JP4648968B2 - アルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法に関する。
一般に金属の水平連続鋳造は、次のような過程を経て金属溶湯から円柱状、角柱状あるいは中空柱状の長尺鋳塊を製造する。すなわち、金属溶湯を溜めるタンディッシュに入った溶湯は、耐火物製通路を通ってほぼ水平に設置され、かつ、強制冷却された筒状鋳型内に入り、ここで冷却されて金属溶湯本体の外表面に凝固殻が形成される。鋳型から引き出された鋳塊に水などの冷却剤が直接放射され、鋳塊内部まで金属の凝固が進行しつつ鋳塊が連続的に引き出される。このような金属の水平連続鋳造には原理的に困難な点が不可避的に存在する。
その第一の困難な点は、中心軸がほぼ水平になるように鋳型が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、このため鋳型内における冷却効果が下部に強く、上部に弱く働くという冷却効果のアンバランスが生じる。この結果、最終凝固位置が連続鋳造棒の中心軸よりも上方に偏移することにより、均質な組織の鋳塊が得られないことである。
そして、その第二の困難な点は、金属溶湯の鋳型壁への焼き付きを防止するための潤滑油が鋳型の入口端内周壁から注入されるが、鋳型内壁全周に均一に注入されると、鋳塊の上面と下面とにかかる重力の差によって下部壁面から上部壁面へと潤滑油が押し上げられる。さらに、潤滑油の加熱による分解ガスも上部壁面へと上昇することにより、鋳型内面と接触する、金属溶湯および鋳塊外周面を構成する凝固面との間に存在する潤滑界面が不均一質となることである。前記のごとく鋳型下方は金属溶湯と鋳型壁が接触しているので、凝固殻と鋳型壁との間に実質的なクリアランスがなく、鋳型内面と接触する、金属溶湯および鋳塊外周面を構成する凝固面との間に潤滑油が流入せず、金属溶湯が鋳型内面に焼き付くために凝固殻が破れて未凝固状態の溶湯が流出し、大きい鋳造欠陥となるか、またはさらに進むと、鋳塊がちぎれて鋳造作業が不可能になる。一方、鋳型上方は潤滑油が過多の状態となるために、鋳型による金属溶湯の冷却が不十分となって未凝固状態の金属溶湯が鋳塊上部から吹き出すこととなる。
金属の水平連続鋳造法におけるこのような本質的な問題の克服のため、従来からいくつかの解決策が提案されている。例えば、鋳型上部への潤滑油供給過多を回避するために鋳型内壁面に細孔や溝を設ける方法などが提案されている。
特公平８−３２３５６号公報
しかしながら、潤滑油の注入量、鋳造速度、タンディッシュ内の鋳造温度などの条件の調整が非常に微妙であるため、上記特許文献１の提案も含めた従来の方法では、特に、実際の製造運転管理時にこれらの条件が複雑に関係するため、連続鋳造棒の鋳肌の変動を抑えることが困難であり、その結果、鋳造欠陥の原因となる焼き付き、ブレークアウト、ピットなどが発生し易かった。
本発明は、従来の水平連続鋳造における上記の状況に鑑み、鋳肌の欠陥やブレークアウトの発生を抑えて品質の良好なアルミニウム合金連続鋳造棒を製造するアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法を提供する。
本発明は、以下のような発明である。
（１）中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法であって、筒状鋳型の上方の部分に対応した部分に、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するように、および、このＳｉリッチ組織部が、半径方向断面の元素分布において面積占有率にして５０％未満の初晶α−Ａｌを含有する微細Ｓｉ組織となるように、溶湯温度と凝固温度との温度差と、筒状鋳型から引き出すアルミニウム合金連続鋳造棒の引出速度を制御し、かつ、原料から不可避的に混入するＣａと添加するＣａとの総計で少なくとも０．００３質量％以上となるようにアルミニウム合金溶湯中のＣａ含有量を制御してアルミニウム合金連続鋳造棒を製造することを特徴とするアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（２）アルミニウム合金溶湯は、Ｓｉを７質量％〜１４質量％含有し、鋳造条件の鋳造速度を２００ｍｍ／ｍｉｎ〜１５００ｍｍ／ｍｉｎ、筒状鋳型に流入するアルミニウム合金溶湯の温度をそのアルミニウ合金の液相線以上とし、材質がＡｌ、Ｃｕもしくはそれらの合金から選ばれる１種または２種以上の組み合わせであって、１５ｍｍ〜７０ｍｍの有効モールド長を有する筒状鋳型を用いることを特徴とする上記（１）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（３）微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜５μｍとなるようにすることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（４）添加するＣａが、純度９９．９質量％以上の金属Ｃａであることを特徴とする上記（１）乃至（３）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（５）アルミニウム合金溶湯と接触する内面に、通気度が０．００５〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０３〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕である浸透性多孔質材が、リング状に装着してある筒状鋳型を用いることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（６）有効モールド長のうち５ｍｍ〜１５ｍｍに浸透性多孔質材が装着されている筒状鋳型を用いることを特徴とする上記（５）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（１）中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法であって、筒状鋳型の上方の部分に対応した部分に、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するように、および、このＳｉリッチ組織部が、半径方向断面の元素分布において面積占有率にして５０％未満の初晶α−Ａｌを含有する微細Ｓｉ組織となるように、溶湯温度と凝固温度との温度差と、筒状鋳型から引き出すアルミニウム合金連続鋳造棒の引出速度を制御し、かつ、原料から不可避的に混入するＣａと添加するＣａとの総計で少なくとも０．００３質量％以上となるようにアルミニウム合金溶湯中のＣａ含有量を制御してアルミニウム合金連続鋳造棒を製造することを特徴とするアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（２）アルミニウム合金溶湯は、Ｓｉを７質量％〜１４質量％含有し、鋳造条件の鋳造速度を２００ｍｍ／ｍｉｎ〜１５００ｍｍ／ｍｉｎ、筒状鋳型に流入するアルミニウム合金溶湯の温度をそのアルミニウ合金の液相線以上とし、材質がＡｌ、Ｃｕもしくはそれらの合金から選ばれる１種または２種以上の組み合わせであって、１５ｍｍ〜７０ｍｍの有効モールド長を有する筒状鋳型を用いることを特徴とする上記（１）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（３）微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜５μｍとなるようにすることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（４）添加するＣａが、純度９９．９質量％以上の金属Ｃａであることを特徴とする上記（１）乃至（３）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（５）アルミニウム合金溶湯と接触する内面に、通気度が０．００５〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０３〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕である浸透性多孔質材が、リング状に装着してある筒状鋳型を用いることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（６）有効モールド長のうち５ｍｍ〜１５ｍｍに浸透性多孔質材が装着されている筒状鋳型を用いることを特徴とする上記（５）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
本発明の方法によれば、中心における角（中心角）が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、鋳造することができる。
そして、アルミニウム合金連続鋳造棒の上部表面に形成されるＳｉリッチ組織部が焼き付き、ブレークアウトを抑制することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒を安定して鋳造することができる。
そして、アルミニウム合金連続鋳造棒の上部表面に形成されるＳｉリッチ組織部が焼き付き、ブレークアウトを抑制することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒を安定して鋳造することができる。
