JP3588658B2

JP3588658B2 - 水平連続鋳造方法

Info

Publication number: JP3588658B2
Application number: JP2001373791A
Authority: JP
Inventors: 謙一蛭川; 五輪男平本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: JP2003170249A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はマグネシウム等あるいはそれらの基合金である所謂軽合金の水平連続鋳造方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
一般に、既知のような水平連続鋳造においては、鋳型が水平に設置されているため、鋳型内の金属溶湯が重力によって鋳型下方の内壁に押し付けられ、鋳型内における冷却が下方で強く、上方で弱いというアンバランスを生じる。
【０００３】
そのため、最終凝固位置が軸心より上方に偏移して均質な組織の鋳塊が得られない。更に、金属溶湯の鋳型内壁面への焼付きならびにそれに伴うブレークアウトや肌荒れを防止するために、鋳型の入口側内周壁から潤滑油が注入されるが、鋳型内壁全周に均一に注入すると、重力により下方側にビレットが押し付けられることから、上方側に潤滑油が溜まり、熱伝達が悪くなり凝固の遅れが生じて鋳塊中に潤滑油が混入するなどの問題点がある。
更に、鋳塊下部側は、潤滑不足により表面状態が悪くなる場合や、また、鋳型への固着や割れ、あるいは破断に至る場合がある。
【０００４】
従来、このような問題点を解決する技術として、特開平１１−１７０００９号公報では、鋳型内周に自己潤滑性を有するカーボンリングを嵌合することで、冷却のアンバランスを解消すると共に、潤滑油の供給量を微小量に抑制することで、鋳塊中への潤滑油の混入を防止した技術が開示されている。
また、特公平８−３２３５６号公報では、鋳型内周に浸透性多孔質リングを嵌合すると共に、潤滑油の供給量において、上方からの量を下方からの量より少なくする技術が開示されている。
【０００５】
さらに、水平連続鋳造方法において間欠運転すること自体は、例えば、特開平７−１８５７４４号公報や、また、特開２０００−１７６６０６号公報にて開示されており、後者の場合は単結晶材と言う特殊なケースではあるが好適には、連続鋳造速度について、３００ｍｍ／分が好ましく、３００ｍｍ／分を超えると装置の構成上単結晶化のバランスをとることは難しいことが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の公知技術では、カーボンリングないし浸透性多孔質リングの熱伝達率が金属に比べて小さいことから鋳型内での凝固速度が遅く、実用的には鋳造速度を３００ｍ／分以上とすることができなかった。すなわち、鋳造速度を３００ｍｍ／分以上にすると凝固速度が遅いことから、ビレットの破断現象が生じたり、前記リングの損耗が激しく鋳型の耐用寿命が短いものとなってしまった。
【０００７】
本発明は前記の問題点に鑑みて創案されたものであり、鋳造速度を３００ｍｍ／分以上にしても表面性状や内部組織の優れた鋳片（ビレット）を鋳造することができる水平連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため以下のように構成した。すなわち、鋳型内に潤滑油を供給すると共に、３００ｍｍ／分以上の鋳造速度で連続鋳造する水平連続鋳造方法において、前記連続鋳造中の連続運転の間に定期的に間欠運転を行ない、前記間欠運転は、微小時間間隔で鋳型からの鋳片の引出しを停止させる停止ステップと、この停止ステップの停止時間に続けて引出しを行なう微小送りステップとを備える水平連続鋳造方法とした。
【０００９】
このように構成されることにより、間欠運転を行う際に微小時間において鋳片の引出しを停止させるが、凝固は停止時間の間も継続するため凝固開始部が部分的に収縮する。その後、再度鋳片の引出しを再開することにより前記の鋳造を停止していた部分の溶湯の凝固表面に凝固収縮溝が作られ、鋳型に固着した過剰潤滑油およびその固形物をその凝固収縮溝により排除する。
【００１０】
