JP2020040077A - Device and method for producing aluminum continuously-cast material - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばアルミニウムの押出材、圧延材、鍛造材用等の材料として好適に用いることができるアルミニウム連続鋳造材を製造するためのアルミニウム連続鋳造材の製造装置および製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method of an aluminum continuous cast material for manufacturing an aluminum continuous cast material that can be suitably used as, for example, an aluminum extruded material, a rolled material, a forged material, and the like.
なお、本明細書および特許請求の範囲において、アルミニウム(Al)という用語は、アルミニウム合金(Al合金)を含む意味で用いられている。 In the specification and the claims, the term aluminum (Al) is used to include an aluminum alloy (Al alloy).
近年においては、各種製品の小型化、軽量化が進んでおり、それらの製品の基となるアルミニウム製の提供材料においても小型化が進められ、それに呼応するかたちでの生産性向上のために多連化等も進められている。中でも品質面での信頼性が高い鍛造材は、高性能が要求される自動車用部品等に多く用いられており、小型化が要請されると同時に、生産性向上のために多連化も要請される。 In recent years, the miniaturization and weight reduction of various products have been progressing, and the size of aluminum products provided as the basis of those products has also been miniaturized. Consolidation is also underway. Among them, forged materials with high reliability in quality are widely used for automotive parts and the like that require high performance, and are required to be miniaturized and at the same time, to be multiple in order to improve productivity. Is done.
鍛造加工に用いられる鍛造素材は、連続鋳造によって得られる連続鋳造材によって製造されるのが一般的である。例えば下記特許文献1,2等に示すように、連続鋳造材を製造する製造装置(製造設備)は、アルミニウム製の固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯(ホットメタルとも称す)を保持する保持炉と、溶湯を連続鋳造する鋳造機とを備え、保持炉から溶湯が樋等の溶湯流路を通って鋳造機に送られて、そこで鋳型を通って凝固されて連続鋳造材が製造されるようになっている。
A forging material used for forging is generally manufactured by a continuous cast material obtained by continuous casting. For example, as shown in
一方、既述したような鍛造材の小型化、多連化に伴って、鍛造素材(鋳造材)の小型化、多連化も要請される。ところが一般的に、鋳造材の小型化や鋳造設備の多連化を行うと、溶湯を流す樋等の溶湯流路において溶湯の乱流や渦の発生頻度を増加させ、局所的に溶湯滞留を引き起こす一因となり、材料歩留まりが低下してしまう。さらに鋳造材の小型化は、概して単位時間当たりの溶湯消費量を低下させるため、連続鋳造時に溶湯の熱が外気等に放射されて溶湯の冷却が進み易くなり、鋳造材の品質の低下を来すおそれある。 On the other hand, with the miniaturization and multiple connection of forging materials as described above, miniaturization and multiple connection of forged materials (cast materials) are also required. However, in general, when the casting material is reduced in size and the casting equipment is increased in number, the frequency of occurrence of turbulence and vortex of the molten metal in a molten metal flow path such as a gutter for flowing the molten metal increases, and the molten metal stays locally. This causes the material yield to decrease. Furthermore, miniaturization of the casting material generally reduces the amount of molten metal consumed per unit time, so that during continuous casting, the heat of the molten metal is radiated to the outside air, etc., so that the cooling of the molten metal is facilitated and the quality of the casting material deteriorates. May be
このような状況下にあって、鋳造材の小型化に向けた対応策としては、溶解炉、保持炉等の電解炉(加熱炉)や溶湯流路はそのままで鋳型等の鋳造系の機器のみを小型化するという対応策が考えられる。しかしながらこの対応策においては、鋳造終了時に、電解炉や溶湯流路に残留する溶湯が多くなり、廃棄する溶湯が相対的に増加してしまうため、その廃棄材料を次の鋳造時に再度溶解して使用する際にコストの増大を来すという課題が発生する。 Under such circumstances, measures to reduce the size of the casting material include only the melting furnace, the holding furnace and other electrolytic furnaces (heating furnaces), and the molten metal flow path as they are. Countermeasures such as reducing the size of the device are conceivable. However, in this countermeasure, at the end of casting, the amount of molten metal remaining in the electrolytic furnace or the molten metal flow path increases, and the amount of molten metal to be discarded relatively increases. There is a problem that the cost increases when used.
また歩留まり改善のため、溶湯流路を細くして流量を少なくするという対応策もあるが、そうすると、溶湯廃棄量は減少するものの、溶湯の冷却が一段と進み易くなり結果的にさらなる溶湯温度の低下を招いてしまい、鋳造材の品質の低下を来してしまうという課題が発生する。 In order to improve the yield, there is also a countermeasure to reduce the flow rate by narrowing the flow path of the molten metal.However, although this reduces the amount of molten metal discarded, the cooling of the molten metal becomes easier and the molten metal temperature further decreases. And the quality of the cast material is degraded.
また上記いずれの対応策を採用するにしても、鋳造温度低下と溶湯廃棄量増大とはトレードオフの関係があり、最終的に妥協点を見出すことになるため、十分に満足するような結果を得ることが困難である。 Even if any of the above measures are adopted, there is a trade-off relationship between the lowering of the casting temperature and the increase in the amount of molten metal waste, and ultimately a compromise is to be found, so that a sufficiently satisfactory result is obtained. Difficult to obtain.