本発明の方法によって製造したアルミニウム合金連続鋳造棒について説明する。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、中心軸がほぼ水平（ほぼ水平とは、横方向のことである。）となるよう保持され、強制冷却手段を備えた筒状鋳型を用いる水平連続鋳造法で製造され、直径を１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲とすることができる。上記直径範囲以外でも対応は可能であるが、工業的に後工程の塑性加工、例えば、鍛造、ロールフォージング、引抜き加工、転動加工、インパクト加工等の設備を小規模、かつ、安価とするため、直径を１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲にするのが好ましい。直径を変更して鋳造する場合は、直径に対応する内径を有する着脱可能な筒状鋳型に交換し、それに合わせて溶湯温度、鋳造速度を変更することで対応可能である。冷却水量、潤滑油量の設定も必要に応じて変更する。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、中心軸がほぼ水平（ほぼ水平とは、横方向のことである。）となるよう保持され、強制冷却手段を備えた筒状鋳型を用いる水平連続鋳造法で製造され、直径を１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲とすることができる。上記直径範囲以外でも対応は可能であるが、工業的に後工程の塑性加工、例えば、鍛造、ロールフォージング、引抜き加工、転動加工、インパクト加工等の設備を小規模、かつ、安価とするため、直径を１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲にするのが好ましい。直径を変更して鋳造する場合は、直径に対応する内径を有する着脱可能な筒状鋳型に交換し、それに合わせて溶湯温度、鋳造速度を変更することで対応可能である。冷却水量、潤滑油量の設定も必要に応じて変更する。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、その中心（１０２）における角度〔中心角（１０３）〕が３０度以上（好ましくは４０度以上。上限が９０度以下。）の範囲の側面表面（外周部の表面）に厚さ１８μｍ以上（好ましくは３０μｍ〜１００μｍ。）の長さ（軸）方向に帯状のＳｉリッチ組織部（１０４）を有するアルミニウム合金連続鋳造棒である。この帯状のＳｉリッチ組織部（１０４）は、鋳型表面との摩擦による未凝固溶湯の噴出しを抑制でき、かつ、後工程の塑性加工の障害にならないために好ましい。しかし、中心角（１０３）が３０度未満、厚さ（１０２）が１８μｍ未満では、上記効果が充分に得られない。また、Ｓｉリッチ組織部（１０４）を形成する角度は、大きい方が好ましいが、鋳造する条件がそれだけ厳しくなる。
本発明では、上記Ｓｉリッチ組織部及びその厚さは次のように定義する。
まず、厚さを求めるためには、例えば、次のような方法で組織の観察をする。
（ａ）試料のサンプリング箇所・方法・前処理
製造したアルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）から無作為に試料を抜き取り、さらに、アルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）の鋳型上部に対応する側面表面から２ｍｍ角〜５ｍｍ角の試料用小片（３０６）〔図３（ｂ）参照〕を切り出す。この試料用小片（３０６）をミクロトームで薄片状にスライスして半径方向の断面の観察用試料とする。ミクロトームを使用するのは、観察面が鋳塊の極ごく表面に相当し、通常の切断では観察面にダレが生じて良好な観察ができないためで、これを克服できれば、他の手段でも構わない。
同様に側面の円周方向各所から小片を切り出し試料とする。
まず、厚さを求めるためには、例えば、次のような方法で組織の観察をする。
（ａ）試料のサンプリング箇所・方法・前処理
製造したアルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）から無作為に試料を抜き取り、さらに、アルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）の鋳型上部に対応する側面表面から２ｍｍ角〜５ｍｍ角の試料用小片（３０６）〔図３（ｂ）参照〕を切り出す。この試料用小片（３０６）をミクロトームで薄片状にスライスして半径方向の断面の観察用試料とする。ミクロトームを使用するのは、観察面が鋳塊の極ごく表面に相当し、通常の切断では観察面にダレが生じて良好な観察ができないためで、これを克服できれば、他の手段でも構わない。
同様に側面の円周方向各所から小片を切り出し試料とする。
（ｂ）測定装置・測定条件
ＦＥ−ＡＥＳ（電界放射型オージェ電子顕微鏡）装置を用いて、半径方向断面のＡｌまたはＳｉの元素分布を求める。ＦＥ−ＡＥＳ装置は、例えば、ＭＩＣＲＯＬＡＢ−３１０Ｆ（ＶＧ社製）を用いることができる。観察条件は、例えば、加速電圧：１０ｋＶ、試料電流：０．８ｎＡ〜２．７ｎＡ、倍率：×１０００とする。
ＦＥ−ＡＥＳ（電界放射型オージェ電子顕微鏡）装置を用いて、半径方向断面のＡｌまたはＳｉの元素分布を求める。ＦＥ−ＡＥＳ装置は、例えば、ＭＩＣＲＯＬＡＢ−３１０Ｆ（ＶＧ社製）を用いることができる。観察条件は、例えば、加速電圧：１０ｋＶ、試料電流：０．８ｎＡ〜２．７ｎＡ、倍率：×１０００とする。
表面の観察のため、電界放射型オージェ電子顕微鏡を使用したが、２次電子顕微鏡やＥＰＭＡでも測定可能である。
（ｃ）Ｓｉリッチ組織部の厚さその他の情報の読み取り方
図３（ａ）のアルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）から採取した試料用小片（３０６）の、電界放射型オージェ電子顕微鏡の画像の模式図を図３（ｂ）に示す。電界放射型オージェ電子顕微鏡の画像上において、鋳塊表面から鋳塊中心に向う任意の１０μｍ四方の領域について初晶α−Ａｌ（３０３）の面積占有率を求め、その値が５０％未満の領域をＳｉリッチ組織部（１０４）とし、鋳塊表面から鋳塊中心方向へのその領域の幅をＳｉリッチ組織部（１０４）の厚さ（３０２）とする。
ここで、得られた電界放射型オージェ電子顕微鏡の画像から上記のごとく指定した領域について点算法から算出した初晶α−Ａｌ（３０３）の面積の比を面積占有率とする。
図３（ａ）のアルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）から採取した試料用小片（３０６）の、電界放射型オージェ電子顕微鏡の画像の模式図を図３（ｂ）に示す。電界放射型オージェ電子顕微鏡の画像上において、鋳塊表面から鋳塊中心に向う任意の１０μｍ四方の領域について初晶α−Ａｌ（３０３）の面積占有率を求め、その値が５０％未満の領域をＳｉリッチ組織部（１０４）とし、鋳塊表面から鋳塊中心方向へのその領域の幅をＳｉリッチ組織部（１０４）の厚さ（３０２）とする。
ここで、得られた電界放射型オージェ電子顕微鏡の画像から上記のごとく指定した領域について点算法から算出した初晶α−Ａｌ（３０３）の面積の比を面積占有率とする。
また、電界放射型オージェ電子顕微鏡の画像から画像処理によって読み取ったＳｉリッチ組織部（１０４）のＳｉ粒子（３０４）の径の平均値を、微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径とする。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒（１０１）において、図３（ｃ）に示すように、断面積の面積占有率にして５０％未満の初晶α−Ａｌ（３０３）を含有する微細Ｓｉ組織であることが好ましい。初晶α−Ａｌ（３０３）の面積占有率が５０％未満であると、形成された組織が微細Ｓｉ組織部以外の部分に比べて硬度がより高まり、鋳造の安定運転性をより向上させるために好ましい。
微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜５μｍであることが好ましい。平均粒径が上記範囲であると、形成された微細Ｓｉ組織がアルミニウム合金連続鋳造棒の側面に形成される凝固殻をより強固にし、鋳型表面との摩擦による未凝固溶湯の噴出を抑制できるので好ましい。また、後工程の塑性加工の障害にならないので好ましい。微細Ｓｉ組織を有している表面は金属性の光沢を有している。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、長時間の鋳造運転時において鋳塊の鋳型内面への焼き付きや鋳塊のちぎれ、あるいは、アルミニウム合金溶湯の吹き出しの発生を抑えることができる。その結果、潤滑油供給量、鋳造速度などの運転条件の調整頻度を抑えることができ、安定した運転を実施することができる。
その作用メカニズムは、以下のように推定することができる。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、その中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するので、表面の硬度が従来のアルミニウム合金連続鋳造棒に比べて相対的に硬くなっている。その結果、鋳塊と鋳型内壁との接触抵抗に対して凝固殻がより強固になり、焼き付き等の鋳造欠陥が発生しづらくなると考えることができる。また、微細Ｓｉ組織を有する部分は金属光沢を有しており、その部分の硬度はその他の部分と比較して高くなっている。ほぼ水平に保持されている筒状鋳型の上方の部分は、潤滑油が過多状態となっているために冷却が不十分となっていると考えられる。アルミニウム合金連続鋳造棒のこの部分に対応した部分にＳｉリッチ組織部が形成されることにより、鋳型の上方、すなわち、鋳塊の上部の凝固状態が安定して未凝固溶湯の吹き出しを抑制できると考えることができる。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、その中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するので、表面の硬度が従来のアルミニウム合金連続鋳造棒に比べて相対的に硬くなっている。その結果、鋳塊と鋳型内壁との接触抵抗に対して凝固殻がより強固になり、焼き付き等の鋳造欠陥が発生しづらくなると考えることができる。また、微細Ｓｉ組織を有する部分は金属光沢を有しており、その部分の硬度はその他の部分と比較して高くなっている。ほぼ水平に保持されている筒状鋳型の上方の部分は、潤滑油が過多状態となっているために冷却が不十分となっていると考えられる。アルミニウム合金連続鋳造棒のこの部分に対応した部分にＳｉリッチ組織部が形成されることにより、鋳型の上方、すなわち、鋳塊の上部の凝固状態が安定して未凝固溶湯の吹き出しを抑制できると考えることができる。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、Ｃａを０．