JPS58205664A - 鋳塊の連続鋳造における等軸晶形成法および装置 - 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、連続鋳造によって等軸晶を有する鋳塊をつる
ための等軸晶形成法、並びにその方法の実施に好適な等
軸晶発生体に関する。より詳しくは、鋳塊連続鋳造用鋳
型内溶湯の湯面に、耐火物または耐食性金属等からなる
等軸晶発生体を、その下部が溶湯中に浸漬し、上部が大
気中に露出するようにして設置し、溶湯に浸漬せる等軸
晶発生体表面から連続的に等軸晶を生成遊離せしめるこ
とによって、等軸晶を有する鋳塊を鋳造する方法ならび
に等軸晶発生体に関する。

一般に鋳塊において柱状晶が大きく発達するときは、鋳
塊の内部に溶質のマクロ偏析や巣の如き欠陥が発生する
ために、等軸晶からなる均質な鋳塊を容易に得ることの
できる連続鋳造法の開発が熱望されてきた。

鋳塊の連続鋳造用の鋳型には水冷金型が用いられるため
に、これに注湯された溶湯は′急冷によって鋳型面です
みやかに、柱状晶からなる安定凝固殻を形成する。

従来、一般に、等軸晶゛＜ハ凝固殻前面の樹枝状晶の枝
の分断遊離によって生成されると考えられてきたために
、等軸晶生成促進の目的で、鋳型内溶湯に対する振動や
電磁攪拌をあたえる方法がとられてきた。しかし、この
ような振動や電磁攪拌のためには、高価な設備と、大き
なエネルギーの消費を必要とするのみならず、鋳塊中に
帯状の偏析帯が形成しやすい欠点が存在する。

本発明者は、等軸晶生成の機構を、低融点合金の凝固現
象を直接動的に観察する方法によって解明し、等軸晶は
、凝固の初期、安定な凝固殻形成以前の段階における結
晶の鋳壁からの生成遊離にとを明らかにした。

一般に鋳塊の連続鋳造において、鋳型は水冷金型が用い
られる。すなわち鋼や銅合金に対しては水冷銅型が、ま
た、アルミニウム合金には水冷アルミニウム型または水
冷銅型が用いられる。したかって、鋳型内溶湯は鋳型面
で急冷されるために、すみやかに安定凝固殻を形成し、
柱状晶組織からなる鋳塊ができやすい。しかしながら水
冷鋳型を用いないで、耐火物や水冷を伴わない金型のよ
うな暖冷鋳型を用いると等軸晶はできやすいが、鋳塊表
面の安定凝固殻の形成がおくれるために、鋳型下端での
ブレークアウトが起きやすくなる。したがって、最外層
は安定凝固殻からなり、なおかつ、内部に大きな等軸晶
帯が存在するような鋳塊をうるためには、鋳型面以外に
等軸晶の生成遊離する場所を設ける必要がある。

本発明は、このような大きな等軸晶帯を有する鋳塊を得
るための連続鋳造における等軸晶形成方法および装置を
提供することを目的とする。

すなわち、本発明は鋳型自溶湯面に、下部が浸漬せる耐
大物または耐食性金属体からなる緩冷体を設けることに
よって、その表面で等軸晶を生成遊離せしめようとする
ものである。鋳型自溶湯面に板状、棒状の耐火物または
耐食金属体を垂直にして、その下部を溶湯中に浸漬せし
めるときは、大気で上方から冷却される耐火物体または
耐食金属体の、溶湯に浸漬された表面で等軸晶が生成遊
垂直板状耐火物を、注湯用浸漬ノズルの表面にフィン状
に設けることによっても同様の目的が達すられる。さら
にまた、等軸品を生成遊離させるためには、湯面に耐火
物球状体を浮遊せしめることが有効である。耐火物球状
体の溶湯に対する接触面積を増大せしめるために、これ
らの中に金属を芯として内蔵せしめ比重を増大せしめる
ことがイｆ効である。

等軸晶発生体から生成遊離した結晶が溶湯中で再溶解消
滅せずに生き残って、沈澱堆積し鋳塊の等軸晶帯を形成
するためには、耐火物または耐食性金属からなる等軸晶
発生体は鋳壁にそうフレーム状を呈することが望ましい
。そして、その下面は等軸昂が安定凝固殻を形成しない
で遊離しやすいように、凹凸を有することがより有効で
ある。

