JPH01127143A - 電磁場鋳造方法及びそれに用いられる鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、電磁場鋳造方法及びそれに用いられる鋳型に
係り、特に金属溶湯の表面における酸化物の生成を抑制
し、良好な鋳塊を得ることのできる電磁場鋳造方法と、
その実施に好適に使用される鋳造用鋳型に関するもので
ある。

（従来技術とその問題点） 金属、特にアルミニウム若しくはその合金の連続鋳造法
（半連続鋳造法をも含む。以下同じ）の一種としての電
磁場鋳造法は、良（知られているように、例えば、枠体
形状のコイルによって発生される交番磁場内に配された
、漸次下降せしめられる底台上に供給される溶湯の側面
を全周比亘って電磁圧によって保持せしめて、コイル形
状に対応した形状の溶湯柱を形成し、そして該溶湯柱の
下部に形成される凝固鋳塊部位に冷却水を噴出せしめて
、該凝固鋳塊部位を介して、かかる溶湯柱を連続的に冷
却、凝固せしめることにより、鋳塊を連続的に製造する
方法であって、平滑な鋳塊表面が得られると共に、組織
的にも優れた鋳塊を得ることができるところから、近年
、その採用が大いに期待されている。

ところが、このような電磁場鋳造法にあっては、溶湯柱
の側面が大気に露呈され、自由表面で凝固が進行するこ
ととなるために、該溶湯柱の表面において発生した酸化
皮膜乃至は酸化物（以下、酸化皮膜と総称する）が、鋳
造操作の進行に伴って、かかる溶湯柱の側面に周り込ん
で、製造される鋳塊表面に存在することとなり、得られ
る鋳塊の外観及び品質の低下が惹起されるといった問題
を内在していたのである。

また、それ故、かかる鋳塊を圧延することにより、圧延
材を製造するに際しては、その表面に面側を施して酸化
皮膜を除去することが必要となるため、歩留りが悪く、
平滑で良好な鋳塊表面が得られるといった電磁場鋳造法
の利点が、何等活かされていなかったのである。

ところで、特公昭５４−４０２１０号公報においては、
矩形断面の鋳塊を製造するに際して、鋳型内における溶
湯柱の上面の外周部近傍に枠体（堰）を設けて、該溶湯
柱表面に生ずる酸化皮膜の溶湯柱側面への移動を阻止す
ることにより、かかる酸化皮膜の、製造される鋳塊への
影響を回避する手法が提案されている。

しかしながら、かかる手法にあっても、溶湯柱上面にて
発生し、発達した厚肉の酸化皮膜の溶湯柱側面への移動
は回避され得るものの、該溶湯柱上面の枠体外側及び側
面において生じた酸化皮膜の、鋳塊への影響は回避され
得るものではなかったのである。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであってその目的とするところは、金属溶
湯の表面における酸化皮膜の生成及び成長を抑制し、良
好な鋳塊を得ることのできる電磁場鋳造方法及びその実
施に好適に使用される鋳造用鋳型を提供することにある
。

そして、かかる目的を達成するために、本発明の特徴と
するところは、垂直方向に形成される金属溶湯柱を、そ
の周囲に配置したコイルにて発生させられる電磁場にて
保持しつつ、該金属溶湯柱を垂直方向に連続的に冷却、
凝固せしめることにより、鋳塊を連続的に製造するに際
して、前記金属溶湯柱の上部及び側部を取り囲むように
所定のカバー部材にて被覆すると共に、該カバー部材の
内部に不活性ガスを導入せしめて、該溶湯柱の周囲を不
活性ガス雰囲気に保持した状態下で、鋳造するようにし
たことにある。

また、本発明にあっては、垂直方向に形成される金属溶
湯柱の周囲に配されて、該金属溶湯柱を保持する電磁場
を通電にて生ぜしめる磁場発生用コイルと、かかる金属
溶湯柱の下部に形成される凝固鋳塊部位に対して冷却水
を噴出せしめる冷却水ジャケットとを備えた、垂直方向
に貫通する鋳込孔が形成された電磁場鋳造用鋳型におい
て、該鋳型の上面に、前記鋳込孔を覆蓋するカバー部材
を配すると共に、該カバー部材の内部に所定の不活性ガ
スを供給するガス供給手段を設けたことをも、その特徴
とするものである。

