JPH08238539A - アルミニウム合金の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造機の生産性を低下させることなく鍛
造性の改善されたアルミニウム合金鋳塊を得ることがで
きる連続鋳造方法を提供する。 【構成】 アルミニウム合金の連続鋳造方法は、アルミ
ニウム合金溶湯の凝固が進行する方向を横切る方向の成
分を含む流動を溶湯に付与しながら凝固させることを特
徴としている。

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合金の連続
鋳造方法に関し、特に、鍛造性の優れたアルミニウム鋳
造合金を提供し得る連続鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の輸送機器においては、その軽量化
の要求から、アルミニウム合金部品の採用が多くなって
いる。このような部品の製造方法の１つとして、アルミ
ニウム合金棒材を鍛造によって部品に成形するものがあ
る。アルミニウム合金棒材の製造方法は、連続鋳造によ
って作製された鋳塊に塑性加工や熱処理を施して棒材に
するものが一般的である。

【０００３】従来、アルミニウム合金の連続的鋳造方法
には、半連続鋳造機としての縦型のＤＣ鋳造機や、連続
鋳造機としてのプロペルチ鋳造機，ＳＣＲ鋳造機，ツイ
ンベルト鋳造機などが用いられている。

【０００４】図３２において、ＤＣ鋳造機の一例が概略
的な断面図で示されている。このＤＣ鋳造機において
は、溶湯１が樋２，ディップ・チューブ３，およびフロ
ート分配器４を介してアルミニウム合金製または銅製の
固定の水冷鋳型５内に導入される。水冷鋳型５は、冷却
水５Ａによって冷却されている。水冷鋳型溝内に導入さ
れたアルミニウム合金溶湯６は、水冷鋳型５に接する部
分において凝固殻７を形成して収縮し、凝固したアルミ
ニウム合金鋳塊７Ａは下型９によって水冷鋳型５から下
方に引出される。このとき、アルミニウム合金鋳塊７Ａ
は水冷鋳型５から供給される水冷ジェット８によってさ
らに冷却されて、完全に凝固させられる。下型９が動き
得る下端部に達すれば、鋳塊７Ａは所定の位置で切断さ
れて取出される。

【０００５】図３３は、プロペルチ鋳造機の一例を概略
的に図解している。このプロペルチ鋳造機は、外周部に
溝１２を有するホイール状の銅製鋳型である鋳造輪１１
を備えている。鋳造輪１１の溝１２は鋼製のベルト１３
によって覆われており、ベルト１３の張力はベルト張力
調整輪１４とピンチローラ１５によって調整される。鋳
造輪１１は、複数の水冷却ノズル１６によって冷却され
る。同様に、鋼製のベルト１３も、複数の水冷却ノズル
１７によって冷却される。アルミニウム合金溶湯は、湯
溜め１８から、鋳造輪１１の溝１２とベルト１３によっ
て形成される移動鋳型内に鋳込まれ、凝固されたアルミ
ニウム合金の鋳塊１９は連続的に取出される。なお、Ｓ
ＣＲ鋳造機はプロペルチ鋳造機と同様な鋳造輪を備えて
おり、鋼製のベルトの張り方のみが主要な相違点であ
る。

【０００６】図３４は、ツインベルト鋳造機の一例を概
略的に示している。このツインベルト鋳造機は、たとえ
ば銅製の１対のベルト２１と２２を備えている。下側の
ベルト２１は１対のプーリ２１Ａと２１Ｂの間に張られ
ており、上側のベルト２２は他の１対のベルト２２Ａと
２２Ｂの間に張られている。１対のベルト２１と２２に
挟まれた空間部の両側縁部の各々は、複数の銅製のブロ
ック（図示せず）によって閉じられている。この複数の
銅製のブロックはキャタピラ状に連結されており、１対
のベルト２１と２２のいずれかとともに移動する。その
結果、１対のベルト２１と２２および１対の銅製ブロッ
クのキャタピラによって移動式の鋳型２６が形成され
る。その移動式の鋳型２６内には湯溜め２５からアルミ
ニウム合金の溶湯が注入される。このとき、下側のベル
ト２１は複数の水冷ノズル２３によって冷却され、上側
のベルト２２は他の複数の水冷ノズル２４によって冷却
される。その結果、移動式の鋳型２６からアルミニウム
合金の鋳塊２６Ａが連続的に押出される。

【０００７】なお、プロペルチ鋳造機，ＳＣＲ鋳造機，
ツインベルト鋳造機などの連続鋳造機は、ＤＣ鋳造機の
ような半連続鋳造機に比べて、同一断面積の鋳塊を生産
する能力が優れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、アルミニウム合
金鍛造部品の利用の拡大に伴い、そのような鍛造部品用
の素材であるアルミニウム合金棒の大型化と高性能化が
要求されるようになってきた。アルミニウム合金棒の大
型化に関しては、従来のように鋳塊に熱間加工，冷間加
工，熱処理などを施すことなく鋳塊をそのまま鍛造する
ことが経済上の理由から検討されている。

