JPS59113961A - 大きくて細長いインゴツトまたはビレツトの垂直なｄｃまたはｅｍ鋳造用底部ブロツク - 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、全体的には、アルミニウムおよびアルミニウ
ム合金のような、軽金属の大きなインゴットまたはビレ
ット、特に長方形の形状をしたインゴットのダイレクト
チル（ＤＣ）鋳造に関する。

従来のＤＣ鋳造においては、溶融金属が開放端の管状鋳
型の自由端部内へ注がれ、そして凝固しまたは部分的に
凝固した金属が鋳型の排出端部から出ていく。鋳型自身
は水ジャケットにより鋳型の後側に保持されている多量
の冷却液によシ冷却される。冷却液は、普通は水である
が、インゴットが鋳型から出て、凝固を行うにつれ、イ
ンゴットの周縁まわシに供給される。アルミニウムのよ
うな軽金属の鋳造においては、普通、冷却液は１個ある
いはそれ以上のじゃま板により水ジヤケツト内の多量の
冷却液から鋳型の後側を降りてかつ鋳型の底部の適当な
細溝または導管を出て１鋳型の排出端部を出て行きイン
ゴット上に向けられる。

１１！Ｍ鋳造は、溶融金属の横方向の形状が従来のＤＣ
鋳造におけるように鋳型の穴というよシは、溶融金属の
柱を取９巻く環状の誘導器によシ生じる電磁圧力によシ
調節されることを除いて、上述の従来のＤＣ鋳造に類似
している。８Ｍ鋳造のさらにまとまった論文は、米国特
許第３，９８５．１７９号および米国特許第４，００４
，６３１号およびそれらに引用されそして／または論じ
られている参照にみい出され、よってそれらの全ては参
照として組み込まれるものである。

従来のＤＣおよび８Ｍ鋳造においては、底部ブロックは
、鋳型の排出端部の内部に（ＤＣ鋳造用）または電磁誘
導器の排出端部の内部に（ＫＭ鋳造用）位置決めされ、
溶融金属が十分凝固して、その最終の望ましい形状を維
持するまで排出開口を遮蔽しかつ溶融金属を保持する。

金属が十分に凝固されたとき、底部ブロックは、鋳型ま
たは誘導器の排出端の外に降下され、凝固されたインゴ
ットが連続しであるいは半連続した仕方で鋳型または誘
導器から排出されることができる。一度広部ブロックの
引き戻しが始ると、その降下割合は、それにおける任意
の急激な変化が凝固したインゴットの長さに沿ってその
横断面寸法の変化という結果になり、そしてインゴット
に重大な表面効果を引き起すことになるので、鋳物の端
部まで一定したレベルで普通に維持される。

従来のＤＣ鋳造においては、凝固したインゴットの下方
向の降下においてその水平の支持部が非常にわずかであ
シ、そしてＦｉＭ鋳造においては、実質的に存在せず、
したがってインゴットは底部ブロックにおいて良好な平
衡を保って、揺れたりあるいは中心を離れて寄ってしま
うことを避けねばならない。しかしながら、インゴット
の根元が凝固しかつ冷却するにつれ、インゴットが収縮
し、インゴットの根本が最も幅広い寸法で最初に曲って
くるという結果になる。底部ブロックと接触しているイ
ンプットの底面は、もしインゴットが不均衡になシ、あ
るいは横方向の力がインゴットに何んとか作用するなら
ば、インゴットの円弧状のあるいは曲った底面がインゴ
ットの中心を離れて寄ってしまい、あるいは底部デ四ツ
クに前および後に揺れることを許し、その両方が重大な
インプットの変形を引き起すように１全体的に円弧状の
表面に形成されている。

