JPH091290A - Al又はAl合金の電磁界鋳造法 - Google Patents

Al又はAl合金の電磁界鋳造法

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JPH091290A
JPH091290A JP14759195A JP14759195A JPH091290A JP H091290 A JPH091290 A JP H091290A JP 14759195 A JP14759195 A JP 14759195A JP 14759195 A JP14759195 A JP 14759195A JP H091290 A JPH091290 A JP H091290A
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JP
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molten metal
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ingot
alloy
electromagnetic field
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JP14759195A
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Shingo Ninagawa
伸吾 蜷川
Hiroshi Tamada
拡 玉田
Katsuyuki Yoshikawa
克之 吉川
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面酸化皮膜層の厚みの不均一と表面酸化皮
膜層の局部的なひび割れを防止し、鋳塊の表面品質の向
上を達成することができるAl又はAl合金の電磁界鋳
造法を提供する。 【構成】 Al溶湯が流出する注湯ノズル7と、この注
湯ノズル7を取り囲むように電磁コイル3が配置され、
前記注湯ノズル7から流出したAl溶湯を前記電磁コイ
ル3が発生する電磁力によって柱状に保持しつつ、この
柱状に保持した溶湯2の側面を冷却媒体6で冷却するこ
とにより鋳塊4となし、この鋳塊4を下方に引き抜いて
鋳造するAlの電磁界鋳造法において、前記柱状に保持
した溶湯2の表面直上に気体噴出手段1を設け、この気
体噴出手段1のノズル8より噴出する気体を柱状に保持
した溶湯2の上表面に衝突させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁コイルが発生する
電磁力によって電磁コイルの内側にAl又はAl合金溶
湯を柱状に保持しつつ冷却して鋳塊となし、その鋳塊を
下方に引き抜いて鋳造するAl又はAl合金の電磁界鋳
造法に関するものであり、特に鋳塊表面の品質を向上さ
せるようにしたAl又はAl合金の電磁界鋳造法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】Al又はAl合金(以下Alで代表す
る)を鋳造する方法の一つとして、電磁界鋳造法と呼ば
れる半連続鋳造法が実施されている。この方法は、Al
溶湯が流出する注湯ノズルと、この注湯ノズルを取り囲
むように電磁コイルが配置され、前記注湯ノズルから流
出したAl溶湯を、前記電磁コイルが発生する電磁力に
よって非接触に柱状に保持しつつ、この柱状に保持した
溶湯(以下溶湯柱と言う)の側面を冷却媒体で冷却して
鋳塊となし、この鋳塊を下方に引き抜いて鋳造するもの
である。このような電磁界鋳造法では、比較的平滑な鋳
塊表面が得られ、圧延前の面削工程の省略や面削量の低
減等が達成できると言われており、また組織的にも優れ
た鋳塊が得られることから近年特に注目されている。
【0003】上記電磁界鋳造法でAl溶湯から鋳塊を鋳
造すると、Al溶湯柱の上部表面には酸化皮膜層が形成
され、この酸化皮膜層はAl溶湯の流れ等により鋳造中
絶えず周辺部に移動し鋳塊の表面層を形成する。しかし
ながら、特に矩形鋳塊を鋳造するような場合には、注湯
ノズルからの距離が全周にわたって等しくないために、
上部表面の酸化皮膜層の移動が均一且つ円滑に行われる
