JPH0741389B2 - 鋳塊の半連続鋳造法及び鋳造装置 - Google Patents
鋳塊の半連続鋳造法及び鋳造装置Info
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- JPH0741389B2 JPH0741389B2 JP62249383A JP24938387A JPH0741389B2 JP H0741389 B2 JPH0741389 B2 JP H0741389B2 JP 62249383 A JP62249383 A JP 62249383A JP 24938387 A JP24938387 A JP 24938387A JP H0741389 B2 JPH0741389 B2 JP H0741389B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は塑性加工用鋳塊の鋳造法及び鋳造装置に係わ
り、更に詳しくは鋳塊の外側面が平滑で、シエルゾーン
が実質的に存在せず、且つ長尺鋳塊の外側面に割れの発
生しない半連続鋳造法及びこのような鋳造を行う為の鋳
造装置に関する。
り、更に詳しくは鋳塊の外側面が平滑で、シエルゾーン
が実質的に存在せず、且つ長尺鋳塊の外側面に割れの発
生しない半連続鋳造法及びこのような鋳造を行う為の鋳
造装置に関する。
従来技術 圧延又は押出加工等に用いられるスラブ、ビレット等の
鋳塊は、これらを製品とした時に歩留りが高く、品質が
良好であることが要求される。
鋳塊は、これらを製品とした時に歩留りが高く、品質が
良好であることが要求される。
このような鋳塊は、周面に割れや凹凸がなく、平滑で、
しかもシエルゾーンのない組織的にも均一であることが
望まれる。
しかもシエルゾーンのない組織的にも均一であることが
望まれる。
このような要望に対して、上下端開放の水冷鋳型の内面
に、この水冷鋳型の下部端面に僅かに水冷鋳型部分を残
し、断熱状態に黒鉛製キャスト面部体を配設し、このキ
ャスト面部体のキャスト面上に溶湯の凝固開始点を維持
しながら鋳造する断熱鋳型鋳造法が提案されている。
に、この水冷鋳型の下部端面に僅かに水冷鋳型部分を残
し、断熱状態に黒鉛製キャスト面部体を配設し、このキ
ャスト面部体のキャスト面上に溶湯の凝固開始点を維持
しながら鋳造する断熱鋳型鋳造法が提案されている。
このような方法は、溶湯が冷却水のみによって冷却され
るので初期凝固部の再溶解がなく、表面に凹凸の配設が
なく平滑で、シエルゾーンのない組織的にも均一な鋳塊
が得られる方法である。
るので初期凝固部の再溶解がなく、表面に凹凸の配設が
なく平滑で、シエルゾーンのない組織的にも均一な鋳塊
が得られる方法である。
上述のような断熱鋳造鋳造法によれば、表面が平滑で、
組織の均一な鋳塊を得ることが出来るが、この鋳造方法
を長尺鋳塊の製造に適用しようとしたところ、新たな問
題点が生じて来たのである。
組織の均一な鋳塊を得ることが出来るが、この鋳造方法
を長尺鋳塊の製造に適用しようとしたところ、新たな問
題点が生じて来たのである。
即ち上述のような鋳造方法では、鋳込み長さが5-6mの長
尺鋳塊を多数本鋳造した場合に、その内の何本かに、鋳
込み長さが2-3mを経過した頃から長さが2-100mm程度の
鋳造方向に直角な割れの発生が見られ、そのような鋳塊
を鋳造した鋳型のキャスト面を観察すると、キャスト面
に溶湯の著しい付着が観察されたのである。
尺鋳塊を多数本鋳造した場合に、その内の何本かに、鋳
込み長さが2-3mを経過した頃から長さが2-100mm程度の
鋳造方向に直角な割れの発生が見られ、そのような鋳塊
を鋳造した鋳型のキャスト面を観察すると、キャスト面
に溶湯の著しい付着が観察されたのである。
このような現象を本発明者等の知見に基づいて更に説明
すると、溶湯の凝固開始点に於けるキャスト面には、溶
湯の組成、キャスト面部体の材質、キャスト面の表面状
態等によってその作用力の大きさは異なるけれども溶湯
がキャスト面に付着しようとする作用力が働く。
すると、溶湯の凝固開始点に於けるキャスト面には、溶
湯の組成、キャスト面部体の材質、キャスト面の表面状
態等によってその作用力の大きさは異なるけれども溶湯
がキャスト面に付着しようとする作用力が働く。
しかしながら、強制冷却される中子のキャスト面に接触
した溶湯の凝固開始点に於ける冷却速度は大きいので、
上述の作用力よりも大なる強固な凝固層が直ちに形成さ
れる為に、キャスト面に付着した付着物は鋳造体と共に
下方に導出されて行くが、一方水冷鋳型に断熱的に取付
けられたキャスト面部体のキャスト面に接触した溶湯の
凝固開始点に於ける冷却速度は遅く、凝固初期に於ける
凝固部の強度が小さいので、この強度よりもキャスト面
に対する付着作用力の方が勝り易く、キャスト面に付着
する溶湯の付着量が増加する傾向がある。このような付
着量がある限度の量を超過すると、下方に導出される鋳
造体との間に発生する剪断力に対して凝固初期に於ける
凝固部の強度が対抗しきれず、キャスト面に付着する為
に下方に導出される鋳造体から離隔し、鋳造方向に直角
な割れが発生するものと考えられる。
した溶湯の凝固開始点に於ける冷却速度は大きいので、
上述の作用力よりも大なる強固な凝固層が直ちに形成さ
れる為に、キャスト面に付着した付着物は鋳造体と共に
下方に導出されて行くが、一方水冷鋳型に断熱的に取付
けられたキャスト面部体のキャスト面に接触した溶湯の
凝固開始点に於ける冷却速度は遅く、凝固初期に於ける
凝固部の強度が小さいので、この強度よりもキャスト面
に対する付着作用力の方が勝り易く、キャスト面に付着
