JPH02205232A

JPH02205232A - 引上げ連続鋳造法とその装置

Info

Publication number: JPH02205232A
Application number: JP2075489A
Authority: JP
Inventors: Akira Sato; 彰佐藤; Yoshiaki Osawa; 大沢　嘉昭; Goro Arakane; 吾郎荒金
Original assignee: National Research Institute for Metals
Current assignee: National Research Institute for Metals
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1989-02-01
Publication date: 1990-08-15
Also published as: JPH0372375B2

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、鋳型を用いない連続鋳造法とその装置に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、溶融金
属から一工程で製品近似の異形断面を有する、テーパー
のない、あるいはテーパーの付いた一方向性凝固組織の
長尺材を製造することのできる連続鋳造法とそのための
装置に関するものである。

（従来の技術）溶融金属から長尺の材料を製造する方法として連続鋳造
方法が広く知られている。このような従来の方法では、
通常、水冷＠鋳型を使用し、その水冷銅鋳型の断面形状
によって製品の断面形状や寸法を決定している。このた
め、これまでの連続鋳造法では、テーパー付の鋳造品を
製造することは不可能であり、また、水冷銅鋳型内にお
いて新しい結晶が形成するために一方向性凝固の製品を
得ることも不可能であった。

このような問題点を解決するために、この発明の発明者
らによって、鋳型を用いない引上げ連続鋳造方法とその
ための装置をすでに提案している。

この方法は、ストランドを低速で回転させることにより
、断面形状が円形の一方向性凝固の長尺の材料の製造を
可能とするものであり、この方法により得られる一方向
性凝固組織の製品は、長さ方向に結晶粒界がなく、加工
性が良好で、しかも電気信号に乱れがないことから線材
として有用であるとの特徴を有している。また、共晶合
金などでは鋳造のままの状態で使用することができ、テ
ーパー付きのＳ造製品の場合には、両持ち、または片持
ち梁桁や機械部品素材として有用であるとの優れた利点
を有してもいる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、鋳造製品についてはその断面形状が円形
の丸棒だけではなく、その断面形状が多角形の様々な製
品が望まれているにもかかわらず、この優れた特徴を有
する鋳型を用いない連続鋳造法の場合には、これらの多
角形等の異形断面形状を有する一方向性凝固機組織から
なる長尺製品を製造することは困難であった。また、テ
ーパー付の製品を得るためには押し出し加工、引き抜き
加工、さらには機械加工等が必要であって、その製造コ
ストが高くなるという欠点があった。

この発明は、以上の通りの事情に孟みてなされたもので
あり、鋳型を用いない連続鋳造法の特徴を生かしつつ、
溶融金属から一工程で、様々な異形断面を有し、一方向
性凝固組織からなるテーパー付、ないしはテーパーのな
い製品を高効率、低コストで製造することのできる、鋳
型を使用しない引上げ連続鋳造の新しい方法とそのため
の装置を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の課題を解決するために、ガスシール
しつつ、ストランドに水を噴射して強制冷却する鋳型を
使用しない引上げ連続鋳造法において、ストランド基部
に配設した異形空隙を有する形成器により断面形状を規
定して異形断面一方向凝固組線からなるテーパー付また
はテーパーなしの長尺材料を鋳造することを特徴とする
鋳型を使用しない連続鋳造法を提供する。

また、この発明は、この方法を実現する装置の一つとし
て、ストランドを冷却するための水噴射ノズルと、その
下部のガス噴射ノズルとを有する鋳型を使用しない引上
げ連続鋳造装置において、ストランドの基部位置にスト
ランドの断面形状を規定する溶融金属と反応しない耐火
物製等の異形空隙を有する形成器を設けたことを特徴と
する引上げ連続＠造装置を提供する。

