JPH071083A - 圧延用ビレットの連続鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 輪郭装置を有する鋳型と、鋳造初期において
鋳型の下部を塞ぎ且つ輪郭装置から垂直方向に流下する
溶湯を受けるダイをそなえた圧延用ビレット連続鋳造装
置において、ダイが鋳型内壁と略同形状を有し、連続し
た端縁部により画定された実質的に浴槽状の凹部をそな
えたブロックからなり、該凹部はダイの中心軸に関して
対称的に配置された少なくとも１つの突起部をそなえ、
前記連続した端縁部および突起部の側壁は凹部に向けて
傾斜している。 【効果】 鋳造初期段階において、鋳造されるビレット
の底部の変形が少なくビレットの欠陥発生が防止され、
ビレットが安定に保持されて鋳造装置に損傷を生じるこ
とがなく品質のよいビレットが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延用ビレットの連続
鋳造装置、とくに、輪郭装置を有する鋳型と鋳造開始時
に鋳型の下端部を塞ぎ且つヘッダーから垂直方向に流下
する溶湯を受けるダイからなる圧延用ビレットの連続鋳
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のタイプの垂直連続鋳造装置は、例
えば、アルミニウムハンドブック第14巻、第22頁に記載
されている。鋳型は低い、水冷リングからなり、鋳造が
開始される前には、降下し得る鋳造テーブルに取付けら
れたベースピースまたはダイにより塞がれる。炉からチ
ャンネルを通して低温で流出する溶湯が凝固を開始する
と、鋳造テーブルは降下し、引き出されてビレットは水
のスプレーにより直接冷却される。

【０００３】鋳造されたビレットの下端部が二次冷却ゾ
ーンに達すると、ビレットの下端部のコーナー部はダイ
から上方に湾曲する。かかる変形の程度は、ビレットの
側面比率および形状によって増加する。このような変形
の結果、ビレットはダイ上での安定性を失う。冷却水が
ダイとビレットの間に生じる隙間に入ると、冷却水は蒸
発してバンピングを起こす。ビレットが不安定になる
と、ビレットはぐらぐらして傾くことになる。さらに、
前記隙間はダイとビレットの下端部との熱接触を失わせ
る。状況が悪化すると、ビレットはその下端部で溶解ま
たはブレークアウトして、溶湯が流出し、安全性の点で
臨界的鋳造状況になるおそれがある。また、鋳型内のビ
レットの短辺側に変形が生じる結果として、形成される
表面層は鋳型の冷却進行面に持ち上がり、表面層の成長
が妨げられ、状況が悪化すると、表面層は破壊され、溶
解して、溶湯が下方に流下する。一方、これは再び臨界
的鋳造状況に導き、他方、ビレットの加工に影響するい
わゆるつらら状のたれがビレットの狭い側面部に形成さ
れる。前記のビレット下端部の変形は、また、ビレット
下端部の切断量の決定に影響する。実際上は、変形は通
常不均斉なものであり、ビレット下端部の切り代（スク
ラップ量）をさらに増加させ、上記の欠陥を生じ易くす
る。

【０００４】例えば、図３４は、長方形状ビレットの連
続鋳造装置において、厚さ方向となる短い側面領域の表
面の挙動を示したものである。Ｔ１からＴ４段階まで鋳
造が進行するにつれて、ビレットの底部４２の変形が進
展する。１はオーバーハング部Ｆを有するホットトップ
ヘッダーである。ダイ３が鋳型２内を降下し、溶湯充填
が開始される。Ｔ２時点で表面層が十分に形成され、Ｔ
３時点でビレットは収縮によりバックリングを起こし、
偏析が領域Ａに生じる。

【０００５】鋳造開始時におけるビレット下端部の応力
およびビレット下端部の変形量を減少させるために多く
の方式が開発されている。

【０００６】エー・テー テーラーら（メタル プログ
レス、1957年、第70〜74頁) は、鋳造が開始された時に
二次冷却の効果を減少させるために圧縮空気を使用し、
大型ビレットの場合に生じる応力を減少させる方法を提
案している。

【０００７】エヌ・ビー ブライソン（カナディアン
メタラージカル クオータリー、7、1968年、第55〜59
頁) は、鋳造初期において、冷却水の流出が周期的に中
断される、いわゆるパルス水冷方式を提案している。そ
の結果、冷却水の中断中はビレットの表面は再加熱さ
れ、冷却応力が生じず、ビレット下端部の変形は減少さ
れる。大型の鋳造装置において、かかる方法では、冷却
水を迅速に開閉できるようにするためのバルブの作動に
費用がかかり、さらに、迅速な開閉作動は、作動系統に
厳しい過負荷を与える。