一方、溶解炉等の電解炉からの出湯される溶湯の出湯温度を上昇させて、溶湯温度を高温に維持するという対応策も候補に挙げられる。しかしながらその対応策では、溶湯温度を必要以上に上昇させることになり、その過度の温度上昇により、微細化材の失活や溶湯水素ガス量の増加等が発生し、鋳造材の品質を低下させるおそれがあるという課題があった。 On the other hand, a countermeasure of increasing the tapping temperature of the molten metal from an electrolytic furnace such as a melting furnace to maintain the molten metal temperature at a high temperature is also a candidate. However, in the countermeasure, the temperature of the molten metal is increased more than necessary, and the excessive temperature rise causes deactivation of the refined material, an increase in the amount of hydrogen gas in the molten metal, and lowers the quality of the cast material. There was a problem that there was a risk.
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図りつつ、高い品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができるアルミニウム連続鋳造材の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an apparatus and a method for manufacturing an aluminum continuous cast material capable of manufacturing a high quality aluminum continuous cast material while improving the material yield and reducing the cost. The aim is to provide a method.
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。 In order to solve the above problems, the present invention includes the following means.
[1]アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造機とを備えたアルミニウム連続鋳造材の製造装置であって、
前記鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記溶解炉および前記保持炉のいずれか一方の加熱炉に還流する還流機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
[1] An aluminum continuous comprising a melting furnace for melting a solid material of aluminum, a holding furnace for holding the melt, and a casting machine for continuously casting the melt supplied from the holding furnace to obtain a continuous cast material. An apparatus for manufacturing a casting material,
An aluminum continuous cast material, comprising: a recirculator that recirculates excess molten metal not subjected to casting in the casting machine to any one of the melting furnace and the holding furnace without solidifying. manufacturing device.
[2]前記還流機によって溶湯を前記保持炉に還流するようにした前項1に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。 [2] The apparatus for producing an aluminum continuous cast material according to the above [1], wherein the molten metal is refluxed to the holding furnace by the reflux machine.
[3]前記溶解炉および前記保持炉は、両炉を兼用する溶解保持炉によって構成されている前項1に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
[3] The apparatus for producing an aluminum continuous cast material according to the
[4]前記還流機は、前記鋳造機および前記いずれか一方の加熱炉間に設けられた還流路と、前記還流路に沿って溶湯を前記一方の加熱炉側に向けて流動移動させるための還流ポンプとを備える前項1〜3のいずれか1項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
[4] The reflux machine is provided with a reflux path provided between the casting machine and one of the heating furnaces, and a flow path for moving the molten metal toward the one heating furnace side along the reflux path. The apparatus for producing an aluminum continuous cast material according to any one of the
[5]前記還流ポンプは、電磁ポンプによって構成されている前項4に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
[5] The apparatus for manufacturing an aluminum continuous cast material according to the
[6]前記還流機に溶湯を加熱するための昇温機が設けられている前項1〜5のいずれか1項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
[6] The apparatus for producing an aluminum continuous cast material according to any one of the
[7]第1および第2製造設備を備え、
前記第1および第2製造設備は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造機とをそれぞれ備え、
前記第1製造設備の鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記第2製造設備の溶解炉および保持炉のいずれか一方の加熱炉に流動させて移送する流動移送機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。
[7] including first and second manufacturing facilities,
The first and second manufacturing facilities include a melting furnace for melting a solid material of aluminum, a holding furnace for holding the melt, and a casting for continuously casting the melt supplied from the holding furnace to obtain a continuous cast material. Machine and each,
Fluid transfer in which excess molten metal that has not been subjected to casting in the casting machine of the first manufacturing facility is flown and transferred to one of the melting furnace and the holding furnace of the second manufacturing facility without solidification. An apparatus for producing an aluminum continuous cast material, comprising a machine.
[8]アルミニウムの固体材料を溶解する溶解工程と、溶解した溶湯を保持する保持工程と、前記保持工程から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造工程とを含むアルミニウム連続鋳造材の製造方法であって、
前記鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率100%未満の状態で流動させつつ前記溶解工程および前記保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に還流する還流工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
[8] Aluminum continuous casting including a melting step of melting a solid aluminum material, a holding step of holding the melt, and a casting step of continuously casting the melt supplied from the holding step to obtain a continuous casting material. A method of manufacturing a material,
The method includes a reflux step of refluxing excess molten metal that has not been subjected to casting in the casting step to the molten metal in one of the melting step and the holding step while flowing the excess molten metal at a solid phase ratio of less than 100%. A method for producing an aluminum continuous cast material, comprising:
[9]前記還流工程における溶湯の固相率を固相率50%以下に調整するようにした前項8に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。 [9] The method for producing an aluminum continuous cast material according to the above item 8, wherein the solid phase ratio of the molten metal in the reflux step is adjusted to 50% or less.
[10]前記鋳造工程において鋳造開始時から終了時までの間、前記還流工程による溶湯の還流を連続して行うようにした前項8または9に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。 [10] The method for producing an aluminum continuous cast material according to the above item 8 or 9, wherein the molten metal is continuously refluxed in the refluxing step from the start to the end of the casting in the casting step.
[11]前記還流工程において溶湯を加熱するようにした前項8〜10のいずれか1項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。 [11] The method for producing an aluminum continuous cast material according to any one of the above items 8 to 10, wherein the molten metal is heated in the refluxing step.
