JPH02247047A - 連続鋳造方法 - 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〕 本発明は、一方向凝固組織の鋳塊を安定して製造できる
連続鋳造方法に関する。

〔従来の技術とその課題〕

一方向凝固組織鋳塊は、凝固の際の固液界面が鋳造方向
に垂直な平面状となって凝固して粗大な柱状晶が鋳造方
向に平行に長く形成されたものであり、異物等の混入が
少なく、均質で加工性に優れる等の特徴を有しオーディ
オ機器用音響電線等の特殊な用途に実用されている。

ところでこのような一方向凝固組織の鋳塊を鋳造する方
法としては、従来より鋳型を鋳造金属の融点以上の温度
に加熱して、凝固時の熱抽出を製出鋳塊を介して行うよ
うにした加熱鋳型連続鋳造法（特公昭５５−４６２６５
）が開発されているが、この方法は固液界面が鋳型内に
入りすぎると鋳型が冷えて鋳塊が多結晶体となり、又固
液界面が出口に近づきすぎるとブレイクアウトを起こす
ので、固液界面が鋳型出口近傍の所定位置に位置するよ
うに鋳塊の引出速度を常時厳密に制御する必要があって
生産性に劣るものであった。

このようなことから鋳型の一端をｔｈ造炉内に突出させ
て溶湯により鋳型一端を高温に保持し、鋳型他端を冷却
構造体に接して冷却し、ｉｈ型中央部に断熱材を介在さ
せてこの中央部に固液界面を位置させ、一方向凝固させ
る鋳造法（特開昭６１１９３７４３）が提案されている
。この鋳造法はブレイクアウトの恐れがなく、製造条件
の制御は容易であるが、鋳型一端の高温保持を溶湯熱に
より行うので溶湯を高温に加熱する必要があり、その結
果溶湯中にガスが含有されて鋳塊品質が低下するという
問題があった。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明はかかる状況に鑑みなされたものでその目的とす
るところは、高品質の一方向凝固鋳塊を安定して鋳造し
得る連続鋳造方法を提供することにある。

即ち本発明は、鋳造炉に鋳型を取付け、上記鋳型にて鋳
造炉内の溶湯を連続的に凝固させてなる連続鋳造方法に
おいて、上記鋳造炉が炉壁内に発熱体を内蔵し、上記発
熱体の内側に溶湯と接する熱良導体の内壁を有する構造
からなり、而して上記鋳造炉に上記鋳型の一端を上記内
壁に接触させて取付けることにより、上記鋳型の一端を
前記溶湯の凝固温度以上に加熱し、又上記鋳型の他端を
上記溶湯が凝固し得る温度以下に冷却し、更に上記鋳型
の中央部に所定形状の溝を設けるか又は断熱材を介在さ
せて上記鋳型の鋳造方向の温度分布を鋳型中央部にて急
激に変化させたことを特徴とするものである。

本発明方法は、鋳型の一端又は他端を、それぞれ鋳造金
属の融点以上に加熱又は鋳造金属溶湯が凝固し得る温度
以下に冷却し、且つ鋳型中央部に所定形状の熱流抵抗部
を形成して、上記鋳型中央部に鋳造方向に垂直な平面状
の固液界面を形成して、一方向凝固組織の鋳塊を得んと
するものであるが、上記鋳型一端を加熱する方法には、
発熱体及び溶湯により加熱される鋳造炉の内壁熱を主な
熱源とする方法を用い、溶湯を高温に加熱することなく
、鋳型一端の所望長さを溶湯の凝固温度以上の温度に保
持し得るようにしたものである。又鋳型他端を冷却する
方法としては、水冷管等の冷却構造体を接触させて配置
する方法を用い、又」二足鋳型中央部に熱流抵抗部を形
成するには、鋳型中央外周部に溝を設ける方法又は例え
ば黒鉛鋳型の中央部にＡ　Ｉｔ　ｚ　０３等の断熱材を
介在させる方法等を適用するものである。

上記において鋳型中央部に設ける溝の形状は、溝部の鋳
型厚さ（Ａ）が溝部以外の鋳型厚さ（Ｂ）の３０％以下
、溝部の幅（Ｃ）が溝部の鋳型厚−さの１〜７倍の範囲
とするのが、上記溝部で象徴な温度勾配が得られ、一方
向凝固組織が完全な形で形成されて特に好ましいもので
あり、上記条件を外れるにつれ一方向凝固組織が乱れた
り、等軸品が散在したりするようになる。

