JPH10506057A - 金属棒の垂直鋳造のための装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 溶融金属を金属棒に鋳造するほぼ垂直の鋳造装置（１０）。該鋳造装置は、一対の対向する可動ベルト（１２，１４）と、軌道運動するサポート（４３，４４）に装着される一端と、該装着端の反対側の鋳造面（３４ａ，３６ａ）とを持つ複数のダムブロックを有する一対の対向する可動ダムブロック装置（３０，３２）とを備え、該ベルトの各々は、鋳造面（１２ａ，１４ａ）を有している。該ベルトの該鋳造面と、該ダムブロックの該鋳造面とは、溶融金属を金属棒に凝固させる棒鋳造領域（１００）を限定する。また、該鋳造装置は、該ベルトが該棒鋳造領域を通過する際に該ベルトを冷却する冷却棒（７０，７２）を備えている。また、関連する方法と、該方法によって作られる金属棒とが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 金属棒の垂直鋳造のための装置と方法 本発明は、一般に、溶融金属から金属棒を製造する垂直鋳造装置に関する。ま た、本発明は、溶融金属から金属棒を製造する方法と、関連する金属棒製品とを 含む。 金属棒の連続鋳造は、周知の工程である。該工程の一例は、ホイール型鋳造装 置を使用するアルミニウム棒の鋳造である。該アルミニウム棒は、アルミニウム ロッドおよびアルミニウムワイヤを製造するための出発製品として使用される。 押出される大きい〔直径において３８．１cm（１５インチ）〕ビレットからアル ミニウムのロッドおよびワイヤを製造する通常の工程に優る連続鋳造工程の利点 は、該連続鋳造工程が特定の設備および作業ステーションの省略を結果として生 じるように特定の製造工程段階を崩壊することである。次に、これは、資本、労 働、保守およびエネルギ消費を著しく低減する。 周知のホイール型（wheel-type）連続的棒鋳造装置は、溶融アルミニウムをそ の中で鋳造する台形溝を有し回転するホイールを設けることを含む。該溝は、該 ホイールおよび鋳造溶融アルミニウムが回転する際に鋼または銅のベルトによっ ておおわれる。該溝および該ベルトは、アルミニウム棒を鋳造するための鋳型を 形成する。溶融アルミニウムは、溝において凝固した後、鋳造装置のホイールを 出る。該凝固工程は、ベルトの後側および鋳型の側部に冷却液を導くことによっ て達成される。凝固後、アルミニウム棒は、成形圧延機へ導入され、このとき、 該棒は、アルミニウムロッドに成形される。次に、アルミニウムロッドは、冷却 され、潤滑されてコイルに巻かれる。 当該技術の熟達者に周知のように、連続鋳造アルミニウム棒の品質は、凝固工 程の際の熱的状態に主として依存する。熱抽出の割合は、（ｉ）表面が溶融する こと、（ii）鋳造または次の処理の際に側部棒割れおよび棒破断を引起し得る凝 固の際に残留応力が生じることと、（iii）合金元素の中心線での偏析とを阻止 するために制御されねばならない。多くの工程改良がホイール型鋳造装置に実施 さ れたが、上述の問題は、特に、２ＸＸＸ、５ＸＸＸ、６ＸＸＸおよび７ＸＸＸの アルミニウム合金のような特定の合金の鋳造の際に存在する。 表面の溶融は、棒シェル面の再溶解を生じさせる、鋳型と凝固するアルミニウ ム棒との間の空隙の形成によって引起される。この問題は、鋳造工程の長さの全 体にわたって鋳型と凝固するアルミニウム棒との間の接触を維持することによっ て解決可能である。しかしながら、ホイール型鋳造装置が３つの側面において剛 性鋳型を有するため、凝固工程の全体にわたって鋳型／棒の接触を維持すること は、不可能でないにしても困難である。その上、鋳型と、ベルトとは、予想不能 に歪み、従ってまた、鋳型／棒の接触を維持することを困難にする。従って、表 面の溶融（surface liquation）を阻止して、鋳造製品の全体的な表面品質を改 善するために良好な鋳型／棒接触を与える棒鋳造工程および装置に対する必要性 が存在する。 円形ホイール鋳型における部分的に凝固した棒の曲げは、鋳造および圧延の際 に側部棒割れおよび棒破断を生じさせる。異なる合金は、残留応力の発生に対し て異なる傾向を示す。