JPH089086B2 - 中空金属体の連続製造方法 - Google Patents
中空金属体の連続製造方法Info
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- JPH089086B2 JPH089086B2 JP61275408A JP27540886A JPH089086B2 JP H089086 B2 JPH089086 B2 JP H089086B2 JP 61275408 A JP61275408 A JP 61275408A JP 27540886 A JP27540886 A JP 27540886A JP H089086 B2 JPH089086 B2 JP H089086B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属中空体、たとえば継目無鋼管を製造する
際に従来は穿孔圧延によって得られていた中空素管を、
金属溶湯から鋳造によって、直接的かつ連続的に製造す
る方法に関する ［従来の技術］ 従来、軸方向にある長さをもつ金属中空体を得るに
は、たとえばよく知られているマンネスマン穿孔法ある
いは特公昭42−9260号公報に開示されているカルメス穿
孔法といった技術的手段によって、断面が円形或いは角
形のビレットを穿孔．圧延していた。
際に従来は穿孔圧延によって得られていた中空素管を、
金属溶湯から鋳造によって、直接的かつ連続的に製造す
る方法に関する ［従来の技術］ 従来、軸方向にある長さをもつ金属中空体を得るに
は、たとえばよく知られているマンネスマン穿孔法ある
いは特公昭42−9260号公報に開示されているカルメス穿
孔法といった技術的手段によって、断面が円形或いは角
形のビレットを穿孔．圧延していた。
しかしながら、前述の如き従来技術による場合は、特
に高合金中空体を得ようとするときは、プラグ寿命が極
端に短く、１箇のプラグで数本の穿孔圧延しかできず、
従って穿孔圧延過程での工具原単位が激増するといった
問題があった。
に高合金中空体を得ようとするときは、プラグ寿命が極
端に短く、１箇のプラグで数本の穿孔圧延しかできず、
従って穿孔圧延過程での工具原単位が激増するといった
問題があった。
一方、遠心鋳造によって、金属溶湯から直接的に金属
中空体、たとえば鋳鉄管を得る方法が、「機械工学便覧
改訂第６版 17−５頁」に記載されている。
中空体、たとえば鋳鉄管を得る方法が、「機械工学便覧
改訂第６版 17−５頁」に記載されている。
しかしながら、この方法による場合、鋳型を70〜110G
といった遠心力を生ぜしめる回転数で回転させる必要が
ある処から、設備が大がかりなものとなるほか、金属中
空体として長いものを、連続的に製造することが困難で
ある、という問題がある。さらに、周方向における肉厚
の均一性はすぐれているけれども、軸方向における肉厚
の均一性は、必ずしもよくないといった問題がある。
といった遠心力を生ぜしめる回転数で回転させる必要が
ある処から、設備が大がかりなものとなるほか、金属中
空体として長いものを、連続的に製造することが困難で
ある、という問題がある。さらに、周方向における肉厚
の均一性はすぐれているけれども、軸方向における肉厚
の均一性は、必ずしもよくないといった問題がある。
［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、軸方向．周方向に肉厚均一性にすぐれた
金属中空体を、金属溶湯から直接且つ連続的に得るプロ
セスを提供することを目的としてなされた。
金属中空体を、金属溶湯から直接且つ連続的に得るプロ
セスを提供することを目的としてなされた。
［問題点を解決するための手段］ この発明は、金属溶湯内に、その下端部に浸漬可能な
円筒体を配設するとともに該円筒体に連接して筒状鋳型
を設けた筒状アセンブリーを浸漬し、前記金属溶湯の表
面に作用する圧力を、該筒状鋳型内の金属溶湯の表面に
作用する圧力より大ならしめて、金属溶湯を該筒状鋳型
内で上昇せしめ、誘導コイルにより該鋳型内で周方向に
金属溶湯を回転させたまま、当該金属溶湯を静置し所望
の厚さの凝固殻を生成させた後、頂部に冷却ブロックを
挿入し強制的に凝固させ、該筒状鋳型の壁面からの抜熱
量と鋳片の上昇速度の何れか一方または双方を変化させ
る制御を行なって、該筒状鋳型の内壁面における凝固殻
厚さを所望の値に維持しつつ、鋳片を連続的に上方に引
抜く、中空金属体の連続製造方法である。
円筒体を配設するとともに該円筒体に連接して筒状鋳型