とは限らず、酸化皮膜層が局部的に厚く成長したり、局
部的に大きなひび割れを生じる傾向がある。そして、厚
く成長した酸化皮膜層の下部には、Al溶湯から分離浮
上したガスや介在物が停滞する傾向があり、そこを起点
に縦筋欠陥が生じる。また酸化皮膜層のひび割れは、鋳
塊割れの起点になりやすい。したがって、酸化皮膜層に
よる前述の欠陥があると、得られる鋳塊の外観を損なう
のみならず、表面品質上も好ましくなく、電磁界鋳造に
より得られる鋳塊の特徴である圧延前における表面の面
削工程の省略や面削量の低減等が達成されないこととな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】こうしたことから、鋳
塊表面の品質の向上を図るための電磁界鋳造技術が、こ
れまでにも様々提案されている。このような方法として
は、例えば、Al溶湯柱表面の外周近傍に枠堰体を配
置し、酸化皮膜の移動を制御する方法(例えば特公昭54
− 40210号公報参照)、溶湯柱の上部表面を導電性ス
ラグやフラックスによって覆うとともに、外周表面近傍
にシェル堰体を配置することによって前記溶湯柱を密閉
状態にし、溶湯柱での酸化物生成・成長を制御する方法
(例えば特公昭59− 35708号公報参照)、溶湯柱の上
部及び下部を取り囲むようにカバー部材を配置し、この
カバー部材内部に不活性ガスを導入して溶湯柱表面での
酸化物生成・成長を制御する方法(例えば特開平 1−12
7143号公報参照)等がある。
【0005】しかしながら、上記の方法では、枠堰体
内側から外側への酸化皮膜の移動を完全に抑制・制御す
ることができず、また枠堰体外側で生成する酸化皮膜の
不均一性を解消することもできない。上記の方法で
は、装置構成が複雑になって、メンテナンスが煩雑にな
り、コストアップを招くばかりか、スラグやフラックス
の鋳塊への巻き込み混入といった問題がある。上記の
方法では、かなり高純度の不活性ガスを使用しないと、
溶湯柱表面でのシール効果を発揮させることができず、
高純度の不活性ガスの使用によるコスト高を招くという
問題がある。
【0006】本発明は、こうした従来技術における技術
的課題を解決するためになされたものであって、その目
的は、表面酸化皮膜層の厚みの不均一と表面酸化皮膜層
の局部的なひび割れを防止し、鋳塊の表面品質の向上を
達成することができるAl又はAl合金の電磁界鋳造法
を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るAl又はAl合金の電磁界鋳造法は、
Al又はAl合金溶湯が流出する注湯ノズルと、この注
湯ノズルを取り囲むように電磁コイルが配置され、前記
注湯ノズルから流出したAl又はAl合金溶湯を前記電
磁コイルが発生する電磁力によって柱状に保持しつつ、
この柱状に保持した溶湯の側面を冷却媒体で冷却するこ
とにより鋳塊となし、この鋳塊を下方に引き抜いて鋳造
するAl又はAl合金の電磁界鋳造法において、前記柱
状に保持した溶湯の表面直上に気体噴出手段を設け、こ
の気体噴出手段のノズルより噴出する気体を柱状に保持
した溶湯の上表面に衝突させるものである。
【0008】そして、上記Al又はAl合金の電磁界鋳
造法においては、気体の衝突が間欠的に付与されるもの
であってもよい。
【0009】また、上記Al又はAl合金の電磁界鋳造
法においては、気体噴出手段を、ノズル先端と柱状に保
持した溶湯の表面との間隔が10〜50mmの範囲内になるよ
うに配置して、 1〜 5kg/cm2 圧の気体を衝突させるも
のであってもよい。
【0010】
【作用】本発明では、電磁力により保持された溶湯柱の
表面直上に設けられた気体噴出手段によって、柱状に保
持した溶湯の上表面に気体を衝突させるので、この衝突
する気体によって、溶湯柱の表面には比較的浅い窪みが
形成されるとともに凹凸差の小さな波が広がり、これに
より溶湯柱の表面に発生する酸化皮膜層は次々と細断さ
れるとともに、溶湯表面に浮遊することになる。このよ
うに細断された酸化皮膜層は、微視的に見れば、個々に
は厚みの不均一や微小なひび割れが発生することとなる
が、衝突する気体の流れや注湯される溶湯流れと相まっ
て周辺部へと比較的均一に移動し鋳塊の表面層を形成す
