JPH04309438A - 非鉄金属用鋳造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非鉄金属を連続又は半連
続鋳造する非鉄金属用鋳造装置に関し、特に鋳型内部を
通流して出てきた１次冷却用冷却水をミスト状にして鋳
塊を２次冷却する非鉄金属用鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のラミナー（Ｌａｍｉｎｎ
ｅｒ）方式のアルミニウムの半連続鋳造装置を示す模式
的断面図である。鋳型１１はその壁面により所定の鋳込
み空間を形成するようになっている。この鋳込み空間の
下端部には支持体１４が配置されるようになっている。 この支持体１４は、駆動装置（図示せず）により駆動さ
れて、下方に移動することが可能である。

【０００３】また、鋳型１１には空洞１２ａ，１２ｂが
設けられている。空洞１２ｂには外部から１次冷却用冷
却水が導入されるようになっており、冷却水はこの空洞
１２ｂ内を通流して空洞１２ａ内に入るようになってい
る。また、鋳型１１には丸穴状の噴射孔１３が設けられ
ており、空洞１２ａに入った冷却水はこの噴射孔１３を
介して外部に噴出される。

【０００４】次に、この半連続鋳造装置を使用したアル
ミニウムインゴットの鋳造方法を説明する。

【０００５】先ず、支持体１４を鋳込み空間の下端部に
配置すると共に、鋳型１１の空洞１２ｂ内に冷却水を供
給する。この冷却水は空洞１２ｂを通流して鋳型１１を
冷却した後空洞１２ａに入り、噴射孔１３から外部に噴
出される。次いで、鋳込み空間内にアルミニウム溶湯１
５を注入する。この溶湯１５は支持体１４及び鋳型１１
の表面で冷却されて凝固し、鋳塊１６になる。その後、
支持体１４を下方に移動させる。これにより、所定の形
状のアルミニウムインゴットを得ることができる。この
場合に、鋳型１１の下方においては、噴射孔１３から噴
出された冷却水がインゴット表面（シェル）に衝突し、
インゴットを２次冷却する。

【０００６】図５は、外部混合式ミストスプレー方式の
鋳造装置（ＳｕｐｅｒＴｒｕ　Ｓｌｏｔ　　ＤＣＭｏｌ
ｄ）を示す模式的断面図である。

【０００７】鋳型２１は、その壁面で鋳込み空間を形成
するようになっている。この鋳込み空間の下端部には支
持体２４が配置されるようになっている。この支持体２
４は駆動装置（図示せず）により駆動されて、下方に移
動することが可能である。

【０００８】鋳型２１には空洞２２ａ，２２ｂが設けら
れている。外部から供給された１次冷却用冷却水は、空
洞２２ｂを通流して鋳型２１を冷却した後、空洞２２ａ
を介して噴射孔２３から外部に噴出されるようになって
いる。この噴射孔２３にはエアー孔２７が連通している
。このエアー孔２７を介して圧縮空気が供給され、噴射
孔２３内において水と空気とが混合されて、ミスト状の
冷却水が外部に噴出される。

【０００９】この鋳造装置においては、先ず、支持体２
４を鋳込み空間の下端部に配置する。また、鋳型２１に
冷却水及び圧縮空気を供給し、噴射孔２３からミスト状
の冷却水を噴出させる。次いで、鋳込み空間内に例えば
アルミニウム溶湯２５を注入する。この溶湯２５は鋳型
２１及び支持体２４の表面で冷却されて凝固し、鋳塊２
６になる。その後、支持体２４を下方に移動させる。そ
うすると、噴射孔２３から噴出されたミスト状の冷却水
が鋳塊２６の表面に衝突し、鋳塊２６を冷却する。これ
により、アルミニウムインゴットを得ることができる。