この問題は、凝固領域の長さにわたる熱伝達率に関連し、 鋳造工程中の重要な位置における冷却液付与の注意深い操作によって制御可能で ある。これは、異なる合金が首尾よく鋳造可能なように、凝固領域にわたって熱 伝達率を変更するための融通性を有する鋳造工程を必要とする。たとえホイール 型鋳造装置における冷却液付与の操作の改善が実施されたとしても、凝固領域の 長さにわたり熱伝達率を変更するための融通性を与える棒鋳造工程および装置が 依然として必要とされる。 更に、一層長い凝固範囲の合金（即ち、２ＸＸＸ、４ＸＸＸ、６ＸＸＸおよび ７ＸＸＸ）に対して、凝固した金属から迅速に熱を抽出するために非常に有効な 冷却液付与装置が存在せねばならない。ホイール型鋳造装置は、鋳造棒を有効に 凝固するのに必要である高い冷却割合の型式を与えない。非能率な冷却は、一般 に望ましくない結果である合金元素の中心線偏析を生じさせる。従って、高品質 のアルミニウム棒を形成するために鋳造溶融金属から熱を有効に除去する冷却系 統を有する棒鋳造装置が依然として必要とされる。 本発明の棒鋳造装置は、他のものと同様に上述の必要性を満足した。金属棒に 溶融金属を鋳造するほぼ垂直の鋳造装置は、一対の対向する可動ベルトと、一対 の対向する可動ダムブロック装置とを備え、該ベルトの各々は、鋳造面と、該鋳 造面の反対側の冷却面とを有し、該ダムブロック装置は、軌道運動するサポート へ装着される一端と、該装着端の反対側の鋳造面とを持つ複数のダムブロックを 有している。ダムブロックの鋳造面は、溶融金属を金属棒に凝固するための棒鋳 造領域を限定する。該鋳造装置は、ベルトが棒鋳造領域を通過する際にベルトを 冷却するための冷却棒装置を更に備えている。 また、溶融金属を金属棒に鋳造する方法が与えられる。該方法は、上述のよう に、一対の可動ベルトと、一対のダムブロック装置と、ベルトを冷却するための 冷却棒装置とを有するほぼ垂直の棒鋳造装置を設けることを含む。該方法は、金 属棒を形成するために、ベルトの鋳造面と、ダムブロックの鋳造面とによって限 定される棒鋳造領域において溶融金属を凝固することを更に含む。 また、本発明の方法によって作られる金属棒が与えられる。 本発明の完全な理解は、添付図面に関連して読むときに好適実施例の下記の説 明から得られる。 第１図は、本発明を具現するほぼ垂直な棒鋳造装置の斜視図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿った図である。 第３図は、第１図の線３−３に沿った図である。 第４図は、第３図の線４−４に沿った図である。 第５図は、第４図の線５−５に沿った横断面図である。 第６図は、鋳造領域を通る水平断面図である。 第７図は、ベルトおよび凝固する棒を示す棒鋳造領域の概略の部分的な垂直断 面図である。 第７Ａ図は、第７図の線７Ａ−７Ａに沿った横断面図である。 第７Ｂ図は、第７図の線７Ｂ−７Ｂに沿った横断面図である。 第７Ｃ図は、第７図の線７Ｃ−７Ｃに沿った横断面図である。 第７Ｄ図は、第７図の線７Ｄ−７Ｄに沿った横断面図である。 第８図は、１つの棒冷却装置の表側立面図である。 第９図は、第８図の線９−９に沿った断面図であり、また、ベルトが冷却棒装 置に対して設置される際のベルトを示す。 第１０図は、冷却棒装置の上側部分におけるノズルの立面の詳細断面図である 。 第１１図は、冷却棒装置の中間部分におけるノズルの拡大された詳細断面図で ある。 第１２図は、冷却棒装置の下側部分におけるノズルの拡大された詳細断面図で ある。 次に、第１図から第３図までを参照すると、ほぼ垂直な棒鋳造装置１０の一実 施例が示される。一般に、鋳造装置１０は、ロール２０，２２，２４，２６によ つて夫々駆動されて支持される一対の対向する可動ベルト１２，１４から成って いる。ロール２０，２４がアイドルロールであって、ロール２２，２６が駆動ロ ールであることは、好適であるが、好ましくはないが、この配置は、反対にされ てもよく、ロール２２，２６は、駆動ロールでもよく、ロール２０，２４は、ア イドルロールでもよいことが認められる。該ロールは、構造において通常のもの であり、好ましくは、ベルトの厚さに依存して直径において約５０．