JPH04507065A - 鋳造形材の製造方法及び装置 - 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】 鋳造形材の製造方法及び装置 本発明は、流動性があり成形可能な溶融金属がら分離した固体形材を鋳造するた めの機械及び工程に関する。

詳しくいうと、本発明は、静止金型鋳造機、又は、好ましくは、移動金型鋳造機 を使用して分離した形材を連続的に鋳造するための機械及び方法を開示する。移 動金型鋳造機では、例えば、形材が一対の無端可撓性鋳造ベルトの間隔を隔てら れた部分間で形成され、これらの鋳造ベルトは、鋳造される金属の両面と一緒に 移動する。

本発明の原理は、プラスチックスのような任意の流動性のある成形可能な、即ち 溶融材料を鋳造するのに使用できるが、本発明は、溶融金属をインゴット、アノ ード、ワイヤバー、又は鋳物鋳造物のような分離した種々の形材に連続的に鋳造 することに関して説明される。

分離した金属形材は、代表的には、溶融金属の不連続流を使用して個々の金型で 鋳造される。複数の金型キャビティが順次供給され、金型の各々への所望量の溶 融金属の流れは、作業者が手動で、或いは自動で制御される。

連続鋳造は、製造費用を少なくし製品の品質を上げるため、非鉄金属及び鉄金属 産業能で種々の形態で使用されている。静止金型法及び移動金型法として知られ た二つの基本的なシステムがビレット又は連続ストリップのような形材の連続鋳 造で使用されている。静止金型鋳造機では、金型の壁は動かないようになってい るが、鋳造製品が金型の壁に対して移動し、その中で固化する。移動金型鋳造機 は、固化する金属とほぼ同じ速度で移動するベルト、チェーン、ドラム、ホイー ル又は他の表面を使用する。

少なくとも一つの可動ベルトとこれに対応する固定された又は可動の表面を有し 、この表面が鋳造材料が内部で固化する金型の二つの向き合った表面を可動ベル トとともに形成する移動金型鋳造機での金属の連続鋳造は、参考のため本願に組 み込む米国特許第２．６３Ｌ３４３号、第２．９０４，８８０号、第３．０３８ ．３４８号、第３．１２３．８７３号、第３゜１２３．１１７４号、第３．１８ ７，８３０号、第３．５３３．４［ｉ３号、第３，８６４．９７３号、第３．８ ７８．８８３号、第３，９２Ｌ１１ｉ９７号、第３．９３７゜２７０号、第３． ９３７．２７４号、第３．９４９，８０５号、第３．９５５，８１５号、第４， ００２，１９７号、及び第４．８５４．３７１号に開示されている。

二つの可動ベルトが金型を形成するツインベルト鋳造機については、作動におい て、溶融金属の連続流は、一方が全体に他方の上に配置された一対の可動の可撓 性鋳造ベルト及び側堰ブロックが形成するキャビティへの鋳造機の入口で供給さ れ、キャビティの他端（鋳造機の出口）で金属の固化したストリップ又はバーと して出る。

次いで、このストリップ又はバーは、機械的な加工、即ち切断及び／又は溶接を 行うための他の装置に供給され、その断面寸法を変化させる。例えば、上述の種 類のツインベルト鋳造機は溶融した銅をほぼ矩形のバー形材にするのに使用され 、このバー形材は、次いで、矩形のバーを丸棒にするための一連の圧延段を有す る圧延機に連続的に供給される。代表的には、この棒は種々のゲージのワイヤに 延伸される。

賦形物品を連続的につくるための従来技術の試みでは、アノード即ち支持アーム を持つ平らな矩形の形材の形体を持つ鋳造材料を提供するように、堰ブロックを ツインベルト鋳造機を特定の間隔で小さくすることによって変更された。

