JP3317252B2 - アルミニウムスラブの鋳造方法およびその装置 - Google Patents

アルミニウムスラブの鋳造方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウムスラブ
の鋳造方法およびその装置に係り、矩形状とされたスラ
ブの長辺中央部側と長辺端部側(即ち短辺側)の品質が
均一化された鋳造体を的確に得ることのできる鋳造方法
およびその装置を提供しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム板材などを得るには断面矩
形のアルミニウムスラブを半連続的に鋳造し、得られた
スラブを圧延して所要の厚みを有する板材とすることが
行われている。また上記のようなスラブを得るための鋳
造装置としては上下が開放された平面的に矩形断面の鋳
型を用い、該鋳型の下辺側から2次冷却水を吐出して鋳
型底部から抽出される鋳片の2次冷却を行いながら鋳造
するものである。
【0003】なお上記のような従来一般法によるもので
は鋳型の長辺中間部側と短辺側(長辺端部側)とにおけ
る冷却凝固条件が異ることによって凝固ないし結晶組織
がそれなりに異ることとなり、圧延不良、結晶方位等の
特性のばらつきなどの欠点があることから特開平10−
58092においては、矩形状鋳型における長辺部分に
のみ2次冷却用水吹出口を形成し、しかも短辺部分に断
熱材を配設したり、短辺部分の下端側に長辺部分よりも
下方に突出し、特に徐々に幅狭となった逆三角型の突出
部を形成するようなことが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来一
般のものは鋳造体の鋳塊組織に部分的な差があることか
ら圧延された板材の組織においてもそれなりの差があっ
て、圧延その他の加工が均一に得られず、また圧延材各
部における特性のばらつきが不可避である。
【0005】特開平10−58092によるものは上記
したような従来一般技術の不利を解消するものとして有
効と言えるが短辺側のみにおいて下方に長く且つ徐々に
幅狭として逆ピラミッド型に突出した断熱材つきの鋳型
はその取扱いが困難であり、特に鋳型の清掃や塗布作業
をなし、また設定部に適宜装脱するような操作を必要と
するなどの取扱い事情からして困難性が相当に大で、欠
損の恐れが大きいなどの不利がある。
【0006】また断熱材側には冷却機構がないから、鋳
塊の抽出速度その他の操業条件の若干の変動によって洩
れを発生する可能性が高く、何れにしても安定な鋳造を
なし難いなどの不利を予測させる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来技術における課題を解消することについて検討を重
ねた結果、上下が開放されると共に外周に水冷ジャケッ
トを設け、対向した1組の長辺と短辺からなる半連続鋳
造用鋳型において該鋳型底部から抽出されたスラブに対
する2次冷却効果を長辺側と短辺側との間で制御するこ
とにより好ましい鋳塊を得ることに成功したものであっ
て、以下の如くである。
【0008】(1) 上下が開放され1組の長辺と短辺
からなり外周に水ジャケットを設けると共に下辺側より
2次冷却水を吐出して冷却するようにした鋳型内にアル
ミニウム溶湯を注入し、冷却凝固した鋳塊を鋳型底部か
ら抽出する半連続鋳造法であって、前記鋳型短辺からの
単位長さ当り吐出2次冷却水量を鋳型長辺からの吐出2
次冷却水量より少くして鋳造することを特徴としたアル
ミニウムスラブの鋳造方法。
【0009】(2) 上下が開放され1組の長辺と短辺
からなり外周に水ジャケットを設けると共に下辺側より
2次冷却水を吐出して冷却するようにした鋳型内にアル
ミニウム溶湯を注入し、冷却凝固した鋳塊を鋳型底部か
ら抽出する半連続鋳造法であって、前記鋳型短辺側から
の鋳塊に対する2次冷却水注加位置を鋳型長辺側からの
注加位置より低レベルとして鋳造することを特徴とした
アルミニウムスラブの鋳造方法。
【0010】(3) 上下が開放されると共に底面にお
いて対向した長辺と短辺がそれぞれ直線状且つ平行状と
され、しかも外周に水冷ジャケットを設けた半連続鋳造
用鋳型であって、該鋳型の短辺側2次冷却水吐出位置が
前記長辺側の2次冷却水吐出位置よりも低い位置とされ
たことを特徴とするアルミニウムスラブの連続鋳造装
置。
【0011】
【発明の実施の形態】上記したような本発明によるもの
の具体的な実施態様を適宜に添附図面に示すところを参
照して説明すると、アルミニウム溶湯からスラブを得る
ための半連続鋳造用鋳型は図1から図3に1例を示すよ
うに矩形枠状に長辺部1,1と短辺部2,2を一連且つ
角形環状に連設したもので、この上下が開放された枠状
の鋳型10の内部に図示していない受台を組入れたのち
公知のような注湯機構からアルミニウム溶湯を注入し、
上下が開放された枠状鋳型10で鋳型周辺の溶湯を鋳型
壁14を介して1次冷却すると共に前記受台を下降しな
がら鋳型10の底部内側に形成した注水ノズル3から鋳
型内孔11内に送り込まれ前記鋳型壁14を冷却した冷
却水の噴出によって鋳塊を直接に2次冷却して凝固せし
めること自体は従来から公知のものと同じである。
