JP2002120047A - アルミニウム軸受合金の連続鋳造方法および連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト鋳造機によってＡｌ合金を板状に鋳造
する場合、晶出物の粗大化を防止する。 【解決手段】 上下一対の無端ベルト８、９の互いに平
行な部分に鋳造空間Ｃを形成し、この鋳造空間Ｃに溶融
したＡｌ合金を供給する。溶融したＡｌ合金は無端ベル
ト８、９を介して水冷ジャケット１７、１８により冷却
されて凝固しながら一対の無端ベルト８、９から板状に
なって送り出される。すると、この無端ベルト８、９か
ら送り出された直後の部分に水噴射パイプ２２、２３か
ら水が噴射され、鋳造された板材２１が３〜６℃／ｓｅ
ｃの冷却速度で急冷され、これにより晶出物の粗大化が
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト鋳造手段に
よってアルミニウム軸受合金を板状に連続的に鋳造する
方法およびその装置に係り、特に晶出物の粗大化を防止
するようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛
その他の比較的低い温度で溶融する金属を連続的に板状
に鋳造する装置として、一対の無端ベルトの間で鋳造す
る構造のベルト鋳造機は公知である。この公知のベルト
鋳造機は、一対の無端ベルトをそれぞれ複数のローラに
掛け渡し、その一対の無端ベルトのほぼ平行な部分の間
で水平または水平に対して僅かな角度だけ傾斜した鋳造
空間を形成した構造のものである。

【０００３】このベルト鋳造機では、一対の無端ベルト
は、冷却装置により冷却されながら、駆動ローラにより
駆動されて走行する。溶融された金属は上記の鋳造空間
内に供給され、無端ベルトにより冷却されて板状に凝固
し、鋳造空間から連続的に送り出される。このような移
動鋳型式のベルト鋳造機は、固定鋳型式の連続鋳造装置
に比べ、鋳造速度が速く、生産性に優れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自動車や一般産業用機
械のエンジンの軸受としては、通常、アルミニウム軸受
合金（以下、Ａｌ合金）を内張りした軸受（以下、アル
ミニウム合金軸受）が用いられる。このアルミニウム合
金軸受は、鋳造工程、圧延工程、圧接工程、熱処理工
程、機械加工工程を順に経て製造される。すなわち、鋳
造工程では、アルミニウム軸受合金を溶融して板状に鋳
造する。鋳造したＡｌ合金の板材は次に圧延工程で圧延
し、圧接工程で鋼鈑に圧接してバイメタルにする。そし
て、Ａｌ合金の鋳造板材と鋼鈑との接着強度を高めるた
めにバイメタルを焼鈍し、その後、バイメタルを機械加
工して最終的に半円筒状または円筒状の軸受に形成す
る。

【０００５】ところで、エンジンの軸受の製造メーカー
では、Ａｌ合金を板状に連続鋳造する装置として前述の
ベルト鋳造機を採用し、生産性の向上を図ることが行わ
れている。しかしながら、ベルト鋳造機は、鋳造速度が
速いため、鋳造板材の冷却速度としては遅くなり、徐冷
状態となる。すると、Ｓｎ、Ｓｉなどを含有するＡｌ合
金では、Ｓｎ、Ｓｉなどの晶出物の粗大化および偏析が
起き易く、また、軸受特性を向上するために種々の元素
を添加したＡｌ合金も同様に、金属間化合物の晶出物が
粗大化し易い上、偏析するという問題を生ずる。

【０００６】そして、このようにＡｌ合金中で晶出物が
偏析し、或いは粗大化すると塑性変形性が低下し、その
後の圧延、圧接など、塑性加工を行う場合、割れを発生
したりする。また、軸受特性としても、耐疲労性、耐摩
耗性が低下したりして軸受特性の向上のために種々の元
素を添加した意味がなくなってしまう。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ベルト鋳造手段によってＡｌ合金を板
状に鋳造する場合において、晶出物の粗大化および偏析
を防止できるアルミニウム軸受合金の連続鋳造方法およ
び連続鋳造装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、走行する一対
の無端ベルトのうち、ほぼ平行に対向する部分の間に鋳
造空間を形成し、この鋳造空間に溶融したＡｌ合金を供
給して板状に連続鋳造する方法において、Ａｌ合金の凝
固時の冷却速度ΔＴを３〜６℃／ｓｅｃに制御すること
を特徴とするものである（請求項１）。

