JPS5966959A - 連続鋳造方法及びその装置 - 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】 背景 本発明は、金属の連続鋳造方法及び装置に関するもので
あって、さらに詳しく言えば、セラミック製又は耐火金
属製のノズルを用いて、溶融金属を固定式液体冷却式鋳
型に注入して、連続ワイヤー又はロッドを作シ、かつ１
対のピンチ・ロー２を用いて、それを段階的に＠型から
引出す水平式連＃ｉ鋳造のための、ｇｌｉ規かつ改良さ
れた方法及び装置に関するものである。

このような装置は、特に、コバルト、ニッケル、及び鉄
合金を材料とする溶加材の製造に適しておｐ１実施例に
おいては、３ｍから８ｍの小さな断面をもつ製品を対象
としているが、本発明は、これらの寸法の製品に限定さ
れるものではない。

前記ｆｉｌ１式の連続鋳造装置は、米国カリフォルニア
州オレンジのスヒール・キャスティング・エンジニアリ
ング会社（５ｔｅｅｌ　Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅ
ｅｒｌｎｇ。

Ｌｔｄ、）が７午間に亘って製作してきておシ、かなシ
の商業的成功を収めている。

しかしながら、装置の改良及び完成度を高めるだめの開
発過程において、鋳造ワイヤー又は鋳造ロッドの表■１
が、１回に引出さｔしる長さ旬′に、明らかに酸化によ
るわずかな変色を起こしておυ、かつ、この銑造装鮪内
にできだ酸化物は、セラミック製ノズルを損傷し、液体
冷却式鋳型の壁面を腐食する作用をもっている。そのた
め、ｖＪ型の本来の寸法が変化して、寿命が短くなるこ
とが観際さトている。

さらに、前日Ｃノズルの材料である耐火金属にできる酸
化物を、ｆａ融金金属吸収したとすると、溶融金属の化
尊的性質が変化して、製品が、規格外れのものとなって
しまう可能性がある。

鋳造ワイヤー又は鋳造ロッドの変色は、鋳造製品が引出
される毎にかすかにできる鋳造痕の１つ１つと非電に近
い位置にみられることから、前記鋳造装置内のノズルと
、液体冷却装置が轟接するところで発生するものと思わ
れている。

仁の問題において理解し兼ねることは、溶融金属は、こ
の位置では大気に触れておらず、従って、酸化の原因と
外る酸素の供給ぶが、全くｙ、当たら力いととであった
。セラミック製ノズルは、非常に多孔性であるが、大量
の酸化が発生する理由を説明するはど、十分に多孔的で
あるとは思われなかった。

唯一の残された可能性として、（ｉ’ｌらかの理由によ
って、酸素が、ノズルと液体冷却式鋳型の境界面を通っ
て、高温の溶融金属と接触することが考えられた。セラ
ミック製ノズルは、鋳型と機械的に締付けられて密着し
ており、それ故、この境界面を通って空気が漏ｎる可能
性は、ｔヨとんどないと思われた。

しかし、一端が溶′融金属の中に浸漬さハ、かつその中
を、溶融金属が一定の状態で流れる前記ノズルと、９３
Ｃ（２００Ｆ）以下の温度の前記液体冷却式約型の間に
り、極端な温度差がある。この温度差は、３０００度又
は３０００度以」二色もなシうる。

この酸化の問題は、非常に温度の高い日に、よシ顕著に
起こることが分かシ、大気中の水蒸気が、少くとも原因
の１つとガって、酸化問題の起こることが明らかとなっ
た。大気中の水蒸気が、前記境界面の極端な温度差によ
って解離されるのか、又は、起こっている別の化学反応
に触媒として作用するのか、どうかという問題は、推江
するしかない。

しかし、実際間践として、酸化を防ぐいかなるしみにも
かかわらず、ごく僅かの湿った空気が、僅かに多孔的で
あるセラミック製ノズル又は前記境）￥　Ｔｌ１ｌ＋を
通って侵入し、鋳造金属を酸化させていたのである。