８cmから１ ２７cm（約２０inから５０in）までである。 該ロールは、フレーム（図示せず）内に装着され、少くとも１２．１９ｍ／分 （４０ft／分）の速度でベルトを移動するように構成される。ベルト１２，１４ は、好ましくは無端ベルトであるが、ここに参照によりこれによって明白に組込 まれる米国特許第４，８２３，８６０号に示されるようなベルトが使用されても よい。該ベルト１２，１４は、銅または綱で作られてもよく、約３０．４８cmか ら４５．７２cm（１２inから１８in）までの巾と、約０．２５４mmから１．２７ mm（０．０１０inから０．０５０in）までの厚さとでもよい。ベルト１２，１４ は、冷却する溶融金属のための優れた熱伝達媒体を与える。 ベルト１２は、鋳造面１２ａと、冷却面１２ｂとを有し、ベルト１４は、鋳造 面１４ａと、冷却面１４ｂとを有している。鋳造面１２ａ，１４ａは、凝固する 溶融金属に接触し、冷却面１２ｂ，１４ｂは、更に詳細に下記で説明されるよう に冷却棒装置からの冷却液によって冷却されることが認められる。 また、一対の対向する可動ダムブロック装置３０，３２が設けられ、各々は、 ダムブロック装置３０上のダムブロック３４およびダムブロック装置３２上のダ ムブロック３６のような複数のダムブロックを有している。ダムブロックの各々 は、ダムブロックを装着するチェーン４３，４４から成る夫々の軌道運動装置上 に装着され、チェーン４３，４４は、フレーム部材４５，４６に対して夫々移動 する。チェーン４３，４４は、ダムブロック装置３０，３２が動力を自動供給さ れるようにモーター（図示せず）によって軌道運動される。ダムブロック装置３ ０，３２は、フレーム部材４５，４６から延びるサポート部材（図示せず）によ って支持され、該サポート部材は、鋳造装置１０を収容する建物の床に接触して いる。該ダムブロックは、好ましくは銅で作られ、各々は、ダムブロック３４上 の鋳造面３４ａおよびダムブロック３６上の鋳造面３６ａのような鋳造面を有し ている。ダムブロックの鋳造面３４ａ，３６ａは、下記において詳細に説明され るように鋳造装置１０内の凝固する溶融金属に接触する。 動力を自動供給される可動ダムブロック装置３０，３２が示されるが、側部ダ ムに対するその他の配置は、使用可能なことが認められる。例えば、鋳造装置フ レームによって支持されて、棒鋳造領域を形成するように設置され静止する側部 ダムが使用されてもよい。他の実施例は、１つの軌道運動ベルトの両端縁上に複 数の側部ダムを装着することを含む。該側部ダムは、それ等が鋳造領域にあると きに、それ等が棒鋳造領域内に溶融金属を閉じ込めるように連続的な側壁を形成 するために一体に結合されて、側部ダムが棒鋳造領域を出るときに、側部ダムが 自転車のチェーンに類似して駆動プーリーのまわりに進行可能なように分離され るように構成されて配置される。 次に、第４図、第５図を参照すると、ダムブロック３４の鋳造面３４ａは、相 互に対してほぼ垂直に方向づけられる一対のスリット３４ｂ，３４ｃを有してい ることが認められる。スリット３４ｂ，３４ｃは、第５図に示される深さＤを有 している。この配置の目的は、ダムブロック３４が鋳造操作に使用されるときに 、平坦なブロック面を維持すると同時に、ダムブロック３４の熱膨脹および収縮 を容易にすることである。しかしながら、溶融金属がスリット３４ｂ，３４ｃに 進入するのを阻止するようにスリット３４ｂ，３４ｃの形状に注意が払われねば ならない。これは、金属の進入を回避するようにスリットの太さを制限すること によって実施される。 棒鋳造装置１０は、溶融アルミニウムのような溶融金属６４を鋳造装置１０へ 導入するためにタンディッシュ６０を更に備えている。溶融金属６４は、保持炉 （図示せず）から導く樋（また図示せず）から供給され、タンディッシュ６０に 達する前に処理またはフラックス処理されてもよい。次に、溶融金属６４は、棒 鋳造領域内への送り出しのため（下記において詳細に説明される）、タンディッ シュを経てノズル６６内を通過する。 一対の冷却棒装置７０，７２（冷却棒装置７０のみが第１図に示される）は、 ベルト１２，１４の夫々の背後に配置される。