する溶湯の付着量が増加する傾向がある。このような付
着量がある限度の量を超過すると、下方に導出される鋳
造体との間に発生する剪断力に対して凝固初期に於ける
凝固部の強度が対抗しきれず、キャスト面に付着する為
に下方に導出される鋳造体から離隔し、鋳造方向に直角
な割れが発生するものと考えられる。
本発明者等は鋳塊外側面に発生する上述のような直角な
割れを防止する為に種々検討した結果、キャスト面に及
ぼす溶湯の作用力に対して鋳造中の凝固開始点に於ける
雰囲気が大きく影響しているとの知見を得、この雰囲気
を不活性ガス又は不活性ガスの富化されたものとするこ
とによって、上述の作用力を極めて小さくすることが出
来、溶湯の付着物発生量を可及的少量に出来、その結果
鋳塊外側面に上述のような直角割れが発生することが未
然に防止出来ることを見出して、本発明を完成したので
ある。
割れを防止する為に種々検討した結果、キャスト面に及
ぼす溶湯の作用力に対して鋳造中の凝固開始点に於ける
雰囲気が大きく影響しているとの知見を得、この雰囲気
を不活性ガス又は不活性ガスの富化されたものとするこ
とによって、上述の作用力を極めて小さくすることが出
来、溶湯の付着物発生量を可及的少量に出来、その結果
鋳塊外側面に上述のような直角割れが発生することが未
然に防止出来ることを見出して、本発明を完成したので
ある。
発明の目的 従って、本発明の目的は、鋳塊表面が平滑でシエルゾー
ンが実質的になく、しかも鋳造方向に直角な割れの発生
し難い新規な鋳造方法を提供することである。
ンが実質的になく、しかも鋳造方向に直角な割れの発生
し難い新規な鋳造方法を提供することである。
発明の概要 上述の目的を達成するために本発明の方法は、両端面開
放の中空状水冷鋳型の内面の溶湯注入側に黒鉛又は炭素
質材料で形成されたキャスト面部体を非強制冷却状態で
配置し、溶湯の凝固開始点を前記キャスト面部体のキャ
スト面上にほぼ一定に維持して鋳塊を鋳造して導出する
と共に、前記水冷鋳型の端部から導出される鋳塊を冷却
水によって冷却するようになした鋳塊の鋳造法に於て、
前記水冷鋳型の端壁部と前記鋳塊と前記冷却水とで境界
される空間内に不活性ガスを供給して該空間内を不活性
ガス又は不活性ガス富化雰囲気となして鋳造することを
特徴とする。
放の中空状水冷鋳型の内面の溶湯注入側に黒鉛又は炭素
質材料で形成されたキャスト面部体を非強制冷却状態で
配置し、溶湯の凝固開始点を前記キャスト面部体のキャ
スト面上にほぼ一定に維持して鋳塊を鋳造して導出する
と共に、前記水冷鋳型の端部から導出される鋳塊を冷却
水によって冷却するようになした鋳塊の鋳造法に於て、
前記水冷鋳型の端壁部と前記鋳塊と前記冷却水とで境界
される空間内に不活性ガスを供給して該空間内を不活性
ガス又は不活性ガス富化雰囲気となして鋳造することを
特徴とする。
本発明による方法に於ては、前記鋳塊の導出速度を次式 但し W ＝冷却水量（cc/mm/min） V ＝鋳塊の導出速度（mm/min） lM＝水冷鋳型の鋳塊導出端壁部の長さ（mm） 55＝試験結果より得られた定数 により示される関係になすのが望ましい。
又本発明による装置は、両端面開放の中空水冷鋳型と、
前記中空水冷鋳型の内面の溶湯注入側に非強制冷却状態
で配設された黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面部
体と、前記水冷鋳型から導出される鋳塊を冷却する冷却
水とを有する鋳造装置に於て、前記キャスト面部体のキ
ャスト面上に凝固開始点があるように設定された鋳造条
件にて鋳造される鋳塊の外側面と、前記水冷鋳型の端壁
部と、前記冷却水とで境界される空間内に不活性ガスを
供給する為の供給管を前記水冷鋳型に具備させたことを
特徴とする。
前記中空水冷鋳型の内面の溶湯注入側に非強制冷却状態
で配設された黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面部
体と、前記水冷鋳型から導出される鋳塊を冷却する冷却
水とを有する鋳造装置に於て、前記キャスト面部体のキ
ャスト面上に凝固開始点があるように設定された鋳造条
件にて鋳造される鋳塊の外側面と、前記水冷鋳型の端壁
部と、前記冷却水とで境界される空間内に不活性ガスを
供給する為の供給管を前記水冷鋳型に具備させたことを
特徴とする。
上述のように本発明に於ては、水冷鋳型から強制冷却を
受けない黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面部体の
キャスト面上の溶湯凝固開始点（キャスト面部体を取り
囲む線状になる）を不活性ガス又は不活性ガスの富化し
た雰囲気となすことによって、鋳塊表面が平滑で、シエ
ルゾーンが実質的になく、しかも鋳込み長さが2-3m以上
の長い長尺鋳塊を、その鋳塊表面に鋳造方向に直角な割
れを発生し難い状態で鋳塊を鋳造することが出来るので
ある。
受けない黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面部体の
キャスト面上の溶湯凝固開始点（キャスト面部体を取り
囲む線状になる）を不活性ガス又は不活性ガスの富化し
た雰囲気となすことによって、鋳塊表面が平滑で、シエ
ルゾーンが実質的になく、しかも鋳込み長さが2-3m以上
の長い長尺鋳塊を、その鋳塊表面に鋳造方向に直角な割
れを発生し難い状態で鋳塊を鋳造することが出来るので
ある。
こゝで、不活性ガスを前記空間内に供給するには、不活
性ガスのみを用いて供給するばかりでなく、空気等のガ
ス体に不活性ガスを富化し、このガスを用いることによ
り不活性ガスを供給することも出来る。
