JP2006150450A - 連続鋳造方法および鋳造材、金属加工材、ならびに連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋳造ホイールと連続ベルトによる連続鋳方法において、連続ベルトの耐久性や鋳造条件の自由度を損なうことなく、鋳造材の冷却性を改善する。
【解決手段】 外周面に凹(12)溝を有する鋳造ホイール(10)および張力調整用ホイール(13)の外周に環状の連続ベルト(11)を掛け渡し、該連続ベルト(11)が前記凹溝(12)を閉じることにより形成された鋳造空間に連続的に金属溶湯（Ｍ）を供給し、前記鋳造ホイール(10)および連続ベルト(11)の回転により鋳造材（Ｓ）を鋳出す連続鋳造方法であって、前記鋳造ホイール(10)の鋳出し側において、押さえロール(17)により前記連続ベルト(11)を鋳造ホイール(10)側に押さえる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、金属の連続鋳造方法に関し、さらにこの連続鋳造方法によって製造された鋳造材、この鋳造材から製造された金属加工材、ならびにこの連続鋳造方法を実施するための連続鋳造装置に関する。

また、本明細書において、鋳造材が進行する鋳出し方向を「後方」「後段」と表し、反鋳出し方向を「前方」と表す。

金属の連続鋳造方法として、外周部に凹溝が設けられた鋳造輪と、この凹溝を閉じる無端ベルトとを組み合わせて鋳造空間を形成し、この鋳造空間に溶湯を供給するとともにこれらの鋳造輪と無端ベルトを回転駆動させることにより鋳造材を連続的に製造する方法がある。さらに、この鋳造の後には圧延機が設置され、連続的に鋳造材を圧延し、所望の形状を得ることができる。

図５に示す連続鋳造装置(3)において、鋳造ホイール(10)は外周面に凹溝(12)を有し、連続ベルト(11)は前記鋳造ホイール(10)と張力調整用ホイール(13)とに掛けられた環状の無端ベルトであり、該連続ベルト(11)が鋳造ホイール(10)の凹溝(12)を閉じることによって鋳造空間(14)が形成されている。また、前記鋳造空間(14)は、鋳造ホイール(10)の内周部および連続ベルト(11)の外方から冷却水によって冷却される。

前記連続鋳造装置(3)において、タンディッシュ(15)から前記鋳造空間(14)に供給された溶湯（Ｍ）は、鋳造ホイール(10)および連続ベルト(11)からの冷却を受け、鋳造ホイール(10)および連続ベルト(11)の回転駆動に伴って連続的に鋳造材（Ｓ）に成形される。そして、鋳造材（Ｓ）の先端部が鋳造ホイール(10)と連続ベルト(11)とが離れる（Ｐ₄）までの冷却領域を過ぎるとスクレーパー(18)によって鋳造ホイール(10)から引き離され、さらに、後段に設けられたダンサーロール(19)を通過した後は鋳造（Ｓ）材に加えられる曲げモーメントによって鋳造ホイール(10)から連続的に引き離されていく。

しかし、図６に示すように、ダンサーロール(19)通過後に曲げ戻す際に加えられるモーメントにより、本来、（Ｐ₄）位置まで冷却されるべき鋳造材（Ｓ）が連続ベルト(11)を外方に押しやり、前方の（Ｐ₅）位置で鋳造ホイール(10)から離脱してしまうことがある。このように、鋳造材（Ｓ）が早期に離脱すると熱伝達が極めて悪化し、鋳造材内部の液相残りによる割れ等の鋳造欠陥が発生するおそれがある。

冷却領域内での早期離脱を防止するために、連続ベルトの張力を高める方法も採られるが、高温の溶湯と接触する厳しい環境下であるため、連続ベルトに寿命が低下するという問題点が発生する。

このような問題点を解消するために、連続ベルトの材質を規定するとともに、連続ベルトの厚さを溶湯温度との関係で設定することにより、鋳型と鋳造材との密着性を高める方法（特許文献１）、連続ベルトの表面に銅またはアルミニウムをコーティングしてクラック発生を防止しベルトの耐久性を高める方法（特許文献２）が提案されている。
特開昭５９−１９３７３７号公報 特開昭６３−１１２０４４号公報