を設けた筒状アセンブリーを浸漬し、前記金属溶湯の表
面に作用する圧力を、該筒状鋳型内の金属溶湯の表面に
作用する圧力より大ならしめて、金属溶湯を該筒状鋳型
内で上昇せしめ、誘導コイルにより該鋳型内で周方向に
金属溶湯を回転させたまま、当該金属溶湯を静置し所望
の厚さの凝固殻を生成させた後、頂部に冷却ブロックを
挿入し強制的に凝固させ、該筒状鋳型の壁面からの抜熱
量と鋳片の上昇速度の何れか一方または双方を変化させ
る制御を行なって、該筒状鋳型の内壁面における凝固殻
厚さを所望の値に維持しつつ、鋳片を連続的に上方に引
抜く、中空金属体の連続製造方法である。
以下に、この発明を詳細に説明する。
第１図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、この発明を実施す
るときの装置の一例で（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の手順で
操作する。
るときの装置の一例で（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の手順で
操作する。
第１図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、１は円筒体
であって、この実施例では、耐火物管である。２は筒状
鋳型であって、この実施例にあっては円筒状の水冷金属
鋳型である。筒状鋳型（本明細書では以下鋳型と略記す
る）２の材質は銅等の熱伝導率の高いものが、鋳造速度
（生産性）を高からしめる点で好ましい。また生成する
凝固殻の厚さの均一性を高める上でも熱伝導率の高いも
のが好ましい。その外周面外側に、内部の金属溶湯を周
方向に回転せしめるための撹拌用誘導コイル３が装着さ
れる。４は蓋であって、鋳造のスタート時に鋳型２内部
を真空あるいは保護雰囲気下で置くべく機能する。５は
冷却ブロックであって、蓋４から吊下され、鋳型２を上
昇してくる金属溶湯12の頂部を冷却し、金属中空体の頂
部を閉塞せしめるように機能するとともに、金属中空体
を上方に引抜くときの連結部材として機能する。
であって、この実施例では、耐火物管である。２は筒状
鋳型であって、この実施例にあっては円筒状の水冷金属
鋳型である。筒状鋳型（本明細書では以下鋳型と略記す
る）２の材質は銅等の熱伝導率の高いものが、鋳造速度
（生産性）を高からしめる点で好ましい。また生成する
凝固殻の厚さの均一性を高める上でも熱伝導率の高いも
のが好ましい。その外周面外側に、内部の金属溶湯を周
方向に回転せしめるための撹拌用誘導コイル３が装着さ
れる。４は蓋であって、鋳造のスタート時に鋳型２内部
を真空あるいは保護雰囲気下で置くべく機能する。５は
冷却ブロックであって、蓋４から吊下され、鋳型２を上
昇してくる金属溶湯12の頂部を冷却し、金属中空体の頂
部を閉塞せしめるように機能するとともに、金属中空体
を上方に引抜くときの連結部材として機能する。
６は排気ポンプ、７は金属溶湯収納容器であって、耐
火材でライニングされている。８は収納容器であって、
金属溶湯収納容器７を収納する。
火材でライニングされている。８は収納容器であって、
金属溶湯収納容器７を収納する。
９は加熱用誘導コイルであって、金属溶湯12の温度を
制御すべく機能する。10はシール部であって、円筒体
１、鋳型２、からなる筒状アセンブリを降下せしめ、円
筒体１の下端部が金属溶湯中に浸漬する状態のときに、
鋳型２の外周面に配設されるスカート10−１と収納容器
８上面とによってシールが形成される。
制御すべく機能する。10はシール部であって、円筒体
１、鋳型２、からなる筒状アセンブリを降下せしめ、円
筒体１の下端部が金属溶湯中に浸漬する状態のときに、
鋳型２の外周面に配設されるスカート10−１と収納容器
８上面とによってシールが形成される。
このシール部10によって、定常状態において、収納容
器８内は気密に保たれ、金属溶湯収納容器７内の金属溶
湯12上面を、鋳型２内の金属溶湯上面よりも相対的に高
圧下に置くことができる。
器８内は気密に保たれ、金属溶湯収納容器７内の金属溶
湯12上面を、鋳型２内の金属溶湯上面よりも相対的に高
圧下に置くことができる。
収納容器８には、排気用ダクト８−１が付設され、排
気用ポンプ11によって収納容器８内を真空にすることも
可能である。
気用ポンプ11によって収納容器８内を真空にすることも
可能である。
［作用］ 上記のように構成される装置を用いてこの発明を実施