添付した図面の第１図は、この発明の方法に用いること
のできる鋳造装置の一例を概念的に示したものである。

鋳造装置には、溶融金属（１５）を保持する保持炉（１
４）の上部に冷却箱（５）を設置し、この冷却箱（５）
の頂部にガスを排気する排気用導管（４）を設けている
。この排気用導管（４）の下部でストランド（３）に対
向してこれを冷却するための水噴射ノズル（６）と、ス
トランド（３）を案内するガイド用ボール（７ン、すな
わちストランドガイドを設け、さらにこれらの下部に水
噴射ノズル（６）で噴射した水が溶融金属（１５）に滴
下しないようにガス噴射ノズル（８）と冷却水用水溜（
１０）を設置している。溶融金属（１５）の酸化膜や、
その粘性表面張力等により溶融金属柱（１２）が形成す
る。水噴射ノズル（６）で冷却したストランド（３）は
、冷却箱（５）の上部に設けたピンチロール（２）によ
り引上げ方向（１）に向けて引上げられる。また、この
装置では、溶融金属（１５）上面のストランド（３）の
基部に溶融金属（１５）と反応しない耐火物製等の形成
器（１３）を設置している。この形成器（１３）の断面
形状を三角形、四角形などの様々な異形形状に規定する
ことにより、異形断面のストランド（３）を製造するこ
とができる。

ストランド（３）の凝固界面の位置が形成器（１３）の
内側になる場合、凝固後のストランド（３）が形成器（
１３）の壁と接触し、摩擦によりストランド（３ン表面
に引きつれなどの欠陥が発生したり、形成器〈１３）を
破損するなどのトラブルが生じることがある。このため
、耐火物製の形成器（１３）の位置は、ストランド（３
）の基部の溶融金属柱、すなわち溶湯柱の溶融金属表面
近傍の位置とする。

たとえば、以上の装置を用いて鋳型なしの引上げ連続鋳
造法を実施する場合には、溶融金属表面に近いストラン
ド（３）に水噴射ノズル（６）より水を噴射して強制冷
却する。それと同時に水噴射ノズル（６）の下部では、
溶融金属（１５）表面に水が滴下しないようにガス噴射
ノズル（８）によりガスシールをしながら、ストランド
（３）の引上げ速度、溶融金属の過熱度および水噴射ノ
ズル（６）による強制冷却の強さを制御しながら、スト
ランド（３）の大きさを＃Ｊ＃して連続鋳造する。スト
ランド（３）の断面積は、このストランドの引上げ速度
、溶融金属の過熱度および強制冷強さを制御することに
より、第１図に示し午舟嘉−パーなしの鋳造製品を選択
的に製造することができる。たとえばストランドの横方
向の凝固の進行に有利な条件として、ストランドの引上
げ速度を遅く、溶融金属の過熱度を低く、また、冷却の
強さを強くする場合には、先太になる正のテーパー付の
鋳造製品が得られ、逆の条件の場合には先細の負のテー
パー付の鋳造製品が得られる。それらの中間の条件では
テーパーなしの製品が得られる。　次に、このような方
法と装置によるこの発明の詳細な説明する。

（実施例１）内径２００　ｒｕｎ、深さ２００　Ｉｎ＋のるつぼに溶
融純アルミニウム（溶湯）を過熱度３３℃に保持し、溶
湯表面の酸化物を掻取って清浄にした後、溶湯と反応し
ない断熱耐火煉瓦を加工して作成した一辺２０市の三角
形の空隙を有する形成器を溶湯表面に投！し、形成器の
温度を溶湯の温度と同一にした１次に、先端部を長さ２
０市、直径５鮨に無用した直径２０間の純アルミニウム
製のダミーパーを形成器の三角形の空隙を通して、溶湯
の表面より深さ１０ｍの位置に挿入し、３分間浸漬して
凝固を開始させた。

また、溶湯の表面上部の１２０ｍｍの位置において、毎
分１，５」の水を水噴射ノズルから噴射し、温度勾配を
５６°Ｃ／ｃｌｌとしな、水噴射ノズルの直下のガス噴
射ノズルからは毎分６ＯＮＩｌの窒素ガスを噴射して溶
湯表面に水が落下しないようにガスシールをした。スト
ランドをピンチロールで引上げた。

