所述铸型主体的垂直轴为水平方向，并且使该润滑油供给路(41)与所述润滑油供给口和所述润滑油吹出孔(40)在同轴上。
2.一种气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
具有：导入铝或铝合金的熔液(M)的热顶(20)；以及
使从该热顶(20)导入的铝或铝合金的熔液(M)通过熔液通过部(30)而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料(B)的铸型主体(10)，
在该铸型主体(10)的熔液通过部(30)的壁面上设置多个使气体通过的气体通过孔(50)，并且，
在该铸型主体的外周面形成气体供给口，
以从外侧贯通该铸型主体(10)的方式，分别独立形成与所述各气体通过孔(50)连通的气体通过路(51)，
将所述气体通过路(51)配置成相对于所述铸型主体的垂直轴为水平方向，并且使该气体通过路(51)与所述气体供给口和所述气体通过孔(50)在同轴上。
3.一种气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
具有：导入铝或铝合金的熔液(M)的热顶(20)；以及
使从该热顶(20)导入的铝或铝合金的熔液(M)通过熔液通过部(30)而冷却凝固，半连续铸造或连续铸造铝或铝合金的坯料(B)的铸型主体(10)，
在该铸型主体(10)的熔液通过部(30)的壁面上分别设置多个吹出润滑油的润滑油吹出孔(40)和使气体通过的气体通过孔(50)，并且，
在该铸型主体的外周面形成润滑油供给口，
在该铸型主体的外周面形成气体供给口，
以从外侧贯通该铸型主体(10)的方式，分别独立形成与所述各润滑油吹出孔(40)和气体通过孔(50)连通的润滑油供给路(41)和气体通过路(51)，
将所述润滑油供给路(41)配置成相对于所述铸型主体的垂直轴为水平方向，并且使该润滑油供给路(41)与所述润滑油供给口和所述润滑油吹出孔(40)在同轴上，
将所述气体通过路(51)配置成相对于所述铸型主体的垂直轴为水平方向，并且使该气体通过路(51)与所述气体供给口和所述气体通过孔(50)在同轴上。
4.如权利要求1～3任一项所述的气体压控制式铸造用铸型，其特征在于，
在所述铸型主体(10)的上面拆装自如地设置与所述熔液通过部(30)大致同心圆状的环板(80)，并在该环板(80)上形成所述润滑油吹出孔(40)或所述气体通过孔(50)，或者测量形成在所述铸型主体(10)上端、所述热顶(20)和熔液弯月部(m)之间的弯月部空间(S)的压力的压力测量用连通孔(52)的任一个以上的孔。
5.如权利要求4所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
所述铸型主体(10)和环板(80)的任一方或双方由铜或铜合金形成。
6.如权利要求1～3任一项所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
在所述铸型主体(10)内形成制冷剂通路(60)，
将用于使流经该制冷剂通路(60)的制冷剂(W)朝向在所述铸型主体(10)的熔液通过部(30)内连续形成的铝或铝合金的凝固壳
(C)吹出的吹出孔(61)或吹出缝隙形成在所述熔液通过部(30)的下端，并且将该制冷剂(W)的吹出孔(61)或吹出缝隙与所述铸型主体(10)内的制冷剂通路(60)之间由在所述熔液通过部(30)的附近、且从该熔液通过部(30)的上端侧朝向下方延伸的连通路(62)连接。
7.如权利要求1～3任一项所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
在所述铸型主体(10)内形成制冷剂通路(60)，
将用于使流经该制冷剂通路(60)的制冷剂(W)朝向在所述铸型主体(10)的熔液通过部(30)内连续形成的铝或铝合金的凝固壳
(C)吹出的吹出孔(61)或吹出缝隙形成在所述熔液通过部(30)的下端，并且将该制冷剂(W)的吹出孔(61)或吹出缝隙与所述铸型主体(10)内的制冷剂通路(60)之间由在所述熔液通过部(30)的附近、且从该熔液通过部(30)的上端侧朝向下方延伸的垂直连通路(62b)和在所述气体通过路或润滑油供给路的正下方朝向大致水平方向内部延伸的水平连通路(62a)连接。
8.如权利要求1～3任一项所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
在所述铸型主体(10)上形成压力测量用的连通孔(52)，在该连通孔(52)上设置测量形成在所述铸型主体(10)上端、所述热顶(20)和熔液弯月部(m)之间的弯月部空间(S)的压力的压力测量单元(92)，并在所述气体通过路(51)或所述润滑油供给路(41)上设置根据所述压力测量单元(92)的测量值控制所述弯月部空间(m)的压力的压力控制单元(90)。
9.如权利要求8所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
所述压力控制单元(90)调整从所述润滑油供给路(41)供给的润滑油供给量，控制所述弯月部空间(m)的压力。
10.如权利要求8所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
所述压力控制单元(90)增加或减少所述气体通过路(51)内的气体压，控制所述弯月部空间(m)的压力。
11.如权利要求4所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
在所述气体通过路(51)内或形成在所述铸型主体(10)上的压力测量用的连通孔(52)上设置捕捉从所述弯月部空间(m)逆流的润滑油的捕捉机构(56)。
12.如权利要求3所述的气体压控制式铸造用铸型(100)，其特征在于，
分别交替配设所述润滑油供给路(41)和所述气体通过路(51)。
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