JP3166517B2 - Electromagnetic casting apparatus and method for casting Al or Al alloy - Google Patents

Electromagnetic casting apparatus and method for casting Al or Al alloy

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JP3166517B2
JP3166517B2 JP28370794A JP28370794A JP3166517B2 JP 3166517 B2 JP3166517 B2 JP 3166517B2 JP 28370794 A JP28370794 A JP 28370794A JP 28370794 A JP28370794 A JP 28370794A JP 3166517 B2 JP3166517 B2 JP 3166517B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電磁コイルが発生する
電磁力によって電磁コイルの内側にAlまたはAl合金
の溶湯を柱状に保持しつつ、鋳塊を下方に引き抜く様に
構成された電磁界鋳造装置および方法に関するものであ
り、特に鋳塊表面の品質を向上させる様にしたAlまた
はAl合金の電磁界鋳造装置および電磁界鋳造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic field configured to pull out an ingot while holding a molten metal of Al or Al alloy in a column shape by an electromagnetic force generated by the electromagnetic coil. The present invention relates to a casting apparatus and method, and more particularly to an electromagnetic field casting apparatus and method of Al or Al alloy for improving the quality of an ingot surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】AlやAl合金(以下、Alで代表する
ことがある)を鋳造する方法の1つとして、電磁界鋳造
法と呼ばれる半連続鋳造法が実施されている。この方法
は、Al溶湯が流出する注湯ノズルと、該注湯ノズルを
取り囲む様に電磁コイルが配置され、前記注湯ノズルか
ら流出したAl溶湯を、前記電磁コイルが発生する電磁
力によって非接触に柱状に保持しつつ、該柱状溶湯(以
下、「溶湯柱」と呼ぶことがある)の側面を冷却媒体で
冷却して鋳塊を下方に引き抜く様に構成される。この様
な電磁界鋳造法では、比較的平滑な鋳塊表面が得られ、
圧延前の面削工程の省略や面削量の低減等が達成できる
と言われ、また組織的にも優れた鋳塊が得られることか
ら、近年特に注目されている。
2. Description of the Related Art As one of the methods for casting Al or an Al alloy (hereinafter, may be represented by Al), a semi-continuous casting method called an electromagnetic field casting method is performed. In this method, a pouring nozzle from which the molten aluminum flows out and an electromagnetic coil surrounding the pouring nozzle are arranged, and the molten aluminum flowing out of the pouring nozzle is brought into non-contact with the electromagnetic force generated by the electromagnetic coil. The side surface of the columnar molten metal (hereinafter, sometimes referred to as a “molten column”) is cooled by a cooling medium and the ingot is drawn downward while holding the columnar molten metal in a columnar shape. In such an electromagnetic field casting method, a relatively smooth ingot surface is obtained,
It is said that the omission of the facing step before rolling and the reduction of the facing amount can be achieved, and that an ingot excellent in structure can be obtained.

【0003】上記電磁界鋳造法でAl溶湯から鋳塊を鋳
造すると、Al溶湯柱の上部表面には酸化皮膜層が形成
され、この酸化皮膜層は鋳造中に絶えず周辺部に移動
し、鋳塊の表面層を形成することになる。しかしなが
ら、特に矩形鋳塊を製造する様な場合には、注湯ノズル
からの距離が全周に亘って等しくない為に、表面酸化皮
膜層の移動が均一且つ円滑に達成されるとは限らず、局
部的に厚く成長する傾向がある。この様に厚く成長した
酸化皮膜層は、断続的に周辺部に移動し、しかも酸化皮
膜の下部には酸化物が停滞する傾向がある。従って、得
られる鋳塊の外観を損なうばかりでなく、表面品質上も
好ましくなく、圧延前の面削工程の省略や面削量の低減
等が達成できるという電磁界鋳造法の利点が発揮できな
い場合がある。
When an ingot is cast from molten Al by the above-mentioned electromagnetic field casting method, an oxide film layer is formed on the upper surface of the molten aluminum column, and this oxide film layer constantly moves to the periphery during casting, and the ingot is cast. Is formed. However, particularly in the case of manufacturing a rectangular ingot, since the distance from the pouring nozzle is not equal over the entire circumference, the movement of the surface oxide film layer is not always uniformly and smoothly achieved. , Tend to grow locally thick. The oxide film layer thus grown thickly moves intermittently to the periphery, and the oxide tends to stagnate below the oxide film. Therefore, not only does the appearance of the obtained ingot deteriorate, but also the surface quality is unfavorable, and the advantage of the electromagnetic field casting method that the omission of the facing step before rolling and reduction of the facing amount can be achieved cannot be exhibited. There is.