【０００９】但し、ΔＴ＝（Ｔ−５００）／ｔ Ｔ：アルミニウム軸受合金の鋳造開始時の温度（℃） ｔ：アルミニウム軸受合金の温度が５００℃に低下する
までの鋳造開始からの時間（ｓｅｃ） 上記３〜６℃／ｓｅｃという冷却速度は、従来のベルト
鋳造機の冷却速度１〜２℃／ｓｅｃに比較して速い。こ
のような３〜６℃／ｓｅｃという速い冷却速度でＡｌ合
金を凝固させると、晶出物は粗大化および偏析せず、そ
の後の圧延工程、圧接工程などで割れが発生するなどの
不具合を生ずるおそれがなく、また軸受特性を低下させ
るおそれもない。

【００１０】本発明の鋳造方法は、特に、次の組成のＡ
ｌ合金、すなわち、３〜４０質量％のＳｎ、０．５〜７
質量％のＳｉ、０．０５〜２質量％のＦｅを含み、Ａｌ
−Ｓｉ−Ｆｅの３元系金属間化合物を晶出する新規なＡ
ｌ合金を鋳造する場合（請求項２）、３〜４０質量％の
Ｓｎ、０．５〜７質量％のＳｉ、０．０５〜２質量％の
Ｆｅの他、Ｍｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗのう
ちから選択された１種以上の元素を総量で０．０１〜３
質量％含有し、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅに当該選択された元素
が加わった多元系金属間化合物を晶出する新規なＡｌ合
金を鋳造する場合（請求項３）に好適である。

【００１１】上記新規なＡｌ合金には、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒ
のうちから選択された１種以上の元素を総量で０．０１
〜２質量％含ませることができる（請求項４）。また、
Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎのうちから選択された１種以上の元素
を総量で０．１〜５質量％含ませても良い（請求項
５）。

【００１２】ここで、上記の新規なＡｌ合金を開発する
に至った技術的背景を説明する。近年、エンジンの高性
能化に伴い、エンジン用軸受には、更なる耐疲労性、耐
摩耗性の向上が求めらる傾向にある。そのうち、耐疲労
性に関しては、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｖなどの元素を添加してＡ
ｌ合金を強化するようにしている。また、耐摩耗性に関
しては、特開昭５８−６４３３２号公報に見られるよう
に、Ａｌ合金にＳｉを添加し、Ａｌ合金中に晶出するＳ
ｉ粒子の大きさと分布を制御すること、或いは、特開昭
５８−６７８４１号公報に見られるように、Ａｌ合金に
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉなどを添加し、Ａｌ合金中にそ
のＭｎなどとＡｌとの金属間化合物を晶出させることに
よってなじみ性、非焼付性を高め、ひいては耐摩耗性の
向上を図っている。

【００１３】上記の特開昭５８−６４３３２号公報、特
開昭５８−６７８４１号公報では、Ｓｉ粒子、金属間化
合物が５μｍ以上４０μｍ以下の大きさを持つ場合に効
果があるとする。しかしながら、一般に、Ａｌ中に含ま
れる硬質粒子は均一に分散することで強化の用に供さ
れ、その粒子の大きさは細かいほど効果を発揮するとさ
れているが、特開昭５８−６４３３２号公報、特開昭５
８−６７８４１号公報のように、Ｓｉや金属間化合物を
５μｍ以上４０μｍ以下という比較的大きな径を持った
粒子に制御すると、Ａｌマトリックスの強度が低下し、
耐疲労性に劣ったものとなってしまう。すなわち、晶出
粒子を小さくして耐疲労性を向上させようとすれば、非
焼付性の向上は望み得ず、逆に晶出粒子を大きくして非
焼付性ひいては耐摩耗性を向上させようとすれば、耐疲
労性の向上は望み得ない、といったジレンマに陥ってし
まう。

【００１４】本発明者は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅの３元系金
属間化合物、或いはＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅをベースにした多
元系金属間化合物を晶出させることによって、耐疲労性
を損なうことなく、非焼付性および耐摩耗性を向上させ
ることができるＡｌ合金を発明した。このＡｌ−Ｓｉ−
Ｆｅの３元系金属間化合物、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅをベース
にした多元系金属間化合物は極めて安定しており、裏金
鋼鈑との圧接後に施される熱処理によっても、その基本
的な形を変えることがない。

【００１５】すなわち、Ｓｉ自体は共晶物として３次元
的には立体的に連結したサンゴ状に晶出するが、鋳造後
の圧延、裏金鋼鈑と圧接する際の圧延などによって細か
く砕け、その後の熱処理によっても形態を変えてしま
う。これはＳｉの特徴で、特に３００℃を越える熱処理
では、界面張力を小さくしようとして比較的丸みを帯び
た形状に変化する。特に、Ａｌ合金のようなＳｎを多く
含む材料においては、その傾向は助長される。