００３質量％以上（より好ましくは０．００３質量％〜０．０５質量％、さらに好ましくは０．００６質量％以上、すなわち、０．００６質量％〜０．０４質量％。）含有することが好ましい。それは、鋳塊表面の硬度をより硬くすることができるからである。その結果、前述の作用の効果をより高めることができる。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、後工程の塑性加工、例えば、鍛造、ロールフォージング、引抜き加工、転動加工、インパクト加工等の素材として用いられる。あるいは、バーマシニングやドリリング加工などの機械加工等の素材として用いられる。この場合、鋳造後に、後工程の前に必要に応じて微細Ｓｉ組織をピーリング加工によって除去する。この時、本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、ピーリング加工に用いられる切削工具、例えば、バイトなどに比べれば、Ｓｉリッチ組織は著しい硬度差があるわけではないので、問題なく加工ができる。むしろ、Ｓｉリッチ組織の箇所で切粉が分断されるため、切粉が切削工具に絡みつくなどの加工の障害を抑えることができる。その結果、本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、切削性が改善されたものとなり、ピーリング加工の仕上がり状態が良好になり、後工程の鍛造工程での鍛造性が良好となり、寸法精度等品質の向上と金型寿命の向上等が得られる。この時、アルミニウム合金連続鋳造棒は、表面にピーリング処理が施され、その結果、表面粗さＲｍａｘが５０μｍ以下であって、表面にツールマーク欠陥が残っていない好ましいものとなる。ここで、ツールマーク欠陥とは、外観検査で検出される、ピーリング工程で用いるバイトなどの切削工具に切りくずなどが挟み込まれることによって発生するスクラッチ状のキズのことである。
また、アルミニウム合金連続鋳造棒は、外周面上部に強い金属光沢を有する部分を含む極めて平滑な鋳肌を呈しているので、鋳塊内部には空洞欠陥が存在することはなく良好な鍛造用素材とすることができる。
本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒は、ピーリング加工を施すことなく適当な加熱処理を施すことにより、後工程となる成形加工に耐え得る機械的特性を得ることも可能である。
本発明に用いる装置の一例と、本発明の製造方法を説明する。
本発明方法が適用される水平連続鋳造法は、公知の水平連続鋳造法を適用することができ、例えば、中心軸がほぼ水平になるように保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型の内壁面に気体、液体潤滑材、その加熱分解気体から選ばれるいずれか１種または２種以上の流体を供給し、筒状鋳型の一端にＳｉを含有するアルミニウム合金溶湯を供給して柱状金属溶湯本体を形成し、柱状金属溶湯本体を筒状鋳型で凝固させて形成した鋳塊を、筒状鋳型の他端から引き抜く水平連続鋳造法とすることができる。
本発明方法が適用される水平連続鋳造法は、公知の水平連続鋳造法を適用することができ、例えば、中心軸がほぼ水平になるように保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型の内壁面に気体、液体潤滑材、その加熱分解気体から選ばれるいずれか１種または２種以上の流体を供給し、筒状鋳型の一端にＳｉを含有するアルミニウム合金溶湯を供給して柱状金属溶湯本体を形成し、柱状金属溶湯本体を筒状鋳型で凝固させて形成した鋳塊を、筒状鋳型の他端から引き抜く水平連続鋳造法とすることができる。
図２は本発明に用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置の鋳型付近の一例を示すものである。
タンディッシュ（２５０）中に貯留された合金溶湯（２５５）が耐火物製板状体（２１０）を経て筒状鋳型（２０１）に供給されるように、タンディッシュ（２５０）、耐火物製板状体（２１０）、筒状鋳型（２０１）が配置されている。筒状鋳型（２０１）は鋳型中心軸（２２０）がほぼ水平になるように保持されている。合金溶湯（２５５）が凝固鋳塊（２１６）となるように、筒状鋳型（２０１）の内部には、筒状鋳型（２０１）の強制冷却手段、筒状鋳型（２０１）の出口には凝固鋳塊（２１６）の強制冷却手段が配設されている。図２では、凝固鋳塊（２１６）を強制冷却する手段の例として、冷却水シャワー装置（２０５）が設けられている。筒状鋳型（２０１）の出口の近くには、強制冷却された凝固鋳塊（２１６）が一定速度で引き出されて連続的に鋳造されるように引出駆動装置（図示せず。）が設置されている。さらに、引き出されたアルミニウム合金連続鋳造棒を所定の長さに切断する同調切断機（図示せず。）が配設されている。
タンディッシュ（２５０）中に貯留された合金溶湯（２５５）が耐火物製板状体（２１０）を経て筒状鋳型（２０１）に供給されるように、タンディッシュ（２５０）、耐火物製板状体（２１０）、筒状鋳型（２０１）が配置されている。筒状鋳型（２０１）は鋳型中心軸（２２０）がほぼ水平になるように保持されている。合金溶湯（２５５）が凝固鋳塊（２１６）となるように、筒状鋳型（２０１）の内部には、筒状鋳型（２０１）の強制冷却手段、筒状鋳型（２０１）の出口には凝固鋳塊（２１６）の強制冷却手段が配設されている。図２では、凝固鋳塊（２１６）を強制冷却する手段の例として、冷却水シャワー装置（２０５）が設けられている。筒状鋳型（２０１）の出口の近くには、強制冷却された凝固鋳塊（２１６）が一定速度で引き出されて連続的に鋳造されるように引出駆動装置（図示せず。）が設置されている。さらに、引き出されたアルミニウム合金連続鋳造棒を所定の長さに切断する同調切断機（図示せず。）が配設されている。
図２に示すように、筒状鋳型（２０１）は、鋳型中心軸（２２０）がほぼ水平状態になるように保持され、鋳型冷却水キャビティ（２０４）内に冷却水（２０２）を通して鋳型壁面を冷却することによって筒状鋳型（２０１）内に充満した柱状金属溶湯（２１５）の熱を筒状鋳型（２０１）に接触する面から奪ってその表面に凝固殻を形成する鋳型の強制冷却手段と、鋳型出口側端末において凝固鋳塊（２１６）に直接冷却水を当てるように冷却水シャワー装置（２０５）から冷却水を放出して鋳型内の柱状金属溶湯（２１５）を凝固させる強制冷却手段を有した筒状鋳型である。さらに、筒状鋳型（２０１）は、その冷却水シャワー装置（２０５）の噴出口と反対側の一端は耐火物製板状体（２１０）を介してタンディッシュ（２５０）に接続されている。図２では、冷却水供給管（２０３）を介して筒状鋳型（２０１）を強制冷却するための冷却水、凝固鋳塊（２１６）を強制冷却するための冷却水を供給しているが、それぞれ別々に冷却水を供することもできる。
筒状鋳型（２０１）の強制冷却手段、冷却水シャワー装置（２０５）は、制御信号によってそれぞれ動作を制御できることが好ましい。
筒状鋳型（２０１）の強制冷却手段、冷却水シャワー装置（２０５）は、制御信号によってそれぞれ動作を制御できることが好ましい。
冷却水シャワー装置（２０５）の噴出口の中心軸の延長線が鋳造された凝固鋳塊（２１６）表面に当たる位置から、筒状鋳型（２０１）と耐火物製板状体（２１０）との接触面までの長さを有効モールド長（図４の符号Ｌ参照。）と言い、この有効モールド長Ｌは１５ｍｍ〜７０ｍｍであるのが好ましい。それは、アルミニウム合金連続鋳造棒の中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部が充分に形成されるからである。この有効モールド長Ｌが、１５ｍｍ未満では、良好な皮膜が形成されない等から鋳造不可となり、７０ｍｍを超えると、強制冷却の効果が無く、鋳型壁による凝固が支配的になって、筒状鋳型（２０１）と合金溶湯（２５５）もしくは凝固殻との接触抵抗が大きくなって、鋳肌に割れが生じたり、鋳型内部で千切れたりする等、鋳造が不安定になるので好ましくない。
筒状鋳型（２０１）の材質はアルミニウム、銅、もしくはそれらの合金から選ばれる１種または２種以上の組み合わせであるのが好ましい。熱伝導性、耐熱性、機械強度の点から材質の組み合わせを選ぶことができる。
さらに、筒状鋳型（２０１）の合金溶湯（２５５）と接触する面にリング状に、自己潤滑性を保有した浸透性多孔質材（２２２）を装填した鋳型であるのが好ましい。リング状とは、筒状鋳型（２０１）の内壁面（２２１）の円周方向の全体に装着した状態である。浸透性多孔質材（２２２）の通気度が０．００５〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０３〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕［より好ましくは０．００７〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０２〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕。］であるのが好ましい。装着する浸透性多孔質材（２２２）の厚さは特に限定されないが、２ｍｍ〜１０ｍｍ（より好ましくは３ｍｍ〜８ｍｍ。）であることが好ましい。それは、アルミニウム合金連続鋳造棒の中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部が充分に形成されるからである。浸透性多孔質材（２２２）として、例えば、通気度が０．００８〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０１２〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕の黒鉛を用いることができる。ここで、通気度とは、５ｍｍの厚さの試験片に対して圧力２（ｋｇ／ｃｍ2）の空気の毎分の通気量を測定したものである。
有効モールド長Ｌのうち５ｍｍ〜１５ｍｍに浸透性多孔質材（２２２）が装着されている筒状鋳型（２０１）を用いることが好ましい。それは、アルミニウム合金連続鋳造棒の中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部が充分に形成されるからである。耐火物製板状体（２１０）、筒状鋳型（２０１）、浸透性多孔質材（２２２）の合わせ面にはＯリング（２１３）を配設するのが好ましい。