第１図は本発明を実施するための鋳塊連続鋳造における
等軸昂発生装置の一態様を示す縦断面ＩＬ面図である。

■は水冷金型で■の溶湯は■のタンデジーから供給され
、ノズル■に設けた■のストッパーで流量を調節される
。■は等軸昂発生体をなす、フレーム状の耐火物体で、
下面は凹凸を有している。

そしてその下部は、溶湯中に浸漬されている。水冷鋳型
■上では柱状晶からなる安定な凝固殻■が形成され、鋳
壁にそうフレーム状の等軸昂発生体■の表面で等軸昂■
が連続的に生成遊離し沈澱する。■の冷却水スプレーに
よる二次冷却によって、液中の等軸昂は成長して沈澱し
、大きな等軸晶帯を有する鋳塊［相］を形成する。この
鋳塊は■のピンチロールによって連続的に下方に引き出
される。

第２図は本発明を実施するための鋳塊の連続鋳造におけ
る等軸昂発生装置の別の一態様を示す縦断面正面図であ
る。

■は水冷金型で■の溶湯は■のタンプシュから（りのノ
ズルをとおして供給される。■は等軸昂発生体をなす耐
火物板で、平行にならぶ複数の板は上部を溶湯中に浸漬
されている。鋳型■上では柱状晶からなる安定な凝固殻
■が形成され、垂直板状の等軸昂発生体表面で等軸筋■
が生成遊離し沈澱堆積することによって、外周の柱状晶
帯に囲まれた大きな等軸晶帯を有する鋳塊をうろことが
できる。

第３図は、本発明を実施するための鋳塊連続鋳造におけ
る等軸昂発生装置の別の一態様を示す縦断面正面図であ
る。

すなわち、（Ｄは水冷金型で■の溶湯は■のタンプノー
から■の等軸昂発生体を構成する多数の板状フィンを有
する浸漬ノズル０をとおって注湯される。溶湯は■の水
冷金型表面で柱状晶からなる安定凝固殻■を形成し、ノ
ズル側面の等軸昂発生体（■上で等軸昂■が生成遊離し
、外周の柱状晶帯に囲まれた大きな等軸晶帯を有する鋳
塊が得られる。

第４図は、第３図に示した板状フィンを有する鋳塊連続
鋳造用浸漬ノズルの水平断面図である。

すなわち、０は浸漬ノズル表面に設けられた耐火物の板
状フィンからなる等軸昂発生体である。

第５図は、本発明を実施するための鋳塊の連続鋳造にお
ける等軸昂発生装置の別のもう一つの態様を示す縦断面
正面図である。

■は水冷金型で■の溶湯は■のタンプシーカ・ら＠の浸
漬ノズルを通って供給される。■は表面が耐火物からな
り金属を内蔵せる球状の等軸昂発生体で、それぞれの下
半部は湯面に浸漬され、その上部は大気中に露出されて
いる。溶湯は水冷金型■の表面で柱状晶からなる安定凝
固殻■を形成し、等軸昂発生体■の下面で等軸昂■が生
成遊離し、外周の柱状晶帯に囲まれた大きな等軸晶帯を
有する鋳塊をうることができる。

等軸昂発生体は表面積が犬なほど効果的であるので、鋳
型内に多数の耐火物板または耐食金属板を垂直に、かつ
平行に並べて浸漬したり、棒状の耐火物または耐食金属
体を垂直に間隔をもうけて多数配列した櫛型の等軸昂発
生体を湯面にＦ部を浸漬して設置することが有効である
。また、垂直に貫通する棒状または板状の多数の孔を有
する耐火物、または耐食金属ブロックを同様に湯面に設
置して、等軸昂発生体として働かせることができる。

本発明において重要なことは、等軸昂発生体は、その下
部が溶湯の中に浸漬し、上部が空中に露出し、−大気に
よって冷却されるように設置されねばならないことであ
る。また、等軸昂発生体の表面に安定凝固殻が形成され
ないように、表面は粗面であることが望ましい。また、
その存在によって溶湯表面の酸化膜を液中に巻き込まな
いように、等軸昂発生体は形状や設置法に対して配慮し
なければならない。

等軸昂発生体の材料としては、亜鉛合金の如き低融への
合金に対しては、黒鉛、炭化珪素などの耐火物とともに
、粗面を有する不鶴鋼の如き耐食性金属を用いることが
できる。アルミニウム合金には黒鉛、炭化珪素、アルミ
ナ、ジルコニアなどの耐火物を主体とする材料を用いて
目的を果たすことができ、また鋼の如き高融点合金では
それらの合金溶湯によって侵食されない耐火物を１史用
しなければならない。鋼に対しては、ジルコニア、アル
ミナ、マグネシアなどの耐火物を主体とする材料を用い
ることができる。

