JPH05177308A - アルミニウム又はアルミニウム合金の連続鋳造押出方法 - Google Patents

アルミニウム又はアルミニウム合金の連続鋳造押出方法

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JPH05177308A
JPH05177308A JP36037691A JP36037691A JPH05177308A JP H05177308 A JPH05177308 A JP H05177308A JP 36037691 A JP36037691 A JP 36037691A JP 36037691 A JP36037691 A JP 36037691A JP H05177308 A JPH05177308 A JP H05177308A
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嘉隆 永井
Makoto Arase
誠 新瀬
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造から押出までエネルギー効率よくかつ生
産性よく連続的に行うことができ、鋳造から押出までの
完全連続化・自動化を図ることができるアルミニウム又
はアルミニウム合金の連続鋳造押出方法を提供する。 【構成】 水平連続鋳造法を採用し、インゴット鋳造
時、冷却鋳型での冷却や冷却鋳型から噴射する冷却水に
よる直接冷却及びサンプ先端付近の二次冷却等で鋳造
し、インゴット温度が高温、好ましくは100〜350
℃となるようにインゴットの製造を行い、ほぼその温度
状態を保持して長尺に切断した後に加熱炉へ供給し、均
質化処理を行う。その後、短尺に切断した後、押出す。
各工程は耐熱性、低熱伝導率の材料よりなる搬送装置で
連結し、インゴットを高温状態に保持したまま連続的に
行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金の連続鋳造押出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、アルミニウム又はアルミニウム合
金インゴットの鋳造工程では、図4に示すように、溶湯
導入管21から冷却鋳型22に溶湯を誘導し、冷却鋳型
22に溶湯23が接触することにより凝固シェルをつく
り、冷却鋳型22の冷却水ノズル24から噴射する冷却
水による直接冷却及び冷却水槽25での冷却により、イ
ンゴット26は製造されている。このため、製造された
インゴットの温度は室温以下となり、次工程の均質化処
理や塑性加工等のための加熱を行う場合、この室温以下
のインゴット温度から昇温させる必要があった。製造さ
れたインゴットは、冷却水槽25から引き上げ、転倒さ
れ、その後、図5に示すような工程順に、両端部が切断
された後に貯蔵され、このインゴット貯蔵ヤードから加
熱炉に送られて均質化処理を施した後、単尺に切断され
て押出工程に供給される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
アルミニウム又はアルミニウム合金インゴットの鋳造に
おいては、鋳造インゴットの温度は室温以下となり、均
質化処理や塑性加工等の加熱時に上記温度から設定温度
にまで加熱する必要があり大量のエネルギーを要してい
た。また、鋳造工程において冷却水槽からのインゴット
の引き上げ及び転倒の作業が必要なため、鋳造−押出ラ
インの連続自動化を図ることが困難であった。従って、
本発明の主たる目的は、鋳造から押出までエネルギー効
率よくかつ生産性よく連続的に行うことができるアルミ
ニウム又はアルミニウム合金の連続鋳造押出方法を提供
することにある。さらに本発明の目的は、インゴットの
内部割れ等もなく安定して鋳造でき、鋳造から押出まで
完全連続化・自動化を図ることができるアルミニウム又
はアルミニウム合金の連続鋳造押出方法を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的を達成するために、水平連続鋳造後のインゴットを高
温状態において長尺に切断した後、加熱炉に導入して均
質化処理を行い、次いで単尺に切断した後、押出すこと
を特徴とするアルニウム又はアルミニウム合金の連続鋳
造押出方法が提供される。好ましくは、鋳造後のインゴ
ットは100〜350℃のインゴット温度で加熱炉に供
給される。
【0005】