【００１０】また、特公昭６１−４７６２２号に開示さ
れた直接チル鋳造装置のように、添加流体媒体としての
加熱高気化性液体媒体又は気体媒体と潤滑油とを流体浸
透性壁部を介して鋳込み空間内へ放出し、これにより溶
融金属を急冷硬化するようにしたものもある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の鋳造装置には以下に示す問題点がある。即ち、
図４に示すラミナー方式の鋳造装置においては、１次冷
却に使用した冷却水のみを使用して２次冷却を行なうた
め、連鋳速度の変化に伴って冷却能力を制御しようとし
ても、１次冷却と２次冷却とを個別的に制御することが
できず、例えば２次冷却に必要な十分な衝突速度を得る
ことができなくなってしまう。また、２次冷却用の水ス
プレーが丸穴（噴射孔１３）からの直進スプレーである
ため、高水量域でのスプレーにおいては、図６に示すよ
うに噴射角度が広がって鋳塊を均一に冷却することがで
きるものの、低水量域でのスプレーにおいては、図７に
示すように噴射角度が狭くなってインゴット表面に水が
あたらない部分ができてしまう。従って、鋳塊１６に対
する２次冷却が不均一になる。更に、十分な衝突速度を
得るためには２次冷却用の噴射孔１３の断面積を小さく
する必要があるため、使用する水の品質によっては噴射
孔１３に目詰まりが生じやすい。

【００１２】更にまた、供給水圧ＰＷ　とスプレー流量
ＱＷ　との間には下記数式１に示す関係があり、例えば
スプレー流量を２倍にするためには供給水圧を４倍にす
る必要がある。また、供給水圧の変化はスプレー角度に
も影響を与える。

【００１３】

【数１】ＱＷ　＝Ｃ・Ａ・（ＰＷ　）１／２但し、Ｃは
係数であり、Ａはオリフィス断面積である。

【００１４】従って、従来のラミナー方式の鋳造装置に
おいては、広範囲な流量の管理を必要とする場合には２
次冷却の不均一に起因して鋳塊に割れが発生したり、鋳
造組織の微細化が十分でないという問題点がある。

【００１５】一方、図５に示す外部混合式ミストスプレ
ー方式の装置においては、圧縮空気により冷却水をミス
ト化しているものの、開放された空間内で水と空気とを
混合するため、上述のラミナー方式の鋳造装置と同様に
、２次冷却用冷却水の水量は１次冷却用冷却水の供給条
件（水量及び圧力等）のみで変化する。従って、１次冷
却用冷却水の水量及び２次冷却用冷却水の水量を個別的
に制御することができない。

【００１６】また、特公昭６１−４７６２２に開示され
た鋳造装置においては、鋳塊は前記流体浸透性壁部の下
方に配置された冷却液放出部から放出される冷却液で２
次冷却されるようになっており、上述のラミナー方式の
鋳造装置と同様の問題点がある。

【００１７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、１次冷却用冷却水及び２次冷却用冷却水の
冷却能力を個別的に制御することが可能であり、２次冷
却の不均一を解消できて鋳塊の割れを抑制できると共に
微細化した鋳造組織を得ることができ、且つ、噴射孔の
目詰まりを回避できる非鉄金属用鋳造装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る非鉄金属用
鋳造装置は、その内部に１次冷却用冷却水が通流可能な
鋳型と、この鋳型から出た１次冷却用冷却水及び圧縮ガ
スが導入されると共にミスト状の２次冷却用冷却水を噴
射孔から噴出する２次冷却用ヘッダーとを有し、前記ヘ
ッダーには前記圧縮ガス及び前記１次冷却用冷却水を混
合して前記１次冷却用冷却水をミスト状にする混合室が
設けられていることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明においては、２次冷却用ヘッダーが設け
られており、１次冷却用冷却水はこのヘッダーの混合室
において圧縮ガス（例えば、圧縮空気）と混合されてミ
スト状になる。即ち、本発明においては、不完全ながら
も閉鎖空間の内部で水と圧縮ガスとを混合した後ミスト
状の２次冷却用冷却水を噴出するため、例えば１次冷却
用冷却水の水量及び圧力を一定に制御しても、圧縮空気
の流量を制御して混合室内の水と空気との割合を変化さ
せることにより、２次冷却用冷却水の水量及びスプレー
角度等を調整することができる。これにより、１次冷却
用冷却水の水量及び圧力等に拘らず、鋳塊表面を均一に
冷却することができる。また、本発明においては、１次
冷却用冷却水及び圧縮ガスを混合してヘッダーから噴出
するため、噴射孔の断面積を大きくしても所定の衝突速
度を得ることができると共に、この噴射孔をガスが高速
で通過する。これにより、噴射孔の目詰まりを回避する
ことができる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００２１】図１は本発明の実施例に係る鋳造装置を示
す模式的断面図、図２は同じくその２次冷却用ヘッダー
３を示す模式的断面図である。