【０００９】しかし、プロペルチ鋳造機，ＳＣＲ鋳造
機，およびツインベルト鋳造機においては、鋳塊を直接
水冷するＤＣ鋳造機とは異なって鋳塊は水冷された鋳型
のみによって冷却されるので、鋳塊が凝固する際の収縮
によって鋳塊と鋳型との間にエアギャップが生じて冷却
効率が低下する。したがって、プロペルチ鋳造機，ＳＣ
Ｒ鋳造機，またはツインベルト鋳造機によって作製され
た鋳塊は、表面近傍の結晶粒は細かいが内部に入るに従
って結晶粒が大きくなるという特性を有し、ＤＣ鋳造機
によって作製された鋳塊に比較して結晶粒の均一性が劣
るとともに鋳塊内部の結晶粒がかなり大きくなってい
る。従来、このような連続鋳造機による鋳塊と半連続鋳
造機による鋳塊との差異は、熱間加工，冷間加工，およ
び熱処理によって消去され、鍛造性の差として影響を及
ぼすことはなかった。しかし、鍛造部品の大型化に伴っ
て鋳塊にほとんど前処理を与えない状態では、鋳塊の差
異に起因して、連続鋳造機で作製したアルミニウム合金
棒材は半連続鋳造機で作製したものに比べて鍛造性の低
いことが明らかになってきた。

【００１０】鍛造部品の高性能化に関しては、７０００
系や２０００系の高濃度アルミニウム合金の利用が望ま
れている。しかし、これらの系統の合金においては、合
金溶湯の凝固時に溶質元素が粒界に晶出物として晶出し
やすい傾向にある。また、その晶出の度合は、冷却速度
が遅いほどかつ溶質濃度が高いほど大きくなる。このよ
うな粒界における晶出物は、粒界の強度を低下させて鍛
造性を低下させる。さらに、連続鋳造機にて作製された
鋳塊においては、ＤＣ鋳造機による鋳塊に比べて、晶出
物の晶出状態の均一性が劣るとともに鋳塊内部の晶出粒
子径が大きく、これが鋳塊の鍛造性の低下を大きくする
要因となっている。

【００１１】以上のような先行技術によるアルミニウム
合金の連続鋳造方法における課題に鑑み、本発明は、前
処理を施さなくても優れた鍛造性を有するアルミニウム
合金鋳塊を得ることができる連続鋳造方法を提供するこ
とを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によるアルミニウ
ム合金の連続鋳造方法は、アルミニウム合金溶湯の凝固
が進行する方向を横切る方向の成分を含む流動を合金溶
湯に付与しながら凝固させることを特徴としている。

【００１３】合金溶湯の流動は、その溶湯の質量移動の
軸に沿った軸を中心とする回転成分を含んでいることが
好ましい。

【００１４】凝固が進行する方向を横切る方向の成分を
含む流動は、合金溶湯を連続鋳造機の鋳型内に供給する
溶湯流れ内に挿入された障害物によって流動成分が変更
されることによって生ぜられ得る。

【００１５】溶湯の流動成分を変更させる障害物は、外
部駆動力によって回転駆動されてもよい。

【００１６】合金溶湯の流動には、超音波振動と電磁撹
拌の少なくとも一方がさらに付与されてもよい。

【００１７】連続鋳造機としては、プロペルチ型，ＳＣ
Ｒ型，またはツインベルト型のいずれかの連続鋳造機を
用いることができる。

【００１８】合金溶湯は、結晶粒を微細化するための添
加剤が付与されることなく凝固させられてもよい。

【００１９】

【作用】アルミニウム合金溶湯の凝固が進行する方向を
横切る方向の成分（以下、「横断方向成分」ともいう）
を含む流動をその合金溶湯に付与しながら凝固させるこ
とによって、以下のような作用（１）〜（３）を生じ得
る。

【００２０】（１） アルミニウム合金溶湯が凝固する
とき、温度勾配の方向にデンドライト成長して凝固する
性質がある。すなわち、アルミニウム合金溶湯は鋳型か
ら鋳塊の中心に向かって凝固してデンドライト成長しよ
うとするが、この凝固が進行する方向を横切る方向の成
分を含む流動を溶湯に付与すれば、デンドライト成長が
抑制されて微細な結晶粒を得ることができる。

【００２１】（２） 凝固合金と溶融合金の境界近傍に
おいて、溶融合金の流動によって凝固合金の一部が分断
されて溶融合金中に持ち来たらされる。このように分断
された凝固合金粒子は、再溶解させて溶融合金中の熱を
奪うと同時に、再溶解せずに生残った凝固粒子は溶融合
金中に分散して新たな凝固核となり、鋳塊の組織および
晶出粒子を均一かつ微細にするように働く。