筒状鋳型（２０１）の半径方向断面の内壁の形状は、円状以外に、三角形や矩形断面形状もしくは対称軸や対称面を持たない異形断面形状を有した形状でも良い。あるいは、中空鋳塊を成形する場合は、鋳型内部に中子を保持したものでも良い。そして、筒状鋳型（２０１）は、両端が開放した筒状鋳型であって、耐火物製板状体（２１０）に穿設された注湯口（２１１）を介して一端から筒状内部へ合金溶湯（２５５）が進入し、他端から凝固鋳塊（２１６）が押し出、または引き出される。
鋳型内壁面は凝固鋳塊（２１６）の引出し方向に向けて鋳型中心軸（２２０）と０度〜３度（より好ましくは０度〜１度。）の仰角で形成されている。仰角０度未満では凝固鋳塊（２１６）が筒状鋳型（２０１）から引き出される際に鋳型出口で抵抗を受けるために鋳造が不可能となり、一方、３度を越えると、鋳型内壁面の柱状金属溶湯（２１５）への接触が不充分になり、合金溶湯（２５５）や凝固殻から筒状鋳型（２０１）への抜熱効果が低下することによって凝固が不十分となる。その結果、鋳塊表面に再溶融肌が生じ、または、鋳型端部から未凝固の合金溶湯（２５５）が噴出するなどの鋳造トラブルにつながる可能性が高くなるので好ましくない。
タンディッシュ（２５０）は、外部の溶解炉等によって規定の合金成分に調整されたアルミニウム合金溶湯を受ける溶湯流入部（２５１）、溶湯保持部（２５２）、筒状鋳型（２０１）への流出部（２５３）から構成されている。タンディッシュ（２５０）は、合金溶湯（２５５）の液面レベル（２５４）を筒状鋳型（２０１）上面よりも高い位置に維持し、かつ、多連鋳造の場合には、各筒状鋳型（２０１）に合金溶湯（２５５）を安定的に分配するものである。タンディッシュ（２５０）内の溶湯保持部（２５２）に保持された合金溶湯（２５５）は耐火物製板状体（２１０）に設けられた注湯口（２１１）から筒状鋳型（２０１）に注湯されている。
溶解炉またはタンディッシュ（２５０）は、投入量を制御信号で制御できるＣａ投入装置を備えているのが好ましい。
溶解炉またはタンディッシュ（２５０）は、投入量を制御信号で制御できるＣａ投入装置を備えているのが好ましい。
耐火物製板状体（２１０）は、タンディッシュ（２５０）と筒状鋳型（２０１）とを隔てるためのものであり、耐火断熱性を備えた材質を用いることができ、例えば、（株）ニチアス製ルミボード、フォセコ（株）製インシュラル、イビデン（株）製ファイバーブランケットボードを挙げることができる。耐火物製板状体（２１０）は注湯口（２１１）を形成できるような形状を有している。注湯口（２１１）は耐火物製板状体（２１０）が筒状鋳型（２０１）の内壁面（２２１）より内側に張り出した部分に１個または１個以上形成することができる。
符号２０８は流体を供給する流体供給管である。流体としては潤滑流体を挙げることができる。流体は、気体、液体潤滑材から選ばれるいずれか１種または２種以上の流体とすることができる。気体、液体潤滑材の供給管は別々に設けることが好ましい。流体供給管（２０８）から加圧供給された流体は環状通路（２２４）を通って筒状鋳型（２０１）と耐火物製板状体（２１０）との間の隙間に供給される。筒状鋳型（２０１）が耐火物製板状体（２１０）に面する部位に２００μｍ以下の隙間が形成されているのが好ましい。この隙間は、合金溶湯（２５５）が差し込まない程度で、流体が、筒状鋳型（２０１）の内壁面（２２１）へ流出できる程度の大きさである。図２に示した形態では、環状通路（２２４）は筒状鋳型（２０１）に装着された浸透性多孔質材（２２２）の外周面側に対峙して穿設され、流体はかけられた圧力によって浸透性多孔質材（２２２）の内部に浸透して合金溶湯（２５５）と接触する浸透性多孔質材（２２２）の全面に送られ、筒状鋳型（２０１）の内壁面（２２１）に供給される。液体潤滑材は加熱されて分解気体となって、筒状鋳型（２０１）の内壁面（２２１）に供給される場合もある。
その結果、筒状鋳型（２０１）の浸透性多孔質面と、柱状金属溶湯（２１５）本体外周面及び凝固殻外周面と間の潤滑を良くすることができる。浸透性多孔質材（２２２）をリング状に装着することにより、より良好な潤滑効果が得られ、中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を容易に鋳造することができる。
供給された気体、液体潤滑材、液体潤滑材の分解した気体から選ばれるいずれか１種または２種以上により、隅部空間（２３０）が形成される。
本発明の製造方法について説明する。
図２において、タンディッシュ（２５０）中の合金溶湯（２５５）は耐火物製板状体（２１０）を経て、鋳型中心軸（２２０）がほぼ水平になるように保持された筒状鋳型（２０１）に供給され、筒状鋳型（２０１）の出口で強制冷却されて凝固鋳塊（２１６）となる。凝固鋳塊（２１６）は筒状鋳型（２０１）の出口近くに設置された引出駆動装置によって一定速度で引き出されるため、連続的に鋳造されてアルミニウム合金連続鋳造棒になる。引き出されたアルミニウム合金連続鋳造棒は同調切断機によって所定の長さに切断される。
図２において、タンディッシュ（２５０）中の合金溶湯（２５５）は耐火物製板状体（２１０）を経て、鋳型中心軸（２２０）がほぼ水平になるように保持された筒状鋳型（２０１）に供給され、筒状鋳型（２０１）の出口で強制冷却されて凝固鋳塊（２１６）となる。凝固鋳塊（２１６）は筒状鋳型（２０１）の出口近くに設置された引出駆動装置によって一定速度で引き出されるため、連続的に鋳造されてアルミニウム合金連続鋳造棒になる。引き出されたアルミニウム合金連続鋳造棒は同調切断機によって所定の長さに切断される。
このとき、成分組成、溶湯の温度は、中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するように設定してアルミニウム合金連続鋳造棒を鋳造する。これにより、柱状金属溶湯（２１５）の凝固界面（２１７）の状態が安定し、隅部空間（２３０）の状態が安定すると考えられ、その結果、安定した鋳造運転ができる。筒状鋳型（２０１）の有効モールド長Ｌを、中心角が３０度以上の側面の表面にＳｉリッチ組織部を有するように設定することもできる。
タンディッシュ（２５０）内に貯留するアルミニウム合金の合金溶湯（２５５）の組成について説明する。
組成は、Ｓｉを７質量％〜１４質量％（より好ましくは８質量％〜１３質量％。さらに好ましくは１２質量％〜１３質量％。）含有、金属Ｃａを０．００３質量％以上（より好ましくは０．００３質量％〜０．０４質量％、さらに好ましくは０．００３質量％〜０．０３質量％。）含有したアルミニウム合金溶湯であるのが好ましい。他の成分としてはＦｅが０．１質量％〜０．５質量％、Ｃｕが２．０質量％〜９．０質量％、Ｍｎが０質量％〜０．５質量％、Ｍｇが０．２質量％〜１．０質量％であるのが好ましい。
組成は、Ｓｉを７質量％〜１４質量％（より好ましくは８質量％〜１３質量％。さらに好ましくは１２質量％〜１３質量％。）含有、金属Ｃａを０．００３質量％以上（より好ましくは０．００３質量％〜０．０４質量％、さらに好ましくは０．００３質量％〜０．０３質量％。）含有したアルミニウム合金溶湯であるのが好ましい。他の成分としてはＦｅが０．１質量％〜０．５質量％、Ｃｕが２．０質量％〜９．０質量％、Ｍｎが０質量％〜０．５質量％、Ｍｇが０．２質量％〜１．０質量％であるのが好ましい。
特に、Ｓｉを８質量％〜１３質量％含有するものは、鋳塊中のＡｌとＳｉが微細な層状構造を構成するため、機械的特性に優れ、かつ、硬質なＳｉにより耐摩耗性が向上するために好ましい。
ここで、Ｃａの合金中の含有量と添加量との関係について説明する。
不可避的に混入するＣａが存在する場合、合金中の含有量として分析によって得られる値に現れるＣａ量は、（１）原料から不可避的に混入するＣａ（混入源は主に原料として使用される金属Ｓｉ。）と、（２）溶湯に添加するＣａとの総計である。例えば、Ｃａ無添加の鋳塊において検出されるものは原料から不可避的に混入するＣａであり、添加した場合はそれとの差分が添加したＣａの量となる。
不可避的に混入するＣａが存在する場合、合金中の含有量として分析によって得られる値に現れるＣａ量は、（１）原料から不可避的に混入するＣａ（混入源は主に原料として使用される金属Ｓｉ。）と、（２）溶湯に添加するＣａとの総計である。例えば、Ｃａ無添加の鋳塊において検出されるものは原料から不可避的に混入するＣａであり、添加した場合はそれとの差分が添加したＣａの量となる。
本発明では、合金中に含有されるＣａ量が０．００３質量％以上であることが好ましい。特に、添加するＣａ量が０．００３質量％以上であることがより好ましい。鋳塊中の添加したＣａ量と不可避Ｃａ量との合計値は、０．００４質量％以上が好ましく、さらに好ましいのは０．００４質量％〜０．０５質量％、０．００５質量％〜０．０５質量％であることがより好ましい。それは、Ｓｉリッチ組織部の形成が促進されると共に、鋳塊中のＳｉ粒子が微細化するため、機械的特性が向上するからである。
不可避混入のＣａは原料の金属Ｓｉに含まれた状態で混入するため、ケイ酸カルシウムの形態をしていると考えられ、一方、添加したＣａは酸化物を形成することなくアルミニウム合金溶湯中に存在すると考えられるので、Ｓｉリッチ組織部の形成が促進されると共に、鋳塊中のＳｉ粒子を微細化させるためには、添加するＣａ量が０．００３質量％以上、より好ましくは０．００３質量％〜０．０３質量％であることが好ましいと考えられる。
添加するＣａは純度が９９．９質量％以上の金属Ｃａであるのが好ましい。形状は粒状であるのが作業上好ましい。Ｃａ以外の元素について一通りの成分調整が終了したのちに、粒状のＣａを溶湯中に投入する。投入の際に酸化防止のためアルミ箔で包んだ状態で投入するのが好ましい。
鋳塊の合金成分の組成比は、例えば、ＪＩＳ Ｈ １３０５に記載されているような光電測光式発光分光分析装置（装置例：日本島津製作所製ＰＤＡ−５５００）による方法で確認できる。
タンディッシュ（２５０）内に貯留された合金溶湯（２５５）の液面レベル（２５４）の高さと、筒状鋳型（２０１）の上側の内壁面（２２１）との高さの差を０ｍｍ〜２５０ｍｍ（より好ましくは５０ｍｍ〜１７０ｍｍ。）とするのが好ましい。それは、筒状鋳型（２０１）内に供給される合金溶湯（２５５）の圧力と潤滑油および潤滑油が気化したガスとが好適にバランスするために鋳造性が安定し、中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を容易に製造できるからである。タンディッシュ（２５０）内の合金溶湯（２５５）の液面レベル（２５４）の高さを測定してモニターするためにレベルセンサーを設けることにより、精度良く上記差を管理して所定の値に維持することができる。
