JP2011131279A5 - - Google Patents

Description

本発明は、以下のような発明である。
（１）アルミニウム合金溶湯から連続鋳造棒を鋳造する連続鋳造装置において、鋳造中の連続鋳造棒に、凝固が完了した側から機械的振動を付与し、その表面から凝固面を介して凝固面近傍のアルミニウム合金溶湯を振動させる振動付与手段を設けたことを特徴とする連続鋳造装置。振動付与手段は、振動周波数を変調した振動を付与するものとすることもできる。
（２）振動付与手段は、連続鋳造棒に５μｍ〜１００μｍの振動変位を付与することを特徴とする（１）に記載の連続鋳造装置。
（３）振動付与手段は、連続鋳造棒に２Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動を付与することを特徴とする（１）又は（２）に記載の連続鋳造装置。
（４）振動付与手段は、磁歪素子、電歪素子、回転車、回転ベルト、空気シリンダーから選ばれる１種又は２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする（１）から（３）のいずれか１つに記載の連続鋳造装置。
（５）連続鋳造が横方向への鋳造であることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載の連続鋳造装置。
（６）鋳型の出口から０．３ｍ〜５ｍの位置に連続鋳造棒を支持する支持部を設け、この支持部と鋳型の出口との間、又は、支持部よりも下流に振動付与手段を配設したことを特徴とする（１）から（５）のいずれか１つに記載の連続鋳造装置。
（７）鋳型の出口から０．３ｍ〜５ｍの位置に連続鋳造棒を支持する支持部を設け、振動付与手段は、連続鋳造棒の振動状態を検出する振動状態検出器を有し、この振動状態検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御することを特徴とする（１）から（６）のいずれか１つに記載の連続鋳造装置。
（８）振動付与手段は、鋳型に設置された鋳型内のアルミニウム合金溶湯の凝固状態を検出する鋳型温度検出器を有し、この鋳型温度検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御することを特徴とする（１）から（７）のいずれか１つに記載の連続鋳造装置。
（９）連続鋳造棒の内部組織を検査する非破壊検査装置を設け、振動付与手段は、非破壊検査装置からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御することを特徴とする（１）から（８）のいずれか１つに記載の続鋳造装置。
（１０）非破壊検査措置は、超音波検査装置、渦流探傷検査装置、Ｘ線検査装置から選ばれた１種又は２種以上の組み合わせであることを特徴とする（９）に記載の連続鋳造装置。
（１１）アルミニウム合金溶湯から連続鋳造棒を鋳造する連続鋳造棒の鋳造方法において、鋳造中の連続鋳造棒の凝固が完了した側の表面から、振動を連続鋳造棒の凝固面を介して凝固面近傍のアルミニウム合金溶湯に付与しながらアルミニウム合金溶湯を凝固させることを特徴とする連続鋳造棒の鋳造方法。振動は、振動周波数を変調した振動を付与するものとすることもできる。
（１２）振動は、５μｍ〜１００μｍの振動変位であることを特徴とする（１１）に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
（１３）振動は、２Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動であることを特徴とする（１１）又は（１２）に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
（１４）連続鋳造が横方向への鋳造であることを特徴とする（１１）から（１３）のいずれか１つに記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
（１５）連続鋳造棒の振動状態を検出する振動状態検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御することを特徴とする（１１）から（１４）のいずれか１つに記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
（１６）鋳型に設置された鋳型内のアルミニウム合金溶湯の凝固状態を検出する鋳型温度検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御することを特徴とする（１１）から（１５）のいずれか１つに記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
（１７）連続鋳造棒の内部組織を検査する非破壊検査装置からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御することを特徴とする（１１）から（１６）のいずれか１つに記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
（１８）アルミニウム合金溶湯に、結晶粒を微細化させるための添加剤を添加することなく凝固させたことを特徴とする（１１）から（１７）のいずれか１つに記載の連続鋳造棒の鋳造方法で鋳造されたアルミニウム合金の連続鋳造棒。
（１９）Ｓｉを６質量％〜２０質量％、Ｃｕを２．０質量％〜５．０質量％、Ｍｇを０．４質量％〜２．０質量％含有することを特徴とする（１１）から（１７）のいずれか１つに記載の連続鋳造棒の鋳造方法で鋳造されたアルミニウム合金の連続鋳造棒。
（２０）長手方向に垂直な断面における羽毛状晶の発生が１０％以下で、その他は柱状晶及び／又は粒状晶であり、結晶粒径のバラツキが均一化されると共に、平均粒径が２００μｍ〜３５０μｍであることを特徴とするアルミニウム合金の連続鋳造棒。