本発明の特徴は、特に振動や攪拌をあたえることなしに
、単に緩冷体を等軸筋発生体として湯面に設置するのみ
、で、その表面に生成した結晶を溶湯の湯面の自然の対
流や注湯による波動によって連続的に遊離せしめ、等軸
筋を生成せしめる点にあり、等軸筋を主体とする鋳塊を
うるにきわめて好適な両切的な方法である。さらにまた
、本発明の等軸筋発生体を設置せる鋳塊の連続鋳造鋳型
内溶湯に電磁攪拌をあたえるか、または等軸筋発生体自
身を振動させれば、等軸筋発生体表面における等軸筋の
生成遊離は一層促進され、より微細な等軸筋からなる鋳
塊をうろことができる。

実施例１ 内径１００ｍ　　高さ１００ｇ　　の水冷銅型の中央に
内径ＩＱＩＢの注湯ノズルを有するタンデジーを用い、
これにＡ４−０５チＯｕ合金を７２０℃で注湯し、毎分
１５０μの速度で鋳塊を連続的に下降せしめて得た鋳塊
の等軸筋面積率は２０チであったが、肉厚５１ＥＩ、外
径８０Ｍ、高さ５０１１の黒鉛管を等軸筋発生体として
、その下端３０Ｍ１１が溶湯中に浸漬するように湯面に
設装置し、その中央に上と同様の注湯条件でＡｊ！−０
５％　Ｏｕ金合金注湯して得た鋳塊の等軸筋面積率は６
０チに増大した。さらに、この黒鉛管の内側に肉厚５賜
、外径５０襲、高さ５０謡の黒鉛管を同心円を構成する
ように位置せしめ、上と同様の注湯条件でＡｊ！−０５
％Ｏｕ　　合金を注湯して得た鋳塊の等軸筋面積率は８
０チに達した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する装置の一つの態様を示す縦
断面正面図、第２図及び第３図は本発明を実権するため
の装置の他の態様を示す要部縦断図、第４図は板状フィ
ンを有する浸漬ノズルの水土断面図、第５図は、本発明
を実施するための装置のもう一つの態様を示す要部縦断
面図である。 ｌ　水冷鋳型　　　　　８等　軸　晶 ２　溶　湯　　　　　　９　冷却水スプレー３　タンプ
シュ　　　　１α　鋳　塊 ４　ノ　ズ　ル　　　　　１１　　ピンチロール５　ス
トッパー　　　　１２　　浸漬ノズル６　等軸筋発生体
　　　１３　板状フィン７　柱状晶からなる凝固殻 特許出願人 、Ｆ（−５１１，１ 第１１ｔ１ ９’　ＬＬ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　鋳塊の連続鋳造におい宅、鋳型内溶湯の湯面に、耐
   火物または耐食性金属などからなる等軸晶発生体を、そ
   の下部が溶湯中に浸漬し、上部が大気中に露出するよう
   にして設置することを特徴とする等軸晶形成法 ２　鋳塊の連続鋳造において、鋳型内溶湯の湯面に、耐
   火物または耐食性金属などからなる等軸晶発生体を、そ
   の下部が溶湯中に浸漬し、上部が大気中に露出するよう
   にして設置することを特徴とする等軸晶形成装置 λ　下部を湯面に浸漬せる、鋳壁に沿うフレーム状の耐
   火物体からなる、特許請求の範囲第２項記載の等軸晶発
   生体 ４　下部を湯面に浸漬せる、下面に凹凸を有する、鋳壁
   に沿うフレーム状の耐火物体からなる、特許請求の範囲
   第３項記載の等軸晶発生体０ ５　上部が接合された、垂直に間隔をおいて位置する多
   数の耐火物板からなる、特許請求の範囲第２項記載９等
   軸晶発生体。 ６　上部が接合された、垂直に間隔をおいてならぶ多数
   の耐火物体からなる、特許請求の範囲第２項に記載され
   た等軸晶発生体。 ７　垂直に多数の貫通する孔を有する耐火物体からなる
   、特許請求の範囲第２項記載の等軸晶発生体。 記載の゛等軸晶発生体。 ９　多数の球状耐火物からなる、特許請求の範囲第２項
   記載の等軸晶発生体。 １０　　内部に金属体を有し、表面が耐火物からなる、
   特許請求の範囲第２項記載の等軸晶発生体。