[12]前記鋳造工程において鋳造開始時から終了時までの間、前記鋳造工程において鋳造に供される単位時間当たりの溶湯量を、前記還流工程において還流される短時間当たりの溶湯量に対し多くなるようにした前項8〜11のいずれか1項に記載のアルミニウム連続鋳造材の製造方法。 [12] In the casting step, during the period from the start to the end of casting, the amount of molten metal per unit time provided for casting in the casting step is larger than the amount of molten metal per unit time refluxed in the refluxing step. 12. The method for producing an aluminum continuous cast material according to any one of the above items 8 to 11, wherein the method comprises:
[13]第1および第2製造工程を含み、
前記第1および第2製造工程は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解工程と、溶解した溶湯を保持する保持工程と、前記保持工程から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造工程とをそれぞれ含み、
前記第1製造工程の鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率100%未満の状態で流動させつつ前記第2製造工程における溶解工程および保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に混入する流動移送工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
[13] including first and second manufacturing steps,
The first and second manufacturing steps include a melting step of melting a solid material of aluminum, a holding step of holding the melt, and a continuous casting of the melt supplied from the holding step to obtain a continuous cast material. And each process,
Excess molten metal that has not been subjected to casting in the casting step of the first manufacturing step is caused to flow in a state where the solid phase ratio is less than 100%, while the excess molten metal is in one of the melting step and the holding step in the second manufacturing step. A method for producing an aluminum continuous cast material, comprising a flow transfer step of mixing into a molten metal.
発明[1]のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、鋳造機で鋳造に供されなかった余剰の溶湯を還流機によって保持炉等に還流しているため、金属材料としての溶湯の廃棄量を減少できて、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図ることができる。さらに溶湯を還流させる分、溶湯流路を流動する溶湯の流量を多くできるため、流動する溶湯の温度低下を防止できて、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。 According to the apparatus for manufacturing an aluminum casting material of the invention [1], since the excess molten metal that has not been cast by the casting machine is returned to the holding furnace or the like by the reflux machine, the amount of waste of the molten metal as the metal material can be reduced. As a result, the material yield can be improved and the cost can be reduced. Furthermore, since the flow rate of the molten metal flowing in the molten metal flow path can be increased by the amount of the reflux of the molten metal, a decrease in the temperature of the flowing molten metal can be prevented, and a high-quality aluminum continuous cast material can be manufactured.
発明[2]のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、余剰の溶湯を保持炉に還流しているため、還流される溶湯と、予め保持炉に貯留された溶湯との成分をほぼ等しくでき、溶湯成分のバラツキを防止でき、アルミニウム鋳造材の品質を一層向上させることができる。 According to the apparatus for manufacturing an aluminum casting of the invention [2], since the excess molten metal is returned to the holding furnace, the components of the refluxed molten metal and the molten metal stored in the holding furnace in advance can be substantially equalized. Variation of the molten metal component can be prevented, and the quality of the aluminum cast material can be further improved.
発明[3]のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。 According to the apparatus for manufacturing an aluminum casting of the invention [3], the above effects can be obtained more reliably.
発明[4]のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、余剰の溶湯を効率良くスムーズに還流することができる。 According to the apparatus for manufacturing an aluminum casting of the invention [4], the excess molten metal can be efficiently and smoothly refluxed.
発明[5]のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、電磁ポンプの出力調整によって、余剰の溶湯の還流量を調整することができ、ひいては装置全体の溶湯の循環量を適切に制御することができ、より安定した状態で効率良くアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。 According to the apparatus for manufacturing an aluminum casting of the invention [5], it is possible to adjust the reflux amount of the excess molten metal by adjusting the output of the electromagnetic pump, and thus to appropriately control the circulation amount of the molten metal in the entire apparatus. Thus, an aluminum continuous cast material can be efficiently manufactured in a more stable state.
発明[6]のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、溶湯の温度低下による悪影響をより確実に防止することができる。 According to the apparatus for manufacturing an aluminum casting of the invention [6], it is possible to more reliably prevent the adverse effect caused by the decrease in the temperature of the molten metal.
発明[7]のアルミニウム鋳造材の製造装置によれば、上記と同様に、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図りつつ、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。 According to the apparatus for manufacturing an aluminum casting of the invention [7], similarly to the above, it is possible to manufacture a high-quality aluminum continuous casting while improving the material yield and reducing the cost.
発明[8]のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、上記装置発明の製造プロセスを特定するものであるため、上記と同様に、溶湯廃棄量の減少およびコストの削減を図りつつ、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。 According to the method of manufacturing an aluminum cast material of the invention [8], since the manufacturing process of the above-described apparatus invention is specified, similarly to the above, high quality while reducing the amount of molten metal waste and the cost can be reduced. An aluminum continuous cast material can be manufactured.
発明[9]のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、余剰の溶湯に十分な流動性を付与できて、余剰の溶湯をより一層確実に還流することができる。 According to the method for producing an aluminum casting of the invention [9], sufficient fluidity can be given to the excess molten metal, and the excess molten metal can be more reliably refluxed.
発明[10]のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。 According to the method for manufacturing an aluminum cast material of the invention [10], the above effects can be more reliably obtained.
発明[11]のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、溶湯の温度低下による悪影響をより確実に防止することができる。 According to the method for manufacturing an aluminum casting of the invention [11], it is possible to more reliably prevent an adverse effect due to a decrease in the temperature of the molten metal.
発明[12]のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、高い生産効率を維持することができる。 According to the method for producing an aluminum casting of the invention [12], high production efficiency can be maintained.
発明[13]のアルミニウム鋳造材の製造方法によれば、上記と同様に、材料歩留まりの向上およびコストの削減を図ることができる上さらに、高品質のアルミニウム連続鋳造材を製造することができる。 According to the method for manufacturing an aluminum cast material of the invention [13], similarly to the above, it is possible to improve the material yield and reduce the cost, and to manufacture a high-quality aluminum continuous cast material.
<第1実施形態>
図1はこの発明の第1実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図、図2は模式化して示す側面図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an apparatus for producing an aluminum continuous cast material according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic side view showing the apparatus.
