JPS5937140B2

JPS5937140B2 - ホツトトツプ鋳造装置

Info

Publication number: JPS5937140B2
Application number: JP3861680A
Authority: JP
Inventors: 正人城谷; 政博吉田
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1980-03-26
Filing date: 1980-03-26
Publication date: 1984-09-07
Also published as: JPS56136257A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はホットトップ鋳造装置に係り、特にホットトッ
プ鋳造手法により連続的に形成される鋳塊の鋳肌表面程
度の向上と鋳肌近傍の成分偏析領域の幅（厚さ）の低減
を効果的に達成し得る装置を提供することにある。

従来から、アルミニウム及びアルミニウム合金等の金属
の鋳塊はよく知られた連続鋳造法によって鋳造されてい
るが、中でも、最近、鋳型の上部に断熱耐火物製の溶湯
受槽を設けて、金属の凝固層の上に高い静水圧の溶湯を
保持するようにした所謂ホットトップ鋳造法又は密閉鋳
造法と言われる鋳造法が採用されつつあり、その代表的
な装置は第１図に示される如き構造を有している。

即ち、耐火物製の金属溶湯受槽Ｆが筒状の直接冷却鋳型
りの上方に設けられ、且つ該溶湯受槽Ｆの内周下端部が
該鋳型りの内壁面より内側に張り出してオーバーハング
部を形成しているような溶湯受槽Ｆ付き直接冷却鋳型り
が用いられ、そしてその溶湯受槽Ｆ内に鋳造すべき金属
溶湯Ｍが溜められる一方、該鋳型り内においてその内壁
面に供給路りを通じて供給される潤滑油によって形成さ
れた潤滑界面に近接して該金属溶湯Ｍを柱状に保持しつ
つ、該鋳型り内を流通せしめられる冷却剤（一般に水が
用いられる）Ｃによって鋳型内壁面を通じて連続的に冷
却（一次冷却）、凝固せしめ、更に鋳型り下部の開口か
ら連続的に取り出される柱状の鋳塊■に対して冷却剤Ｃ
を噴射せしめて冷却（二次冷却）シ、内部まで完全に凝
固せしめることにより、目的とする鋳塊Ｉを得るもので
ある。

このようなホットトップ鋳造手法は溶湯受槽Ｆ内に溶湯
表面が存在するようになっているため、従来の鋳造法の
ように鋳型内の溶湯表面高さを厳密に調節する必要がな
い等の優れた利点を有しているが、同法は未だ完成した
技術とは言い難く、特に鋳型内壁面からの一次冷却が強
いところから、鋳肌表面にひきつり肌やコールド・シャ
ット（ｃｏｌｄ５ｈｕｔ）を生じ、また鋳肌近傍の
成分偏析領域幅も太きい等の問題点を内在している。

このため、特公昭５４−４２８４７号公報などには、耐
火物製溶湯受槽と直接冷却鋳型との間から空気窒素又は
不活性ガスを注入し、溶湯と直接冷却鋳型との接触を低
減させる方法が、また英国特許第１３８９７８４号明細
書には、金属溶湯が直接冷却鋳型に接触する部分に黒鉛
リングを挿入し、−次（鋳型）冷却を低減させる方法が
、その解決策として提案されているが、いずれの対策に
あっても、未だ充分に鋳塊表面や鋳塊表層部の組織の改
善などを図り得なかったり、また鋳造作業や鋳型構造が
複雑となったりする等、実用的には更に改善する必要が
あるのである。

例えば、前記前者の気体注入策にあっては、その注入量
の制御が難しく、また後者の黒鉛リング挿入策にあって
は、一次冷却能力を低減させ得るものの、鋳肌表面には
黒鉛リング特有のひきつり肌が現われる等の問題がある
のである。

ここにおいて、本発明は、かかる事情に鑑みて為された
ものであって、その特徴とするところは、耐火物製の金
属溶湯受槽が上方に設けられ且つ該溶湯受槽の内周下端
部が鋳型内壁面より内側に張り出してオーバーハング部
を形成している溶湯受槽付き直接冷却鋳型を含み、該溶
湯受槽に鋳造すべき金属溶湯な溜め、そして該鋳型内に
おいて該金属溶湯を柱状に保持しつつ、連続的に冷却、
凝固せしめるようにしたホントトップ鋳造装置において
、該直接冷却鋳型の前記金属溶湯に接触する内壁面に鋳
込方向に多数の溝を設けたことにあり、これによって鋳
型内壁面による一次冷却を効果的に抑制せしめ、以て著
しい鋳肌表面の改善並びに鋳塊表層部の改善を達成した
のである。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を更に詳しく
説明する。