液体潤滑材は、潤滑油である植物油を用いることができる。例えば、菜種油、ひまし油、サラダ油を挙げることができる。これらは環境への悪影響が小さいので好ましい。
潤滑油供給量は０．０５ｍＬ／分〜５ｍＬ／分（より好ましくは０．１ｍＬ／分〜１ｍＬ／分。）であるのが好ましい。それは、アルミニウム合金連続鋳造棒の中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部が充分に形成されるからである。供給量が過少だと、潤滑不足によって凝固鋳塊（２１６）のブレークアウトが発生し、供給量が過多だと、余剰分が凝固鋳塊（２１６）中に混入して内部欠陥となるためである。
筒状鋳型（２０１）から凝固鋳塊（２１６）を引抜く速度である鋳造速度は２００ｍｍ／分〜１５００ｍｍ／分（より好ましくは４００ｍｍ／分〜１０００ｍｍ／分。）であるのが好ましい。それは、アルミニウム合金連続鋳造棒の中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部が充分に形成され、その結果、製造条件の変動による鋳造性の悪化が起こらず、かつ、大きな冷却速度によって鋳塊組織を微細均一にすることができるからである。
冷却水シャワー装置（２０５）から放出される冷却水量は鋳型当り５Ｌ／分〜３０Ｌ／分（より好ましくは２５Ｌ／分〜３０Ｌ／分。）であるのが好ましい。冷却水量が過少だと、アルミニウム合金連続鋳造棒の中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部の形成が不充分となり、その結果ブレークアウトが生じたり、凝固鋳塊（２１６）表面が再溶融して不均一な組織が形成され、内部欠陥として残存する恐れがある。一方、冷却水量が過多だと、筒状鋳型（２０１）の抜熱が大き過ぎて鋳造不可になるためである。
タンディッシュ（２５０）内から筒状鋳型（２０１）へ流入する合金溶湯（２５５）の平均温度は、６００℃〜７５０℃（より好ましくは６４０℃〜６８０℃。）であるのが、アルミニウム合金連続鋳造棒の中心における角（中心角）が３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部が充分に形成されるので好ましい。合金溶湯（２５５）の温度が低すぎると、筒状鋳型（２０１）およびそれ以前で粗大な晶出物を形成して凝固鋳塊（２１６）内部に内部欠陥として取り込まれる。一方、合金溶湯（２５５）の温度が高すぎると、合金溶湯（２５５）中に大量の水素ガスが取り込まれ、凝固鋳塊（２１６）中にポロシティーとして取り込まれ、内部欠陥となるからである。
図５は本発明に係るアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置５０１の、一例の概略構成図である。
製造装置５０１は、アルミニウム合金溶湯を生成する溶解炉５０２と、この溶解炉５０２内へＣａを供給するＣａ投入装置５０３と、溶解炉５０２からアルミニウム合金溶湯が供給される、図２に示した構成の鋳造装置５０４と、この鋳造装置５０４で鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒１０１を鋳造装置５０４から引き出す引出駆動装置５０５と、鋳造装置５０４で鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒１０１の表面に形成されたＳｉリッチ組織部の範囲を検出して検出信号を出力する検出部５０６と、鋳造装置５０４で鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒１０１を組成分析してＣａ量測定データ信号を出力する分析部５０７と、予め設定された判定条件と検出部５０６および分析部５０７からの出力信号とを比較し、比較した判定信号を出力する判定部５０８と、この判定部５０８などの出力に基づき、予め設定された判定条件内になるように、各部を制御する制御部５０９とを有している。分析部５０７は省略も可能である。そして、制御部５０９は分散させて配置することも可能である。
製造装置５０１は、アルミニウム合金溶湯を生成する溶解炉５０２と、この溶解炉５０２内へＣａを供給するＣａ投入装置５０３と、溶解炉５０２からアルミニウム合金溶湯が供給される、図２に示した構成の鋳造装置５０４と、この鋳造装置５０４で鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒１０１を鋳造装置５０４から引き出す引出駆動装置５０５と、鋳造装置５０４で鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒１０１の表面に形成されたＳｉリッチ組織部の範囲を検出して検出信号を出力する検出部５０６と、鋳造装置５０４で鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒１０１を組成分析してＣａ量測定データ信号を出力する分析部５０７と、予め設定された判定条件と検出部５０６および分析部５０７からの出力信号とを比較し、比較した判定信号を出力する判定部５０８と、この判定部５０８などの出力に基づき、予め設定された判定条件内になるように、各部を制御する制御部５０９とを有している。分析部５０７は省略も可能である。そして、制御部５０９は分散させて配置することも可能である。
なお、溶解炉５０２は、ヒーター（図示省略。）および温度検出器（図示省略。）を備え、ヒーターが制御部５０９で制御されることによって炉内の温度を所定の温度に保ち、温度検出器で炉内温度を検出して制御部５０９へ出力する。また、図示は省略されているが、Ｃａを除くアルミニウム合金溶湯を生成するための金属を溶解炉５０２へ供給する各投入装置（図示省略。）が設けられている。そして、各投入装置およびＣａ投入装置５０３は、投入機構（図示省略。）および投入量検出器（図示省略。）を備え、各投入機構が制御部５０９で制御されることによって各金属を溶解炉５０２へ投入すると共に、その投入量を投入量検出器で検出して制御部５０９へ出力する。また、鋳造装置５０４は、潤滑手段（図示省略。）、各冷却手段（図示省略。）および各温度検出器（図示省略。）を備え、潤滑手段および各冷却手段が制御部５０９で制御されることによってアルミニウム合金溶湯を冷却してアルミニウム合金連続鋳造棒１０１とすると共に、各温度検出器でタンディッシュ内および筒状鋳型の温度を検出して制御部５０９へ出力する。また、引出駆動装置５０５は、引出速度を検出する速度検出器を備え、制御部５０９で制御されることによってアルミニウム合金連続鋳造棒１０１を鋳造装置５０４から引き出し、速度検出器（図示省略。）で引出速度を検出して制御部５０９へ出力する。
検出部５０６は、例えば、アルミニウム合金連続鋳造棒１０１のＳｉリッチ組織部が他の部分と表面性状が異なることに着目し、その差を検出できる検出器であれば、いずれの検出器も用いることができる。例えば、Ｓｉリッチ組織部は、その表面が光沢を有していたり、その表面のざらつき具合が異なっているので、それらを検出するため、例えば、反射率、表面粗さなどを検出する検出器を挙げることができる。特に、光学式、超音波式、静電容量式などの検出器を用いると、非接触で検出できるので好ましい。検出器は、Ｓｉリッチ組織部の範囲を検出するので、上記性状を有する検査対象のアルミニウム合金連続鋳造棒１０１の表面全体をカバーするか検査範囲を走査する機能を有していることが必要である。
検出部５０６からは、アルミニウム合金連続鋳造棒１０１のＳｉリッチ組織部の検出位置と表面性状の検出結果に対応した検出信号が出力され、判定部５０８へ送られる。
検出部５０６からは、アルミニウム合金連続鋳造棒１０１のＳｉリッチ組織部の検出位置と表面性状の検出結果に対応した検出信号が出力され、判定部５０８へ送られる。
判定部５０８には、予め判定条件が設定されており、検出部５０６からのＳｉリッチ組織部に係わる検出信号と比較したり、分析部５０７からの分析結果、すなわち、Ｃａ量測定データ信号と比較する。例えば、表面性状検出結果に差が生じた箇所をＳｉリッチ組織部と他の部分との境界と判定してＳｉリッチ組織部の範囲を検出する処理を施すものとすることができる。さらに、判定部５０８は、判定条件と検出信号を比較判定し、その比較判定した結果に基づいた鋳造条件を制御する制御信号（鋳造条件調整信号）を制御部５０９へフィードバックする制御機能を備えている。
上記信号処理、判定処理、条件設定処理は、アナログ信号を用いても良いし、デジタル信号で実現しても良い。
上記Ｓｉリッチ組織部の判定条件としては、上述の如くアルミニウム合金連続鋳造棒１０１の側面の表面の中心角３０度以上に対応する範囲の反射率または表面粗さを用いることができる。
上記Ｓｉリッチ組織部の判定条件としては、上述の如くアルミニウム合金連続鋳造棒１０１の側面の表面の中心角３０度以上に対応する範囲の反射率または表面粗さを用いることができる。
鋳造の制御対象としては、アルミニウム合金溶湯温度、鋳造速度を挙げることができる。従って、検出部５０６で検出した鋳造装置５０４で鋳造されたアルミニウム合金連続鋳造棒１０１の検出信号に基づいて、例えば、アルミニウム合金溶湯温度を上げることで、光沢部を有する部分の範囲を広くすることができる。その理由は、アルミニウム合金溶湯温度と凝固温度との温度差が凝固状態に差を与え、その結果、光沢部の形成を制御できるからと推定される。鋳造速度にも同様の作用があるものと推定される。アルミニウム合金溶湯温度は、溶解炉５０２の加熱温度、タンディッシュへの供給途中の保温加熱、タンディッシュでの保温加熱などを制御することで調整できる。鋳造速度は、鋳型の強制冷却、冷却水シャワー装置からの冷却水量、引出駆動装置５０５の引抜き速度、アルミニウム合金溶湯温度を調整できる装置を用いて調整できる。