両図に示すように本実施形態の製造装置は、溶解炉11と、保持炉12と、鋳造機2と、還流機3とを基本的な構成要素として備えている。
As shown in both figures, the manufacturing apparatus of the present embodiment includes a melting
溶解炉11は、電解炉等の加熱炉によって構成され、溶解前のアルミニウム固体材料を投入して溶解し溶湯W1を製造し、その溶湯W1の成分を調整するためのものである。
The melting
保持炉12は、電解炉等の加熱炉によって構成され、溶解炉11で溶解された溶湯W1を移注し、その溶湯W1を安定状態に保持するとともに、清浄化および成分調整を行うためのものである。さらに保持炉12は、必要に応じて成分調整時に固体材料を投入して溶解することもあるが、主として溶湯W1を安定状態に保持することを目的としている。保持炉12は一般的には電解炉11ほど出力は高くない。
The holding
なお本実施形態においては、溶解炉11と、保持炉12とを別々に用いる場合を例に挙げて説明しているが、本発明においては、後の第2実施形態等で説明するように、溶解炉11および保持炉12の双方の機能を兼ね備え、電解炉等の加熱炉によって構成された1つの溶解保持炉を用いるようにしても良い。
In the present embodiment, the case where the melting
本実施形態の製造装置において、溶解炉11および保持炉12間には、樋等によって構成される炉間流路15が設置されており、溶解炉11によって溶解した溶湯W1が炉間流路15を自重により流下して保持炉12内に供給されるように構成されている。
In the manufacturing apparatus of the present embodiment, an
保持炉12および鋳造機2間には、樋等によって構成される鋳造往路25が設置されており、保持炉12内で保持された溶湯W1が鋳造往路25を自重により流下して鋳造機2に供給されるように構成されている。
Between the holding
鋳造機2は、鋳造方向が垂直下向きに設定された竪型連続鋳造装置によって構成されており、供給された溶湯W1を鋳型に通して凝固させることによって、所定長さの棒状の連続鋳造材(鋳塊)W2を半連続的に順次製造するものである。
The casting
また本実施形態において、還流機3は、鋳造機2によって鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を保持炉12に戻す機能を備えている。
Further, in the present embodiment, the
すなわち鋳造往路25の下流側端部には、鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を鋳造機2の外側(下流側)に排出する溶湯排出部30が設けられており、その溶湯排出部31が電磁ポンプ36の吸引口に接続されている。さらに電磁ポンプ36の吐出口と保持炉12との間には、樋や配管等によって構成される還流路35が設置されている。
That is, at the downstream end of the casting
そして電磁ポンプ36を駆動すると、溶湯排出部30から余剰の溶湯W1が電磁ポンプ36の吸引口から吸い込まれて、電磁ポンプ36の吐出口から還流路35の上流側端部に吐出される。還流路35の上流側端部に吐出された溶湯W1は還流路35を自重により流下して保持炉12内に戻されるように構成されている。
When the
ここで本実施形態においては、溶湯排出部30、還流路35および電磁ポンプ36によって還流機3が構成されている。さらに電磁ポンプ36によって還流ポンプが構成されている。
Here, in the present embodiment, the
また本実施形態においては、溶解炉11によって固体材料を溶解する工程を溶解工程と称し、保持炉12によって溶湯W1を保持する工程を保持工程と称し、鋳造往路16から供給された溶湯W1を鋳造機2によって鋳造する工程を鋳造工程と称し、還流機3によって鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を保持炉12に還流する工程を還流工程と称するものである。
In the present embodiment, the step of melting the solid material by the melting
本実施形態の製造装置において、溶解炉11で溶解された溶湯W1は、炉間流路15を通って保持炉12に供給され、さらに保持炉12から溶湯W1が鋳造往路25を通って鋳造機2に供給される。鋳造機2に供給された溶湯W1は、鋳型を通って凝固されて連続鋳造材W2が製造される。一方、鋳造機2において、鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1は、電磁ポンプ36に汲み上げられて、還流路35を通って保持炉12に還流されるものである。
In the manufacturing apparatus of the present embodiment, the molten metal W1 melted in the
以上の構成の本実施形態のアルミニウム連続鋳造材の製造装置によれば、鋳造機2で鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を還流機3によって保持炉12に還流しているため、溶湯W1が保持炉12および鋳造機2間を循環するようになる。このため溶湯W1を還流させる分、鋳造往路25等の溶湯流路を流動する溶湯W1の流量が多くなり、溶湯W1が冷却し難く、流動する溶湯W1の温度低下を有効に防止することができる。例えば鋳造機2における上流側の鋳型内の溶湯W1と、下流側の鋳型内の溶湯W1との温度差を小さくすることができ、溶湯温度差による製品としての連続鋳造材W1の品質のバラツキを抑制することができ、高品質の連続鋳造材W2を終始安定した状態で製造することができる。
According to the apparatus for manufacturing an aluminum continuous cast material of the present embodiment having the above-described configuration, the excess molten metal W1 that has not been cast by the casting
参考までに、溶湯を循環させない従来の製造装置では、鋳造機2において1番目に入湯される最も上流側の鋳型の溶湯と、最後に入湯される最も下流側の鋳型の溶湯との間に50℃程度の温度差が生じる場合があるのに対し、本実施形態の製造装置においては、この温度差を小さくすることができる。
For reference, in the conventional manufacturing apparatus in which the molten metal is not circulated, the distance between the molten metal of the most upstream mold to be poured first in the
