JPS58184043A - 金属成形体の上向き式連続鋳造法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鏡面を有し、しかも一方向凝固組織からなる
、棒状、板状、管状など任意の断面形状を有する金属材
料を、直接金属溶湯から製造する方法および装置に関す
る。

より詳しくは、成形用の型すなわちダイを、発熱体によ
って加熱し、その中空部に金属成形体のダミーバーを挿
入し、型の内壁面の温度を凝固せしむべき溶湯の凝固温
度以上に保ちつつ、ダミーバーを引き上げ、中空型の上
端出口において、型の出口の形状によってきまる、線、
棒、板および管状の金属成形体を連続的に凝固させ製造
する方法および装置に関する。

一般に、線、棒、板および管は、溶湯を−ａ鋳型内で凝
固せしめてつくった鋳塊から、塑性加工によってつくら
れている。

一般に、鋳塊の表面は通常完全な平滑面でなく、凹凸を
有し、またしばしば亀裂を有する。特に連続鋳造法によ
って得られた鋳塊においては、鋳塊が鋳型内を移動する
際の、鋳塊と鋳型との摩擦によって表面模様や亀裂など
表面欠陥が生じやすく、このような表面欠陥を除くため
に、鋳塊に対しては通常、鍛造、圧延などの塑性加工に
さきだって、表層の研削または、きすとりが行われる。

また、表面の亀裂が深いときは、その鋳塊は塑性加工に
用いることができず、不良品となる。

したがって、表面欠陥のない鋳塊を製造することは、研
削工程の省略、鋳塊の歩留りの向上の上から極めて望ま
しいことである。

金属鋳塊の下向き式縦型連続鋳造においては、通常、鋳
型は上下に摺動することが必要とされている。

これは、鋳型の内壁上に鋳造金属の凝固殻が付着すると
、鋳型から鋳塊を引き出す際に、鋳壁との摩擦によって
凝固殻の破壊、いわゆるブレークアウトが起こり、凝固
殻に囲まれた未凝固溶湯が外に噴出してしまうからであ
る。

このようなブレークアウトは、凝固温度範囲の大きな合
金においてとくに起こりやすいために、そのような合金
、たとえば鋳鉄に対しては、鋳型の中で一旦完全に凝固
せしめてから引きだし、後続の溶湯が凝固するのをまっ
て、再び引きだすという、断続的な鋳造法がとられてい
る。

このようなブレークアウトを起こしやすい合金に対する
、連続鋳造法の開発は強く望まれてきた。さらに、溶湯
から直接に、鏡面を有する線、棒、板および管を製造す
る技術の開発が期待されてきた。

本発明は、溶解しうるあらゆる金属および合金に対し、
表面欠陥のない平滑な表面と一方向凝固組織を有する、
線、棒、板および管状の金属材料を、液体金属から直接
に製造する方法を提供することを目的とする。

鏡面またはそれに近い平滑表面を有する固体金属をうる
ためには、中空の加熱鋳型を用い、その内壁面を加熱し
つつ、上から溶湯を少量づつ連続的に供給し、溶湯が型
内で表面に凝固殻を形成せず、鋳型の下端の出口の外で
冷却によって、凝固するような方法によって可能である
。しかし、この方法で鏡面を有する材料をうるためには
、鋳型内の溶湯の高さを低くするように、常に厳密なコ
ントロールが必要で、鋳型的溶湯の供給量が多すぎると
、鋳型の出口で溶湯は、溶湯圧によって噴出してしまい
鋳塊をうろことはできない。また鋳塊の冷却速度が大き
すぎると、逆に鋳型内で溶湯が容易に凝固してしまい、
鋳壁との摩擦によって、引き出された鋳塊表面には引っ
掻ききすができ□：；また亀裂ができやすく、鏡面鋳塊
をうろことはでき表い。

このように、この方法で鏡面鋳塊をつくるには、きわめ
て高度の湯面コントロール技術を必要とする。

本発明は、型の出口におけるブレークアウトの危険性が
なく、鏡面を有し、かつまた、一方向凝固組織を有する
内部欠陥の少ない材料を連続的にうるにきわめて有用な
方法を、提供することを目的とするものである。本発明
は、純金属はもちろんのこと、従来連続鋳造が至難とさ
れてきた凝固温度範囲の大きな合金の成形にも応用する
ことができる。それは、型が加熱され内壁が金属溶湯の
凝固温度以上に保たれているために、型内では溶湯の凝
固は型内壁面上をさけて進行し、型内壁面にはそれに接
して摩擦すべき凝固殻の形成がないからである。

すなわち、本発明は中空の型、すなわち、ダイの内壁面
の温度をダイに設けた発熱体の熱で、溶湯の凝固温度以
上に保持することに、よって、型内壁上での凝固殻の形
成を阻止し、溶湯保持炉から供給された溶湯が中空型の
内壁上端に達し、型の上端を上方に出ると同時に、その
表層の凝固がおこなわれることを特徴とする、線、棒、
板および管状の金属材料の連続製造法ならびに、それに
用いる装置である。

第１図は、本発明を実施し棒状材料を製造するための装
置の一態様を示す縦断面正面図である。

■は溶湯保持炉、■は溶湯で■の給湯管から■の型に溶
湯は供給される。■は発熱体でその熱によって、型の出
口の中空部内壁は溶湯の凝固温度以上に保たれている。

■は下端上（＜びれを有する金属成形体のダミーパーで
、■の冷却材スプレーから噴出される、空気、ガス、霧
、水、その他の冷却材によって冷却される。■は型が冷
却されないように保護する遮蔽板である。■の溶湯保持
炉の湯面をコントロールすることによって、型■内の溶
湯は型から溢れ出ないように一定に保たれねばならない
。型■にセットした■の金属成形体ダミーバーを■のピ
ンチロールの回転によって上方に移動せしめることによ
って、金属成形体を連続的に鋳造することができる。

本発明を実施するにあたって重要なことは、中空型の内
壁面上端の温度が溶湯の凝固温度以上に保たれるように
、型？’−加熱されなければならない、型材には、凝固
温度の低い合金、たとえば、アルミニウム合金や銅合金
には黒鉛、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド
型を用いることができる。また、鋼、鋳鉄や、高融点を
有する合金には、アルミナ、ンリカ、々リリア、マグネ
シア、トリャ、ジルコニア、ピロンナイトライド、シリ
コンカーノ（イド、などを主体とする耐火材料を用いる
ことができるが、その選択にあたっては溶湯金属と反応
し、侵食されない材料を選ばなければならない。また、
ダミーノ（−の下端は鋳造された金属成形体が、ダミー
パーに密着して上昇できるように、くびれを有すること
が必要である。

本発明の方法が、とくに従来の鋳塊の連続鋳造法に比し
てすぐれている点は、表面亀裂の発生のおそれなく鏡面
またはそれに近い平滑面を有する材料が得られ、かつま
た、ブレークアウトの危険性が全くなしに、一方向凝固
組織を有する金属および合金の、任意の断面形状の、線
、棒、板および管を連続的に製造することができること
である。′１本発明の方法によれば、型の側壁からの冷
却がないために、凝固は常に下向きに進行する。したが
って、従来の鋳造法のととく鋳壁面から鋳塊中心に向う
結晶の成長に伴う、中心偏析や、収縮巣の発生がない健
全な材料を容易に得ることができる。

本発明は、鋳塊の表面状態の改善にきわめて有用である
のみでなく、従来の方法において必要とされできた鋳型
の摺動のための装置やエネルギーが不必要になり、また
、鋼の連続鋳造において用いられる鋳型と鋳塊の潤滑の
ためのガラス質の湯面添加材も不必要になる。また、従
来、鋳塊から塑性加工と熱　　　　　゛処理を繰り返す
ことによって成形しなければならなかった、板、線、管
を直接溶湯から成形しうる利点がちり、エネルギーの節
約、省力化の点からも、金属材料の画期的な製造法であ
る。さらにまた、無限に伸びた柱状組織が得られるため
に、一方向凝固組織が望まれる磁石鋼のごとく、従来、
合金をセットした鋳型で１個づつ鋳造されてきたものを
、一度に長い棒状の一方向凝固材料に成形し、それから
所用の長さに切断して使用ｊることもできる。とくにす
ぐれているのは、等軸晶がないために成形体の甲に、等
軸晶の沈澱堆積にともなって、粒界にできる微視的な欠
陥の生成のおそれがなく、きわめて健全な金属材料成形
体を単なる凝固によっ、て得ることができる点で、本発
明は金属材料の製造にとって画期的な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明を実施し棒状金属成形体をうるための
一つの態様を示す要部縦断面正面図である。 ■　溶湯保持炉　　　　■　金属成形体ダミーパー■溶
　湯　　　　　■冷却材スプレー ■給湯管　■遮蔽板 ■加　熱　型　　　■　ピンチロール ■発熱体 特許出願人 　ｌ　Ｉｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　発熱体によ１つて加熱せ、る中空型の下端から溶湯
   を供給し上端から金属成形体をうろことを特徴とする金
   属成形体の上向き式連続鋳造法２　中空型を発熱体によ
   って加熱し、中空型の下端から溶湯を供給し、上端から
   金属成形体をうろことを特徴とする金属成形体の上向き
   式連続鋳造装置