JP4655994B2 - Vertical casting apparatus for aluminum and vertical casting method using this casting apparatus - Google Patents

Vertical casting apparatus for aluminum and vertical casting method using this casting apparatus Download PDF

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本発明は、アルミニウムを連続的に鋳造する竪型連続鋳造装置およびこの鋳造装置を用いた竪型連続鋳造方法に関するものである。   The present invention relates to a vertical continuous casting apparatus for continuously casting aluminum and a vertical continuous casting method using the casting apparatus.

一般に、アルミニウムはアルミニウム合金の連続鋳造に用いられるこの種の竪型連続鋳造装置(D.C連続鋳造装置)は、溶湯をその周囲から強制冷却する上型と、徐々に下降することにより前記上型内で凝固する鋳塊を連続的に引き出す下型とを備え、前記上型内の溶湯の湯面高さをフロートによってコントロール(フロート鋳造)し、上型の底部に設けた吐出口から冷却水を前記鋳塊に向けて噴射することにより鋳塊を急冷するようにしている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Generally, this type of vertical continuous casting apparatus (DC continuous casting apparatus) used for continuous casting of an aluminum alloy has an upper mold for forcibly cooling the molten metal from its surroundings, and the upper mold by gradually lowering the upper mold. It has a lower mold that continuously draws out the ingot that solidifies in the mold, controls the height of the molten metal in the upper mold by float (float casting), and cools it from the discharge port provided at the bottom of the upper mold The ingot is rapidly cooled by spraying water toward the ingot (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

このような竪型連続鋳造装置において、吐出口から噴射された冷却水が鋳塊に掛かる高さから上型内の湯面までの距離(以下、「有効モールド長さ」という)を短くすればする程、一般的に鋳造品(以下、「ビレット」という)の表面の逆偏析相が薄くなり平滑な表面が得られることが知られている。すなわち、強制冷却されて凝固する鋳塊のうち表層部は冷却水で冷却された上型で間接的に冷却されることにより徐冷凝固するため、この徐冷部分は比較的粗い結晶組織となり易い。一方、冷却水が当たって直接冷却され凝固する部分は、急冷部分となるため比較的微細な組織となり易い。このため、有効モールド長さが長くなるとそれに伴ってビレット表層部の粗い結晶組織(不健全部)の厚さが増大する(特許文献1)。また、上型との接触により、凝固した鋳塊は収縮し、上型から離れてしまう。そうすると、上型と鋳塊の間に空気層ができ、上型からの冷却が弱くなる。その際、有効モールド長さが長いと冷却が弱い状態が長くなるので、表層部が再溶解し、表面粗さが粗くなり外観品質を低下させる場合がある。   In such a vertical continuous casting apparatus, if the distance from the height at which the cooling water sprayed from the discharge port is applied to the ingot to the molten metal surface in the upper mold (hereinafter referred to as “effective mold length”) is shortened. It is known that the reverse segregation phase of the surface of a cast product (hereinafter referred to as “billette”) generally becomes thinner and a smoother surface can be obtained. That is, in the ingot that is solidified by forced cooling, the surface layer portion is gradually cooled and solidified by being indirectly cooled by the upper mold cooled by cooling water, so this gradually cooled portion tends to have a relatively coarse crystal structure. . On the other hand, the portion that is directly cooled and solidified by the contact with the cooling water becomes a rapidly cooled portion, and thus tends to have a relatively fine structure. For this reason, when the effective mold length is increased, the thickness of the coarse crystal structure (unhealthy portion) of the billet surface layer portion is increased accordingly (Patent Document 1). In addition, the solidified ingot contracts due to contact with the upper mold and leaves the upper mold. As a result, an air layer is formed between the upper die and the ingot, and cooling from the upper die is weakened. At this time, if the effective mold length is long, the state where the cooling is weak becomes long, so that the surface layer portion is redissolved, the surface roughness becomes rough, and the appearance quality may be deteriorated.

このような理由から、有効モールド長さを可及的短くすることが好ましい。しかし、その場合単に有効モールド長さを短くすると凝固が溶湯上部でも起こり、湯面高さが低くなり、フロートが下がって冷却水の吐出口に近くなり、フロートが凝固した鋳塊の急冷部分に接触して固着するため、鋳造することができなくなるという問題が生じる。このため、有効モード長さを短くするには限界があった。   For these reasons, it is preferable to make the effective mold length as short as possible. However, in that case, if the effective mold length is simply shortened, solidification will occur even at the top of the molten metal, the molten metal surface height will be lowered, the float will be lowered and close to the cooling water discharge port, and the float will solidify in the rapidly cooled part of the ingot Since it contacts and adheres, the problem that it becomes impossible to cast arises. For this reason, there is a limit to shortening the effective mode length.

このような問題を解決するための対策として、本出願人は前記特許文献1に記載されている連続鋳造用鋳型を提案した。この連続鋳造用鋳型は、上端に鍔を一体に備えた筒状体からなる耐火リングを上型の上端開口部内に装着したものである。このような鋳型によれば、耐リングによって有効モールド長さを事実上短縮することができるため、微細な組織で平滑な表面を得ることができるとしている。   As a measure for solving such a problem, the present applicant has proposed a continuous casting mold described in Patent Document 1. In this continuous casting mold, a refractory ring made of a cylindrical body integrally provided with a ridge at the upper end is mounted in the upper end opening of the upper mold. According to such a mold, the effective mold length can be substantially shortened by the ring-proof, so that a smooth surface can be obtained with a fine structure.

特開2000−15399号公報JP 2000-15399 A 特開平3−452号公報JP-A-3-452 特開平2−307649号公報JP-A-2-307649

低融点元素(Pb,Bi,Sn等)が添加されている切削用アルミニウム合金等の難鋳造性合金をフロート鋳造する場合、低融点元素が鋳塊の表面にしみ出す。そのため、他のアルミニウム合金と比べ、上記した鋳塊表層部の不良が特に発生し易い。   When a difficult-to-cast alloy such as an aluminum alloy for cutting to which a low melting point element (Pb, Bi, Sn, etc.) is added is float cast, the low melting point element oozes out to the surface of the ingot. Therefore, inferiority of the above-described ingot surface layer portion is particularly likely to occur as compared with other aluminum alloys.

これに対して、上記した特許文献1の鋳造装置によれば、耐火リングによって有効モールド長さを事実上短縮できるためフロート鋳造に比べて鋳塊の表面性状を向上させることができる。しかし、実際に実施してみた結果、その効率は十分ではなく、また確実性ないし再現性に欠け表面性状のバラツキが大きいという問題があった。その理由は、鋳塊が上型の内壁面に接触することにより鋳塊の表面性状が粗くなることに起因するものと考えられる。   On the other hand, according to the casting apparatus of the above-mentioned patent document 1, since the effective mold length can be substantially shortened by the refractory ring, the surface property of the ingot can be improved as compared with the float casting. However, as a result of actual implementation, the efficiency is not sufficient, and there is a problem that the surface property is largely uneven due to lack of certainty or reproducibility. The reason is considered to be that the surface property of the ingot becomes rough when the ingot comes into contact with the inner wall surface of the upper mold.