しかし、特許文献１に記載された方法は、連続ベルトの制約が大きく、鋳造条件の自由度を阻害するという問題点がある。また、特許文献２に記載された連続ベルトの表面処理だけではベルト張力を高く設定した場合の耐久性が不十分である。

この発明の連続鋳造方法は、上述した背景技術に鑑み、連続ベルトの耐久性や鋳造条件の自由度を損なうことなく、鋳造材の冷却性を改善できる連続鋳造方法の提供を目的とする。さらに、およびこの方法で製造された鋳造材、ならびにこの鋳造材を製造材料とする金属加工材、この連続鋳造方法を実施する連続鋳造装置の提供を目的とする。

即ち、本発明の連続鋳造方法は下記〔１〕〜〔８〕に記載された構成を有する。

〔１〕外周面に凹溝を有する鋳造ホイールおよび張力調整用ホイールの外周に環状の連続ベルトを掛け渡し、該連続ベルトが前記凹溝を閉じることにより形成された鋳造空間に連続的に金属溶湯を供給し、前記鋳造ホイールおよび連続ベルトの回転により鋳造材を鋳出す連続鋳造方法であって、前記鋳造ホイールの鋳出し側において、１個もしくは複数個の押さえロールにより前記連続ベルトを鋳造ホイール側に押さえることを特徴とする連続鋳造方法。

〔２〕前記押さえロールを駆動力をもって鋳造ホイールに押し付ける前項１に記載の連続鋳造方法。

〔３〕前記鋳造ホイールの外周において、非鋳造時に前記押さえロールが存在しない場合に連続ベルトが鋳造ホイールから離れる位置を第１基準位置（Ｐ₁）とするとともに、該第１基準位置（Ｐ₁）から反鋳出し方向に中心角４５°の距離を移動した位置を第２基準位置（Ｐ₂）とし、前記押さえロールを第２基準位置（Ｐ₂）または第２基準位置よりも後方に配置する前項１または２に記載の連続鋳造方法
〔４〕前記押さえロールを前記第１基準位置（Ｐ₁）に配置する前項３に記載の連続鋳造方法。

〔５〕前記押さえロールを前記第１基準位置（Ｐ₁）よりも後方に配置する前項３に記載の連続鋳造方法。

〔６〕前記押さえロールを、前記第１基準位置（Ｐ₁）から後方に中心角９０°の距離を移動した位置までに配置する前項５に記載の連続鋳造方法。

〔７〕前記鋳造ホイールを冷却し、前記連続ベルトを加熱する前項１〜６のいずれか１項に記載の連続鋳造方法。

〔８〕前記金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金である前項１〜７のいずれか１項に記載の連続鋳造方法。

本発明の鋳造材は、下記〔９〕に記載された構成を有する。

〔９〕前項１〜８のいずれか１項に記載された方法により連続鋳造されたことを特徴とする鋳造材。

本発明の金属加工材は、下記〔１０〕〔１１〕に記載された構成を有する。

〔１０〕前項９に記載された鋳造材に塑性加工が施されたことを特徴とする金属加工材。

〔１１〕前項９に記載された鋳造材に切削加工が施されたことを特徴とする金属加工材。

本発明の連続鋳造装置は、下記〔１２〕に記載された構成を有する。

〔１２〕外周面に凹溝を有し、回転駆動する鋳造ホイールと、前記鋳造ホイールの外周面に掛け、凹溝を閉じて鋳造空間を形成する環状の連続ベルト、前記連続ベルトの内側に配置されて該連続ベルトの張力を調整する張力調整用ホイールと、前記鋳造ホイールの鋳出し側において前記連続ベルトを押さえる押さえロールとを備えることを特徴とする連続鋳造装置。

〔１〕の発明にかかる連続鋳造法によれば、鋳造材の鋳造ホイールからの早期離脱が防がれ、鋳造材を十分に冷却することができる。このため、熱間割れの発生がなくなり、鋳造品質の良い鋳造材を製造できる。しかも、押さえロールを追加するだけで実施できるから、従来の鋳造ホイールや連続ベルトをそのまま使用でき、連続ベルトの耐久性や鋳造条件の自由度も損なわれない。また、十分な冷却がなされることで鋳造速度を上げることもでき、生産性も向上する。