インゴットの根元が鋳造の初めに曲るとき、インプット
表面に作用する冷却液は底部ブロックとインゴットの根
元との間の空間内へ流れる。インゴットの根元端部にお
ける熱は、そこに集った水を蒸発させ、しばしばこのよ
うに苛酷になるのでインゴットが蒸発する蒸気によシ作
用する力によシ底部ブロック上で文字どうシバランｒす
る。このようなバランｒは、特に電磁鋳造において、一
様でない降下割合と同じ状態で、しかし非常に大きな苛
酷さを伴って鋳造工程をひどく崩壊させる。

インゴット根元と底部ブロックとの間に集まる冷却液の
蒸発により引き起こされる問題を避けるには、先行技術
では底部ブロックに穴または他の装置を用いて、爆発的
に蒸発するまえに冷却液を取り除くことであった。典型
的な先行技術には、独特第８９５．６９０号、米国特許
第３，７０２，１５２号および米国特許第３，７０２．
６３１号が含まれる。

しかしながら、これらの参照例は、インゴットの曲った
下方端部によυ引き起こされる鋳造中の底部ブロックに
おけるインゴットの不安定性の問題に関しているもので
ない。所望のインゴットの安定性を提供するこれまでの
努力によっては、特にＥＭ鋳造のためには、非常な成果
が得られていなかった。例えば、種々の形状をした突起
が上方の底部ブロック表面上に設けられて、溶融金属が
鋳造の初めに突起のまわ９に凝固し、そしてそれによジ
インゴツトを整調作用によ多安定化させる。

この方法は、一般的にはインゴットの安定化に成功して
いることが解ったが、しかし突起まわシに凝固した金属
による結果としてインゴット根元における空隙は、たび
たびインゴットに裂は目を引き起す応力生成部として作
用する。ときには同じ突起がまた底部ブロックにもたら
された高熱応力によシ裂は目を生じさせる。

同様に、種々の形状をした凹部がまた実質的に同じ目的
のために底部ブロックの上方表面に用いられて、例えば
、インプットの根元端部をキー止めしそしてそれによジ
インゴツトが鋳造中に揺れた夛あるいは寄ったシするこ
とを阻止する。このことは非常に好結果を得るものでは
なかった。というのは、凹部に落ち込んだ水が溶融金属
に接触して金属の爆発を生じたとき飛び散るからである
。

本発明が開発されたのはこの問題に対してである。

本発明は、大きな金属インゴットまたはビレット、特に
全体的に長方形横断面を有するインプットの垂直なりｏ
鋳造およびｊｌｉＭ鋳造に用いるために適尚な改良され
た底部ブロックの構想に関する。

本発明によると、底部ブロックは、少なくとも２個の穴
、好適には４個あるいはそれ以上の穴が設けられ、底部
ブロックの頂部とインゴットの根元端部との間に集まる
冷却液を排出し、そしてファン型をした凹部が排出穴の
各々の主要部分のまわシで底部ブロックの上方表面に設
けられている。

ファン型凹部は、底部ブロックの中央部分に向って内方
向に広がり、モして凹部の下方表面は上方向にかつ底部
ブロックの中央部分に向って傾斜されている。各排水穴
における凹部の底においては、排水穴を通しての冷却液
の通過は許すがしかし溶融金属の通過は阻止する装置が
設けられている。

鋳造の初めにおいては、溶融金属は、凹部を満し、そし
て実質的に凹部と同じ形であるインゴットの根元へ下方
向に向いた付加物内へ凝固する。

凝固および冷却によシ収縮しかつ曲っていくインゴット
の根元によシ、インゴット根元に対するこれらの付加物
は、底部ブロックにおいて凹部の傾斜した下方表面上を
滑り上シかつそれによシ鋳造の残シの間はインゴットを
安定して支持する。凹部は、しかしながら、根元が曲る
とき、完全にその形状が凹部の外に持ち上げることにな
る付加物が本発明によシ傾斜した凹部を滑シ上らないの
で、インゴット根元の最大面シ区域において排水穴まわ
りに位置決めされるべきではない。インゴットの揺れの
ほとんどは、インゴットの最も幅広の寸法の方向にある
いは幅方向であシ、シたがって少なくとも２個の付加物
を有することによジインゴツト根元の狭い面に向ってほ
ぼ配置され、インゴットは底部ブロックにおいて有効に
均衡が保たれる。好適には、底部ブロックに大きな丸い
ビレットを鋳造する際少なくとも６個の凹部が設けられ
、そして大きな長方形の形をしたインゴットを鋳造する
際には好適には４個の凹部が設けられる。