【０００８】エッチ ユー（ライト メタルス、エーア
イエムイー プロシーディングス、1980年、第613 〜62
8 頁) は、水に可溶なガス、好ましくは炭酸ガスによる
冷却方法を実施することを提案している。加熱されてい
るビレットに当たったとき、ガスは薄い絶縁蒸気層を形
成して冷却速度を減少させ、応力発生を減らしビレット
下端部の変形を防ぐ。しかしながら、炭酸ガスの水に対
する溶解度は、水の温度および組成に大いに影響される
から、水の品質に適合した炭酸ガス量を制御して冷却効
果を得るために、高価な測定方法を使用するという冷却
効果の特定の調整をしなければならない。

【０００９】イー・イー ワグスタッフ（アメリカ特許
第4693298 号) は、ビレットに当たる直前に冷却水がま
だ鋳型内にある間に空気と混合させるという上記と類似
の方法を提案している。水中の空気バブルは、溶解した
炭酸ガスと同様に効果的になる。この方法はターボＣＲ
Ｔ（カール リダクション テクノロジー）の名で知ら
れている。水の品質による冷却効果の特定の調整につい
ては、炭酸ガス法と同様の制限がある。さらに、空気を
水中に均一に導入するのが難しいという問題がある。

【００１０】上記の方法はいずれも、実際の鋳造条件の
下で適用した場合、多くの技術的に複雑な装置を必要と
し、かなりの付加的な保守費用および炭酸ガスの供給な
どのための付加的なコスト、圧縮空気を生成するための
エネルギーの供給、消費から生じる費用を必要とする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続鋳造に
おける上記従来の問題点を解消するためになされたもの
であり、その目的は、鋳造初期段階における安全性を増
加させ、ビレット安定性を改善し、ビレットの下端部の
変形の発生を減少させて、スクラップとされるビレット
下端部の切り代を少なくする圧延用ビレットの連続鋳造
方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による圧延用ビレットの連続鋳造装置は、輪
郭装置を有する鋳型と、鋳造初期において鋳型の下端部
を塞ぎ且つ輪郭装置から垂直方向に流下する溶湯を受け
るダイをそなえた圧延用ビレットの連続鋳造装置におい
て、ダイが鋳型内壁と略同形状を有し、連続した端縁部
により画定された実質的に浴槽状の凹部をそなえたブロ
ックからなり、該凹部はダイの中心軸に関して対称に配
設された少なくとも１つの突起部をそなえ、前記連続し
た端縁部および突起部の側壁は凹部に向けて傾斜してい
ることを構成上の特徴とする。

【００１３】多くの試験は、鋳造初期段階において生じ
るビレットの変形の程度は、変形開始時の変形速度に直
接関係することを示した。それは、ダイを深くし、鋳造
初期の間にビレット下端部領域に大量の溶湯を供給する
ことにより熱容量を増加するという問題のみでなく、ビ
レット下端部が冷却する間の応力を減少させるための手
段を提供するという問題であった。ダイ中での凝固表面
層の堅固さを増加させることにより、変形度合を著しく
減少させることができることが見出された。良好な再現
性を得るために、正確なダイの形状を限定し、ダイの凹
部とダイの形状の間の的確な関係を規定することが重要
である。

【００１４】本発明に従って提供されるダイの連続的に
形成された端縁部とダイ中の突起部の間の傾斜面は、鋳
造初期において、ダイ中で、最初いくつかの比較的高
い、上方に延びる急峻な壁面を有する一種の箱状体を凝
固させ、機械的な理由でビレット下端部を堅固にするこ
とを保証する。突起部の高さｈが高ければ高い程、ビレ
ット下端部での機械的堅固さの程度は高くなる。このこ
とは、連続鋳造の初期段階の間、ビレット下端部がより
ゆっくり変形し、全体として変形が少ないことを意味す
る。

【００１５】本発明に従って、実質的に台形状の断面を
有する突起部を設けることにより、、安定保持されたビ
レットを提供することが可能となり、他方、鋳造工程の
終了時においては、ダイからビレットを引き上げるのに
要する力が、突起部が円錐形状であるために、突起部が
長方形断面のものに比べて大いに減少される。これらの
２つの利点の組合わせは、本発明による連続鋳造装置で
のビレット製造を改善する。

【００１６】突起部の側面を効果的に、例えば、側面を
波状に形成しあるいは連続的に変化する角度を与えて設
計することにより、溶湯からダイに対する有効な熱流を
生ぜしめ、凝固したビレットの満足すべき冷却が行わ
れ、熱分散度が高くなる。突起部は内部から冷却するこ
とができ、あるいはダイにインサートを配設することも
できる。好ましい態様においては、インサートは特に優
れた熱伝導特性を有する銅合金で形成することができ
る。