〔２〕の発明によれば、鋳造材の早期離脱を確実に防止できる。

〔３〕の発明によれば、鋳造材の早期離脱を確実に防止できる。

〔４〕の発明によれば、鋳造材の早期離脱をさらに確実に防止できる。

〔５〕の発明によれば、冷却領域を拡大することができる。

〔６〕の発明によれば、冷却領域を最大限に拡大することができる。

〔７〕の発明によれば、最終凝固部が連続ベルト側の表面近くに存在する連続鋳造材を製造することができる。かかる連続鋳造材では、最終凝固部に鋳造欠陥が発生しても表層部の除去によって容易に除去でき、あるいはその後の塑性加工によって消失したり軽減されるために、鋳造欠陥が加工材に持ち越されない。

〔８〕の発明によれば、鋳造品質の良いアルミニウム鋳造材を製造できる。

〔９〕の発明にかかる鋳造材は、十分に冷却されたために鋳造割れのない品質の優れたものである。

〔１０〕の発明にかかる金属加工材は、本発明の鋳造材に塑性加工が施されたものであるから、鋳造欠陥の持ち越しがなく、品質の高いものである。

〔１１〕の発明にかかる金属加工材は、本発明の鋳造材に切削加工が施されたものであるから、鋳造欠陥の持ち越しがなく、品質の高いものである。

〔１２〕の発明にかかる連続鋳造装置によれば、本発明の連続鋳造方法を実施して、鋳造割れのない品質の優れた鋳造材を製造することができる。

本発明の連続鋳造方法は、連続ベルトが鋳造ホイールから早期に離脱することを防ぐことにより、所定の冷却領域において鋳造材を確実に冷却させるものである。以下に、具体的な連続鋳造方法およびこの方法を実施する連続鋳造装置を参照しつつ、本発明について詳述する。

図１および図２に、本発明の連続鋳造方法を実施する連続鋳造装置(1)を模式的に示す。

連続鋳造装置(1)は、成形用回転モールド部材として鋳造ホイール(10)および連続ベルト(11)を備える。

前記鋳造ホイール(10)は外周面に凹溝(12)を有し、内部に設けられたノズル(図示省略)から冷却水を供給することによって冷却可能となされている。一方、前記連続ベルト(11)は、鋳造ホイール(10)と張力調整用ホイール(13)とに掛け渡された環状の無端ベルトであり、鋳造ホイール(10)の凹溝(12)を閉じて鋳造空間(14)を形成している。また、前記連続ベルト(11)は、鋳造ホイール(10)と接触する領域内において外方から供給される冷却水（図示省略）によって冷却可能となされている。

また、(15)は鋳造空間(14)に溶湯（Ｍ）を供給するためのタンディッシュであり、(16)は鋳造ホイール(10)の溶湯入り側において連続ベルト(11)を鋳造ホイール(10)に密着させるためのピンチロールである。一方、鋳出し側には連続ベルト(11)を鋳造ホイール(10)に押さえ付ける押さえロール(17)が配置されている。

前記連続鋳造装置(1)において、タンディッシュ(15)から前記鋳造空間(14)に供給された溶湯（Ｍ）は、鋳造ホイール(10)および連続ベルト(11)からの冷却を受けて、これらとの接触面から内部へと凝固しながら鋳造ホイール(10)および連続ベルト(11)の回転駆動に伴って連続的に鋳造材（Ｓ）に成形される。そして、鋳造材（Ｓ）の先端部が鋳造ホイール(10)と連続ベルト(11)とが離れるまでの冷却領域を過ぎると、スクレーパー(18)によって鋳造ホイール(10)から引き離され、さらに、後段に設けられたダンサーロール(19)を通過した後は鋳造材（Ｓ）に加えられる曲げモーメントによって鋳造ホイール(10)から連続的に引き離されていく。このとき、鋳造材（Ｓ）がダンサーロール(19)を通過をした後に曲げ戻し方向のモーメントを受けても、連続ベルト(11)が押さえロール(17)によって押さえ付けられているために、押さえロール(17)よりも前方で鋳造ホイール(10)から離脱することはなく、冷却領域内で十分な冷却を受ける。