【００２２】（３） 溶融合金の流動は横断方向成分を
含んでいるので、分断された凝固粒子は溶融合金中に分
散させられ、溶融合金の温度分布を均一化するように作
用する。横断方向成分の流動がない場合、溶融合金は凝
固界面から鋳型の中心に向かって比較的均一で大きな温
度勾配を有することになる。他方、横断方向成分を含む
流動を与えた場合、温度勾配は凝固界面近傍において特
に大きくなるので、凝固界面近傍における冷却速度が大
きくなって、鋳塊の組織や晶出粒子を均一かつ微細化す
ることが可能となる。

【００２３】流動の横断方向成分として、溶湯の質量移
動の軸に沿った軸を中心とする回転成分を含むことが好
ましい。なぜならば、このような流動の回転成分は、乱
流などに含まれる横断方向成分に比べて持続性が高いか
らである。

【００２４】横断方向成分の流動は、溶湯の質量流れ内
に障害物を挿入することによって生じさせることができ
る。その障害物は外部から駆動力を与えることによって
回転駆動などさせてもよいが、固定の障害物と溶湯の質
量流れとの相互作用によって横断方向成分の流動を生じ
させる方が経済的により好ましい。障害物としては、棒
に複数の板状のフィンが固定されたものまたは棒にプロ
ペラが固定されたものなどを用いることができる。な
お、横断方向成分の流動を生じさせるに際しては、酸化
物などが溶融合金中に巻込まれないように留意する必要
がある。

【００２５】障害物によって横断方向成分の流動を生じ
させることに加えて、超音波振動または電磁撹拌の少な
くとも１つをさらに付与することも好ましい。超音波振
動は、それのみによっては大きな横断方向成分の流動を
生じさせることを期待できないが、凝固核の数を増加さ
せるという効果が期待できるので、補助手段として用い
ることが好ましい。このとき、超音波振動を付与する方
法として、振動子を溶融合金中に浸漬する方法と振動子
から鋳型を介して振動を伝える方法があるが、振動子の
保護の面からは後者の方が好ましい。

【００２６】電磁撹拌の場合、それ単独では大きな横断
方向成分の流動を生じることは困難である。すなわち、
鋳型が銅や鋼などの金属材料で構成されているために、
電磁エネルギが鋳型でロスを生じるので、有効な横断方
向成分の流動を生じるためには非常に大きなエネルギを
必要とするからである。しかし、電磁撹拌は溶湯の外部
から非接触で溶湯の撹拌作用を生じ得るという能力を有
している。したがって、電磁撹拌は、横断方向成分の流
動を生じさせるための前述の障害物に付加される補助的
な手段として用いることが好ましい。

【００２７】以上のように横断方向成分を含む流動を与
えることによって連続鋳造による鋳塊の組織や晶出粒子
を均一かつ微細化する機構は、従来のようにＴｉまたは
ＴｉとＢの化合物を微細化剤として添加してこれらを凝
固核として利用する方法と機構が異なっている。すなわ
ち、本発明では微細化剤の添加を必要とすることなく鋳
塊の組織や晶出粒子の均一化と微細化を図ることができ
るが、微細化剤を加えた場合には微細化剤による鋳塊の
組織や晶出粒子の均一化と微細化をさらに高める効果を
発揮し得る。

【００２８】

【実施例】以下に説明される本発明の種々の実施例にお
いては、特に断りのない場合にはいずれの実施例におい
ても微細化剤が用いられている。

【００２９】図１は、本発明の一実施例において用いら
れるプロペルチ型鋳造機の主要部が概略的に図解されて
いる。この連続鋳造機は、周囲に溝３２を有するホイー
ル３１を備えている。溝３２は、ベルト３３とともに移
動鋳型を形成する。移動鋳型３２には、スパウト（給湯
口）３４を介してアルミニウム合金溶湯が注入される。
そのスパウト３４内には、溶湯流れ内に横断方向成分の
流動を生じさせるための障害物３５が設けられている。

【００３０】図２は、図１中の溝３２とベルト３３によ
って構成される移動鋳型の横断面形状と寸法が示されて
いる。すなわち、移動鋳型横断面３２Ａは、１００００
ｍｍ ² の断面積を有している。

【００３１】図３は、図１中の障害物３５の詳細を示し
ている。図３（Ａ）は溶湯の流れに平行な障害物の側面
を示しており、図３（Ｂ）は溶湯の流れが対面する障害
物の正面図を示している。すなわち、図３の障害物は、
支柱４１とその支柱に固定されていて少し曲面付けられ
た２枚の板状のフィン４２と４３を含んでいる。したが
って、アルミニウム合金溶湯の質量流れが図３の障害物
と相互作用することによって、図４中の矢印で示されて
いるように溶湯の質量流れの横断面において回転成分を
含む流動を生じることになる。この回転成分を含む流動
は、溶湯の凝固が進行する方向に対して横切る方向の流
動成分を含んでいる。