（１）に記載の発明によれば、鋳造中の連続鋳造棒に、凝固が完了した側から機械的振動を付与し、その表面から凝固面を介して凝固面近傍のアルミニウム合金溶湯を振動させる振動付与手段を設けたので、連続鋳造棒の断面における、特に、長手方向断面における羽毛状晶の発生を抑えることができ、結晶粒径のバラツキが均一化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒が得られる。又、アルミニウム合金溶湯中で凝固殻が生成する鋳型との接触面が機械的振動によって潤滑油及びその分解ガスに周期的に曝されることにより、潤滑性が高まることになり、鋳型（モールド）へのダメージが少なくなり、長時間の鋳造が可能となる。なお、振動付与手段が、振動周波数を変調した振動を付与ものであれば、アルミニウム合金溶湯の振動が定常波状態になって局在化するのを防ぐことができる。
（２）に記載の発明によれば、連続鋳造棒に５μｍ〜１００μｍの振動変位を付与するので、羽毛状晶の発生を抑えることができる。
（３）に記載の発明によれば、連続鋳造棒に２Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動を付与するので、羽毛状晶の発生を抑えることができる。
（４）に記載の発明によれば、振動付与手段は、磁歪素子、電歪素子、回転車、回転ベルト、空気シリンダーから選ばれる１種又は２種以上を組み合わせたので、振動の付与が容易に実現できる。
（５）に記載の発明によれば、連続鋳造が横方向への鋳造であるので、振動付与手段（装置）を、冷却水の影響のない箇所を容易に選定して取り付けることができる。又、横（水平）連続鋳造は設備投資をする場合にイニシャルコストが安価であり、全連続操業が可能であるため、ストランド数を多くしても縦型連続鋳造に比べて作業負荷が大きくならず、鋳造コスト的にメリットがある。
（６）に記載の発明によれば、鋳型の出口から０．３ｍ〜５ｍの位置に連続鋳造棒を支持する支持部を設け、この支持部と鋳型の出口との間、又は、支持部よりも下流に振動付与手段を配設したので、振動の付与が効率的に実現できると共に、振動の付与の効果がより得やすくなる。
（７）に記載の発明によれば、鋳型の出口から０．３ｍ〜５ｍの位置に連続鋳造棒を支持する支持部を設け、振動付与手段は、連続鋳造棒の振動状態を検出する振動状態検出器を有し、この振動状態検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御するので、付与している振動状態を確実にモニターでき、付与している振動状態が安定するため、結晶粒径のバラツキが均一化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒を、安定して連続して鋳造することができる。
（８）に記載の発明によれば、振動付与手段は、鋳型に設置された鋳型内のアルミニウム合金溶湯の凝固状態を検出する鋳型温度検出器を有し、この鋳型温度検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御するので、鋳造条件に適した振動状態を維持することができる。
（９）に記載の発明によれば、連続鋳造棒の内部組織を検査する非破壊検査装置を設け、振動付与手段は、非破壊検査装置からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御するので、連続鋳造棒の断面における羽毛状晶の発生を抑えることができ、結晶粒径のバラツキが均一化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒を、安定して連続して鋳造することができる。
（１０）に記載の発明によれば、非破壊検査措置は、超音波検査装置、渦流探傷検査装置、Ｘ線検査装置から選ばれた１種又は２種以上の組み合わせであるので、フィードバックが容易で、欠陥検査と同時に実現できる。
（１１）に記載の発明によれば、鋳造中の連続鋳造棒の凝固が完了した側の表面から、振動を連続鋳造棒の凝固面を介して凝固面近傍のアルミニウム合金溶湯に付与しながらアルミニウム合金溶湯を凝固させるので、連続鋳造棒の断面における羽毛状晶の発生を抑えることができ、結晶粒径のバラツキが均一化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒が得られる。なお、機械的振動が、振動周波数が変調されている振動であれば、アルミニウム合金溶湯の振動が定常波状態になって局在化するのを防ぐことができる。
（１２）に記載の発明によれば、振動は、５μｍ〜１００μｍの振動変位であるので、羽毛状晶の発生を抑えることができる。
（１３）に記載の発明によれば、振動は、２Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動であるので、羽毛状晶の発生を抑えることができる。
（１４）に記載の発明によれば、連続鋳造が横方向への鋳造であるので、振動付与手段（装置）を、冷却水の影響のない箇所を容易に選定して取り付けることができる。又、横（水平）連続鋳造は設備投資をする場合にイニシャルコストが安価であり、全連続操業が可能であるため、ストランド数を多くしても縦型連続鋳造に比べて作業負荷が大きくならず、鋳造コスト的にメリットがある。
（１５）に記載の発明によれば、連続鋳造棒の振動状態を検出する振動状態検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御するので、付与している振動状態を確実にモニターでき、付与している振動状態が安定するため、結晶粒径のバラツキが均一化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒を、安定して連続して鋳造することができる。
（１６）に記載の発明によれば、鋳型に設置された鋳型内のアルミニウム合金溶湯の凝固状態を検出する鋳型温度検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御するので、鋳造条件に適した振動状態を維持することができる。
（１７）に記載の発明によれば、連続鋳造棒の内部組織を検査する非破壊検査装置からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御するので、連続鋳造棒の断面における羽毛状晶の発生を抑えることができ、結晶粒径のバラツキが均一化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒を、安定して連続して鋳造することができる。
（１８）に記載の発明によれば、アルミニウム合金溶湯に、結晶粒を微細化させるための添加剤を添加することなく凝固させたので、例えば、Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ又はＡｌ−Ｂを微細化剤として用い、操業条件によってはアルミニウム合金溶湯中でＴｉＢ ₂ が凝集し、鋳塊に欠陥を発生することがあるＡｉ−Ｓｉ系合金においても、結晶粒径のバラツキが均一化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒となる。
（１９）に記載の発明によれば、Ｓｉを６質量％〜２０質量％、Ｃｕを２．０質量％〜５．０質量％、Ｍｇを０．４質量％〜２．０質量％含有するので、連続鋳造棒の断面における羽毛状晶の発生を抑えることができ、結晶粒径のバラツキが均一化し、かつ、平均粒径がより微細化し、その結果、機械加工性、鍛造性に優れた、特にせん断性の点に優位な特性を有する連続鋳造棒となる。
（２０）に記載の発明によれば、長手方向に垂直な断面における羽毛状晶の発生が１０％以下で、その他は柱状晶及び／又は粒状晶であり、結晶粒径のバラツキが均一化されると共に、平均粒径が２００μｍ〜３５０μｍであるので、機械加工性、鍛造性に優れた連続鋳造棒となる。