また余剰の溶湯W1を保持器12に還流することによって、金属材料としての溶湯W1を有効に利用することができるため、材料歩留まりを向上できて、コストを削減することができる。
Also, by returning the excess molten metal W1 to the
また本実施形態においては、所定の鋳造工程が終了した後、次の鋳造工程を開始するまでの間、溶湯W1を保持炉12、鋳造往路25および還流機3間に循環させておくことがきる。これにより、各溶湯流路25,35を適度な高温に保持でき、鋳造開始前の予熱付与作業を省略でき、鋳造開始する際に直ちに目標温度まで昇温させることができる。従って鋳造停止状態から短時間で鋳造を開始することができ、生産効率を向上できるとともに、溶湯温度の低下による鋳塊組織の品質低下も確実に抑制でき、鋳造(鋳塊)製品として高い品質のアルミニウム連続鋳造材W2を製造することができる。さらに鋳造開始前に、溶湯流路等への予熱の付与や清浄化のために行う捨て溶湯も必要なく、この点からも材料の有効利用を図ることができて、歩留まりの向上およびコストの削減を図ることができる。
Further, in the present embodiment, after the predetermined casting process is completed, the molten metal W1 can be circulated between the holding
さらに本実施形態においては、鍛造工程終了後も溶湯W1を循環させることができるため、鋳造材W2の小型化のために鋳型等の鋳造系の機器のみを小さく設定しても、溶湯W1が溶湯流路25,35に残留することがなく、溶湯W1の廃棄量を格段に減少させることができ、廃棄材料の再利用時に必要なコストを削減することができる。換言すると、コストを削減しつつ、鋳造材W2の小型化、高品質化を確実に図ることができる。
Further, in the present embodiment, the molten metal W1 can be circulated even after the forging process is completed. Therefore, even if only the casting system equipment such as a mold is set small in order to reduce the size of the cast material W2, the molten metal W1 can be circulated. There is no remaining in the
さらに本実施形態の製造装置においては、余剰の溶湯W1を流動させて保持炉12に還流するものであるため、余剰の材料(溶湯W1)を自動的に回収して再利用でき、作業効率を低下させることなく、歩留まりを向上させることができ、より一層コストの削減を図ることができる。
Further, in the manufacturing apparatus of the present embodiment, since the excess molten metal W1 is caused to flow and returned to the holding
ここで本実施形態においては、余剰の溶湯W1を流動によって保持炉12に還流するために、余剰の溶湯W1の固相率を100%未満に調整する必要がある。特に、溶湯W1の固相率を50%以下に調整することによって、余剰の溶湯W1に十分な流動性を付与でき、よりスムーズに溶湯W1を還流することができる。従って余剰の溶湯W1が凝固して還流路35や電磁ポンプ36の配管系を詰まらせたり閉塞したりする等の不具合を確実に防止することができる。
Here, in the present embodiment, in order to recirculate the excess molten metal W1 to the holding
なお本実施形態において、溶湯W1が部分的に凝固していたり、部分的に液相線以下となっていても、溶湯W1に流動性が保持されていれば、保持炉12に戻すことは可能である。
In this embodiment, even if the molten metal W1 is partially solidified or partially lower than the liquidus line, it can be returned to the holding
さらに本実施形態において、還流路35等の還流機3に、余剰の溶湯W1を加熱するための昇温機を配置しても良い。この場合には、還流される溶湯W1を加熱することによって溶湯W1の温度低下をより確実に防止できるため、溶湯W1の不用意な凝固をより確実に防止できて、流路や配管系の詰まりや閉塞をより確実に防止することができる。さらに所定の温度を保った状態で余剰の溶湯W1を保持炉12内に投入することができるため、予め保持炉12内に貯留される溶湯W1と、還流される溶湯W1との間の温度差を小さくすることができ、保持炉12内の溶湯温度を適温に保つことができる。このため安定した状態の溶湯W1を常に鋳造機2に供給することができ、より高い品質の連続鋳造材W2を製造することができる。
Further, in the present embodiment, a heater for heating the surplus molten metal W1 may be arranged in the
また本実施形態においては、鋳造機3から排出される余剰の溶湯W1を保持炉12内に還流させるようにしているため、還流される溶湯W1の成分と、予め保持炉12内に貯留される溶湯W1の成分とがほぼ等しくなる。このため、溶湯W1の還流によって保持炉12内の溶湯W1の成分が変化してしまうような不具合を確実に防止でき、安定した成分の溶湯W1を鋳造機2に供給でき、この点からも、高い品質の連続鋳造材W2を製造することができる。
Further, in the present embodiment, since the excess molten metal W1 discharged from the casting
また本実施形態においては、溶湯W1を循環させて溶湯温度の低下を防止するものであるため、溶解炉11から出湯される溶湯W1の温度を過度に上昇させる必要がなく、微細化材の失活や溶湯水素ガス量の増加等の発生を防止でき、連続鋳造材W2の品質をなお一層向上させることができる。
Further, in the present embodiment, since the molten metal W1 is circulated to prevent the temperature of the molten metal from lowering, it is not necessary to excessively raise the temperature of the molten metal W1 discharged from the melting
また本実施形態においては、鍛造機2から排出された余剰の溶湯W1を電磁ポンプ36で汲み上げて戻すようにしているため、電磁ポンプ36の出力の調整によって、余剰の溶湯W1の流量(還流量)を調整することができ、ひいては装置全体の溶湯W1の循環量を適切に制御することができ、バラツキなく安定した状態で効率良く連続鋳造材W2を製造することができる。