するときの作用を述べる。
するときの作用を述べる。
先ず金属溶湯収納容器７内で、真空脱ガス、合金添加
等の金属溶湯精錬処理を施すとともに、金属溶湯を清浄
化し、さらに加熱用誘導コイル９によって金属溶湯の温
度を制御する。
等の金属溶湯精錬処理を施すとともに、金属溶湯を清浄
化し、さらに加熱用誘導コイル９によって金属溶湯の温
度を制御する。
金属溶湯の精錬処理後、円筒体1,鋳型２からなる円筒
形の筒状アセンブリを降下させて、円筒体１の下端部を
金属溶湯12内に浸漬せしめるとともに、シール部10を形
成した後、収納容器８内にArなどの気体を装入し、金属
溶湯収納容器７内の圧力を１〜５気圧程度にする。
形の筒状アセンブリを降下させて、円筒体１の下端部を
金属溶湯12内に浸漬せしめるとともに、シール部10を形
成した後、収納容器８内にArなどの気体を装入し、金属
溶湯収納容器７内の圧力を１〜５気圧程度にする。
一方、排気用ポンプ６によって、前記筒状アセンブリ
内を排気して負圧にするか或いは大気圧下に置いて、金
属溶湯収納容器７内の金属溶湯を、上記筒状アセンブリ
内で上昇せしめる。
内を排気して負圧にするか或いは大気圧下に置いて、金
属溶湯収納容器７内の金属溶湯を、上記筒状アセンブリ
内で上昇せしめる。
鋳型２は冷却されているから、上昇する金属溶湯12は
鋳型２の内壁面で凝固し、この凝固殻が、時間、鋳型冷
却強度あるいは冷却されている内表面の面積に対応する
量で発達していく。
鋳型２の内壁面で凝固し、この凝固殻が、時間、鋳型冷
却強度あるいは冷却されている内表面の面積に対応する
量で発達していく。
鋳型２の上端部における凝固殻厚さが、所望とする金
属中空体の肉厚に等しいかその近傍の値になったら、冷
却ブロック５によって筒状アセンブリ内の金属溶湯の上
表層部（頂部）を凝固せしめ、円筒状凝固殻の上端部を
閉塞し、その状態で、円筒状凝固殻（金属中空体）を上
昇せしめる。これは、筒状アセンブリの上部にピンチロ
ールを配設し、このピンチロールによって行うこともで
きる。
属中空体の肉厚に等しいかその近傍の値になったら、冷
却ブロック５によって筒状アセンブリ内の金属溶湯の上
表層部（頂部）を凝固せしめ、円筒状凝固殻の上端部を
閉塞し、その状態で、円筒状凝固殻（金属中空体）を上
昇せしめる。これは、筒状アセンブリの上部にピンチロ
ールを配設し、このピンチロールによって行うこともで
きる。
鋳型２内における金属溶湯の湯面レベルは、金属溶湯
収納容器７内の圧力P2と、鋳型２内の圧力P1との差なら
びに金属溶湯12の比重に対応する位置を保つから、その
湯面レベルから上方へ離脱した円筒状凝固殻は、もは
や、それ以上成長することなく、所望の肉厚の金属中空
体を得ることができる。
収納容器７内の圧力P2と、鋳型２内の圧力P1との差なら
びに金属溶湯12の比重に対応する位置を保つから、その
湯面レベルから上方へ離脱した円筒状凝固殻は、もは
や、それ以上成長することなく、所望の肉厚の金属中空
体を得ることができる。
金属中空体の製造量の増大に応じて、金属溶湯収納容
器７内の金属溶湯面レベルは降下してくるから、鋳型２
を含む筒状アセンブリの軸方向位置を固定しておく場合
は、金属溶湯収納容器７内の圧力を増大させて、圧力差
（P2−P1）を大きくし、鋳型２を含む筒状アセンブリ内
における金属溶湯面レベルを変化せしめないようにす
る。
器７内の金属溶湯面レベルは降下してくるから、鋳型２
を含む筒状アセンブリの軸方向位置を固定しておく場合
は、金属溶湯収納容器７内の圧力を増大させて、圧力差
（P2−P1）を大きくし、鋳型２を含む筒状アセンブリ内
における金属溶湯面レベルを変化せしめないようにす
る。
筒状アセンブリを軸方向に可動に構成する場合は、金
属溶湯収納容器７内における湯面降下と同調させるよう
にする。得られる金属中空体（円筒状凝固殻）の内周面
は、金属溶湯の凝固による金属結晶の先端部となるた
め、微視的には凹凸を生じているけれども、工業的には
全く問題にならない。若し、平滑な内周面を必要とする
ときは、１〜3mm程度旋削すれば十分である。
属溶湯収納容器７内における湯面降下と同調させるよう
にする。得られる金属中空体（円筒状凝固殻）の内周面
は、金属溶湯の凝固による金属結晶の先端部となるた
め、微視的には凹凸を生じているけれども、工業的には
全く問題にならない。若し、平滑な内周面を必要とする
ときは、１〜3mm程度旋削すれば十分である。
金属中空体の内周面を平滑なものとするには、鋳型２
内或いは鋳型２上部に、溶融金属を鋳型２内で周方向に
