JPH0661596B2 - 金属の連続鋳造装置 - Google Patents

金属の連続鋳造装置

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JPH0661596B2
JPH0661596B2 JP61296815A JP29681586A JPH0661596B2 JP H0661596 B2 JPH0661596 B2 JP H0661596B2 JP 61296815 A JP61296815 A JP 61296815A JP 29681586 A JP29681586 A JP 29681586A JP H0661596 B2 JPH0661596 B2 JP H0661596B2
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守 松尾
雅美 古屋
靖弘 ▲高▼橋
茂 柳本
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
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    • B22D11/07Lubricating the moulds

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属の連続鋳造装置に関するものであり、さ
らに詳しく述べるならば、アルミニウムなどの非鉄金属
の連続鋳造を、鋳型上方に溶湯溜を配置して実施する、
いわゆるホットトップ鋳造装置改良に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
非鉄金属の連続鋳造において、貫通鋳型の上部にヘッダ
ー、溶湯受槽などと称される断熱耐火物製の溶湯溜を設
け、金属の凝固部の上に高い溶湯静水圧の溶湯を保持す
るようにした所謂ホットトップ鋳造法は広く採用されて
いる。
第2図はホットトップ連続鋳造装置の中で溶湯溜がオー
バーハングを有する形式の装置の概念図である。かかる
連続鋳造装置では、貫通鋳型1自体の壁面と、鋳型内部
に形成された冷却水流路2から噴射口3を経て放出され
る冷却水とにより鋳塊6の冷却が行なわれ、また溶湯8
はオーバーハング5を有する溶湯溜4に一旦保持され、
そして連続的に凝固部7に供給される。
アルミニウムおよびその合金を連続鋳造する際には、例
えばアスベスト−シリカ、ケイ酸カルシュウムを主成分
とする断熱、耐火材などにより構成される溶湯溜4が一
般的に使用されている。かかる構成材料は板の形状で市
販されており、鋳造工場では板を購入後適当な形状に切
断、加工して溶湯溜を製作している。
ホットトップ鋳造法においては、貫通鋳型1による冷却
あるいは貫通鋳型1と鋳塊6の間の潤滑が良好な状態を
維持しておらないと、鋳塊6は鋳肌不良をきたすと言う
問題がある。そこで、鋳塊の鋳肌を美麗にするための対
策が講じられており、多くの方法が公知になっている。
その幾つかの代表的なものについて要点を説明する。
特公昭48-44607号公報に開示された鋳造装置によると、
貫通鋳型と溶湯溜の水平接触面に薄い熱伝導性インサー
ト板を挿入し、インサート板の内側端面は、貫通鋳型上
端内周面に対しては張出すが溶湯溜の下端内周面に対し
ては引き込むようにして、インサート板が形成するオー
バーハングが、鋳型内壁面による強制冷却に先立って、
溶融金属を冷却する前段冷却作用を営むようにすること
によって、鋳塊の鋳肌の改善が図られている。
特公昭50-79429号公報に開示されたアルミニウムインゴ
ットの製造法によると、鋳造速度、鋳型下部の垂直長さ
(鋳型壁の垂直長さ)、圧力水頭の関係を最適に制御す
ることによって平滑な鋳肌のインゴットが得られるとさ
れている。
米国特許第4214624号明細書に開示された貫通鋳型形状
の改良提案によると、鋳造方向に沿って外向きに拡大し
たテーパを貫通鋳型内壁の溶湯溜側領域に形成し、貫通
鋳型内壁がストレートである場合よりも、強制冷却効果
を高めることが鋳肌改善に効果があるとされている。
特公昭54-42827号に開示された連続鋳造方法および装置
によると、溶湯溜が形成するオーバーハング直下に気体
を導入し、金属溶湯の外周面に気体圧を印加することに
より、鋳肌が改善されている。