【発明の作用及び態様】本発明の連続鋳造押出方法にお
いては、水平連続鋳造法を採用し、インゴット鋳造時、
冷却鋳型での冷却や冷却鋳型から噴射する冷却水による
直接冷却及びサンプ先端付近への二次冷却等で鋳造し、
インゴット温度が高温、好ましくは100〜350℃と
なるようにインゴットの製造を行い、ほぼその温度状態
を保持して加熱炉へ供給し、均質化処理を行うものであ
る。このため、高温インゴット温度から設定温度までの
加熱でよく、均質化処理の加熱に要するエネルギーを大
巾に低減できると共に、加熱に要する時間も短縮でき
る。インゴット温度が100℃未満の場合、インゴット
に水もしくは水滴が付いたままになり、この状態で加熱
炉に入ると加熱炉内で水蒸気が発生し、その水素ガス
(又はH+ )がインゴット内部に吸収され、インゴット
の品質低下を生じ、ひいてはフクレ不良や表面処理不良
などの押出製品の品質低下につながるので好ましくな
い。一方、350℃を越えるとインゴットが曲がり易く
なり、また鋳造時の発汗が著しくなり、インゴットの品
質低下になるので好ましくない。
【0006】また、本発明においては、上記のような高
温水平連続鋳造法を採用するものであるため、インゴッ
トの鋳造後連続して長尺切断工程、加熱工程、短尺切断
工程及び押出工程を連続して行うことができ、また各工
程を搬送装置により連結することにより、鋳造から押出
までの完全連続化・自動化が可能であり、さらにインゴ
ット温度、表面性状、内部割れ等の検出をインラインで
行うことができる。
【0007】インゴットを高温で製造するためには、鋳
造の安定性及びインゴット内部割れの防止が必要であ
り、また高温インゴットを搬送するコンベア等について
も耐熱性が要求され、またコンベアによる温度低下の防
止が必要である。 a)鋳造の安定性 インゴットへの鋳造では、メニスカス部での初期の凝固
シェルは強固なシェルを生成し、続いての冷却水での冷
却により全体的に強固に凝固する。この際、鋳造の安定
性を得るために、冷却水での冷却及びワイパーによる冷
却水の排除を段階的に行い、かつインゴットの温度を検
出しながら冷却水量を制御することが好ましい。このよ
うな方法により、一定品質の高温インゴットを安定して
鋳造することができる。
【0008】b)内部割れ インゴットの内部割れは、固液が共存しているサンプ先
端近傍のインゴット内外の冷却速度の差が大きいと生じ
る。このため、冷却水での冷却及びワイパーによる冷却
水排除を繰り返すことによってインゴット内外の冷却速
度の差を小さくし、内部割れを防止する。すなわち、水
平連続鋳造は、冷却鋳型により冷却された溶湯に該冷却
鋳型から一次の冷却水を噴射して第一次冷却を施し、さ
らに二次の冷却水を噴射して第二冷却を施した後、イン
ゴット外周に摺接したワイパーで上記冷却水を遮断排除
し、必要に応じてさらに三次の冷却水を噴射して第三次
冷却を施した後、インゴット外周に摺接するワイパーで
この冷却水を遮断排除する方法により行い、好ましくは
上記第三次冷却及びワイパーによる冷却水の遮断排除を
複数回段階的に行う。
【0009】c)温度低下防止 高温インゴットを搬送するコンベアのインゴットと接触
する部分は、搬送中、コンベアによりインゴット温度が
低下しないように熱伝導率の低い材料から構成すること
が好ましく、また高温インゴットを保持するため耐熱性
が必要である。耐熱性及び低熱伝導率の両方の性質を兼
ね備えた材質としては、200℃以下のインゴット温度
の場合、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の有機材料が有
効であるが、200℃を越えるとセラミックスなどが有
効である。
【0010】
【実施例】以下、添付図面に示す実施例を説明しつつ、
本発明についてさらに詳細に説明する。図1は本発明の
連続鋳造押出方法のフローチャートを示し、以下各工程
順に説明する。 1)インゴット高温鋳造 インゴットの高温鋳造は、図2に示すような水平連続鋳
造装置を用いて行う。図中、1は溶湯受槽であり、その
中に収容されている溶湯2は、オリフィスプレート3を
介して冷却鋳型5により冷却されながら連続的に引き抜
かれ、インゴット4に鋳造される。冷却鋳型5内には溶
湯受槽側の一次冷却水通路6及びその下流側の二次冷却
水通路8が設けられ、上記各冷却水通路6,8の内側に
はそれぞれ一次冷却水ノズル7及び二次冷却水ノズル9
が設けられている。該一次冷却水ノズル7及び二次冷却