【００２２】鋳型１は、従来と同様に、その壁面により
所定の形状の鋳込み空間を形成するようになっている。 また、この鋳込み空間の下端部には支持体４が配置され
るようになっている。この支持体４は、駆動装置（図示
せず）により、下方に移動することが可能である。

【００２３】鋳型１には空洞２ａ，２ｂが設けられてい
る。空洞２ｂには１次冷却用冷却水が導入されるように
なっており、この冷却水は空洞２ｂを通流した後、空洞
２ａを介して２次冷却用ヘッダー３に入る。この２次冷
却用ヘッダー３は、２次冷却水用プール３ａ及び空気用
プール３ｂに分割されている。配管７は、この空気用プ
ール３ｂから２次冷却水用プール３ａ側に導出している
。この配管７の先端には混合部９が設けられている。 この混合部９は、混合室８ａ並びにこの混合室８ａに連
絡した空気オリフィス８ｂ、水オリフィス８ｃ及び２次
冷却用オリフィス８ｄを備えている。そして、混合室８
ａにおいて、水オリフィス８ｃ及び空気オリフィス８ｂ
を通って供給された水及び圧縮空気を混合し、ミスト状
の冷却水を２次冷却用オリフィス８ｄから外部に噴出す
る。

【００２４】次に、上述の如く構成された本実施例装置
の動作について説明する。

【００２５】支持体４を鋳込み空間下端部に配置し、鋳
型１の空洞２ｂ内に１次冷却用冷却水を供給すると共に
鋳込み空間内に溶湯５を注入する。そうすると、溶湯５
は鋳型１及び支持体４により冷却されて凝固し、鋳塊６
になる。次いで、支持体４を下方に移動させつつ溶湯５
を鋳込み空間内に注入する。

【００２６】この場合に、１次冷却用冷却水は鋳型１の
内部の空洞２ａ，２ｂを満たした後に、鋳型１の下部に
設けられた孔から２次冷却用ヘッダー３の２次冷却水用
プール３ａに入る。一方、別系統で作られた圧縮空気が
２次冷却用ヘッダー３の空気用プール３ｂに導入される
。従って、混合部９においては、１次冷却用冷却水が空
洞２ｂに導入されたときの圧力を維持したまま水オリフ
ィス８ｃを介して混合室８ａ内に入る。そして、この冷
却水は、空気オリフィス８ｂから噴出される圧縮空気に
より粉砕されてミスト状になり、２次冷却用オリフィス
８ｄから２次冷却用冷却水として噴出される。鋳塊６は
、このミスト状の冷却水により冷却される。