先ず、第２図ａは本発明の一実施例に係るホットトップ
鋳造装置の縦断面の左半分を示す図であるが、その全体
的構成は第１図に示す従来装置と略同様である。

即ち、１は断熱耐火物製の溶湯受槽であり、該溶湯受槽
１の下に、銅またはアルミニウム或はそれらの合金など
からなる円筒状鋳型２が、該溶湯受槽１の内周下端部が
鋳型内壁面より内側に張り出してオーパーツ・ング部１
ａを形成するように、配置されている。

そして、該鋳型２の内部には冷却水室５が形成されてお
り、冷却剤としての冷却水が外部から供給管４を通じて
該冷却水室５内に導かれて該鋳型２を冷却する一方、鋳
型２下部開口部の周りに設けられたスリット９から、冷
却水を、形成される鋳塊（半凝固状態にある溶湯柱）に
対して噴射してそれを冷却せしめるようになっている。

また、該鋳型２の上部には潤滑油溜６とそこから鋳型内
壁面上部に潤滑油な導く潤滑油溝８及びそこへ潤滑油を
供給する供給路３からなる潤滑システムが設けられてお
り、鋳造操作中、鋳型内壁面に潤滑油を連続的に供給し
て潤滑界面を形成するようになっている。

なお、１０は潤滑油もれ防止パツキンである。

そして、本発明に従って、鋳型２の溶湯に接触する内壁
面には、第２図す、ｃに示される如く、その全周に亘っ
て、鋳込方向に、換言すれば鋳塊の進行方向〔第２図ａ
において上下方向〕に、多数の溝γが内壁縦溝として所
定ピッチで設けられているのである。

また、鋳型２の上面に設けられている潤滑油溝８は第２
図Ｃに示される如く該内壁縦溝γに接続し、潤滑油溜６
より内壁縦溝７（凹所）内に潤滑油を供給するようにな
っている。

従って、このような鋳型２において溶湯が供給されると
、該溶湯は鋳型内壁面の溝７の山部７ａに接触する一方
、谷部（凹所）７ｂには溶湯の表面張力の故に入り込み
得す、そこにエア・キャップを形成するようになるので
ある。

即ち、縦溝谷部７ｂでは、溶湯は空気と潤滑油によって
保持されるようになるのである。

このため、溶湯と鋳型との接触面積が低減されて溶湯の
一次冷却が効果的に抑制され得ることとなる結果、凝１
１縮も小さくなって発汗現象などの表面欠陥が少なくな
るのである。

加えて、断熱性の溶湯受槽１内周面から続いて鋳型内壁
面に接触する溶湯はその間での急激な熱変化が少なくな
り、コールド・シャットなどの現象も効果的に抑制され
得るのである。

また、供給される潤滑油が潤滑油溝８を通じて内壁縦溝
７に確実に導かれるので、その供給の均一な分配が行な
われ得る他、エア・ギャップの形成によってその部分を
通って潤滑油が凝固殻の下方部分にまで導かれるので、
該潤滑油による潤滑効果を有効に利用し得て鋳塊表面の
効果的な改善が達成され得るのである。

なお、このように溶湯に接触する鋳型内壁面に形成され
る多数条の溝７の形状や大きさは、その溶湯と接触する
部分が平面あるいは曲面となる形状において適当なもの
が選択されなければならない。

溝の形状、大きさによっては著しいヒキツリ現象を生じ
、鋳塊表面が劣化したり、逆に溝を付けた効果が出ない
場合があるからである。

本発明者らの検討によると、突出部７ａの形状が第３図
に示す如き台形あるいはＳ字形で、鋳型の内面に対する
溝７への進入角；θが鋭角であるものが、加工の面から
も容易で、良好な結果が得られている。

また、溝ＩのピッチＰとしては１〜５ｍｍの範囲のもの
が良好である。

更に、溝７の深さｈは余り深いと溶湯の静液圧で鋳造後
の鋳塊表面に著しい縦シワが形成され、一方浅すぎると
溝を付けた効果が低下するので、通常０．３〜３期の範
囲で適宜選択されてこととなる。

また、上記実施例では、鋳型内壁面の上端から下端まで
溝γが設けられているが、鋳型下部では鋳塊の収縮によ
り内壁面と鋳塊との間に空間が形成されるところから、
溝の効果が少ないので、例えば第４図乃至第６図に示さ
れるように溶湯と接触する鋳型内壁面にだけ有効な溝乙
７“、γ″を設け、内壁面下部には溝が存在しないよう
にしてもよい。