【００１７】これらの手段にも拘わらず、熱流および冷
却の見地から突起部に位置が不利であり、熱負荷の見地
から突起部が熱負荷に曝されるために、鋳型の充填時、
溶湯の供給が損傷を生ぜしめるおそれがあれば、全体的
または部分的に表面処理された突起部を設けるのがよ
い。突起部の上端面の面積を減少させ、溶湯入口へ向け
て先尖りとすることも可能であり、屋根状の装置を付加
することにより、突起側面部に溶湯を導くことも可能で
ある。

【００１８】内部冷却部を付加した場合は、鋳型から流
出する冷却水がダイの底部でガイドプレートにより集め
られ、冷却孔に送られることができる。この態様は、と
くに単純で安全なダイの冷却装置を構成する。

【００１９】本発明の好ましい態様を列記すると以下の
ようである。 １．連続した端縁部と突起部の間の傾斜部分が断面Ｖ字
状に底つぼみになっている請求項１記載の圧延用ビレッ
トの連続鋳造装置。( 図１〜３参照） ２．Ｖ字状に傾斜した端縁部と突起部の側壁が非対称に
延び、連続した端縁部が垂直軸に対して0 〜30°の角度
（ｃ）で傾斜しており、突起部の側壁が垂直軸に対して
25〜65°の角度（ｄ）で傾斜している請求項１または前
記１項記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。（図１〜
３参照） ３．平面図において、ダイと突起部が略長方形状であ
り、端縁部と突起部との間の凹部が、溶湯を受け表面層
を形成するのに十分な体積をそなえている請求項１また
は前記１〜２項記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。 ４．平面図において、前記略長方形状のダイが鋳型内壁
の輪郭に相当する寸法を有する請求項１または前記１〜
２記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。 ５．ダイおよび／または突起部の壁面が、長方形状ビレ
ットが収縮したとき起こる断面の変化を補償するチャン
バーからなる請求項１または前記１〜４項記載の圧延用
ビレットの連続鋳造装置。 ６．突起部が平面からみて長方形状である場合におい
て、突起部の長い側面の壁面１３の垂直軸に対する角度
ｅが30〜36°であり、突起部の短い側面の壁面１１、１
２の垂直軸に対する角度が30〜60°である請求項１また
は前記１〜５項記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。
（図１〜３参照） ７．突起部が平面からみて長方形状である場合におい
て、端縁部４の壁面と突起部６との間の距離Ａが、凹部
の底部において、突起部の短い側面側で100 〜150mm 、
突起部の長い側面側で30〜100mm である請求項１または
前記１〜６項記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。
（図１〜３参照） ８．突起部の少なくとも一対の対向した側壁面に段状の
波形１４が形成されている請求項１または前記１〜７項
記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。（図１３〜１５
参照） ９．段状の波形１４が角度ｖ、角度ｗの交互の波形で構
成されている請求項１または前記１〜８項記載の圧延用
ビレットの連続鋳造装置。（図１３〜１５参照） 10．突起部１６の側壁面１５の垂直軸に対する角度ｘが
凹部５の底面から連続的に大きくなっている請求項１ま
たは前記１〜９記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。
（図１０〜１２参照） 11. 突起部１７の長さ方向における側壁面１８、１９が
ダイの短い側の端縁部まで連続して延びている圧延用ビ
レットの連続鋳造装置。（図３１〜３３参照）

【００２０】12. 端縁部の上端面の幅が5 〜40mmである
請求項１または前記１〜11記載の圧延用ビレットの連続
鋳造装置。( 図１〜３参照） 13. 突起部６、１６、１７の高さＨが、断面において、
端縁部４の高さｈの40〜100 ％の大きさである請求項１
または前記１〜12記載の圧延用ビレットの連続鋳造装
置。( 図１〜３参照） 14. 長さ方向において、端縁部４と凹部５の最大幅の比
が１：２〜１：３の範囲である請求項１または前記１〜
13記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。 15. 溶湯入口２２に面する突起部の上端面が２５が側面
に対して平坦に形成されている請求項１または前記１〜
14記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。( 図４〜９、
図３４参照） 16. 突起部の中央部が平面状で、凹部５に向けて下がっ
ている請求項１または前記１〜15記載の圧延用ビレット
の連続鋳造装置。( 図４〜６参照） 17. 突起部の上端面２５が、凝固した溶湯と係合するた
めの複数の孔あるいは溝４４をそなえている請求項１ま
たは前記１〜18記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。
( 図１６〜２１参照） 18. 平面図において、突起部および突起部の上端面が長
円形状に形成されている請求項１または前記１〜17記載
の圧延用ビレットの連続鋳造装置。( 図７〜９参照） 19. 突起部の連続した側面部１５が外方に湾曲しまたは
球面状に形成されている請求項１または前記１〜18記載
の圧延用ビレットの連続鋳造装置。( 図１０〜１２参
照） 20. 突起部がインサート２６からなり、該インサート
は、ダイの材質に比べ高い熱伝導性および高い耐熱性を
有し、ダイの底面４５に係合している請求項１または前
記１〜19記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。( 図１
６〜１８参照）