本発明の連続鋳造方法は、鋳造ホイールおよび張力調整用ホイールの外側に連続ベルトを掛け渡して凹溝を閉じ、鋳造ホイールの鋳出し側で押さえロールで連続ベルトを押さえるものであれば良く、適宜ロールを追加して連続ベルトを鋳造ホイールに導入する方向や鋳造ホイールから離れる方向を変更した場合も含まれる。

図３に例示する連続鋳造装置(2)は、鋳造ホイール(10)の後段にロール(20）を追加することによって、連続ベルト(11)が鋳造ホイール(10)から離れる方向と離れる位置を変更したものである。

上述した連続鋳造装置(1)(2)において、前記押さえロール(17)は、鋳造ホイール(10)の外周において非鋳造時に該押さえロール(17)が存在しない場合に連続ベルト(11)が鋳造ホイール(10)から離れる位置（以下「第１基準位置」と称する）（Ｐ₁）に配置されている。これにより、所定冷却領域内で早期に鋳造材（Ｓ）が離脱するのを確実に防止することができる。

また、鋳造時において、連続ベルト(11)が鋳造ホイール(10)から離れる位置は、鋳造材（Ｓ）によるモーメントを受けて前記第１基準位置（Ｐ₁）よりも若干前方に移動するのが一般的である。鋳造材（Ｓ）は、十分な冷却を受けていれば必ずしも前記第１基準位置（Ｐ₁）まで凹溝(12)内にとどめておかずとも良く、また前記押さえロール(17)の後方においても押さえ力が作用しているため暫くは鋳造ホイール(10)から離脱しない。従って、鋳造ホイール(10)の外周上において、前記押さえロール(17)を第１基準位置（Ｐ₁）から反鋳出し方向に移動しても十分に冷却することができる。

そこで本発明においては、図４Ａに示すように、前記第１基準位置（Ｐ₁）から反鋳出し方向、換言すれば前方に所定距離だけ移動させた点を第２基準位置（Ｐ₂）と定義し、該第２基準位置（Ｐ₂）よりも鋳出し側、即ち後方の領域に押さえロール(17)を配置することが許容される。前記押さえロール(17)は、前記第２基準位置（Ｐ₂）または第２基準位置（Ｐ₂）よりも後方であれば任意に設定することができる。具体的な第２基準位置（Ｐ₂）として、鋳造ホイール(10)の中心角（α₁）で４５°の距離を移動させた点を推奨できる。第１基準位置（Ｐ₁）から反鋳出し方向への移動距離が４５°以下であれば、鋳造材（Ｓ）の早期離脱を防いで十分に冷却できるからである。反鋳出し方向における特に好ましい移動距離の上限は中心角（α₁）で３５°である。

なお、十分な冷却領域を確保するために、前記第２基準位置（Ｐ₂）は冷却開始位置（即ちピンチロール(16)の位置）から中心角（α₂）１６０°の位置または中心角（α₂）１６０°よりも後方に設定することが好ましく、さらに中心角（α₂）１７０°の位置または中心角（α₂）１７０°よりも後方に設定することが好ましい（図４Ａ）。

また図４Ｂに示すように、前記押さえロール(17)を前記第１基準位置（Ｐ₁）を超えて後方に移動させ、冷却領域を拡大することもできる。後方への移動量は、鋳造装置や鋳造材（Ｓ）の進行に干渉しない限り限定されない。第１基準位置（Ｐ₁）から後方への移動距離が中心角（α₃）で９０°以下であれば、配置上の問題はなく、冷却領域を最大限に拡大することができる。

また、図４Ｂに例示したように、鋳造ホイール(10)の周方向において複数個の押さえロール(17)(21)を直列に並べて設置しても良い。複数個の押さえロール(17)(21)を配置することによって、鋳造材（Ｓ）の離脱防止効果を高めることができる。複数個の押さえロール(17)(21)を設置する場合、最後方（鋳出し側）の押さえロール(17)が、第１および第２基準位置（Ｐ₁）（Ｐ₂）によって定義した押さえロール(17)の配置位置となる。また、押さえロール(17)の個数および最後方以外の押さえロール(17)の位置は任意に設定することができる。