そこで、本発明者らが鋭意検討したところ、特許文献1の鋳造において、特定の条件を満たすと鋳塊が上型の内壁面に実質的に接触しないようにすることが可能であり、その結果表面性状の良い鋳塊が得られることが判った。これは、本発明者が新たに見出した知見である。そこで、さらに研究した結果、上型に装着されている耐火材の下端開口部側の内壁面に下方に向かって拡径化するテーパ面を形成し、このテーパ面の傾斜角度と、前記上型の内壁面から前記テーパ面の下端までの水平距離と、冷却水の吐出口から噴射された冷却水が鋳塊に掛かる高さ位置から前記耐火材の下端までの垂直距離を最適な寸法に設定すると、一般のアルミニウムはもとより低融点元素(Pb,Bi,Sn等)が添加されている切削用アルミニウム合金等の難鋳造性合金であっても、凝固した鋳塊を上型の内壁面に実質的に接触させずに引き出すことができ、表面性状の良好な鋳塊を鋳造することができることを見出した。   Therefore, the present inventors diligently studied, and in the casting of Patent Document 1, it is possible to prevent the ingot from substantially contacting the inner wall surface of the upper mold when a specific condition is satisfied. It was found that an ingot having a good surface property can be obtained. This is a finding newly found by the present inventors. Therefore, as a result of further research, a tapered surface that expands downward is formed on the inner wall surface on the lower end opening side of the refractory material that is attached to the upper mold, and the inclination angle of the tapered surface and the upper mold The horizontal distance from the inner wall surface to the lower end of the tapered surface and the vertical distance from the height position where the cooling water sprayed from the cooling water discharge port is applied to the ingot to the lower end of the refractory material are set to optimum dimensions. Then, even if it is a difficult-to-cast alloy such as a cutting aluminum alloy to which low melting point elements (Pb, Bi, Sn, etc.) are added as well as general aluminum, the solidified ingot is substantially formed on the inner wall surface of the upper mold. It has been found that an ingot having a good surface property can be cast without being brought into contact with each other.

本発明は上記した従来の技術による問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、表面性状がきわめて良好な鋳造品を鋳造することができる竪型連続鋳造装置およびこの鋳造装置を用いた竪型連続鋳造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and an object of the present invention is to provide a vertical continuous casting apparatus capable of casting a cast product having a very good surface property and the casting apparatus. Another object of the present invention is to provide a vertical continuous casting method using the above.

上記目的を達成するために本発明に係るアルミニウムの竪型連続鋳造装置は、内部に溶湯が投入される鋳込空間と冷却水を通す中空部を形成し、底部に前記中空部内の冷却水を斜め下方でかつ内側に向けて噴射する吐出口を有し、前記鋳込空間内の溶湯をその周囲から強制的に冷却する上型と、この上型の前記鋳込空間内に上方から嵌挿されたあるいは上部に設置された中空状の耐火材と、前記上型の下部に位置して徐々に下降することにより前記上型内で凝固する鋳塊を前記上型の下方に連続的に引き出す下型とからなる鋳型とを備えた竪型連続鋳造装置において、前記耐火材の下端開口部側は、鋳塊の形状と略相似し、内周面に下方に向かって拡径化するテーパ面を形成し、このテーパ面の傾斜角度を45°〜80°とし、前記上型の内壁面から前記テーパ面の下端までの水平距離を2〜50mmとし、前記吐出口から噴射される前記冷却水が前記鋳塊に掛かる高さ位置から前記耐火材の下面までの垂直距離を5〜80mmに設定したものである。   In order to achieve the above object, an aluminum vertical casting apparatus according to the present invention forms a casting space into which molten metal is introduced and a hollow portion through which cooling water passes, and the cooling water in the hollow portion is formed at the bottom. An upper mold that has a discharge port that injects obliquely downward and inward, forcibly cools the molten metal in the casting space from its periphery, and is inserted into the casting space of the upper mold from above A hollow refractory material placed on or above the upper mold and an ingot that solidifies in the upper mold by being gradually lowered at the lower position of the upper mold are continuously drawn below the upper mold. In the vertical continuous casting apparatus provided with a mold composed of a lower mold, the lower end opening side of the refractory material is substantially similar to the shape of the ingot, and is a tapered surface that expands downward on the inner peripheral surface. And the inner wall of the upper mold has an inclined angle of 45 ° to 80 °. The horizontal distance from the surface to the lower end of the tapered surface is 2 to 50 mm, and the vertical distance from the height position where the cooling water sprayed from the discharge port is applied to the ingot to the lower surface of the refractory material is 5 to 80 mm. Is set.

また、本発明の請求項2に係るアルミニウムの竪型連続鋳造装置は、前記上型の底部に冷却水の吐出口を設ける代わりに、上型の下方に冷却水の吐出口を設けたものである。   Further, the vertical casting apparatus for aluminum casting according to claim 2 of the present invention is provided with a cooling water discharge port below the upper mold instead of providing a cooling water discharge port at the bottom of the upper mold. is there.

また、本発明の請求項3に係るアルミニウムの竪型連続鋳造装置は、前記耐火材の熱伝導率を50W/m・K以下としたものである。   Moreover, the vertical casting apparatus for vertical casting of aluminum according to claim 3 of the present invention is such that the thermal conductivity of the refractory material is 50 W / m · K or less.

また、本発明の請求項4に係るアルミニウムの竪型連続鋳造装置は、前記耐火材が、珪酸カルシウム、ファイバーセラミックス、アルミナ・シリカ系モールド材、溶融シリカのうちのいずれか1つ以上を主成分とするものである。なお、耐火材は、2種以上の耐火材を組合わせたものを用いてもよい。   Further, in the vertical casting apparatus for aluminum according to claim 4 of the present invention, the refractory material is mainly composed of at least one of calcium silicate, fiber ceramics, alumina / silica mold material, and fused silica. It is what. The refractory material may be a combination of two or more refractory materials.

また、本発明の請求項5に係る竪型連続鋳造方法は、上記竪型連続鋳造装置を用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金を鋳造する方法であって、定常時の下型の下降速度を20〜500mm/minに設定してアルミニウムまたはアルミニウム合金を鋳造するものである。   A vertical continuous casting method according to claim 5 of the present invention is a method of casting aluminum or an aluminum alloy using the vertical continuous casting apparatus, wherein the lower mold lowering speed in a steady state is 20 to 500 mm. / Min is set to cast aluminum or an aluminum alloy.

また、本発明の請求項6に係るアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法は、上記竪型連続鋳造装置を用いた鋳造方法であって、Pb、Sn、Biのうちのいずれか1種以上を0.2質量%以上含むアルミニウム合金を鋳造するものである。   Moreover, the vertical casting method of the aluminum alloy according to claim 6 of the present invention is a casting method using the vertical casting apparatus, and any one or more of Pb, Sn, and Bi is set to 0. . Cast aluminum alloy containing 2% by mass or more.

また、本発明の請求項7に係るアルミニウムの竪型連続鋳造方法は、前記竪型連続鋳造装置を用いた鋳造方法であって、Cuを5.0〜6.5質量%含み、Pb、Sn、Biのうちのいずれか1種以上を0.2質量%以上含み、残りがアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム合金を鋳造するものである。   Moreover, the vertical casting method for aluminum according to claim 7 of the present invention is a casting method using the vertical casting apparatus, and includes 5.0 to 6.5 mass% of Cu, Pb, Sn. , Bi contains 0.2% by mass or more of any one of Bi, and the remainder is casted from an aluminum alloy composed of aluminum and inevitable impurities.