【００２１】21. インサートが銅合金からなる請求項１
または前記１〜20記載の圧延用ビレットの連続鋳造装
置。 22. 突起部は少なくとも上面部が表面被覆されている請
求項１また前記１〜21記載の圧延用ビレットの連続鋳造
装置。 23. 突起部が全体的または一部表面処理されている請求
項１または前記１〜22記載の圧延用ビレットの連続鋳造
装置。 24. 凹部の底面から突起部の側面に移行部が5mm より小
さい曲率半径の曲面である請求項１または前記１〜23記
載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。 25. 突起部が少なくとも１つの冷却水孔２９をそなえて
いる請求項１または前記１〜24記載の圧延用ビレットの
連続鋳造装置。( 図２５〜２７参照） 26. ダイが、鋳型から流出する冷却水を集めるための側
面ガイドプレート３０をそなえ、ガイドプレート３０に
集められた冷却水が冷却孔３１に導かれる請求項１また
は前記１〜25記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。(
図２８〜３０参照） 27. 凹部の底部に排水孔が形成されている請求項１また
は前記１〜26記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。 28. ダイの長さ方向に平行に延びる突起部３３、３４が
形成され、該突起部は台形状の断面を有し、平行な突起
部の間隔Ｃは、ダイの端縁部４から突起部までの間隔よ
り大きく、凹部３６、３７に排水孔３２、３５が平行に
延びた突起部の間に配設されている請求項１または前記
１〜27記載の圧延用ビレットの連続鋳造装置。( 図２２
〜２４参照） 29. 輪郭装置がホットトップヘッダーからなり、該ヘッ
ダーが鋳型の内壁面にオーバーハング部Ｆを形成してい
る請求項１または前記１〜28記載の圧延用ビレットの連
続鋳造装置。( 図３４参照） 30. 輪郭装置がエアモールドまたは電磁鋳造鋳型からな
る請求項１または前記１〜29記載の圧延用ビレットの連
続鋳造装置。

【００２２】

【作用】本発明においては、鋳造初期において鋳型の下
部を塞ぎ且つ鋳型内に流下する溶湯を受けるダイを、連
続した端縁部で囲まれた凹部と該凹部内に突起部を設け
たブロックで構成し、端縁部と突起部の側壁を凹部に向
けて傾斜するよう形成したから、鋳造の初期段階におい
て溶湯はダイ内で凝固して堅固な表面層を有するビレッ
ト底部を形成し、ビレット底部の変形速度は遅く変形度
合いも小さくなり、安定してビレットを保持することが
できる。端縁部と突起部の側壁は凹部へ向けてＶ字状に
傾斜しているから、鋳造終了時において、鋳造されたビ
レットをダイから引き上げる場合の力も少なくてすむ。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１ 図１〜３に本発明に従うダイの一実施例を示す。ダイ３
には連続した端縁部４が設けられ、端縁部４は凹部５に
向けて傾斜している。傾斜角ｃは0 〜30°、端縁部４の
高さｈは60〜220mm である。例えば、ビレット寸法が60
0mm ×200mm の場合、本発明に従う凹部の深さは80mmで
あり、ビレット寸法が2200mm×600mm または1050mm×60
0mm の場合は、凹部の深さは140mm ±40mmである。連続
した端縁部の幅ｓは5 〜40mmが好ましい。

【００２４】凹部５の内部に形成された突起部６は、ダ
イの中心線７、８に関して対称に配置される。断面にお
いては、突起部６は傾斜した側壁１１、１２、１３を有
する台形状コーンの形状をそなえている。側壁１１、１
２の傾斜角ｄは垂直軸に対して30〜60°であり、側壁１
３の傾斜角ｅは垂直軸に対して30〜36°である。

【００２５】凹部５の底部において、端縁部４と突起部
６の間の距離は0 〜200mm であり、端縁部から突起部の
短い側までの距離ａは100 〜150mm 、端縁部から突起部
の長い側までの距離ｂは30〜100mm である。さらに、凹
部５の底部には凹部に流入する冷却水を集めるための排
水孔３２が設けられている。

