JPH01313163A - 半溶融金属の鋳造方法 - 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］ この発明は、固液共存状態にある半溶融金属の鋳造方法
に関する。

［従来の技術］ 近時、省エネルギ及び省資源を目的として、一つの工程
で溶融金属から一次製品をつくりだす半溶融加工プロセ
スが開発実用化されつつある。半溶融加工プロセスとは
、微細な固相を有する半溶融状態の溶湯を用いて、溶湯
から製品に近い形状に直接成形し、製品の等軸品率（全
体に対する等軸晶組織の割合い）を高める技術をいい、
これを鋳造に応用したものを所謂レオキャスティング技
術という。すなわち、溶湯を液相線及び固相線の間の温
度域に適宜調整し、凝固直前の固液共存状態で溶湯を鋳
型に注入する。このような半溶融加工プロセスを利用す
れば、樹枝状晶が粗大化する前に溶湯が凝固完了するの
で、製品の等軸晶率が向上し、組織が均一かつ微細化す
る。

［発明が解決しようとする課題］ 発明者等は、上述のレオキャスティング技術を従来の連
続鋳造法に導入するため、種々検討を重ねた。その結果
、従来の連続鋳造用鋳型では冷却能が大きすぎて、注入
溶湯が鋳型内壁に接触して急速冷却され、鋳片表層部の
組織と内部組織とが著しく異なり、レオキャスティング
技術の長所が発揮されないという知見を得た。すなわち
、レオキャスティングにおいては、溶湯の凝固タイミン
グが可能な限り全体として異ならないようにすることが
肝要である。このため、鋳型内壁の直下に加熱ヒータを
埋設し、溶湯と鋳型との接触部を固液共存温度域に加熱
し、凝固コントロールすることが提案された。しかしな
がら、本来、鋳型は溶湯を冷却・凝固させるものである
ため、これを加熱しても、半溶融温度域まで溶湯を加熱
することが不可能である。また、仮に温度を上げること
が可能であっても、適当な潤滑用パウダが存在しない。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、半溶融状態の溶湯を連続鋳造する場合に、注入溶湯の
全体を実質的に同じように凝固させることができる半溶
融金属の鋳造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る半溶融金属の鋳造方法は、容器内にて溶
湯を固液共存状態とし、これを鋳型に鋳造する半溶融金
属の鋳造方法において、前記鋳型の直上にセラミック抵
抗発熱体の囲いを設け、これを通電発熱させて囲いに接
触する溶湯を加熱することを特徴とする。

［作用］ この発明に係る半溶融金属の鋳造方法においては、セラ
ミック抵抗発熱体の囲いを通電発熱させ、鋳型に鋳込ま
れる直前の溶湯を囲いの側から加熱するので、囲いに接
触する溶湯が凝固しない。すなわち、凝固直前の溶湯を
、キャビティの周辺領域と中央領域とで実質的に同じ固
液共存域の温度に維持する。このため、溶湯が鋳型に至
ると、その全体が同じように凝固する。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照してこの発明の実施例について
具体的に説明する。

第１図に示すように、連続鋳造機の上方に取鍋２が配設
され、完全溶融状態の溶鋼３ａが収容されている。取鍋
２の直下には半溶融金属製造装置１０が設けられ、取鍋
のエアシールパイプ４を介して供給される溶鋼３ａが所
定固相率の半溶融溶鋼３ｂに調整されるようになってい
る。更に、半溶融金属製造装置１０の下方には鋳型３０
が設けられ、装置１０のノズル２０を介して半溶融溶鋼
３ｂが鋳型３０に注入され、鋳片３２が製造されるよう
になっている。

半溶融金属製造装置１０の容器１６には蓋１２が被せら
れ、その内部が不活性ガスに置換され、溶鋼が酸化され
ないようになっている。ロータ２６が、蓋１２の挿通孔
を介して容器１６内に挿入され、その下端部がノズル２
０の流出口に到達している。ロータ２６の上端部は回転
装置（図示せず）及び昇降装置（図示せず）に連結され
、ロータ２６が回転すると溶湯が撹拌され、ロータ２６
が昇降するとノズル２０の流出口が開閉するようになっ
ている。ノズル２０の下端部は鋳型３０側の溶融プール
に浸漬されている。なお、容器１６及びノズル２０に、
それぞれヒータ１８及び２２が巻回され、各電源が制御
装置（図示せず）により調節されるようになっている。