運動せしめる磁場を形成する誘導コイルを配設し、金属
溶湯を鋳型２内で回転させ、凝固先端部の固・液界面に
おける温度勾配を小さくするとよい。
内或いは鋳型２上部に、溶融金属を鋳型２内で周方向に
運動せしめる磁場を形成する誘導コイルを配設し、金属
溶湯を鋳型２内で回転させ、凝固先端部の固・液界面に
おける温度勾配を小さくするとよい。
次に、円筒状凝固殻（金属中空体）の厚さの制御は、
冷却たとえば水冷されている鋳型２の軸方向長さ（抜熱
量）或いは金属中空体の引抜（上昇）速度を変化させる
制御を行うことにおいてなされる。
冷却たとえば水冷されている鋳型２の軸方向長さ（抜熱
量）或いは金属中空体の引抜（上昇）速度を変化させる
制御を行うことにおいてなされる。
また鋳型２内壁面と金属中空体間の固着などのトラブ
ルを避けるためには、冷却ブロック５により円筒状凝固
殻の頂部閉塞後、金属中空体外周部と鋳型２の内壁面間
に、菜種油或いは低融点潤滑剤等を流し込むこともよ
い。
ルを避けるためには、冷却ブロック５により円筒状凝固
殻の頂部閉塞後、金属中空体外周部と鋳型２の内壁面間
に、菜種油或いは低融点潤滑剤等を流し込むこともよ
い。
或いは鋳型２に超音波振動を付与するか、オッシレー
タを用い、鋳型２に軸方向の往復運動を与えるようにし
てもよい。
タを用い、鋳型２に軸方向の往復運動を与えるようにし
てもよい。
以上、この発明を円筒状中空体の製造について説明し
たけれども、この発明は、楕円等、種々の断面プロフィ
ルの金属中空体の製造に適用できる。
たけれども、この発明は、楕円等、種々の断面プロフィ
ルの金属中空体の製造に適用できる。
［実施例］ 第１図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す装置を用いてSU
S304を500kg溶製し、誘導加熱コイル９を有する金属溶
湯収納容器７内に貯蔵し、溶湯温度を1550℃に維持し、
次の条件下で、直径100mm,肉厚30mmの金属中空体を製造
した。
S304を500kg溶製し、誘導加熱コイル９を有する金属溶
湯収納容器７内に貯蔵し、溶湯温度を1550℃に維持し、
次の条件下で、直径100mm,肉厚30mmの金属中空体を製造
した。
金属溶湯収納容器７内の圧力P2は大気圧（latm）、鋳
型２内の圧力P1は、最初は大気圧（latm）であり、これ
を真空排気ポンプで徐々に排気して10mmHgの低真空とし
た。
型２内の圧力P1は、最初は大気圧（latm）であり、これ
を真空排気ポンプで徐々に排気して10mmHgの低真空とし
た。
鋳型２の軸方向長さは1500mm,内径は100mmとした。
鋳型内圧力の低下と共に、鋳型２内に金属溶湯が流入
し、保定圧力10mmHgに真空度が達したとき、鋳型内の湯
面は、ほぼ鋳型上端部近傍まで上昇した。この状態で約
１分間静置し、約30mmの凝固殻を生成させた後、頂部に
冷却ブロック５を挿入し、強制的に凝固させ、この部分
を支点に鋳体を1.5m/minの速度で上方へ引抜いた。
し、保定圧力10mmHgに真空度が達したとき、鋳型内の湯
面は、ほぼ鋳型上端部近傍まで上昇した。この状態で約
１分間静置し、約30mmの凝固殻を生成させた後、頂部に
冷却ブロック５を挿入し、強制的に凝固させ、この部分
を支点に鋳体を1.5m/minの速度で上方へ引抜いた。
約２分間の引抜き後、鋳型上方部へ鋳体は長さ3mの金
属中空体となり頂部の軸方向長さ500mmの部分では、肉
厚が若干薄かったけれども、この部分を除いては、均一
な30mm厚さのものであった。
属中空体となり頂部の軸方向長さ500mmの部分では、肉
厚が若干薄かったけれども、この部分を除いては、均一
な30mm厚さのものであった。
［発明の効果］ この発明は、以上述べたように構成し、かつ作用せし
めるようにしたから、金属溶湯から連続鋳造によってビ
レットを得る過程、ビレットを穿孔圧延するための加熱
過程およびそのためのエネルギーを省略できるほか、穿
孔圧延のための工具原単位を零にすることができ、さら
に穿孔圧延プロセスによる場合のような、軸方向に変化
する肉厚の偏り（偏肉）を生ずることがないなど、工業
的に多大な効果を奏する。
めるようにしたから、金属溶湯から連続鋳造によってビ
レットを得る過程、ビレットを穿孔圧延するための加熱
過程およびそのためのエネルギーを省略できるほか、穿
孔圧延のための工具原単位を零にすることができ、さら
に穿孔圧延プロセスによる場合のような、軸方向に変化
する肉厚の偏り（偏肉）を生ずることがないなど、工業