以上説明した従来技術より分かるように、従来は貫通鋳
型が溶融金属の凝固、冷却に及ぼす影響を制御すること
により、鋳肌を改善しようとする方法が鋳塊鋳肌対策技
術の主流であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記したような鋳塊鋳肌改善の試みにより、ホットトッ
プ鋳造法により得られる鋳塊鋳肌はそれなりの改善がな
されている。しかしながら、現在の技術のホットトップ
鋳造法を以ってしては鋳塊鋳肌不良を多発させる問題は
十分には、解決されておらない。
本発明者はホットトップ鋳造法をさらに改良すべく研究
を行なっていた過程で、従来は専らレベルフィードの面
からのみ把握していた溶湯溜について、その鋳肌に及ぼ
す影響について着目した。この影響を研究するために、
溶湯溜のオーバーハング部から溶湯が離れて行く状況を
調査した。第3図は、かかる湯離れを模式的に説明する
図面であり、10は特公昭48-44607号公報に開示された
如きインサート板、11は潤滑油の導入スリットであ
る。溶湯溜4にて一旦保持された溶湯8は、貫通鋳型1
の強制冷却作用(一次冷却作用と通称される)によって
冷却されつつ、鋳造機の受台の降下とともに下降する
が、この過程で必ず溶湯溜4のオーバーハング下面5か
ら溶融金属が離れる、所謂、湯離れが起る。この結果ポ
ケット12が形成される。
本発明者は、上記した湯離れが起りつつあるかあるいは
起った直後のオーバーハング5の溶融金属の冷却状況、
後述の引きつりを観察できる方法を、まず、考案した。
この観察方法は鋳造途中で溶湯溜に湯を満たしたまま鋳
造機の降下を急停止し凝固后鋳塊のオーバーハングとの
接触部の形態を観察する方法である。次に、本発明者ら
はこの方法を駆使して、鋳塊の鋳肌と湯離れとの関係を
研究し、そしてヘッダーのオーバーハングの下面から溶
湯が離れる湯離れを妨害するなんらかの原因があると鋳
魂鋳肌不良が起ることを見出した。第4図および第5図
は湯離れが妨害を受けている状況を模式的に示す図面で
あって、溶湯溜4に注湯された溶湯金属の一部が耐火・
断熱材製溶湯溜4のオーバーハング下面5に局部的に付
着して、引きつりを起すことを示す。13は引きつり部
に形成された酸化物等を示す。なお、第4図は、酸化物
等13が貫通鋳型の内壁に近い場所でオーバーハング下
面5に付着している状況を図解し、これに対して第5図
は、酸化物等13が垂直内面に近い場所で発生し、オー
バーハング下面5に付着し、さらに溶湯外周面に沿って
流れ落ちている状況を図解する。このような焼きつきが
起ると、貫通鋳型1と接触して強制冷却を受けている溶
湯の凝固状況が影響され、この結果、鋳塊の外面形状が
変化して、鋳塊鋳肌に最も影響を与える貫通鋳型内壁部
における溶湯8、凝固部7と鋳型内壁部との間の熱バラ
ンスが変化し、鋳塊鋳肌が悪化する。
従来の鋳塊鋳肌対策法では、このような溶湯溜のオーバ
ーハングの下面での焼きつきによる鋳肌不良を解消する
ことはできない。
〔問題点を解決するための手段〕
上記した鋳肌不良を解消するためには、溶湯溜オーバー
ハング下面からの湯離れを抜本的に改善する必要があ
る。
かかる対策として、本発明の第1においては、溶湯溜の
オーバーハング下面に固体潤滑剤を、鋳造金属に、臨ま
せて配置し、第2においては、溶湯溜のオーバーハング
下面の鋳造金属に臨む部分の表面粗さ(JIS測定法に
よる最大粗さ)を50μm以下とする。
以下、本発明における上記二つの対策を詳しく説明す
る。
第1の対策において使用された固体潤滑剤は、溶湯溜の
オーバーハング下面における湯離れを改善し、溶湯塊最
外周面に酸化物、その他の介在物が露出された場合に
は、これら酸化物等がスムースに溶湯溜のオーバーハン
グ下面から離れ、局部的な酸化物等のビルドアップが発
生しないように、固体物質(酸化物等と固体潤滑剤)の
間での潤滑作用を発現させる。固体潤滑剤がこのような
潤滑作用を発現できるように、その配置位置は、オーバ
ーハング下面とした。
酸化物等による焼付が生じ易く、スムースな湯離れが最
も必要とされる場所が特定できる場合に、オーバーハン
グ下面の場所を特定してその部分にのみ固体潤滑剤を配
置すればよい。しかし、湯離れが要求される場所が特定
できない場合に、固体潤滑剤をオーバーハング下面全面