冷却棒装置７０，７２は、ロール およびベルトを支持するフレーム（図示せず）内に装着される。該冷却棒装置は 、下記で第７図から第１０図までにおいて詳細に説明されるようにベルト１２の 冷却面１２ｂに方向づけられる冷却棒装置７０用マニフォールド７４（第１図） のようなマニフォールドを経て冷却液源から水のような冷却液を供給する。マニ フォールド７４ａ，７４ｂのような多重マニフォールドは、冷却棒装置７０に設 けられてもよい。 第２図に最も良く認められるように、ベルト１２に対するばね負荷されるベル トシール８０と、ベルト１４に対するばね負荷されるベルトシール８２とが設け られる。これ等のベルトシール８０，８２は、棒鋳造領域からの溶融金属の漏出 を阻止すると共に、ベルトと鋳型との密な接触を維持するのに役立つ。該ベルト シールは、ここに参照によって明白に組込まれる米国特許第４，７８５，８７３ 号に示されるものに設計および作用において類似してもよい。 また、第２図に最も良く認められるように、ベルト１２のためのベルト支持シ ュー９０，９１およびベルト１４のためのベルト支持シュー９２，９３も設けら れる。該ベルト支持シューは、相互からのロールの間隔を増大し、従って次に、 ベルトの間に一層大きい空間を形成する。これは、タンディッシュ６０に対する 垂直位置の一層大きい範囲が可能なため、タンディッシュ６０からのヘッド圧力 の調節を可能にする。更に、これは、溶融金属がベルト１２，１４に接触するや 否や、ベルト１２，１４の冷却が開始可能なように、冷却棒装置７０，７２がノ ズル６６に一層近く設置されるのを可能にする。最後に、余分な空間は、溶融金 属がベルト１２，１４に接触する個所に近く誘導加熱器９４，９５を装着するの に使用されてもよい。ベルトシュー９１，９３は、省略可能であって、ロール２ ２，２６の直径は、ベルトシュー９０，９２の使用に適応するように増大可能な ことが認められる。 次に、第６図を参照すると、棒鋳造領域１００の横断面を示す棒鋳造装置１０ の水平断面が示される。棒鋳造領域１００は、ダムブロック３４，３６の鋳造面 ３４ａ，３６ａと、ベルト１２，１４の鋳造面１２ａ，１４ａとによって限定さ れる。ベルト１２，１４は、第６図に認められるように、ダムブロック装置３０ ，３２が金属棒の鋳造のための鋳型を形成するために鋳造領域１００の巾よりも 大きい巾を有している。 該棒鋳造領域は、ほぼ矩形の形状であり、第６図に示される棒鋳造領域１００ の横断面の面積の代表的な寸法は、５．０８cm×７．６２cm（２″×３″）、５ ．０８cm×１０．１６cm（２″×４″）、７．６２cm×１０．１６cm（３″×４ ″）または７．６２cm×７．６２cm（３″×３″）でもよい。棒鋳造領域は、好 ましくは第６図に示されるように、互いに補足しあう形状のダムブロック３４， ３６によって形成される面取りされた隅を有している。鋳造したままの棒に対す る面取りされた隅は、圧延の際に一層低い応力を助長して、棒の縦割れおよびひ び割れを回避する。一層一般的にはここで使用される際、棒鋳造領域１００は、 第１寸法Ｆ１と、該第１寸法の約５０％から４００％までである第２寸法Ｆ２と を有するほぼ矩形の形状の横断面形状を備えるように定義される。 第７図、第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図、第７Ｄ図は、鋳造棒への溶融金属６ ４の凝固を示す。溶融金属６４は、タンディッシュ６０およびノズル６６を経て 棒鋳造領域１００へ導入される。棒鋳造領域１００へ進入する際、溶融金属６４ は、完全に溶融しているが、シェル１０２は、金属棒を形成するのを開始するよ うに溶融金属の外側端縁上で迅速に凝固する。熱は、冷却棒７０，７２によって 冷却されるベルト１２，１４を経て凝固する溶融金属から伝達される。これが生 じる際、溶融金属は、固体シェル部分１０２と、粥状領域１０４と、溶融中心領 域１０６とを形成するように外側から中へ凝固する。棒が棒鋳造領域１００を通 って移動する際、熱の溶融金属からの除去が継続し、棒の凝固も継続する。特徴 的なＶ形状（ないしたまり穴）は、固体シェル部分１０２、粥状領域１０４およ び液体中心領域１０６の間の境界によって棒鋳造領域内に形成される。