性ガスのみを用いて供給するばかりでなく、空気等のガ
ス体に不活性ガスを富化し、このガスを用いることによ
り不活性ガスを供給することも出来る。
ところで、上述の鋳造方向に直角な割れは、水冷鋳型に
黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面部体を断熱的に
取付けた鋳型を用いた場合にアルミニウム、マグネシウ
ム、又はそれらの合金に顕著に発生するものであって、
このような溶湯を用いる鋳造に対して、不活性ガスの富
化量を少量であっても増加して行けば、直角割れ防止の
効果は認められるけれども、その富化量を空気20容積％
に対して80容積％以上になすことによって前述の直角割
れ防止の効果が顕著に生ずるようになるのである。
黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面部体を断熱的に
取付けた鋳型を用いた場合にアルミニウム、マグネシウ
ム、又はそれらの合金に顕著に発生するものであって、
このような溶湯を用いる鋳造に対して、不活性ガスの富
化量を少量であっても増加して行けば、直角割れ防止の
効果は認められるけれども、その富化量を空気20容積％
に対して80容積％以上になすことによって前述の直角割
れ防止の効果が顕著に生ずるようになるのである。
又、電解地金の他、溶湯の凝固組織の微細化、或いは脱
滓、脱ガス、マグネシウムの酸化防止等の目的で行われ
る各種溶湯処理の結果、フラックス又は母合金から僅か
ではあるがNaやBeが含有されるようになるが、このよう
なNaやBeが含有されると、キャスト面部体のキャスト面
に溶湯が付着しようとする作用力を助長するので、Na、
Be等のアルミニウム又はマグネシウムよりも酸化し易い
金属を含有する溶湯に対しては、上述した不活性ガス富
化量を前述の80容積％より多くしたガスを使用するのが
望ましい。
滓、脱ガス、マグネシウムの酸化防止等の目的で行われ
る各種溶湯処理の結果、フラックス又は母合金から僅か
ではあるがNaやBeが含有されるようになるが、このよう
なNaやBeが含有されると、キャスト面部体のキャスト面
に溶湯が付着しようとする作用力を助長するので、Na、
Be等のアルミニウム又はマグネシウムよりも酸化し易い
金属を含有する溶湯に対しては、上述した不活性ガス富
化量を前述の80容積％より多くしたガスを使用するのが
望ましい。
上述の不活性ガスとはアルミニウム又はマグネシウム、
ナトリウム、ベリリウム等の金属に対して不活性なガス
であればよく、例えばアルゴンガス、窒素ガス、炭酸ガ
ス又はこれらの混合ガス等を使用することが出来る。
ナトリウム、ベリリウム等の金属に対して不活性なガス
であればよく、例えばアルゴンガス、窒素ガス、炭酸ガ
ス又はこれらの混合ガス等を使用することが出来る。
以下に添付図面を参照して本発明の方法及び鋳造装置を
詳述する。
詳述する。
第１図は本発明の望ましい形態の鋳型装置を用いて鋳塊
６を半連続鋳造している時の断面図であって、符号14は
鋳型装置を示す。13は湯面コントローラーで、ディップ
チューブ16及びフロート４によって構成されている。前
記鋳型装置14は水冷鋳型１、その内側面の上方部分に配
置される上部断熱材２、その下方に下部断熱材２′を介
して配置される黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面
部体３及びその下部に内方に向って露出する水冷鋳型１
の端壁部１′より成っていて、キャスト面部体３が水冷
鋳型１からの冷却を実質的に受けないで、非強制冷却状
態になっている。17は鋳造された鋳塊の下端を支持して
鋳造が進行するにつれて鋳塊６と共に下降する受台であ
る。キャスト面部体３の上方の上部断熱材２によって、
内部に供給された溶湯15が水冷鋳型１から冷却を受けな
いようになっている。上部断熱材２及び下部断熱材２′
は異種の断熱材でも同種の断熱材でもよく、又一体的に
形成されてもよいが、第１図のように別々のものにする
と、一体的に形成するよりも製造が容易になり、望まし
い。更に、下部断熱２′を上部断熱材２よりも断熱性の
大なるものにすれば、キャスト面部体３を一層断熱状態
に保つことが出来る。水冷鋳型端壁部１′は鋳造当初の
溶湯がこの端壁部１′によって直ちに接触凝固するよう
になっていて、鋳造された鋳塊６は受台17と共に導出さ
れ、水冷鋳型１に形成されたスリットから放出されて水
膜を形成する冷却水７によって急冷されるが、この冷却
水７は別途に水冷鋳型端壁部１′の近傍周囲に設けられ
た冷却水吐出装置によって供給して吐出冷却水の一部分
を用い水冷鋳型端壁部１′を冷却すると同時に鋳塊にか
けて水膜を形成するようになし得る。
６を半連続鋳造している時の断面図であって、符号14は
鋳型装置を示す。13は湯面コントローラーで、ディップ
チューブ16及びフロート４によって構成されている。前
記鋳型装置14は水冷鋳型１、その内側面の上方部分に配
置される上部断熱材２、その下方に下部断熱材２′を介
して配置される黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面
部体３及びその下部に内方に向って露出する水冷鋳型１
の端壁部１′より成っていて、キャスト面部体３が水冷
鋳型１からの冷却を実質的に受けないで、非強制冷却状
態になっている。17は鋳造された鋳塊の下端を支持して
鋳造が進行するにつれて鋳塊６と共に下降する受台であ
る。キャスト面部体３の上方の上部断熱材２によって、
内部に供給された溶湯15が水冷鋳型１から冷却を受けな
いようになっている。上部断熱材２及び下部断熱材２′