に配置すればよい。本発明者等は、特公昭54-42827号に
開示された連続鋳造方法を使用して、一般的アルミニウ
ム合金の6〜10インチビレットを多数鋳造して得た知見
によると、この鋳造法の場合には、固体潤滑剤が、貫通
鋳型の内面より内側に向かって約20mmの距離のオーバ
ーハング下面に存在していると、鋳塊鋳肌改善に最も大
きな効果が見られた。よって、上記鋳造法では上記約2
0mmの位置で最も引きつりが起り易いことが確実となっ
た。引きつりが起り易い場所は鋳造条件、材質によって
変わってくるので、固体潤滑剤を配置する場所は、これ
ら鋳造条件、材質により変えることが必要となる。湯離
れする場所が特定できる場合であっても、これらの場所
は、諸条件により微妙に変わるので、固体潤滑剤を配置
する場所は、やゝ広めにすべきである。ところで、固体
潤滑剤としては、窒化ホウ素、グラファイト、二硫化モ
リブデン、などを、使用することができる。また、固体
潤滑剤の配置方法としては、粉体、スラリー状物質の塗
布、板状体の張付けなどがある。
第二の対策において採用された溶湯溜のオーバーハング
下面の鋳造金属に臨む部分の表面粗さ(JIS測定法に
よる最大粗さ)50μm以下も同様に湯離れの改善対策
である。通常溶湯溜を構成する耐火断熱材は粗さが55〜
80μmと粗くなっている。このように溶湯溜の表面粗さ
が粗い場合には、酸化皮膜が溶湯溜のオーバーハング下
面と接するようになると、これら酸化皮膜はオーバーハ
ング下面の局所的凹凸に捕捉され、酸化皮膜のビルドア
ップがオーバーハング下面に生じる。一旦酸化皮膜のビ
ルドアップが生じると、溶湯最外面は新たに形成され、
しかしてビルドアップと新たに形成された溶湯最外面の
作用により焼付が、オーバーハング下面の各所に生じる
ようになる。このような引きつりを防止するために、最
大粗さを50μm以下とした。このように最大粗さを設
定した微細仕上げ領域はオーバーハング下面の全面と一
部面の場合がある。かかる形成方法は固体潤滑剤配置の
場合と同様である。上記した微細仕上げの粗さ面を形成
するためには、断熱、耐火材を例えば耐水研摩紙により
研摩すればよい。
本発明においては、上記した第1の対策と第2の対策を
併用することができる。この併用法においては、固体潤
滑剤被着面の最大粗さを50μm以下とすると、それぞ
れの対策の湯離れ改善効果が重畳され、極めて好ましい
結果がえられる。しかしながら、固体潤滑剤の配置場所
と微細仕上げ領域を別にしてもよく、この場合は引きつ
りの発生場所が固体潤滑剤の配置場所かあるいは微細仕
上げ領域になり、各対策による効果が得られる。
〔作用〕
本発明によると、従来考慮されていなかった溶湯溜のオ
ーバーハング下面から鋳造金属が離れて貫通鋳型の内壁
面に向かう鋳造プロセスの安定化が達成され、そして鋳
塊鋳肌の美麗化がもたらされる。本発明による鋳塊鋳肌
改善対策は従来技術として説明した鋳塊鋳肌改善対策と
併用可能である。よってこれらの対策を併用することに
よって一層の改善効果を達成することができる。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
〔実施例〕
〈実施例1〉 第1図に示す如き通常の気体加圧式ホットトップ鋳造装
置において、内径200mm、高さ30mmの強制水冷鋳型1
の上部にモールド内面からのオーバーハング量が5mmの
耐火断熱材料製(商品名:ニチアス社製ルミボード)溶
湯受槽(ヘッダー)4を設置したホットトップ鋳造装置
において、ヘッダーの鋳型内壁面より内側に張出したオ
ーバーハングの下面部に二硫化モリブデンの有機液スラ
リーを刷毛塗りにより被覆しJIS 6063合金を鋳造した。
鋳造条件は、鋳造速度100mm/min、冷却水量80/mi
n、潤滑油 ひまし油、潤滑油流量2cc/min鋳造溶湯温
度680℃で鋳造し、2000mm長さのビレットを得た。この
ビレットの鋳肌は、ヘッダーのオーバーハング下面への
二硫化モリブデン被覆なしで鋳造したビレットよりはる
かに平滑で表面欠陥が少ないものであった。
〈実施例2〉 短辺300mm、長辺500mm、高さ50mmの強制水冷鋳型の上
部に高さ100mm、モールド内面からのオーバーハング量
50mmの耐火断熱材料製(商品名:ニチアス社製ルミボ
ード)溶湯受槽(ヘッダー)を設置し、鋳型とヘッダー