なお、図４Ａおよび図４Ｂにおいては、説明の都合上スクレーパ、タンディッシュ、凹溝の図示を省略している。

また、図１の連続鋳造装置(1)においても、連続鋳造装置(2)と同様に第２基準位置（Ｐ₂）および後方位置（Ｐ₃）を定義し、前記押さえロール（17）を第２基準位置（Ｐ₂）よりも後方の任意位置に配置することができる。

前記押さえロール(17)は、単に連続ベルト(11)に接して設置しただけでも鋳造材（Ｓ）の離れを防止する効果を奏するが、押さえ方向の駆動力を付与し、確実に連続ベルト(11)を鋳造ホイール(10)に押さえ付けることが好ましい。押し付け力は鋳造材（Ｓ）を曲げるだけの力があれば十分であり、鋳造材（Ｓ）の形状にもよるが０．５ｋＮ以上であることが望ましい。但し、あまり荷重を上げすぎると鋳造ホイール(10)や連続ベルト(11)の変形を引き起こすので１０ｋＮ以下であることが望ましい。押さえ付けるための駆動力は何ら限定されず、圧縮空気や油圧とシリンダ、ベーンポンプ等に代表されるアクチュエーターを組み合わせたもの、電動モーター等を例示できる。また、押さえロール(17)の材質は特に限定されない。鋼、銅、ステンレス、その他の金属のもの用いることができ、費用、加工性の面から炭素鋼を推奨できる。さらに耐摩耗性を付与するために、ロール外周部にＣｒメッキや窒化処理などの表面処理を施すことが好ましい。また、ロール径も限定されるものではないが、強度、重量、連続鋳造装置における他の構成部分との干渉等を勘案すると、直径５０〜７５０ｍｍのものを推奨できる。

前記連続ベルト(11)は特に限定されないが、軟鋼製で板厚２〜５ｍｍ程度のものを用いることができ、例えば板厚２．３ｍｍや３．２ｍｍ程度のものが用いられ、鋳造ホイール(10)の外周部を十分に覆い被す幅に形成されている。また、連続ベルト(11)の張力は連続ベルト(11)の板厚や幅に応じて調整し、溶湯（Ｍ）に接して温度が上昇した際にも連続ベルト材質の降伏点に達しないように設定する。

前記鋳造ホイール(10)の寸法、形状、駆動条件も特に限定されないが、次のものを推奨できる。即ち、連続鋳造装置におけるレイアウトやホイール製作上の問題を勘案すると、鋳造ホイール(10)の直径は５００〜２０００ｍｍが好ましい。また、鋳造後に圧延することを勘案すると、凹溝(12)の断面積は５００〜１０００００ｍｍ²が好ましい。凹溝(12)の形状は、鋳造材（Ｓ）の抜けを考慮して、テーパー角度（θ）：２〜４５°の抜き勾配を付けることが好ましい（図２参照）。テーパー角度（θ）が２°未満では凹溝(12)から抜けにくく、４５°を超えると鋳造材の断面積が小さくなるためである。また、前記鋳造ホイール(10)の回転数は、鋳造する金属、合金、鋳造ホイール径等の各種要因や、鋳造材の狙い温度等により異なるが、０．１〜１０ｒ．ｐ．ｍを推奨できる。

また、鋳造温度（鋳造上がりの温度）も特に限定されるものではないが、後工程で圧延を連続して行う際には、その金属の（固相線温度×０．９５）以下に設定することが好ましい。前記温度を超えると、圧延時の加工発熱で再溶解するおそれがあるからである。鋳造温度の下限は何ら限定されず、室温や氷点以下でも問題はない。

本発明の連続鋳造方法は、あらゆる金属の連続鋳造に適用できるが、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅または銅合金の連続鋳造に推奨でき、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金の連続鋳造に推奨できる。アルミニウムまたはアルミニウム合金として、純Ａｌ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系の各合金を例示できる。