鋳造の制御対象に、さらにＣａ添加量を加えると、鋳造条件の設定の自由度が増すので好ましい。なお、Ｃａを添加する手段としては、図５に示すように、溶解炉５０２へ原材料を投入する各投入装置（図示省略。）にＣａ投入装置５０３を併設することにより、原材料とＣａの投入量を組み合わせて容易に制御することができる。そしてその作用は、Ｃａ添加により凝固温度が下がり、溶湯温度と凝固温度との温度差を変えられるので凝固状態に差を与えることができ、その結果、光沢部の形成を制御できるからと推定される。タンディッシュに直接Ｃａを添加しても、同様に効果は得られる。
より精度良くＣａ添加量を管理するために、鋳造品を組成分析して得られたＣａ量測定結果のデータを判定部５０８へ転送する分析部５０７を設け、Ｓｉリッチ組織部の範囲の判定結果とＣａ添加量のデータを基にして、溶湯温度、鋳造速度、Ｃａ添加量を制御するのが好ましい。Ｃａ添加量を確実に０．００３質量％以上としてＳｉリッチ組織部の範囲を制御することができるからである。
組成分析法としては、Ｃａの検出ができるものであれば良く、鋳造直後の表面から分析できるもの、または、試料を取り出してオフラインで測定するものでも良い。測定時間が１時間以内のものであるものが好ましい。Ｃａ量測定には、例えば、発光分光分析法を挙げることができる。
より精度良くＣａ添加量を管理するために、鋳造品を組成分析して得られたＣａ量測定結果のデータを判定部５０８へ転送する分析部５０７を設け、Ｓｉリッチ組織部の範囲の判定結果とＣａ添加量のデータを基にして、溶湯温度、鋳造速度、Ｃａ添加量を制御するのが好ましい。Ｃａ添加量を確実に０．００３質量％以上としてＳｉリッチ組織部の範囲を制御することができるからである。
組成分析法としては、Ｃａの検出ができるものであれば良く、鋳造直後の表面から分析できるもの、または、試料を取り出してオフラインで測定するものでも良い。測定時間が１時間以内のものであるものが好ましい。Ｃａ量測定には、例えば、発光分光分析法を挙げることができる。
本装置を用いると、中心における角（中心角）が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、容易に製造することができる。
そして、アルミニウム合金連続鋳造棒の上部表面に形成されるＳｉリッチ組織部が焼き付き、ブレークアウトを抑制することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒を安定して製造することができる。
また、本装置を用いたアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法は、溶湯温度と凝固温度との温度差を制御することにより、または、溶湯温度と凝固温度との温度差と、筒状鋳型から引き出すアルミニウム合金連続鋳造棒の引出速度を制御することにより、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、容易に製造することができる。
そして、アルミニウム合金連続鋳造棒の上部表面に形成されるＳｉリッチ組織部が焼き付き、ブレークアウトを抑制することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒を安定して製造することができる。
そして、アルミニウム合金連続鋳造棒の上部表面に形成されるＳｉリッチ組織部が焼き付き、ブレークアウトを抑制することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒を安定して製造することができる。
また、本装置を用いたアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法は、溶湯温度と凝固温度との温度差を制御することにより、または、溶湯温度と凝固温度との温度差と、筒状鋳型から引き出すアルミニウム合金連続鋳造棒の引出速度を制御することにより、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、容易に製造することができる。
そして、アルミニウム合金連続鋳造棒の上部表面に形成されるＳｉリッチ組織部が焼き付き、ブレークアウトを抑制することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒を安定して製造することができる。
次に、この発明の実施例について説明するが、この発明は実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〜実施例４〕
１２質量％のＳｉを含有するアルミニウム合金に金属Ｃａを０．００３質量％（実施例１）、０．００６質量％（実施例２）、０．０１質量％（実施例３）、０．０３質量％（実施例４）添加した合金溶湯を、図２に示した装置を用いて、直径３０ｍｍのビレットに水平連続鋳造した。浸透性多孔質鋳型には通気率０．０１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕の黒鉛を用いた。鋳造条件を次に示す。
（１）タンディッシュ内溶湯レベルと鋳型内壁上面とのレベル差：１５０ｍｍ
（２）潤滑油：菜種油
（３）潤滑油供給量：０．２ｍＬ／分
（４）鋳造速度：９００ｍｍ／分
（５）冷却水供給量：２５Ｌ／分
（６）タンディッシュ内溶湯温度平均：６６０℃
〔実施例１〜実施例４〕
１２質量％のＳｉを含有するアルミニウム合金に金属Ｃａを０．００３質量％（実施例１）、０．００６質量％（実施例２）、０．０１質量％（実施例３）、０．０３質量％（実施例４）添加した合金溶湯を、図２に示した装置を用いて、直径３０ｍｍのビレットに水平連続鋳造した。浸透性多孔質鋳型には通気率０．０１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕の黒鉛を用いた。鋳造条件を次に示す。
（１）タンディッシュ内溶湯レベルと鋳型内壁上面とのレベル差：１５０ｍｍ
（２）潤滑油：菜種油
（３）潤滑油供給量：０．２ｍＬ／分
（４）鋳造速度：９００ｍｍ／分
（５）冷却水供給量：２５Ｌ／分
（６）タンディッシュ内溶湯温度平均：６６０℃
〔比較例１〕
金属Ｃａの添加を行わない以外は実施例１と同一条件で水平連続鋳造を実施した。
金属Ｃａの添加を行わない以外は実施例１と同一条件で水平連続鋳造を実施した。
実施例１〜実施例４と比較例１について、図６に、横軸を運転時間とし、縦軸に鋳造トラブル頻度（３０分単位中のトラブル発生回数。）の状態を示した。鋳造トラブルとは、ブレークアウトやチギレによる鋳造運転の停止を示し、鋳造運転停止後にはただちに鋳型を交換し再スタートした。
図６において、折れ線（丸白抜きの折れ線）６Ａは実施例１、折れ線（三角白抜きの折れ線）６Ｂは実施例２、折れ線（四角白抜きの折れ線）６Ｃは実施例３、折れ線（アスタリスクの折れ線）６Ｄは実施例４、折れ線（黒丸の折れ線）６Ｅは比較例１を示す。
図６において、折れ線（丸白抜きの折れ線）６Ａは実施例１、折れ線（三角白抜きの折れ線）６Ｂは実施例２、折れ線（四角白抜きの折れ線）６Ｃは実施例３、折れ線（アスタリスクの折れ線）６Ｄは実施例４、折れ線（黒丸の折れ線）６Ｅは比較例１を示す。
実施例１〜実施例４は各々実操業ののべ１００回の運転において、鋳造状態が安定し、合金溶湯の吹き出しやちぎれなどの操業トラブルの発生を低減することができた。得られたアルミニウム合金連続鋳造棒は外周面の上部に強い金属光沢を有する部分を含む極めて平滑な鋳肌を呈し、鋳塊内部には空洞欠陥が存在していなかった。
この金属光沢部について、その組織を観察したところ、面積占有率にして５０％未満の初晶α−Ａｌを含有する微細Ｓｉ組織を呈していることが分かった。
比較例１の鋳造では、実操業ののべ１００回の運転において、鋳造状態は不安定であり、また、鋳肌の表面状態に変動があった。アルミニウム合金連続鋳造棒の鋳型内面への焼き付きやアルミニウム合金連続鋳造棒のちぎれ、あるいは、ちぎれによる鋳型からの合金溶湯の吹き出しが発生し、その度運転を停止して、潤滑油供給量、鋳造速度の少なくとも片方の調整を行う必要があり、生産効率が悪かった。また、得られたアルミニウム合金連続鋳造棒の表面を肉眼で観察したところ、上面の鋳肌には周期的なうろこ状模様、下面の鋳肌には大小の焼き付きが観察され、表面の異常状態が鋳塊内部深くまで影響していた。
実施例１〜実施例４と比較例１について、合金の組成の分析結果を表１に、Ｓｉリッチ組織部の測定結果を表２、表３に示す。
〔実施例５〜実施例８〕
１２質量％のＳｉ、４質量％のＣｕ、０．５質量％のＭｇを含有するアルミニウム合金に金属Ｃａを０．００３質量％（実施例５）、０．００６質量％（実施例６）、０．０１質量％（実施例７）、０．０３質量％（実施例８）添加した溶湯を、図２に示した装置を用いて、直径５０ｍｍのビレットに水平連続鋳造した。浸透性多孔質鋳型には通気率０．０１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕の黒鉛を用いた。鋳造条件を次に示す。
（１）タンディッシュ内溶湯レベルと鋳型内壁上面とのレベル差：１７０ｍｍ
（２）潤滑油：菜種油
（３）潤滑油供給量：０．３ｍＬ／分
（４）鋳造速度：９００ｍｍ／分
（５）冷却水供給量：３０Ｌ／分
（６）タンディッシュ内溶湯温度平均：６６０℃
１２質量％のＳｉ、４質量％のＣｕ、０．５質量％のＭｇを含有するアルミニウム合金に金属Ｃａを０．００３質量％（実施例５）、０．００６質量％（実施例６）、０．０１質量％（実施例７）、０．０３質量％（実施例８）添加した溶湯を、図２に示した装置を用いて、直径５０ｍｍのビレットに水平連続鋳造した。浸透性多孔質鋳型には通気率０．０１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕の黒鉛を用いた。鋳造条件を次に示す。
（１）タンディッシュ内溶湯レベルと鋳型内壁上面とのレベル差：１７０ｍｍ
（２）潤滑油：菜種油
（３）潤滑油供給量：０．３ｍＬ／分
（４）鋳造速度：９００ｍｍ／分
（５）冷却水供給量：３０Ｌ／分
（６）タンディッシュ内溶湯温度平均：６６０℃
〔比較例２〕
金属Ｃａの添加を行わない以外は実施例５と同一条件で水平連続鋳造を実施した。
金属Ｃａの添加を行わない以外は実施例５と同一条件で水平連続鋳造を実施した。
実施例５〜実施例８と比較例２について、図７に、横軸を運転時間とし、縦軸に鋳造トラブル頻度の状態を示した。
図７において、折れ線（丸白抜きの折れ線）７Ａは実施例５、折れ線（三角白抜きの折れ線）７Ｂは実施例６、折れ線（四角白抜きの折れ線）７Ｃは実施例７、折れ線（アスタリスクの折れ線）７Ｄは実施例８、折れ線（黒丸の折れ線）７Ｅは比較例２を示す。