【００１６】ところが、上記した３元系金属間化合物、
多元系金属間化合物はその晶出形態（その一例を図３に
示す）を変えず、通常の熱処理温度では、全くその形に
変化がないのである。また、その３元系金属間化合物、
多元系金属間化合物は、軸受の製造工程中、塑性変形を
伴う圧延、圧接工程で粉砕される。しかしながら、この
粉砕により、金属間化合物は刃物の破片のようにシャー
プエッジを持った形態（その一例を図４に示す）とな
る。Ｓｉ粒では、圧延、熱処理を経て丸みを帯びて細か
く割れてしまうが、上記３元系金属間化合物、多元系金
属間化合物はシャープエッジを持った攻撃的な形を保つ
のである。

【００１７】このような３元系金属間化合物、多元系金
属間化合物は少量でも相手軸に対するラッピング作用を
持ち、特に初期摩耗の不安定な軸と軸受との関係を安定
化させてなじみ性を高めるのに極めて有効である。その
具体的な作用は、相手軸の表面の突出部や相手軸の表面
の球状黒鉛周辺のバリなどのエッジ部を削り取る作用、
Ａｌ合金の弱点である相手軸への凝着による摩耗を未然
に防止し、また凝着物を掻き落として焼付きを未然に防
止する機能である。

【００１８】しかも、本発明の３元系金属間化合物、多
元系金属間化合物は、圧延を経ても比較的粗大なものが
多く、粉砕されて微細化したＳｉ粒子はＡｌマトリック
ス中に分散してその強度を高める効果を有することと相
俟って、耐摩耗性、非焼付性の向上と耐疲労性の向上と
の両立を可能ならしめるのである。

【００１９】以上のような３元系金属間化合物、多元系
金属間化合物を晶出するＡｌ合金を鋳造する場合、本発
明の鋳造方法によって３〜６℃／ｓｅｃの冷却速度で凝
固させると、上記金属間化合物が粗大化せず、４０〜５
５μｍの大きさの結晶に制御できると共に、Ｓｉの晶出
物も粗大化せず、４０μｍ以下の大きさに制御できる。
その後に鋳造板材を圧延したり、裏金鋼鈑に圧接したり
する際に、金属間化合物は粉砕されて１〜２０μｍの大
きさとなり、Ｓｉの晶出物は５μｍ以下の大きさの粒子
となる。

【００２０】請求項２〜５の各成分の組成の限定理由を
説明すると、以下の通りである。◎ Ｓｎ（３〜４０質量％） Ｓｎは軸受としての非焼付性、なじみ性、埋収性などの
表面性能を改善する。Ｓｎの含有量が３質量％未満では
その効果がなく、４０質量％を越えると軸受合金の機械
的性質が低下し、軸受性能の低下を招く。好ましいＳｎ
の含有量は６〜２０質量％である。

【００２１】Ｓｉ（０．５〜７質量％） ＳｉはＡｌマトリックス中に固溶すると共に、単体で晶
出するものは微細に分散し、材料の疲労強度を高め、ま
た非焼付性、耐摩耗性の向上に寄与する。一方、Ｓｉは
Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物を構成する必須元素
で、適切なラッピング作用や非焼付性、耐摩耗性の向上
にも効果がある。０．５質量％未満では合金に固溶して
しまい、その効果がない。また、７質量％を越えると粗
大晶出し、かえって軸受合金の耐疲労性を害する。好ま
しいＳｉの含有量は２〜６質量％である。

【００２２】Ｆｅ（０．０５〜２質量％） Ｆｅは主にＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物として晶出
し、前述の効果をもたらす。そのＦｅを含む金属間化合
物は軸との焼付きを防止し、耐摩耗性を向上させる。そ
の特性は０．０５〜２質量％が有効で、０．０５質量％
未満ではその効果がなく、２質量％を越えると化合物の
粗大化が起こり、軸受合金が脆くなって圧延加工に問題
が出てくる。好ましくは０．０７〜１質量％である。

【００２３】Ｍｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗ
（１種以上を総量で０．０１〜３質量％） これらは選択元素であり、本発明における多元系金属間
化合物を構成する。すなわち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅに選択
された元素αを加えたＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−αの多元系金
属間化合物を生成する。もちろん、単体でＡｌマトリッ
クス中に固溶してＡｌマトリックスも強化する。多元系
金属間化合物の生成効果は０．０１質量％未満では期待
できず、３質量％を越えると多元系金属間化合物が粗大
化し過ぎ、軸受合金としての物性の低下をもたらすと共
に、圧延などの塑性加工にも問題を生ずる。その好まし
い含有量は０．２〜２質量％である。

【００２４】Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒ（１種以上を総量で０．
０１〜２質量％） これらの選択元素はＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物の
生成には寄与せず、Ａｌマトリックスに固溶し、軸受合
金の疲労強度を高める効果を持つ。０．０１質量％未満
ではその効果はなく、２質量％を越えると軸受合金が脆
くなる。その好ましい含有量は０．０２〜０．５質量％
である。