また、前記水平連続鋳造方法において、前記間欠運転により生じる凝固収縮溝は不健全部であるため除去しなければならないが、間欠運転を鋳片切断長さに対応させて行なうように構成した。このように構成されることにより、連続鋳造される鋳片は、間欠運転を行なって形成された凝固収縮溝の位置を切断位置とすることで、切断によって不健全部の除去が同時に達成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は水平連続鋳造方法の鋳造状態を模式的に示す要部概念図、図２（ａ）、（ｂ）は水平連続鋳造方法により鋳片に凝固収縮溝が形成された状態を模式的に示す模式図である。
【００１２】
図１に示すように、水平連続鋳造装置では、溶湯１が溶湯溜槽２から鋳型３内に進み、鋳型３内において表面から凝固し始めた鋳片（ビレット）４表面と鋳型３内壁との間を潤滑するために、外部から供給路５を通じて潤滑油が供給されると共に、鋳型３出口において、鋳片４を強制冷却する冷却水が吹付けられ、連続的に鋳片４が鋳造される。
【００１３】
なお、鋳型３は、金属で構成され、内壁はアルミニウム合金又は純銅ないし銅合金とすることが好ましい。また、潤滑油は、ひまし油とすることが好ましい。さらに、冷却水の吹付け手段として吹付け角度、吹付け量、吹付け方法等も、前記鋳型３の材質、潤滑油種と共に、特に限定されるものではない。さらに、鋳片４の引出手段あるいは停止手段は、鋳片引出しコンベア等を制御する構成とすることなど、特に限定されるものではない。
【００１４】
水平連続鋳造装置では、連続鋳造速度を３００ｍｍ／分以上としているため、充分な潤滑油量を供給しているが、前記したように重力により下方側に鋳片４（ビレット）が押し付けられることから、鋳型内壁面全周に均一に注入すると、上方側に潤滑油が溜まるため、上方側では逆に潤滑油量が過剰となっている場合がある。
【００１５】
そこで、連続鋳造中の連続鋳造運転中に定期的に、間欠運転を行なうことにより、前記の過剰となっている潤滑油およびその固形物を排除することが出来る。すなわち、この間欠運転は、微小時間間隔で鋳型３からの鋳片４の引出しを停止させる停止ステップと、この停止時間に続けて引出しを行なう微小送りステップとを繰り返し行なうように構成されている。このように、停止ステップと微小送りステップとを繰り返し行なうことで、鋳型３内の入口側において溶湯の凝固表面に、図２に示すように、リング状の凝固収縮溝６を形成させた。
【００１６】
間欠運転の停止ステップは、連続鋳造について鋳片４の引き出し送りを停止させることで、鋳型３の上方側に溜まる過剰な潤滑油あるいはその固形物を収納しうる形状の凝固収縮溝６ができる状態となれば、その停止微小時間は、例えば、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、０．９秒、１秒、１．１秒、１．２秒、１．３秒あるいは１．４秒以上であってもよく、特に限定されるものではない。
【００１７】
また、間欠運転の微小送りステップは、停止ステップとの関係で、例えば、停止ステップを１としたときに、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１あるいは１．１以上の比率となるように設定されることが好ましく、また、間欠運転全体により形成される凝固収縮溝６は不健全部として除去されるものであり、その間隔Ｄがあまり大きすぎると歩留まりが低下する為、なるべく小さな寸法になるように構成されることが望ましい。
【００１８】
この間欠運転により形成される凝固収縮溝６は、鋳片４の引出しに伴い鋳型３内を移動することで、鋳型３内壁面に付着した過剰な潤滑油ないしその固形物を前記凝固収縮溝６に取り込んで鋳型外に排出することができる。
したがって、鋳片中への潤滑油の混入が防止され優れた表面性状の鋳片４を製造することができる。
【００１９】
この凝固収縮溝６は、鋳片４の引出しが停止されることにより、その停止時間だけ更に凝固が進み、その凝固した部分だけ鋳片４の収縮量が大きくなることで形成される。この凝固収縮溝６は、鋳型３の断面形状に対応して周側（円柱であれば円周方向、角柱であれば、その角の周り方向）に上記停止回数に対応した個数だけ形成される。なお、図面では、凝固収縮溝６が３周形成された例を示しているが、形成個数は特に限定されるものではない。