発明の概袈 本発明の第１の目的は、鋳型内に侵入して、鋳造金属製
品に酸化を発生させる大気中のガスを完全に防ぐ装置を
備えている仁とを特徴とする新却。

かつ改良された連続鋳造装置を提供することにある。

この目的は、セラミック製ノズル、及びノズルと液体冷
却式鋳型の間の境界ｍ１の周囲に兄閉おおい部を設け、
この密閉おおい部の中に、アルゴンのような乾性不活性
ガスを注入し、前記ノズルと境界面を、前記不燃性ガス
で核ってしまうことによって運ぜられる。

またそれと同時に、前記鋳造金属製品な、鋳型から出て
から、放熱によって冷却される辱い距離の間、不活性ガ
２で覆ってｌ−まりようにした装置を提供することも、
目的の一つである。

本発明のオｔｌＡは数多くあるが、セラミック製スは耐
火金ＦＡ製ノズルの寿命が、大幅に長くなること、副産
物としての酸化物ができないことによυ、ノズルと液体
冷却装置の間の境界面の損傷をなくしうるとと、鋳造さ
れた製品の表面に不純物が含まれないこと、鋳造機に、
進行中の冶金的成形、及び処理に悪影響を及ぼすよごハ
が含まれないことがあけられる。

その他の賞賛な利点としては、ノズルが酸化しないため
、鋳造製品の化学成分が改善されること、１造速度の高
速化、及び長岡間の鋳造が可能になることから、生産性
が向上し、かつ歩留ま）が改善さ第１ること、釣迄製品
及び耐火ノズルの酸化防止によって、液体ン金却式釣型
の寿命が大幅に長くなることがある。

さらに本発明の利点として、一般的に大気が高湿度であ
る１１！昇中の各地域において、この改良型水平式連れ
鋳造装置は、イ］効に使用できるということがある。

本発明の上述の及びその他の目的及び効果は、図ｍ１を
参照しつつ、以下の好適実施例の経細な説明↓シ、当業
省には明らかになることと思う。

好適実施例のｙｔ；　＊ｍな説明 ００は、水平式とした本発明の連続鋳造装置の全体を示
している。この連続鋳造装［（＋１は、液体冷却式−ｊ
　型（１４１を廂する管状ケースａ々を供えている。

ケースθ２の両端には、エンドキャップａｅ　Ｑｌが取
付けられ、これらエンドキャップと、前記鋳型１１及び
後込する各部拐とによって、ケース０りの両端は密閉さ
れている。

ケースα力の内部は、軸方向の通路となっておシ、金属
製品は、この通路内で鋳造され、この通路内を移動して
、ケースの出口よシ引出される。

ケース０３の両端部近くの上部にｔ」：、それぞれ、注
入口（イ）及び排出口ｔ２４が設りらｊｌかつそれぞれ
に、液体冷却管Ｃ！４１及びｅｉＧが接続されている。

前記鋳型（１乃は、銅又は熱伝導性金属性の比較的薄肉
の管状をなし、かつその一端に、取付用の外内７ランジ
（２）を備えているのが望ましい。管状をなす鋳型θ（
イ）の内孔０■は、鋳造製品とｌすは同じ寸法及び断面
形状をなしているが、ｔＩＪＪ造製品の収縮度を考慮し
て、それよシも僅かに大きく作らｔている。

第１図に示すように、外向７ランジＱ■よ、エンドキャ
ップ０υと、ケースＱ４の左端に形成された環状の段孔
（至）の１％Ｊｊに嵌合保持さノＬ１　これによって、
鋳型の管状部は、ケースと同心状に配置され、かつ鋳型
α４の外壁とケースα力の内壁の間には、塊状のすきま
がつくられている。

液体り対相（通算は水）は、管Ｑ（を通ってケース０望
に注入され、前記環状のすきまの中を高速度で循環し、
憤い１から排出される。放熱速度を高めるために、適肖
な装ｆｆ１（図示せず）を用いて、水流の中にウズを発
生させる。前記鋳造の一端０２が入口となシ、他端６養
が出口となる。

鋳型の入口の位置において、ケースα２は、セジャック
製、又は、非常に高い融点をもち、かつ、鋳造に使用さ
れる金属のほとんどのものと反応しない酸化ジルコニウ
ム、又は窒化ホウ累等の劇大金ＰＡ’Ｊ５のノズル（至
）が取付けられる。

