JPH0569092A - 連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高品質の鋳塊を高速度で鋳造し得る連続鋳造
方法を提供する。 【構成】 鋳造炉２に取りつけられた両端開放の冷却鋳
型１の溶湯供給側に、中子３を冷却鋳型１の内面との間
に所定の間隙５をあけて配置して、溶湯４が冷却鋳型１
の内面に沿って高速度で供給されるようにし、冷却鋳型
１の内面に形成されるスキン６を前記の高速度の溶湯流
により流離せしめて、スキン６の生成位置を溶湯温度の
低下した鋳型出口側に後退させ、生成するスキン６を一
気に厚く形成させて、鋳塊引出し時の冷却鋳型１内面と
の摩擦でスキン６にクラックが入るのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤー放電加工用電
極線等の高品位を要求される用途に適した高品質の鋳塊
を高速度で鋳造し得る連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続鋳造方法は、例えば図３に示
したように鋳造炉２の側壁に両端開放の冷却鋳型１を取
り付け、この冷却鋳型１内に鋳造炉２内の溶湯４を供給
し、これを冷却凝固せしめて鋳塊７となし、この鋳塊７
を冷却鋳型１の他端から図示しないピンチロールにより
連続的に引出す方法によりなされていた。この冷却鋳型
１内での溶湯４の凝固形態は、溶湯４が冷却鋳型１の内
面に触れて冷却されて極薄い脆弱な初期凝固層（以下、
スキンと称す。）６が冷却鋳型内面に形成される。この
スキン６は徐々に成長して冷却鋳型１の中心部まで達す
る。従って冷却鋳型１内の凝固層と溶湯との界面、つま
り固液界面の形状（以下、ズンプ形状と称す。）は鋳塊
引出し側に深く窪んだロート状を呈したものとなる。こ
のようなズンプ形状を有する鋳塊７は、冷却鋳型１から
連続的に引出される際に、鋳塊７の表面が冷却鋳型１の
内面と摺動して、薄く脆弱なスキン６に微小なクラック
が入り、これが拡大して鋳塊７に大きなクラックが形成
されるという問題があった。このようなことから、冷却
鋳型１から鋳塊７を引出すのに、引出しと停止を交互に
繰り返して、停止時にスキン６を厚く形成する断続引出
し法、或いは停止に代えて鋳塊７を冷却鋳型１の溶湯供
給側方向に押込んでスキン６の脆弱部分を積極的に破壊
して引出す、押込み引出し法等が適用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の連続鋳造方法でも、健全なスキンを形成する
ことは困難であり、従って鋳造速度の向上には限界があ
り、又発生する鋳塊欠陥は、これを面削して除去するの
で製造歩留りが著しく低下してしまうという問題があっ
た。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】本発明はかかる状況に鑑み
鋭意研究を行った結果なされたものでその目的とすると
ころは、高品質の鋳塊が得られる連続鋳造方法を提供す
ることにある。即ち、本発明は、両端開放の冷却鋳型の
一端より溶融金属を供給し、前記冷却鋳型内で前記溶融
金属を凝固して鋳塊となし、この鋳塊を前記冷却鋳型の
他端から連続的に引出す連続鋳造方法において、前記冷
却鋳型内の溶融金属供給側に、冷却鋳型内面との間に所
定の間隔をあけて中子を配置して、溶融金属が冷却鋳型
内面に沿って高速度で供給されるようにしたことを特徴
とするものである。本発明方法は、冷却鋳型内の溶湯供
給側に、冷却鋳型内面との間に所定間隔をあけて中子を
配置して、溶湯を冷却鋳型内面に沿って高速度で供給す
るようにして、鋳型内面に生成するスキン（初期凝固
層）を流離させ、前記スキンの生成位置を溶湯温度が低
下する鋳型の鋳塊出側にずらして、スキンを急速に厚く
成長させて、薄く脆弱なスキン部分を短縮してスキンを
起点とするクラックの発生を防止するようにしたもので
ある。