【００２５】Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ（１種以上を総量で
０．１〜５質量％） これらの選択元素はＡｌマトリックス強度を向上させる
添加元素であり、溶体化処理を施すことにより強制的に
Ａｌマトリックスに固溶させることができ、急冷、時効
させることで、微細な化合物を析出させることもでき
る。その効果は０．１質量％未満では期待できず、５質
量％を越えると粗大な化合物になってしまう。その好ま
しい含有量は０．５〜４質量％である。

【００２６】本発明の連続鋳造装置は、走行する一対の
無端ベルトを備え、当該一対のベルトのほぼ平行に対向
する部分の間に鋳造空間を形成したベルト鋳造手段と、
このベルト鋳造手段の前記鋳造空間にＡｌ合金の溶湯を
当該鋳造空間の一端側から供給する溶湯供給手段と、鋳
造空間に供給された溶湯を一対の無端ベルトを介して冷
却する冷却手段と、一対の無端ベルトの走行により、鋳
造空間で連続的に鋳造されて当該鋳造空間の他端側から
送り出される鋳造板材に対し、その表裏両側から水を噴
射して冷却する水噴射手段とを具備してなる（請求項
６）。

【００２７】この連続鋳造装置によれば、鋳造空間から
送り出される鋳造板材に対し、その表裏両側から水を噴
射するので、鋳造板材を急冷して凝固させることがで
き、晶出物の粗大化を防止できる。

【００２８】本発明の連続鋳造装置では、鋳造板材を一
層急速に冷却できるようにするために、鋳造板材に対
し、鋳造空間から送り出された直後の部分に水が噴射さ
れるように構成することができる（請求項７）。

【００２９】また、本発明の連続鋳造装置では、水噴射
手段から鋳造板材に噴射された水の飛散を防止する防滴
部材を、鋳造空間から送り出される鋳造板材の表裏両側
を覆うように配置することができる（請求項８）。無端
ベルトは溶湯に触れて相当高温度になる。このため、水
噴射手段から噴射された水が飛散して無端ベルトに付着
し、高温度のＡｌ合金にかかると、その水が爆発的に蒸
気化するおそれがある。しかしながら、請求項８のよう
に防滴部材を設けて水噴射手段から噴射された水が無端
ベルトにかからないようにすることによって、水が爆発
的に蒸気化することを効果的に防止できる。

【００３０】この場合、請求項９のように、防滴部材の
少なくとも鋳造空間側の端部を、鋳造空間側に向かって
鋳造板材に次第に接近するように傾斜していることが好
ましい。このように防滴板が傾斜していれば、鋳造板材
に噴射されて飛び散った水は防滴部材に当たって鋳造空
間から遠去かる方向に跳ね返されるので、水が無端ベル
トにかかることをより確実に防止できる。

【００３１】更に、水噴射手段から噴射された水が無端
ベルトにかかることを、より完全に防止するために、空
気噴出手段によりエアカーテンを形成して水噴射手段か
ら噴射されて飛散した水が無端ベルトに付着することを
防止するように構成することができる（請求項１０）。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照しながら説明する。Ａｌ合金を板状に鋳造する連続
鋳造装置はベルト鋳造手段としてのベルト鋳造機を主体
にして構成されている。ベルト鋳造機１を示す図２にお
いて、基台２には複数個の支柱３が立設されており、こ
れら支柱３に上機枠４が上下動可能に支持されている。
また、基台２には、上機枠４の下側に位置して下機枠５
が固定されている。そして、上下両機枠４、５には複数
本のローラ６ａ〜６ｅ、７ａ〜７ｅが設けられており、
それらローラ６ａ〜６ｅ、７ａ〜７ｅに上下一対の無端
ベルト８、９が掛け渡されている。なお、無端ベルト
８、９はスチール板、或いは耐熱繊維などによって形成
されている。

【００３３】上記各機枠４、５のローラ６ａ〜６ｅ、７
ａ〜７ｅのうち、上機枠４については右上のローラ６
ｅ、下機枠５については右下のローラ７ｅは、各機枠
４、５に回動可能に支持されたアーム１０、１１の先端
部に設けられている。そして、アーム１０、１１は油圧
シリンダ１２、１３によってそれぞれ矢印Ａ、Ｂ方向に
回動付勢されて無端ベルト８、９に張力を付与してい
る。また、ローラ６ａ〜６ｅ、７ａ〜７ｅはモータ（図
示せず）に連結されており、その回転により無端ベルト
８、９が駆動されてそれぞれ矢印Ｄ、Ｅ方向に走行する
ようになっている。