他の移動金型連続鋳造法では、周囲に周溝を有する鋳造ホイールが使用される。

周溝の一部は無端ベルトで閉鎖されて金型を形成し、この金型には溶融金属が注 ぎ込まれて鋳造金属に固化され、これから送出される。このような設計は米国特 許第３．２７９．０００号及び第３．４８９．８２０号にでわかる。これらの特 許を参考のため本願に組み込む。

静止した金型を使用する連続鋳造方法は米国特許第２゜９３８．２５Ｌ号、第２ ．９４６．１００号、第３，０６６．３６４号、第３．０８９．２０９号、第３ ．０９８．２Ｏ２号、及び第３．１１５．８８６号に見出すことができる。これ らの特許を参考のため本願に組み込む。基本的には、溶融金属は金型に連続的に 供給され、冷却され、固化した製品が金型から連続的に取出される。

一般的には、金型は垂直な姿勢をとり、溶融金属は金型の頂部に注ぎ込まれる。

上述の鋳造機は非常にうまくいっており、広範な産業に亘って使用されているが 、これらの種類の連続鋳造機には分離した形材をつくる要求が未だに存在する。

本発明の目的はこのような分離した形材を連続的に鋳造するための装置及び方法 を提供することである。

発明の概要 本発明は連続鋳造機の改良に関し、溶融金属の流れがらワイヤバー、インゴット 、ビレット、ケーキ、ストリップ、及び鋳物形材のような分離した形材を鋳造す る連続鋳造機を使用するための装置及び方法を含む。本発明は種々の連続鋳造機 に関して使用できるが、便宜上、一対の可動ベルトが溶融金属の金型を形成する ツインベルト鋳造機を使用する銑鉄の鋳造について本発明の詳細な説明する。

本発明の装置及び方法は、鋼、鉄、銅、鉛、ビスマス、及びアルミニウムを含む がこれらに限定されない鉄金属又は非鉄金属やプラスチックスのような任意の流 動性のある成形可能な即ち溶融材料について使用することができる。本発明は、 固化した状態では通常は圧延したりロールフオームしたり延伸したり穿孔したり できない脆性特表子４−５０７０６５　（３） の壊れ易い材料を連続的に鋳造するのに特に有用である。

本発明の方法は、静止した又は移動する金型に溶融祠料の連続流を供給する工程 と、溶融材料の連続流を所定の容積及び形体の分離１７たセグメントに成形する 工程と、前記溶融材料を固化する工程と前記セグメントを分離した形材に分離す る工程とを含み、前記成形工程は溶融金属の顕著な固化の前に行われる。前記成 形工程は、以下に説明するように、挿入体、分割器、スペーサ等を使用して行わ れる。

本発明の装置は、移動する又は静止した表面を、使用する金型に応じて有する、 金型を構成するための第１手段と、溶融材の連続流を金型に供給するための第２ 手段と、金型内に分離した室を形成し、金型内の溶融材料を分離したセグメント の形態の鋳造材料に成形する一つ又はそれ以上の成形部材と、固化手段と、分離 したセグメントを鋳造材料から分離した形材に分離する分離手段とを有する連続 鋳造機から成る。ツインベルト鋳造機では、移動表面が平らであるのに対し、ホ イール鋳造機では移動表面は湾曲している。静止した金型では、金型は溶融材料 に対して実質的に静止しており、固化した材料は金型を通って移動する。静止金 型は、鋳造中、往復動又は他の振動運動を頻繁に使用する。

図面の簡単な説明 第１図は、分離した形材を形成するための改良成形手段を図示するツインベルト 鋳造機の概略図であり、第２図は、湯溜まり堰壁及び溶融金属を含む、入力ロー ラに垂直な平面に沿った側方断面図であり、第３図は、特定の成形手段を使用し て形成されたインゴット形材を図示する下鋳造ベルトの平面図であり、第４図は 、特定の成形手段を使用して形成されたインゴット形材を図示する下鋳造ベルト の平面図である。