は異種の断熱材でも同種の断熱材でもよく、又一体的に
形成されてもよいが、第１図のように別々のものにする
と、一体的に形成するよりも製造が容易になり、望まし
い。更に、下部断熱２′を上部断熱材２よりも断熱性の
大なるものにすれば、キャスト面部体３を一層断熱状態
に保つことが出来る。水冷鋳型端壁部１′は鋳造当初の
溶湯がこの端壁部１′によって直ちに接触凝固するよう
になっていて、鋳造された鋳塊６は受台17と共に導出さ
れ、水冷鋳型１に形成されたスリットから放出されて水
膜を形成する冷却水７によって急冷されるが、この冷却
水７は別途に水冷鋳型端壁部１′の近傍周囲に設けられ
た冷却水吐出装置によって供給して吐出冷却水の一部分
を用い水冷鋳型端壁部１′を冷却すると同時に鋳塊にか
けて水膜を形成するようになし得る。
符号８は不活性ガス９を供給する供給管で、水冷鋳型端
壁部１′と、鋳塊６と、冷却水７とで形成される空間部
10内に前記ガスが供給管８を通って供給されるようにな
っている。５は溶湯15の湯面で、11はキャスト面部体３
のキャスト面上の所定位置に形成される溶湯の凝固開始
点を示す。
壁部１′と、鋳塊６と、冷却水７とで形成される空間部
10内に前記ガスが供給管８を通って供給されるようにな
っている。５は溶湯15の湯面で、11はキャスト面部体３
のキャスト面上の所定位置に形成される溶湯の凝固開始
点を示す。
第２図は第１図に示した鋳型装置14とほゞ同様の装置を
用い、中空ビレット６′を半連続鋳造している時の断面
図で、符号20は支持杆18によって水冷鋳型１により支持
されて水冷鋳型１の中空部内に配置される中子本体12を
含む中子装置を示し、水冷鋳型１との間に環状鋳造路21
を形成している。第１図のものと同様の湯面コントロー
ラー13が中子本体12の上部に形成された湯溜19内に配置
され、溶湯が溶湯の導湯部22を通って鋳造路21に供給さ
れるようになっている。又この中子本体12の下部には黒
鉛又は炭素質材料で形成された非強制冷却型の中子キャ
スト面部体３′が取付けられている。11′はキャスト面
部体３′のキャスト面上の凝固開始点を示す。
用い、中空ビレット６′を半連続鋳造している時の断面
図で、符号20は支持杆18によって水冷鋳型１により支持
されて水冷鋳型１の中空部内に配置される中子本体12を
含む中子装置を示し、水冷鋳型１との間に環状鋳造路21
を形成している。第１図のものと同様の湯面コントロー
ラー13が中子本体12の上部に形成された湯溜19内に配置
され、溶湯が溶湯の導湯部22を通って鋳造路21に供給さ
れるようになっている。又この中子本体12の下部には黒
鉛又は炭素質材料で形成された非強制冷却型の中子キャ
スト面部体３′が取付けられている。11′はキャスト面
部体３′のキャスト面上の凝固開始点を示す。
上述で説明した中子装置20は、本発明を実施して中空ビ
レットを鋳造する時の一実施例を示したものであって、
中子装置20は上述の装置に限られるものではない。しか
し、上述した非強制冷却型の黒鉛又は炭素質材料から成
るキャスト面部体３′を中子に設け、しかも凝固開始点
をこのキャスト面部体のキャスト面上にあるような鋳造
を実施する場合に、中空ビレットの中空部23内を不活性
ガス又は不活性ガス富化雰囲気として鋳造を行うと、本
発明と同様の効果、即ちシエルゾーンがなく、平滑で、
割れのない内壁面を有する中空ビレットを得ることが出
来る。
レットを鋳造する時の一実施例を示したものであって、
中子装置20は上述の装置に限られるものではない。しか
し、上述した非強制冷却型の黒鉛又は炭素質材料から成
るキャスト面部体３′を中子に設け、しかも凝固開始点
をこのキャスト面部体のキャスト面上にあるような鋳造
を実施する場合に、中空ビレットの中空部23内を不活性
ガス又は不活性ガス富化雰囲気として鋳造を行うと、本
発明と同様の効果、即ちシエルゾーンがなく、平滑で、
割れのない内壁面を有する中空ビレットを得ることが出
来る。
本発明は、上述したように断熱状態のキャスト面部体の
キャスト面上にある凝固開始点の雰囲気を不活性ガス又
は不活性ガス富化雰囲気とすることによってキャスト面
上に溶湯の付着するのを阻止し、鋳造方向に直角な割れ
の発生を防止出来るが、本発明に於ては、キャスト面上
に凝固開始点を位置させることが肝要であって、その為
の関係は、前述の水冷鋳型１に於ける鋳塊６の導出側の
端壁部１′の長さlMと、鋳塊の外面を冷却する冷却水量
Ｗ（cc/mm/min）と、鋳塊の導出速度Ｖ（mm/min）との
間に の関係が得られるようにすることである。前述の凝固開
始点をlS（端壁部１′の鋳塊導出端からの距離mm）と
し、このlSと、上述のＷ及びＶとの関係について多くの
実地的な検討を行った結果は次の通りである。
キャスト面上にある凝固開始点の雰囲気を不活性ガス又
は不活性ガス富化雰囲気とすることによってキャスト面
上に溶湯の付着するのを阻止し、鋳造方向に直角な割れ
の発生を防止出来るが、本発明に於ては、キャスト面上
に凝固開始点を位置させることが肝要であって、その為
の関係は、前述の水冷鋳型１に於ける鋳塊６の導出側の
端壁部１′の長さlMと、鋳塊の外面を冷却する冷却水量
Ｗ（cc/mm/min）と、鋳塊の導出速度Ｖ（mm/min）との
間に の関係が得られるようにすることである。前述の凝固開
始点をlS（端壁部１′の鋳塊導出端からの距離mm）と
し、このlSと、上述のＷ及びＶとの関係について多くの
実地的な検討を行った結果は次の通りである。
そしてlS＞lMとならなければキャスト面部体３の範囲内
に凝固開始点（lS）を維持することが出来ないことは明