本発明の連続鋳造方法によれば、鋳造材の鋳造ホイールからの早期離脱を防ぎ、鋳造材に対して十分な冷却を行うことができるため、鋳造直後の液相残りによる熱間割れの発生がなくなり、鋳造品質の良い鋳造材を製造できる。しかも、本発明は押さえロールを追加するだけで実施できるから、従来の鋳造ホイールや連続ベルトをそのまま使用でき、連続ベルトの耐久性や鋳造条件の自由度も損なわれない。また、十分な冷却がなされることで鋳造速度を上げることもでき、生産性も向上する。さらに、押さえロールで連続ベルトが鋳造ホイールに押さえつけられる構造としているから、例えば鋳造中にベルトが伸びた場合など、ベルトのテンションが低下した状態が発生しても溶湯漏れによる不具合が生じ難い。

また、本発明の連続鋳造方法は、鋳造材の鋳造ホイール側と連続ベルト側とで凝固速度に差を付け、鋳造欠陥の発生しやすい最終凝固部を表面近くに生成させる鋳造方法（以下、「指向性凝固」または「指向性凝固による連続鋳造方法」と称する）に好適である。具体的には、鋳造ホイールを冷却する一方で連続ベルトを加熱し、連続ベルト側の凝固速度を遅らせて最終凝固部を連続ベルト側の表面近くに生成させる連続鋳造方法である。最終凝固部が表面近くに存在する鋳造材では、鋳造欠陥が発生しても表層部の除去によって容易に除去でき、あるいはその後の塑性加工によって鋳造欠陥が消失したり軽減されるために、鋳造欠陥が加工材に持ち越されない。

このような指向性凝固による連続鋳造方法においては、連続ベルトからの冷却は非常に少なく、鋳造ホイールからの冷却で抜熱する必要があるため、鋳造ホイールと鋳造材との接触面積および面圧を可及的に高めて熱伝達を良好にすることが極めて重要である。従って、かかる連続鋳造方法に、押さえロールを配置して鋳造材の鋳造ホイールからの早期離脱を防止しうる本発明を適用する意義は大きい。

上述したように、本発明の連続鋳造方法は、鋳造ホイール(10)および張力調整用ホイール(13)に環状の連続ベルト(11)を掛け渡し、鋳造ホイール(10)と張力調整用ホイール(13)の両者が連続ベルト(11)の内側に接触する鋳造装置に適用するものであるが、鋳造ホイールと連続ベルトを用いた連続鋳造装置には本発明とは連続ベルトの掛け方の異なるものがある。例えば、図７はＳＣＲ法と称される鋳造方法を実施するための装置構成であり、連続ベルト(11)の外側が鋳造ホイール(10)に接し、内側が張力調整用ホイール(30)に接するように配置され、溶湯入口と鋳出し口に配置された押さえロール(31)(32)で連続ベルト(11)を鋳造ホイール(10)の外周面に密着させたものである。ＳＣＲ法における鋳出し側の押さえロール(32)は本発明における押さえロール(17)とは作用効果が異なる。

即ち、本発明の連続鋳造方法においては、押さえロール(17)は鋳造ホイール(10)との間に連続ベルト(11)を挟み付けているだけであるから、押さえロール(17)を第１基準位置（Ｐ₁）よりも鋳出し方向に配置して鋳造ホイール(10)の中心に向けて押し付けると、押さえロール(17)および連続ベルト(11)が僅かに鋳造ホイール(10)側に移動して連続ベルト(11)の張力が強くなる。このような張力増大効果は、押さえロール(17)を第１基準位置（Ｐ₁）よりも鋳出し方向に移動するほど大きくなる。しかしながら、ＳＣＲ法においては、連続ベルト(11)を押さえロール(32)の外周面に巻き付けた状態で鋳造ホイール(10)に押し付けているため、押さえロール(32)と連続ベルト(11)の挟み付け部分(11a)が鋳造ホイール(10)側に僅かに移動すると、連続ベルト(11)の押さえロール(32)と張力調整用ホイール(30)との間の部分(11b)が僅かに緩んで張力が弱くなる。このため、連続ベルト(11)の張力を維持するためには張力調整ホイール(30)の位置を調整しなければならない。