的に多大な効果を奏する。
第１図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はこの発明を実施すると
きの装置の一態様を示す図である。 1:円筒体、2:鋳型、3:撹拌用誘導コイル、4:蓋、5:冷却
ブロック、6:排気ポンプ、7:金属溶湯収納容器、8:収納
容器、８−1:排気用ダクト、9:加熱用誘導コイル、10:
シール部、10−1:スカート部、11:排気用ポンプ、12:金
属溶湯、13:円筒状凝固殻
きの装置の一態様を示す図である。 1:円筒体、2:鋳型、3:撹拌用誘導コイル、4:蓋、5:冷却
ブロック、6:排気ポンプ、7:金属溶湯収納容器、8:収納
容器、８−1:排気用ダクト、9:加熱用誘導コイル、10:
シール部、10−1:スカート部、11:排気用ポンプ、12:金
属溶湯、13:円筒状凝固殻
Claims (1)
- 【請求項１】金属溶湯内に、その下端部に浸漬可能な円
筒体を配設するとともに該円筒体に連接して筒状鋳型を
設けた筒状アセンブリーを浸漬し、前記金属溶湯の表面
に作用する圧力を、該筒状鋳型内の金属溶湯の表面に作
用する圧力よりも大ならしめて、金属溶湯を該筒状鋳型
内で上昇せしめ、誘導コイルにより該鋳型内で周方向に
金属溶湯を回転させたまま、当該金属溶湯を静置し所望
の厚さの凝固殻を生成させた後、頂部に冷却ブロックを
挿入し強制的に凝固させ、該筒状鋳型の壁面からの抜熱
量と鋳片の上昇速度の何れか一方または双方を変化させ
る制御を行って、該筒状鋳型の内壁面における凝固殻厚
さを所望の値に維持しつつ、鋳片を連続的に上方に引抜
く連続鋳造を行うことを特徴とする中空金属体の連続製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61275408A JPH089086B2 (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 中空金属体の連続製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61275408A JPH089086B2 (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 中空金属体の連続製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63130247A JPS63130247A (ja) | 1988-06-02 |
| JPH089086B2 true JPH089086B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17555080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61275408A Expired - Lifetime JPH089086B2 (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 中空金属体の連続製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089086B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2681944B2 (ja) * | 1987-10-13 | 1997-11-26 | 三菱マテリアル株式会社 | 真空溶解―加圧連続鋳造用複合モールド |
| JP2711677B2 (ja) * | 1988-06-10 | 1998-02-10 | 川崎製鉄株式会社 | 金属管の連続鋳造方法およびその連続鋳造用鋳型装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55147464A (en) * | 1979-05-08 | 1980-11-17 | Arbed | Method and device for manufacturing hollow material |
-
1986
- 1986-11-20 JP JP61275408A patent/JPH089086B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63130247A (ja) | 1988-06-02 |
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