【００３４】上側の無端ベルト８のローラ６ａおよび６
ｂ間の部分と下側の無端ベルト９のローラ７ａおよび７
ｂ間の部分は互いにほぼ平行に対向し、この上下一対の
無端ベルト８、９のほぼ平行に対向する部分の間の空間
は鋳造空間Ｃとされている。もちろん、鋳造空間Ｃの左
右両側はシール材（図示せず）によって閉塞されてい
る。そして、前記基台２の図示左側には鋳造空間Ｃの一
端側に位置して溶湯供給手段としての溶湯溜め１４が設
けられており、この溶湯溜め１４に注湯器１５からＡｌ
合金の溶湯が供給される。溶湯溜め１４はノズル１６を
備え、このノズル１６から溶湯を鋳造空間Ｃに供給する
ようになっている。

【００３５】このようなベルト鋳造機１は、無端ベルト
８、９を冷却する水冷用ジャケット１７、１８を備えて
いる。水冷用ジャケット１７、１８は上下両機枠４、５
に取り付けられ、上下一対の無端ベルト８、９のほぼ平
行な部分に対し、鋳造空間Ｃの反対側から接触してい
る。そして、この水冷用ジャケット１７、１８は鋳造空
間Ｃ内に供給されたＡｌ合金の溶湯を無端ベルト８、９
を介して冷却する。

【００３６】上下両機枠４、５には鋳造空間Ｃの他端側
に位置して上下に対向するローラコンベア１９、２０が
設けられており、鋳造空間Ｃで板状に鋳造されたＡｌ合
金（以下、鋳造板材）２１はそれらローラコンベア１
９、２０間に送り出される。そして、これら上下両ロー
ラコンベア１９、２０の鋳造空間Ｃ側の部位には、図１
にも示すように、鋳造空間Ｃから送り出された直後の鋳
造板材２１に対し、上下両側から水を噴射する水噴射手
段として、当該鋳造板材２１の送り出し方向である矢印
Ｆ方向に沿って並ぶ２本の水噴射パイプ２２、２３が設
けられている。この実施例では、鋳造板材２１の板厚は
１５ｍｍに設定されているが、上機枠４の上下方向の位
置を調節して鋳造間隔Ｃの高さを調節することによって
変更可能である。

【００３７】上下両機枠４、５には、水噴射パイプ２
２、２３から噴射された水が外部に飛び散ることを防止
する防滴部材２４、２５が設けられている。これら上下
の防滴部材２４、２５は浅底の偏平容器状に形成されて
鋳造板材２１の通路である上下のローラコンベア１９、
２０を覆い隠すように設けられている。これら防滴部材
２４、２５の鋳造空間Ｃ側の端部はその上下の間隔が鋳
造空間Ｃに向って次第に狭まるように、上防滴部材２４
については上面が鋳造空間Ｃに向って下向きに傾斜し、
下防滴部材２５については下面が鋳造空間Ｃに向って上
向きに傾斜するように形成されている。

【００３８】また、上下の防滴部材２４、２５の内側に
は、前記水噴射パイプ２２、２３よりも鋳造空間Ｃ側に
位置して空気噴出手段としての空気噴出パイプ２６、２
７が設けられている。この空気噴出パイプ２６、２７は
上下両側に向けて空気を噴射して防滴部材２４、２５と
鋳造板材２１との間にエアカーテンを形成し、水噴射パ
イプ２２、２３から噴射された水が鋳造空間Ｃ側（矢印
Ｆ方向と反対側）に向かって進み、無端ベルト８、９に
付着することを防止している。

【００３９】なお、ローラコンベア１９、２０から送り
出された鋳造板材２１はその後、ピンチローラ２８、２
９間に挟み込まれ、最終的に図示しない巻き込み機によ
ってコイル状に巻回される。

【００４０】次に上記のように構成した連続鋳造装置に
よってＡｌ合金を鋳造する場合の作用を説明する。溶融
したＡｌ合金を注湯器１５から溶湯溜め１４に注入する
と、その溶湯は溶湯溜め１４のノズル１６から鋳造空間
Ｃへ供給される。鋳造空間Ｃへ供給された溶湯は水冷ジ
ャケット１７、１８により無端ベルト８、９を介して冷
やされ、その冷却により次第に凝固して板状に成形され
ながら矢印Ｄ、Ｅ方向に走行している無端ベルト８、９
によって矢印Ｆ方向に送られる。そして、水噴射パイプ
２２、２３は、鋳造板材２１に対し、鋳造空間Ｃから送
り出された直後の部分に水を噴射する。

