JPH01249241A - 中空ビレットの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非鉄金属特に種々の合金組成のアルミニウム溶
湯を」上部耐火物の溶湯保′持部の一方向より水平に供
給しビレットを製造する縦型半連続鋳造方法（ホットト
ップ鋳造方式）の改良に関するもので、中空ビレットを
安全に製造する方法を提供するものである。

〔従来の技術とその課題〕

従来非鉄金属、例えばアルミニウムおよびアルミニウム
合金などのビレットの鋳造方式としてはホントトップ鋳
造方式およびダイレクトチルキャスティング方式がある
。ホットトップ鋳造方式は特公昭５４−４２８４７号な
どで知られているが、このホットトップ鋳造方式は、上
部耐火物付近に多量の溶湯を保持し、下部の水冷鋳型に
より凝固させてビレットとするものであるに の方式は内部欠陥のない高品質のビレットを製造する方
法としては主に押出用ビレットの製造に用いられている
が、その形状は中実ビレットに限られている。

押出用ビレットは、マンドレル押出による管の製造では
、中空ビレットを使用した方が歩留りなどの点で有利で
あることから中空ビレットの製造方法の確立が強く要求
されている。上記のホノトトップ鋳造方式により中空ビ
レットを製造する試みも行なわれているが、この方式に
おいては上部耐火物付近に多量の溶湯が保持されている
ことが特徴であり、ビレットの凝固過程では中空部分に
凝固収縮が生じ中子鋳型は常にビレットに引込まれる力
が加わり、冷却水の上から多量の溶湯が覆い被さり水葵
気爆発を起こすおそれがあり、実用化はされていない。

一方ダイレクトチルキャスティング方式により中空ビレ
ット製造の試みもなされているが、この方式の場合溶湯
面レベル調節のための可動部分のフローティングデイス
トリビューターやスパウトなどによりアルミニウム溶湯
の乱流が引起こされ、不可避的に発生する酸化物が中空
ビレット中に混入し品質が低下するおそれがあった。

そこで本発明等は上記の問題について種々検討の結果、
先に特順昭６２−１０７７４９号において「中空ビレ７
トの製造方法および装置」各開発した。

この方法および装置の特徴は、鋳型の中心に中子鋳型を
配置し、この中子鋳型の先端を溶湯が鋳型外周部からの
冷却水などによる熱抽出により進行する凝固先端部より
充分に長くして中子先端を拘束することにより中空部を
形成させ中空ビレットを製造するものであり、この方法
によれば安全に、しかも内部欠陥のない高品質の中空ビ
レットが得られる。

しかしこの方法においても鋳造中に急激な溶湯レベル変
動が生じて強い溶湯流が中子鋳型に直接当たる場合があ
って中子鋳型周辺に成長している凝固殻が再溶解し２て
薄くなり、この薄い凝固殻に引張力が生じて平滑な内面
の中空ビレットが得られないことがあり、また最悪の場
合は凝固殻が破れて湯漏れなどのトラブルとなることが
あった。

この溶湯レベルの変動は特に鋳造開始に起り易く問題と
なることが判った。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記の問題について検討の結果、強い溶湯流が
中子鋳型に直接当たらないようにして中子近傍の凝固を
安定化させ、中空部表面が平滑で、かつ内部欠陥のない
高品質の中空ビレットを製造する方法を開発したもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、上部に耐火
物の断熱部分を持ち、下部に水冷部分とその中間部に潤
滑界面を形成させるための潤滑油供給口を組合せた鋳型
により、溶湯を上部耐火物の溶湯保持部の一方向より水
平に供給して冷却する縦型半連続鋳造方法において、鋳
型の中心に中子鋳型を配置し、該中子鋳型の先端を、溶
湯が鋳型外周部からの冷却水などによる熱抽出により進
行する凝固先端部より充分に長くして、中子先端により
内径の凝固先端を拘束すると共に溶湯流入口に溶湯整流
体を設けて鋳型内に流入する溶湯流の方向を制御するこ
とを特徴とする中空ビレットの製造方法である。

