JPH0112578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、金属、より特定的にはアルミニウム
またはその合金の１つのビレツトを上注ぎ鋳造す
るための方法及び装置に係わる。

従来の技術 当業者は金属の連続鋳造のための方法で、可動
底部を備え、外部から冷却される鋳塊鋳型に溶解
金属を導入するという方法には通暁している。鋳
塊鋳型での在留期間中に、金属は鋳型の壁と接触
して凝固し、可動の底部を介して下方へ引出され
ることができ、鋳型のほうはその上部にほぼ一定
のレベルを保つよう、溶融金属が再供給される。

幾つかの欠点を是正するため、数多くの改良が
この方法について行なわれた。例えばフランス特
許第1364776号では、金属の自由表面に浮遊する
不純物ないし酸化物が出来上がる品物に伴出され
て深刻な欠陥を引起こさないようにするため、鋳
塊用鋳型の上部に液体金属を溜めて位置決めして
おくという方法が開示されている。

その結果、英語を用いればfeeder head（押湯）
または「HOT−TOP」と呼称されるこの予備容
積は、特にビレツト上に良い表面状態を求める場
合に魅力的な提案であることが判明した。さら
に、押湯を用いる方法は、１つのレベル制御で、
１度に数10個の鋳塊鋳型で鋳造を行なうことがで
きる多重ゲート鋳造作業の場合に特別な開発の主
題になつた。

一般に、押湯は鋳塊鋳型の内壁上に張出し式に
配置され、また連続のベースに立つてガスまたは
潤滑剤の噴射手段が用いられている。これは下記
の特許に開示された内容から理解し得る。

− 米国特許第3381741号では、湯溜りと鋳塊鋳
型は比較的厚さの薄い熱伝導性挿入部材を介し
て結合され、また鋳塊鋳型内に潤滑剤を装入す
るための手段が挿入部材と鋳塊鋳型との間に配
置されている。

− 米国特許第4157728号では、張出し部材のす
ぐ下側にガスを導入し、張出し部材のすぐ下側
に位置決めされた金属の円周に対してガス圧を
かけ、ガス導入手段のすぐ下側に潤滑剤を導入
することによつて潤滑面が鋳塊鋳型内に導入さ
れる。

− フランス特許第2534832号では、鋳型の凹部
の外側に配置された個所に加圧ガス流を供給
し、凹部の周縁上に配置された位置でガスを放
出し、凹部の外側の供給点と放出点との間に黒
鉛リングのような手段を挿入してガス流を凹部
周縁の金属塊の周囲に伸びる液体リングに変換
し、加えて、潤滑油は鋳造とりべに移され、好
ましくはとりべの頂部にある張出し式の部分を
通る。

本出願人は、HOT−TOP法を用いた金属鋳
造、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金の
ビレツトを鋳造する問題に関心を抱き、一方では
この種の方法の殆んどが連続潤滑を要求し、他方
では加圧ガスを用いる方法は常にこのガスを鋳塊
鋳型の場所に噴射し、かつ液体金属内に移動を引
起こさないよう圧力を過度に高すぎないように保
つため複雑な制御システムに頼つていることを了
解した。

発明の概要 この種の方法によつて課される制約に気付い
て、本出願人は、潤滑を必要とせず、かつ管理の
より容易なガス噴射システムを用いて、良好な表
面状態をもつ製品を得ることを可能にする、より
簡単な方法を開発することを目指した。

従つて本発明方法は、可動の底部をもち、内部
には外側から冷却される黒鉛リングを備え、また
初めに潤滑された金属と接触する壁をもつ鋳塊鋳
型内で金属を鋳造するものであつて、 − 湯は上部分と鋳塊鋳型上部に隣接して配置さ
れた下部分とから成る押湯内に貯蔵され、前記
押湯は鋳塊鋳型の内壁に関して張出しており、 − 鋳塊鋳型は押湯から溶湯を供給され、 − 鋳塊鋳型の外側及び金属上に冷却流体液を流
すことによつて、底部を通つて鋳塊鋳型に対応
する形で金属を抽出することが十分可能な金属
塊の凝固を引起こすように、金属塊は鋳塊鋳型
内に保持される。