（発明の効果） 従って、このような本発明手法によれば、所定の不活性
ガス雰囲気下において、金属溶湯柱が凝固せしめられる
こととなるところから、該金属溶湯柱表面における酸化
皮膜の発生乃至は成長が、極めて効果的に抑制乃至は防
止され得ることとなるのであり、それによって製造され
る鋳塊表面における酸化皮膜による欠陥の発生が有利に
回避され得ることとなるのである。

そして、それ故、かかる鋳塊を圧延して圧延材を製造す
るに際して、焦面側での圧延が可能となるのであり、そ
れによって圧延材の製造性、即ち鋳塊の加工性及び歩留
りの向上が、極めて有利に図られる得ることとなるので
ある。

また、かかる手法に従う電磁場鋳造を行なうに際しては
、本発明に従う構造とされた電磁場鋳造用鋳型が特に好
適に用いられ、それによって上述の如き、優れた効果が
有効に奏せしめられ得ることとなるのである。

（発明の詳細な説明） 以下、本発明の具体例を示す図面を参照しつつ、本発明
の内容を更に明らかにすることとする。

先ず、第１図には、本発明に従う構造とされた鋳型を備
えた鋳造装置を用いて、鋳造操作を行なう場合の具体的
説明図が示されている。かかる図において、１０は、底
台であって、その上方に配されたノズル１２を通じて、
アルミニウムやその合金等の金属溶湯１４が、該底台１
０上に供給され、それによって溶湯柱１６が形成される
ようになっている。なお、このノズル１２には、図示は
されていないが、フロート装置などの適当なレベル制御
機構が設けられており、底台１０上における湯面が一定
のレベルに保持され得るようになっている。

そして、この底台１０上に形成される溶湯柱１６の周り
には、その全周に亘って位置するように、全体として筒
状形態を呈する鋳型１８が配設されており、後述するよ
うに、該鋳型１８にて発生せしめられる電磁場（電磁力
）によって、かかる溶湯柱１６の側面が保持され、所定
断面の溶湯柱１６が形成されるようになっているのであ
り、更にこの溶湯柱１６の下部に形成された凝固鋳塊部
位２０の外表面に対して、鋳型１８から冷却水が放出さ
れて、冷却、凝固せしめられると共に、この生成鋳塊が
底台１０の下降によって連続的に下方に引き抜かれるこ
とによって、目的とする鋳塊が連続的に得られるように
なっているのである。

より詳細には、かかる鋳型１８は、磁場発生用コイル２
２及び冷却水ジャケット２４によって構成されている。

これらの磁場発生用コイル２２と冷却水ジャケット２４
とにあっては、溶湯柱１６の周囲に位置するように、磁
場発生用コイル２２の上方に冷却水ジャケット２４が位
置する状態で且つ同心的に配置せしめられており、それ
らの内周面において、垂直方向に貫通する鋳込孔２５が
形成されている。

そして、良く知られているように、かかる磁場発生用コ
イル２２に対して供給される電流と、該磁場発生用コイ
ル２２にて発生される電磁場により溶湯柱１６中に生ぜ
しめられる誘導電流との間に働く電磁気的な力（電磁圧
）によって、かかる溶湯柱１６が、該磁場発生用コイル
２２に略相似した断面形状に保持され得るようになって
いるのであり、また一方、前記冷却水ジャケット２４が
、矩形枠体断面形状をもって形成されて、その内部に冷
却水が流通されるようになっていると共に、該冷却水が
、かかる冷却水ジャケット２４の内壁側下部において内
側に下傾して設けられた周方向に連続的に乃至は非連続
に延びるスリット２６を通じて、前記溶湯柱１６下部の
凝固鋳塊部位２０に対して放出されることにより、該凝
固鋳塊部位２０を通じて、溶湯柱１６が冷却、凝固せし
められるようになっているのである。

なお、本装置における冷却水ジャケット２４にあっては
、その内側壁が、磁場遮蔽用スクリーン２８にて構成さ
れており、該磁場遮蔽用スクリーン２８の作用によって
、前記磁場発生用コイル２２によって溶湯柱１６に及ぼ
される電磁圧のうち、該溶湯柱１６における静水圧の小
さな上部に作用せしめられる電磁圧が減少せしめられて
、該溶湯柱１６が凝固するまでの形状の制御が為される
ようになっている。また、図示はされていないが、磁場
発生用コイル２２に対しても、通常、冷却水等による冷
却機構が設けられることとなる。