【０００５】以下に本発明を図を参照して具体的に説明
する。図１は本発明方法における凝固形態の態様例を示
す側断面図である。冷却鋳型１の溶湯供給側、つまり鋳
造炉２側の内部に、中子３が冷却鋳型１と軸心を一致さ
せて配置されており、鋳造炉２内の溶湯４はこの中子３
の外周面と冷却鋳型１の内周面との間の間隙５を通って
冷却鋳型１の内部に供給される。中子３の外周面と冷却
鋳型１の内周面との間隙５での溶湯の流速ｖは、ｖ＝Ｖ
・Ｓ／ｓ（但し、Ｖは鋳塊の鋳造速度，Ｓは鋳塊の断面
積，ｓは鋳型内面と中子外周面との間隙の断面積。）の
式で近似される。従って前記冷却鋳型１の内面と中子２
の外周面との間隙５での溶湯４の流速ｖは、中子２を配
置しなかった時に較べてＳ／ｓ倍高速となり、この高速
の溶湯流が冷却鋳型１の溶湯供給側で形成されるスキン
を次々に流離する。その結果スキン形成位置は冷却鋳型
１の鋳塊出側に移動する。冷却鋳型１の鋳塊出側は溶湯
温度が低くなっているので、ここに生成するスキン６は
急速に成長して厚く健全なものとなり、従って鋳塊７引
出し時の冷却鋳型内面との摩擦によって、クラックが入
るようなことがない。又この時の鋳塊７のズンプはスキ
ン６部分の長さが短いので、窪みの浅い形状のものとな
る。本発明方法において、中子の断面形状は鋳型内断面
形状と相似形とするのが、鋳型内の溶湯の流速を均一に
できて好ましい。又中子の前後端部を凸面鏡状又は円錐
形状等に成形しておいて溶湯の乱流を防止するのが好ま
しい。本発明方法において、、中子を冷却鋳型内の所定
位置に配置するには、図２にその横断面図を示したよう
に、中子３の外周に放射状に足８を設けこの足８の先端
を、冷却鋳型１の内面に圧接する方法等が適用される。
この際、足８の数は少なく、又足８の径は細くするのが
溶湯４の流速を乱すことがなく好ましい。

【０００６】

【作用】本発明方法では、冷却鋳型内の溶湯供給側に、
冷却鋳型内面との間に所定の間隙をあけて中子を配置す
るので、溶湯は前記間隙部分を冷却鋳型内面に沿って高
速度で流入し、溶湯供給側に近い鋳型内面に形成される
スキンは流離して、スキンの形成位置は鋳型内面の鋳塊
引出し側に後退する。鋳塊引出し側では溶湯温度が低い
為、スキンは急速に成長して厚さを増し、その結果鋳塊
引出し時の鋳型内面との摩擦によって、スキンにクラッ
クが入るようなことがなくなる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例１ 図１に示した連続鋳造方法により 65/35黄銅の棒状鋳塊
を種々の速度で連続鋳造した。冷却鋳型には、外径５０
ｍｍφ，内径３０ｍｍφ，長さ２５０ｍｍの寸法の円筒
状の黒鉛鋳型の周囲に、外径８０ｍｍφ，内径５０ｍｍ
φ，長さ１００ｍｍの寸法の銅製の内部水冷式冷却ジャ
ケットを焼きばめて装着したものを用いた。この冷却鋳
型の溶湯供給側には断面が円形で長さが４０ｍｍの窒化
ボロン製の中子を冷却鋳型と軸心を一致させて配置し
た。この中子は鋳造炉側の長さ１０ｍｍの部分が円錐状
に、鋳塊引出し側の長さ５ｍｍの部分が凸面鏡状にそれ
ぞれ突出して成形されており、前記円錐状部分を冷却鋳
型の外側、つまり鋳造炉内に位置させた。次に、この鋳
造炉にて 65/35黄銅の溶湯を１０００℃の温度に保持
し、この溶湯を冷却鋳型内に供給し冷却凝固させて３０
ｍｍφの棒状鋳塊となし、この棒状鋳塊をピンチロール
にて０．５秒引出し、１．５秒停止の条件で断続的に引
出した。冷却鋳型には２０リットル／分の冷却水を流し
た。中子の直径は種々に変化させた。