凹部の底で水の通過は許すが、しかし溶融金属の通過は
許さない最も良い装置の一つは網目体であシ、該網目体
は、そこを水が貫通することを許しかつしたがって底部
ブロックとインゴットとの間の中間面から離れるのを許
す十分な大きさで、しかし網目体を通って流れるどんな
溶融金属も遮断するに十分小さい網目サイズを有してい
る。網目体の開口は、約０．２５４　ｘｍ　（０，０１
１ｎｃｈ）から２．５４　ｍｓ　（０，１１ｎｃｈ　）
までの大きさが適当テＳることか見い出された。また、
同じサイズの穴を具備した他の装置が用いられる。一般
的には、溶融金属の粘性により所望の網目体開口が決め
られる。溶融金属の温度および構成成分によシその粘性
が決まる。

扇形をした傾斜した表面に隣接する排水穴の上方部分は
、底部ブロック縁に向って外方向に面取りされ、インゴ
ット根元が曲シそして付加物が持ち上シそして凹部の傾
斜した表面上を滑シ上るとき、凹部において付加物がく
っついたシあるいは進行を止められたシすることを阻止
する。凹部の扇形をした平坦な区域は、底部ブロックの
中央部分に向って内方向に広がシ、そして好適には少な
くとも９０°の角度を有している。この状態では、イン
イツト根元に形成した付加物は、インゴットの根元が凝
固しかつ冷却するにつれインゴット根元が曲シかつ内方
向に収縮するに従い、傾斜した平坦な区域に沿って容易
に滑動する。本発明によジインゴツト根元において少な
くとも２個の下方向に向いた突出部を形成することによ
υ、インゴットは、例え根元が初期の鋳造段階中に著し
く収縮しかつ曲っても、鋳造工程の残シの間には有効に
支持されかつ均衡が保たれる。好適には、大きな丸いビ
レット鋳造のためには３個またはそれ以上の排水穴が設
けられ、そして大きな長方形のインゴット鋳造のためＫ
は４個またはそれ以上の排水穴が設けられ、大きなイン
ゴットまたはビレットは鋳造工程中良好に支持されかつ
均衡が保たれる。

以下本発明を好適実施例が示された図面を参照して説明
する。第１図は本発明による底部デルツクの断面図であ
る。図面の左側は、底部ブロックが電磁鋳造装置内部に
位置決めされたときの鋳造の初めを示し、そして図面の
右側は、底部ブロックが誘導器から取）脱されたときの
始動後の鋳造を示している。第２図は第１図に示された
底部ブロックの平面図である。第６図は第２図に示され
た線■−■に沿った底部ゾロツクの断面図である。

第４図は第２図に示された排水穴の１個の拡大平面図で
ある。第５図は第４図に示された線Ｖ−ｖに沿った断面
図である。第６図は水の通過は許すが鋳造初めに溶融金
属の流れを阻止する底部ブロックにおける排水穴内へ挿
入されるようにした網目体の断面図である。第７図は排
水穴２２の内部の位置にある第６図に示された網目体を
示す。第８図は、インイツト根元が鋳造初めにおいて収
縮しかつ曲りだとき、傾斜した表面に形成された付加物
の運動を示している。第９図は底部デルツクに集った排
水のための別の装置を示している。

第１図の左側は、皿型の底部ブロック１０が電磁鋳造装
置の誘導器１１の内部に位置決めされたときの鋳造の始
めを図示している。底部ブロック１０の凹面状をした皿
形の表面１３における溶融金属１２の柱の横方向の形は
、誘導器１１により誘導される電磁場によシ生じる圧力
によって調節される。溶融金属は下方噴流管１４を通し
て底部ブロック１０へ供給される。誘導器１１は、その
後側に一容量の冷却液を維持する水ジャケット。