第３図に詳しく示しであるように、ノズル（至）は、概
ね円筒状の外形をなし、平らな端面（へ）を有しておシ
、かつ鋳型の内孔−の直径よシも備かに小さな直径の中
心孔−が穿設されている。中心孔−の長さは、ノズル（
至）の長さの半分よシもすこし短かく、円錐孔θ４につ
ながっている。中心孔−の外縁部において、端面（２）
には狭幅の環状突縁Ｈが形成さｉｌ、その突縁Ｇ１４）
は、鋳型の内孔−に嵌入している。

図示しであるように、ノズルの外周の右端には、幅の狭
い環状段部θＱが突設さ口ている。この段部に）に、圧
力板（４Ｆｊを係止させて、ノズル（至）は鋳型α◇の
入口に密着させられている。鋳型の入口と、前記端面（
２）との接触面が、ノズルと鋳型の境界面を形成してい
る。

圧力板【榎には、ノズル（至）を嵌挿するための円孔６
１が穿設されている。円孔６１は、その内縁部が環状段
部θ０に白抜しうる径を有している。圧力板曲は、エン
ドキャップａυとの間に僅少の間隙（ロ）を残して、ネ
ジ←湯によって、エンドキャップに固定されているが、
第１図では、その一つのみが示されている。間隙６４の
外周は、耐熱繊維製シール（ト）によってシールされて
いる。

連続鋳造装置を組立てる際には、ノズル（至）の突出端
部を、炉−又は溶融金属の湯だまシの湯口−に嵌入する
。連続鋳造中は、炉（Ｉ内の溶融金属は、ノズル（２）
を通って水冷式鋳型Ｉ内に注入され、はとんど瞬時に凝
固しかつ収縮して、鋳型から分離する。

第１図では、溶融金属の収縮状態が明確にわかるように
、非′んに誇張して描か第１ているが、冥除には、その
収縮は、綺造製品を鋳型から引出しうる程度の忰かなも
のである。

前記１造製品は、少くとも一方がモーター（図示せず）
で駆ＫＪ＋さｔする１対のピンチロー、７１ａ　１３に
よって、断続的かつ段階的に、鋳型よシ引出される。ｆ
＃Ｊ遺される金属及び合金の種類によって、基本的な生
産速度は異なる。

実施例の装置ンよ、直径３關乃至１２ｗｎのワイヤー叉
ｄ、ロッドを、毎分５．５ｍ乃至７．３ｍの速度で生産
できるように、また、直径７５胴乃至２００濠のロッド
又はワイヤーであ九ば、毎分１ｍ乃至６ｍの速度で生産
できるように設計されている。直径がより小さいワイヤ
ーの場合には、１回に引出さｔする鋳造製品の長さは、
鋳型の長さのほぼ４分の１から３分の１、すなわち１８
祠から３０Ａずつ引出される。

ト造されたワイヤー１４１は、水冷式鋳型α滲の出口か
ら出るとすぐに、ｆｉＡＲＭの管状延長部である水冷管
ＩＩｐ内に入る。冷却１缶は、鋳ｍ、ａ＜の長さよシも
長いのが望ましく、また、その目的は、鋳型から出てく
る高温の鋳造製品の輻射熱を、速かに吸収することであ
る。

冷却管鋼は、一定の長さの金属管Ｉｇ・よシなυ、かつ
その一端は、鋳型の出口部分に外嵌できるように、鋳型
の出口の外径とほぼ同じ大きさの内径となっている。金
ｐＡ管−の他端は、エンドキャップ（２）の孔σＱの内
１１１１に位置している。

金属管１８１の中には、十分な伝熱を行なりだけの接触
面をもつように、金属スリーブ６２が嵌１１１１さｎて
おシ、スリーブＣｌ２１の内側端部と鋳型の出口との間
には、僅少の間隙が設けられている。スリーブσ♂の外
面には、浅い長手方向の縦溝６勺が設けられておシ、こ
れと金属管−の内面とによって、Ｓ管を形成している。