図７において、折れ線（丸白抜きの折れ線）７Ａは実施例５、折れ線（三角白抜きの折れ線）７Ｂは実施例６、折れ線（四角白抜きの折れ線）７Ｃは実施例７、折れ線（アスタリスクの折れ線）７Ｄは実施例８、折れ線（黒丸の折れ線）７Ｅは比較例２を示す。
実施例５〜実施例８での連続鋳造結果は実施例１と同様に鋳造欠陥の激減した良好なものであった。のべ１００回の鋳造において鋳造状態が極めて安定し、合金溶湯の吹き出しやちぎれなどの操業トラブルを低減することができた。
また、鋳肌上面に形成される強い金属光沢を有する部分について硬度の測定を行った。金属Ｃａを添加した実施例５〜実施例８の鋳塊表面の硬度は、添加しない比較例２のものに比べて相対的に高くなっていた。また、金属Ｃａを添加したものに見られた金属光沢部の硬度は、その他の部分と比較して高く、これが鋳型上方の潤滑過多による冷却不十分な部分に形成されることにより、鋳塊上部からの吹き出しを抑制できたと考えられる。
この金属光沢部について、その組織を観察したところ、面積占有率にして５０％未満の初晶α−Ａｌを含有する微細Ｓｉ組織を呈していることが分かった。
これに対し、比較例２の鋳造ではのべ１００回の鋳造において、鋳造状態は不安定であり、また、鋳肌の表面状態に変動があった。アルミニウム合金連続鋳造棒の鋳型内面への焼き付きや鋳造棒のちぎれ、あるいは、ちぎれによる鋳型からの合金溶湯の吹き出しが発生し、その度運転を停止して、潤滑油供給量、鋳造速度の少なくとも片方の調整を行う必要があり、生産効率が悪かった。比較例２の金属Ｃａ無添加のものについては、上面の鋳肌は周期的なうろこ状模様を呈し、その組織はＳｉリッチ組織は確認できず、鋳塊内部の組織と差異のないものであった。
実施例５〜実施例８と比較例２について、合金の組成の分析結果を表１に、Ｓｉリッチ組織部の測定結果を表２、表３に示す。
実施例１〜実施例８の微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径の測定結果を表４に示す。
〔実施例９〜実施例１２〕
通気度が、０．００８〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例９）、０．０１２〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例１０）、０．００１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例１１）、０．１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例１２）である浸透性多孔質材を用いた以外は実施例５と同一条件で水平連続鋳造を実施した。
実施例９、実施例１０は実施例５と同等の結果を得られた。実施例１１では、運転を停止するトラブルの急増はなかったが、潤滑効果が不充分となり、鋳肌表面に焼き付きが発生したり、鋳塊が千切れたり、運転が不安定となる傾向があった。実施例１２では、運転を停止するトラブルの急増はなかったが、潤滑油が過多状態となり、冷却不十分による湯抜けや、鋳肌や鋳塊内部への介在物の巻き込みが発生し、運転が不安定となる傾向があった。
通気度が、０．００８〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例９）、０．０１２〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例１０）、０．００１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例１１）、０．１〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕（実施例１２）である浸透性多孔質材を用いた以外は実施例５と同一条件で水平連続鋳造を実施した。
実施例９、実施例１０は実施例５と同等の結果を得られた。実施例１１では、運転を停止するトラブルの急増はなかったが、潤滑効果が不充分となり、鋳肌表面に焼き付きが発生したり、鋳塊が千切れたり、運転が不安定となる傾向があった。実施例１２では、運転を停止するトラブルの急増はなかったが、潤滑油が過多状態となり、冷却不十分による湯抜けや、鋳肌や鋳塊内部への介在物の巻き込みが発生し、運転が不安定となる傾向があった。
以上述べた実施形態では、（１）中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いる水平連続鋳造法で製造されるアルミニウム合金連続鋳造棒であって、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するようにした。
また、（２）上記（１）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、Ｓｉリッチ組織部が、半径方向断面の元素分布において面積占有率で５０％未満の初晶α−Ａｌを含有する微細Ｓｉ組織とするようにした。
（３）上記（２）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜５μｍとした。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、Ｓｉを７質量％〜１４質量％含有するようにした。
（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、Ｃａを少なくとも０．００３質量％以上含有するようにした。
（６）上記（２）乃至（５）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、表面粗さＲｍａｘが５０μｍ以下であって表面に鋳造後のピーリング工程によるツールマーク欠陥が残らないようにした。
（７）アルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法であって、溶湯温度と凝固温度との温度差を制御することにより、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、製造するようにした。
（８）アルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法であって、溶湯温度と凝固温度との温度差と、筒状鋳型から引き出すアルミニウム合金連続鋳造棒の引出速度を制御することにより、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、製造するようにした。
（９）上記（７）または（８）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、Ｓｉを７質量％〜１４質量％、Ｃａを少なくとも０．００３質量％以上含有するアルミニウム合金溶湯を原料とし、鋳造条件の鋳造速度を２００ｍｍ／ｍｉｎ〜１５００ｍｍ／ｍｉｎ、筒状鋳型に流入するアルミニウム合金溶湯の温度をそのアルミニウム合金の液相線以上とし、材質がＡｌ、Ｃｕもしくはそれらの合金から選ばれる１種または２種以上の組み合わせであって、１５ｍｍ〜７０ｍｍの有効モールド長を有する筒状鋳型を用いるようにした。
（１０）上記（９）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、アルミニウム合金溶湯が、Ｃａを少なくとも０．００３質量％以上添加したものである。
（１１）上記（１０）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、添加するＣａが、純度９９．９質量％以上の金属Ｃａであるようにした。
（１２）上記（８）乃至（１１）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、アルミニウム合金溶湯と接触する内面に、通気度が０．００５〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０３〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕である浸透性多孔質材が、リング状に装着してある筒状鋳型を用いるようにしている。
（１３）上記（１２）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、有効モールド長のうち５ｍｍ〜１５ｍｍに浸透性多孔質材が装着されている筒状鋳型を用いるようにした。
（１４）アルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、溶解炉から供給されるアルミニウム合金溶湯を、筒状鋳型および冷却手段を備えた鋳造部で凝固鋳塊とした後、この凝固鋳塊を筒状鋳型から引出駆動部でほぼ水平に引き出してアルミニウム合金連続鋳造棒を製造するアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、筒状鋳型から引き出したアルミニウム合金連続鋳造棒に形成されたＳｉリッチ組織部の範囲を検出する検出部と、この検出部からの検出信号と予め設定された判定条件とを比較して判定する判定部と、この判定部からの判定信号に基づき、検出部からの検出信号が予め設定された判定条件内になるように溶解炉の溶湯温度、鋳造部の冷却手段、引出駆動部の引出速度を制御する制御部とを設けるようにしている。
（１５）上記（１４）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、判定部からの判定信号に基づき、検出部からの検出信号が予め設定された判定条件内になるように制御部によって制御されるＣａ投入部を設けるようにした。
また、（１６）上記（１５）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒を組成分析して得られたＣａ量測定データ信号を判定部へ出力する分析部を設け、制御部は、Ｃａ量測定データ信号と予め設定された判定条件とを比較した判定部からの判定信号に基づき、Ｃａ量が予め設定された判定条件内になるようにＣａ投入部を制御するようにした。