一般に、鋳造ホイール(10)と連続ベルト(11)を用いた連続鋳造では、連続ベルト(11)の張力を緩めないことを重要である。本発明は連続ベルト(11)の内側に鋳造ホイール(10)および張力調整用ホイール(13)を配置する場合に適用する連続鋳造方法であるから、鋳造ホイール(10)の鋳出し側に配置した押さえロール(17)によって連続ベルト(11)の張力が緩むことはなく、かつ押さえロール(17)の位置制御によって押さえロール(17)の押し付け力と連続ベルト(11)の張力を同時に調整できる点で、上記ＳＣＲ法とは相違する。特に指向性凝固による連続鋳造方法では連続ベルト(11)を鋳造ホイール(10)に押し付けることが必要であるから、本発明の連続鋳造方法の適用意義は大きい。

本発明の金属加工材は本発明の鋳造材に塑性加工または切削加工を施して製造したものであり、鋳造欠陥の持ち越しがなく、品質が高い。塑性加工方法および切削加工方法は何ら限定されない。塑性加工方法として、圧延、押出、引き抜き、鍛造、曲げ、プレス等を例示でき、切削加工方法として、旋盤、フライス盤、ボール盤等による切削を例示できる。製品形状も限定されない。

本発明の連続鋳造装置は、上述した鋳造ホイール、連続ベルト、張力調整用ホイール、押さえロールを備えるものであれば良く、溶湯の供給手段、冷却手段、鋳造材の搬送手段等その他の構成は限定されず、周知の手段および構成を適宜用いるものとする。また、連続鋳造装置の後段に塑性加工装置を配置し、鋳造材の連続鋳造と上述した塑性加工とを連続して実施しても良い。

〔連続鋳造例１〕
図３に示す連続鋳造装置(2)の押さえロール(17)の位置を変えて、ＪＩＳ Ａ６０６１（Ｓｉ：０．６質量％、Ｆｅ：０．２質量％、Ｃｕ：０．３２質量％、Ｍｇ：１質量％、Ｃｒ：０．２質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物）の連続鋳造試験を行った。鋳造ホイール(10)は、直径が１４００mm、凹溝(11)内断面積（＝鋳造空間(14)の断面積）が２２０
０mm²のものを使用した。また、鋳造ホイール(10)の内部側および連続ベルト(11)の外方から冷却水を供給して鋳造材（Ｓ）を冷却するものとした。

後掲表１の各実験例における押さえロール(17)の位置は、図４Ｃに示すように、第１基準位置（Ｐ₁）からの移動距離を鋳造ホイール(10)の中心角（α）で表すものとし、反鋳出し方向を−α、鋳出し方向（後方）を＋αで表した。なお、本実験例で用いた連続鋳造装置(2)において、第１基準位置（Ｐ₁）はピンチロール(16)から中心角（α₄）２０５°の位置である。そして、前記鋳造ホイール(10)を２．５r.p.mで回転させるとともに、前記押さえロール(17)に３ｋＮの押し付け力を付与して連続鋳造を行った。

また、比較例として、図３の連続鋳造装置(2)において、押さえロール(17)を外して連続鋳造を行った。

各実験例および比較例の連続鋳造において、第１基準位置（Ｐ₁）から鋳出し方向に５００mm離れた位置で連続鋳造材（Ｓ）の温度を測定するとともに、鋳造品質を観察した。これらの結果を表１に併せて示す。

表１の結果から、押さえロール(17)の設置により、鋳造材の早期離脱を防止して確実に冷却し、品質の良い連続鋳造材を製造できることを確認した。

〔連続鋳造例２〕
図３の連続鋳造装置(2)を用い、鋳造ホイール(10)の回転数、連続ベルト(11)の温度、押さえロール(17)の有無を組み合わせ、後掲表２に示す各条件でＡｌ−Ｓｉ系合金（Ｓｉ：１１質量％、Ｃｕ：４．２質量％、Ｍｇ：０．６質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物）の連続鋳造を行った。

連続ベルト(11)を冷却する場合は、上記連続鋳造例１と同じく外方から冷却水を供給して水冷した。加熱する場合は水冷を行わず、図４Ｃに示すように、ピンチロール(16)の前段にバーナー(22)を配置して連続ベルト(11)を加熱した。また、押さえロール(17)を用いる場合は、３ｋＮの押し付け力を付与した。