棒１１０ は、完全に固体になった後、成形圧延または真直片への切断のような一層の処理 のために棒鋳造装置１０を出る。出口温度は、好ましくは４２６．６℃から５３ ７．７℃（８００°Ｆから１０００°Ｆ）までの範囲内である。 溶融アルミニウムは、本発明の鋳造装置を使用することによってアルミニウム 棒に鋳造可能である。任意のアルミニウム合金が鋳造されてもよいが、棒鋳造装 置に対して最も適当な合金は、次のアルミニウム協会称呼、即ち、２ＸＸＸ、３ ＸＸＸ、４ＸＸＸ、５ＸＸＸ、６ＸＸＸおよび７ＸＸＸである。棒鋳造装置１０ は、それ等の長い凝固範囲のために従来技術の棒連続鋳造の装置および方法を使 用して簡単には鋳造不能である所謂「硬質合金」（２ＸＸＸ、４ＸＸＸ、６ＸＸ Ｘおよび７ＸＸＸの合金）に対して特に有効である。ほぼ垂直の棒鋳造装置は、 ベルトに対する溶融金属の優れた接触と、最初の凝固の際の全体の横断面にわた る溶融金属の優れた送給とを容易にする金属ヘッドを与える。これは、短い粥状 領域を助長する。ほぼ垂直のこの棒鋳造装置は、総ての側部の等しい凝固性を先 天的に備えている。更に、冷却ノズルの設計により、棒に対するベルトの優れた 接触が維持される。これ等の総ては、表面溶出および中心線偏析のような他の鋳 造棒製品に関連する問題を最小限にする優れた鋳造棒製品へ導く。 棒の適正な形成の際、制御されねばならない幾つかの重要な要素が存在する。 第１に、ベルトは、ノズル６６によって最初に溶融金属に接触するようになる際 に歪みから阻止されねばならない。ベルトの波またはその他の歪み（当該技術に おいて「座屈」として周知である）が生じれば、これは、表面品質に悪影響を与 え得る。第２に、棒の凝固の際、ベルトは、空隙がベルトと棒との間に形成され るのを阻止するために棒との密な接触を維持せねばならない。これは、部分的に 凝固するシェルの再溶解を防止する。この再溶解は、表面溶出と呼ばれる欠陥を 生じさせる。また、ベルトを経て凝固する棒からの効果的な熱伝達が存在せねば ならない。これは、棒の冶金的な性質を向上し、中心線偏析のような事柄を最小 限にする。 冷却棒７０，７２の設計は、溶融金属が棒鋳造領域１００に進入するときのベ ルト１２，１４の歪みを阻止すると共に、凝固する棒上の密な接触を維持する。 第８図、第９図を参照すると、冷却棒装置７０（これは冷却棒装置７２に類似し 、従って１つのみが詳細に説明される）は、ベルト１２の冷却面１２ｂに面する 冷却壁２００を有する中空構造である。冷却液（水のような）は、冷却液源（図 示せず）からマニフォールド７４に導入される。マニフォールド７２は、冷却棒 装置７０内の中心に設置されて示されるが、それが異なる位置に設置されてもよ いことが認められる。冷却液は、約２．８１kg／cm²から４．２２kg／cm²（4０p siから６０psi）までにおいて供給され、冷却棒装置７０の壁によって形成され る中空の空所２０８に充満する。 冷却壁２００は、第８図に最も良く認められるように、ノズル２１８のような 複数のほぼ円形のノズルを有している。第９図に認められるように、該ノズルの 各々は、その中心に配置されて、ベルト１２の冷却面１２ｂに方向づけられる水 のジェットを生じるオリフィス２２３ａで終る通路２２３を限定する。 冷却液は、ノズルによって限定されるチャンネル２３０（第８図、第９図）に 進入した後、重力と共に第９図に示される真空装置２４０の扶助によって吸引さ れることによって冷却棒装置を出る。真空装置２４０は、冷却棒装置７０の後側 に装着されるハウジングから成る。真空供給源（図示せず）からの真空は、出口 管２４２，２４４を経て真空装置２４０の内部に真空を形成することによって出 口管２４２，２４４を経て冷却棒装置７０から遠く冷却液を吸引する。 棒鋳造領域１００の上側部分に近くベルトの歪みを阻止するために、該上側部 分におけるノズルは、第１０図に示されるように形成される。該ノズルは、凹ん だ案内面２５０と、平坦なリム２５２とを有している。平坦なリム２５２とベル トの冷却面１２ｂとの間の距離は、オリフィス２２３ａとベルトの冷却面１２ｂ との間の距離よりも小さくなければならない。リム２５２とベルトの冷却側１２ ｂとの間の好適な距離は、１．