さらに、本発明の請求項8に係るアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法は、前記竪型連続鋳造装置を用いた鋳造方法であって、Siを2〜4質量%、Cuを0.2〜0.8質量%、Mgを0.4〜1.6質量%、Crを0.05〜0.6質量%、Tiを0.02〜0.25質量%含み、残りがアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム合金を鋳造するものである。   Furthermore, the vertical casting method of an aluminum alloy according to claim 8 of the present invention is a casting method using the vertical casting apparatus, wherein Si is 2 to 4% by mass and Cu is 0.2 to 0. .8% by mass, Mg: 0.4 to 1.6% by mass, Cr: 0.05 to 0.6% by mass, Ti: 0.02 to 0.25% by mass, with the remainder consisting of aluminum and inevitable impurities It casts an aluminum alloy.

アルミニウムまたはアルミニウム合金の連続鋳造において、鋳塊の表面性状が悪くなる主な原因は鋳型と鋳塊の接触による。すなわち、溶湯は強制冷却され凝固すると収縮して鋳塊となり上型から離れる。上型から離れると上型と鋳塊との間に空気の層ができ、このため上型からの冷却能力が低下する。そうすると未だ凝固していない溶湯内部の熱により、鋳塊表面が再溶解することがある。そして、再溶解した溶湯は鋳型の内壁面に接触して冷えると再び凝固するため表面を粗くしてしまう。さらに、凝固した直後の鋳塊の表面は、きわめて柔らかく、鋳型との摩擦が大きいと鋳塊の表面が傷ついてしまう。特に、このような再溶解は快削用合金のようにPb、Sn、Bi等の低融点元素を含むアルミニウム合金に多く起きる。また、Siはアルミニウム合金の強度を向上させる元素であるが、2質量%を超えると固相と液相の共存温度域が狭くなるので、再溶解によるメタル漏れが発生しやすくなる。   In the continuous casting of aluminum or aluminum alloy, the main cause of the deterioration of the surface properties of the ingot is the contact between the mold and the ingot. That is, when the molten metal is forcibly cooled and solidified, it contracts to become an ingot and leaves the upper mold. When separated from the upper mold, an air layer is formed between the upper mold and the ingot, and the cooling capacity from the upper mold is reduced. Then, the ingot surface may be remelted by the heat inside the molten metal that has not yet solidified. Then, when the remelted molten metal comes into contact with the inner wall surface of the mold and cools down, it solidifies again and roughens the surface. Further, the surface of the ingot immediately after solidification is very soft, and if the friction with the mold is large, the surface of the ingot is damaged. In particular, such remelting frequently occurs in aluminum alloys containing low melting point elements such as Pb, Sn, Bi, etc. like free-cutting alloys. Si is an element that improves the strength of the aluminum alloy. However, if it exceeds 2% by mass, the coexisting temperature range of the solid phase and the liquid phase becomes narrow, so that metal leakage due to remelting is likely to occur.

これに対して、本発明のように耐火材の下端側開口部の内壁面に下方に向かって拡径化する末広がり状のテーパ面を形成し、このテーパ面の傾斜角度を45°〜80°とし、上型の鋳込空間の内壁面から前記テーパ面の下端までの水平距離を2〜50mmとし、吐出口から噴射される冷却水が前記鋳塊に掛かる高さ位置から前記耐火材の下端までの垂直距離を5〜80mmに設定し、定常時の鋳造速度を20〜500mm/分にして鋳造すると、鋳造時に溶湯が表面張力で保持されて鋳込空間の内壁面にほとんど接触することなく凝固するため、凝固した後、冷却能が弱くなることがないので、再溶解するもともなく、また内壁面との摩擦による欠陥もなく、表面性状が優れた鋳造材を鋳造することができる。   On the other hand, as in the present invention, a tapered surface having a divergent shape that expands downward is formed on the inner wall surface of the opening on the lower end side of the refractory material, and the inclination angle of this tapered surface is 45 ° to 80 °. The horizontal distance from the inner wall surface of the casting space of the upper mold to the lower end of the tapered surface is 2 to 50 mm, and the lower end of the refractory material from the height position where cooling water sprayed from the discharge port is applied to the ingot When casting at a normal casting speed of 20 to 500 mm / min with a vertical distance of 5 to 80 mm, the molten metal is held by the surface tension during casting and hardly touches the inner wall surface of the casting space. Since it solidifies, the cooling capacity does not become weak after solidification, so that it is possible to cast a cast material having excellent surface properties without being re-dissolved and without defects due to friction with the inner wall surface.

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る竪型連続鋳造装置の一実施の形態を示す断面図、図2は同鋳造装置の要部を説明するための拡大断面図である。これらの図において、全体を符号1で示す竪型連続鋳造装置は、上型2と、下型3と、耐火材4と、フロート5等を備えている。なお、本実施の形態では、フロートを用いて鋳型に溶湯を供給しているが、ホットトップ鋳造のように溶湯を供給してもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a vertical continuous casting apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view for explaining a main part of the casting apparatus. In these drawings, a vertical continuous casting apparatus generally indicated by reference numeral 1 includes an upper mold 2, a lower mold 3, a refractory material 4, a float 5, and the like. In the present embodiment, the molten metal is supplied to the mold using a float, but the molten metal may be supplied as in hot top casting.

前記上型2は、アルミニウム、銅等によって中空の円環状に形成されており、内部にアルミニウムまたはアルミニウム合金(これらを総称して呼ぶときもアルミニウムという)の溶湯13が投入される鋳込空間11と、冷却水14が供給される中空部12が形成されている。また、この上型2の底面には前記中空部12内の冷却水14を斜め下方でかつ内側に向けて噴射するスリット状の吐出口16が形成されている。鋳込空間11は、上型2の中心孔で構成され上下に開放している。中空部12は、内・外壁17A,17Bと、環状の上板18Aおよび底板18Bとで囲まれた密閉空間である。吐出口16は、底板18Bの内周縁寄りに下端側開口部が上端側開口部よりも上型2の中心に近づくように斜めに形成されている。このような吐出口16は、連続したスリットであってもよいが、底板18Bの円周方向に不連続的に穿設した多数の小孔で形成したものであってもよい。   The upper mold 2 is formed in a hollow ring shape with aluminum, copper or the like, and a casting space 11 into which a molten metal 13 of aluminum or an aluminum alloy (also referred to as aluminum generically) is put. And the hollow part 12 to which the cooling water 14 is supplied is formed. Further, a slit-like discharge port 16 is formed on the bottom surface of the upper mold 2 to inject the cooling water 14 in the hollow portion 12 obliquely downward and inward. The casting space 11 is constituted by the center hole of the upper mold 2 and is opened up and down. The hollow portion 12 is a sealed space surrounded by the inner / outer walls 17A and 17B, and the annular upper plate 18A and the bottom plate 18B. The discharge port 16 is formed obliquely closer to the inner periphery of the bottom plate 18B so that the lower end opening is closer to the center of the upper mold 2 than the upper end opening. Such a discharge port 16 may be a continuous slit or may be formed by a large number of small holes that are discontinuously drilled in the circumferential direction of the bottom plate 18B.