Further, in the present embodiment, since the excess molten metal W1 discharged from the forging
また本実施形態では、鋳造機2において鋳造に供される溶湯W1は、鋳造に供されずに還流される余剰の溶湯W1に対し、単位時間当たりの容量(流量)を多くするのが好ましい。すなわち還流される余剰の溶湯W1が多くなり過ぎる場合には、鋳造量が少なくなり、生産効率の低下を来すおそれがある。従って既述したように鍛造に供する溶湯W1を多くすることによって、温度低下等による品質低下を防止しつつ、生産効率を確実に向上させることができる。
Further, in the present embodiment, it is preferable that the molten metal W1 supplied for casting in the
なお本実施形態においては、鋳造機3から排出される余剰の溶湯W1を保持炉12に還流させるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、余剰の溶湯W1を溶解炉11に還流させるようにしても良い。さらに余剰の溶湯W1を溶解炉11および保持炉12の双方に分岐して還流させるようにしても良い。
In the present embodiment, the surplus molten metal W1 discharged from the casting
<第2実施形態>
図3および図4はこの発明の第2実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を示す模式図である。両図に示すようにこの第2実施形態の製造装置は、溶解保持炉1と、鋳造機2と、還流機3とを基本的な構成要素として備えている。
<Second embodiment>
FIGS. 3 and 4 are schematic views showing an apparatus for producing a continuous cast aluminum material according to a second embodiment of the present invention. As shown in both figures, the manufacturing apparatus of the second embodiment includes a melting and holding
電解保持炉1は既述した通り、溶解炉11および保持炉12の双方の機能を兼ね備えたものである。
As described above, the
還流機3は、余剰の溶湯W1を一時的に貯留しておくための第1および第2の2つのバッファタンク(溶湯仮貯めタンク)31,32と、樋等によって構成される還流路35とを備えている。
The
還流路35は、その一端側(下流側端部)が溶解保持炉1に接続されるとともに、他端側(上流側端部)が鋳造機2の溶湯排出部30の上方に対応して配置されている。
The
第1および第2バッファタンク31,32は、溶湯排出部30に対応する溶湯回収位置(図3において第1バッファタンク31が配置される位置)と、還流路35に対応する溶湯注出位置(図4において第1バッファタンク31が配置される位置)と、溶湯排出部30の下方に対応する退避位置(図3において第2バッファ32が配置される位置)との間で移動自在に構成されるとともに、溶湯注出位置においては、還流路35側に傾倒可能に構成されている。
The first and
また各バッファタンク31,32は、溶湯回収位置に配置された状態では、溶湯排出部30から排出される余剰の溶湯W1を回収できるように構成されるとともに、溶湯注出位置に配置された状態では傾倒することによって、内部に回収された溶湯W1を還流路35に注出できるように構成されている。さらにバッファタンク31,32は、いずれか一方のバッファタンクが退避位置に配置された状態では、残り一方のバッファタンクによる溶湯回収動作や注出動作に影響しないように配置されている。
When the
この第2実施形態の製造装置において、他の構成は上記第1実施形態の製造装置と実質的に同様であるため、同一部分に同一符号を付すことにより、重複説明は省略する。 In the manufacturing apparatus according to the second embodiment, the other configuration is substantially the same as that of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
本第2実施形態の製造装置において、例えば図3に示すように第1バッファタンク31が溶湯回収位置に配置され、第2バッファタンク32が退避位置に配置された状態で、鋳造が開始されると、溶解保持炉1から注出された溶湯W1が鋳造往路25を自重により流下して鋳造機2に移送されて、その溶湯W1が鋳造機2の鋳型を通って凝固することによって、所定長さの棒状の連続鋳造材(鋳塊)W2が順次製造される。
In the manufacturing apparatus according to the second embodiment, for example, as shown in FIG. 3, casting is started in a state where the
また、鋳造機2に供給された溶湯W1のうち、鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1は、溶湯排出部30から排出されて第1バッファタンク31に回収される。こうして鋳造機2による鋳造加工が連続して行われる一方、第1バッファタンク31の溶湯W1が一杯になると、図4に示すように第1バッファタンク31が上昇して溶湯注出位置に配置されるとともに、第2バッファタンク32が上昇して溶湯回収位置に配置される。そして第2バッファタンク32によって、溶湯排出部30から排出される余剰の溶湯W1が引き続き回収されることになる。なお本実施形態においては、第1バッファタンク31による溶湯W1の回収から第2バッファタンク32による溶湯W1の回収に切り替わる間に、溶湯W1の漏出を防止するために、溶湯排出部30からの溶湯W1の排出を一時的に停止するための手段を設けるようにしても良い。
In addition, of the molten metal W1 supplied to the
また溶湯注出位置に配置された第1バッファタンク31は傾倒して、内部の溶湯W1を還流路35に注出する。こうして還流路35に注出された余剰の溶湯W1は、還流路35を自重で流動して溶解保持炉1に還流される。さらに第1バッファタンク31内の全ての溶湯W1が還流路35に注出された後、図4の想像線(二点鎖線)に示すように、第1バッファタンク31は、傾倒状態から正規の状態に戻りつつ、第2バッファタンク32と干渉を避けながら、退避位置へと移動する。
Further, the
以上のような動作が連続して繰り返し行われることによって、連続鋳造棒W2の製造が連続して行われるものである。 By continuously and repeatedly performing the above operations, the production of the continuous cast bar W2 is continuously performed.