その目的については後述する。

縦溝ｆｆ４Ｉは、スリーブ（７Ｚの右端刊近の外周上に
設けられた円周方向の溝σｅと連通している。

端板四Ｉには、スリーブｌ１ｉｌの右端が白抜するよう
にして孔が設けられておシ、端板嶽とスリーブしルは、
銀ロウ伺りによって一体的に固着されている。

端部υんは、ネジ奸１によってエンドキャップθ印の外
向に固定さ第１ているが、第１図では、ネジの一つのみ
が示されている。

端板Ｃｎ＝の内面には、求心方向の端部が、金属管−に
おける渦σｅとつながシ、かつ円心方向の端部が、端板
ｇｎの外周縁のすぐ面前で塞がっている中経方向の満′
侶のが設けられている。

管ＩＢＤが、端板（由に接続され、かつ溝侶：りと連通
している。この管９（４は、比較的低圧である約２，８
００”７　、（４ｐｓｉ　）の低い圧力をもつアルゴン
又はヘリウムなどの乾性不活性ガス供給法と連なってい
る。

前記ケースの他端では、別のｔ（へ）が、エンドキャッ
プαも１に接続され、かつ間隙ｒ１４）と連通している
。

管缶も同様に、低圧の不活性ガス供給詠と連通している
。

この連続鋳造装置の稼動中には、溶融金属が前記１温に
注入され、鋳造ワイヤーが、ピンチローラ１２及びＩＱ
によって鋳型から引出される間、不活性ガスが間隙６４
に注入されて、ノズル及び境界面全体を覆う。

そのため、大気中のガスは、ノズルの内面及び溶融金属
に触ねないようになシ、管（財）を通じて間隙６ａに供
給される前記乾性不活性ガスのみが溶融金属に触れるこ
ととなる。この不活性ガスは、溶融金属及びノズルとは
全く反応しない性質をもっているので、それらに影譬を
力えることはない。

同時に、乾性不活性ガスは、智侶イ）を経して溝（ハ）
にも注入され、そこから、スリーブの外周面上の溝（７
０の中に流れ込み、縦溝的）を経て、鋳型の出口に隣接
するスリーブｆｆＺの端部に達する。

この個所で、不活性ガスは、スリーブυカの端部を回っ
て内側に方向を変え、ｆｊｋ造ワイヤー−とスリーブの
内面の間のすきまに侵入していく。ここから不活性ガス
は、前記鋳造ワイヤーと一緒に外方向に移動し、大気中
に排気されるか、又は回収して再使用される。

高温の鋳造ワイヤーが、スリーブＣＩ’ｌｒＯ中を通過
する間に、その熱はスリーブに輻射され、スリーブから
盾’　ｅｉｔｈ　Ｋ熱伝梼され、ケースａ２の中を循環
する水によって冷去１１さする。

仁のようにして、鋳造ワイヤーは、鋳型ａ養の出口から
引出さｔする１１島から、ケースｔｉ２の端部がら出る
までの１１４ｊ、　ｉ〜：　（Ｊ：不活伯−ガスで傍わ
れ、温度が十分に下がるまでの間、その高温の表面が大
気中のガス１に触しないように保たれる。