らかで、このようにlS＞lMとなる為には、 であって、例えばlM＝15の場合、 203mmφの鋳型の場合にはＷ＝120 l/min（＝120×1000/
（203×3.14）cc/mm/min）で、 従って、Ｖ＜77となる。
に凝固開始点（lS）を維持することが出来ないことは明
らかで、このようにlS＞lMとなる為には、 であって、例えばlM＝15の場合、 203mmφの鋳型の場合にはＷ＝120 l/min（＝120×1000/
（203×3.14）cc/mm/min）で、 従って、Ｖ＜77となる。
そして黒鉛質キャスト面上に安定して凝固開始点（lS）
を位置させて操業する為にはこの凝固開始点をキャスト
面の下端から5mm上方に位置させることが必要で、次の
ようになる。
を位置させて操業する為にはこの凝固開始点をキャスト
面の下端から5mm上方に位置させることが必要で、次の
ようになる。
lS＞lM＋５ 例えばlM＝15mmで、Ｗ＝120 l/minとすると、 従ってＶ＜72となる。
前述のlMの値については、小さ過ぎると鋳型のセットが
難しく、又鋳造の開始時に於て溶湯漏れを発生し易く、
反対に大き過ぎると非常に遅い速度で鋳造しなければな
らないので実際の鋳造に於てはこのlMを10乃至40mm、望
ましくは15乃至30mmとすべきである。又Ｗは多過ぎると
鋳型上に水が吹き上り、反対に少な過ぎると鋳塊周面上
に供給される水が不均衡となり、均等な冷却を行い得な
いことになるので、前述の203mmφ程度の鋳型の場合に
於ては、80 l/min程度は鋳塊表面に均等な冷却効果を与
える為に必要であるが、200 l/min以上になると、鋳型
上に水が吹き上り、冷却状態が乱れて安定した冷却を行
い得ないことになる。
難しく、又鋳造の開始時に於て溶湯漏れを発生し易く、
反対に大き過ぎると非常に遅い速度で鋳造しなければな
らないので実際の鋳造に於てはこのlMを10乃至40mm、望
ましくは15乃至30mmとすべきである。又Ｗは多過ぎると
鋳型上に水が吹き上り、反対に少な過ぎると鋳塊周面上
に供給される水が不均衡となり、均等な冷却を行い得な
いことになるので、前述の203mmφ程度の鋳型の場合に
於ては、80 l/min程度は鋳塊表面に均等な冷却効果を与
える為に必要であるが、200 l/min以上になると、鋳型
上に水が吹き上り、冷却状態が乱れて安定した冷却を行
い得ないことになる。
具体的な鋳造操作について説明すると、鋳型内に溶湯を
供給すると、溶湯は受台17と水冷鋳型１及び未だ常温状
態であるキャスト面部体３によって冷却されて溶湯の底
部及び周側にシエルが形成され、この状態で受台17を下
降させ始めると、黒鉛が極く短時間内に加熱され、受台
17の下降した当初に於ては水冷鋳型１の端壁部１′（前
述のlMに相当した部分）に凝固開始点が形成されるが、
鋳造されて下方に引出される鋳塊の周面に冷却水７が当
り始めると、その冷却効果によって凝固開始点11がキャ
スト面部体３のキャスト面に移り、注加冷却水７を主体
とした冷却効果によって前述の式の関係を維持した操業
条件に於ては、前記凝固開始点（lS）をキャスト面部体
３のキャスト面の区域内に維持した鋳造を行うことが出
来る。従って、この鋳造開始時の鋳塊の形状は下端部の
みがキャスト面部体３のキャスト面と、水冷鋳型の幅乃
至厚さの差だけ大きいものとなり、前述のようにキャス
ト面を凝固開始点とした以後に於てはほゞ一定の幅を有
する鋳塊として得ることが出来る。上述のように鋳塊の
下端の幅乃至厚みの大きい部分の高さは鋳型の構造や、
鋳造条件によって若干異なるが、冷却水量を比較的大と
すると、一般的に10-20mmの範囲とすることが出来る。
供給すると、溶湯は受台17と水冷鋳型１及び未だ常温状
態であるキャスト面部体３によって冷却されて溶湯の底
部及び周側にシエルが形成され、この状態で受台17を下
降させ始めると、黒鉛が極く短時間内に加熱され、受台
17の下降した当初に於ては水冷鋳型１の端壁部１′（前
述のlMに相当した部分）に凝固開始点が形成されるが、
鋳造されて下方に引出される鋳塊の周面に冷却水７が当
り始めると、その冷却効果によって凝固開始点11がキャ
スト面部体３のキャスト面に移り、注加冷却水７を主体
とした冷却効果によって前述の式の関係を維持した操業
条件に於ては、前記凝固開始点（lS）をキャスト面部体
３のキャスト面の区域内に維持した鋳造を行うことが出
来る。従って、この鋳造開始時の鋳塊の形状は下端部の
みがキャスト面部体３のキャスト面と、水冷鋳型の幅乃
至厚さの差だけ大きいものとなり、前述のようにキャス
ト面を凝固開始点とした以後に於てはほゞ一定の幅を有
する鋳塊として得ることが出来る。上述のように鋳塊の
下端の幅乃至厚みの大きい部分の高さは鋳型の構造や、
鋳造条件によって若干異なるが、冷却水量を比較的大と
すると、一般的に10-20mmの範囲とすることが出来る。
又鋳造の開始と前後して供給管８から不活性ガスを空間
部10に供給し、空間部10を不活性ガス又は不活性ガス富
化雰囲気にする。このように空間部10が不活性ガス又は
不活性ガス富化雰囲気になるので、キャスト面上に溶湯
の付着するのが阻止出来て、鋳造方向に直角な割れの発
生を防止することが出来る。空間部10は冷却水の水膜に
より完全に密閉状態になされる場合には供給ガスによっ
て水膜が変形脈動され、鋳塊の均一な冷却を妨げること
になるので、このような場合には、意識的に水膜の一部
分を僅かに切欠くような状態として、空間部10を外気と
連通させておけば、上述のような水膜の変形による鋳塊
の不均一な冷却の問題は回避出来る。なお不活性ガスの
供給管８を第１図に示すように水冷鋳型１の下部に設け