【0004】こうしたことから、鋳塊表面の品質の向上
を図る為の電磁界鋳造技術が、これまでにも様々提案さ
れている。この様な方法としては、例えば、Al溶湯
柱表面の外周近傍に枠堰体を配置し、酸化皮膜の移動を
制御する方法(例えば特公昭54−40210号)、
溶湯柱の上部表面を導電性スラグやフラックスによって
覆うと共に、外周表面近傍にシェル堰体を配置すること
によって前記溶湯柱を密閉状態にし、溶湯柱での酸化物
生成・成長を抑制する方法(例えば、特公昭59−35
708号)、溶湯柱の上部および側部を取り囲む様に
カバー部材を配置し、該カバー部材内部に不活性ガスを
導入して溶湯柱表面での酸化物生成・成長を抑制する方
法(例えば、特開平1−127143号)等が挙げられ
る。
[0004] For these reasons, various electromagnetic field casting techniques for improving the quality of the surface of the ingot have been proposed. As such a method, for example, a method of disposing a frame dam near the outer periphery of the surface of the Al molten metal to control the movement of the oxide film (for example, Japanese Patent Publication No. 54-40210),
A method of covering the upper surface of the molten metal column with conductive slag or flux and placing a shell weir near the outer peripheral surface to make the molten metal column hermetically closed, thereby suppressing the generation and growth of oxides on the molten metal column (for example, , Tokiko Sho 59-35
No. 708), a method of disposing a cover member so as to surround the upper portion and side portions of the molten metal column, and introducing an inert gas into the inside of the cover member to suppress oxide generation and growth on the surface of the molten metal column (for example, JP-A-1-127143).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の様
な各技術では、夫々以下に示す様な問題がある。まず上
記の方法では、枠堰体内側から外側への酸化皮膜の移
動を完全に抑制・制御することができず、しかも枠堰体
外側で生成する酸化皮膜の不均一性を解消することがで
きない。また上記の方法では、装置構成が複雑になっ
て、メンテナンスが煩雑になり、コストアップを招くば
かりか、スラグやフラックスの鋳塊への巻き込み混入が
発生するという新たな問題が生じる。更に上記の方法
では、かなり高純度の不活性ガスを使用しないと、溶湯
柱表面でのシール効果を発揮させることができず、高純
度の不活性ガスの使用によるコストアップは避けられな
い。
However, each of the above techniques has the following problems. First, in the above method, the movement of the oxide film from the inside of the frame dam to the outside cannot be completely suppressed and controlled, and the unevenness of the oxide film generated outside the frame dam cannot be eliminated. . Further, in the above method, the apparatus configuration becomes complicated, the maintenance becomes complicated, the cost is increased, and a new problem that slag or flux is involved in the ingot occurs. Further, in the above-mentioned method, unless an inert gas having a considerably high purity is used, the sealing effect on the surface of the molten metal column cannot be exhibited, and an increase in cost due to the use of the inert gas having a high purity cannot be avoided.

【0006】本発明はこうした従来技術における技術的
課題を解決する為になされたものであって、その目的
は、溶湯柱表面に形成される酸化皮膜の厚さを低減する
と共に、酸化皮膜の該鋳塊への巻き込みを防止し、鋳塊
における表面品質の向上を生産性および作業性良く達成
することができるAlまたはAl合金の電磁界鋳造方
法、およびこの様な方法を比較的簡便な構成によって実
施することのできる電磁界鋳造装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made to solve the technical problems in the prior art, and has as its object to reduce the thickness of the oxide film formed on the surface of the molten metal column and to reduce the thickness of the oxide film. An electromagnetic field casting method of Al or an Al alloy capable of preventing entrainment in an ingot and improving the surface quality of the ingot with good productivity and workability, and a relatively simple configuration of such a method. An object of the present invention is to provide an electromagnetic field casting apparatus that can be implemented.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明装置とは、AlまたはAl合金の溶湯が流出する注湯
ノズルと、該注湯ノズルを取り囲む様に電磁コイルが配
置され、前記注湯ノズルから流出したAlまたはAl合
金の溶湯を、前記電磁コイルが発生する電磁力によって
柱状に保持しつつ、鋳塊を下方に引き抜く様に構成され
たAlまたはAl合金の電磁鋳造装置において、柱状溶
湯の上部外周縁に沿って枠状の外部堰を設けると共に、
前記柱状溶湯中に枠状の潜り堰を設けて、前記柱状溶湯
を内部溶湯領域と外部溶湯領域に区分し、且つ外部溶湯
領域に少なくとも1つの補助注湯ノズルを設けたもので
ある点に要旨を有するAlまたはAl合金の電磁界鋳造
装置である。
According to the present invention, which has attained the above objects, there is provided a pouring nozzle through which a molten metal of Al or an Al alloy flows out, and an electromagnetic coil arranged so as to surround the pouring nozzle. In an Al or Al alloy electromagnetic casting apparatus configured to pull out an ingot downward while holding the molten Al or Al alloy flowing out of the hot water nozzle in a columnar shape by the electromagnetic force generated by the electromagnetic coil, In addition to providing a frame-shaped external weir along the upper peripheral edge of the molten metal,
The point is that a frame-shaped submerged weir is provided in the columnar molten metal, the columnar molten metal is divided into an internal molten metal region and an external molten metal region, and at least one auxiliary pouring nozzle is provided in the external molten metal region. It is an electromagnetic field casting apparatus of Al or Al alloy having the following.