発明の詳細な説明 本発明の一実施例を備えた連続鋳造機の例示の例を第１図に示す。この鋳造機１ ０では、溶融金属１１が注込箱即ちとりべ（図示せず）から湯溜まり１２に供給 される。溶融金属１１は、湯溜まり１２から上下の可撓性無端鋳造ベルト１４及 び１５の夫々の間隔を隔てられた平行な表面間に形成された入力領域１３に供給 される。これらのベルト１４及び１５と塩ブロック１６との間に形成されたキャ ビティは、溶融金属を所望の形状に鋳造し固化する鋳造領域１７として形成され るのがよい。鋳造ベルトは、好ましくは、鋼、又は、靭性、摩耗及び物理的損傷 に対する抵抗並びに鋳造中に加わる温度衝撃及び温度差応力に対する抵抗を提供 する他の合金からつくられるのがよい。

鋳造ベルト１４及び１５は、全体に参照番号１８及び１９を附した上下のキャリ ッジによって支持され且つ駆動される。これらのキャリッジは両方とも機械フレ ーム（図示せず）に取付けられている。各キャリッジは、二つの主ローラを有し 、これらのローラは、鋳造ベルトを支持し、駆動し、操作する。これらのローラ は、上下の入力ローラ２０及び２１、及び上下の出力ローラ２２及び２３を夫々 有する。

可撓性の溶融金属保持用無端側方堰１６が鋳造ベルトの各側に配置され、溶融金 属を保持するための鋳造領域の側縁を構成する。側方堰１６は、下キャリッジ１ ９に鋳造機１０の入力端で取付けられた三日月形部材２４によって案内される。

鋳造作業中、二つの鋳造ベルト１４及び１５は、駆動機構によってほぼ同じ直線 速度で駆動され、上下のキャリッジは、好ましくは、下流に向かう方向で下方に 傾斜し、そのため、鋳造ベルト間の領域１７は傾斜している。

このように下方に傾斜しているため、溶融金属は鋳造領域に容易に流入できる。

鋳造物が固化し、鋳造機を参照番号２５で示すように離れた後、二次冷却器手段 ２６を使用して鋳造物を完全に固化し及び／又は冷却するのがよい。この技術の 使用を「二次冷却」と呼び、これは鋳造速度を高めるのに使用される。更に、二 次冷却を使用すると、成形手段と鋳造金属との間の熱膨張率の差により引き起こ される温度衝撃のメカニズムで、成形手段２７の鋳造金属からの取出しが容易に なる。熱膨張率の差が大きければ大きい程、熱衝撃が大きく、分離効果が顕著で ある。−次冷却手段（図示せず）は、金型を形成するベルト１４及び１５の両側 に沿って移動する、高速移動液状クーラントを使用することによって行われる。

本発明の改良装置及び方法は、金型及び鋳造機の鋳造領域１７に分離した形状を 与えるのに鋳造ベルト上に成形手段２７が使用される。成形手段２７は、好まし くは、上鋳造ベルト１４に取付けられ、鋳造機の鋳造領域１７に所望の金型形状 を構成するため、形状及び間隔を変えることができる。

例示の成形手段の設計を以下に説明する。

本発明の好ましい実施例では、追加のキャリッジ２８及びベルト２９を使用する ことによって、成形手段２７をベルト１４から分離できるようにし、タイミング 装置３０に収集できるようにし、所定の所望の間隔に基づいてベルト１４上に配 置できるようにする。この分離システムを使用することにより、鋳造作業中に鋳 造される分離した形材の重量（及び寸法）をタイミング装置３０を調節すること によって変化させることができる。キャリッジ２８は、図示のように二つのロー ラ３１及び３２を使用する。

分離した形材３３は鋳造機から外部に送出され、所望の位置に移送される。

鋳造機１０及び湯溜まり１２は、好ましくは、「開放特表千４−５０７０６５　 （４） ブール」型の装置であり、湯溜まりの出口は、成形手段２７が鋳造領域１７に進 入できるように特定的に改造しである。溶融金属のプールは、鋳造機の入口１３ で、好ましくは、この入口を満たし、そのため、成形手段２７が入口１３で溶融 金属］１と接触する。