る代りに、水冷鋳型１の端壁部１′に不活性ガスの供給
孔を開けて、これによって供給したり、又断熱材２、
２′に不活性ガスの供給孔を開けて、これによって供給
してもその効果は変らないが、断熱材に不活性ガスの供
給孔を開けると、開口部に溶湯が流入し易くなり、鋳造
事故の原因になり易いので第１図にような構造になすの
が望ましい。
部10に供給し、空間部10を不活性ガス又は不活性ガス富
化雰囲気にする。このように空間部10が不活性ガス又は
不活性ガス富化雰囲気になるので、キャスト面上に溶湯
の付着するのが阻止出来て、鋳造方向に直角な割れの発
生を防止することが出来る。空間部10は冷却水の水膜に
より完全に密閉状態になされる場合には供給ガスによっ
て水膜が変形脈動され、鋳塊の均一な冷却を妨げること
になるので、このような場合には、意識的に水膜の一部
分を僅かに切欠くような状態として、空間部10を外気と
連通させておけば、上述のような水膜の変形による鋳塊
の不均一な冷却の問題は回避出来る。なお不活性ガスの
供給管８を第１図に示すように水冷鋳型１の下部に設け
る代りに、水冷鋳型１の端壁部１′に不活性ガスの供給
孔を開けて、これによって供給したり、又断熱材２、
２′に不活性ガスの供給孔を開けて、これによって供給
してもその効果は変らないが、断熱材に不活性ガスの供
給孔を開けると、開口部に溶湯が流入し易くなり、鋳造
事故の原因になり易いので第１図にような構造になすの
が望ましい。
前述のキャスト面部体３を形成する黒鉛又は炭素質材料
は、人工黒鉛又は天然黒鉛、或いは無定形炭素をバイン
ダーと共に成形硬化させたもので、このような材料で形
成された前記キャスト面部体はSiC、SiN4等のセラミッ
クスをキャスト面部体として使用した場合に、これらの
セラミックス部材よりも耐熱衝撃性に優れ、又鋳肌を平
滑にすることが出来るので、操業上望ましい。
は、人工黒鉛又は天然黒鉛、或いは無定形炭素をバイン
ダーと共に成形硬化させたもので、このような材料で形
成された前記キャスト面部体はSiC、SiN4等のセラミッ
クスをキャスト面部体として使用した場合に、これらの
セラミックス部材よりも耐熱衝撃性に優れ、又鋳肌を平
滑にすることが出来るので、操業上望ましい。
又本発明に於て黒鉛又は炭素質材料で形成された前記キ
ャスト面部体の表面は研磨後にボロンナイトライド粉、
カーボン粉、カーボンブラック、二硫化モリブデン等の
粉末を塗布し、或いはワックス等と混合して塗布するこ
とも出来、このようにすると、潤滑性が向上して鋳造体
の鋳肌を一層美麗なものになし得る効果が得られる。即
ちこれらの固体潤滑と、前述の不活性ガス又は不活性ガ
ス富化雰囲気下で鋳造を行うことによって、アルミニウ
ム、マグネシウム又はこれらの合金の表面の外観を著し
く向上させ、しかも鋳造方向に直角な割れの発生を防止
出来て、円滑に鋳造を行うことが出来るのである。
ャスト面部体の表面は研磨後にボロンナイトライド粉、
カーボン粉、カーボンブラック、二硫化モリブデン等の
粉末を塗布し、或いはワックス等と混合して塗布するこ
とも出来、このようにすると、潤滑性が向上して鋳造体
の鋳肌を一層美麗なものになし得る効果が得られる。即
ちこれらの固体潤滑と、前述の不活性ガス又は不活性ガ
ス富化雰囲気下で鋳造を行うことによって、アルミニウ
ム、マグネシウム又はこれらの合金の表面の外観を著し
く向上させ、しかも鋳造方向に直角な割れの発生を防止
出来て、円滑に鋳造を行うことが出来るのである。
又断熱材２、２′としては朝日石綿（株）で製造されて
いるレセパル（商品名）、日アスで製造されているルミ
ボード（商品名）、東芝モノフラックス（株）で製造さ
れているマスロック、或いは比較的厚さの薄いフラック
スペーパー（商品名）等が使用出来るが、特にこれらの
ものに限られるものではない。しかしながら、これらの
ものは断熱性に優れていて望ましいものである。
いるレセパル（商品名）、日アスで製造されているルミ
ボード（商品名）、東芝モノフラックス（株）で製造さ
れているマスロック、或いは比較的厚さの薄いフラック
スペーパー（商品名）等が使用出来るが、特にこれらの
ものに限られるものではない。しかしながら、これらの
ものは断熱性に優れていて望ましいものである。
以上は上下方向に鋳造される鋳造装置を用いて本発明を
説明したが、本発明はこればかりでなく、水平方向に鋳
造する方法にも適用出来ることは勿論である。
説明したが、本発明はこればかりでなく、水平方向に鋳
造する方法にも適用出来ることは勿論である。
発明の実施例 実施例１ 第１図に示される鋳型装置を用い、この装置を冷却水の
通過する水冷ジャケット（図示せず）に８個配置し、３
ドロップずつ鋳造を行った。鋳型装置は下記に示す寸法
のものであった。
通過する水冷ジャケット（図示せず）に８個配置し、３
ドロップずつ鋳造を行った。鋳型装置は下記に示す寸法
のものであった。
水冷鋳型端壁部１′の深さ 15mmφ 上部断熱材２の深さ 25mm 黒鉛製キャスト面部体３の深さ 40mm キャスト面部体３の内径 203mm 上部断熱材２の材質 レセパル 上記の黒鉛製キャスト面部体３をバフ研磨して約200℃
に加熱し、これに離型剤としてアクアダック（商品名）
を吹き付け乾燥した後、鋳造を行った。
に加熱し、これに離型剤としてアクアダック（商品名）
を吹き付け乾燥した後、鋳造を行った。
このような鋳型装置に於てA6063合金（組成:Si 0.42
％、Fe 0.20％、Mg 0.52％、Al残部）にNa又はBeを含有
させたもの及び含有させないものを用いて鋳造を行っ
た。
％、Fe 0.20％、Mg 0.52％、Al残部）にNa又はBeを含有