【００４１】このように鋳造板材２１は、鋳造空間Ｃか
ら出ると、直ちに噴射水によって冷却されるので、水冷
ジャケット１７、１８による冷却に引き続いて水噴射パ
イプ２２、２３からの噴射水による冷却が行われ、この
水噴射により鋳造板材２１は急冷されて凝固を完了する
ものである。

【００４２】この実施例では、アルミニウム合金として
は、３〜４０質量％のＳｎ、０．５〜７質量％のＳｉ、
０．０５〜２質量％のＦｅを含む合金、或いは３〜４０
質量％のＳｎ、０．５〜７質量％のＳｉ、０．０５〜２
質量％のＦｅの他、Ｍｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｗのうちから選択された１種以上の元素を総量で
０．０１〜３質量％含有する合金が用いられる。

【００４３】このＡｌ合金の溶湯は、約８００℃で鋳造
空間Ｃに供給される。そして、Ｓｎを除いた部分の凝固
が完了する約５００℃にまで冷却された時点を凝固の完
了とする。この凝固完了までに、水冷ジャケット１７、
１８と水噴射パイプ２２、２３との冷却によって、鋳造
板材２１が３〜６℃／ｓｅｃの冷却速度で、鋳造開始温
度である８００℃から５００℃まで温度低下するよう
に、水冷ジャケット１７、１８の通水量と水噴射パイプ
２２、２３からの噴射水量が設定されている。このよう
な冷却速度で急冷することにより、鋳造板材２１の晶出
物の粗大化および偏析が防止される。以上から明らかな
ように、ここでいう冷却速度は、冷却速度ΔＴ＝（鋳造
開始温度Ｔ−５００）／（鋳造板材の温度が５００℃に
低下するまでの鋳造開始からの時間）、と定義されてい
るものである。

【００４４】ところで、水噴射パイプ２２、２３から噴
射水による冷却時において、噴射水は鋳造板材２１に当
たって飛散する。Ａｌ合金は約８００℃の高温で鋳造空
間Ｃに供給されるため、無端ベルト８、９に水が付着す
ると、Ａｌ合金の溶湯に触れたとき、その水が急激に蒸
発し、危険である。しかしながら、この水噴射は上下一
対の防滴部材２２、２３の間で行われるから、鋳造板材
２１に当たって飛散した水は防滴部材２２、２３により
遮られて外部に飛び散ることはなく、無端ベルト８、９
に水が付着するおそれはない。

【００４５】この場合、防滴部材２４、２５の鋳造空間
Ｃ側の端部はその上下の間隔が鋳造空間Ｃに向って次第
に狭まるように、上防滴部材２４については上面が鋳造
空間Ｃに向って下向きに傾斜し、下防滴部材２５につい
ては下面が鋳造空間Ｃに向って上向きに傾斜するように
形成されているので、鋳造空間Ｃ側に向って飛び出よう
とする水はその防滴部材２４、２５の傾斜面２４ａ、２
５ａに衝突して鋳造空間Ｃの反対側に跳ね返されるよう
になるので、上下の防滴部材２４、２５と鋳造板材２１
との間に存在する隙間から水が外部に飛び出ることを防
止できる。

【００４６】しかも、水噴射パイプ２２、２３よりも鋳
造空間Ｃ側に設けられた空気噴出パイプ２６、２７が防
滴部材２４、２５と鋳造板材２１との間にエアカーテン
を形成するので、水噴射パイプ２２、２３から噴射され
た水が鋳造空間Ｃ方向に進み、防滴部材２４、２５と鋳
造板材２１との間から鋳造空間Ｃ側に漏れ出て無端ベル
ト８、９に付着することを一層確実に防止することがで
きる。なお、防滴部材２２、２３により受けられた水
は、下防滴部材２３に設けられた排出路（図示せず）か
ら排水される。

【００４７】さて、連続鋳造された鋳造板材２１中に
は、図３に示すようにＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅの３元系金属間
化合物、或いはＡｌ−Ｓｉ−ＦｅにＭｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗのうち選択された元素との多元系金
属間化合物（Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎなど）が晶出する
と共に、Ｓｉ粒子が晶出する。そして、この鋳造工程
で、その鋳造板材２１の冷却速度を上記のように３〜６
℃／ｓｅｃに制御することによって上記金属間化合物の
晶出物の大きさを３０〜７０μｍ、Ｓｉ共晶組織の大き
さを４０μｍ以下に制御できる。

【００４８】連続鋳造された鋳造板材２１は、その後、
冷間で１５ｍｍから６ｍｍの板厚に連続圧延され、次
に、鋳造板材２１に接着層形成用の薄いＡｌ板を圧接
し、その後、鋳造板材２１を裏金鋼鈑に圧接してバイメ
タルを製造する。次いで、鋳造板材２１と裏金鋼鈑との
接着力を高めるための焼鈍を行った後、Ａｌ合金を強化
するために４７０℃で２０分間保持する溶体化処理を行
い、水冷後、１７０℃で１５時間保持する時効処理を施
す。