【００２６】突起部６の高さＨは、好ましくは、凹部５
の深さｈの略1/2 〜2/3 である。側壁１１、１２、１３
の端縁は曲面Ｒに形成されているのが好ましい。

【００２７】図１〜３のダイは本発明の最も単純な実施
例である。ダイは固体材料を一体成形して製作する。基
礎的形状は浴槽状であり、深さｈは鋳造されるビレット
幅により決定される。通常、ダイは連続した端縁部を有
するが、端縁部の幅ｓはビレットの周囲で一定でなくと
もよい。ダイは浴槽状に完全に成形されず、突起部を残
す。単純な場合、突起部は長方形状のものである。側方
または下方へ向けてのバンピングを防止するために、排
水孔３２を設けることができる。鋳造が開始されると、
排水孔３２は閉鎖される。

【００２８】突起部と凹部の寸法は、ダイの体積が通常
のダイの体積に相当するように調整されることができ
る。突起部を有するダイを使用する本発明の方式を、鋳
造初期段階で応力を減少させるための従来の方式、例え
ば炭酸ガス法、パルス水冷法あるいはターボ技術と組合
わせることも可能である。

【００２９】図３５は、1100mm×400mm の寸法の本発明
に従うダイを用いて連続鋳造を行った場合と、通常のダ
イを使用して同じ条件で連続鋳造を行った場合のビレッ
トの底部の変形度を比較したものであり、横軸は時間
（秒）、縦軸は変形量(mm)および変形速度（mm/ 分) で
ある。通常のダイは60mmの深さを有し、本発明のダイは
深さ160mm の凹部と100mm 高さの突起部を有する。変形
度は、鋳造初期段階において直線変位トランスデュサー
により記録された。測定点はビレット幅方向の中央で、
左右または前後で記録された値の平均値である。

【００３０】鋳造の初期段階の終了時点で、各側面の変
形量は約33mmから約18mmに減少している。( 本発明: 曲
線No.1、従来: 曲線No.3) 変形速度、すなわちビレット
の短い側面部がダイから持ち上がる速度の曲線からわか
るように、変形速度は、とくに変形開始時において、本
発明においては減少している。( 本発明: 曲線No.2、従
来: 曲線No.4) 通常のダイの場合、変形速度は各側面で
約50mm/ 分である。もし、変形度が２つの短い側面部で
同じでない場合は、短い側面部の一方が鋳造方向に対し
て上方に動くことができ、ホットトップ鋳型の場合に
は、ホットトップヘッダーが損傷することとなる。本発
明のダイでは、最大変形速度が20mm/ 分未満に減少す
る。一方の側面側のみに変形が生じた場合でさえ、他方
の側面に生じる変形速度は40mm/ 分より小さく、降下速
度より小さい。

【００３１】変形量の減少は、鋳型とダイの間の隙間形
成を少なくする。この隙間は水で満たされ、水が蒸発し
てビレットはダイ上でバンピングを起こす。本発明で
は、ダイの凹部の短い側面部に排水孔を設けてバンピン
グを防ぐ。鋳造が開始されると、この孔はアルミニウム
プラグにより閉鎖される。プラグはビレットの下部に溶
着し、ビレットの底部の変形の結果として、孔から引き
抜かれ、隙間内の水がビレットにバンピングを生じる前
に、孔から排出される。本発明のダイにおいては、変形
が少ないので、隙間内への水の流入も少なく、排水孔に
必要度は少ないてすむ。

【００３２】図３４は、いかにビレット短辺側の表面層
４３が、変形過程において、鋳型の凝固内壁面から離れ
て間隙を生じ、表面層からの熱消散が減少するかを示し
たものである。間隙が生じるとビレット表面層は再加熱
されて偏析を生じ、表面層が再溶解することさえある。
本発明のダイでは変形が少ないため、間隙形成が少なく
なる。さらに、変形速度の減少により、この領域におけ
る降下速度を上げることができ、割れが生じ易い臨界領
域をより早く鋳型から二次冷却ゾーンに降下させること
ができる。偏析の形成傾向は明らかに減少し、つらら状
の再溶解欠陥もなくなる。