５９mm（１／１６″）またはそれ以下である。水 ２５４のジェットは、通路２２３を通って進んでオリフィス２２３ａを出て、ベ ルト１２がその上を移動する液体フィルム２６０を形成するために第１０図に示 されるように渦巻く。また、冷却液は、ノズル２５０によって形成される真空Ｖ を有するように第１０図に示されるノズル２５０よりも上の領域に維持されねば ならないことが認められる。凹んだ案内面の深さと、オリフィス２５０の直径と 、 リム２５２の縁とベルトの冷却面１２ｂとの間の距離と、ノズルのまわりに維持 される水レベルとのため、真空は、矢印Ｖによって示されるようにノズルに向っ てベルトを吸引するようにベルトとノズル２５０との間に形成される。真空の圧 力は、ベルトの歪みが最小限であるように、ベルトを平坦な位置に保持する。真 空の矢印Ｖは、第７Ａ図にも示される。 棒が鋳造領域を通って移動する際、一層小さい真空圧力が必要であり、従って 、凹んだ案内面は、同様に深くはない。これは、冷却棒装置の中間部分における ノズルを示す第１１図に示される。第１１図の符号は、第１０図に示されるよう な同様な特徴に対して「ａ」の下付け文字のみを付けて示す。金属が棒鋳造領域 において完全に凝固する直前に、真空は、全く必要ではなく、実際上、正圧は、 棒が凝固する際に棒が寸法において収縮するために棒との接触を維持するように 凝固する棒上のベルトの接触を維持するために必要である。従って、冷却棒装置 の下側部分におけるノズルを示す第１２図に示されるように（第１２図では、第 １０図に示されるような同様な特徴は、「ｂ」の下付け文字によって示される） 、案内面は、ほぼ平坦であり、従って、水のジェットによる正圧Ｐは、固体の棒 に接触するようにベルトを移動するためにベルトの冷却面に加えられる。オリフ ィスの直径は、上側部分におけるオリフィスの直径とは不変に示されるが、一層 大きい圧力を形成するように縮小されてもよい。圧力の矢印Ｐは、第７Ｄ図にも 示される。 案内面の深さおよびオリフィスの直径を変更することによって、ベルト上の真 空および圧力の力は、変更可能なことが認められる。従って、垂直棒鋳造装置１ ０は、異なる凝固速度を有する異なる合金を鋳造するために好結果に使用可能で ある。また、鋳造装置における熱伝達は、一層効果的に制御可能であり、従って 、一層高い品質の鋳造棒へ導く。 本発明の方法は、第１図から第１２図までに示されるような垂直棒鋳造装置を 設け、ベルトおよびダムブロックの鋳造面によって限定される棒鋳造領域におい て棒鋳造装置内に供給される溶融金属を凝固することを含む。 ほぼ垂直の棒鋳造装置は、従来技術の連続棒鋳造機械に優る幾つかの利点を与 える。鋳造工程が垂直であるため、金属の静的ヘッドが使用される。該金属ヘッ ドは、ベルトに対する溶融金属の優れた接触圧力と、最初の凝固の際の溶融金属 の優れた送給とを与える。これは、粥状領域の長さを出来るだけ短くするのを扶 助する（第７図参照）。棒は、両側において等しく凝固し、冷却棒設計により、 ベルトに対する金属の優れた接触が棒鋳造領域の全体にわたって維持される。こ れは、表面溶出および中心線偏析が最小限になる優れた鋳造製品に寄与する。該 ベルトは、優れた熱伝達機構を与え、被覆、予熱または潤滑されるのを必要とし ない。 本明細書の全体にわたって重点が溶融アルミニウムの鋳造に集中したが、例え ば銅、亜鉛、鋼および鉛のようなその他の溶融金属は、本発明の鋳造装置および 本発明の方法を使用して鋳造されてもよいことが認められる。また、本発明は、 本発明の方法によって作られる鋳造金属棒と、本発明の方法によって作られる鋳 造アルミニウム棒とを意図する。 垂直棒鋳造装置と、関連する方法とが与えられ、該垂直棒鋳造装置は、溶融金 属からの金属棒と、関連する金属棒製品とを製造することが認められる。 本発明の特定の実施例が開示されたが、これ等の詳細に対する種々な変更およ び改変は、該開示の全体的な教示によって開発可能なことが当該技術の熟達者に よって認められる。