させたもの及び含有させないものを用いて鋳造を行っ
た。
鋳造開始と同時に対称的に配置した内径5mmの供給管８
よりアルゴンガスを鋳型装置１個当り10cc/minの割合で
連続的に供給し、そのまま鋳造を完了した。
よりアルゴンガスを鋳型装置１個当り10cc/minの割合で
連続的に供給し、そのまま鋳造を完了した。
鋳造条件を下記に示す。
鋳造温度 680-690℃ 鋳造速度 65mm/分 冷却水量 120 l/min/鋳型 鋳込み長さ 4.7m このような条件で鋳造した鋳塊の外側面を目視観察し
た。その結果を第１表に示す。
た。その結果を第１表に示す。
比較例として実施例１と同一の条件で、アルゴンガスを
供給せずに鋳造を行った。結果を第１表に示す。
供給せずに鋳造を行った。結果を第１表に示す。
第１表の結果より、本発明の方法による時は、鋳造方向
に直角な割れが発生せず、しかも直角の外側面が平滑な
鋳塊が得られることが判る。これに対して従来法による
時は、上述の直角な割れが発生することが判る。なお断
面の組織を観察した結果は総ての鋳塊にシエルゾーンが
全く存在しなかった。
に直角な割れが発生せず、しかも直角の外側面が平滑な
鋳塊が得られることが判る。これに対して従来法による
時は、上述の直角な割れが発生することが判る。なお断
面の組織を観察した結果は総ての鋳塊にシエルゾーンが
全く存在しなかった。
実施例２ 第１図に示す構造の角型鋳型装置を用い、鋳造を行っ
た。角型鋳型装置は下記に示す寸法のものであった。
た。角型鋳型装置は下記に示す寸法のものであった。
水冷鋳型端壁部１′の深さ 20mm 上部断熱材２の深さ 20mm 黒鉛製キャスト面部体３の深さ 30mm キャスト面部体３の内面寸法 300×1000mm 上部断熱材２の材質 レセパル 上記の黒鉛製キャスト面部体３をバフ研磨して約200℃
に加熱し、これに離型剤としてアクアダック（商品名）
を吹き付け乾燥した後、鋳造を行った。
に加熱し、これに離型剤としてアクアダック（商品名）
を吹き付け乾燥した後、鋳造を行った。
このような鋳型装置に於て99.5％Alを用いて鋳造を行っ
た。
た。
鋳造開始と同時に角型鋳型装置の角隅部の下端４個所に
配置した内径5mmφの供給管から窒素ガスを30cc/minの
割合で連続的に供給したものと、窒素ガスを供給しない
ものとを比較した。
配置した内径5mmφの供給管から窒素ガスを30cc/minの
割合で連続的に供給したものと、窒素ガスを供給しない
ものとを比較した。
鋳造条件を下記に示す。
鋳造温度 700℃ 鋳造速度 55mm/min 冷却水量 600l/min 鋳込み長さ 5m このような条件で鋳造した鋳塊の外側面を目視観察し
た。その結果は窒素ガスを供給したものは欠陥を生じな
かったのに対して、窒素ガスを供給しなかったものは鋳
込み長さ1.5m当りから鋳造方向に直角な割れの発生が多
数見られた。
た。その結果は窒素ガスを供給したものは欠陥を生じな
かったのに対して、窒素ガスを供給しなかったものは鋳
込み長さ1.5m当りから鋳造方向に直角な割れの発生が多
数見られた。
上述の結果から本発明の方法による時には、鋳造方向に
直角な割れが発生せず、しかも鋳塊外側面が平滑な鋳塊
が得られることが判る。これに対して従来法による時に
は、上述の直角な割れが発生し、しかも引っ掻き状の疵
も発生することが判った。なお鋳塊の断の組織を観察し
たところ、シエルゾーンが全く存在しなかった。
直角な割れが発生せず、しかも鋳塊外側面が平滑な鋳塊
が得られることが判る。これに対して従来法による時に
は、上述の直角な割れが発生し、しかも引っ掻き状の疵
も発生することが判った。なお鋳塊の断の組織を観察し
たところ、シエルゾーンが全く存在しなかった。
発明の効果 上述のように本発明の方法によれば、従来のように鋳塊
の外側面に鋳造方向に平行な割れを生じないのみなら
ず、鋳塊外側面が平滑な鋳塊が得られ、しかもシエルゾ
ーンが全く存在しない鋳造方向に直角な割れが発生しな
い品質の良好な鋳塊が得られる優れた効果を得ることが
出来るのである。
の外側面に鋳造方向に平行な割れを生じないのみなら
ず、鋳塊外側面が平滑な鋳塊が得られ、しかもシエルゾ
ーンが全く存在しない鋳造方向に直角な割れが発生しな
い品質の良好な鋳塊が得られる優れた効果を得ることが
出来るのである。
第１図は本発明の方法を実施する為の望ましい装置の鋳
造開始後の定常状態を示す断面図。 第２図は中空ビレットを鋳造する為の第１図の装置の変
形実施例を示す断面図。 １……水冷鋳型 ２、２′……断熱材 ３……キャスト面部体 ４……フロート ５……溶湯の湯面 ６……鋳塊 ７……冷却水 ８……不活性ガスの供給管 ９……不活性ガス又は不活性ガス富化空気 10……不活性ガス供給空間部 11……凝固開始点 13……湯面コントローラー 14……鋳型装置 15……溶湯 16……ディップチューブ 17……受台
造開始後の定常状態を示す断面図。 第２図は中空ビレットを鋳造する為の第１図の装置の変
形実施例を示す断面図。 １……水冷鋳型 ２、２′……断熱材 ３……キャスト面部体 ４……フロート ５……溶湯の湯面 ６……鋳塊 ７……冷却水 ８……不活性ガスの供給管 ９……不活性ガス又は不活性ガス富化空気 10……不活性ガス供給空間部 11……凝固開始点 13……湯面コントローラー 14……鋳型装置 15……溶湯 16……ディップチューブ 17……受台