【００３３】図３６は、600mm ×200mm の寸法の本発明
のダイを使用した連続鋳造と通常のダイを使用した連続
鋳造におけるビレットの変形量の減少を調査する試験の
結果を比較したものである。通常のダイは0 〜80mmの範
囲の異なる深さを有し、本発明のダイは80mm深さの凹部
と、40mm、60mmおよび80mm高さの突起部をそなえたも
の、および深さ60mmの凹部と高さ40mmの突起部をそなえ
たものである。初期鋳造条件は全ての試験において同一
で、とくに、同一の鋳造速度および冷却水量が使用され
た。従来の通常のダイにおいては、20mmの深さのダイか
ら80mmの深さのダイまで、変形量がダイ深さの増加とと
もに減少するのがみられた。突起部をそなえた本発明の
ダイでは変形量をさらに減少させることができる。突起
部の高さを高くすると、ビレットの拘束度が増し、さら
に変形量が減少する。突起部の高さが80mmの場合、ビレ
ットの変形量は僅か8 〜9mm になる。凹部の深さが60mm
の場合でも、直接比較において、変形量は突起部の結果
として略1 〜2mm まで減少する。突起部を設けることな
く、単にダイ深さを大きくした場合は、ビレット底部で
の望ましくないビレットの収縮挙動が生じる。図３７
は、鋳造時間に伴うビレットの長辺部の中心におけるビ
レット厚さの変化を調べた結果を示したものである。こ
の試験は、80mm深さで突起部を有しないダイと80mm深さ
で突起部をそなえたダイを使用して行われたものであ
る。突起部を有するダイ（発明No.1: 凹部深さ80mm、突
起部高さ40mm、発明No.2: 凹部深さ80mm、突起部高さ60
mm、発明No.3: 凹部深さ80mm、突起部高さ80mm、発明N
o.4: 凹部深さ60mm、突起部高さ40mm)を使用した場合は
いずれもビレット底部の収縮は少なかったが、突起部を
有しないダイ( 従来: ダイ深さ80mm) を使用した場合に
は、大量の熱がダイ中に蓄積されるため、鋳造初期に
おいて深い溶湯サンプが形成され、ビレットの底部が厚
くなった後、きわめて大きい収縮が生じた。

【００３４】実施例２ 図４〜６において、突起部の屋根部２５はダイの長さ方
向に平坦に形成されている。屋根部２５には屋根面２３
が形成され、安定した表面層の形成を保証する。長方形
状ダイの短片側に向けての屋根面２３、２４の傾斜角度
は、ビレット底部の変形中および変形後、鋳造の初期段
階中において、溶湯が屋根部に形成された表面層に対し
て直接流れないように選択、決定される。

【００３５】本発明による方式の効果を明確にするため
に、以下に２つの例が述べられる。１例は、ビレット寸
法が600mm ×200mm 、すなわちダイの外形寸法が600mm
×200mm の場合である。この場合、屋根部２５の屋根面
２３は、Ｌ₁ が突起部の長さの約1/8 、Ｌ₂ が突起部の
長さの約1/4 で、突起部の長さは、底部で480mm 、屋根
部で285mm である。略円錐形状の突起部の幅は、上部で
70mm、下部で100mm である。

【００３６】例２は、ビレット寸法が1000mm×400mm
で、これに対応するダイを使用する例である。ダイは略
円錐形状の突起部をそなえ、その長さは底部で870mm 、
上部で620mm である。突起部の幅は上部で95mm、底部で
200mm であり、Ｌ₁ 、Ｌ₂ に対応する傾斜角度ｇ、ｆは
30〜60°の範囲である。

【００３７】実施例３ 図７〜９は本発明に従うダイの他の変形例を示すもの
で、この場合、突起部の長さ方向および幅方向の平坦面
は、半径Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ を有する長円形状で長
円形状領域２７を形成する。突起部の底部の半径Ｒ₃ に
対して、上部の半径Ｒ₁ はその約70％であり、突起部の
底部の半径Ｒ₄ に対して、上部の半径Ｒ₂はその約75％
である。

【００３８】図１〜３と同様の傾斜角ｃ、ｄ、ｅは、ビ
レットが収縮した時、突起部６の円錐形状の台座上に保
持され、鋳造工程の終了時に容易に除去できるよう選
択、決定される。傾斜角度が急過ぎ、例えば65°を越え
ると、ビレットは突起部の上方にスライドしてビレット
の保持が不安定となり、傾斜角度が小さ過ぎ、例えば25
°より小さい場合は、ビレットは突起部にくっつき、ダ
イから離れ難くなる。長円形状の突起部は、ビレット底
部があまり強固に収縮し過ぎたり、あるいはその保持作
用を失ったりしないような傾斜角度でより大きい領域を
有するよう形成されるのが有効である。

【００３９】実施例４ 図１０〜１２は図７〜９の変形例を示すもので、突起部
の側面部が円形に形成されている例である。凹部５の底
部から傾斜した側面部１５の角度ｘは連続的に増大し、
ドラフト２８を形成する。図３と比べて、本例に示すダ
イを有する連続鋳造装置は、鋳造初期段階および鋳造終
了段階でより有利な作業性を示す。

【００４０】実施例５ 図１３〜１５に示す本発明のダイの実施例によれば、突
起部３３は波状に形成された側壁部３４、３５をそな
え、該波状面は最適角度より小さい角度および大きい角
度の２つの角度ｖ、ｗを交互に有する波形で形成され
る。その結果、ビレットの底部は円錐状の側面で収縮す
ることができ、同時に上方にスライドすることもでき、
鋳造工程の間、ビレットはしっかりと保持され、鋳造作
業完了後、ビレットと波形面３４、３５との間の固着面
は小さくなるから、高い力を付加することなしにビレッ
トをダイから取り外すことができる。