１５を具備し、そして冷却液は水ジヤケツト１５０室１
６からじゃま板１８における導管１７を通つて、誘導器
１１の後側を下って、誘導器１１の下方部分に設けた複
数個の導管１９を外へと通過し、誘導器１１から出てい
くインゴット２０の表面上へ冷却液を排出する。底部ブ
ロック１０は、普通は多インゴット鋳造台におけるいく
つかの底部ゾロツクを支持する平坦板（図示せず）に取
シ付けられた柱２１によυ支持されている。底部ブロッ
クの運動は矢印によシ示されている。排水穴２２は、底
部ゾロツク１０に設けられ、根元２３が鋳造の初めに曲
ったあとで、皿形の底部ブロック表面１３とインプット
根元２３との間に集まる冷却液を排水する。線２４は理
想化されたベル形の凝固前部を全体的に示している。図
面に示された線２４は固体と溶融金属との間を鋭い境界
として示しているけれども、実際には固体と液体金属と
の間に半凝固金属の柔い区域が存在する。

第２図は４個の排水穴２２を示した底部ブロック１０の
平面図であり、そしてさらに第３図から第６図にさらに
明瞭に示されているように、排水穴２２の各々はその上
方部分の皿形の凹部３０に設けられ、該凹部３０は表面
１３に向って上方向にかつその中央部分に向って内方向
に傾斜した下方表面３１を有している。

第３図は排水穴２２の詳細を示した底部ブロック１０の
断面図であシ、そして底部ゾロツク１０の皿形上方表面
２１が穴２２を通シそして底部ブロック１０の側部にお
ける排水開口３２の外へ排水される。

第４図から第６図は、排出用排水穴２２が肩部３３を具
備し、その上に第６図および第７図にさらに詳細に示さ
れた網目体要素３４を位置させている。網目体布３５は
十分小さな網間口を有し、水を流通させそしてこれによ
り表面１３に集った水を排水するに十分な大きさであっ
て、鋳造の初めに溶融金属が網目体を通シ流れるのを阻
止するにさらに十分な大きさの網目を有している。面取
りをした部分２６は、傾斜した表面３１から離れた排水
穴２２の上方部分に設けられ、インゴット根元が収縮し
かつ曲ったとき、鋳造の初めにインゴット根元２３に対
して付加物４０の吊シ下シを阻止し、それによシ凹部３
０の外に付加物４０を持ち上げかつ傾斜した表面３１上
に持ち上げる。

第７図に示されるように、網目体要素３４は、排水穴２
２の頂部において肩部３３に置かれた短い円筒状カラー
３７を具備している。

鋳造の初めにおいて、溶融金属は底部ブロック１０に供
給され、そして凹部３０はそれと実質的同じ形状してい
るインゴット根元２３上の付加物４０内へ凝固していく
溶融金属で満たされている。

網目体の開口は十分に小さく、網目体布３５を通シかつ
排水穴２２内下方へ溶融金属が流れるのを阻止している
。インゴット根元２３は、凝固しかつ収縮および曲シを
始めて、凹部３０に形成された付加物を持ち上げさせか
つその際第８図に示されるようにその下方へ傾斜された
表面３１上に滑シ上らせる。この状態において、インゴ
ット２０は、凹部３０の傾斜した表面３１上に置かれた
２個あるいはそれ以上の付加物４０によシ支持されてい
る。底部ブロック表面１３上に集まる冷却液は、網目体
布３５を通シかつ排出穴２２の外へそして次に排出開口
３２の外へ流れる。