【0008】また上記の装置において、(a)内部溶湯
領域および外部溶湯領域における前記柱状溶湯の上部表
面の面積割合が、1:1〜1:2となる様に構成した
り、(b)外部堰と潜り堰の間隔が全周に亘って等しく
または略等しくなる様に配置したり、更には(c)柱状
溶湯と鋳塊の凝固界面と、潜り堰の下端部との距離が2
0〜60mmとなる様に構成する、等の要件を付加する
ことは、本発明の効果をより一層向上させる上で好まし
い。
In the above apparatus, (a) the area ratio of the upper surface of the columnar molten metal in the inner molten metal region and the outer molten metal region is 1: 1 to 1: 2; The gap between the weir and the dive weir is arranged so as to be equal or substantially equal over the entire circumference, and (c) the distance between the solidification interface between the columnar molten metal and the ingot and the lower end of the dive weir is 2 mm.
It is preferable to add requirements such as a configuration of 0 to 60 mm in order to further improve the effects of the present invention.

【0009】一方、上記目的を達成した本発明方法と
は、上記の様な各種電磁界鋳造装置を用い、下記(1)
式で表される内部溶湯領域と外部溶湯領域における単位
表面積当たりの注湯量の比を5.0〜7.0として操業
する点に要旨を有するAlまたはAl合金の電磁界鋳造
装置方法である。 (内部溶湯領域の注湯量/内部溶湯領域の面積)/ (外部溶湯領域の注湯量/外部溶湯領域の面積) …(1)
On the other hand, the method of the present invention, which has achieved the above-mentioned object, refers to the following (1) using various electromagnetic field casting apparatuses as described above.
This is an electromagnetic field casting apparatus method for Al or an Al alloy, which is characterized in that the operation is performed with the ratio of the pouring amount per unit surface area in the internal molten metal region and the external molten metal region represented by the formula being 5.0 to 7.0. (Amount of molten metal in the internal molten metal area / Area of the internal molten metal area) / (Amount of molten metal in the external molten metal area / Area of the external molten metal area) ... (1)

【0010】[0010]