この第2実施形態の製造装置においても、上記第1実施形態と同様、鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を溶解保持炉1に還流することによって、溶湯W1を循環させるようにしているため、上記第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
In the manufacturing apparatus according to the second embodiment, too, as in the first embodiment, the excess molten metal W1 that has not been cast is returned to the melting and holding
なお、本第2実施形態においては、バッファタンク31,32に溶湯W1を加熱するための昇温機を設けることによって、還流される溶湯W1の温度低下による不具合を確実に防止することができる。
In the second embodiment, by providing the
<第3実施形態>
図5はこの発明の第3実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。同図に示すようにこの製造装置は、第1および第2製造工程を実施する第1および第2製造設備が直列に並んで配置されている。すなわち第1製造設備は、溶解工程および保持工程を行う第1溶解保持炉1aと、鋳造工程を行う第1鋳造機2aと、第1溶解保持炉1aから第1鋳造機2aに溶湯W1を供給する第1鋳造往路25aとを備えている。さらに第2製造設備は、溶解工程および保持工程を行う第2溶解保持炉1bと、鋳造工程を行う第2鋳造機2bと、第2溶解保持炉1bから第2鋳造機2bに溶湯W1を供給する第2鋳造往路25bとを備えている。
<Third embodiment>
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an apparatus for manufacturing an aluminum continuous cast material according to a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this manufacturing apparatus, first and second manufacturing facilities for performing first and second manufacturing steps are arranged in series. That is, the first manufacturing facility supplies the molten metal W1 from the first melting and holding
また本実施形態の製造装置においては、第1鋳造機2aにおいて鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を第2溶解保持炉1bに移送する連結機4を備えている。
Further, the manufacturing apparatus of the present embodiment is provided with the
連結機4は、第1鋳造機2aにおいて鋳造に供されなかった溶湯W1を排出する溶湯排出部30aと、第2溶解保持炉1bとを連結する連結流路45を備え、溶湯排出部30aから排出される余剰の溶湯W1が連結流路45を自重で流下して第2溶解保持炉1b内に供給されるように構成されている。
The connecting
なお本実施形態においては、余剰の溶湯W1を、連結機4によって第1鋳造機2aから第2溶解保持炉1bに移送する工程を流動移送工程と称している。
In the present embodiment, the step of transferring the surplus molten metal W1 from the
また本実施形態において第2鋳造機2bから余剰の溶湯W1が排出されないようになっているが、後に詳述するように第2鋳造機2bに溶湯排出部を形成して、その溶湯排出部から余剰の溶湯W1を排出して、上流側の溶解保持炉1aに還流したり、下流側に配置される次の溶解保持炉に供給するようにしても良い。
Further, in the present embodiment, the surplus molten metal W1 is not discharged from the
この第3実施形態の製造装置において他の構成は、上記第1および第2実施形態の製造装置と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一または相当符号を付して重複説明は省略する。 Other configurations of the manufacturing apparatus of the third embodiment are substantially the same as those of the manufacturing apparatuses of the first and second embodiments. Omitted.
本第3実施形態の製造装置において、第1溶解保持炉1aから溶湯W1が第1鋳造往路25aを通って第1鋳造機2aに供給されて、そこで鋳造されて連続鋳造材W2が製造される一方、第1鋳造機2aにおいて鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1は溶湯排出部30aから排出されて連結流路45を通って第2溶解保持炉1bに供給される。第2溶解保持炉1bに供給された溶湯W1は、予め第2溶解保持炉1bに貯留された溶解W1に混入されるとともに、その第2溶解保持炉1b内の溶湯W1が第2鋳造往路25bを介して第2鋳造機2bに供給される。第2鋳造機2bに供給された溶湯W1は、そこで鋳造されて連続鋳造材W2が製造される。
In the manufacturing apparatus of the third embodiment, a molten metal W1 is supplied from a first melting and holding
なお第1鋳造機2aの溶湯排出部30aと第2溶解保持炉1b間に高低差がなく、溶湯W1を連結流路45に沿って自重で流動させるのが困難な場合には、上記実施形態のように、連結機4にポンプ等の強制循環手段を設けて、溶湯W1を溶湯排出部30aから第2溶解保持炉1bに送り込むようにすれば良い。
In addition, when there is no height difference between the molten
以上のようにこの第3実施形態の製造装置によれば、第1鋳造機2aで鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を連結機4によって第2溶解保持炉1bに供給するようにしているため、余剰の溶湯を第2溶解保持炉1bに供給する分、第1鋳造往路25a等の溶湯流路を流動する溶湯W1の流量が多くなり、溶湯W1が冷却し難く、溶湯W1の温度低下を防止することができる。このため上記と同様、高い品質の連続鋳造材W2を効率良く製造することができる。
As described above, according to the manufacturing apparatus of the third embodiment, the excess molten metal W1 that has not been subjected to casting by the
また本第3実施形態において、連結機4に昇温機を設けて、第1鋳造機2aから排出される余剰の溶湯W1を昇温させて第2溶解保持炉1bに供給するようにすれば、第2溶解保持炉1b内での溶解温度の変動を防止でき、より安定した状態で連続鋳造材W2を製造することができる。
Further, in the third embodiment, if the temperature riser is provided in the
なお上記第3実施形態においては、第1および第2の2つの製造設備を直列に配置する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、3つ以上の製造設備を直列に配置するようにしても良い。さらに本発明において、2つ以上の製造設備を直列に配置した上で、最終(下流側端部)の製造設備の鋳造機に溶湯排出部を設け、その溶解排出部から排出される余剰の溶湯を、上記第1および第2実施形態の還流機3を用いて、上流側のいずれかの製造設備における溶解炉、保持炉または溶解保持炉に還流させるようにしても良い。
In the third embodiment, the case where the first and second manufacturing facilities are arranged in series has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case. In the present invention, three or more manufacturing facilities are used. They may be arranged in series. Further, in the present invention, after arranging two or more production facilities in series, a molten metal discharge section is provided in a casting machine of a final (downstream end) production facility, and excess molten metal discharged from the melt discharge section is provided. May be returned to the melting furnace, the holding furnace, or the melting and holding furnace in any of the upstream manufacturing facilities by using the
<第4実施形態>
図6はこの発明の第4実施形態であるアルミニウム連続鋳造材の製造装置を模式化して示す斜視図である。同図に示すようにこの第4実施形態の製造装置においては、鋳造機2として、鋳造方向が水平方向(横向き)に設定された横型(水平型)連続鋳造機が用いられている。
<Fourth embodiment>
FIG. 6 is a perspective view schematically showing an apparatus for manufacturing an aluminum continuous cast material according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in the drawing, in the manufacturing apparatus according to the fourth embodiment, a horizontal (horizontal) continuous casting machine in which the casting direction is set in a horizontal direction (horizontal direction) is used as the casting