【００４９】金属間化合物は、上記の圧延、圧接などに
よって鋳造当初の大きさ４０〜５５μｍから１〜２０μ
ｍ程度に粉砕されて図４に示すようにシャープエッジを
持った角張った形状になると共に、その金属間化合物か
らなる硬質粒子が１ｍｍ^２当たり６〜２００個分布する
ようになる。このような硬質粒子の大きさおよび分布は
その後の熱処理によってもほとんど変わることはない。
一方、Ｓｉ粒子も圧延、圧接などによって粉砕され、時
効処理後の最終的な形態では最大径が５μｍ未満の丸み
を帯びた形状で、１ｍｍ^２当たり２００個以上分布する
ようになる。その後、バイメタルを機械加工して半割円
筒状の軸受を製造する。

【００５０】次の表１は、試験のために鋳造を実施した
合金成分（質量％）、鋳造に使用した連続鋳造装置の種
類、冷却速度を示す。同表の鋳造装置の欄のＢＣ１は水
噴射パイプを備えた本発明の連続鋳造装置、ＢＣ２は水
噴射パイプのない従来の連続鋳造装置を示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】次の表２は表１の合金１〜６（発明品）、
合金１１〜１６（従来品）について、鋳造板材の組織検
査、圧延性の調査結果、および軸受として製造し、疲労
試験、摩耗試験、焼付試験を行った結果を示す。疲労試
験、摩耗試験、焼付試験の条件は表３〜５に示す。

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】

【表４】

【００５６】

【表５】

【００５７】まず、表２に示す組織検査、試験結果につ
いて分析して見る。同表において組織の欄の○印は偏析
はなく、また、金属間化合物の晶出物の大きさは４０〜
５５μｍの範囲にあって均一に分散していることを示
し、×印は偏析ありを示す。この表２でいう偏析とは、
鋳造板材の組織の結晶粒にばらつきがある、或いはＳｎ
やＳｉの分布が不均一である、或いは粗大なＡｌ−Ｓｉ
−Ｆｅ系の金属間化合物が存在する状態を言う。圧延性
については、圧延工程で５０％圧下した場合の鋳造板材
の端部の割れの深さで評価し、割れの深さが５ｍｍ以下
のものには○印、５ｍｍを越えるものには×印を付して
示した。

【００５８】同表から明らかなように、冷却速度３〜６
℃／ｓｅｃで急冷する発明品はいずれも組織に偏析はな
く、冷却速度が３℃／ｓｅｃ未満で徐冷状態となる従来
品はいずれも組織に偏析があった。その結果、発明品は
いずれも圧延時の割れが軽微で圧延性は良く、従来品は
大きな割れを生じて圧延性に劣ることが分かる。このた
め、発明品では１回当たりの圧下量を大きくして生産性
を高めることが可能である。また、耐疲労性、耐摩耗
性、非焼付性についても、発明品の方が従来品よりも優
れていることが理解される。

【００５９】このように本発明は、溶融したＡｌ合金を
３〜６℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却して鋳造板材２１を
鋳造することにより、その鋳造板材２１に晶出する金属
間化合物およびＳｉを粗大化しないように適度な大きさ
に制御し、これにて、その後の圧延時に鋳造板材２１に
割れが発生しないようにすると共に、その圧延に伴って
生ずる金属間化合物、Ｓｉ晶出物の粉砕により、金属間
化合物については、前述したラッピング作用などを有効
に発揮して非焼付性ひいては耐摩耗性を向上させ得る大
きさとなるようにし、Ｓｉ粒子についてはＡｌマトリッ
クスに広く分布して耐疲労性を向上させ得る大きさとな
るようにできるものである。

【００６０】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ
の３元系金属間化合物、Ａｌ−Ｓｉ−ＦｅにＭｎなどを
加えた多元系金属間化合物を晶出するアルミニウム系軸
受合金を対象にしたものに限られず、通常のアルミニウ
ム系軸受合金を対象とした鋳造方法、鋳造装置に適用し
ても良いなど、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更し
て実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、ベルト鋳造機
の出口側の断面図

【図２】ベルト鋳造機を主体とした連続鋳造装置の断面
図

【図３】Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅの３元系金属間化合物を晶出
した鋳造板材の顕微鏡写真の模式図

【図４】Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅの３元系金属間化合物を含む
圧延後の鋳造板材の顕微鏡写真の模式図