【０００８】実施例２ 鋳造合金にＣｕ−７％Ｐ系合金を用い、溶湯温度を１１
００℃に保持し、黒鉛鋳型の内径を１５ｍｍφとし、中
子には、直径が１０ｍｍφ，長さが３０ｍｍで、一端の
長さ１０ｍｍの部分を円錐状に、他端の長さ５ｍｍの部
分を凸面鏡状にそれぞれ突出して成形した窒化ボロン製
の中子を、前記円錐状部分を冷却鋳型の外側に位置させ
て用いた他は、実施例１と同じ方法及び条件により、直
径１５ｍｍφのＣｕ−７％Ｐ系合金の棒状鋳塊を鋳造し
た。 実施例３ 鋳造合金にＡｌ−３．５％Ｃｕ系合金を用い、溶湯温度
を１１５０℃に保持し、中子の直径を１２ｍｍφとした
他は、実施例２と同じ方法及び条件により、直径１５ｍ
ｍφのＡｌ−３．５％Ｃｕ系合金の棒状鋳塊を鋳造し
た。 比較例１ 中子を用いなかった他は、実施例１又は実施例２又は実
施例３とそれぞれ同じ方法及び条件により、 65/35黄銅
又はＣｕ−７％Ｐ系合金又はＡｌ−３．５％Ｃｕ系合金
の棒状鋳塊を鋳造した。

【０００９】このようにして鋳造した各々の棒状鋳塊に
ついて、スキン厚さ，ズンプ深さ，割れの数を測定し
た。スキン厚さとズンプ深さは、鋳型内の溶湯が固液界
面に直角方向に熱抽出されて柱状に凝固し成長する現象
を利用して測定した。即ち、鋳塊を縦に切半した切断面
を研削し、更に硝酸系腐食液にてエッチングして柱状晶
のマクロ組織を顕出せしめ、この組織の柱状晶に直交す
る線を次々に引き繋いでズンプ形状を描き、このズンプ
形状からスキン厚さとズンプ深さを測定した。スキン厚
さはズンプ形状の凝固開始位置から鋳塊出側に５ｍｍ寄
った位置の凝固層の厚さを計測して求めた。又クラック
数はカラーチエック法により測定した。結果は表１に示
した。

【００１０】

【表１】

【００１１】表１より明らかなように、本発明方法品
は、いずれもスキンが厚く、又ズンプ形状が浅いもの
で、クラック数は極めて少なかった。 65/35黄銅（No．
１〜３）について、鋳造速度が速い程クラック数が増加
したが、鋳造速度を４００ｍｍ／min.に速めても、クラ
ック数は２個以下と少なかった。中子の断面積と冷却鋳
型内の断面積との比〔ｂ² ／ａ² 〕は、３０〜７５％の
範囲においてクラック数が最も減少した。但し、前記の
断面積比が７５％のもの（No．４）は、溶湯の供給量が
減少した為、鋳塊内部に微小ながら引け巣欠陥が生じ、
鋳造速度を低下させる必要が認められた。又前記断面積
比が３０％未満のもの（No．７，８）は、溶湯の流速が
弱まった為、冷却鋳型の溶湯供給側に薄いスキンが長く
形成されて、クラック数が増加した。これに対し、比較
例品（No.11 〜15）は中子を用いなかった為、いずれも
薄いスキンが長く形成されて、クラックが多数発生し
た。No.11 は、 65/35黄銅を２００ｍ／min.という比較
的遅い速度で鋳造したものであるが、クラックが多発し
た。鋳造速度を高めると（No．12,13 ）更に悪化した。
又Ｃｕ−７％Ｐ系合金（No．14）やＡｌ−３．５％Ｃｕ
系合金（No．15）のような難鋳造性合金は、小型の冷却
鋳型を用いて鋳造性を高めたにも関わらず、いずれにも
欠陥が多発した。以上、断面円形の棒状鋳塊を鋳造する
場合について説明したが、本発明方法は板状又は角状の
鋳塊の鋳造に適用しても同様の効果が得られる。尚、こ
のような場合に用いる中子の断面形状は、必ずしも冷却
鋳型内の断面形状と相似形とはせず、状況に応じてコー
ナー部分の形状を変化させたもの等が適用される。