【００３２】図４に示されているような横断方向成分の
流動を生じ得る図１の連続鋳造機を用いて、２０１４ア
ルミニウム合金が鋳造され、試料２０１４ａと名付けら
れた。

【００３３】試料２０１４ａの鋳塊におけるデンドライ
ト２次枝間隔と結晶粒径が図５に示された鋳塊断面３２
Ｂの半分の高さ位置にある断面３２Ｃにおいて測定され
た。

【００３４】図６と図７は、それぞれ測定された２次枝
間隔と結晶粒径を示すグラフである。すなわち、図６に
おいては、横軸は図５の測定断面３２Ｃにおける鋳塊表
面から鋳塊中心までの距離（ｍｍ）を表わし、縦軸は２
次枝間隔（μｍ）を表わしている。同様に、図７におい
ても横軸は鋳塊表面から鋳塊中心までの距離（ｍｍ）を
表わしているが、縦軸は結晶粒径（μｍ）を表わしてい
る。

【００３５】図６において、曲線６ａは本発明の実施例
によって得られた試料２０１４ａの測定結果を示してい
る。他方、曲線６ｂと６ｃは、比較試料２０１４ｂと２
０１４ｃの測定結果を示している。比較試料２０１４ｂ
は、図１のプロペルチ鋳造機において障害物３５を除去
した状態で鋳造された２０１４合金鋳塊であり、試料２
０１４ｃはＤＣ鋳造機で作製された直径１００ｍｍの鋳
塊である。デンドライト２次枝間隔は、それが小さいほ
ど冷却速度が大きいことを表わしている。すなわち、図
６から、本発明の試料２０１４ａにおいては、比較試料
２０１４ｂと２０１４ｃに比べて冷却速度が大きいこと
がわかる。

【００３６】図７においては、図６の場合に類似して、
曲線７ａ，７ｂ，７ｃは、それぞれ本発明の試料２０１
４ａおよび比較試料２０１４ｂと２０１４ｃにおける結
晶粒径を示している。図７から明らかなように、本発明
の試料２０１４ａにおいては、比較試料２０１４ｂと２
０１４ｃに比べて冷却速度が向上したことに伴って結晶
粒径も微細化されて均一化されていることがわかる。な
お、本発明試料２０１４ａにおいては、晶出粒子も微細
化されていた。

【００３７】図８は、本発明のもう１つの実施例におい
て用いられる図１の連続鋳造機における障害物３５の詳
細を図解している。図８の障害物は図３のものに類似し
ているが、２本の支柱５１と５２を備えており、それら
の支柱に固定された３枚のフィン５３，５４および５６
を含んでいる。図８に示されているような障害物は、図
９の鋳型断面３２Ａ中の溶湯内に２つの矢印で示されて
いるような１対の回転成分を含む流動を生じる。

【００３８】７０７５アルミニウム合金を用いて、図９
に示されているような横断方向成分の流動を与えながら
試料７０７５ａが作製された。さらに、図１０で示され
ているように鋳型に超音波振動３２Ｓを付加しながら試
料７０７５ｂが作製された。すなわち、図１０の連続鋳
造機は図１のものに類似しているが、障害物３５として
図８の障害物を含むとともに、流動鋳型の影付けされた
部分に超音波振動３２Ｓが加えられている。得られた本
発明の試料７０７５ａと７０７５ｂは、図５に関連して
説明されたのと同様に２次枝間隔と結晶粒径が測定され
た。それらの結果は、図６および図７に類似した図１１
および図１２において示されている。すなわち、図１１
において、曲線１１ａと１１ｂは、それぞれ本発明の試
料７０７５ａと７０７５ｂにおける２次枝間隔を表わし
ている。曲線１１ｃと１１ｄは、それぞれ７０７５合金
を用いて図１のプロペルチ鋳造機において障害物３５な
しで得られた鋳塊とＤＣ鋳造機によって得られた鋳塊に
おける２次枝間隔を示している。他方、図１２における
曲線１２ａ，１２ｂ，１２ｃおよび１２ｄは、それぞれ
本発明の試料７０７５ａと７０７５ｂおよび比較試料７
０７５ｃと７０７５ｄにおける結晶粒径を示している。

【００３９】図１１と図１２においても、図６と図７の
場合と同様に、本発明による試料７０７５ａと７０７５
ｂにおいては、比較試料７０７５ｃと７０７５ｄに比べ
て冷却速度が向上しており、結晶粒径が均一化されて小
さくなっていることがわかる。また、試料７０７５ａと
７０７５ｂを比較すれば、超音波振動を併用することに
よって結晶粒径の均一化と微細化がさらに促進されるこ
とがわかる。なお、本発明による試料７０７５ａと７０
７５ｂにおいては、比較試料７０７５ｃと７０７５ｄに
比べて晶出粒子の粒径も微細化されていた。