湯溜まりの口は、好ましくは、黒鉛又は他の軟質の融蝕性材料でできており、こ の材料は鋳造物及び下ベルト１５の潤滑を補助する。提案した装置の図面を第２ 図に示す。溶融金属、ベルト、及び成形手段が全てほぼ同じ箇所で出会うため、 成形手段２７の背後のガスや蒸気は開放空間に散逸でき、ガスや蒸気が成形手段 の背後で金属鋳造物内に気泡を生じることがない。堰ブロック１６は、好ましく は、非常に僅かなテーバを内面（底部が大きくなっている）に有し、そのため、 成形手段が回ったり又は他の態様で金型の内側に移動することが阻止される。

溶融金属が鋳造機を通過するときの作動は標準的な鋳造機と同じである。しかし ながら、鋳造速度は全体に加速され、或いは、使用される材料に応じてヒートシ ンク又は断熱材として作用する成形手段２７を使用することによって抑制される 。

好ましい実施例では、成形手段２７は、ベルト１４及び２９に例えば磁石で取り 外し自在に取付けられている。

作動では、成形手段はベルト１４上に間隔を隔てられており、ベルトの回転の際 に所望の鋳造形材が形成される。

固化の後、分離した鋳造物は連続した鋳造物のストリップ（成形手段２７を含む ）から分離され、成形手段は磁気で２９へ移送される。次いで、成形手段２７は 、タイミング装置３０へ移送され、このタイミング装置で整列され、ベルト１４ へ所望の間隔で再び解放される。

鋳造機内でつくられた鋳造物のストリップから分離した鋳造物を分離するための 装置は、箇所３４で使用するのが便利である。例えば、曲げ運動が鋳造物に加え られ、成形手段２７はベルト２９から外されて上述のように鋳造ベルト１４に移 送される。

成形手段２７の設計はどのようにでも変更できる。第３図に示すように、Ｕ字形 成形手段はインゴット形材３３をつくりだす。同様に、第４図は逆Ｔ字形成形手 段２７を図示し、この成形手段もまたインゴット形材３３をつくりだす。所望で あれば、穴、ボイド、凹み、商標、又は他のマークを適当な成形手段で鋳造物に 付けることができる。

成形手段２７は種々の材料からつくることができる。

磁石式の分割器については、成形手段を成形空間内に係止するのに、成形手段の 磁力が強くなればなる稚内部テーバ又は整合が小さくなることが必要とされる。

特定用途では、複雑な穴や形体を鋳造物に穿孔したり鋳造する代わりに、又は分 割器として、成形手段を部分的に又は全体に鋳物砂、耐火物、又は金属ビードで つくることもまた望ましい。

ベルト１４及び／又は鋳造物からの成形手段２７の取出しは、消耗できる（木材 のように）又は廃棄できる成形手段を使用することによって容易に行うことがで きる。

他の設計では、水のような物質が入った薄い可撓性の壁を持つ成形手段を使用す る。この成形手段は、溶融金属と接触すると膨張しく成形手段内で蒸気が発生す るため）冷却されると収縮する。かくして、成形手段が溶融金属１１と接触する と、この成形手段が膨張し、鋳造物は膨張した成形手段で形成される。固化及び 冷却の後、成形手段が収縮してその取り出しを容易にする。銑鉄を鋳造するには 薄いゲージステンレス鋼の成形手段を使用するのが適当である。