ここにおいて、更に、かかる鋳型１８にあっては、該鋳
型１８を構成する冷却水ジャケット２４の上面に対して
、その鋳込孔２５の上部開口を全体に亘って塞ぐように
、即ち溶湯柱１６の上面全体を覆うように、カバー部材
としての蓋体３０が、ｉ置状態下に配設されている。な
お、金属溶湯を供給する前記ノズル１２は、図示されて
いるように、かかる蓋体３０を貫通して配されている。

なお、かかる蓋体３０としては、鋳込状態が外部から監
視できるように、透明のものが望ましく、その材質とし
て、例えば、耐熱ガラスや耐熱樹脂等が特に好適に用い
られることとなる。

また、かかる蓋体３０には、その壁部を貫通してガス供
給口３２が設けられている。そして、図面上に明示はさ
れていないが、該ガス供給口３２が、供給パイプ３４を
通じて、絞り弁等の制御装置を介して、Ａ　’　ＳＨｅ
等の不活性ガスのタンクに接続せしめられており、それ
らのガス供給手段によって、蓋体３０にて覆蓋された溶
湯柱１６の存在する空間内に、所定の不活性ガスが供給
されるようになっている。なお、かかる不活性ガスの蓋
体３０内への供給は、溶湯柱１６の周囲空間内を、僅か
に正圧に保つ程度が良好であり、例えば、２５０ｍＸ　
５００ｍｍの矩形状断面の鋳塊（２ｏ）を鋳造するに際
しては、６Ｑ　ｌ／ｗｉｎ程度のガス消費量が最適であ
る。

−従って、上述の如き構造の鋳造装置を用いて、ガス供
給口３２から蓋体３０内に所定の不活性ガスを供給しつ
つ、連続鋳造操作を行なうことによって、溶湯柱１６の
自由表面が露呈される空間が、不活性ガス雰囲気下に保
たれ得ることとなり、それによって溶湯柱１６の表面に
おける酸化皮膜の発生及びその成長が、極めて効果的に
抑制乃至は防止され得るのであり、以て得られる鋳塊（
２０）の表面状態（外観及び品質）が効果的に改善され
得ることとなるのである。

そして、それによってかかる鋳塊（２０）を圧延して圧
延材を製造するに際しても、圧延材の品質を維持しつつ
、焦面側にて行なうことが可能となり、その製造性及び
歩留りの向上が有利に図られ得るのである。

また、上記例示の鋳型１８にあっては、溶湯柱１６の上
面が蓋体３０にて、またその側面が冷却水ジャケット２
４及び該冷却水ジャケット２４から放出される冷却水膜
にて、それぞれ全体に亘って覆われることから、かかる
溶湯柱１６の露呈される空間の外部に対する良好なるシ
ール性が発揮され得るのであり、それによって不活性ガ
スの消費量が低減され得ると共に、酸化皮膜の発生がよ
り有利に防止され得ることとなるのである。

次に、第２図には、本発明に従う別の構造とされた鋳型
を備えた鋳造装置を用いて、鋳造操作を行なう場合の具
体的説明図が示されている。なお、本具体例においては
、前記第一の具体例と同一の部材については、それぞれ
、図中、同一の符号を付することにより、詳細な説明は
省略することとする。

すなわち、本具体例における鋳造装置にあっては、金属
溶湯１４を濾過し、清浄化するためのフィルタ機構が併
設されているところに、大きな特徴が存するのである。

より具体的には、鋳型１８及び蓋体３０にて覆われた、
溶湯柱１６が露呈される空間内において、鋳型１８にて
支持された支持体３６が配されていると共に、該支持体
３６によって周囲を支持されることにより、その中央部
がノズル１２下方の溶湯１４中に浸漬された状態で、ガ
ラス繊維にて形成されたグラスクロスフィルタ３８が、
フィルターとして配されているのである。

なお、かかる支持体３６は、ガス供給口３２から供給さ
れる不活性ガスの流通性を確保する上において、ガス通
孔が設けられていたり、鋳型１８の周方向に分断された
形態をもって形成することが望ましく、また蓋体３０と
同様、鋳込状態が外部から監視できるように、透明のも
のが望ましく、その材質として、例えば、耐熱ガラスや
耐熱樹脂等が特に好適に用いられることとなる。