【００４１】溶湯が異常状態で鋳型に供給され、または
鋳造される合金が固着し易いものであり、または鋳造さ
れる合金の温度があまりに高い場合には、突起部が溶融
し、ビレットの底部が突起部に融着するおそれがある。
本発明によれば、この問題は突起部の表面またはその一
部に被覆層を形成しまたは表面処理することにより解消
される。被覆層形成または表面処理によって、溶湯から
突起部への熱伝達は、突起部に導入される熱の消散に要
する時間が、突起部が加熱されてビレットの底部で溶融
するために要する時間より短くなる。鋳造初期段階にお
いて、表面層がまだ突起部上に形成されない時、かかる
被覆層または表面処理層は突起部の表面を流入される溶
湯から保護する。

【００４２】実施例６ 図１６〜１８は、上記のダイに生じる熱問題は、突起部
をインサート２６として別の金属から形成しダイに嵌め
込むことにより解決した例を示すものである。別の金属
としては銅合金が好適に使用される。インサート２６は
ダイ３の底部４５にボルト止めすることもでき、焼き嵌
めすることもできる。インサート２６が銅合金で形成さ
れた場合には、アルミニウム合金からなるダイに比べて
より高い熱負荷を収容することができるため、鋳造初期
段階において十分な冷却効果を示す。

【００４３】実施例７ 図１９〜２１によれば、浴槽状の凹部５をそなえた本発
明のダイは、上端面に長さ方向に延びる溝部４４を有す
る突起部３８をそなえている。溝部４４の深さｓは、ビ
レットの底部が溝部から離れることなしに突起部の円錐
部を上方にスライドできるような寸法に形成され、溝部
４４の幅ｋは、溶湯が容易に充填され、その結果ビレッ
トの底部が溝部４４と係合するしっかりしたウエブを形
成できるような寸法とする。

【００４４】突起部の長さ方向側面の傾斜角度ｅが最適
角度より大きい場合は、ビレットは収縮により突起部の
上方に押し出され、突起部の長さ方向の２つの側面上で
の持ち上がり度が異なり、従ってビレットは底部におい
て曲がることとなる。溝部は、上記２つの側面の両側で
のビレットの持ち上がり量を均等にし、ビレットの保持
を安定化する。溝部は、また、１つあるいは２つ以上の
孔部、または他のガイド手段に代替えすることもでき
る。

【００４５】実施例８ 図２２〜２４によれば、複数の突起部３３、３４が凹部
の長さ方向に平行に配設されている。図１〜３に示した
ものと比較すると、突起部の高さｈ（ｓ）がより短く、
従って連続した端縁部４により囲まれる体積が図１〜３
のものより増加している。本実施例において、ダイの溶
湯収容容積が、とくに鋳造困難な合金に対して有効に作
用する。

【００４６】実施例９ 図２５〜２７は、突起部６の内部に複数の冷却水孔２９
を設けた本発明のダイを示す。冷却媒体は水が好まし
い。適当な導入手段により、冷却媒体が円錐形状の突起
部内に導入される、３９は冷却水供給管で、水チャンバ
ー４０に連結され、螺旋状の冷却水孔２９の内部に冷却
媒体の螺旋流が形成される。冷却水はダイの壁面からパ
イプ４１により排出される。

【００４７】実施例１０ 図２８〜３０は別の実施例を示すもので、ダイ３は側面
部にガイド３０をそなえている。別の冷却水管から供給
される冷却水の量が不十分な場合は、連続鋳造装置の二
次冷却装置が付加的に使用されることができる。二次冷
却水はダイ３に取り付けられた鋳造装置により集めら
れ、ダイ中の孔部３１に導かれる。ガイド３０は二次冷
却水を集める装置として作用する。冷却水は突起部６の
下方に位置し中心軸部に配置されたパイプ４２から流入
する。二次冷却水は矢印４３で示される。冷却は、ダイ
と鋳型が溶湯で充填される間、ビレットの下端部が二次
冷却ゾーンの入るまで必要とされるから、冷却が二次冷
却装置により供給される水により行われれば十分であ
る。

【００４８】実施例１１ 図３１〜３３による実施例は、突起部１７が連続した端
縁部４から長さ方向に延び、台形状に形成されたもので
ある。傾斜した側面１８、１９は比較的広いチャンネル
部ｂを形成する。本実施例のダイは純アルミニウムのよ
うな鋳造の容易な合金の鋳造において好適に使用され
る。

【００４９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、連続鋳
造の初期段階において、鋳造されるビレットの底部の変
形が少なくなって、ビレット底部の欠陥発生が防止さ
れ、底部の切り代を少なくして歩留りを上げることがで
きる。ビレットは安定に保持されるから、ビレットの変
形による曲がりに起因して鋳造中に鋳造装置を損傷する
ことがなく、健全な圧延用ビレットが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うダイの長さ方向の断面図である。