【0012】ところが上記のような連続的鋳造をなすに
当って、従来一般法によるものは鋳型の長辺中間部相当
部分は鋳型長辺側からの冷却作用を受けるだけであるの
に対し、鋳型の長辺端部側は鋳型短辺側からの冷却作用
と鋳型長辺側からの冷却作用とが重複して与えられるこ
ととなり、それらの部分で得られる鋳塊の組織特性が異
ったものとならざるを得ない。
【0013】本発明においてはこのような不利を避ける
ために鋳型10内に注入されたアルミニウム溶湯の短辺
側の冷却能を長辺側の冷却能よりも低レベルとして鋳造
することを提案するもので、このように短辺側凝固開始
位置を低下させるための手法としては以下の如くであ
る。 鋳型底部から鋳片に向けて吐出される2次冷却水量
について短辺側水量を長辺側水量より少くする(吐出口
径を変えあるいは吐出口数を増減する)。 鋳型短辺側からの2次冷却水注加位置を鋳型長辺側
注加位置より低レベルとする。即ち具体的には吐出孔位
置を低レベルとし、あるいは鋳塊表面に対する注加角度
を変える。
【0014】上記したような噴出水による直接な二次冷
却は本発明において前記したのような関係を満足させ
るため枠状鋳型10における長辺部1よりも短辺部2を
図1、2に示すように長く鋳型10の下方に延出された
ものとして形成し、そうした鋳型10の延出部内側に注
水ノズル3を列設し、従って短辺部2の注水ノズル3は
長辺部1の注水ノズル3よりも適度に下方となり、鋳造
中の溶湯に対する2次冷却位置は長辺部1よりも短辺部
2の方が下方位置として鋳造されるようになっている。
【0015】なお前記したような注水ノズル3は長辺部
1および短辺部2の何れかにおいても鋳型内面からそれ
なりに間隔を採った位置において開口することが円滑な
注水を得る上において不可欠であり、斯うした関係を適
切に確保した注水ノズル3の穿孔を得るため、具体的に
は図3に示すように、鋳型10の短辺部2の底面15に
は、別に準備された補助部体4を取付けるようにすると
共に、該補助部体4の底部18の鋳型壁14寄りには、
水ジャケット13内に送水された冷却水19が鋳型壁1
4を冷却した後取付け部体16の通過孔20を通過して
注水ノズル3より鋳塊面に注水される2次冷却水の通路
となる注水ノズル3が所定間隔で穿孔されている。な
お、取付け部体16は長辺部1、短辺部2および補助部
体4をボルト17等で取り付けるようになっている取付
け部体である。
【0016】即ちこの図1〜3に示したような鋳型を用
いた場合あるいは上述したの場合の何れの場合におい
ても長辺側と短辺側からの鋳塊生成速度を適宜に調整
し、長辺中央部側と長辺端部側(即ち短辺側)との冷却
凝固およびそれに伴う組織の均一化を図ることができ、
均質化された鋳塊を得ることができる。以上は注水ノズ
ルに関し、穿孔したものについて説明したが、それに限
るものではなく、開口部が連続したスリットタイプのノ
ズルにしてもよい。
【0017】
【実施例1】上記したような本発明によるものの具体的
な実施例について結晶方位の改善を目的とした場合を説
明すると、鋳片サイズを242×392mmの鋳造体を得
るための250×400mmの鋳型を用い、該鋳型におけ
る冷却水吐出部位から70mmの位置に湯面を形成保持し
た条件下で鋳造速度50〜57mm/min による鋳造を行
い、長さ750mmの鋳造体を得る場合に、湯溜内溶湯温
度680℃とし、従来の標準方式のものは鋳型の各コー
ナー部に相当する短辺部および長辺部の両端部に夫々長
さにして53mm, 32mmの錐孔のあけない部分(水切部
という)を設け、その他の部分には穴径4.7mmでかつ8
mmの穴ピッチで長辺側に夫々43個、短辺側に夫々19
個の注水ノズルを配設し、全周124個の孔から鋳型の
下端から7〜10mmの位置において鋳型に供給した冷却
水を2次冷却水として上記の注水ノズルより鋳片の表面
に吹きつけるようにし、その冷却水量は全周において1
00リットル/min で実施した。この結果として短辺側
の中央を通る長辺側に平行な断面におけるサンプ深さ
(湯面からの凝固位置までの深さ)を表1および図4に
おいてNo.1として示す。
【0018】これに対し本発明による短辺側水冷領域減
少方式のものは、鋳型長辺側は比較例と同一条件で注水
ノズルを穿孔配設し、短辺側は比較例と同一の水切部を
設け、その他の部分には比較例と同一の穴径で48mmの
穴ピッチで注水ノズルを穿孔し、短辺側一辺に4個とな
し、全周94個の孔から比較例と同様に冷却水量を80
リットル/min で実施した。この結果は後述する表1お
よび図4においてNo.2として示す。
【0019】更にこれとは別に本発明による前記図1〜
図3に示したような構成により水冷位置を下げる方式の
ものは上記したような2次冷却水噴出穴角度を75°と
して2次冷却水が鋳塊と当る位置を鋳型下端から35〜
40mmとして実施した。鋳型短辺側と長辺側の注水ノズ
ルは比較例と同一条件で穿孔配設されている。この結果
を表1および図4においてNo.3として示す。なお、図
5,図6に注水ノズルの位置関係を示す説明図を略示す
る。
【0020】上記したような比較例および本発明例の結