るので、鋳塊外周全体にわたって巨視的に見れば、鋳塊
表面層を形成する初期の酸化皮膜層の厚み変動は小さく
且つガスや介在物の局部的な停滞の無いものとすること
ができるとともに、酸化皮膜のひび割れも鋳塊割れの起
点とならない微細なものにすることができる。
【0011】また、上記気体の衝突は、連続的な衝突で
あってもよいが、間欠的な衝突であってもよい。このよ
うな間欠的な衝突とすることで、溶湯柱の表面に形成さ
れる比較的浅い窪みが間欠的に形成されるので、溶湯柱
の表面に発生する酸化皮膜層の細断がより効果的に行え
るとともに、溶湯柱の表面に浮遊する酸化皮膜層の偏り
も少ないものとなり、これにより、鋳塊表面層を形成す
る初期の酸化皮膜層の厚み変動をより小さくすることが
できるとともに、酸化皮膜のひび割れも鋳塊割れの起点
とならないより微細なものにすることができる。
【0012】また、上述した作用を十分に享受するため
には、溶湯柱の表面直上に設けられる気体噴出手段を、
ノズル先端と柱状に保持した溶湯の表面との間隔が10〜
50mmの範囲内になるように配置して、 1〜 5kg/cm2
の気体を衝突させるのが望ましい。間隔が10mm未満で
は、溶湯熱からの気体噴出手段の保護が難しくなり、ま
た間隔が50mmを超えると気体圧を必要以上に上げなけれ
ば有効な気体の衝突が得られない。このため間隔は10〜
50mmが望ましい。一方、気体圧が 1kg/cm2 未満では、
間隔が50mmを超えた場合に、溶湯柱の表面に衝突による
窪みが形成されず気体が溶湯柱の表面を流れるだけとな
り酸化皮膜層の細断効果が薄れる。また気体圧が 5kg/
cm2 を超えると間隔が狭い場合に溶湯柱の表面に形成さ
れる窪みが深くなるとともに、溶湯内に気体が巻き込ま
れることになる。このため気体圧は1〜 5kg/cm2 が望
ましい。
【0013】なお、本発明で使用される気体は、アルゴ
ン(Ar)などの不活性ガス、窒素ガスが好適に使用さ
れるが、大気であってもよい。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明に係る電磁界鋳造法が適用される
電磁界鋳造装置の概略平面図であり、図2は、図1のA
−A断面図であり、図中、1は気体噴出装置、2は溶湯
柱、3は電磁コイル、4は鋳塊、5は磁場遮蔽スクリー
ン、6は冷却媒体、7は注湯ノズル、8は気体噴出ノズ
ルを夫々示す。なお、図1、2に示した電磁界鋳造装置
は、矩形の鋳塊を製造するためのものである。
【0015】溶解炉(図示せず)にて溶解され、合金成
分の調整、脱ガス、介在物除去等の各工程を経たAl溶
湯9は、注湯ノズル7から、電磁コイル3に囲まれた領
域に注湯される。注湯されたAl溶湯9には、電磁コイ
ル3からの電磁力が作用し、前記領域内で非接触に保持
され、溶湯柱2が形成され、水等の冷却媒体6によって
順次冷却されて凝固し、鋳塊4となる。このとき、溶湯
柱2の上部表面直上に配された気体噴出装置1の気体噴
出ノズル8より噴出する気体が、溶湯柱2の上表面に衝
突し比較的浅い窪みaが形成されるとともに、表面には
凹凸差の小さな波が広がり、これにより溶湯柱2の表面
に発生する酸化皮膜層は次々と細断され、溶湯表面に浮
遊することになる。
【0016】そして、細断された酸化皮膜層は、衝突す
る気体の流れや注湯される溶湯流れと相まって周辺部へ
と比較的均一に移動し鋳塊4の表面層を形成することに
なるので、鋳塊表面層を形成する初期の酸化皮膜層の厚
み変動が小さくでき且つガスや介在物の局部的な停滞も
起こらず、酸化皮膜のひび割れも鋳塊割れの起点となら
ない微細なものとなり、表面品質の良い鋳塊が得られ
る。
【0017】図1、2に示した電磁界鋳造装置を用い、
気体噴出装置1に噴出孔径 1mmの気体噴出ノズル8を 5
mmピッチで配し、気体噴出ノズル8の先端と溶湯柱2の
表面との間隔を30mmに保持し、気体としてAr及び大気
を用い、噴出圧力 3kg/cm2で、連続噴出及び噴出時間
1〜 3秒、休止時間 1〜 3秒の間欠噴出させた条件下
で、Al−Mg合金(JIS 5182合金)溶湯を、
厚さ 600mm×幅1200mmの矩形鋳塊に製造した。このと
き、鋳造速度:75mm/分、注湯温度: 700℃で一定とし