【作用】本発明の各構成要件による作用を説明しつつ、
本発明を説明する。まず本発明の電磁界鋳造装置におい
ては、溶湯柱中に枠状の潜り堰が設けられるが、この潜
り堰の基本的な作用は、溶湯柱上部表面の中央部付近に
形成される酸化皮膜層を溶湯柱側面に移動するのを防止
するものである。従って、この潜り堰の上端部は、溶湯
柱の上部表面から突出している。但し、この潜り堰の浸
漬深さについても最適値が存在する。この潜り堰の下端
部(浸漬部分)から凝固界面(溶湯柱と鋳塊の界面)ま
での距離があまり大きくなってしまうと、内側溶湯領域
から潜り堰の下方を通って外部溶湯領域へ移動する流れ
が溶湯上層部で発生してしまい、外部溶湯領域内の表面
下降流(後述する)が抑制されず、溶湯柱上部表面の中
央部付近に形成される酸化皮膜層の溶湯柱側面への移動
が発生してしまい潜り堰の基本的な作用が達成されなく
なってしまう。その結果、鋳塊表面の品質を低下させる
ことになる。こうしたことから、潜り堰の下端部から凝
固界面までの距離は、60mm以下であることが好まし
い。また潜り堰の上記作用を考えると、潜り堰の下端部
は、前記凝固界面にできるだけ近い方が好ましいと言え
るが、近くなり過ぎて前記下端部から凝固界面までの距
離が20mm未満になると、凝固界面位置が変動するこ
とによる不安定性によって、凝固界面が内部堰の下端部
に達してしまう場合に、潜り堰を破損する恐れがある。
以上のことから、潜り堰の下端部から凝固界面までの距
離は20〜60mmであることが好ましい。
The operation of each component of the present invention will be explained while
The present invention will be described. First, in the electromagnetic field casting apparatus of the present invention, a frame-shaped submerged weir is provided in a molten metal pillar. The basic function of this submerged weir is an oxide film layer formed near the center of the upper surface of the molten metal pillar. Is prevented from moving to the side of the molten metal column. Therefore, the upper end of the descent weir protrudes from the upper surface of the molten pillar. However, there is an optimum value for the immersion depth of the dive weir. If the distance from the lower end portion (immersed portion) of this dive weir to the solidification interface (the interface between the molten metal pillar and the ingot) becomes too large, it moves from the inner molten metal region to below the dive weir to the outer molten metal region. The flow is generated in the upper layer of the molten metal, and the surface downward flow (described later) in the external molten metal region is not suppressed, and the oxide film layer formed near the central portion of the upper surface of the molten metal moves to the side of the molten metal column. And the basic function of the dive weir cannot be achieved. As a result, the quality of the surface of the ingot is reduced. For this reason, the distance from the lower end of the dive weir to the solidification interface is preferably 60 mm or less. In consideration of the above-described operation of the descent weir, it can be said that the lower end of the dive weir is preferably as close as possible to the solidification interface. However, if the distance from the lower end to the solidification interface becomes too small and becomes less than 20 mm, solidification will occur. If the solidification interface reaches the lower end of the internal weir due to instability due to the fluctuation of the interface position, the dive weir may be damaged.
From the above, the distance from the lower end of the dive weir to the solidification interface is preferably 20 to 60 mm.

【0011】一方、前記溶湯柱の上部外周縁に沿って設
けられる外部堰は、外部溶湯領域に発生した酸化皮膜層
の溶湯柱側面への移動を抑制するものであるが、この外
部堰だけでは、酸化皮膜層の溶湯柱側面への移動を完全
に抑制することはできない。これは、溶湯柱に作用する
電磁力分布によって、溶湯柱表面には絶えず下降流が生
じており、外部溶湯領域に発生する酸化皮膜層を溶湯柱
側面へ移動させようとするからである。
On the other hand, the external weir provided along the outer peripheral edge of the upper part of the molten pillar suppresses the movement of the oxide film layer generated in the external molten region to the side of the molten pillar. However, the movement of the oxide film layer to the side surface of the molten metal column cannot be completely suppressed. This is because a downward flow is constantly generated on the surface of the molten pillar due to the distribution of the electromagnetic force acting on the molten pillar, and the oxide film layer generated in the external molten metal region is moved to the side surface of the molten pillar.

【0012】そこで本発明では、外部溶湯領域にも、少
なくとも1つの補助注湯ノズルを設け、外部溶湯領域に
も直接注湯する構成を採用することによって、電磁力と
溶湯静圧のバランスの崩れを速やかに回復し、溶湯柱側
面性状を高めることに成功したのである。
Therefore, in the present invention, the balance between the electromagnetic force and the static pressure of the molten metal is broken by providing at least one auxiliary pouring nozzle also in the external molten metal region and directly pouring the molten metal into the external molten metal region. Quickly recovered, and succeeded in improving the properties of the molten metal column side surface.

【0013】外部溶湯領域への注湯を行わないときに
は、外部溶湯領域への溶湯供給は、内部溶湯領域から潜
り堰下方を通過して行われることになる。その結果、溶
湯柱表面の前記下降流は抑制され、凝固界面には絶えず
内部溶湯領域から溶湯が供給されることになり、酸化皮
膜層による表面欠陥が存在しない表面品質に優れた鋳塊
が製造できることが予想される。しかしながら、この様
な構成を採用すると、外乱等により外側溶湯部の体積や
形状に変動が生じた場合に、下記の様な不都合が顕在化
することになるのである。即ち、外部溶湯領域の体積や
形状に変動が生じると、溶湯柱側面における電磁力と溶
湯静圧のバランスが崩れるが、溶湯供給が潜り堰の下方
から行われるので、バランスの崩れを速やかに回復させ
ることができず、均一な表面形状の鋳塊を得ることがで
きなくなるのである。
When the molten metal is not poured into the external molten metal area, the molten metal is supplied to the external molten metal area from the internal molten metal area by passing below the submerged weir. As a result, the downward flow on the surface of the molten metal column is suppressed, and the molten metal is constantly supplied to the solidification interface from the internal molten metal region, so that an ingot with excellent surface quality free of surface defects due to the oxide film layer is produced. It is expected to be possible. However, when such a configuration is adopted, the following inconveniences become apparent when the volume or shape of the outer molten metal portion changes due to disturbance or the like. In other words, when the volume and shape of the external molten metal region change, the balance between the electromagnetic force and the molten metal static pressure on the side surfaces of the molten metal column is lost. However, since the supply of the molten metal is performed from below the dive weir, the imbalance is quickly recovered. Therefore, it is impossible to obtain an ingot having a uniform surface shape.