果を要約して示しているのが前記表1および図4であっ
て、表1の結果によれば、本発明例(サンプル No.2お
よび3)は長短側凝固交点すなわち、長辺側からの凝固
前線と短辺側からの凝固前線との交点で、短辺側から一
番長い交点位置が、比較例(サンプル No.1)のものと
比べて短く、短辺側からの冷却能が低く、全体として均
一なスラブが鋳造できることがわかる。このような事情
を更に詳しく表したのが図4に示すもので、本発明例
(サンプル No.2および3)は、鋳造中のサンプ深さ
(湯面からの凝固位置までの深さ)が、比較例(サンプ
ル No.1)のものと比べて、短辺側から急に深く成って
おり、短辺側近傍においても、凝固が進行していないこ
とから、短辺側からの冷却能が低く、全体として均一な
スラブが鋳造できることがわかる。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】以上説明したような本発明によるなら
ば、断面矩形状として半連続鋳造法により工業的に鋳造
されるアルミニウムスラブに関してその断面各部間にお
ける鋳造組織や結晶方位を均一化し、陽極酸化処理によ
る色むらが解消し、電解コンデンサ箔の静電容量のばら
つきが解消する等利用上好ましい製品を的確に得しめる
ことができ、それによって該鋳塊の板材などとしての利
用上加工が均一で特性も安定した製品を得しめ、しかも
鋳造設備の取扱いを容易とし、安定した鋳造を円滑に実
施することができるなどの効果を有しており、工業的に
その効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における鋳型の全般的構成関係を示した
部分切欠斜面図である。
【図2】その一部の断面構造を示した斜面図である。
【図3】図1、2に示したものについて注水ノズル部分
における断面図である。
【図4】本発明の実施例1によるものについてスラブ短
側面からの距離とサンプ深さの関係を要約して示した図
表である。
【図5】長辺部と短辺部コーナ部分における水切部と注
水ノズルの配設関係の1例を示した説明図である。
【図6】図5と同様なもう1つの水切部と注水ノズルの
配設関係を示した説明図である。
【符号の説明】
1 長辺部 2 短辺部 3 注水ノズル 4 補助部体 10 鋳型 10a 突出部 11 鋳型内孔 13 水ジャケット 14 鋳型壁 15 底面 16 取付け部体 17 ボルト 18 底部 19 冷却水 20 通過孔 21 小切部
フロントページの続き (72)発明者 小菅 張弓 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 日本軽金属株式会社グループ技術セン ター内 (72)発明者 永山 信夫 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本 軽金属株式会社蒲原製造所内 (72)発明者 石渡 保生 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本 軽金属株式会社蒲原製造所内 (56)参考文献 特開 平10−58092(JP,A) 特開 平9−308945(JP,A) 特開 平9−206907(JP,A) 特開 昭58−196146(JP,A) 特開 昭52−126619(JP,A) 実開 昭52−136916(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/049 B22D 11/00 B22D 11/124

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下が開放され1組の長辺と短辺からな
    り外周に水ジャケットを設けると共に下辺側より2次冷
    却水を吐出して冷却するようにした鋳型内にアルミニウ
    ム溶湯を注入し、冷却凝固した鋳塊を鋳型底部から抽出
    する半連続鋳造法であって、前記鋳型短辺からの単位長
    さ当り吐出2次冷却水量を鋳型長辺からの吐出2次冷却
    水量より少くして鋳造することを特徴としたアルミニウ
    ムスラブの鋳造方法。
  2. 【請求項2】 上下が開放され1組の長辺と短辺からな
    り外周に水ジャケットを設けると共に下辺側より2次冷
    却水を吐出して冷却するようにした鋳型内にアルミニウ
    ム溶湯を注入し、冷却凝固した鋳塊を鋳型底部から抽出
    する半連続鋳造法であって、前記鋳型短辺側からの鋳塊
    に対する2次冷却水注加位置を鋳型長辺側からの注加位
    置より低レベルとして鋳造することを特徴としたアルミ
    ニウムスラブの鋳造方法。
  3. 【請求項3】 上下が開放されると共に底面において対
    向した長辺と短辺がそれぞれ直線状且つ平行状とされ、
    しかも外周に水冷ジャケットを設けた半連続鋳造用鋳型
    であって、該鋳型の短辺側2次冷却水吐出位置が前記長
    辺側の2次冷却水吐出位置よりも低い位置とされたこと
    を特徴とするアルミニウムスラブの連続鋳造装置。
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