水ノズル9からインゴットに向けて噴射された冷却水
は、その下流側に配設されたインゴットと同心でかつイ
ンゴット径よりも小径の内縁を有する環状の可撓性ワイ
パー10により下流側と遮断され、排除される。
【0011】上記ワイパー10の下流側には、さらにイ
ンゴットの周囲に三次冷却水管11が2本並列的に配設
されている。これら三次冷却水管11のノズル12から
インゴットに向けて噴射された各三次冷却水は、それぞ
れ各三次冷却水管の下流側にインゴットと摺接するよう
に並列して配設された2個のワイパー13により、それ
ぞれ下流側と遮断され、排除される。図示の装置におい
ては第三次冷却は二段階に分けて行われるが、その段階
数は所望の設定インゴット温度に応じて任意に変えるこ
とができる。
【0012】上記第三次冷却ゾーンのインゴット温度
は、第一段階のゾーンは温度センサー14により、第二
段階のゾーンは温度センサー15により検出され、さら
にその下流側のインゴット温度は温度センサー16によ
り検出される。これら各温度センサー14、15、16
が、それぞれのゾーンのインゴット温度を検出し、それ
に応じて前のゾーンの冷却水量を制御し、一定のインゴ
ット温度で連続的にインゴットを鋳造する。すなわち、
温度センサー16により検出された温度により第三次冷
却の第二段階の冷却水量を制御し、温度センサー15に
より検出された温度により第三次冷却の第一段階の冷却
水量を、また温度センサー14により検出された温度に
より冷却鋳型5からの冷却水量を制御する。
【0013】上記のように制御された冷却を経たインゴ
ット4は、ロールコンベア17により転動担持されなが
ら引き抜かれ、連続的に一定のインゴット温度に鋳造さ
れる。18は非接触式探傷器であり、内部割れ等の検出
を行う。
【0014】前記のように高温のインゴット温度に鋳造
されたインゴットは、次いで、図1に示す流れに沿っ
て、長尺切断、加熱、単尺切断及び押出の各工程に順次
送られる。 2)高温インゴットの長尺切断 切断手段としてはノコ歯切断、ホットシア等があるが、
長尺の切断ではノコ歯切断が有効である。切断するイン
ゴットは高温のため、ノコ歯は超硬合金などを用い、2
500m/分以上の高速切削速度が望ましい。また、ノ
コ歯部に切削屑が融着しないようにノコ歯を冷却する必
要がある。切断装置はインゴットの鋳造速度と同調して
移動させながらインゴットを切断する。 3)インゴット貯蔵ヤード 長尺切断工程と加熱工程との間に貯蔵ヤードを設け、鋳
造量と押出量のバランスが崩れた場合、インゴットの貯
蔵、供給をする。
【0015】4)加熱 インゴットの均質化処理を行い、Al−Fe−Si系金
属間化合物などの析出物を変態させる(針状組織→球状
組織)と共に残留応力を除去し、鋳造組織を安定化させ
る。前記したように、加熱炉には高温状態のインゴット
が供給される。 5)短尺切断及び押出 加熱により均質化処理されたインゴットは、次いでその
ままの温度で短尺に切断された後、押出される。この場
合の切断装置としても、前記長尺切断に用いたのと同様
な切断装置を用いることができる。前記各工程は、イン
ゴットの長手方向送りを行うブロックコンベア、ロール
コンベア又はベルトコンベアの単独又は組合せからなる
搬送装置により連結され、一連の工程を連続して行うこ
とができる。
【0016】図3に、本発明の連続鋳造押出方法をアル
ミサッシ形材製造に適用した実施例の材料の熱履歴を示
す、曲線Aは本発明の方法、曲線Bは従来の方法を示し
ている。図3から明らかなように、本発明の方法では加
熱に要するエネルギーを低減できると共に加熱時間が短
縮され、また各工程が連続的に行われるので、全体の製
造工程に要する作業時間が短縮される。
【0017】
【発明の効果】以上のように、本発明の連続鋳造押出方
法によれば、以下のような効果・利点が得られる。 イ)インゴットを高温で鋳造し、高温のまま加熱炉へ供
給するため、室温から上記高温のインゴット温度までの
顕熱が不要となり、加熱コストが低減できると共に加熱
時間も短縮できる。 ロ)鋳造工程から押出工程までの完全連続化・自動化が
できる。 ハ)鋳造から押出までエネルギー効率よく連続して行う
ことができ、かつ加熱時間も短縮されるため、全体の作
業時間が短縮され、生産性が向上する。 ニ)インゴット温度、表面性状、内部割れ等の検出がイ