前記下型3は、図示しないエアシリンダ等の昇降装置によって昇降する上下動自在なロッド3Aと、このロッド3Aの上端に一体に設けられた円盤状の下型本体3Bとで構成されている。下型本体3Bは、上型2の鋳込空間11の穴径と略等しい外径を有し、鋳造開始時には鋳込空間11の下端側開口部を閉塞しており、溶湯13の投入によって鋳造が開始されると、徐々に下降して固化した鋳塊21を上型2の下方に連続的に引き出すように構成されている。   The lower mold 3 is composed of a rod 3A that can be moved up and down by a lifting device such as an air cylinder (not shown), and a disc-shaped lower mold body 3B that is integrally provided at the upper end of the rod 3A. The lower mold body 3B has an outer diameter substantially equal to the hole diameter of the casting space 11 of the upper mold 2 and closes the lower end opening of the casting space 11 at the start of casting. Is started, the ingot 21 that has been gradually lowered and solidified is continuously drawn out below the upper mold 2.

前記耐火材4は、上型2の鋳込空間11内に上方から嵌挿されることにより、鋳込空間11の内壁面(上型2の内壁面ともいう)を覆う円筒部4Aと、この円筒部4Aの外周面上端部に一体に連設されたフランジ部4Bとで構成されている。円筒部4Aは、外径が鋳込空間11の穴径より小さく形成され、外周面下端部には環状突起22が一体に突設されている。この環状突起22は、円筒部4Aを鋳込空間11内に嵌挿することにより、鋳込空間11の内壁面に接触または近接して対向し、耐火材4の径方向の位置ずれを規制する。また、円筒部4Aの長さは、上型2の高さより短く設定されている。このため、鋳込空間11の内壁面下部は耐火材4によって覆われていない。一方、円筒部4Aの下端側開口部の内周面には、末広がり状のテーパ面23が形成されている。フランジ部4Bは、円筒部4Aが鋳込空間11内に嵌挿することにより上板18A上に載置される。なお、耐火材4と上型2の間の空間に周知の油滴機構を設けてもよい。   The refractory material 4 is inserted into the casting space 11 of the upper mold 2 from above, so that the cylindrical portion 4A that covers the inner wall surface of the casting space 11 (also referred to as the inner wall surface of the upper mold 2), and this cylinder It is comprised by the flange part 4B integrally connected by the outer peripheral surface upper end part of the part 4A. The cylindrical portion 4A is formed with an outer diameter smaller than the hole diameter of the casting space 11, and an annular protrusion 22 is integrally projected at the lower end portion of the outer peripheral surface. The annular protrusion 22 is opposed to or close to the inner wall surface of the casting space 11 by fitting the cylindrical portion 4 </ b> A into the casting space 11, and regulates the radial displacement of the refractory material 4. . Further, the length of the cylindrical portion 4A is set shorter than the height of the upper mold 2. For this reason, the lower part of the inner wall surface of the casting space 11 is not covered with the refractory material 4. On the other hand, a divergent tapered surface 23 is formed on the inner peripheral surface of the lower end side opening of the cylindrical portion 4A. The flange portion 4B is placed on the upper plate 18A by inserting the cylindrical portion 4A into the casting space 11. A well-known oil droplet mechanism may be provided in the space between the refractory material 4 and the upper mold 2.

このような耐火材4は、従来のホットトップ鋳造装置に用いられる耐火材のように上型にボルト等によって強固に固定されるものである必要はなく、従来のフロート鋳造装置の上型2の鋳込空間11に嵌挿するだけでよく、新しい鋳造装置を製造する必要はない。また、ホットトップ鋳造装置の耐火材を加工して本発明の鋳造装置1に用いてもよい。   Such a refractory material 4 does not need to be firmly fixed to the upper mold by bolts or the like as in the refractory material used in the conventional hot top casting apparatus, and is not the upper mold 2 of the conventional float casting apparatus. It is only necessary to insert into the casting space 11, and it is not necessary to manufacture a new casting apparatus. Moreover, you may process the refractory material of a hot top casting apparatus, and you may use it for the casting apparatus 1 of this invention.

耐火材4の材質としては、溶湯13の温度を低下させないために珪酸カルシウム、ファイバーセラミックス、アルミナ・シリカ系モールド材、溶融シリカのうちのいずれか1つ以上を主成分とする材料かまたは熱伝導率が50W/m・K以下の材料によって形成される。なお、耐火材4の熱伝導率は、溶湯と接触する部分の熱伝導率を意味する。   As the material of the refractory material 4, in order not to lower the temperature of the molten metal 13, it is a material mainly composed of at least one of calcium silicate, fiber ceramics, alumina / silica mold material, fused silica, or heat conduction. It is formed of a material having a rate of 50 W / m · K or less. In addition, the heat conductivity of the refractory material 4 means the heat conductivity of the part which contacts a molten metal.

前記フロート5は従来から広く知られているものであるから、ここではその構成等についての説明を省略する。   Since the float 5 has been widely known in the past, description of its configuration and the like is omitted here.

このような構造からなる竪型連続鋳造装置1は、特許文献1に示されている従来の鋳造装置と略同様に構成されたものではあるが、本発明においては特に溶湯13の強制冷却によって固化した鋳塊21が、上型2の孔壁である鋳込空間11の内壁面に実質的に接触しないようにするために、定常時の鋳造速度および各部の寸法(α、w1 ,w2 )を明確に特定した点を特長とするものであり、この点で特許文献1の従来装置と明確に異なっている。すなわち、鋳造時における鋳造速度(下型3の下降速度)については、20〜500mm/分とする。 The vertical continuous casting apparatus 1 having such a structure is configured in substantially the same manner as the conventional casting apparatus shown in Patent Document 1, but in the present invention, solidified by forced cooling of the molten metal 13 in particular. In order to prevent the cast ingot 21 from substantially contacting the inner wall surface of the casting space 11 that is the hole wall of the upper mold 2, the casting speed and the dimensions of each part (α, w 1 , w 2) ) Is clearly specified, and this point is clearly different from the conventional apparatus of Patent Document 1. That is, the casting speed during casting (the lowering speed of the lower mold 3) is set to 20 to 500 mm / min.

竪型連続鋳造装置1による連続鋳造においては、鋳造開始直後は、鋳造速度はゆっくりであるが、一定時間が経過した後は、速度を上げ、ある速度に達したら、そこからは一定の鋳造速度で鋳造を行う。この鋳造速度が一定の状態を定常時という。この定常時の鋳造速度を20mm/分以上にすると、溶湯13が上型2に接触していなくても鋳塊21が耐火材4に接触して保持された状態になるため鋳造が可能となる。鋳造速度を20mm/分未満にすると、溶湯が耐火材4の部分で凝固するようになるため好ましくない。また、鋳造速度が500mm/分を超えると速すぎて冷却が間に合わなくなり鋳造ができなくなるので好ましくない。   In continuous casting by the vertical continuous casting apparatus 1, the casting speed is slow immediately after the start of casting, but after a certain time has elapsed, the speed is increased, and after reaching a certain speed, the casting speed is constant. Casting with This constant casting speed is called steady state. When the casting speed at this steady state is set to 20 mm / min or more, casting can be performed because the ingot 21 is in contact with and held by the refractory material 4 even if the molten metal 13 is not in contact with the upper mold 2. . When the casting speed is less than 20 mm / min, the molten metal is solidified at the portion of the refractory material 4, which is not preferable. On the other hand, if the casting speed exceeds 500 mm / min, the cooling is too fast and the casting cannot be performed, which is not preferable.