た。得られた鋳塊の表面性状を、表面に形成される縦筋
欠陥の本数とその平均深さ、及び鋳塊の厚み変動によっ
て評価した結果を、表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】Al−Mg合金は、合金成分であるMgの
酸化力が強いため溶湯表面において、特に、厚い酸化皮
膜層を形成する傾向にあり、従来の電磁界鋳造法ではこ
の酸化皮膜層の厚みや移動速度の不均一性によって、鋳
塊側面の圧延面に皺状の縦筋欠陥を発生する傾向があっ
たが、表1から明らかなように、本発明によれば縦筋欠
陥が大幅に改善されることがわかる。また、噴出時間と
休止時間が共に 3秒と長くなると、従来よりは改善され
るが改善効果が薄れることがわかる。
【0020】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るAl
又はAl合金の電磁界鋳造法によれば、Al又はAl合
金鋳塊表面に発生する縦筋欠陥や鋳塊割れ等の表面欠陥
が大幅に低減され、表面品質に優れた鋳塊が製造できる
ようになった。これによって、圧延前の表面無面削化又
は面削量の低減が達成され、歩留りが大幅に向上でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電磁界鋳造法が適用される電磁界
鋳造装置の概略平面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【符号の説明】
1:気体噴出装置 2:溶湯柱
3:電磁コイル 4:鋳塊 5:磁場遮蔽スクリーン
6:冷却媒体 7:注湯ノズル 8:気体噴出ノズル
9:Al溶湯 a:窪み

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al又はAl合金溶湯が流出する注湯ノ
    ズルと、この注湯ノズルを取り囲むように電磁コイルが
    配置され、前記注湯ノズルから流出したAl又はAl合
    金溶湯を前記電磁コイルが発生する電磁力によって柱状
    に保持しつつ、この柱状に保持した溶湯の側面を冷却媒
    体で冷却することにより鋳塊となし、この鋳塊を下方に
    引き抜いて鋳造するAl又はAl合金の電磁界鋳造法に
    おいて、前記柱状に保持した溶湯の表面直上に気体噴出
    手段を設け、この気体噴出手段のノズルより噴出する気
    体を柱状に保持した溶湯の上表面に衝突させることを特
    徴とするAl又はAl合金の電磁界鋳造法。
  2. 【請求項2】 気体の衝突が間欠的に付与される請求項
    1記載のAl又はAl合金の電磁界鋳造法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のAl又はAl合金
    の電磁界鋳造法において、気体噴出手段を、ノズル先端
    と柱状に保持した溶湯の表面との間隔が10〜50mmの範囲
    内になるように配置して、 1〜 5kg/cm2 圧の気体を衝
    突させるAl又はAl合金の電磁界鋳造法。
JP14759195A 1995-06-14 1995-06-14 Al又はAl合金の電磁界鋳造法 Withdrawn JPH091290A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477193C2 (ru) * 2011-02-22 2013-03-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Способ получения слитка из сплавов цветных металлов

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477193C2 (ru) * 2011-02-22 2013-03-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Способ получения слитка из сплавов цветных металлов

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