以下に本発明を図面を用いて説明する。

第１図においてアルミニウム合金溶湯（１）は図示しな
い溶解保持炉、溶湯フィルターラインを経由して鋳造ト
ラフ（２）に導かれる。鋳造トラフは鋳型上部耐火物（
３）の溶湯保持部（４）に直接に接続され、２容湯はフ
ロティングディストリビヱーターやスパウトなどの場面
レベル調節のためのＴｊＪ動部分なしに、直接に上部耐
火物の溶湯保持部流入Ｄ　（５）により水平に供給され
る。上部耐火物に供給された）容湯は凝固の進行ととも
に逐次）陣し、断熱部下部の水冷金属部分（６）に接触
することにより外側より凝固殻（７）の形成が開始され
、それを厚化しつつ水冷金属下端に引出され、更に冷却
水（８）の直接冷却によって凝固が進行する。凝固開始
点は常に耐火物の溶湯保持部の下部であるために、上部
耐火物（３）と水冷金属部分（６）の間には潤滑界面を
形成させるための潤滑供給口（９）が必要とされる。中
空部分を形成するための中子鋳型００）は、サボー１バ
ーθ乃により鋳型の中央部に位置するように上部耐火物
（３）に固定されるが、外側よりの直接冷却により進行
する凝固先端より充分に長い中子鋳型の存在により、中
央部の凝固殻は拘束されて中空部分側が形成され、中空
ビレットＧ４）が製造できる。

しかして本発明は、上記の溶湯保持部流入口からの溶湯
の流れを制御するために溶湯保持流入口（５）に例えば
三角形の溶湯整流体０７］を設けて鋳造トラフから流入
する溶湯流を中子鋳型０ωに直接当たる前に第２図に示
すように左右に分けているもので、この場合においては
溶湯整流体θηを溶湯保持流入口の上に設置された補助
サポートバー面と押えネジなどにより上から固定する。

この整流体の材質としては後述するマリナイト、ルミボ
ード−し、レセバルなどの耐火物が使用できる。

また他の例としては第３図および第４図のように鋳型耐
火物（３）内の溶湯保持部（４）に逆り字状の溶湯整流
体（＋７）を設けたもので、この場合鋳造トラフから流
入する溶湯を中子鋳型に直接当たる前に鋳型上部耐火物
（３）内壁に沿うように溶湯流を制御するものである。

この溶湯整流体は中子鋳型支持のためのサポートバー０
りに取付けた補助サポートバー側により固定する。この
ような溶湯整流体の存在により強い溶湯流は中子鋳型に
当たらずに鋳型上部耐火物の内壁に沿うように流れるた
め中子近傍の凝固を安定化して、中空部表面の平滑な、
かつ内部欠陥のない高品質の中空ビレットを安定して製
造することが可能となるものである。

本発明において使用される中空鋳型の形状は下方が小径
となるようなテーパーを持つもので材質としては、マリ
ナイト（商品名：ジョーンズマンビル社製）、ルミボー
ド−■、（商品名：ニチアス社製）、レセバル（商品名
：朝日石綿社製）などのような耐火物或いは黒鉛、窒化
ケイ素などが使用できる。中子鋳型の構造は第１図に示
すように耐火物或いは黒鉛などの一体構造としてもよく
、また第３図に示すように上部に耐火物中子０口）、下
部に黒鉛中子（１１）或いは窒化ケイ素、炭化ケイ素な
どを用いる二重構造としてもよい。本発明の目的とする
溶湯レベル調節機能を持たないホントトップ鋳造法によ
る中空ビレット製造のためには、」−部に耐火物、下部
に黒鉛などを組合せた構造のものの方が、溶湯レベル変
動の影響を受は難く、さらに下部の黒鉛などの潤滑作用
により鋳肌が美麗に製造できる。

上記の黒鉛などは、「むく」のものでなくともよく中空
、或いは外張りとすることにより黒鉛を節約でき経済的
である地熱容量が小さくなるためにビレットの内径が均
一に製造できる効果がある。

さらに本発明においては上記の中子鋳型により中空ビレ
、トの内面を形成した後、中子鋳型の下方に別に水冷装
置を設けてビレット内面を冷却することも可能である。

本発明は特別の冷却を行なわない中子鋳型をズンブ（凝
固先端）より更に長く突き出して外側からの凝固進行に
対して例えば黒鉛部先端により凝固先端を拘束して中空
部分を形成させることを最大の特徴とするもので、中子
鋳型は水冷による冷却を行なわないためホロー内側の鋳
肌が美麗なビレットが製造できる。また万一ホロー内で
湯漏れが発生しても水薄気煽発は起こらず安全上の問題
がない。最終凝固部がホロー内側となるための、凝固収
縮巣やボイドなどの欠陥が発生したとしても内側にのみ
発生するので製品としての価値低下が少ない。さらに」
上部耐火物に溶湯を多量に保持することができるので、
ポット内？８？ｎレベルの変動が少ないなど多くのメリ
フトを有するものである。

しかして本発明の実施に当って上記の中子鋳型の先端は
溶湯の凝固先端部より３０＋ｍｍ以上長くするもので、
これ未満であると湯漏れのおそれがあり、またあまり長
いと経済的に不利である。またビレットの膝下速度、冷
却水量、溶湯温度などの鋳造条件もビレットの品質に関
係するので調整が必要であり、溶湯の種類によって若干
界なるがビレットの降下速度は５０　ｍｍ／＋ｗｉｎ−
１２０ｍ／ｍｉｎ、冷却水Ｉｔ　１５０　ｇ／ｎ＋ｉｎ
　〜３５０　ｆｆｉ／１ｌｌｉｎ　、溶湯温度は６８０
°Ｃ〜７３０°Ｃが適当である。