また、本発明は、溶湯13および凝固した鋳塊21が上型2の内壁面に実質的に接触しないようにするために、耐火材4の下端側開口部の内壁面に末広がり状のテーパ面23を形成し、このテーパ面23の傾斜角度(水平面との交差角度)αを45°以上、80°以下の角度、より好ましくは60°≦α≦70°に設定している。このテーパ面23の角度αを45°未満にすると、冷却水14aの吹き上げを助長して鋳塊21にくびれが生じるため好ましくない。傾斜角度αを80°より大きくすると、表面張力により溶湯が保持できなくなるため好ましくない。テーパ面23の長さLとしては、10〜30mmの範囲内であることが好ましい。この範囲内であると、アルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯13が上型2の鋳込空間11の内壁面下部に接触し難くなる。   Further, the present invention provides a taper surface that is widened toward the inner wall surface of the lower end side opening of the refractory material 4 so that the molten metal 13 and the solidified ingot 21 do not substantially contact the inner wall surface of the upper mold 2. 23, and the inclination angle (intersection angle with the horizontal surface) α of the tapered surface 23 is set to an angle of 45 ° or more and 80 ° or less, more preferably 60 ° ≦ α ≦ 70 °. If the angle α of the tapered surface 23 is less than 45 °, it is not preferable because the cooling water 14a is blown up and the ingot 21 is constricted. If the inclination angle α is larger than 80 °, the molten metal cannot be held by the surface tension, which is not preferable. The length L of the tapered surface 23 is preferably within a range of 10 to 30 mm. Within this range, it becomes difficult for the molten metal 13 of aluminum or aluminum alloy to contact the lower part of the inner wall surface of the casting space 11 of the upper mold 2.

また、上型2の鋳込空間11の内壁面から前記テーパ面23の下端までの水平距離W1を2〜50mmとし、上型2の吐出口16から噴射される冷却水14aが鋳塊21の外周に掛かる高さ位置Pから耐火材4の下面までの垂直距離W2 を5〜80mmに設定している。 The horizontal distance W 1 from the inner wall surface of the casting space 11 of the upper mold 2 to the lower end of the tapered surface 23 is set to 2 to 50 mm, and the cooling water 14a injected from the discharge port 16 of the upper mold 2 is ingot 21. The vertical distance W 2 from the height position P to the outer periphery of the refractory material 4 to the lower surface of the refractory material 4 is set to 5 to 80 mm.

一方、特許文献1に示されている従来装置は、湯面高さが高くて耐火材の下端から上型の下端までの距離が長すぎるため、上型の空冷部が長くなり、溶湯13が上型の内壁面に接触して鋳肌が粗くなる。   On the other hand, the conventional apparatus shown in Patent Document 1 has a high molten metal surface height, and the distance from the lower end of the refractory material to the lower end of the upper mold is too long. The casting surface becomes rough by contacting the inner wall surface of the upper mold.

水平距離W1 を2mm未満にすると、溶湯13または鋳塊21が上型2の内壁面に接触してしまうため好ましくない。水平距離W1 を50mmより大きくすると、冷却水14aが鋳塊21に届きにくくなり、急冷効果が低下するため好ましくない。より好ましい水平距離W1 としては、3mm〜10mmである。 If the horizontal distance W 1 is less than 2 mm, the molten metal 13 or the ingot 21 comes into contact with the inner wall surface of the upper mold 2, which is not preferable. If the horizontal distance W 1 is greater than 50 mm, the cooling water 14a is difficult to reach the ingot 21 and the rapid cooling effect is reduced, which is not preferable. A more preferable horizontal distance W 1 is 3 mm to 10 mm.

垂直距離W2 を5mm未満にすると、耐火材4の円筒部4Aが長くなり、溶湯13がテーパ面23に接触した状態で固化するため好ましくない。垂直距離W2 を80mmより大きくすると、冷却水13aが鋳塊21の外周に掛かる高さ位置Pが下がり、冷却水14aによる急冷効果が低下するため好ましくない。より好ましい水平距離W2 としては、15mm〜35mmである。 If the vertical distance W 2 is less than 5 mm, the cylindrical portion 4A of the refractory material 4 becomes long, and the molten metal 13 is solidified in contact with the tapered surface 23, which is not preferable. If the vertical distance W 2 is larger than 80 mm, the height position P where the cooling water 13a is applied to the outer periphery of the ingot 21 is lowered, and the rapid cooling effect by the cooling water 14a is lowered, which is not preferable. More preferred horizontal distance W 2, is 15Mm~35mm.

このように、本発明においては、連続鋳造装置1の鋳造速度(下型の下降速度)を20〜500mm/分とし、テーパ面23の傾斜角度αを45°〜80°とし、上型2の内壁面からテーパ面23の下端までの水平距離W1 を2〜50mmとし、上型2の吐出口16から噴射される冷却水14aが鋳塊21の外周に掛かる高さ位置Pから耐火材4の下面までの垂直距離W2 を5〜80mmに設定したので、鋳造時に上型2の下方に引き出される鋳塊21が上型2の内壁面下部に接触することなく鋳塊21を引き出すことができる。すなわち、上型2内の溶湯13は下型本体3Bとの接触によって最下部から徐々に冷却されて凝固し鋳塊21となる。この鋳塊21は下型3の下降によって上型2の下方に徐々に引き出され、上型2から吐出された冷却水14aによって冷却されるようになる。このとき、溶湯13および凝固した直後の鋳塊21は柔らかくて表面張力で保持されているため、耐火材4の下方に引き出されても外側に広がって上型2の内壁面下部に接触するようなことがない。また、上型2の内壁面に接触しないことで冷却効果が急に弱くなることがなく、凝固した鋳塊21が溶湯13の熱によって再溶融することがない。また、上型2と鋳塊21の摩擦により、鋳塊表面が粗くなることがない。したがって、表面が粗くならず表面性状の優れたビレットを鋳造することができる。 Thus, in the present invention, the casting speed of the continuous casting apparatus 1 (lower mold lowering speed) is 20 to 500 mm / min, the inclination angle α of the taper surface 23 is 45 ° to 80 °, and the upper mold 2 The horizontal distance W 1 from the inner wall surface to the lower end of the taper surface 23 is 2 to 50 mm, and the refractory material 4 starts from a height position P at which the cooling water 14a injected from the discharge port 16 of the upper mold 2 is applied to the outer periphery of the ingot 21. Since the vertical distance W2 to the lower surface of the upper mold 2 is set to 5 to 80 mm, the ingot 21 pulled out below the upper mold 2 at the time of casting can be pulled out without contacting the lower part of the inner wall surface of the upper mold 2. it can. That is, the molten metal 13 in the upper mold 2 is gradually cooled and solidified from the lowermost portion by contact with the lower mold body 3 </ b> B to become an ingot 21. The ingot 21 is gradually pulled out below the upper mold 2 as the lower mold 3 is lowered, and is cooled by the cooling water 14 a discharged from the upper mold 2. At this time, since the molten metal 13 and the ingot 21 immediately after solidification are soft and held by surface tension, even if drawn out below the refractory material 4, it spreads outward and contacts the lower part of the inner wall surface of the upper mold 2. There is nothing. Further, since the cooling effect is not suddenly weakened by not contacting the inner wall surface of the upper mold 2, the solidified ingot 21 is not remelted by the heat of the molten metal 13. Further, the ingot surface does not become rough due to friction between the upper mold 2 and the ingot 21. Therefore, a billet having excellent surface properties can be cast without roughening the surface.