従って、このような構造とされた鋳造装置を用いて鋳造
操作を行なうことにより、グラスクロスフィルタ３８に
よって、ノズル１２の周囲における酸化皮膜が除去され
得ることから、前記第一の具体例に比して、酸化皮膜の
発生が一層有利に抑制され得ると共に、厚肉の酸化皮膜
の発生が略完全に防止され得るのであり、それによって
得られる鋳塊（２０）のより一層の外観及び品質の向上
が図られ得ることとなるのである。

なお、本発明は、かかる例示の具体的手洗及び鋳型にの
み限定して解釈されるものでは決してなく、例えば、カ
バー部材を鋳型と別体にて構成することも可能であり、
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業
者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え
得るものであって、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本
発明はそのような実施形態のものをも含むものであるこ
とは、言うまでもないところである。

また、上述した本発明の優れた特徴を明らかにするため
に、以下に実施例を示すが、本発明が、またこの実施例
によって制約を受けるものでないこと、言うまでもない
ところである。

（実施例） 前記第一の具体例において示されている如き構造の鋳造
装置を用い、電磁鋳造法にて、断面寸法２５０鰭Ｘ５０
０ｍのＡｌ１−Ｍｇ系合金（Ａｓ２Ｓ３）の鋳塊を鋳造
した。なお、かかる鋳造装置におけるカバー部材（蓋体
３０）は、透明アクリル樹脂にて作製し、冷却水ジャケ
ラ）（２４）の上面に固定可能とした。

そして、鋳造速度：　７０〜８０　ｍｍ／ｍｉｎの条件
下で、不活性ガスとしてＡｒガスを６０１　／ｎ＋ｉｎ
の流量で供給しつつ鋳造を行った。

それによって得られた鋳塊（２０）は、金属光沢のある
美麗な鋳肌を有し、酸化皮膜による外観及び品質上の欠
陥は認められなかった。

一方、比較例として、従来の手法に従い、即ち不活性ガ
スの非供給状態下に、他の条件は同様に設定した下で鋳
造した鋳塊にあっては、酸化皮膜の成長が激しく、白っ
ぽい鋳肌を有し、外観及び品質上、大きな欠陥が認めら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う手法にて鋳造を行なうに際して
好適に用いられる、本発明に従う構造とされた鋳型を備
えた鋳造装置の一具体例を示す説明図であり、更に、第
２図は、本発明に従う手法にて鋳造を行なうに際して好
適に用いられる、本発明に従う構造とされた別の鋳型を
備えた鋳造装置の一具体例を示す説明図である。 １４：金属溶湯　　　　１６：溶湯柱 １８：鋳型　　　　　　２０：凝固鋳塊部位２２：磁場
発生用コイル ２４：冷却水ジャケット　２５：鋳込孔２８：磁場遮蔽
用スクリ゛−ン ３０：蓋体　　　　　　３２：ガス供給９口３８ニゲラ
スクロスフイルタ 出願人　　住友軽金属工業株式会社 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直方向に形成される金属溶湯柱を、その周囲に
   配置したコイルにて発生させられる電磁場にて保持しつ
   つ、該金属溶湯柱を垂直方向に連続的に冷却、凝固せし
   めることにより、鋳塊を連続的に製造するに際して、前
   記金属溶湯柱の上部及び側部を取り囲むように所定のカ
   バー部材にて被覆すると共に、該カバー部材の内部に不
   活性ガスを導入せしめて、該溶湯柱の周囲を不活性ガス
   雰囲気に保持した状態下で、鋳造することを特徴とする
   電磁場鋳造方法。
2. （２）垂直方向に形成される金属溶湯柱の周囲に配され
   て、該金属溶湯柱を保持する電磁場を通電にて生ぜしめ
   る磁場発生用コイルと、かかる金属溶湯柱の下部に形成
   される凝固鋳塊部位に対して冷却水を噴出せしめる冷却
   水ジャケットとを備えた、垂直方向に貫通する鋳込孔が
   形成された電磁場鋳造用鋳型において、 該鋳型の上面に、前記鋳込孔を覆蓋するカバー部材を配
   すると共に、該カバー部材の内部に所定の不活性ガスを
   供給するガス供給手段を設けたことを特徴とする電磁場
   鋳造用鋳型。