【0014】本発明方法を実施するに当たり、外部溶湯
領域への直接注湯量をあまり多くすると、前述の如く溶
湯柱表面の下降流が多く発生することになるので、その
注湯量を適切な範囲に調整する必要がある。本発明者ら
が実験によって確認したところ、前記(1)式で表され
る内部注湯領域と外部注湯領域における単位表面積当た
りの注湯量の比を5.0〜7.0として操業すると、即
ち外部注湯領域への注湯を、補助注湯ノズルによる直接
注湯と合わせて、潜り堰下方からの溶湯移動によって行
なうことによって、溶湯柱表面での表面降下流を抑制す
ると共に、電磁力と溶湯静圧のバランスの安定性を達成
することが可能になったのである。
In carrying out the method of the present invention, if the amount of direct pouring into the external molten metal region is too large, a large amount of downward flow on the surface of the molten column will occur as described above. Need to adjust. The present inventors have confirmed by experiments that when the operation is performed with the ratio of the pouring amount per unit surface area in the internal pouring region and the external pouring region represented by the above formula (1) being 5.0 to 7.0, That is, by pouring the molten metal into the external pouring area by moving the molten metal from below the dive weir together with the direct pouring by the auxiliary pouring nozzle, the surface descent flow on the surface of the molten metal column is suppressed, and the electromagnetic force is reduced. It has become possible to achieve the stability of the balance between the molten metal static pressure.

【0015】ところで潜り堰および外部堰により区分さ
れる内部溶湯領域と外部溶湯領域の面積比(平面視面積
比)については、特に限定されるものではないが、1:
1〜1:2程度が最適である。即ち、外部溶湯領域の面
積が小さくなり過ぎると、電磁力と溶湯静圧のバランス
を低下させ、鋳塊厚みの変動を引き起こすと共に、外部
注湯領域への注湯も困難になる可能性がある。また外部
溶湯領域の面積が大きくなり過ぎると、潜り堰下方にお
ける内部溶湯領域から外部溶湯領域への溶湯流の影響が
薄れ、外部溶湯領域における表面降下流が激しくなって
しまい、外部溶湯領域での表面の酸化皮膜層の移動が顕
著になり、鋳塊表面に移動した酸化皮膜によって表面品
質低下を招く結果となる。また溶湯柱内における溶湯の
均一且つ円滑な移動を達成するという観点からして、外
部堰と潜り堰の間隔は、全周に亘って等しくまたは略等
しくなる様に配置するのが良い。尚「略等しく」とした
のは、矩形鋳塊を製造するときの対角線上の部分を考慮
したからである。
The area ratio (area ratio in plan view) between the internal molten metal region and the external molten metal region divided by the dive weir and the external weir is not particularly limited, but is 1:
About 1-1: 2 is optimal. That is, when the area of the external molten metal region is too small, the balance between the electromagnetic force and the static pressure of the molten metal is reduced, causing a change in the thickness of the ingot, and it may be difficult to pour the molten metal into the external molten metal region. . Also, if the area of the external molten metal region becomes too large, the influence of the molten metal flow from the internal molten metal region to the external molten metal region below the dive dam becomes weak, and the surface descending flow in the external molten metal region becomes severe, so that the external molten metal region has The movement of the oxide film layer on the surface becomes remarkable, and the oxide film transferred to the surface of the ingot results in deterioration of the surface quality. Further, from the viewpoint of achieving uniform and smooth movement of the molten metal in the molten metal column, it is preferable that the distance between the external weir and the descent weir is set to be equal or substantially equal over the entire circumference. In addition, it is set as "substantially equal" because the diagonal part when manufacturing a rectangular ingot was considered.