囲い２８が鋳型３０の直上に設けられ、溶鋼が受入れら
れるようになっている。すなわち、囲い２８内にノズル
２０の吐出口が挿入され、囲い２８内に半溶融状態の溶
鋼３ｂが注入されるようになっている。交流型［２９が
囲い２８に接続され、囲い２８が通電発熱されるように
なっている。

囲い２８は、耐熱性及び潤滑性を有すると共に、高温条
件下での固有抵抗値が十分に高い材料を採用する。例え
ば、これにＭｇＯ系のセラミック抵抗発熱体を用いた場
合に、１５００〜１６００℃の温度条件下においても２
００ΩｃＩ１１以上の固有抵抗値を示すために、これを
通電発熱させることが可能である。

次に、実施例の動作について説明する。

所定成分及び所定温度に調整された溶鋼３ａを取鍋２に
収容し、連続鋳造設備に搬入する。エアシールパイプ４
を装置１０に挿入し、ガス供給管を介して所定圧のアル
ゴンガスを供給し、装置内を不活性ガス雰囲気とする。

次いで、取鍋ノズルを開け、完全溶融状態の溶鋼３ａを
エアシールパイプ４を介して装置１０に供給する。この
とき、ロータ２６を予め下降させておき、ノズル２０の
流出口を塞いでおく。ヒータ１８により溶鋼を加熱し、
その温度を固相線及び液相線の間の適正温度域に調節す
る。これにより、液相中に所定の割合いで固相を晶出さ
せ、半溶融状態の溶鋼３ｂとする。この場合に、固相率
を０，２〜０．８の間に制御するのが好ましく、鋼の場
合は０．５〜０．６の固相率とするのがより好ましい。

ロータ２６を回転させて溶鋼を撹拌し、晶出した樹枝状
晶を分断・微細化する。次いで、ロータ２６を上昇させ
てノズル２０の流出口を開け、通流路２３を介して囲い
２８内に溶鋼３ｂを注入する。このとき、囲い２８に所
定の電流を流し、発熱させる。

囲い２８が発熱するので、囲い２８に溶鋼３ｂが接触し
ても凝固せず、固液共存状態が維持される。このため、
溶鋼３ｂは、キャビティの周辺領域及び中央領域ともに
凝固直前の温度に保持されつつ鋳型３０に至り、鋳型に
接触して直ちに内部まで完全凝固する。従って、凝固組
織は等軸品率の高いものとなる。ダミーバー（図示せず
）を所定速度で引抜きつつ、溶鋼３ｂを連続供給し、所
定断面形状の鋳片３２を形成する。

上記実施例によれば、鋳片の等軸晶率の高めることがで
き、全体として均一かつ微細な組織を有する鋳片を製造
することができる。

また、上記実施例によれば、囲いが潤滑性の良好なセラ
ミックでつくられているので、溶湯が高固相率の場合で
あっても連続鋳造を円滑に実施することができる。

なお、上記実施例では、囲いにＭｇＯ系のセラミック抵
抗発熱体を用いたが、これに限られることなく、高温領
域で高い固有抵抗値を有する他系統のセラミック抵抗発
熱体を採用することもできる。

また、上記実施例では、セラミック抵抗発熱体の素材を
そのまま露出させて使用したが、これに限られることな
く、発熱体の溶鋼接触面に高潤滑性のセラミックスを８
射等でコーティングしてもよい。

また、上記実施例では、発熱体の電源に交流電源を使用
したが、これの代わりに直流電源を用いることもできる
。

［発明の効果］ この発明によれば、セラミック抵抗発熱体により鋳造直
前の溶湯を加熱し、キャビティ内の溶湯の急冷を回避す
ることができるので、凝固組織の等軸品率を高めること
ができる。このため、高品質の連続鋳造鋳片を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る半溶融金属の鋳造方法
に使用された連続鋳造装置を示す模式図である。 ３ａ、３ｂ；溶湯、１０；半溶融金属製造装置、１６；
容器、１８，２２；ヒータ、２０：ノズル、２６；ロー
タ、２８；囲い（セラミック抵抗発熱体）、３０；鋳型
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容器内にて溶湯を固液共存状態とし、これを鋳型に鋳造
   する半溶融金属の鋳造方法において、前記鋳型の直上に
   セラミック抵抗発熱体の囲いを設け、これを通電発熱さ
   せて囲いに接触する溶湯を加熱することを特徴とする半
   溶融金属の鋳造方法。