ストランドの引上げ速度を毎分１５〜２３ｏ＋ｎとした
場合には、断面形状が三角形のテーパー無しの三角棒が
できな、また、これより速いストランドの引上げ速度で
は先細になる負のテーパー付の三角棒ができた。製造さ
れた三角棒の結晶組織は、完全に三角棒の幅方向に完全
な一方向性凝固の柱状晶からなっていることが確認でき
た。

（実施例２）内径２００ｒｒｍ、深さ２００ｎｓｎのるつぼに、溶融
金属表面の酸化物を掻取って清浄にした後、溶湯と反応
しない断熱耐火煉瓦を加工して作成した一辺１５ｍの正
方形の空隙を有する形成器を溶湯中の深さ２０關の位置
に設置し、形成器の温度を溶湯の温度と同一にした０次
に、先端部を長さ２０ＩｌｌＩＩ、直径５關に加工した
直径２０ｆｆｌ＋の純アルミニウム製のダミーパーを、
形成器の正方形の空隙を通し深さ１０ｎｎの位置に３分
間浸漬して凝固を開始させた。

また、溶湯の表面から１２０間の位置においては、水噴
射ノズルから毎分１．５ｊの水を噴射し、温度勾配を約
５６℃／■とした。水噴射位置の直下のガス噴射ノズル
からは毎分６ＯＮｊの窒素ガスを噴射して溶湯表面に水
が落下しないようにガスシールした。

ストランドの引上げ速度が毎分１５〜２３關の場合には
、テーパーなしの四角棒が製造できた。

また、これより速い引上げ速度では先細になる負のチー
″−付の四角棒が製造できた・さらに溢さトラフトの引
上げ速度が遅い毎分１０〜１３ｍの引上げ速度では、先
太になる正のテーパー付の四角棒が製造できた。得られ
た四角棒の結晶組織は、完全な一方向性凝固柱状晶にな
っていることが確認できた。

（発明の効果）以上詳しく説明したように、この発明によれば、従来そ
の製造が不可能であるか、または製造が非常に困難な一
方向性凝固組織からなる異形形状断面のテーパー付き、
またはテーパーなしの長尺鋳造品を溶湯金属から一工程
で容易に製造することができる。溶融金属からの一工程
製造により、製造コストを著しく低減することができる
。さらにまた、従来は押出し、引き抜きなどの塑性加工
を必要とする場合には、塑性加工のできる軟質な材料を
使用しなければならなかったが、この発明により目的製
品に近似した形状の素材が製造できるため、鋳造のまま
の状態で使用することができ、共晶凝固組織材料などの
硬質材料の素材も製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の一例を示した構成断面図であ
る。１・・・引上げ方向　　　　２・・・ピンチロール３・
・・ストランド　　　　４・・・排気用導管５・・・冷
却箱　　　　　　６・・・水噴射ノズル７・・・ガイド
用ボール　　８・・・ガス噴射ノズル水９・・・排弁用導管　　　１０・・・冷却用水溜１１・
・・ガスシール用リング１２・・・溶融金属柱１３・・・形成器１４・・・保持炉１５・・・溶融金属神許出願人　　　科学技術庁金属材料往術研究所長中用
龍−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガスシールしつつ、ストランドに水を噴射して強
制冷却する鋳型を使用しない引上げ連続鋳造法において
、ストランド基部に配設した異形空隙を有する形成器に
より断面形状を規定して異形断面一方向凝固組織の長尺
材を鋳造することを特徴とする鋳型を使用しない引上げ
連続鋳造法。
（２）引上げ速度、溶融金属の過熱度および強制冷却の
強さを制御してテーパー付き、またはテーパーなし長尺
材を製造する請求項（１）記載の引上げ連続鋳造法。
（３）ストランドを冷却するための水噴射ノズルと、そ
の下部のガス噴射ノズルとを有する鋳型を使用しない引
上げ連続鋳造装置において、ストランドの基部位置にス
トランドの断面形状を規定する異形空隙を有する形成器
を設けたことを特徴とする異形断面一方向凝固組織の長
尺材製造用の鋳型を使用しない引上げ連続鋳造装置。