従って、開示される特定の装置は、例示に過ぎないように意 図され、添付の請求の範囲と、任意および総てのその同等なものとの完全な見解 が与えられるべきである本発明の範囲に関して制限するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 リウ，ジョシュア シー. アメリカ合衆国15069−0001 ペンシルバ ニア州，アルコア センター，テクニカル ドライブ 100，アルコア テクニカル センター内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶融金属（６４）を金属棒（１１０）に鋳造するほぼ垂直の鋳造装置（１ ０）において、一対の対向する可動ベルト（１２，１４）を備え、該ベルトの各 各が、鋳造面（１２ａ，１４ａ）と、該鋳造面の反対側の冷却面（１２ｂ，１４ ｂ）とを有し、更に、一対の対向する可動ダムブロック装置（３０，３２）を備 え、該ダムブロック装置が、軌道運動するサポート（４３，４４）に装着される 一端と、該装着端の反対側の鋳造面（３４ａ，３６ａ）とを持つ複数のダムブロ ック（３４，３６）を有し、前記ベルトの前記鋳造面と、該ダムブロックの該鋳 造面とが、前記溶融金属を前記金属棒に凝固するための棒鋳造領域（１００）を 限定し、更に、該ベルトが該棒鋳造領域を経て通過する際に該ベルトを冷却する 冷却棒装置（７０，７２）を備え、これにより、前記溶融金属が、該棒鋳造領域 において前記金属棒に凝固される鋳造装置。 ２．請求の範囲第１項に記載の鋳造装置において、前記冷却棒装置が、前記ベ ルトの前記冷却面に面する冷却壁（２００）を有し、該冷却壁が、複数のノズル （２１８）を有し、該ノズルの各々が、前記ベルトの前記冷却面に方向づけられ る前記冷却液のジェット（２５４）を生じるオリフィス（２２３ａ）において終 る通路（２２３）を限定する鋳造装置。 ３．請求の範囲第２項に記載の鋳造装置において、前記棒鋳造領域が、上側部 分と、下側部分とを有し、前記冷却壁が、該棒鋳造領域の該上側部分に隣接して 配置される上側部分と、該棒鋳造領域の該下側部分に隣接して配置される下側部 分とを有し、ベルトの歪みが阻止されるように、冷却液の前記ジェットが該冷却 壁に向って前記ベルトを引張るための真空（Ｖ）を形成するように、該冷却壁の 該上側部分に配置される前記ノズルが、構成配置され、該ベルトの前記鋳造面と 前記凝固する溶融金属との間の面対面の密な接触が前記棒鋳造領域の全体にわた って維持されるように、冷却液の該ジェットが該冷却壁から遠く該ベルトを押す ための圧力を形成するように、該冷却壁の前記下側部分に配置される前記ノズル が、構成配置される鋳造装置。 ４．請求の範囲第３項に記載の鋳造装置において、前記ノズルが、前記冷却壁 から排出されるべき前記冷却液のためのチャンネル（２３０）を限定するように 相互に間隔を設けられ、該排出される冷却液が、真空装置（２４０）によって前 記棒鋳造装置から除去される鋳造装置。 ５．請求の範囲第４項に記載の鋳造装置において、前記ノズルの少くとも幾つ かが、前記ベルトの前記冷却面に面する凹んだ案内面（２５０）を有し、前記通 路が、該案内面においてほぼ中心に配置され、これにより、前記冷却液が、前記 棒鋳造領域を通る前記ベルトの移動の際にその上を該ベルトの進行する液体フィ ルム（２６０）を形成する鋳造装置。 ６．請求の範囲第５項に記載の鋳造装置において、前記案内面が、ほぼ平坦な 面を持つリム（２５２）を有し、該平坦な面が、前記ベルトの前記冷却面にほぼ 平行である鋳造装置。 ７．請求の範囲第１項に記載の鋳造装置において、前記棒鋳造領域が、横断面 において第１寸法（Ｆ１）と、第２寸法とを有するほぼ矩形であり、該第２寸法 （Ｆ２）が、該第１寸法の約５０％から４００％までの間である鋳造装置。 ８．請求の範囲第７項に記載の鋳造装置において、前記棒鋳造領域が、前記ベ ルトおよび前記ダムブロックの前記鋳造面の部分によって形成され、該ベルトの 該鋳造面の該部分によって形成される該棒鋳造領域の寸法が、該ダムブロックに よって形成される該棒鋳造領域の寸法よりも大きい鋳造装置。 ９．請求の範囲第１項に記載の鋳造装置において、前記ダムブロックの前記鋳 造面が、該ダムブロックの熱膨脹に適応するために少くとも１つのスリット（３ ４ｂ，３４ｃ）を有する鋳造装置。 10．