第１図は本発明方法におりる中央部に溝を設ＬＪた鋳型
（以下溝付鋳型と略記）の温度分布の一例を示す図で、
鋳型一端から中央溝部まで鋳造金属の凝固温度以上に加
熱されており、上記溝部で急激に温度が低下している。

これに対し鋳型一端を溶湯熱により加熱し、鋳型に厚さ
一定の従来鋳型を用いたものは、全長に亘りほぼ直線状
に温度が低下し、鋳造金属の凝固温度以上の加熱部分（
Ｌ）も短いものである。

本発明方法において鋳造炉内壁及び鋳型の材質には熱良
導性の黒鉛、窒化珪素、窒化アルミ等が用いられ、又鋳
型中央部に断熱材を介在させる鋳型の上記断熱材にはア
ルミナ、マグネシャ、カルジャ等が用いられる。又本発
明方法を適用し得る鋳造金属はＣｕ、Ａ１１Ａｕ、Ａｇ
等で、特に限定されるものではない。

〔作用〕

本発明方法においては、鋳型一端を鋳造金属の凝固温度
以上に加熱し、他端を上記鋳造金属が凝固する温度以下
に冷却し、中央部を所定の熱流抵抗部となすので、上記
鋳型内の鋳造金属は、鋳型一端では溶融状態で存在し、
他端では凝固状態で存在し、而して固液界面は、上記中
央部の熱流抵技部に鋳造方向に対し垂直に形成されるの
で、得られる鋳塊は一方耐凝固組織となり、又鋳造中に
ブレイクアウトを起すこともない。

〔実施例〕

を示す側断面図である。図において１は１ノを造炉、２
は発熱体、３はるつぼ、４ば鋳型である。

鋳造炉１は炉壁内部に溶湯保温用発熱体２を有し、上記
発熱体２の内側に溶湯と接する内壁となる厚さ５０柵の
黒鉛製るつぼ３が配置されている。

上記るつぼ３の鋳型取付部７の厚みは１００ｍｍに増し
て鋳型４との接触距離を長くして熱伝達の向上が計られ
ている。上記鋳型取付部７には長さ２３０＋ｎｍ、内径
１０ｍｍ、肉厚１０ｍｍの黒鉛製の円筒状の鋳型４が取
付けられ、上記鋳型中央部には幅２０ｍｍ、深さ７ｍ＋
ｎの外周溝５が彫られている。又上記鋳型４の他端には
冷却面長１００ｍｍの水冷ジャケット６が上記鋳型４の
外周に接して設けられている。

而して上記鋳造装置を用いて１０胴φの純銅鋳塊を鋳造
した。

即ち、先ず鋳型４内に、先端に長さ２５０ｍｍ、径９，
８晒の無酸素銅（ＯＦＣ）棒をネジ込んで取付けた９、
８　ｍｍφのスチール製ダミーバー（図示せず）を挿入
固定し、次いで鋳造炉１内に純銅地金を１５０ｋｇ入れ
て溶解し、溶湯保持温度を１１８０°Ｃに加熱して純銅
溶湯８を１１５０°Ｃに保持し、これに脱ガス処理を施
したのち、前記のダミーバーをピンチロール９により引
出して鋳造をスタートした。溶湯８は前記水冷ジャケッ
ト６により冷却されて棒状鋳塊１０となって前記ダミー
バー先端のＯＦＣ棒に凝着して製出した。

上記において鋳塊１０引出し速度、即ち鋳造速度は２２
０　ｍｍ／ｍｉｎ　、冷却ジャラケット６の冷却水量は
５ｊ２／ｍｉｎとした。又鋳型入口近傍の下方よりＮ２
ガスを２００ｍ１／ｍｉｎの速度で吹き込んで溶湯をバ
ブリングした。

実施例２ 実施例１において鋳造金属にりん青銅合金（Ｃｕ−７％
５ｎ−０，１％Ｐ）を用い、炉内温度１１２０°Ｃ，溶
湯保持温度１１００°Ｃ、ダミーバー先端に取付ける棒
にりん青銅合金棒を用いた他は実施例１と同し方法によ
り１０ｍｍφのりん青銅鋳塊を鋳造した。

実施例３ 実施例１において、鋳型に全長２３０　ｍｍ、内径１０
ｍｍ、肉厚１０ｍｍの黒鉛製円筒状鋳型の中央部分２０
ｍｍをＡＩ！、□０３となした断熱鋳型を用いた他は実
施例１と同じ方法により１０ｍｍφの純銅鋳塊を鋳造し
た。