実験例[1]
α=66°、W1 =3mm、W2 =40mmとし、珪酸カルシウム製の耐火材4を用いた連続鋳造装置を製作し、この鋳造装置によって表1に示す組成のアルミニウム合金の連続鋳造を表2に示す鋳造条件でかつ無給油で行った。
Experimental example [1]
α = 66 °, W 1 = 3 mm, W 2 = 40 mm, a continuous casting apparatus using the refractory material 4 made of calcium silicate was manufactured, and the continuous casting of the aluminum alloy having the composition shown in Table 1 was represented by this casting apparatus. The casting conditions shown in Fig. 2 were carried out without lubrication.

鋳造されたビレット表面の写真を図3に示す。比較例として、表1に示す組成のアルミニウム合金を従来装置によってフロート鋳造およびホットトップ鋳造したビレット表面の写真を図4および図5にそれぞれ示す。従来装置による鋳造は給油しながら行った。これらの写真からも明らかなように、本発明による連続鋳造装置1によれば、無給油であっても従来装置で鋳造したビレットに比べて表面性状が優れたビレットを製造することができた。   A photograph of the cast billet surface is shown in FIG. As comparative examples, photographs of billet surfaces obtained by float casting and hot top casting of an aluminum alloy having the composition shown in Table 1 using a conventional apparatus are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. Casting by conventional equipment was performed while refueling. As is clear from these photographs, according to the continuous casting apparatus 1 according to the present invention, a billet having excellent surface properties compared to the billet cast by the conventional apparatus could be manufactured even without oil supply.

実験例[2]
試験番号1 α=90°、1 =3mm、W2 =40mm
試験番号2 α=66°、 1 =1mm、W2 =40mm
試験番号3 α=66°、W1 =3mm、 2 =85mm
本発明の条件から外れる試験番号1〜3の3つの連続鋳造装置を用意し、それぞれ前記表1に示す組成のアルミニウム合金を表2の鋳造条件で鋳造した。得られたビレットの表面写真を図6〜図8に示す。下線部が本発明の条件から外れる条件である。
Experimental example [2]
Test number 1 α = 90 °, W 1 = 3 mm, W 2 = 40 mm
Test number 2 α = 66 °, W 1 = 1 mm , W 2 = 40 mm
Test number 3 α = 66 °, W 1 = 3 mm, W 2 = 85 mm
Three continuous casting apparatuses with test numbers 1 to 3 deviating from the conditions of the present invention were prepared, and aluminum alloys having the compositions shown in Table 1 were cast under the casting conditions shown in Table 2. Surface photographs of the obtained billet are shown in FIGS. The underlined part is a condition deviating from the condition of the present invention.

試験番号1,2,3によって製造されたビレットは、いずれも表面に凹凸が現れ、実験例1において、本発明として鋳造したビレット(図3)と比較して凹凸が現れ粗くなっていることがわかる。また、再溶解の痕跡も見受けられる。   The billets manufactured by Test Nos. 1, 2, and 3 all have irregularities on the surface, and in Experimental Example 1, the irregularities appear and are rougher than the billet cast as the present invention (FIG. 3). Recognize. There is also evidence of redissolution.

次に、本発明による竪型連続鋳造装置1により鋳造することが好ましいアルミニウム合金材料と、その中に含まれている各元素について説明する。
竪型連続鋳造装置1に適したアルミニウム合金材料としては、Pb、Sn、Biのいずれか1種以上を0.2質量%以上含むものが好ましい(請求項6)。Pb、Sn、Biは、アルミニウム合金の切粉分断性を向上させる元素として知られている。これらの元素はアルミニウム合金に添加されると低融点の化合物を形成する。この低融点化合物が、切削加工の際に、切粉分断の基点となり、切粉分断性を向上させる作用を呈する。しかし、添加量が0.2質量%を超えるとこれら元素が表面にしみ出して従来の鋳造法では鋳造が困難となる。それに対して、本発明の鋳造法では、凝固した鋳塊を上型の内壁面に実質的に接触させずに鋳造できるので、表面性状の良好な鋳塊を鋳造することができる。なお、2質量%を超えて添加しても、それ以上は切粉分断性の向上は期待できないので、2質量%以下にすることが好ましい。
Next, an aluminum alloy material that is preferably cast by the vertical continuous casting apparatus 1 according to the present invention and each element contained therein will be described.
As an aluminum alloy material suitable for the vertical continuous casting apparatus 1, a material containing 0.2% by mass or more of any one or more of Pb, Sn, and Bi is preferable (Claim 6). Pb, Sn, and Bi are known as elements that improve the chip breaking property of the aluminum alloy. When these elements are added to the aluminum alloy, they form a low melting point compound. This low-melting-point compound serves as a starting point for chip breaking during cutting and exhibits an effect of improving chip breaking. However, if the added amount exceeds 0.2% by mass, these elements ooze out to the surface, and casting becomes difficult by the conventional casting method. On the other hand, in the casting method of the present invention, since the solidified ingot can be cast without substantially contacting the inner wall surface of the upper mold, an ingot having a good surface property can be cast. In addition, even if it adds exceeding 2 mass%, since the improvement of chip parting property cannot be expected beyond it, it is preferable to make it 2 mass% or less.

また、このようなアルミニウム合金材料のCuとしては、5.0〜6.5質量%程度とすることが好ましい(請求項7)。   Moreover, it is preferable to set it as about 5.0-6.5 mass% as Cu of such an aluminum alloy material (Claim 7).

Cuは、アルミニウム合金の機械的強度を高める材料であり、5.0質量%以下であるとその効果が低く、6.5質量%を超えると塑性加工性が低下し、押出、圧延、鍛造、引き抜き等の塑性加工が困難になる。また切粉分断の基点となる硬質の金属間化合物も形成し、切粉分断性の向上に寄与する。   Cu is a material that increases the mechanical strength of an aluminum alloy, and its effect is low when it is 5.0% by mass or less, and when it exceeds 6.5% by mass, the plastic workability is lowered, and extrusion, rolling, forging, Plastic processing such as drawing becomes difficult. Moreover, the hard intermetallic compound used as the starting point of chip parting is also formed, and it contributes to the improvement of chip parting property.