【００４０】図１３は、本発明のさらに他の実施例にお
いて用いられるツインベルト型鋳造機を概略的に図解し
ている。この連続鋳造機は、１対のベルト６１と６２を
備えている。下側のベルト６１は、１対のプーリ６１Ａ
と６１Ｂの間に張られている。上側のベルト６２は、他
の１対のプーリ６２Ａと６２Ｂの間に張られている。２
つのベルト６１と６２の間に挟まれた空間の両側辺の各
々は、キャタピラ状に連結された複数のブロック（図示
せず）によって閉じられており、これによって２つのベ
ルト６１と６２とともに移動する鋳型６３が形成され
る。その移動鋳型６３内には、スパウト６４からアルミ
ニウム合金溶湯が注入される。スパウト６４内には、障
害物６５が設けられている。

【００４１】図１４は、図１３の連続鋳造機における移
動鋳型６３の横断面形状６４Ａと寸法を示している。

【００４２】図１５は、図１３中の障害物６５の詳細を
示している。すなわち、図１５の障害物は、１本の支柱
１５ａに固定されたプロペラ１５ｂを備えている。図１
５の障害物を図１３中のスパウト６４内の障害物６５と
して設置することによって、図１６の移動鋳型の横断面
６３Ａ中のアルミニウム合金溶湯内に矢印で示されてい
るような回転成分を有する流動を生じさせることができ
る。

【００４３】５０５６アルミニウム合金を用いて、図１
６に示されているような回転流動を与えながら、試料５
０５６ａが鋳造された。さらに、同一の合金を用いて、
図１７で示されているように超音波振動６６を加えなが
ら試料５０５６ｂが鋳造された。さらに、超音波振動６
６のみならず電磁撹拌６７をも付与しながら試料５０５
６ｃが鋳造された。この電磁撹拌のためには、６０Ｈｚ
の交流磁界が移動鋳型６３内へ印加された。こうして得
られた各試料におけるデンドライトの２次枝間隔と結晶
粒径は、図１８に示された鋳塊の横断面６３Ｂにおける
高さの半分の位置における断面６３Ｃにおいて測定され
た。

【００４４】測定されたデンドライトの２次枝間隔と結
晶粒径は、図１１と図１２に類似した図１９と図２０に
おいて示されている。図１９において、曲線１９ａ，１
９ｂ，および１９ｃは、それぞれ本発明の試料５０５６
ａ，５０５６ｂ，および５０５６ｃにおける２次枝間隔
を示している。他方、曲線１９ｄと１９ｅは、５０５６
アルミニウム合金を用いて図１３のツインベルト鋳造機
で障害物６５を除去して鋳造された比較試料５０５６ｄ
とＤＣ鋳造機で作製された比較試料５０５６ｅにおける
２次枝間隔を示している。同様に、図２０における曲線
２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ本発明の試料５０
５６ａ，５０５６ｂ，５０５６ｃにおける結晶粒径を示
しており、曲線２０ｄと２０ｅは、それぞれ比較試料５
０５６ｄと５０５６ｅにおける結晶粒径を示している。

【００４５】図１９と図２０から明らかなように、本発
明による試料５０５６ａ，５０５６ｂ，および５０５６
ｃは、比較試料５０５６ｄおよび５０５６ｅに比べて結
晶粒径が均一化されて微細化されていることがわかる。
また、本発明による試料５０５６ａ，５０５６ｂ，およ
び５０５６ｃの比較から、図１５の障害物による横断方
向成分の粒度に加えて超音波振動を付加すれば結晶粒の
均一化と微細化がさらに促進され、超音波振動のみなら
ず電磁撹拌を付加すれば結晶粒径の均一化と微細化はさ
らにまた促進されることがわかる。なお、本発明の試料
５０５６ａ，５０５６ｂおよび５０５６ｃにおいては、
比較試料５０５６ｄおよび５０５６ｅに比べて晶出粒子
の粒径も微細化されていた。

【００４６】図２１は、本発明のさらに他の実施例にお
いて用いられる障害物を図解している。この実施例にお
いては、図１３と同様なツインベルト型連続鋳造機が用
いられるが、障害物６５として図１５の障害物に代えて
図２１に示されているような１対の障害物が用いられ
る。この１対の障害物は２本の支柱２１ａと２１ｂを備
え、それらの支柱のそれぞれにプロペラ２１ｃと２１ｄ
が固定されている。