本方法は、鋳造作業中に不活性ガス圧が押湯の
円周の下部に加えられることを特徴とする。

このようにして、先行技術とは異なり、この方
法は連続潤滑に頼らず、かつガス噴射が鋳塊鋳型
のレベルでも、あるいは直接的に鋳塊鋳型内でも
行なわれず、押湯つまりホツトトツプの高さ及び
その外側上で行なわれる。

意外にも、このような方法によつて表面状態の
極めて優れたビレツトが得られること、及びガス
圧を低下させさえすれば直ちにこの表面状態が著
しく悪化することが確認された。

不活性ガスは、周囲の空気が押湯下部分の高さ
から浸入することを防ぐものと考えられている。

この仮定に基づくと、不活性ガスの不在は鋳造
製品の表面で微小孔構造及びピツト即ち孔の出現
を引き起こすが、これは空気中の湿気による金属
の酸化によるものと考えられ、この酸化過程で水
素の反応泡が金属と接触して形成され、微小孔構
造及びピツト即ち孔の源を形成することを指摘し
てもよいだろう。

本発明は極めて簡単な手段しか要しないという
顕著な利点を有する。

事実、米国特許第4157728号では、溶湯内に事
実上の移動を生じさせることなしに壁から金属を
分離するために十分なガス圧を保持することが必
要であり、さらに特に多重鋳造法の場合には比較
的複雑な圧力制御装置が要求される。

これに反して本方法では、押湯の周縁表面を大
気から保護された状態に保つためちようど適した
最小圧力を供給すれば足りる。

最大許容圧力は、それを超えるとガスが押湯内
の孔を通過して、その量が金属の自由表面での渦
または移動が欠陥製品の発生に事実上結びつくに
到る限度の値によつて決定される。ガスと金属と
の間に押湯によつて形成される遮蔽によつて、こ
の最大圧力は比較的高い。従つて、最小圧力と最
大圧力の間に非常に広い制御範囲が存在し、その
ため本方法は複雑な制御装置は何も必要としな
い。不活性ガスの圧力は単純なタツプと圧力ゲー
ジ−安全弁装置を用いて装置全体に対して１個所
で１度限り定められ、鋳造作業の途中で、又は連
続鋳造作業中の再調節は全く必要ない。

この種の方法は、例えば本発明の主題でもある
単純構造装置において実施することができる。こ
の方法は先行技術と同様、次の要素を含む。

− 可動底部をもち、かつ外側には冷却水供給用
手段、内側には黒鉛リングを備える鋳塊鋳型、 − 鋳塊鋳型上部に隣接して張出して配置され、
前記鋳塊鋳型の上面に対して固く固定された押
湯。

この装置の特徴は次の通りである。

− 押湯がシールを介して相互に結合された２つ
の部分より成ること、 − 前記押湯の下部分がその円周全体をリングに
よつて取り囲まれており、リングはこれを大気
から分離させ、リング内径は前記下部分の最大
外径より大きく、前記大部分の周囲にその高さ
の少なくとも１部分におよび環状室を形成する
こと、及び − 前記室は供給導管を介して加圧ガス源と結合
していること。

この装置では、諸部品は次のように構成され
る。

− 下部押湯が鋳塊鋳型の上部に備わる肩部上に
置かれていること、 − 締付けリングが前記押湯の外側表面上に置か
れていること、 − 前記装置がベースプレートと上部押湯に、シ
ールと、鋳塊鋳型の全周に配置された少なくと
も６個の締付けナツトとを介して押圧されてい
ること。

締付け作業中にこれらのナツトは締付けリング
を下部押湯にもたれかからせ、このようにしてリ
ングにナツトの締付け力が強まるにつれて増加す
る圧力をかけることにもなる。