鋳造ホイールを使用する装置では、成形手段２７をホイール又はベルト上に配置 して、上述のように、鋳造ホイール及び無端ベルトの周溝が形成する金型に望ま しい分離した形体を構成するのがよい。静止した金型を使用して連続鋳造を行う には、成形手段２７を所望の間隔で金型キャビティに挿入して溶融金属との間に 分離を行う（分離した形材に分割する）のがよい。耐火性ビードを使用するのが 適当であり、これによってこれらのビードは鋳造中の溶融金属間で分離体を形成 する金型キャビティ内に供給される。次いで、溶融金属は、固化の後、分離した 形材に容易に分離することができる。

ＦＩＧ　２ ＦＩＧ、４ 要　約　書 改良された連続鋳造機及び方法を用いて溶融金属（１１）から成形形材（３３） を連続的に鋳造する技術が開示されている。例えば従来のツインベルト連続鋳造 機においては、鋳造機の鋳造領域に金型を構成するために、分割器のような成形 手段（２７）が上鋳造ベルト（１４）で用いられる。鋳造物品に変化をもたせる ために７４種々の寸法並びに形状の成形手段（２７）を用いてもよい。

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Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融材料の連続流を金型に供給する工程と、溶融材料を分離したセグメント に分割するように成形手段を前記金型に所望の間隔で挿入する工程と、前記材料 の実質的に分離した成形形材を形成するように、前記溶融材料の固体状態への遷 移中に前記成形手段を前記溶融材料中に保持する工程と、前記溶融材料を実質的 に固化する工程と、固化した材料を前記分離した形材の形体で取出す工程とを有 する、金型で形成した分離した成形形材をつくるための方法。
2. ２．金型が移動金型である、請求項１に記載の方法。
3. ３．前記移動金型が、ツインベルト鋳造機を使用して形成される、請求項２に記 載の方法。
4. ４．分離した成形形材（３３）を形成するための連続鋳造機において、移動する 表面又は静止した表面を有する金型と、溶融材料の連続流を金型に供給するため の手段（１２）と、金型内に実質的に分離した室を形成し、溶融材料を金型内で 実質的に分離したセグメントの形態の鋳造材料に形成する、一つまたはそれ以上 の成形手段（２７）とを有し、前記連続鋳造機は前記セグメントを固体状態まで 冷却でき、更に、分離した固体セグメントを分離した成形形材（３３）として鋳 造材料から分離する分離手段（３４）を有する、連続鋳造機。
5. ５．前記金型は、一対の上下の向き合った実質的に平らな表面（１４、１５）を 有し、これらの表面のうちの少なくとも一方が可動であり、これらの表面は互い に金型を形成する、請求項４に記載の連続鋳造装置。
6. ６．前記成形手段（２７）が可動の平らな表面（１４）上に所望の間隔で配置さ れる、請求項４に記載の連続鋳造装置。
7. ７．二つの可動の平らな表面（１４、１５）を有し、成形手段（２７）が上の平 らな表面（１４）上に配置されている、請求項６に記載の連続鋳造装置。
8. ８．二つの可動の平らな表面（１４、１５）がベルトである、請求項７に記載の 連続鋳造装置。
9. ９．前記成形手段（２７）が前記可動の平らな表面（１４）に取外し自在に取付 けられている、請求項６、７、及び８のうちのいずれか一項に記載の連続鋳造装 置。
10. １０．前記成形手段（２７）を前記平らな表面（１４）から取外し、前記成形手 段（２７）を貯蔵し、前記成形手段（２７）を前記可動の平らな表面（１４）上 で再位置決めするための手段（２８、２９、３１、３２）を有する、請求項９に 記載の連続鋳造装置。
11. １１．前記連続鋳造機がホイール鋳造機であり、鋳造ホイールはその周りに周溝 を有し、この周溝の一部は無端ベルトで閉鎖されて金型を形成し、この金型には 溶融金属が注ぎ込まれて鋳造材料に固化し、更に、金型内で分離したセグメント を形成する成形手段をホイール又はベルト上に有し、鋳造材料から分離したセグ メントを分離した形材に分離する分離手段を有する、請求項４に記載の連続鋳造 装置。