との境界面から空気を強制的に付与しうる気体加圧式ホ
ットトップ鋳造装置においてヘッダーのオーバーハング
部の下面を窒化ホウ素でスプレーコート(商品名:ショ
ービーエヌ)し、JIS 5182合金を鋳造した。
鋳造条件は、鋳造速度80mm/min、冷却水量250/mi
n、ひまし油30cc/min、空気量5/min、鋳造溶湯温
度680℃で鋳造し、2500mm長さのスラブを得た。
このスラブの鋳肌は平滑で表面欠陥がなかった。又、窒
化ホウ素のスプレーコートなしで鋳造したスラブは、鋳
肌がひきつり肌となった。鋳造後、オーバーハング部下
面を観察した結果、窒化ホウ素のスプレーコートしたも
のに異常はなく、コートなしのものではひきつり肌に対
応してつらら状のアルミが耐火物下面に付着していた。
〈実施例3〉 表1に示す条件でビレット及びスラブを鋳造した。
本発明適用によるビレット及びスラブの表面は、平滑で
表面欠陥は極めて少なかった。
〔発明の効果〕
本発明は、ホットトップ鋳造法により得られる鋳塊の鋳
肌改善対策を一層進展させるものであり、産業への貢献
が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例で使用された連続鋳造装置の
貫通鋳型上部と溶湯溜の部分を示す図面、 第2図はホットトップ連続鋳造装置の概念図、 第3図はホットトップ連続鋳造装置の溶湯溜オーバーハ
ングにおける鋳造金属の形状を示す図面、 第4図および第5図は溶湯溜オーバーハングにおける引
きつりを説明する図面である。 1……貫通鋳型、2……冷却水流路、 3……噴射口、4……溶湯溜、 5……オーバーハング、6……鋳塊、 7……凝固部、8……溶湯、 13……酸化膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−25845(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】貫通鋳型の流入側上部に、該貫通鋳型の内
    面より内側に張出したオーバーハングを有する断熱耐火
    物製溶湯溜を配置した金属の連続鋳造装置において、前
    記断熱耐火物製溶湯溜の前記オーバーハングの下面が固
    体潤滑剤を被着せられてなることを特徴とする金属の連
    続鋳造装置。
  2. 【請求項2】前記固体潤滑剤が、窒化ホウ素、黒鉛およ
    び二硫化モリブデンの少なくとも1種であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の金属の連続鋳造装
    置。
  3. 【請求項3】前記固体潤滑剤が前記オーバーハングの下
    面に塗布されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項または第2項記載の金属の連続鋳造装置。
  4. 【請求項4】前記固体潤滑剤が前記オーバーハングの下
    面に板状に固着されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項または第2項記載の金属の連続鋳造装置。
  5. 【請求項5】貫通鋳型の流入側上部に、該貫通鋳型の内
    面より内側に張出した部分を有する断熱耐火物製溶湯溜
    を配置した金属の連続鋳造装置において、前記断熱耐火
    物製溶湯溜の前記オーバーハングの下面の表面粗さ(JI
    S測定法による最大粗さ)を50μm以下とすることを特
    徴とする金属の連続鋳造装置。
  6. 【請求項6】貫通鋳型の流入側上部に、該貫通鋳型の内
    面より内側に張出した部分を有する断熱耐火物製溶湯溜
    を配置した金属の連続鋳造装置において、前記断熱耐火
    物製溶湯溜の前記オーバーハングの下面の表面粗さ(JI
    S測定法による最大粗さ)を50μm以下にするととも
    に、前記断熱耐火物製溶湯溜の前記オーバーハングの下
    面に固体潤滑剤を被着させてなることを特徴とする金属
    の連続鋳造装置。
JP61296815A 1986-12-15 1986-12-15 金属の連続鋳造装置 Expired - Lifetime JPH0661596B2 (ja)

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