【００２７】本実施例においては、２次冷却用オリフィ
ス８ｄからスプレーされる水量は、冷却水用プール３ａ
に与えられる冷却水の圧力並びに圧縮空気の量及び圧力
により決定される。即ち、本実施例装置においては、１
次冷却用冷却水の供給条件の制御とは別に、圧縮空気の
供給条件を制御することにより鋳塊６の２次冷却状態を
制御することができる。また、２次冷却用オリフィス８
ｄは、その断面積を従来のラミナー方式の鋳造装置の２
次冷却用オリフィスに比して流出空気分だけ大きくでき
ると共に、この２次冷却用オリフィス８ｄから空気が高
速で噴出するため、オリフィス部分の付着物を除去する
ことができ、オリフィス８ｄの閉塞（所謂、目詰まり）
を回避することができる。更に、本実施例装置において
は、１次冷却用冷却水の供給圧力が低くても、圧縮空気
のエネルギーにより高速噴流のミストを作ることができ
る。このため、１次冷却用冷却水の水量が低い場合でも
冷却に必要な衝突速度を得ることができ、鋳造品の品種
及び鋳造速度の変化に対して十分な対応が可能である。

【００２８】また、本実施例装置においては、１次冷却
用冷却水を圧縮空気と混合してミスト状の２次冷却用冷
却水を得るため、ターンダウン（Ｔｕｒｎ　ｄｏｗｎ　
；スプレー流量範囲＝　Ｍｉｎ：Ｍａｘ　）を１：１０
と広範囲で制御することができる。更に、１次冷却用冷
却水と圧縮空気との混合比率を変化させることによって
、強冷却（高水量域）から緩冷却（低水量域）まで、図
３に示すように、良好なスプレー状態を保持したまま制
御することができる。これにより、鋳塊を均一に冷却で
きると共に、同一水量で従来に比して略２倍の冷却能を
得ることができる。従って、鋳塊の割れを抑制すること
ができると共に、鋳造組織が微細化されるという効果を
得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
次冷却用ヘッダーを有しており、このヘッダーに設けら
れた混合室において圧縮ガスと１次冷却用冷却水とを混
合してこの１次冷却用冷却水をミスト状にするから、例
えば１次冷却用冷却水の供給圧力及び水量を一定に維持
したまま圧縮ガスの圧力及び流量等を調整することによ
り２次冷却における冷却条件を制御することができる。 これにより、鋳塊の割れを抑制できると共に、鋳造組織
を微細化することができるという効果を奏する。また、
本発明においては、噴射孔の断面積を大きくしても所定
の衝突速度を得ることができると共に、この噴射孔を圧
縮ガスが高速で通過するため、噴射孔の目詰まりを回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る鋳造装置を示す模式的断
面図である。

【図２】本発明の実施例に係る鋳造装置の２次冷却用ヘ
ッダーを示す模式的断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る鋳造装置のスプレー噴射
角度を示す模式的平面図である。

【図４】従来のアルミニウムの半連続鋳造装置を示す模
式的断面図である。

【図５】従来の他の半連続鋳造装置を示す模式的断面図
である。

【図６】従来の鋳造装置における高水量域でのスプレー
噴射角度を示す模式的平面図である。

【図７】従来の鋳造装置における低水量域でのスプレー
噴射角度を示す模式的平面図である。

【符号の説明】

１，１１，２１；鋳型 ２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ；空洞３
；ヘッダー ３ａ；冷却水用プール ３ｂ；空気用プール ４，１４，２４；支持体 ５，１５，２５；溶湯 ６，１６，２６；鋳塊 ８ａ；混合室 ８ｂ；空気オリフィス ８ｃ；水オリフィス ８ｄ；２次冷却用オリフィス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　その内部に１次冷却用冷却水が通流可
   能な鋳型と、この鋳型から出た１次冷却用冷却水及び圧
   縮ガスが導入されると共にミスト状の２次冷却用冷却水
   を噴射孔から噴出する２次冷却用ヘッダーとを有し、前
   記ヘッダーには前記圧縮ガス及び前記１次冷却用冷却水
   を混合して前記１次冷却用冷却水をミスト状にする混合
   室が設けられていることを特徴とする非鉄金属用鋳造装
   置。