請求の範囲第１項に記載の鋳造装置において、上側部分と、下側部分とを 有する前記棒鋳造領域と、該棒鋳造領域の該上側部分の上方に配置される溶融金 属供給装置とを備え、該溶融金属供給装置が、該棒鋳造領域へ送り出されるべき である前記溶融金属を保持するタンディッシュ（６０）を有する鋳造装置。 11．請求の範囲第１０項に記載の鋳造装置において、前記ベルトの各々を前記 棒鋳造領域内へ移動する別個の装置を備え、該移動する装置の各々が、該棒鋳造 領域の上方に配置される第１ロール（２０，２４）と、該棒鋳造領域の下方に配 置される第２ロール（２２，２６）と、該ベルトが該第１ロールを越えて移動し た後ではあるが該棒鋳造領域の前記上側部分に該ベルトが到達する以前に該ベル トを案内しかつ支持するベルト支持シュー（９０，９２）とを有し、（ｉ）該棒 鋳造領域内へ送り出される前記溶融金属に対する溶融金属ヘッド圧力が調節可能 であって、（ii）補助的な装置（９４，９５）が空間内に装着可能であって、（ iii）該溶融金属が該棒鋳造領域に最初に進入する個所に一層近く隣接して前記 冷却棒装置が設置され得るように、該ベルト支持シューが、該ベルトの間の距離 よりも大きく該棒鋳造領域の上方に形成される空間を限定する鋳造装置。 12．請求の範囲第１１項に記載の鋳造装置において、前記ベルトが、無端ベル トである鋳造装置。 13．請求の範囲第１１項に記載の鋳造装置において、前記補助的な装置が、前 記棒鋳造領域に前記ベルトの進入する以前に該ベルトを加熱するために前記空間 内に配置される誘導加熱装置（９４，９５）を有する鋳造装置。 14．請求の範囲第１０項に記載の鋳造装置において、前記タンディッシュが、 前記棒鋳造領域内に溶融金属を送給する送給用チップ（６６）と、該棒鋳造領域 からの該溶融金属の漏出を阻止するように該送給用チップとの面対面の密な接触 に前記ベルトを付勢するばね付勢されるシール装置（８０，８１，８２，８３） とを有し、該送給用チップが、該棒鋳造領域内に配置される部分を有する鋳造装 置。 15．請求の範囲第１項に記載の鋳造装置において、前記ダムブロック装置の各 各が、（ｉ）フレーム（４５，４６）と、（ii）該フレーム（４３，４４）のま わりを軌道運動するように構成される無端チェーンと、（iii）該無端チェーン に装着されるダムブロック（３４，３６）と、（iv）該チェーンを軌道運動させ るモーター装置とを有し、これにより、該ダムブロック装置が、動力を自動供給 される鋳造装置。 16．請求の範囲第１項に記載の鋳造装置において、前記ダムブロック装置の各 各が、前記ベルトの１つに装着される複数のダムブロックを有し、これにより、 該ダムブロックが、前記棒鋳造領域を形成するように該ベルトと共に移動する鋳 造装置。 17．溶融金属を金属棒に鋳造する方法において、（ｉ）一対の可動ベルト（１ ２，１４）を備え、該ベルトの各々が、鋳造面（１２ａ，１４ａ）と、該鋳造面 の反対側の冷却面（１２ｂ，１４ｂ）とを有し、更に、（ii）一対の可動ダムブ ロック装置（３０，３２）を備え、該ダムブロック装置が、軌道運動するサポー ト（４３，４４，４５，４６）へ装着される一端を持つ複数のダムブロック（３ ４，３６）を有し、該ダムブロックが、該装着端に反対側の鋳造面（３４ａ，３ ６ａ）を有し、更に、（iii）前記ベルトを冷却するための冷却棒装置（７０， ７２）を備えるほぼ垂直の棒鋳造装置（１０）を設け、前記金属棒を形成するよ うに、該ベルトの前記鋳造面と、前記ダムブロックの前記鋳造面とによって限定 される棒鋳造領域（１００）において前記溶融金属を凝固させることを含む方法 。 18．請求の範囲第１７項に記載の方法において、前記溶融金属としてアルミニ ウムを使用することを含む方法。 19．請求の範囲第１８項に記載の方法において、２ＸＸＸ、３ＸＸＸ、４ＸＸ Ｘ、５ＸＸＸ、６ＸＸＸおよび７ＸＸＸのアルミニウム合金から成る集団から選 択される溶融アルミニウムを使用することを含む方法。 20．請求の範囲第１８項に記載の方法において、前記ベルトが前記棒鋳造領域 に進入する以前に該ベルトを加熱することを含む方法。 21．請求の範囲第１８項に記載の方法によって作られる金属棒。 22．請求の範囲第１９項に記載の方法によって作られるアルミニウム棒。