フロントページの続き (72)発明者 市川 勝三 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 株式会社日軽技研内 (56)参考文献 特開 昭62−45448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−68657（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−72645（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−46937（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】両端面開放の中空状水冷鋳型の内面の溶湯
注入側に黒鉛又は炭素質材料で形成されたキャスト面部
体を非強制冷却状態で配置し、前記水冷鋳型端部から導
出される鋳塊を冷却水によって冷却し、溶湯の凝固開始
点を前記キャスト面部体のキャスト面上にほぼ一定に維
持して鋳塊を鋳造する鋳塊の鋳造法に於て、 前記水冷鋳型の端壁部と前記鋳塊と前記冷却水とで境界
される空間内に不活性ガスを供給して該空間内を不活性
ガス又は不活性ガス富化雰囲気となして鋳造することを
特徴とする鋳塊の半連続鋳造法。 - 【請求項２】前記鋳塊の導出速度が次式 （1/5）Ｗ−Ｖ＋55＞lM 但し W ＝冷却水量（cc/mm/min） V ＝鋳塊の導出速度（mm/min） lM＝水冷鋳型の鋳塊導出端壁部の長さ（mm） 55＝試験結果より得られた定数 により示される関係にあることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の鋳塊の半連続鋳造法。 - 【請求項３】両端面開放の中空水冷鋳型と、前記中空水
冷鋳型の内面の溶湯注入側に非強制冷却状態で配設され
た黒鉛又は炭素質材料から成るキャスト面部体と、前記
水冷鋳型から導出される鋳塊を冷却する冷却水とを有す
る鋳造装置に於て、 前記キャスト面部体のキャスト面上に凝固開始点がある
ように設定された鋳造条件にて鋳造される鋳塊の外側面
と、前記水冷鋳型の鋳塊導出側端壁部と、前記冷却水と
で境界される空間内に不活性ガスを供給する為の供給管
を前記水冷鋳型に具備させたことを特徴とする鋳造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249383A JPH0741389B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 鋳塊の半連続鋳造法及び鋳造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249383A JPH0741389B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 鋳塊の半連続鋳造法及び鋳造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0191948A JPH0191948A (ja) | 1989-04-11 |
| JPH0741389B2 true JPH0741389B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=17192188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62249383A Expired - Fee Related JPH0741389B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 鋳塊の半連続鋳造法及び鋳造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0741389B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03110043A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-10 | Furukawa Alum Co Ltd | 金属の竪型連続鋳造装置 |
| JP4655994B2 (ja) * | 2005-05-10 | 2011-03-23 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウムの竪型連続鋳造装置およびこの鋳造装置を用いた竪型連続鋳造方法 |
| JP5113413B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-01-09 | 住友化学株式会社 | アルミニウム鋳塊の鋳造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2585597B1 (fr) * | 1985-07-30 | 1987-10-09 | Pechiney Aluminium | Procede et dispositif de coulee en charge de metaux |
| DE3533517A1 (de) * | 1985-09-20 | 1987-04-02 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen |
-
1987
- 1987-10-02 JP JP62249383A patent/JPH0741389B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0191948A (ja) | 1989-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |