JPH11170009A - 横型連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム又はアルミニウム合金の横型連
続鋳造において、適量の潤滑油を鋳型の内周方向に均一
に分布させることにより、鋳塊の表面性状を改善し、か
つ逆偏析層の厚みを低減して、皮剥き量を減らし歩留り
を向上させる。 【解決手段】 鋳型１の上半部内面に複数個の潤滑油供
給穴を設け、その潤滑油供給量を、鋳塊１の外周単位長
さ当り毎分０．００１〜０．０１２ｃｃ／ｍｉｎ・ｍｍ
とする。冷却される金型１ａの内面に自己潤滑性を有す
るカーボンスリーブ１ｂを焼きばめ等によりかん合した
ものを使用することで、さらに効果を向上させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金の連続鋳造方法に関し、特にその潤滑
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム又はアルミニウム合金の鍛
造用素材となる棒材、管材、形材等を製造する場合、通
常は縦型半連続鋳造又は横型連続鋳造により大型の鋳塊
を造塊後、押出工程を経て、細径の棒、管、形材等に成
形している。一方、鍛造用を主に、例えば共晶、過共晶
組成のＡｌ−Ｓｉ系合金の用途が拡大され、その耐摩耗
性等の特性を生かして工業材料として使用されるように
なってきた。しかし、このＡｌ−Ｓｉ系合金は、冷却速
度の小さい大型鋳塊では晶出物が大きくなり、その晶出
物は後工程の押出、鍛造で小さくなることはなく、鍛造
品の機械的特性、物理的特性を劣化させている。

【０００３】晶出物を微細化するには、鋳塊の冷却速度
を上げる必要があり、そのためには鋳造を細径で実施す
る必要がある。しかし、鋳塊の細径化を縦型半連続鋳造
で実現させようとすれば、鋳造ストランド数を多くして
生産性を上げる必要があり、作業負荷が大きくなり（半
連続のため、鋳造開始のたびにストランド数に応じた作
業が必要）、製造コストをアップさせるので得策ではな
い。その点、図１に示すような横型連続鋳造は、設備投
資をする場合にイニシャルコストが安価であり、全連続
操業が可能であるためストランド数を多くしても縦型半
連続鋳造に比べ作業負荷が大きくならず、製造コスト的
にメリットがある。なお、図１において、１は鋳型（水
冷金型）、２は湯口断熱材、３は炉の断熱材、４は鋳
塊、矢印Ａは溶湯入り方向、矢印Ｂは鋳塊の引き抜き方
向を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような横型連続鋳
造鋳型においては、鋳塊と鋳型の間の摩擦を軽減し鋳造
速度向上を実現させるために、例えば鋳型１と油口断熱
材２の隙間からヒマシ油、菜種油、その他鉱物油、合成
油等の潤滑油を供給している。しかし、横型連続鋳造で
は鋳塊が横方向に引き抜かれるため、重力により鋳塊の
下部に潤滑油が溜り、そこに凝固の乱れが生じ、鋳塊中
に潤滑油が混入するなどして鋳塊下部の表面性状が悪く
なり、あるいは逆偏析層が厚く形成される。そのため鋳
造後、鋳塊の表面を削り取らなくてはならず（皮剥きと
いう）、特に小型鋳塊において歩留りを悪化させる。一
方、鋳塊の下部に潤滑油が溜らないように潤滑油の供給
を少なくすると、潤滑効果が不足する箇所ができ、そこ
で鋳塊と鋳型の間の摩擦が凝固殻の強度以上になると、
凝固殻が破れ、鋳塊の表面性状の悪化（引張傷）あるい
はブレークアウトの要因となる。

【０００５】本発明は、このようなアルミニウム又はア
ルミニウム合金の横型連続鋳造における潤滑の問題点に
鑑みてなされたもので、適量の潤滑油を鋳型の内周方向
に均一に分布させることにより、鋳塊の表面性状を改善
し、かつ逆偏析層の厚みを低減して、皮剥き量を減らし
歩留りを向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、図１に示
すような横型連続鋳造装置において、横型連続鋳造鋳型
の円周方向に均一に潤滑油を分布させるための手段とし
て、次のような潤滑油の供給形式を検討した。なお、下
記（ａ）〜（ｃ）は、図１に記載された矢印（ａ）〜
（ｃ）に対応する。 （ａ）鋳型１と断熱材２の隙間から供給する。 （ｂ）鋳型１の壁部を外から内へ貫通する潤滑油の供給
路を形成し、それを鋳型内面の溶湯側端部近傍に開口
（潤滑油供給穴）させ、その潤滑油供給穴から潤滑油を
供給する。 （ｃ）鋳型の出側から潤滑油を供給する。

【０００７】（ａ）については、潤滑油を鋳型円周方向
の複数箇所から供給したところ、均一に供給しても鋳型
下部に潤滑油が溜り（均一に供給しても、鋳型と鋳塊の
間の潤滑効果を発揮する前に重力により降下する）、結
局は円周方向に不均一に分布することになった。また、
鋳型と断熱材の隙間から潤滑油を供給するため、その隙
間に溶湯が浸入し凝固した結果、鋳塊に引っ掻き傷が発
生した。（ｃ）については、鋳造スタート時の邪魔とな
り、試験も不可能であった。

【０００８】（ｂ）については、鋳型１の内面に円周方
向に沿って均等に複数個の潤滑油供給穴を設置し、この
潤滑油供給穴から潤滑油を供給して連続鋳造試験を行っ
たが、この方法は、円周方向から均一に潤滑油は出るも
のの、（ａ）と同様に鋳型下部に潤滑油が溜り、得策で
はないことが分かった。しかし、本発明者らは、この方
法は、鋳型内の潤滑油供給穴を周方向に沿ってバランス
よく配置すれば、周方向に潤滑油を均一に分布させるこ
とができると考え、種々の実験を重ねた結果、本発明に
到達した。

【０００９】すなわち、本発明は、アルミニウム又はア
ルミニウム合金の横型連続鋳造において、鋳型の上半部
内面に複数個の潤滑油供給穴を設け、その潤滑油供給量
を、鋳塊の外周単位長さ当り毎分０．００１〜０．０１
２ｃｃ／ｍｉｎ・ｍｍとしたことを特徴とする。これに
より、適量の潤滑油を鋳型の内周方向に均一に分布させ
ることができ、鋳型と鋳塊の間の摩擦を減少させ、鋳塊
の表面性状を改善し、逆偏析層の厚みを低減することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、鋳型の上半部内
面に複数個の潤滑油供給穴を設けた（下半部には設けな
い）のは、潤滑油を鋳型の内周方向に沿って均一に分布
させるためである。潤滑油供給穴を下半部に設けると潤
滑油が鋳型下部に溜り気味となり、逆偏析層の厚みを改
善する効果も少なく、また、鋳型鋳塊側面に引張傷がで
きやすくなる。一方、鋳塊側面に上半部にのみ設けたと
しても１つでは潤滑油が行き渡りにくく、鋳塊上面又は
側面に引張傷が発生しやすくなる。なお、潤滑油を鋳型
の外部から鋳型内面に設けた前記潤滑油供給穴へ送る経
路としては、例えば鋳型壁を外から内へ貫通する潤滑油
の供給路を形成し、これを潤滑油供給穴へ連通させると
よい。

【００１１】同時に潤滑油供給量を０．００１〜０．０
１２ｃｃ／ｍｉｎ・ｍｍとしたのは、この範囲内で潤滑
油が鋳型の内周方向に沿って均一に分布し、これより少
ないと鋳塊表面に引張傷等の表面欠陥が生じやすく、こ
れより多くなると潤滑油が鋳型下部に溜るようになり、
湯境等の表面欠陥が生じ、逆偏析層が厚く形成されるよ
うになる。なお、この供給量は、鋳塊の外周長さの１ｍ
ｍ当りの毎分の供給量であり、鋳塊径に依存しない。ま
た、アルミニウム又はアルミニウム合金全般に適用さ
れ、かつ、アルミニウム又はアルミニウム合金の横型連
続鋳造における通常の鋳造速度５０〜１５００ｍｍの範
囲内であれば、問題なく適用が可能である。

【００１２】本発明では、ヒマシ油、菜種油、その他鉱
物油、合成油等の潤滑油を使用できる。その流量はきわ
めて少ないので、流量管理は例えばニードルバルブ式の
調整弁を用いるのが好適である。さらに、本発明では、
鋳型１として、図２に示すように、冷却される金型１ａ
の内面に自己潤滑性を有するカーボンスリーブ１ｂを焼
きばめ等によりかん合したものを使用することで、さら
に効果を向上させることができる。この場合は潤滑油供
給穴をカーボンスリーブ１ｂの内面に設け、その供給路
を金型１ａ及びカーボンスリーブ１ｂを貫通するように
設けるとよい。

【００１３】

【実施例】（実施例１）鋳型内面の溶湯側端部近傍に潤
滑油供給穴を設置した鋳型１（カーボンスリーブ付き・・
・・図２参照）を使用し、４０３２アルミ合金を溶湯温度
７２０℃、鋳造速度３５０ｍｍ／分の条件で、外径（直
径）６０ｍｍの鋳塊に連続鋳造した。なお、鋳型の軸方
向に垂直な断面における潤滑油供給穴の設置位置は表１
に示す（ａ）〜（ｅ）とし、潤滑油としてはヒマシ油を
用いた。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１に結果を示す。 （ａ）は鋳型上部に４つ、中心よりやや下の箇所に２つ
の潤滑油供給穴を設置したもので、鋳型下部に潤滑油が
溜り気味となり、逆偏析層の最大厚さが鋳塊下部で５ｍ
ｍとなり改善がみられなかった。ただし、気化した潤滑
油が鋳型上部から抜けやすくなったためか、湯境等の表
面欠陥は少なかった。 （ｂ）は鋳型頂部に２つ、鋳型下部に１つの潤滑油供給
穴を設置したもので、逆偏析層の最大厚さが鋳塊下部で
４ｍｍとなり余り改善がなかった。また、鋳塊側面に引
張傷（鋳型表面に焼付が発生したために生じた爪で引っ
掻いたような表面傷）が発生した。

【００１６】（ｃ）は鋳型上部に３つの潤滑油供給穴を
設置したもので、逆偏析層の最大厚さが鋳塊下部で２．
５ｍｍに減少した。また、鋳塊表面性状も良好であっ
た。（ｄ）は鋳型頂部に潤滑油供給穴を１つ設置したも
ので、逆偏析層の最大厚さが鋳塊下部で２．０ｍｍに減
少した。しかし、鋳塊上面及び側面に引張傷が発生し
た。（ｅ）は鋳型頂部に１つ、鋳型下部に２つの潤滑油
供給穴を設置したもので、逆偏析層の最大厚さが鋳塊下
部で３ｍｍに減少した。しかし、鋳塊側面に引張傷が発
生した。

【００１７】（実施例２）潤滑油供給穴を鋳型上半部の
頂部及びその両側に計３箇所設置した、実施例１の
（ｃ）に示すような鋳型を使用し、潤滑油（ヒマシ油）
供給量を種々変更し、Ａｌ−Ｓｉ共晶合金を溶湯温度７
２０℃、鋳造速度１０００ｍｍ／分の条件で、外径（直
径）３０ｍｍの鋳塊に連続鋳造した。その結果を表２に
示す。表２に示すように、潤滑油供給量が０．０５ｃｃ
／ｍｉｎのときは鋳塊表面性状が悪く（引張傷あり）、
１．５ｃｃ／ｍｉｎ以上のときは鋳塊表面性状が悪く
（湯境が発生）、逆偏析層の厚みも増大する。好適な範
囲は０．１〜１．２ｃｃ／ｍｉｎであり、これは鋳塊外
周の単位長さ当りに換算すると、０．００１〜０．０１
２ｃｃ／ｍｉｎ・ｍｍとなる。

【００１８】

【表２】

【００１９】（実施例３）実施例２と同様の鋳型を使用
し、潤滑油（ヒマシ油）供給量を種々変更し、６０６１
アルミ合金を溶湯温度７２０℃、鋳造速度１０００ｍｍ
／分の条件で、外径（直径）６０ｍｍの鋳塊に連続鋳造
した。その結果を表３に示す。表３に示すように、潤滑
油供給量が０．１ｃｃ／ｍｉｎのときは鋳塊表面性状が
悪く（引張傷あり）、２．６ｃｃ／ｍｉｎのときは鋳塊
表面性状が悪く（湯境が発生）、逆偏析層の厚みも増大
する。好適な範囲は０．２〜２．４ｃｃ／ｍｉｎであ
り、これは鋳塊外周の単位長さ当りに換算すると、０．
００１〜０．０１３ｃｃ／ｍｉｎ・ｍｍとなる。

【００２０】

【表３】

【００２１】（実施例３）実施例２と同様の鋳型を使用
し、潤滑油（ヒマシ油）供給量を種々変更し、２０１４
アルミ合金を溶湯温度７００℃、鋳造速度１０００ｍｍ
／分の条件で、外径（直径）８０ｍｍの鋳塊に連続鋳造
した。その結果を表４に示す。表４に示すように、潤滑
油供給量が０．２ｃｃ／ｍｉｎのときは鋳塊表面性状が
悪く（引張傷あり）、３．２ｃｃ／ｍｉｎのときは鋳塊
表面性状が悪く（湯境が発生）、逆偏析層の厚みも増大
する。好適な範囲は０．３〜３．０ｃｃ／ｍｉｎであ
り、これは鋳塊外周の単位長さ当りに換算すると、０．
００１〜０．０１２ｃｃ／ｍｉｎ・ｍｍとなる。

【００２２】

【表４】

【００２３】（実施例４）実施例２と同様の鋳型を使用
し、潤滑油（ヒマシ油）供給量を種々変更し、Ａｌ−Ｓ
ｉ共晶合金を溶湯温度７２０℃、鋳造速度１０００ｍｍ
／分の条件で、外径（直径）１００ｍｍの鋳塊に連続鋳
造した。その結果を表５に示す。表５に示すように、潤
滑油供給量が０．２ｃｃ／ｍｉｎのときは鋳塊表面性状
が悪く（引張傷あり）、４．０ｃｃ／ｍｉｎ以上のとき
は鋳塊表面性状が悪く（湯境が発生）、逆偏析層の厚み
も増大する。好適な範囲は０．３〜３．７ｃｃ／ｍｉｎ
であり、これは鋳塊外周の単位長さ当りに換算すると、
０．００１〜０．０１２ｃｃ／ｍｉｎ・ｍｍとなる。

【００２４】

【表５】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム又はアル
ミニウム合金の横型連続鋳造において、適量の潤滑油を
鋳型の内周方向に均一に分布させることができ、鋳塊の
表面性状を改善し、かつ逆偏析層の厚みを低減して、皮
剥き量を減らし歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 横型連続鋳造装置の模式図である。

【図２】 本発明に係る潤滑油の供給方法を説明する模
式図である。

【符号の説明】

１ 横型連続鋳造用鋳型 １ａ 金型 １ｂ カーボンスリーブ ２ 湯口断熱材 ４ 鋳塊

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年２月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 横型連続鋳造方法

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金の横
   型連続鋳造において、鋳型の上半部内面に複数個の潤滑
   油供給穴を設け、その潤滑油供給量を、鋳塊の外周単位
   長さ当り毎分０．００１〜０．０１２ｃｃ／ｍｉｎ・ｍ
   ｍとしたことを特徴とする横型連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 鋳型が、冷却される金型の内面に自己潤
   滑性を有するカーボンスリーブをかん合したものである
   ことを特徴とする請求項１に記載された横型連続鋳造方
   法。