しかしこのような構造には多数の欠点がある。

− 鋳塊鋳型が取外され、次に再組立てされる
時、特にある寸法のビレツトから他の寸法のビ
レツトに変える時、ナツトを１つずつ取外さね
ばならず、時間がかかり、維持経費に悪影響を
及ぼす。

− それぞれの部品、特に鋳塊鋳型、下部押湯及
び締付けリングは他から分離されており、その
ため耐火材料の下部押湯は突然その上にかかつ
ている応力から解放されて破損し、その結果交
換が必要となり、やはり維持経費に悪影響があ
る。

そのため、本出願人はこのような欠点の是正を
願つて、締付けリングが、鋳塊鋳型の上部に配置
された肩部にねじを用いて固定された縁部を備え
ていること、及び前記鋳塊鋳型は、固定棒に対し
て固定された２つずつ直径方向に相対向して位置
する、少なくとも４個のばねによつてベースプレ
ートに固定されていることを特徴とする改良され
た装置を開発した。

先行装置と異なり、これは下部押湯、鋳塊鋳型
及び締付けリングを含む装置を形成し、かつベー
スプレートからユニツトとして分離されることが
できる。この構造型は、下部押湯に加わる圧力応
力を、鋳塊鋳型をベースプレートに固定するため
の締付け作用から独立した一定値で維持すること
を可能にする。

この構造は装置に簡単に集積できる。それはシ
ールを介してベースプレートと押湯上部に配設さ
れ、弾性扁平部材を用いてこの位置に保持され
る。このように取外し及び再組立用の時間が短縮
される。

本発明は鋳造装置の半分を鉛直線に沿う断面図
で示した第１図及び第３図を参照してより良く理
解されよう。

具体例 第１図によれば、シール３を介して下部分２と
結合した上部分１で作られた押湯即ちホツトトツ
プ部を表わす。部分２は、鋳塊鋳型６の黒鉛リン
グ５に関連して位置４において張出し状態で配置
されている。鋳型は７ａから出る冷却用流体によ
り外部から冷却される。この組立て体は締付けリ
ング８と、ベースプレート１０に鋳塊鋳型を固定
するナツト９とを用いて固定的に保持されてい
る。部分２の底部はその全周がリング１３によつ
てとり囲まれ、導管１２を介して不活性ガスが供
給される環状室１１を形成する。

第２図は第１図とは異なり、一般にウオータジ
ヤケツトと呼称されるシステム７ｂを用いて鋳塊
鋳型が冷却される。

ここで注目されることは、リングが鋳塊鋳型の
１部によつて形成されていることで、このリング
は鋳塊鋳型とは区別され得るから本発明の特定具
体例に相当する。

第３図は改良された具体例を表わす。この装置
は次の部材を含む。

− 外側には冷却流体供給手段７ａを、内側には
黒鉛リング５を備え、かつ可動底部をもつ鋳塊
鋳型６、 − 鋳塊鋳型の上側の隣接位置１〜４において張
出し状態で配置され、かつシール３を介して共
に結合された２つの部分１及び２より成る鋳塊
鋳型の上面に固定され、下部分２がその全周を
大気からそれを分離するリング１３によつて取
り囲まれており、かつ外径が前記部分の最大外
径より大きく、前記部分の少なくとも高さの１
部を取り囲む環状室１１を形成し、前記室が供
給導管１２を介して加圧ガス源と連通している
押湯。

締付けリング８ａは、鋳塊鋳型６の上部分内に
配置された肩部１５上にねじ１６を用いて固定さ
れる縁部１４を備えており、鋳塊鋳型は、締付け
棒１８に対して固定され２個ずつ直径方向に対向
して配置された少なくとも４個のばね１７の圧力
によつてベースプレート１０に固定されている。