【００２０】
また、この凝固収縮溝６の溝形状および幅は、一定な連続した凹状である必要はなく、鋳片４（ビレット）が押し付けられる鋳型３の上方側に溜まる過剰な潤滑油あるいはその固形物を収納しうる形状であれば限定されるものではない。
【００２１】
この凝固収縮溝６は不健全部であり、製品部分として使うことが出来ないため切断排除しなければならない。そのため、前記間欠運転のインターバルのタイミングを鋳片切断長さＬに対応させておけば、その部分が切断により除去できるので材料ロスを少なくでき、歩留まりも向上する。なお、切断は凝固収縮溝６の前後で実施され、凝固収縮溝６部はスクラップとして完全に排除される。
【００２２】
【実施例】
つぎに、実施例について説明する。なお、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
実施条件は、以下の通りである。すなわち、水平連続鋳造機にて６ストランドで連続鋳造し、鋳造材料としては、６０００系アルミニウム合金を使用した。そして、鋳造ビレット（鋳片）として、φ７８の丸棒とし、また、鋳造速度は、３００〜４００ｍｍ／分とした。さらに、潤滑油量を５〜２０ｍｌ／分／本の範囲で行い、また、冷却水量は１００〜１２０（ｌ）／分／本の範囲で行った。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１において、巻込み欠陥とは、鋳造ビレットが鋳型内で最表面から潤滑油を巻込みながら凝固すると起こり得る欠陥である。ここではその発生率を、所定長さ（６００ｍｍ）に切断した短尺ビレット表面を目視にて検査し、表面に巻込み欠陥が発生している短尺ビレット数量÷全検査短尺ビレット数で表している。なお、鋳造本数は、同時に鋳造するストランド数を示す。
【００２５】
表１に示す条件では、巻込み欠陥発生率が１％以下であれば、鋳造製品として実用に供することができることが分かっている。なお、表１では、Ｎｏ１、Ｎｏ４、Ｎｏ７、Ｎｏ９、Ｎｏ１２及びＮｏ１５の鋳造速度、停止時間等の条件であると込み欠陥発生率が１％以下で都合がよいことが分かる。
なお、ここでは、アルミニウム合金を一例として説明したが、他の軽合金であるマグネシウム合金等の水平連続鋳造にも適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る水平連続鋳造方法では、以下に示すような優れた効果を奏する。
【００２７】
水平連続鋳造方法は、一定連続鋳造速度において定期的に、微小時間間隔で鋳型からの鋳片の引出しを停止させる間欠運転を行なっているため、過剰な潤滑油あるいはその固形物を、形成される凝固収縮溝に収納し鋳型外に排出することができるので、表面に巻込み欠陥が発生することはない。従って、鋳造速度を３００ｍｍ／分以上にしても表面性状や内部組織の優れた鋳片を鋳造することができる。
【００２８】
本発明に係る水平連続鋳造方法は、前記間欠運転を行なうタイミングが鋳片切断長さに対応させていることから、形成される凝固収縮溝部を不要部として除去できるので材料ロスを少なくでき、歩留まりも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水平連続鋳造方法の鋳造状態を模式的に示す要部概念図、である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る水平連続鋳造方法の鋳片に凝固収縮溝が形成された状態を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
１溶湯
２溶湯溜槽
３鋳型
４鋳片
６凝固収縮溝
Ｌ鋳片切断長さ

Claims

鋳型内に潤滑油を供給すると共に、３００ｍｍ／分以上の鋳造速度で連続鋳造する水平連続鋳造方法において、
前記連続鋳造中の連続運転の間に定期的に間欠運転を行ない、前記間欠運転は、微小時間間隔で鋳型からの鋳片の引出しを停止させる停止ステップと、この停止ステップの停止時間に続けて引出しを行なう微小送りステップとを備えることを特徴とする水平連続鋳造方法。
前記間欠運転を行なうタイミングは、鋳片切断長さに対応させて行なうことを特徴とする請求項１に記載の水平連続鋳造方法。