第４図ａ、ｂに示したものは、溝７′が鋳込方向の途中
で完全に切れている例であり、また第５図ａ、ｂは鋳込
方向に向って（上から下へ）溝７“の大きさく深さ）が
漸次小さくなり、下端で完全に消失する例であり、更に
第６図ａ、ｂは、溝７″′が途中で切れているところは
前記第４図に示した例と同じであるが、該溝７″′を有
する溝部材１１と鋳型本体２′とが別体として構成され
た例を示している。

特に、この第６図の如く、溝部ノみを別体１１として交
換可能とすることにより、所望の溝形状、大きさを有す
る溝部材１１を任意に選択してそれを鋳型本体２の内壁
面部分の段付部２ａに嵌め込むことによって所望の鋳造
操作が容易に実施し得るので、多くの鋳型を用意してお
く必要がない利点がある他、該溝部材１１の材質を鋳型
本体２′と同じものとしたり、また黒鉛、セラミックな
どの材質も自由に選択使用し得るため、鋳型部の熱伝達
を更に有効にコントロールすることが出来る利点がある
。

なお、本発明は、上記例示の具体例のみに何等限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおい
て当業者の知識に基づき種々なる変更、改良等を加え得
るものである。

例えば、上側にあっては、鋳型２はビレット（丸型鋳塊
）製造用としての円筒状のものであったが、スラブ（角
型鋳塊）を鋳造する場合にあっては、角筒状のものが用
いられることとなる。

また、溶湯の鋳型内壁面による一次冷却に続いて加えら
れる二次冷却は、従来と同様に鋳型内に流通せしめられ
る冷却剤の鋳型下部からの噴出方式の他、鋳型下部開口
部周囲に配された冷却剤噴出パイプから冷却剤を噴出せ
しめて冷却を行なう方式であっても細管差支えない。

このように、本発明は、ホットトップ鋳造装置において
鋳型内壁面に鋳込方向の多数条の溝を設けたことにあり
、これによって溶湯と鋳型との接触面積を小さくして一
次冷却を効果的に抑制せしめることにより、次に列挙す
る如き優れた効果を達成するものである。

（↑）従来のホットトップ鋳造装置に比べて接触面積が
低減されるため、また鋳型と鋳塊間への潤滑油の供給が
容易になるため、鋳塊表面が美麗な鋳塊が得られる。

（２）また、一次冷却が抑制されるため、鋳肌近傍の粗
大結晶粒層の幅（厚さ）、成分偏析領域が低減される。

（３）かかる粗大結晶粒層の幅、成分偏析領域が低減さ
れた結果、鋳塊の塑性加工に際してその表面切削量が少
なくて済むため、その切削上の問題が少なくなり、且つ
鋳塊の歩留りが向上する。

（４）潤滑油の鋳型内壁面への均一な分配が可能となり
、また内壁面下部へも効果的に浸透させ得るので、潤滑
油による潤滑効果を最大限に発揮させ得る。

（５）鋳型構造が簡単であるから、保守が容易である。

・図面の簡単な説明第１図は従来のホットトップ鋳造装置の代表例を示す縦
断面図、第２図ａ、ｂ及びＣはそれぞれ本発明に係るホ
ットトップ鋳造装置の一例を示す縦断面（左半分を示す
）図、鋳型の斜視説明図（部分）及びその丸印部の拡大
平面図、第３図は鋳型内壁面に形成される溝の二、三の
例を示す断面図、第４図ａ、ｂ、第５図ａ、ｂ及び第６
図ａ。

ｂは、それぞれ本発明の別の実施例を示す第２図ａ。

ｂに相当する略図である。

；１：耐火物製溶湯受槽、２：鋳型、５：冷却水室
、６：潤滑油溜、７，７’、７“、７″′：内壁縦溝、
８：潤滑油溝、９ニスリツト。

Claims

【特許請求の範囲】

１耐火物製の金属溶湯受槽が上方に設けられ且つ該溶
湯受槽の内周下端部が鋳型内壁面より内側に張り出して
オーバーハング部を形成している溶湯受槽付き直接冷却
鋳型を含み、該溶湯受槽に鋳造すべき金属溶湯を溜め、
そして該鋳型内において該金属溶湯な柱状に保持しつつ
、連続的に冷却、凝固せしめるようにしたホットトップ
鋳造装置において、該直接冷却鋳型の前記金属溶湯に接
触する内壁面に鋳込方向に多数の溝を設けたことを特徴
とするホットトップ鋳造装置。