その結果、不純物を金遣ず、無疵の表面をもつ金輌活品
をつくることができ、またノズル（ト）及び液体？′−
？却式鋺八す（へ４１の寿命は大幅に長くなる。

以上、オ発明の好適実施例を挙け、詳細な説明を行なっ
てきたが、本発明は、上述実施例に限定さ７するもので
はなく、特許請求の範囲内において、様々の形の変更が
可能であることは、関係技術者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１しＩは、本発明の水平式連続鋳造装置の好適実施例
の縦断面しｉである。 第２図は、第１図中のｆｉ２−２における拡大縦断部Ｍ
である。 第３図は、第１図中のノズルの拡大縦断面図である。 α１水千式連続鋳造装置　αｚケース α４糾型　　　　　　　０００Ｑエンドキヤツプ（イ）
注入口　　　　　　Ｑ４排出口 Ｑ（□□□液体冷却管　　　（ハ）外向フランジ（至）
内孔　　　　　　　翰段孔 θ渇一端　　　　　　　６４）他端 （３）ノズル　　　　　　（ロ）端■１（４ｔ）中心孔
　　　　　　ｔ４Ｚ円Ｇ１ト孔（ロ）突縁　　　　　　
　ｆ４Ｇ環状段部□□□圧力板　　　　　　−円孔 ■ネジ　　　　　　　ａ何用隙 輸シール　　　　　　Ω湯口 −炉　　　　　　　　呻仲ピンチ四−ラ６・ｌ）＃造ワ
イヤー　　　（へ）冷却管（財）金属管　　　　　　釦
孔 （ｌゐスリーブ　　　　　ｆｆ４１ｉ浦σＱ＠　　　　
　　　　σね端板 一ネジ　　　　　　　侶２溝 侶（断管 、−Ｊλ続有ｔ１正書（方式） ％式％ １、事件の表示　　昭和５８年特許願第１３５２８７号
２、発明の名称　　　連続鋳造方法及びその装置３、補
正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　　　スチール　キャスティングエンジニアリン
グ　リミテッド ４、代理人 ５、補正命令の日イ」　　昭和５８年１０月１日（発送
日　昭和５８年１０月２５日）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ノズルをブｒして、溶融金属を液体冷却式鋳型の
   入口に注入する工程と、鋳型の出口から鋳造金属製品を
   引出す操作を連続して行なう工程と、溶融金属にり：反
   応しない不活性ガスの層によって、前記ノズルと液体冷
   却式鋳型の入口をガスシールする工程とからなることを
   特徴とする連続鋳造方法。 （２）液体冷却式鋳型の出口から出てくる鋳造金属製品
   を、不活性ガスでガスシールする工程をさらに含むこと
   を特徴とする特許蛸求の範囲第（１）項にｆｆ＋２載の
   連続鋳造方法。 （３）　ワイヤー状又はロッド状の金属製品を製造する
   ための連続鋳造装置であって、 入口及び出口のある液体冷却式鋳型を備えるケースと、 前記鋳型の入［１と白液して、それとの間に境界面を画
   定しておシ、溶融金属の供給源に開口して、溶融金属を
   鋳型の中に注入するノズルと、前記＠型の出口付近にあ
   って、鋳造金属製品を鋳厘から引出すための装置と、 前記ノズル及び境界面の少なくとも一部分を覆う密閉お
   おい部を備える装置と、 前記ノズルと前記１壓の入口伺近において、高温の溶融
   金属とに大気中のガスが触ハないように、ノズル及び境
   界面を扱ってガスシールするための不活性ガスを注入す
   る装置 とを備えている仁とを特徴とする連続鋳造装置。 （４）鋳造金属製品が、鋳型の出口から出てくる際に、
   鋳造金属製品を不活１り：ガスで覆うようになっている
   装置を、さらに３゛むことを特徴とする特許側木の範囲
   給（３）項に記載の連続鋳造装置。 （５）ケースが、鋳造金属製品の移動方向上において、
   前記鋳型の出口のに長線上に配置さハ、かつその内部を
   金ｔ４製品が通過して、前記ケースから引出されるよう
   になっている管状延長部を備えておシ、かつ 不活性ガスを注入する装部が、金Ｆｊ４製品が鋳型の出
   し１句近に設けられた管状延長部内部を通禍する除に、
   金Ｆ４製品を不活性ガスで後ってガスシールするように
   、不活性ガスを管状延長部の出［」端近くに供給するよ
   うになっていることを’ｌ！＋’９！Ｉとする特許請求
   の範囲第（３）項に記載の連続鋳造装置。 （０）鋳型の出口の延長線上に配置されて、鋳型から出
   てきた前記鋳造金属製品が内部を通過し、前記ケースか
   ら引出される前に、輻射熱を速かに吸収するよりになさ
   れておシ、かつケース内を循環する液体冷却側と外面に
   おいて接するように、ケース内に装着された金属管から
   なる液体冷却式冷却管を備えておシ、前記金属管内に良
   好な伝熱的接触をもつように嵌着されたスリーブと、前
   記スリーブと金属管の組合せによる接触面の１つに設け
   られ、一端から他端までのびている溝を備え、かつこの
   溝の中を通って、＠型の出口に達し、そζから、スリー
   ブの内壁と鋳造金属製品の間の間隙に入って、ケースの
   出口から引出されるまでの間、鋳造金属製品をガスシー
   ルし、同方向に移動するよう力不活性ガスを、ケースの
   出口の位置において前記溝の中に注入する装置を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項に記載
   の連続鋳造装置。