第９図は別の網目体の使用を示しておシ、排水穴５２は
頂部表面１３へ通る完全な機械加工がされていない。複
数個の小さな穴５５は、残シの機械加工されていない部
分５６に穴をあけ、その穴のサイズは０．２５４　ｙｓ
ｍ　（０，０１１ｎｃｈ　）から２．５４朋（０，１１
ｎｃｈ　）の範囲にある。

本発明に対しては、その精神および特許請求の範囲から
離脱することなく種々の変更および変化を成すことがで
きることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による底部ゾロツクの断面図、第２図は
第１図に示された底部ブロックの平面図、第６図は第２
図に示された線■−■に沿った底部ブロックの断面図、
第４図は第２図に示された排水穴の１個の拡大平面図、
第５図は第４図に示された線ｖ−■に沿った断面図、第
６図は底部プロ　。 ツクの排水穴内に挿入された網目体の断面図、第７図は
排水穴２２の内部に位置した第６図に示された網目体の
断面図、第８図はインゴット根元の底部表面に形成され
た付加物の移動を示す断面図、第９図は水を排水する別
の装置の断面図である。 １０・・・底部ブロック、　　１２・・・溶融金属、１
３・・・皿形表面、　　　　２０・・・インゴット、２
２・・・排水穴、　　　　　２３・・・インゴット根元
、３０・・・凹部、　　　　　　３２・・・排出開口、
３４・・・網目体要素、　　　４０・・・付加物、５２
・・・排出穴。 代理人　浅　　村　　　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）皿形の上方表面および鋳造中に皿形上方表面に集
   った冷却液を取シ除く複数個の排水穴を設けた大きくて
   細長いインイツトまたはビレットの垂直なりｏまたはＦ
   ＩＭ鋳造用底部ブロックにおいて、少なくとも２個の排
   水穴の上方部分に関連した皿型の上方表面に設けた凹部
   を包含し、該凹部が底部ゾロツクの中央部分に向って内
   方向に広がシかつ底部ブロックの中央部分に向って上方
   向に傾斜した下方表面を有し、そして前記凹部が凝固し
   かつそれによジインゴツト根元に実質的に凹部と同じ形
   状の付加物を形成する鋳造工程の開始において溶融金属
   を受けるようにされ、前記付加物は、インゴットの根元
   が凝固および冷却によシ収縮しかつ曲がるとき、凹部の
   傾斜表面を滑シ上シ、それによシ底部ブロックにおいて
   インゴットを安定して支持しかつ底部ブロックにおいて
   インゴットの運動を阻止しまたは最小にさせることを特
   徴とする大きくて細長いインプットまたはビレットの垂
   直なりＣまたはＫＭ鋳造用底部ブロック。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の底部ブロックにお
   いて、凹部の底部に冷却液の通過を許すが溶融金属の通
   過を阻止する装置が設けられていることを特徴とする大
   きくて細長いインプットまたはビレットの垂直なりｏま
   たはＫＭ鋳造用底部ブロック。 （３）特許請求の範囲第２項に記載の底部ブロックにお
   いて、装置が約０．２５４　ｍｔｔｔ　（０，０１１ｎ
   ｃｈ　）から２．５４　ＩＩ　（０，１１ｎｃｈ　）の
   最小寸法の開口を有することを特徴とする大きくて細長
   いインゴットまたはビレットの垂直なりｏまたはＫＭ鋳
   造用底部ブロック。 （４）特許請求の範囲第２項に記載の底部ブロックにお
   いて、装置が約０．２５４　ｍ　（０，０１１ｎｃｈ　
   ）から２．５４朋（０，１１ｎｃｈ）の最大寸法の開口
   を有する網目であることを特徴とする大きくて細長いイ
   ンゴットまたはビレットの垂直なりＯまたはＰＭ鋳造用
   底部ブロック。 （５）特許請求の範囲第１項に記載の底部ブロックにお
   いて、底部ブロックが長方形の形状を有することを特徴
   とする大きくて細長いインゴットまたはビレットの垂直
   なりＣまたはＩＩＩ！Ｍ鋳造用底部ブロック。