アルミニウム合金中にはSiやFeが不可避的に混入している。このような不可避不純物であるSiおよびFeは、アルミニウム合金の強度を向上させる作用がある。また、Siは、アルミニウム合金の鋳造性を向上させる材料であるが、2質量%を超えると固相と液相の共存温度域が狭くなり、再溶解によるメタル漏れが発生しやすくなるので、2質量%までに規制することが好ましい。Feは、含有量が多くなると粗大な金属間化合物を形成し、鋳造材の伸びを低下させる原因となるので、1.0質量%以下に規制することが好ましい。   Si and Fe are inevitably mixed in the aluminum alloy. Such inevitable impurities, Si and Fe, have an effect of improving the strength of the aluminum alloy. Si is a material that improves the castability of an aluminum alloy, but if it exceeds 2% by mass, the coexisting temperature range of the solid phase and the liquid phase becomes narrow, and metal leakage due to remelting tends to occur. It is preferable to restrict the amount to mass%. Since Fe forms a coarse intermetallic compound when the content increases, it causes a decrease in the elongation of the cast material. Therefore, Fe is preferably regulated to 1.0% by mass or less.

また、他のアルミニウム合金としては、Siを2〜4質量%、Cuを0.2〜0.8質量%、Mgを0.4〜1.6質量%、Crを0.05〜0.6質量%、Tiを0.02〜0.25質量%含み、残りがアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム合金を用いることが好ましい(請求項8)。   As other aluminum alloys, Si is 2 to 4% by mass, Cu is 0.2 to 0.8% by mass, Mg is 0.4 to 1.6% by mass, and Cr is 0.05 to 0.6%. It is preferable to use an aluminum alloy containing 0.02 to 0.25% by mass of Ti and 0.02 to 0.25% by mass of the Ti, with the remainder being aluminum and inevitable impurities.

Siは、アルミニウム合金の機械的強度を向上させるとともに硬質な金属間化合物を形成する。この金属間化合物が、切削加工の際に切粉分断の基点となり、切粉分断性を向上させる。この効果は、2質量%以上の添加で顕著となるが、2質量%以上になると固相と液相の共存温度域が狭くなるので、従来の鋳造法では再溶解によるメタル漏れが発生しやすくなる。それに対して、本発明の鋳造法では、凝固した鋳塊を上型の内壁面に実質的に接触させずに鋳造できるので、表面性状の良好な鋳塊を鋳造することができる。4質量%を超えると硬質な金属間化合物が多くなり、切削工具の磨耗を早めてしまう。このため、Siは2〜4質量%の範囲内であることが好ましい。   Si improves the mechanical strength of the aluminum alloy and forms a hard intermetallic compound. This intermetallic compound serves as a base point for cutting chips during cutting, and improves chip cutting properties. This effect becomes prominent with addition of 2% by mass or more, but when it exceeds 2% by mass, the coexisting temperature range of the solid phase and the liquid phase becomes narrow, so that metal leakage due to remelting is likely to occur in the conventional casting method. Become. On the other hand, in the casting method of the present invention, since the solidified ingot can be cast without substantially contacting the inner wall surface of the upper mold, an ingot having a good surface property can be cast. If it exceeds 4% by mass, the amount of hard intermetallic compounds increases and wear of the cutting tool is accelerated. For this reason, it is preferable that Si exists in the range of 2-4 mass%.

Cuは、アルミニウム合金の機械的強度を向上させる作用を呈する。この作用は、0.2質量%以上の添加すると顕著になり、0.5質量%を超えて添加すると耐食性が低下する。このため、機械的強度と耐食性を考慮して0.2〜0.8質量%とすることが好ましい。   Cu exhibits the effect of improving the mechanical strength of the aluminum alloy. This effect becomes remarkable when 0.2% by mass or more is added, and when it exceeds 0.5% by mass, the corrosion resistance decreases. For this reason, it is preferable to set it as 0.2-0.8 mass% in consideration of mechanical strength and corrosion resistance.

Mgは、アルミニウム合金の機械的強度を向上させる作用を呈する。この作用は、0.4質量%以上の添加で顕著となる。逆に1.6質量%を超えて添加すると塑性加工性が悪くなり、押出、圧延、鍛造及び引き抜き等の塑性加工が困難となる。このため、機械的強度と押出、圧延、鍛造及び引き抜き等の塑性加工性を考慮して0.4〜1.6質量%とすることが好ましい。   Mg exhibits the effect of improving the mechanical strength of the aluminum alloy. This effect becomes remarkable when 0.4% by mass or more is added. On the other hand, when it exceeds 1.6 mass%, plastic workability will worsen and plastic processing, such as extrusion, rolling, forging, and drawing, will become difficult. For this reason, it is preferable to set it as 0.4-1.6 mass% considering mechanical strength and plastic workability, such as extrusion, rolling, forging, and drawing.

Crは、結晶粒を微細化する作用を呈する。また熱処理した際の再結晶の粗大化を抑制する作用を呈する。この効果は、0,05質量%以上の添加で顕著となる。0.6質量%以上添加しても、それ以上の作用の向上は期待できないので、Cr:0.05〜0.6質量%以下に規制することが好ましい。   Cr exhibits an effect of refining crystal grains. In addition, it exhibits the effect of suppressing the coarsening of recrystallization during heat treatment. This effect becomes remarkable when 0.05% by mass or more is added. Even if 0.6% by mass or more is added, no further improvement in action can be expected, so Cr is preferably regulated to 0.05 to 0.6% by mass or less.

Tiは、アルミニウム合金の結晶粒を微細化材としてよく添加される材料であり、鋳造割れを抑制する作用を呈する。また耐食性を向上させる作用もある。この効果は、0.02質量%以上の添加で顕著となる。0.25質量%を超えて添加しても、それ以上は作用の向上は期待できないので、0.02〜0.25質量%の範囲内に規制することが好ましい。   Ti is a material that is often added as a refining material of crystal grains of an aluminum alloy, and exhibits an effect of suppressing casting cracks. It also has the effect of improving corrosion resistance. This effect becomes significant when 0.02% by mass or more is added. Even if it is added in excess of 0.25% by mass, no further improvement in the effect can be expected. Therefore, it is preferable to regulate the content within the range of 0.02 to 0.25% by mass.

BはTiとともに結晶粒の微細化材として添加される材料であるが、0.005質量%を超えて添加されるとアルミニウム合金の流動性を減少させ、鋳造性を悪くするので、0.005質量%以下に規制することが好ましい。   B is a material added as a grain refiner together with Ti, but if added over 0.005% by mass, the fluidity of the aluminum alloy is reduced and castability is deteriorated. It is preferable to regulate to not more than mass%.

Feは不可避的に混入される不純物であるが、機械的強度を向上させる作用を呈するとともに硬質の金属間化合物を形成し、切粉分断性を向上させる作用を呈する。しかし、1.0質量%を超えて含有すると金属間化合物が粗大化し、伸びを低下させるので、1.0質量%以下に規制することが好ましい。   Fe is an impurity that is inevitably mixed in, but exhibits the effect of improving the mechanical strength and forming a hard intermetallic compound, thereby improving the chip breaking property. However, if the content exceeds 1.0% by mass, the intermetallic compound becomes coarse and the elongation is lowered. Therefore, the content is preferably regulated to 1.0% by mass or less.