この第4実施形態の製造装置において他の構成は、上記第1実施形態と実質的に同様であるため、同一部分に同一符号を付して重複説明は省略する。 The other configuration of the manufacturing apparatus according to the fourth embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
本実施形態の製造装置において、溶解保持炉1の溶湯W1が鋳造往路25を通って鋳造機2に供給され、そこで溶湯W1が鋳型を通って凝固することによって、棒状の連続鋳造材(鋳塊)W2が水平方向に連続して供給される。さらに鋳造機2で鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1は、溶湯排出部30から電磁ポンプ36の吸引口から吸い込まれて、電磁ポンプ36の吐出口から還流路35に吐出される。還流路35の吐出された溶湯W1は還流路35を流下して溶解保持炉1内に戻される。
In the manufacturing apparatus of the present embodiment, the molten metal W1 of the melting and holding
この第4実施形態の製造装置においても、上記第1および第2実施形態と同様、鋳造に供されなかった余剰の溶湯W1を溶解保持炉1に還流することによって、溶湯W1を循環させるようにしているため、上記第1および第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
In the manufacturing apparatus according to the fourth embodiment, as in the first and second embodiments, the excess molten metal W1 not subjected to casting is returned to the melting and holding
なお、本第4実施形態において、還流機3の還流路35に溶湯W1を加熱するための昇温機を設けることによって、還流される溶湯W1の温度低下による不具合を確実に防止することができる。
In the fourth embodiment, by providing a heater for heating the molten metal W1 in the
この発明のアルミニウム連続鋳造材の製造装置は、例えばアルミニウムの押出材、圧延材、鍛造材用等の材料として用いられるアルミニウム連続鋳造材を製造する際に好適に用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The apparatus for manufacturing an aluminum continuous cast material of the present invention can be suitably used, for example, when manufacturing an aluminum continuous cast material used as a material for an extruded aluminum material, a rolled material, a forged material or the like.
1,1a,1b:溶解保持炉
11:溶解炉
12:保持炉
2,2a,2b:鋳造機
3:還流機
35:還流路
36:電磁ポンプ(還流ポンプ)
4:連結機(流動移送機)
W1:溶湯
W2:連続鋳造材
1, 1a, 1b: melting holding furnace 11: melting furnace 12: holding
4: Coupling machine (flow transfer machine)
W1: molten metal W2: continuous cast material
Claims (13)
前記鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記溶解炉および前記保持炉のいずれか一方の加熱炉に還流する還流機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。 A melting furnace for melting a solid material of aluminum, a holding furnace for holding the melt, and a casting machine for continuously casting the molten metal supplied from the holding furnace to obtain a continuous cast material. A manufacturing device,
An aluminum continuous cast material, comprising: a recirculator that recirculates excess molten metal not subjected to casting in the casting machine to any one of the melting furnace and the holding furnace without solidifying. manufacturing device.
前記第1および第2製造設備は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解炉と、溶解した溶湯を保持する保持炉と、前記保持炉から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造機とをそれぞれ備え、
前記第1製造設備の鋳造機において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、凝固させずに前記第2製造設備の溶解炉および保持炉のいずれか一方の加熱炉に流動させて移送する流動移送機を備えることを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造装置。 Comprising first and second manufacturing facilities,
The first and second manufacturing facilities include a melting furnace for melting a solid material of aluminum, a holding furnace for holding the melt, and a casting for continuously casting the melt supplied from the holding furnace to obtain a continuous cast material. Machine and each,
Fluid transfer in which excess molten metal that has not been subjected to casting in the casting machine of the first manufacturing facility is flown and transferred to one of the melting furnace and the holding furnace of the second manufacturing facility without solidification. An apparatus for producing an aluminum continuous cast material, comprising a machine.
前記鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率100%未満の状態で流動させつつ前記溶解工程および前記保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に還流する還流工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。 Production of an aluminum continuous cast material including a melting step of melting a solid material of aluminum, a holding step of holding the melt, and a casting step of continuously casting the molten metal supplied from the holding step to obtain a continuous cast material The method
The method includes a reflux step of refluxing excess molten metal that has not been subjected to casting in the casting step to the molten metal in one of the melting step and the holding step while flowing the excess molten metal at a solid phase ratio of less than 100%. A method for producing an aluminum continuous cast material, comprising:
前記第1および第2製造工程は、アルミニウムの固体材料を溶解する溶解工程と、溶解した溶湯を保持する保持工程と、前記保持工程から供給された溶湯を連続鋳造して連続鋳造材を得る鋳造工程とをそれぞれ含み、
前記第1製造工程の鋳造工程において鋳造に供されなかった余剰の溶湯を、固相率100%未満の状態で流動させつつ前記第2製造工程における溶解工程および保持工程のいずれか一方の工程の溶湯に混入する流動移送工程を含むことを特徴とするアルミニウム連続鋳造材の製造方法。
Including first and second manufacturing steps,
The first and second manufacturing steps include a melting step of melting a solid material of aluminum, a holding step of holding the melt, and a continuous casting of the melt supplied from the holding step to obtain a continuous cast material. And each process,
Excess molten metal that has not been subjected to casting in the casting step of the first manufacturing step is caused to flow in a state where the solid phase ratio is less than 100%, while the excess molten metal is in one of the melting step and the holding step in the second manufacturing step. A method for producing an aluminum continuous cast material, comprising a flow transfer step of mixing into a molten metal.
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