【0016】本発明は、前述の如く特に矩形の鋳塊を製
造ときの不都合を考慮してなされたものであるので、そ
の効果はこうした矩形鋳塊を製造するときに最も発揮さ
れるが、表面柱状の優れた鋳塊が得られるという観点か
らして、本発明で対象とする鋳塊の形状は矩形に限ら
ず、円柱状の鋳塊を製造する際にも本発明の効果が発揮
されることは言う迄もない。また電磁界鋳造法を実施す
るに当たっては、溶湯柱の上部外周部に磁場遮蔽スクリ
ーンを配置して溶湯柱の上部形状を整えることが一般的
に行われているが、本発明においてもこの様な磁場遮蔽
スクリーンを併用しても良い。
Since the present invention has been made in consideration of the inconvenience in producing a rectangular ingot as described above, the effect is most exhibited when producing such a rectangular ingot. From the viewpoint that an excellent ingot having a columnar shape is obtained, the shape of the ingot targeted by the present invention is not limited to a rectangle, and the effects of the present invention are exerted even when manufacturing a cylindrical ingot. Needless to say. In carrying out the electromagnetic field casting method, it is common practice to arrange a magnetic field shielding screen on the outer peripheral portion of the upper portion of the molten metal column so as to adjust the upper shape of the molten metal column. A magnetic field shielding screen may be used in combination.

【0017】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples are not intended to limit the present invention. It is included in the technical scope.

【0018】[0018]

【実施例】図1は、本発明の電磁界鋳造装置の一実施例
を示す概略平面図であり、図2は図1のA−A線矢視断
面図であり、図中1は外部堰、2は潜り堰、3は電磁コ
イル、4a〜4eは注湯ノズル(そのうち4b〜4dは
補助注湯ノズル)、5a〜5eはストッパー、6は注湯
樋、7は冷却媒体、8は内部溶湯領域、9は外部溶湯領
域、10は注湯柱、11は鋳塊、12は冷却媒体用ジャ
ケットを夫々示す。尚図1、2に示した電磁界鋳造装置
は、矩形の鋳塊を製造する為のものである。また冷却媒
体用ジャケット12は、説明の便宜上図1には示してい
ない。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of an electromagnetic field casting apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2 is a dive weir, 3 is an electromagnetic coil, 4a to 4e are pouring nozzles (4b to 4d are auxiliary pouring nozzles), 5a to 5e are stoppers, 6 is a pouring gutter, 7 is a cooling medium, and 8 is an inside. A molten metal region, 9 is an external molten metal region, 10 is a pouring column, 11 is an ingot, and 12 is a cooling medium jacket. The electromagnetic casting apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is for producing a rectangular ingot. The cooling medium jacket 12 is not shown in FIG. 1 for convenience of explanation.

【0019】溶解炉(図示せず)にて溶解され、合金成
分の調整、脱ガス、介在物除去等の各工程を経たAl溶
湯は注湯樋6に流し込まれ、注湯樋6の下部に設けられ
た注湯ノズル4a〜4eから、電磁コイル3に囲まれた
各領域内に注湯される。この際、内部溶湯領域8には注
湯ノズル4aから、および外部溶湯領域9には4つの補
助注湯ノズル4b〜4eから、夫々個別的に注湯される
様に構成されている。
The Al molten metal that has been melted in a melting furnace (not shown) and passed through various steps such as adjustment of alloy components, degassing, and removal of inclusions is poured into a pouring gutter 6, and is placed below the pouring gutter 6. From the provided pouring nozzles 4 a to 4 e, pouring is performed into each region surrounded by the electromagnetic coil 3. At this time, the internal molten metal region 8 is configured to be individually poured from the pouring nozzle 4a, and the external molten region 9 is configured to be individually poured from the four auxiliary pouring nozzles 4b to 4e.

【0020】電磁コイル3に囲まれた領域内に注湯され
たAl溶湯には、電磁コイル3からの電磁力が作用し、
前記領域内で非接触に保持され、注湯柱10が形成さ
れ、水等の冷却媒体7によって順次冷却されて凝固し、
鋳塊11となる。前記注湯ノズル4a〜4eの夫々の直
上部には、ストッパー5a〜5eが配置されており、こ
のストッパー5a〜5eを上下に移動させることによっ
て、前記注湯ノズル4a〜4eの上部開口部の開度を調
整し、前記(1)式で示される注湯量比を制御すること
ができる様に構成され、これによって注湯柱10の外周
表面部の下降流(図2中、矢印Aで示す)と、潜り堰2
の下方の溶湯流(図2中、矢印Bで示す)のバランスを
保つのである。
Electromagnetic force from the electromagnetic coil 3 acts on the Al molten metal poured into the area surrounded by the electromagnetic coil 3,
It is held in a non-contact manner in the region, a pouring column 10 is formed, and is cooled and solidified sequentially by a cooling medium 7 such as water,
It becomes an ingot 11. Stoppers 5a to 5e are arranged directly above the pouring nozzles 4a to 4e, respectively. By moving the stoppers 5a to 5e up and down, the upper openings of the pouring nozzles 4a to 4e are removed. It is configured such that the opening degree can be adjusted and the pouring amount ratio represented by the above equation (1) can be controlled, whereby the downward flow on the outer peripheral surface of the pouring column 10 (indicated by an arrow A in FIG. 2). ) And dive weir 2
The balance of the melt flow below (indicated by arrow B in FIG. 2) is maintained.