各条件の連続鋳造において、第１基準位置（Ｐ₁）から鋳出し方向に５００mm離れた位置で連続鋳造材（Ｓ）の温度を測定した。これらの結果を表２に併せて示す。

表２の結果より、鋳造ホイールと連続ベルトに温度差を付けた連続鋳造方法において、押さえロールを設置することにより、鋳造ホイールによる冷却が確実になされることを確認した。また、連続ベルトを加熱するとともに押さえロールを用いて製造した連続鋳造材は、最終凝固部が連続ベルト側の表面近くに形成されたものであった。

本発明は、鋳造ホイールと連続ベルトとを用いた連続鋳造方法であり、塑性加工や切削加工に供する金属鋳造材の製造に利用できる。

本発明にかかる連続鋳造方法を実施する連続鋳造装置の構成を示す模式図である。 図１の連続鋳造装置において、鋳造空間を示す模式図である。 本発明にかかる連続鋳造方法を実施する他の連続鋳造装置の構成を示す模式図である。 図３の連続鋳造装置において、押さえロールの他の配置を示す模式図である。 図３の連続鋳造装置において、押さえロールのさらに他の配置を示す模式図である。 図３の連続鋳造装置において、実施例における押さえロールの位置を示す模式図である。 従来の連続鋳造方法を実施する連続鋳造装置の構成を示す模式図である。 図５の連続鋳造装置で連続鋳造を実施したときの説明図である。 ＳＣＲ法による連続鋳造装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１、２、３…連続鋳造装置
10…鋳造ホイール
11…連続ベルト
12…凹溝
13…張力調整用ホイール
14…鋳造空間
17…押さえロール
Ｍ…溶湯
Ｓ…鋳造材
Ｐ₁…第１基準位置
Ｐ₂…第２基準位置

Claims (12)

1. 外周面に凹溝を有する鋳造ホイールおよび張力調整用ホイールの外周に環状の連続ベルトを掛け渡し、該連続ベルトが前記凹溝を閉じることにより形成された鋳造空間に連続的に金属溶湯を供給し、前記鋳造ホイールおよび連続ベルトの回転により鋳造材を鋳出す連続鋳造方法であって、
   前記鋳造ホイールの鋳出し側において、１個もしくは複数個の押さえロールにより前記連続ベルトを鋳造ホイール側に押さえることを特徴とする連続鋳造方法。
2. 前記押さえロールを駆動力をもって鋳造ホイールに押し付ける請求項１に記載の連続鋳造方法。
3. 前記鋳造ホイールの外周において、非鋳造時に前記押さえロールが存在しない場合に連続ベルトが鋳造ホイールから離れる位置を第１基準位置（Ｐ₁）とするとともに、該第１基準位置（Ｐ₁）から反鋳出し方向に中心角４５°の距離を移動した位置を第２基準位置（Ｐ₂）とし、前記押さえロールを第２基準位置（Ｐ₂）または第２基準位置よりも後方に配置する請求項１または２に記載の連続鋳造方法
4. 前記押さえロールを前記第１基準位置（Ｐ₁）に配置する請求項３に記載の連続鋳造方法。
5. 前記押さえロールを前記第１基準位置（Ｐ₁）よりも後方に配置する請求項３に記載の連続鋳造方法。
6. 前記押さえロールを、前記第１基準位置（Ｐ₁）から後方に中心角９０°の距離を移動した位置までに配置する請求項５に記載の連続鋳造方法。
7. 前記鋳造ホイールを冷却し、前記連続ベルトを加熱する請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続鋳造方法。
8. 前記金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続鋳造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載された方法により連続鋳造されたことを特徴とする鋳造材。
10. 請求項９に記載された鋳造材に塑性加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
11. 請求項９に記載された鋳造材に切削加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
12. 外周面に凹溝を有し、回転駆動する鋳造ホイールと、前記鋳造ホイールの外周面に掛け、凹溝を閉じて鋳造空間を形成する環状の連続ベルト、前記連続ベルトの内側に配置されて該連続ベルトの張力を調整する張力調整用ホイールと、前記鋳造ホイールの鋳出し側において前記連続ベルトを押さえる押さえロールとを備えることを特徴とする連続鋳造装置。
    

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