【００４７】図２１に示されているような障害物によっ
て、図２２に示されているように移動鋳型の横断面６３
Ａ中の溶湯内に矢印で示されているような１対の回転成
分を含む流動が生ぜられる。３００３アルミニウム合金
を用いて、図２０に示されているような横断方向成分の
流動を与えながら、本発明による試料３００３ａが作製
された。さらに、同じ合金を用いて電磁撹拌をも付与し
ながら本発明による試料３００３ｂが鋳造された。これ
らの試料における２次枝間隔と結晶粒径は、それぞれ図
２３と図２４に示されている。

【００４８】図２３において、曲線２３ａと２３ｂは、
それぞれ本発明による試料３００３ａと３００３ｂにお
ける２次枝間隔を示している。他方、曲線２３ｃと２３
ｄは図１３のツインベルト鋳造機で障害物６５なしで鋳
造された比較試料３００３ｃとＤＣ鋳造機による比較試
料３００３ｄにおける２次枝間隔を示している。同様
に、図２４における曲線２４ａと２４ｂは、それぞれ本
発明による試料３００３ａと３００ｂの試料における結
晶粒径を示している。他方、曲線２４ｃと２４ｄは比較
試料３００３ｃと３００３ｄにおける結晶粒径を示して
いる。

【００４９】図２３と図２４から明らかなように、本発
明による試料３００３ａと３００３ｂは、比較試料３０
０３ｃと３００３ｄに比べて結晶粒径が均一化されて微
細化されていることがわかる。また、本発明による試料
３００３ａと３００３ｂとの比較から、図２１の障害物
による流動に加えて電磁撹拌を付与しながら鋳造するこ
とによって、結晶粒の均一化と微細化がさらに促進され
ることがわかる。なお、本発明による試料３００３ａと
３００３ｂにおいては、比較試料３００３ｃと３００３
ｄに比べて晶出粒子の粒径も微細化していた。

【００５０】図２５は、本発明のさらに他の実施例にお
いて用いられるＳＣＲ型連続鋳造機を概略的に図解して
いる。この連続鋳造機は、周囲に溝７２を有するホイー
ル７１を備えている。溝７２は、ベルト７３とともに移
動鋳型を形成する。ベルト７３は、４つのプーリ７３
ａ，７３ｂ，７３ｃおよび７３ｄの周囲に張られてい
る。移動鋳型７２内には、スパウト７４を介してアルミ
ニウム合金溶湯が注入される。スパウト７４中には、障
害物７５が設けられている。この実施例においては、障
害物７５として、図３の障害物が用いられている。

【００５１】６１５１アルミニウム合金を用いて、図２
５のＳＣＲ型鋳造機によって結晶粒の微細化剤を用いる
ことなく本発明による試料６１５１ａが鋳造された。ま
た、結晶粒の微細化剤を用いたことのみが試料６１５１
ａと異なる本発明による試料６１５１ｂも作製された。
これらの試料において測定された２次枝間隔と結晶粒径
が、それぞれ図２６と図２７において示されている。

【００５２】図２６において、曲線２６ａと２６ｂは本
発明による試料６１５１ａと６１５１ｂにおける２次枝
間隔を示している。他方、曲線２６ｃと２６ｄは、それ
ぞれ図２５のＳＣＲ鋳造機において障害物７５なしで鋳
造された比較試料６１５１ｃとＤＣ鋳造機による比較試
料６１５１ｄにおける２次枝間隔を示している。同様
に、図２７における曲線２７ａと２７ｂは、それぞれ本
発明試料６１５１ａと６１５１ｂにおける結晶粒径を示
している。他方、曲線２７ｃと２７ｄは、それぞれ比較
試料６１５１ｃと６１５１ｄにおける結晶粒径を示して
いる。

【００５３】図２６ｂと図２７から明らかなように、本
発明による試料６１５１ａにおいては、結晶粒の微細化
剤が用いられていないにもかかわらず、ＤＣ鋳造機を用
いて微細化剤の添加された比較試料６１５１ｄと同等な
結晶粒径の均一化と微細化が得られていることがわか
る。もちろん、微細化剤の添加された本発明による試料
６１５１ｂにおいては、結晶粒の均一化と微細化がさら
に改善されていることがわかる。なお、本発明の試料６
１５１ａと６１５１ｂにおいては、比較試料６１５１ｃ
と６１５１ｄに比べて、晶出粒子の粒径も微細化されて
いた。

【００５４】図２８は、本発明のさらに他の実施例にお
いて用いられる障害物を図解している。この実施例にお
いては、図２５に示されたＳＣＲ型連続鋳造機が用いら
れるが、障害物７５として、図２８の障害物が用いられ
る。図２８（Ａ）は溶湯の流れ方向に沿った障害物の側
面を示しており、図２８（Ｂ）は溶湯が対面する障害物
の正面図を表わしている。すなわち、図２８の障害物は
歯車状の形状を有しており、この障害物は外部から回転
駆動力が与えられる。図２８の障害物の回転によって、
図２９の移動鋳型の横断面７２Ａ中の溶湯内において矢
印で示されているような回転成分を有する流動が生じ得
る。