【0021】図1、2に示した電磁界鋳造装置を用い、
Al−Mg合金(JIS 5182合金)を、面積比
(内部溶湯領域面積/外部溶湯領域面積)、距離(潜り
堰の下端部から凝固界面までの距離)および前記(1)
式で規定される注湯量比等の条件を変えて鋳造し、断面
形状が600×1200(mm)の矩形鋳塊を製造し
た。このとき、鋳造速度:50mm/min、注湯温
度:750℃の一定とした。得られた鋳塊の表面性状
を、表面に形成される皺状の縦筋欠陥の本数によって評
価した。その結果を、表1に示す。
Using the electromagnetic field casting apparatus shown in FIGS.
The Al-Mg alloy (JIS 5182 alloy) was subjected to an area ratio (area of the inner molten metal area / area of the outer molten metal area), a distance (a distance from the lower end of the dive weir to the solidification interface), and the above (1).
Casting was performed while changing the conditions such as the pouring amount ratio defined by the formula to produce a rectangular ingot having a cross-sectional shape of 600 × 1200 (mm). At this time, the casting speed was constant at 50 mm / min and the pouring temperature was 750 ° C. The surface properties of the obtained ingot were evaluated by the number of wrinkle-like vertical streak defects formed on the surface. Table 1 shows the results.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】上記Al−Mg合金は、合金成分であるM
gの酸化力が大きいので、溶湯表面において厚い酸化皮
膜を形成する傾向があり、従来の電磁界鋳造法ではこの
酸化皮膜の厚みや移動速度の不均一性によって、鋳塊側
面に皺状の縦筋欠陥を発生する傾向があったのである
が、表1から明らかな様に、本発明によればこの様に縦
筋欠陥の発生が抑制され、特に前記(a)〜(c)の要
件を満足するものは縦筋欠陥の発生が著しく低減されて
いることが分かる。
The above Al—Mg alloy has an alloy component of M
Since the oxidizing power of g is large, it tends to form a thick oxide film on the surface of the molten metal. In the conventional electromagnetic field casting method, the unevenness of the thickness and moving speed of this oxide film causes a wrinkled vertical surface on the side of the ingot. Although there was a tendency for streak defects to occur, as is apparent from Table 1, according to the present invention, the occurrence of longitudinal streak defects was suppressed in this way, and in particular, the requirements (a) to (c) were satisfied. Satisfaction shows that the occurrence of vertical streak defects is significantly reduced.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上述べた如く本発明法によれば、Al
またはAl合金鋳塊の表面欠陥の発生を防止し、表面品
質に優れた鋳塊が、簡便な装置構成によって製造できる
様になった。これによって、縦筋欠陥等に起因する鋳塊
割れの発生も少なくなると共に、圧延前の表面無面削化
または面削量低減が達成され、歩留まりが大幅に向上す
ることが期待される。
As described above, according to the method of the present invention, Al
Alternatively, the occurrence of surface defects of the Al alloy ingot is prevented, and an ingot with excellent surface quality can be manufactured by a simple apparatus configuration. This is expected to reduce the occurrence of ingot cracks due to vertical streak defects and the like, to achieve no surface grinding or reduction in the amount of surface grinding before rolling, and to greatly improve the yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電磁界鋳造装置の一実施例を示す概略
平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing one embodiment of an electromagnetic field casting apparatus of the present invention.

【図2】図1のA−A線矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;

【符号の説明】 1 外部堰 2 内部堰 3 電磁コイル 4a〜4e 注湯ノズル 5a〜5e ストッパー 6 注湯樋 7 冷却媒体 8 内部溶湯領域 9 外部溶湯領域 10 注湯柱 11 鋳塊[Description of Signs] 1 External weir 2 Internal weir 3 Electromagnetic coil 4a-4e Pouring nozzle 5a-5e Stopper 6 Pouring gutter 7 Cooling medium 8 Internal molten metal area 9 External molten metal area 10 Pouring column 11 Ingot