Claims (20)

1. アルミニウム合金溶湯から連続鋳造棒を鋳造する連続鋳造装置において、
   鋳造中の連続鋳造棒に、凝固が完了した側から機械的振動を付与し、その表面から凝固面を介して凝固面近傍のアルミニウム合金溶湯を振動させる振動付与手段を設けた、
   ことを特徴とする連続鋳造装置。
2. 振動付与手段は、連続鋳造棒に５μｍ〜１００μｍの振動変位を付与する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造装置。
3. 振動付与手段は、連続鋳造棒に２Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動を付与する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の連続鋳造装置。
4. 振動付与手段は、磁歪素子、電歪素子、回転車、回転ベルト、空気シリンダーから選ばれる１種又は２種以上を組み合わせたものである、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
5. 連続鋳造が横方向への鋳造である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
6. 鋳型の出口から０．３ｍ〜５ｍの位置に連続鋳造棒を支持する支持部を設け、
   この支持部と鋳型の出口との間、又は、支持部よりも下流に振動付与手段を配設した、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
7. 鋳型の出口から０．３ｍ〜５ｍの位置に連続鋳造棒を支持する支持部を設け、
   振動付与手段は、連続鋳造棒の振動状態を検出する振動状態検出器を有し、この振動状態検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
8. 振動付与手段は、鋳型に設置された鋳型内のアルミニウム合金溶湯の凝固状態を検出する鋳型温度検出器を有し、この鋳型温度検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
9. 連続鋳造棒の内部組織を検査する非破壊検査装置を設け、
   振動付与手段は、非破壊検査装置からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の連続鋳造装置。
10. 非破壊検査措置は、超音波検査装置、渦流探傷検査装置、Ｘ線検査装置から選ばれた１種又は２種以上の組み合わせである、
    ことを特徴とする請求項９に記載の連続鋳造装置。
11. アルミニウム合金溶湯から連続鋳造棒を鋳造する連続鋳造棒の鋳造方法において、
    鋳造中の連続鋳造棒の凝固が完了した側の表面から、振動を連続鋳造棒の凝固面を介して凝固面近傍のアルミニウム合金溶湯に付与しながらアルミニウム合金溶湯を凝固させる、
    ことを特徴とする連続鋳造棒の鋳造方法。
12. 振動は、５μｍ〜１００μｍの振動変位である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
13. 振動は、２Ｈｚ〜５００Ｈｚの振動である、
    ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
14. 連続鋳造が横方向への鋳造である、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
15. 連続鋳造棒の振動状態を検出する振動状態検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御する、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
16. 鋳型に設置された鋳型内のアルミニウム合金溶湯の凝固状態を検出する鋳型温度検出器からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御する、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
17. 連続鋳造棒の内部組織を検査する非破壊検査装置からの信号に基づいて連続鋳造棒に付与する振動の振幅条件及び／又は振動の周波数条件を制御する、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の連続鋳造棒の鋳造方法。
18. アルミニウム合金溶湯に、結晶粒を微細化させるための添加剤を添加することなく凝固させた、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれか１項に記載の連続鋳造棒の鋳造方法で鋳造されたアルミニウム合金の連続鋳造棒。
19. Ｓｉを６質量％〜２０質量％、Ｃｕを２．０質量％〜５．０質量％、Ｍｇを０．４質量％〜２．０質量％含有する、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれか１項に記載の連続鋳造棒の鋳造方法で鋳造されたアルミニウム合金の連続鋳造棒。
20. 長手方向に垂直な断面における羽毛状晶の発生が１０％以下で、その他は柱状晶及び／又は粒状晶であり、結晶粒径のバラツキが均一化されると共に、平均粒径が２００μｍ〜３５０μｍである、
    ことを特徴とするアルミニウム合金の連続鋳造棒。