【００５５】４０３２合金を用いて図２８の障害物によ
って生ぜられる回転成分を有する流動を付与しながら、
本発明による試料４０３２ａが鋳造された。この試料４
０３２ａにおける２次枝間隔と結晶粒径は、それぞれ図
３０と図３１において示されている。

【００５６】図３０において、曲線３０ａは本発明の試
料４０３２ａにおける２次枝間隔を表わしている。他
方、曲線３０ｂと３０ｃは、それぞれ図１５のＳＣＲ鋳
造機において障害物７５なしで鋳造された比較試料４０
３２ｂとＤＣ鋳造機による比較試料４０３２ｃにおける
２次枝間隔を示している。同様に、図３１における曲線
３１ａは本発明による試料４０３２ａにおける結晶粒径
を示しており、曲線３１ｂと３１ｃはそれぞれ比較試料
４０３２ｂと４０３２ｃにおける結晶粒径を示してい
る。

【００５７】図３０と図３１から明らかなように、本発
明の試料４０３２ａにおいては、比較試料４０３２ｂと
４０３２ｃに比べて、冷却効率が向上して結晶粒径が均
一化されて微細化されていることがわかる。なお、本発
明による試料４０３２ａにおいては、比較試料４０３２
ｂと４０３２ｃに比べて晶出粒子の粒径も微細化されて
いた。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１は、以上のような本発明の種々の実施
例によって得られた試料における可能な最大の鍛造率
と、種々の比較試料における可能な最大の鍛造率を示し
ている。表１中の鍛造率は、円柱状の各試料を圧縮し、
その外表面に剪断割れが生じる圧下によって示されてい
る。なお、円柱試料は、鋳塊に塑性加工や熱処理のよう
な前処理を施さない状態で比較するために、各鋳塊から
８０ｍｍの直径と１２０ｍｍの高さを有する円柱が切出
されて作製された。

【００６０】表１から明らかなように、本発明によって
得られた種々の系列の鋳造合金試料においては、同一系
列の合金において先行技術によって得られた種々の比較
試料に比べて優れた鍛造性を有していることがわかる。

【００６１】なお、本発明による鋳塊組織の改良は、結
晶粒の微細化剤の添加と異なる機構によって得られるも
のであるので、有効な微細化剤が存在しない銅合金の連
続鋳造の組織の改善にも有効であると考えられる。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明の連続鋳造方法に
よれば、合金溶湯の凝固が進行する方向を横切る方向の
成分を含む流動を溶湯に付与しながら凝固させることに
よって、連続鋳造機の生産性を低下させることなく鍛造
性の改善されたアルミニウム合金鋳塊を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において用いられるプロペル
チ型連続鋳造機の主要部を概略的に示す図である。