ンラインででき、安定して鋳造・押出を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続鋳造押出方法のフローチャートで
ある。
【図2】本発明の方法に用いる水平連続鋳造装置の一実
施例を示す概略縦断面図である。
【図3】本発明の方法をアルミサッシ形材製造に適用し
た実施例の材料の熱履歴を示すグラフである。
【図4】従来の鋳造方法の概略説明図である。
【図5】従来の鋳造−押出ラインのフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 溶湯受槽 2 溶湯 3 オリフィスプレート 4 インゴット 5 冷却鋳型 6 一次冷却水通路 7 一次冷却水ノズル 8 二次冷却水通路 9 二次冷却水ノズル 10、13 ワイパー 11 三次冷却水管 12 ノズル 14,15,16 温度センサー 17 ロールコンベア 18 非接触式探傷器

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平連続鋳造後のインゴットを高温状態
    において長尺に切断した後、加熱炉に導入して均質化処
    理を行い、次いで単尺に切断した後、押出すことを特徴
    とするアルミニウム又はアルミニウム合金の連続鋳造押
    出方法。
  2. 【請求項2】 鋳造後のインゴットを100〜350℃
    のインゴット温度で加熱炉に供給することを特徴とする
    請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 インゴット長尺切断工程とインゴット加
    熱工程の間にインゴット貯蔵工程を配することを特徴と
    する請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 インゴットの鋳造、長尺切断、貯蔵、加
    熱、短尺切断及び押出の各工程が搬送装置により連結さ
    れていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一
    項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記搬送装置がインゴットの長手方向送
    りを行うブロックコンベア、ロールコンベア又はベルト
    コンベアの単独又は組合せからなり、高温インゴットと
    接触するコンベア部分が耐熱材料及び/又は低熱伝導率
    材料より成ることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記高温インゴットと接触するコンベア
    部分がフッ素ゴム、シリコーンゴム又はセラミックスよ
    り成ることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 水平連続鋳造が、溶湯を冷却鋳型で冷却
    しながらインゴットを該鋳型から連続的に引き抜いて鋳
    造する方法であって、冷却鋳型により冷却された溶湯に
    該冷却鋳型から一次の冷却水を噴射して第一次冷却を施
    し、さらに二次の冷却水を噴射して第二次冷却を施した
    後、インゴット外周に摺接したワイパーで上記冷却水を
    遮断排除し、必要に応じてさらに三次の冷却水を噴射し
    て第三次冷却を施した後、インゴット外周に摺接するワ
    イパーでこの冷却水を遮断排除する方法により行われる
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載
    の方法。
  8. 【請求項8】 前記第三次冷却及びワイパーによる冷却
    水の遮断排除を複数回段階的に行い、かつインゴット温
    度を検出しながら冷却水量を制御することを特徴とする
    請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 高温に鋳造されたインゴットを高温で切
    断する切断装置を加熱炉への搬送途中に配設したことを
    特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 前記切断装置がインゴットの鋳造速度
    と同調して移動しながらインゴットを切断することを特
    徴とする請求項9に記載の方法。
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