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 克之 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 加来 澄雄 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平4−266453(JP,A) 特開 平4−22539(JP,A) 特開 平2−255246(JP,A) 特開 平2−255245(JP,A) 特開 昭60−30553(JP,A) 特開 昭52−86926(JP,A) 特開 昭59−92146(JP,A) 特開 平1−127143(JP,A) 特開 平8−24995(JP,A) 特公 昭59−35708(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/01 B22D 11/00 B22D 11/103 B22D 11/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Katsuyuki Yoshikawa 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute (72) Inventor Sumio Kaku Kobe City, Hyogo Prefecture 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute (56) References JP-A-4-266453 (JP, A) JP-A-4-22539 (JP, A) JP JP-A-2-255246 (JP, A) JP-A-2-255245 (JP, A) JP-A-60-30553 (JP, A) JP-A-52-86926 (JP, A) JP-A-59-92146 (JP, A) A) JP-A-1-127143 (JP, A) JP-A-8-24995 (JP, A) JP-B-59-35708 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) ) B22D 11/01 B22D 11/00 B22D 11/103 B22D 11/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 AlまたはAl合金の溶湯が流出する注
湯ノズルと、該注湯ノズルを取り囲む様に電磁コイルが
配置され、前記注湯ノズルから流出したAlまたはAl
合金の溶湯を、前記電磁コイルが発生する電磁力によっ
て柱状に保持しつつ、鋳塊を下方に引き抜く様に構成さ
れたAlまたはAl合金の電磁鋳造装置において、柱状
溶湯の上部外周縁に沿って枠状の外部堰を設けると共
に、前記柱状溶湯中に枠状の潜り堰を設けて、前記柱状
溶湯を内部溶湯領域と外部溶湯領域に区分し、且つ外部
溶湯領域に少なくとも1つの補助注湯ノズルを設けたも
のであることを特徴とするAlまたはAl合金の電磁界
鋳造装置。
1. A pouring nozzle through which a molten metal of Al or an Al alloy flows out, and an electromagnetic coil arranged so as to surround the pouring nozzle, wherein Al or Al flowing out of the pouring nozzle is provided.
In an Al or Al alloy electromagnetic casting device configured to pull out an ingot downward while holding the molten alloy in a columnar shape by the electromagnetic force generated by the electromagnetic coil, along the upper outer peripheral edge of the columnar molten metal In addition to providing a frame-shaped external weir and providing a frame-shaped submerged weir in the columnar molten metal, the columnar molten metal is divided into an internal molten metal region and an external molten metal region, and at least one auxiliary pouring nozzle is provided in the external molten metal region. An electromagnetic field casting apparatus for Al or an Al alloy, characterized in that:
【請求項2】 内部溶湯領域および外部溶湯領域におけ
る前記柱状溶湯の上部表面の面積割合が、1:1〜1:
2となる様に構成されたものである請求項1に記載の電
磁界鋳造装置。
2. An area ratio of an upper surface of the columnar molten metal in an inner molten metal region and an outer molten metal region is 1: 1 to 1:
2. The electromagnetic field casting apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is configured to be 2.
【請求項3】 外部堰と潜り堰の間隔が全周に亘って等
しくまたは略等しくなる様に配置した請求項1または2
に記載の電磁界鋳造装置。
3. An arrangement according to claim 1, wherein the distance between the outer weir and the dive weir is equal or substantially equal over the entire circumference.
2. The electromagnetic field casting apparatus according to claim 1.
【請求項4】 柱状溶湯と鋳塊の凝固界面と、潜り堰の
下端部との距離が20〜60mmとなる様に構成された
請求項1〜3のいずれかに記載の電磁界鋳造装置。
4. The electromagnetic casting apparatus according to claim 1, wherein a distance between a solidification interface between the columnar molten metal and the ingot and a lower end of the dive is 20 to 60 mm.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の電磁鋳
造装置を用い、下記(1)式で表される内部溶湯領域と
外部溶湯領域における単位表面積当たりの注湯量の比を
5.0〜7.0として操業することを特徴とするAlま
たはAl合金の電磁界鋳造方法。 (内部溶湯領域の注湯量/内部溶湯領域の面積)/ (外部溶湯領域の注湯量/外部溶湯領域の面積) …(1)
5. The ratio of the pouring amount per unit surface area in the internal molten metal region and the external molten metal region represented by the following formula (1), using the electromagnetic casting apparatus according to claim 1. An electromagnetic field casting method for Al or an Al alloy, wherein the method is operated at 0 to 7.0. (Amount of molten metal in the internal molten metal area / Area of the internal molten metal area) / (Amount of molten metal in the external molten metal area / Area of the external molten metal area) ... (1)
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