【００１２】次に、前述の実施例１又は比較例１で製造
した 65/35黄銅の棒状鋳塊の中からNo．２，４，５とN
o．12の鋳塊を選び出し、これを０．２ｍｍφの細線に
加工し、この細線を放電加工用電極線として用いてその
特性を調査した。先ず、前記各々の鋳塊に６８０℃×９
０分のソーキング処理を施し、次いで伸線加工により２
０ｍｍφの線素材となした。次にこの線素材を焼鈍した
のち、適宜焼鈍を入れながら伸線加工を施して０．２ｍ
ｍφの細線となした。尚、中子を用いない従来法で鋳造
したNo．12は、伸線加工中ソゲ状欠陥が多数観察された
ので、５．７ｍｍφ及び３．２ｍｍφの線径のところ
で、減面率６％の皮剥ぎ加工を入れた。このようにして
製造した０．２ｍｍφの細線を渦流探傷器にかけて欠陥
数を調査したところ、本発明方法品のNo．２，４，５は
いずれも探傷個数が１Kg当たり０．０１個以下であった
のに対し、中子を用いない従来の方法で製造したNo．12
は皮剥加工を入れたにも関わらず、１．７３個と多くの
欠陥が検出された。このような従来品に見られた欠陥
は、比較的大きなスキン破断部が皮剥加工によっても除
去されずに残存した為である。次に、前述の細線を放電
加工用電極線として用いてダイス鋼を、線速１０００ｍ
／min.，印加電圧７０Ｖの条件で放電加工したところ、
本発明方法品は、従来品より加工速度が１．３〜１．４
倍速く、しかも加工面は従来品により加工したものより
平滑であった。このように本発明方法品は、高品質の鋳
塊を高速度で鋳造することができ、しかもその伸線加工
品は、皮剥加工を入れなくても、皮剥加工を入れた従来
品より格段に優れた品質のものであった。

【００１３】

【効果】以上述べたように、本発明方法によれば、高品
質の鋳塊を高速度で鋳造することができ、工業上顕著な
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造方法における凝固形態の態様
例を示す側断面図である。

【図２】本発明の連続鋳造方法において、中子を冷却鋳
型内に配置する方法の態様例を示す横断面図である。

【図３】従来の連続鋳造方法における凝固形態を示す側
断面図である。

【符号の説明】

１ 冷却鋳型 ２ 鋳造炉 ３ 中子 ４ 溶湯 ５ 間隙 ６ スキン ７ 鋳塊 ８ 足

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端開放の冷却鋳型の一端より溶融金属
   を供給し、前記冷却鋳型内で前記溶融金属を凝固して鋳
   塊となし、この鋳塊を前記冷却鋳型の他端から連続的に
   引出す連続鋳造方法において、前記冷却鋳型内の溶融金
   属供給側に、冷却鋳型内面との間に所定の間隔をあけて
   中子を配置して、溶融金属が冷却鋳型内面に沿って高速
   度で供給されるようにしたことを特徴とする連続鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 中子の断面形状が冷却鋳型の内断面形状
   と相似形であることを特徴とする請求項１記載の連続鋳
   造方法。