この種の装置の取外し及び再組立ては、先行技
術による装置の場合のほぼ15回分少ない回数で足
りる。加えて、分解に伴う押湯の取換えは事実上
ゼロである。

本発明をその使用例をあげて以下に説明する。

アルミニウム協会規格に基づく6063型アルミニ
ウム合金ビレツトを、直径20cmφ、高さ3.6cmの
外部水冷形鋳塊鋳型内で鋳造した。鋳型は高さ
2.6cmの黒鉛リングが取付けられている。押湯の
下部分はフアイバで強化したけい酸カルシウムに
より形成され（商品名はモナライト（monalite）
と呼ばれる）、上部の方はガラスロツクコンクリ
ートと呼称されるシリカと水硬性結合材をベース
とする材料で作られた。

最初のテストでは、ガス供給導管を空気とつな
いだ。

二度目のテストでは、他の鋳造パラメータは第
１回のテストと同じに維持しているが、圧力を
0.024MPaに保つように乾燥窒素源に導管をつな
いだ。最初のテストで得られたビレツトは表面に
多数のピツトまたは孔が存在したのに対し、２度
目のテストで作られたものはそれが完全にないも
のであつた。

本発明方法及び装置は単純であるため、当該方
法は少ない労働力と調節時の損失を生じる危険な
しに、ビレツトを鋳造するための多重鋳型を有す
る装置で特に使用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋳造装置の鉛直軸に従う半分の
断面図、第２図は第１図の装置と同様の構造の、
但し鋳塊鋳型をウオータジヤケツトにより冷却す
ることで異なる垂直断面図、第３図は前記２つの
装置の改良型を表わす同様の断面図である。 １……押湯上部分、２……押湯下部分、４……
張出し部、５……黒鉛リング、６……鋳塊鋳型、
７（ａ〜ｂ）……冷却液供給手段、８……締付け
リング、１０……ベースプレート、１１……環状
室、１３……リング、１４……縁部、１５……肩
部、１６……ねじ、１７……ばね、１８……締付
けバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動底部をもつ鋳塊鋳型内で金属を連続鋳造
   する方法であつて、前記鋳型は内部に黒鉛リング
   を備えており、外部から冷却され、さらに金属と
   接触する壁が最初から潤滑されており、次の段
   階、即ち、 − 上部分と、鋳塊鋳型の上部に隣接して配置さ
   れた下部分とから成る押湯内に溶湯を貯蔵し、
   前記押湯は鋳塊鋳型の内壁に関して張出し部を
   有しており、 − 押湯から溶湯を鋳塊鋳型に供給し、 − 鋳型の外側及び金属上に冷却流体を流すこと
   によつて金属が鋳型に対応する形状で底部を通
   つて抽出され得る十分な量の金属塊を凝固させ
   るように、鋳塊鋳型内に金属塊を保持すること
   から成り、 鋳造作業の間中、不活性ガス圧を押湯の下部分
   の周縁に対し付与することを特徴とする金属鋳造
   方法。 ２ 圧力が大気から保護される前記周縁を、ガス
   が表面状態を損なう恐れのある金属塊表面におけ
   る移動を生じさせる値を超えることなく、保持す
   るために十分な程度であることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 以下の諸部品、即ち − 可動底部をもち、かつ外側に冷却流体供給手
   段を、内側に黒鉛リングを備える鋳塊鋳型、 − 鋳塊鋳型上部に隣接して張出して配置され、
   前記鋳塊鋳型の上面に対して固く固定された押
   湯、より成り、 − 押湯がシールを介して共に結合される２つの
   部分で構成され、 − 下部分の全周が締付けリングと、大気からそ
   れを分離するリングとによつてとり囲まれ、ま
   た分離リングの直径が前記部分の最大外径より
   大であつて、前記部分を少なくともその高さの
   １部に及んで取り囲む環状室を形成しており、
   及び、 − 前記室が供給導管を介して加圧ガス源に結合
   しているのを特徴とするタイプの金属鋳造装
   置。 ４ 装置の組立ておよび分解を容易化するため、
   締付けリングには鋳塊鋳型の上部内に配置した肩
   部上にねじを用いて固定した縁部が備えられ、ま
   た前記鋳塊鋳型は、締付け棒に対し固定した直径
   方向に２個ずつ向き合つた少なくとも４個のばね
   によつてベースプレートに対し固定されているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の
   金属鋳造装置。