【符号の説明】

図中、１はベルト鋳造機（ベルト鋳造手段）、８、９は
無端ベルト、１４は溶湯溜め（溶湯供給手段）、１７、
１８は水冷ジャケット（冷却手段）、１９、２０はロー
ラコンベア、２１は鋳造板材、２２、２３は水噴射パイ
プ（水噴射手段）、２４、２５は防滴部材、２６、２７
は空気噴出パイプ（空気噴出手段）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 康一 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内 (72)発明者 柴山 隆之 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E004 DA24 MC01 NC08 QB06 QB11 TB02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する一対の無端ベルトのうち、ほぼ
   平行に対向する部分の間に鋳造空間を形成し、この鋳造
   空間に溶融したアルミニウム軸受合金を供給して板状に
   連続的に鋳造する連続鋳造方法において、 前記アルミニウム軸受合金の凝固時の冷却速度ΔＴを３
   〜６℃／ｓｅｃに制御することを特徴とするアルミニウ
   ム軸受合金の連続鋳造方法。 但し、ΔＴ＝（Ｔ−５００）／ｔ Ｔ：アルミニウム軸受合金の鋳造開始時の温度（℃） ｔ：アルミニウム軸受合金の温度が５００℃に低下する
   までの鋳造開始からの時間（ｓｅｃ）
2. 【請求項２】 前記アルミニウム軸受合金は、３〜４０
   質量％のＳｎ、０．５〜７質量％のＳｉ、０．０５〜２
   質量％のＦｅを含み、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅの３元系金属間
   化合物を晶出することを特徴とする請求項１記載のアル
   ミニウム軸受合金の連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 前記アルミニウム軸受合金は、３〜４０
   質量％のＳｎ、０．５〜７質量％のＳｉ、０．０５〜２
   質量％のＦｅの他、Ｍｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎ
   ｉ、Ｗのうちから選択された１種以上の元素を総量で
   ０．０１〜３質量％含有し、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅに当該選
   択された元素が加わった多元系金属間化合物を晶出する
   ことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム軸受合金
   の連続鋳造方法。
4. 【請求項４】 前記アルミニウム軸受合金は、Ｂ、Ｔ
   ｉ、Ｚｒのうちから選択された１種以上の元素を総量で
   ０．０１〜２質量％含むことを特徴とする請求項２また
   は３記載のアルミニウム軸受合金の連続鋳造方法。
5. 【請求項５】 前記アルミニウム軸受合金は、Ｃｕ、Ｍ
   ｇ、Ｚｎのうちから選択された１種以上の元素を総量で
   ０．１〜５質量％含むことを特徴とする請求項２ないし
   ４のいずれかに記載のアルミニウム軸受合金の連続鋳造
   方法。
6. 【請求項６】 アルミニウム軸受合金を板状に連続的に
   鋳造する連続鋳造装置において、 走行する一対の無端ベルトを備え、当該一対のベルトの
   ほぼ平行に対向する部分の間に鋳造空間を形成したベル
   ト鋳造手段と、 このベルト鋳造手段の前記鋳造空間に前記アルミニウム
   軸受合金の溶湯を当該鋳造空間の一端側から供給する溶
   湯供給手段と、 前記鋳造空間に供給された溶湯を前記一対の無端ベルト
   を介して冷却する冷却手段と、 前記一対の無端ベルトの走行により、前記鋳造空間で連
   続的に鋳造されて当該鋳造空間の他端側から送り出され
   る鋳造板材に対し、その表裏両側から水を噴射して冷却
   する水噴射手段とを具備してなるアルミニウム軸受合金
   の連続鋳造装置。
7. 【請求項７】 前記水噴射手段は、前記鋳造板材に対
   し、前記鋳造空間の他端側から送り出された直後の部分
   に水を噴射することを特徴とする請求項６記載のアルミ
   ニウム軸受合金の連続鋳造装置。
8. 【請求項８】 前記水噴射手段から鋳造板材に噴射され
   た水の飛散を防止する防滴部材が前記鋳造空間から送り
   出される前記鋳造板材の表裏両側を覆うように配置され
   ていることを特徴とする請求項６または７記載のアルミ
   ニウム軸受合金の連続鋳造装置。
9. 【請求項９】 前記防滴部材の少なくとも前記鋳造空間
   側の端部は、鋳造空間側に向かって前記鋳造板材に次第
   に接近するように傾斜していることを特徴とする請求項
   ８記載のアルミニウム軸受合金の連続鋳造装置。
10. 【請求項１０】 前記水噴射手段よりも前記鋳造空間側
    においてエアカーテンを形成して前記水噴射手段から噴
    射された水が前記無端ベルト側に飛散することを防止す
    る空気噴出手段が設けられていることを特徴とする請求
    項６ないし９のいずれかに記載のアルミニウム軸受合金
    の連続鋳造装置。