【図２】図１のダイの平面図である。

【図３】図１のダイの幅方向の断面図である。

【図４】本発明に従う屋根状傾斜上端部を具えた突起部
を有するダイの長さ方向の断面図である。

【図５】図４のダイの平面図である。

【図６】図４のダイの幅方向の断面図である。

【図７】本発明に従う平面長円形状の突起部を有するダ
イの長さ方向の断面図である。

【図８】図７のダイの平面図である。

【図９】図７のダイの幅方向の断面図である。

【図１０】本発明に従う円弧状の側面をそなえた突起部
を有するダイの長さ方向の断面図である。

【図１１】図１０のダイの平面図である。

【図１２】図１０のダイの幅方向の断面図である。

【図１３】本発明に従う波状の側面をそなえた突起部を
有するダイの幅方向の断面図である。

【図１４】図１３のダイの平面図である。

【図１５】図１３のダイの幅方向の断面図である。

【図１６】本発明に従うインサートを有するダイの長さ
方向の断面図である。

【図１７】図１７のダイの平面図である。

【図１８】図１７のダイの幅方向の断面図である。

【図１９】本発明に従う溝部をそなえた突起部を有する
ダイの長さ方向の断面図である。

【図２０】図１９のダイの平面図である。

【図２１】図１９のダイの幅方向の断面図である。

【図２２】本発明に従う平行に延びた２つの突起部を有
するダイの長さ方向の断面図である。

【図２３】図２２のダイの平面図である。

【図２４】図２２のダイの幅方向の断面図である。

【図２５】本発明に従う内部冷却される突起部を有する
ダイの長さ方向の断面図である。

【図２６】図２５のダイの平面図である。

【図２７】図２５のダイの幅方向の断面図である。

【図２８】側面部に付設されたガイドプレートをそなえ
た突起部を有するダイの長さ方向の断面図である。

【図２９】図２８のダイの平面図である。

【図３０】図２８のダイの幅方向の断面図である。

【図３１】本発明に従う端部から端部まで延びる突起部
を有するダイの長さ方向の断面図である。

【図３２】図３１のダイの平面図である。

【図３３】図３１のダイの幅方向の断面図である。

【図３４】ビレットの連続鋳造におけるビレット下端部
の変形過程を略式で示す一部断面図である。

【図３５】本発明に従う連続鋳造装置によるビレット下
端部の変形度と通常の連続鋳造装置によるビレット下端
部の変形度を比較して示すグラフである。

【図３６】本発明に従う連続鋳造装置においてダイの深
さを変えた場合のビレット下端部の変形度と通常の連続
鋳造装置によるビレット下端部の変形度を比較して示す
グラフである。

【図３７】本発明に従う連続鋳造装置により鋳造した場
合と通常の連続鋳造装置により鋳造した場合におけるビ
レット長さ方向のビレット幅の変化を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ ヘッダー ２ 鋳型 ３ ダイ ４ 連続した端縁部 ５ 凹部 ６ 突起部 ７ 中心軸 ８ 中心軸 ９ 端縁部の側壁 10 端縁部の側壁 11 突起部の側壁 12 突起部の側壁 13 突起部の側壁 14 波状側壁 16 突起部 17 突起部 18 突起部の側壁 19 突起部の側壁 20 短辺側の側面 21 短辺側の側面 22 溶湯導入部 23 突起部の屋根面 24 突起部の屋根面 25 突起部の屋根部 26 インサート 27 長円形状領域 28 ドラフト 29 冷却水孔 30 ガイドプレート 31 冷却水孔 32 排水孔 33 突起部 34 突起部 35 排水孔 36 凹部 37 凹部 38 突起部 39 冷却水供給パイプ 40 チャンバー 41 パイプ 42 ビレット底部 43 表面層 44 溝部 45 ダイの底部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエルナー ドロステ ドイツ国、53113 ボン １ リッターシ ャオスストラーセ ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輪郭装置を有する鋳型と、鋳造初期にお
   いて鋳型の下部を塞ぎ且つ輪郭装置から垂直方向に流下
   する溶湯を受けるダイをそなえた圧延用ビレット連続鋳
   造装置において、ダイが鋳型内壁と略同形状を有し、連
   続した端縁部により画定された実質的に浴槽状の凹部を
   そなえたブロックからなり、該凹部はダイの中心軸に関
   して対称的に配設された少なくとも１つの突起部をそな
   え、前記連続した端縁部および突起部の側壁は凹部に向
   けて傾斜していることを特徴とする圧延用ビレットの連
   続鋳造装置。