また本発明の実施に際しては、第５図に示すように、本
発明の鋳造装置を多数配置しておき（図示はＮｏ、　１
〜Ｎｏ、４までの４台）湯溜面を介して樋０ωより溶湯
を上部耐火物の溶湯保持部の一方向より供給して同時に
多数本のビレットを鋳造できる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例について説明する。

実施例１ 本実施例ではＪＩ３３００３合金の外径３５０閤φ、内
径８０ｏｓφの中空ビレットを製造した場合を示す。

使用した第１図の装置構成を説明すると、調合金製の内
径３６０ｍｍ、鋳型長さ７５＋ｗで、上端より１．　Ｏ
ｍ、下部に潤滑油供給のためのスリットを持つ外側水冷
鋳型の上部に、溶湯保持のためにマリナイトの断熱部分
（３）を積み重ねた。この断熱部には、一方向に水平よ
りの溶湯流人経路（５）を設けである。中子０ωは黒鉛
製の一体構造で、全長４００胴、テーパー角度５．５°
のものを断熱部の上部よりサポートバーにて支持、固定
した。鋳造条件は、降下速度８５　ａｍ／ａｋｉｎ　、
冷却水量２２０　ＩＩ！／ｍｉｎ　、溶湯温度７１５°
Ｃとし、第１図の一辺が１００閣、高さ１２０ｍの正三
角形の整流板を使用して内壁距離１５０ＩＩＩＩｍの溶
湯流入口の中央に設置した。実施例１によると、上部耐
火物に多量の溶湯が存在しているにもかかわらず、水冷
中子鋳型を使用しないことにより、ホントトップ鋳造法
による中空ビレットの製造が安全にしかも比較的容易に
行なえると共に鋳造スタート時の湯漏れは発生せず、得
られたビレットの内面は非常に平滑なものであった。

実施例２ 本実施例ではＪＩＳ５０５２合金を第３図に示される中
子および実施例１と同様の外側水冷鋳型と断熱部を使用
して、外径４１０ｍｍ、内径１２０晒の中空ビレットを
製造した場合を示す６鋳造条件は、降下速度８５　ｍｓ
／ｍｉｎ　、水冷水ｆｆ２２０　ｆｆｉ／Ｐｉｎ、溶湯
温度６８５　’Ｃとし、第３図の形状の整流板を使用し
た。整流板のサイズは横幅１２０間、高さ１５０ｍｍ、
上部厚さ１２ＩＩＩＩ１１、下部長さ１５０ｗｍとした
が、やはり鋳造スタート時の湯漏れは発生せず、得られ
たビレットの内面は非常に平滑でトラブルは発生してい
ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、溶湯レベル調簡のための可動部分がな
く、水平に溶湯を供給するホットトップ鋳造法により、
中空ビレットを安全にしかも中空部表面が平滑で、かつ
内部欠陥のない高品質の中空ビレットを安定して製造で
きるもので工業上極めて顕著な効果を発揮するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明に係る製造方法の一興体例
を示す縦断面図、第２図および第４図は第１図および第
３図の平面図、第５図は本発明の製造例を示す模式図で
ある。 １・・・溶湯、　２・・・鋳造トラフ、　３・・・鋳型
上部耐火物、　４・・・溶湯保持部、　５・・・溶湯流
入口、６・・・水冷金属部分、　７・・・外側からの凝
固殻の形成開始点、　８・・・冷却水、　　ＩＯ・・・
中子鋳型（黒鉛中子）、　　１１・・・黒鉛中子、　　
１４・・・中空ビレット、　　１７・・・溶湯整流体、
　　１８・・・補助サポートバー。 特許出願人　古河アルミニウム工業株式会社１８補助サ
ポートパー 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部に耐火物の断熱部分を持ち、下部に水冷部分とその
   中間部に潤滑界面を形成させるための潤滑油供給口を合
   わせた鋳型により、溶湯を上部耐火物の溶湯保持部の一
   方向より水平に供給して冷却する縦型半連続鋳造方法に
   おいて、鋳型の中心に中子鋳型を配置し、該中子鋳型の
   先端を、溶湯が鋳型外周部からの冷却水などによる熱抽
   出により進行する凝固先端部より充分に長くして、中子
   先端により内径の凝固先端を拘束すると共に溶湯流入口
   に溶湯整流体を設けて鋳型内に流入する溶湯流の方向を
   制御することを特徴とする中空ビレットの製造方法。