【図２】図１の鋳造機における移動鋳型の断面形状を示
す図である。

【図３】図１の鋳造機において用いられる障害物を示す
図である。

【図４】図３の障害物によって、図１中の移動鋳型の断
面内の溶湯中に生ぜられる流動の回転成分を示す図であ
る。

【図５】鋳塊におけるデンドライトの２次枝間隔と結晶
粒径が測定される断面を示す図である。

【図６】本発明による鋳造試料と従来技術による比較の
ための鋳造試料とにおける２次枝間隔を示すグラフであ
る。

【図７】図６に示された試料における結晶粒径を示すグ
ラフである。

【図８】図１の鋳造機におけるスパウト内に挿入される
障害物の他の例を示す図である。

【図９】図８の障害物によって生ぜられる鋳型断面内の
溶湯の流動における回転成分を示す図である。

【図１０】プロペルチ型鋳造機において、超音波振動が
与えられる領域を示す図である。

【図１１】本発明による他のと比較試料とにおける２次
枝間隔を示すグラフである。

【図１２】図１１に示された試料における結晶粒径を示
すグラフである。

【図１３】本発明の他の実施例において用いられるツイ
ンベルト型連続鋳造機を概略的に示す図である。

【図１４】図１３の連続鋳造機における移動鋳型の断面
形状を示す図である。

【図１５】図１３の連続鋳造機のスパウト内に挿入され
る障害物を示す図である。

【図１６】図１５の障害物によって生ぜられる鋳型断面
内の溶湯の流動における回転成分を示す図である。

【図１７】図１３のツインベルト型鋳造機において超音
波振動と電磁撹拌が付与される領域を示す図である。

【図１８】ツインベルト型連続鋳造機によって得られた
鋳塊試料におけるデンドライト２次枝間隔と結晶粒径を
測定する断面を示す図である。

【図１９】本発明によるさらに他の試料と比較試料とに
おけるデンドライトの２次枝間隔を示すグラフである。

【図２０】図１９に示された試料における結晶粒径を示
すグラフである。

【図２１】図１３のツインベルト型鋳造機において用い
られる障害物の他の例を示す図である。

【図２２】図２１の障害物によって生ぜられる鋳型断面
内の溶湯中における流動の回転成分を示す図である。

【図２３】本発明によるさらに他の試料と比較試料とに
おけるデンドライトの２次枝間隔を示すグラフである。

【図２４】図２３に示された試料における結晶粒径を示
すグラフである。

【図２５】本発明において用いられるＳＣＲ型連続鋳造
機を概略的に示す図である。

【図２６】本発明によるさらに他の試料と比較試料とに
おけるデンドライト２次枝間隔を示すグラフである。

【図２７】図２６に示された試料における結晶粒径を示
すグラフである。

【図２８】図２５の鋳造機においてスパウト内に挿入さ
れる障害物を示す図である。

【図２９】図２８の障害物によって移動鋳型内の溶湯の
流動における回転成分を示す図である。

【図３０】本発明によるさらに他の試料と比較試料とに
おけるデンドライトの２次枝間隔を示すグラフである。

【図３１】図３０に示された試料における結晶粒径を示
すグラフである。

【図３２】先行技術における半連続鋳造機であるＤＣ鋳
造機を示す概略的な断面図である。

【図３３】先行技術によるプロペルチ連続鋳造機の一例
を示す概略的な図である。

【図３４】先行技術によるツインベルト連続鋳造機の一
例を示す概略的な図である。

【符号の説明】

１ アルミニウム合金溶湯 ２ 樋 ３ ディップ・チューブ ４ フロート分配器 ５ 水冷鋳型 ５Ａ 冷却水 ６ 溶融合金 ７ 凝固殻 ７Ａ 凝固鋳塊 ８ 水冷スプレー ９ 下型 １１ 鋳造輪 １２ 溝 １３ ベルト １４ ベルト張力調整輪 １５ ピンチローラ １６，１７ 水冷ノズル １８ 湯溜め １９ 連続鋳造バー ２１，２２ ベルト ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ プーリ ２３，２４ 水冷ノズル ２５ 湯溜め ２６ 移動鋳型 ２６Ａ 鋳塊 ３１ ホイール ３２ 溝 ３３ ベルト ３４ スパウト ３５ 障害物 ３２Ａ 移動鋳型の横断面 ４１ 支柱 ４２，４３ フィン ３２Ｂ 鋳塊の横断面 ３２Ｃ デンドライトの２次枝間隔と結晶粒径の測定
面 ５１，５２ 支柱 ５３，５４，５５ フィン ３２Ｓ 超音波印加箇所 ６１，６２ ベルト ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ プーリ ６３ 移動鋳型 ６４ スパウト ６５ 障害物 ６３Ａ 移動鋳型の横断面 １５ａ 支柱 １５ｂ プロペラ ６６ 超音波印加場所 ６７ 電磁撹拌印加場所 ６３Ｂ 鋳型の横断面 ６３Ｃ デンドライトの２次枝間隔と結晶粒径の測定
面 ２１ａ，２１ｂ 支柱 ２１ｃ、２１ｄ プロペラ ７１ ホイール ７２ 溝 ７３ ベルト ７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ プーリ ７４ スパウト ７５ 障害物 ７２Ａ 鋳型の横断面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金の連続鋳造方法におい
   て、アルミニウム合金溶湯の凝固が進行する方向を横切
   る方向の成分を含む流動を前記溶湯に付与しながら凝固
   させることを特徴とするアルミニウム合金の連続鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 前記溶湯の流動は、前記溶湯の質量移動
   の軸に沿った軸を中心とする回転成分を含むことを特徴
   とする請求項１に記載のアルミニウム合金の連続鋳造方
   法。
3. 【請求項３】 前記凝固が進行する方向を横切る方向の
   成分を含む流動は、前記溶湯を連続鋳造機の鋳型内に供
   給する溶湯流れ内に挿入された障害物によって流動成分
   が変更されることによって生ぜられることを特徴とする
   請求項１または２に記載のアルミニウム合金の連続鋳造
   方法。
4. 【請求項４】 前記障害物は外部駆動力によって回転駆
   動されることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウ
   ム合金の連続鋳造方法。
5. 【請求項５】 前記溶湯の流動は、超音波振動と電磁撹
   拌の少なくとも一方がさらに付与されることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかの項に記載されたアルミ
   ニウム合金の連続鋳造方法。
6. 【請求項６】 連続鋳造機として、プロペルチ型，ＳＣ
   Ｒ型，およびツインベルト型のいずれかの型の連続鋳造
   機が利用されることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれかの項に記載されたアルミニウム合金の連続鋳造方
   法。
7. 【請求項７】 前記溶湯は、結晶粒を微細化するための
   添加剤が付与されることなく凝固させられることを特徴
   とする請求項１ないし６のいずれかの項に記載されたア
   ルミニウム合金の連続鋳造方法。