比較例１ 実施例Ｉにおいて、鋳型に長さ２３０ｍｍ、内径１０ｍ
ｍ、肉厚１０ｍｍの通常の黒鉛製円筒状鋳型を用いた他
は実施例１と同じ方法により１０ｍｍφの純銅鋳塊を鋳
造した。

比較例２ 実施例１において、鋳造炉に発熱体を内藏廿ず、炉壁全
体が内壁を含めて断熱材のＡ　ｌ　ｔ　Ｏ３壁からなり
、溶湯を火炎式ラジアントチューブにより保温する鋳造
炉を用い、鋳型をその一端を炉内に１０ｍｍ突き出して
取付け、溶湯保持温度を１２５０°Ｃとした他は実施例
１と同じ方法により１０ｍｍφ純銅鋳塊を鋳造した。

比較例３ 比較例２において、鋳型に実施例３で用いたと同じ鋳型
を用いた他は、比較例２と同し方法により１０ｍｍφの
純銅鋳塊を鋳造した。

斯くの如くして得られた各々の１０ｍｍφの純銅又はり
ん青銅合金鋳塊について組織及び鋳塊品質を調べた。結
果は主な製造条件を併記して第１表に示した。

第 表 第１表より明らかなように本発明方法品（実施例１〜３
）は、いずれも一方向凝固組織からなる高品質の鋳塊で
あった。特に実施例２のりん青銅は固液共存域が長く鋳
造欠陥を生じ易い合金であるが、本発明方法によれば固
液共存域は中央部に短く限定された為、欠陥等のない高
品質の鋳塊が得られた。

これに対し比較例１は熱流抵抗部のない従来鋳型を用い
た為に、固液界面が凹状となり組織が多結晶組織となっ
た。又比較例２，３は鋳型加熱を溶湯を高温に加熱して
行った為に、鋳造開始間もなくして溶湯にガスが吸収さ
れ、鋳塊割れが多発した。

上記実施例１〜３において得られた鋳塊の結晶粒度は断
面当り４〜７個といずれもほぼ同数であったが、これは
、結晶粒度は鋳造速度によって決まる為である。即ち実
施例１と同し方法により、種々鋳造速度を変えて鋳造し
た鋳塊の結晶粒度は、第１図に示した如く鋳造速度が速
い程結晶粒度が大となるもので、本発明方法によれば、
鋳造速度を変えることにより結晶粒度を容易に制御する
ことができる。又上記実施例では鋳塊引出しは定速引出
しにて行ったが、引出し・停止のサイクルを適正に選ぶ
ことにより、間歇引出しによっても製造することができ
る。

〔効果］ 以上述べたように本発明方法によれば、高品質の一方向
凝固組織の鋳塊を安定して製造することができ、工業上
顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法における鋳型の温度分布の一例を
示す説明図、第２図は本発明方法を実施する鋳造装置の
一例を示す側断面図、第３図は、鋳造速度と結晶粒度の
関係の一例を示す説明図である。 １・・・鋳造炉、　２・・・発熱体、　３・・・るつぼ
、４・・・鋳型、　５・・・溝、　６・・・水冷ジャケ
ット、８・・・溶湯、　　１０・・・鋳塊。 特許出願人　　　古河電気工業株式会社第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造炉に鋳型を取付け、上記鋳型にて鋳造炉内の
   溶湯を連続的に凝固させてなる連続鋳造方法において、
   上記鋳造炉が炉壁内に発熱体を内蔵し、上記発熱体の内
   側に溶湯と接する熱良導体の内壁を有する構造からなり
   、而して上記鋳造炉に上記鋳型の一端を上記内壁に接触
   させて取付けることにより、上記鋳型の一端を前記溶湯
   の凝固温度以上に加熱し、又上記鋳型の他端を上記溶湯
   が凝固し得る温度以下に冷却し、更に上記鋳型の中央部
   に所定形状の溝を設けるか又は断熱材を介在させて上記
   鋳型の鋳造方向の温度分布を鋳型中央部にて急激に変化
   させたことを特徴とする連続鋳造方法。
2. （２）鋳型の中央外周部に設けた溝の形状がＡ≦０．３
   Ｂ及び７Ａ≧Ｃ≧Ａの式（式中、Ａは溝部の鋳型厚さ、
   Ｂは溝部以外の鋳型厚さ、Ｃは溝幅。）を満足すること
   を特徴とする請求項１記載の連続鋳造方法。