また、（２）上記（１）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、Ｓｉリッチ組織部が、半径方向断面の元素分布において面積占有率で５０％未満の初晶α−Ａｌを含有する微細Ｓｉ組織とするようにした。
（３）上記（２）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜５μｍとした。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、Ｓｉを７質量％〜１４質量％含有するようにした。
（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、Ｃａを少なくとも０．００３質量％以上含有するようにした。
（６）上記（２）乃至（５）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒において、表面粗さＲｍａｘが５０μｍ以下であって表面に鋳造後のピーリング工程によるツールマーク欠陥が残らないようにした。
（７）アルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法であって、溶湯温度と凝固温度との温度差を制御することにより、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、製造するようにした。
（８）アルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法であって、溶湯温度と凝固温度との温度差と、筒状鋳型から引き出すアルミニウム合金連続鋳造棒の引出速度を制御することにより、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するアルミニウム合金連続鋳造棒を、製造するようにした。
（９）上記（７）または（８）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、Ｓｉを７質量％〜１４質量％、Ｃａを少なくとも０．００３質量％以上含有するアルミニウム合金溶湯を原料とし、鋳造条件の鋳造速度を２００ｍｍ／ｍｉｎ〜１５００ｍｍ／ｍｉｎ、筒状鋳型に流入するアルミニウム合金溶湯の温度をそのアルミニウム合金の液相線以上とし、材質がＡｌ、Ｃｕもしくはそれらの合金から選ばれる１種または２種以上の組み合わせであって、１５ｍｍ〜７０ｍｍの有効モールド長を有する筒状鋳型を用いるようにした。
（１０）上記（９）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、アルミニウム合金溶湯が、Ｃａを少なくとも０．００３質量％以上添加したものである。
（１１）上記（１０）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、添加するＣａが、純度９９．９質量％以上の金属Ｃａであるようにした。
（１２）上記（８）乃至（１１）のいずれか１つに記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、アルミニウム合金溶湯と接触する内面に、通気度が０．００５〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０３〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕である浸透性多孔質材が、リング状に装着してある筒状鋳型を用いるようにしている。
（１３）上記（１２）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、有効モールド長のうち５ｍｍ〜１５ｍｍに浸透性多孔質材が装着されている筒状鋳型を用いるようにした。
（１４）アルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、溶解炉から供給されるアルミニウム合金溶湯を、筒状鋳型および冷却手段を備えた鋳造部で凝固鋳塊とした後、この凝固鋳塊を筒状鋳型から引出駆動部でほぼ水平に引き出してアルミニウム合金連続鋳造棒を製造するアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、筒状鋳型から引き出したアルミニウム合金連続鋳造棒に形成されたＳｉリッチ組織部の範囲を検出する検出部と、この検出部からの検出信号と予め設定された判定条件とを比較して判定する判定部と、この判定部からの判定信号に基づき、検出部からの検出信号が予め設定された判定条件内になるように溶解炉の溶湯温度、鋳造部の冷却手段、引出駆動部の引出速度を制御する制御部とを設けるようにしている。
（１５）上記（１４）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、判定部からの判定信号に基づき、検出部からの検出信号が予め設定された判定条件内になるように制御部によって制御されるＣａ投入部を設けるようにした。
また、（１６）上記（１５）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造装置において、鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒を組成分析して得られたＣａ量測定データ信号を判定部へ出力する分析部を設け、制御部は、Ｃａ量測定データ信号と予め設定された判定条件とを比較した判定部からの判定信号に基づき、Ｃａ量が予め設定された判定条件内になるようにＣａ投入部を制御するようにした。
１０１ アルミニウム合金連続鋳造棒
１０２ アルミニウム合金連続鋳造棒の中心
１０３ 中心角
１０４ Ｓｉリッチ組織部
２０１ 筒状鋳型
２０２ 冷却水
２０３ 冷却水供給管
２０４ 鋳型冷却水キャビティ
２０５ 冷却水シャワー装置
２０８ 流体供給管
２１０ 耐火物製板状体
２１１ 注湯口
２１３ Ｏリング
２１５ 柱状金属溶湯
２１６ 凝固鋳塊
２１７ 凝固界面
２２０ 鋳型中心軸
２２１ 筒状鋳型の内壁面
２２２ 浸透性多孔質材
２２４ 環状通路
２３０ 隅部空間
２５０ タンディッシュ
２５１ 溶湯流入部
２５２ 溶湯保持部
２５３ 筒状鋳型への流出部
２５４ 合金溶湯の液面レベル
２５５ 合金溶湯
３０２ Ｓｉリッチ組織部の厚さ
３０３ 初晶α−Ａｌ
３０４ Ｓｉ粒子
３０６ 試料用小片
５０１ 製造装置
５０２ 溶解炉
５０３ Ｃａ投入装置
５０４ 鋳造装置
５０５ 引出駆動装置
５０６ 検出部
５０７ 分析部
５０８ 判定部
５０９ 制御部
Ｌ 有効モールド長
１０２ アルミニウム合金連続鋳造棒の中心
１０３ 中心角
１０４ Ｓｉリッチ組織部
２０１ 筒状鋳型
２０２ 冷却水
２０３ 冷却水供給管
２０４ 鋳型冷却水キャビティ
２０５ 冷却水シャワー装置
２０８ 流体供給管
２１０ 耐火物製板状体
２１１ 注湯口
２１３ Ｏリング
２１５ 柱状金属溶湯
２１６ 凝固鋳塊
２１７ 凝固界面
２２０ 鋳型中心軸
２２１ 筒状鋳型の内壁面
２２２ 浸透性多孔質材
２２４ 環状通路
２３０ 隅部空間
２５０ タンディッシュ
２５１ 溶湯流入部
２５２ 溶湯保持部
２５３ 筒状鋳型への流出部
２５４ 合金溶湯の液面レベル
２５５ 合金溶湯
３０２ Ｓｉリッチ組織部の厚さ
３０３ 初晶α−Ａｌ
３０４ Ｓｉ粒子
３０６ 試料用小片
５０１ 製造装置
５０２ 溶解炉
５０３ Ｃａ投入装置
５０４ 鋳造装置
５０５ 引出駆動装置
５０６ 検出部
５０７ 分析部
５０８ 判定部
５０９ 制御部
Ｌ 有効モールド長
Claims (6)
- 中心軸がほぼ水平に保持され、強制冷却手段を有した筒状鋳型を用いるアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法であって、
前記筒状鋳型の上方の部分に対応した部分に、中心角が少なくとも３０度以上の側面の表面に厚さ１８μｍ以上のＳｉリッチ組織部を有するように、および、このＳｉリッチ組織部が、半径方向断面の元素分布において面積占有率にして５０％未満の初晶α−Ａｌを含有する微細Ｓｉ組織となるように、溶湯温度と凝固温度との温度差と、筒状鋳型から引き出すアルミニウム合金連続鋳造棒の引出速度を制御し、かつ、原料から不可避的に混入するＣａと添加するＣａとの総計で少なくとも０．００３質量％以上となるようにアルミニウム合金溶湯中のＣａ含有量を制御してアルミニウム合金連続鋳造棒を製造する、
ことを特徴とするアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。 - アルミニウム合金溶湯は、Ｓｉを７質量％〜１４質量％含有し、
鋳造条件の鋳造速度を２００ｍｍ／ｍｉｎ〜１５００ｍｍ／ｍｉｎ、筒状鋳型に流入するアルミニウム合金溶湯の温度をそのアルミニウ合金の液相線以上とし、
材質がＡｌ、Ｃｕもしくはそれらの合金から選ばれる１種または２種以上の組み合わせであって、１５ｍｍ〜７０ｍｍの有効モールド長を有する筒状鋳型を用いることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。 - 前記微細Ｓｉ組織に含まれるＳｉ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜５μｍとなるようにすることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
- 添加するＣａが、純度９９．９質量％以上の金属Ｃａであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
- アルミニウム合金溶湯と接触する内面に、通気度が０．００５〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕〜０．０３〔Ｌ／（ｃｍ2×ｍｉｎ）〕である浸透性多孔質材が、リング状に装着してある筒状鋳型を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
- 有効モールド長のうち５ｍｍ〜１５ｍｍに浸透性多孔質材が装着されている筒状鋳型を用いることを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
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