図9は本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態では、上型2の底部に冷却水の吐出口を設ける代わりに、上型2の下方に冷却水14の配管30を鋳塊21を挟んで対向するように設け、その開口部を吐出口31として冷却水14を鋳塊21の表面に吹き付けることにより急冷するようにしている。
このような構造においても、上記した実施の形態と同様な効果が得られた。
FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
In this embodiment, instead of providing a cooling water outlet at the bottom of the upper mold 2, a pipe 30 for the cooling water 14 is provided below the upper mold 2 so as to oppose the ingot 21, and its opening The cooling water 14 is sprayed onto the surface of the ingot 21 by using the discharge port 31 as a cooling outlet.
Even in such a structure, the same effect as the above-described embodiment was obtained.

本発明に係るアルミニウムの竪型連続鋳造装置の一実施の形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an aluminum vertical casting apparatus according to the present invention. 同鋳型装置の要部を説明するための拡大断面図である。It is an expanded sectional view for demonstrating the principal part of the mold apparatus. ビレットの表面写真である。It is a surface photograph of a billet. ビレットの表面写真である。It is a surface photograph of a billet. ビレットの表面写真である。It is a surface photograph of a billet. ビレットの表面写真である。It is a surface photograph of a billet. ビレットの表面写真である。It is a surface photograph of a billet. ビレットの表面写真である。It is a surface photograph of a billet. 本発明に係るアルミニウムの竪型連続鋳造装置の他の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of the vertical vertical casting apparatus of the aluminum which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…竪型連続鋳造装置、2…上型、3…下型、4…耐火材、13…溶湯、11…鋳込空間、12…中空部、14,14a…冷却水、16…吐出口、21…鋳塊、23…テーパ面、α…傾斜角度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vertical type continuous casting apparatus, 2 ... Upper mold, 3 ... Lower mold, 4 ... Refractory material, 13 ... Molten metal, 11 ... Casting space, 12 ... Hollow part, 14, 14a ... Cooling water, 16 ... Discharge port, 21: Ingot, 23: Tapered surface, α: Inclination angle.

Claims (8)

内部に溶湯が投入される鋳込空間と冷却水を通す中空部を形成し、底部に前記中空部内の冷却水を斜め下方でかつ内側に向けて噴射する吐出口を有し、前記鋳込空間内の溶湯をその周囲から強制的に冷却する上型と、
この上型の前記鋳込空間内に上方から嵌挿されたあるいは上部に設置された中空状の耐火材と、
前記上型の下部に位置して徐々に下降することにより前記上型内で凝固する鋳塊を前記上型の下方に連続的に引き出す下型とからなる鋳型とを備えた竪型連続鋳造装置において、
前記耐火材の下端開口部側は、鋳塊の形状と略相似し、内周面に下方に向かって拡径化するテーパ面を形成し、このテーパ面の傾斜角度を45°〜80°とし、前記上型の内壁面から前記テーパ面の下端までの水平距離を2〜50mmとし、前記吐出口から噴射される前記冷却水が前記鋳塊に掛かる高さ位置から前記耐火材の下面までの垂直距離を5〜80mmに設定したことを特徴とするアルミニウムの竪型連続鋳造装置。
A casting space into which molten metal is introduced and a hollow portion through which cooling water passes are formed, and a discharge port for injecting the cooling water in the hollow portion obliquely downward and inward is formed at the bottom, and the casting space An upper mold that forcibly cools the molten metal from its surroundings,
A hollow refractory material inserted from above into the casting space of this upper mold or installed at the top,
A vertical continuous casting apparatus including a lower mold and a lower mold that continuously draws an ingot that solidifies in the upper mold by being lowered at the lower part of the upper mold. In
The lower end opening side of the refractory material is substantially similar to the shape of the ingot and forms a tapered surface whose diameter increases downward on the inner peripheral surface. The inclination angle of the tapered surface is 45 ° to 80 °. The horizontal distance from the inner wall surface of the upper mold to the lower end of the tapered surface is 2 to 50 mm, and from the height position where the cooling water sprayed from the discharge port is applied to the ingot to the lower surface of the refractory material An aluminum vertical casting apparatus characterized in that the vertical distance is set to 5 to 80 mm.
前記上型の底部に冷却水の吐出口を設ける代わりに、上型の下方に冷却水の吐出口を設けたことを特徴とする請求項1記載のアルミニウムの竪型連続鋳造装置。   2. An aluminum vertical casting apparatus according to claim 1, wherein a cooling water discharge port is provided below the upper die instead of providing a cooling water discharge port at the bottom of the upper die. 前記耐火材の熱伝導率が50W/m・K以下であることを特徴とする請求項1または2記載のアルミニウムの竪型連続鋳造装置。   The aluminum vertical casting apparatus according to claim 1 or 2, wherein the refractory material has a thermal conductivity of 50 W / m · K or less. 前記耐火材が、珪酸カルシウム、ファイバーセラミックス、アルミナ・シリカ系モールド材、溶融シリカのうちのいずれか1つ以上を主成分とすることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載のアルミニウムの竪型連続鋳造装置。   The refractory material contains one or more of calcium silicate, fiber ceramics, alumina / silica mold material, and fused silica as a main component. An aluminum vertical casting apparatus as described in 1. 請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の竪型連続鋳造装置を用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金を連続的に鋳造する方法であって、
定常時の下型の下降速度を20〜500mm/minに設定してアルミニウムまたはアルミニウム合金を鋳造することを特徴とする竪型連続鋳造方法。
A method of continuously casting aluminum or an aluminum alloy using the vertical continuous casting apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A vertical continuous casting method characterized in that aluminum or an aluminum alloy is cast at a constant lower mold lowering speed set to 20 to 500 mm / min.
請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の竪型連続鋳造装置を用いてアルミニウム合金を連続的に鋳造する方法であって、
Pb、Sn、Biのうちのいずれか1種以上を0.2質量%以上含むアルミニウム合金を鋳造することを特徴とする竪型連続鋳造方法。
A method for continuously casting an aluminum alloy using the vertical continuous casting apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A vertical casting method characterized by casting an aluminum alloy containing 0.2% by mass or more of any one or more of Pb, Sn, and Bi.
請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の竪型連続鋳造装置を用いてアルミニウム合金を連続的に鋳造する方法であって、
Cuを5.0〜6.5質量%含み、Pb、Sn、Biのうちのいずれか1種以上を0.2質量%以上含み、残りがアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム合金を鋳造することを特徴とする竪型連続鋳造方法。
A method for continuously casting an aluminum alloy using the vertical continuous casting apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Casting an aluminum alloy containing 5.0 to 6.5% by mass of Cu, 0.2% by mass or more of any one or more of Pb, Sn, and Bi, with the balance being aluminum and inevitable impurities. A vertical continuous casting method characterized.
請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の竪型連続鋳造装置を用いてアルミニウム合金を連続的に鋳造する方法であって、
Siを2〜4質量%、Cuを0.2〜0.8質量%、Mgを0.4〜1.6質量%、Crを0.05〜0.6質量%、Tiを0.02〜0.25質量%含み、残りがアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウム合金を鋳造することを特徴とする竪型連続鋳造方法。
A method for continuously casting an aluminum alloy using the vertical continuous casting apparatus according to any one of claims 1 to 4,
2-4% by mass of Si, 0.2-0.8% by mass of Cu, 0.4-1.6% by mass of Mg, 0.05-0.6% by mass of Cr, 0.02-0.0% of Ti A vertical continuous casting method characterized by casting an aluminum alloy containing 0.25% by mass and the balance being aluminum and inevitable impurities.
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