JPS60500205A - 冷却銅製チル鋳型での鋳造により鉄合金鋳塊を成形するための方法及び装置 - 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】 冷却銅製チル鋳型での鋳造により鉄合金鋳塊を成形するための方法及び装置 本発明は冷却された銅製鋳型での鋳造により鉄合金の鋳塊（ｌｉｎｇｏｔｉｎ） 　ｆ成形するための方法と装置とに係る。

鉄合金を°溶融状の金属及び鉄合金への添加要素又は処理要素として使用する場 合は、数十グラムから数キログラムに及び得る単位容積重量全もつ破砕ブロック の形状で導入する。例えばケイ素キルド鋼の製造で添加剤として使用され且つ一 般的には鋼の脱酸剤として使用される鉄及びケイ素をベースとする合金はその好 例である。

周知の如く鉄−ケイ素合金を破砕処理にかけると破砕機のタイプに係！ｌｌなく 比較的多量の微粉（使用した金属の１０乃至１５％）が生じる。これら微粉を後 で使用するにあたっては技術的及び経済的問題が伴うが、これらの問題は未だ完 全には解決されていない。これは別タイプの鉄合金についても同様である。

ＭＥＴＡＬＬＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ　Ａ、Ｇ、及びＳυＤＤＥＵＴＳＣＨＥ ＫＡＬＫＳＴＩＣＫＳＴＯＦＦＷＥＲＫＥ　Ａ、Ｇ、名義の仏国特許ＦＢ−Ａ− １５３８９４８’（＝ＵＳ、　３６０４４９４）では鉄−ケイ素−マグネシウム タイプのプレ合金（ｐｒ≦−ａｌｌｉａｇｇ　）　ｆ、予めこれと同一の合金− 又は組成が少し異なる合金−の破砕ブ、ロック全約−又は−まで充填しておいた 薄板製鋳型内で鋳造すること４ が提案された。この場合該薄板製鋳型は溶融しないよう極めて急速に冷却する。

鋳鉄用接種剤を得るべく、砂型で鉄−ケイ素−マグネシウムタイプの合金を湯道 のスペースに導入し得るような形状の小片に鋳造することも知られている（　１ ｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ−ｍｏｌｄ　と称する方法）。

しかし乍らこれら種々の方法は数トンの毎時定常生産高をもつ電気炉、例えばケ イ素７５％の鉄−ケイ素合金を約２Ｔ／時で生産する１６ＭＷの炉からブロック を経済的且つ大量に製造したい場合には適さないし適し得ない。

以上の理由から本発明では所定の形状と所定のＭ量とを有する鉄合金ブロックを 、生成炉から叡り出した液体状の該金属を直接に又は鋳鍋もしくは任意の中間容 器を介して冷却銅製鋳型内に流し込むことにより鋳造する方法を提供する。

この方法の特＠は次のステップを繰り返し行うことにあるニー２つの銅製半鋳型 を互に密着するよう接合して鋳塊鋳型（ｌｉｎｇｏｔｉｅｒｅ　−ｍｏｕｌｅ　 ）　ｆ形成する。これら半鋳型の少なくとも一方は成形すべき鋳塊の型となる空 洞部を複数有しており、これら空洞部は通路によって互に連通し且つ少なくとも １つの導入路を介して該鋳塊鋳型の上部に連通ずる。

−各半部材内に冷却流体の循環による冷却系統を設ける。

−前記導入路に液状鉄合金を鋳塊鋳型が一杯になるまで流し込む。

一該鉄合金を凝固させ且つその固相線温度より２００　Ｃ１好ましくは３００Ｃ 低い温度まで冷却させる。

−鋳塊を取り出すべく前記の２つの半部材を互に分離する。

本発明は更に前記製法全実施すべく次の機素を備えた装置にも係る。

−２つの銅製半鋳型で構成される鋳塊鋳型。これら半鋳型のうち少なくとも一方 は成形すべき鋳塊の型となる空洞部を複数有し、これら空洞部は通路を介して互 に連通ずると共に導入路を介して上部に連通ずる、 一各半鋳型を冷却流体の循環によって冷却させる手段、−これら半鋳型を互に接 近させ且つ遠ざけるための手段、−これら半鋳型を互に接近させ且つ遠ざける゛ 運動の誘導手段。

該装置はまた前記導入路に液状鉄合金を導入するだめの冷却された手段をも具備 する、 本発明は特にケイ累含量が１５％を越え好ましくは４ｏ乃至９０％であシ、残シ が鉄と、必要であればＡノ、Ｂａ、　Ｃａ、　Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒの如き二次的添 加剤とからなる鉄−ケイ素の鋳塊を製造するのに適している。

第１図乃至第５図に本発明の実施例を示した。第１図は本発明を実施するための 鋳塊鋳型の縦断面図である。

第２図は第１図のＡＡＫ沿って切断した横断面図である。

第３図は４つのエレメントからなり開閉がジヤツキによって制御される工業用鋳 塊鋳型の説明図である。

第４図及び第５図は２つの半鋳型が互に非対称形である２つの変形例を示してい る。

以後、本発明の装置を［ランゴテエールームール（１ｉｎｇｏｔｉＭｒｅ−ｍｏ ｕｌｅ　）　Ｊと称するが、この用語は金属が溶融状態で導入されて所定の寸法 、形状及びＮ量を有する多重鋳塊の形状で取り出される特殊な鋳塊鋳型を意味す る。

各ランゴチェールームール（１）は２つの半部材即ち「半鋳型（ｄｅｍｉ　−ｃ ｏｑｕｉｌｌｅｓ　）　Ｊ（２１からなり、これら半鋳型は電解鋼、好ましくは Ｃｕ／ａ）（仏画規格ＮＦＡ−５１，０５０による呼称）と称する電解鋼で形成 されており、各半鋳型毎に冷却流体が循環する冷却路が具備されている。該冷却 路は流体供給手段に接続された主要導入口（３）を有しており、該具体例では流 体が該導入口から３つの分岐路（４Ａ）、（４Ｂ）、（４Ｃ）へ並行に供給され る。

これら分岐路の出口のコレクタは共通出口で１つにま“とめられる。これら冷却 路は内部に設けられているが〔半鋳型を構成する銅ブロツク内に通路（５）を形 成〕、場合によっては外部に設けてもよい〔半鋳型の外側表面に鋼管（６）をそ の全長に亘って溶着又はハンダ付けする〕。

各半鋳型（２）は更にランゴテエールームールを形成するだめの密着接合手段を も備えている。これら半鋳型を互に接合する操作は例えば一方の半鋳型を固定し ておき他方をこれに接近させるか、又は２つの半鋳型を誘導による直線並進運動 もしくはヒンジ構成共通軸を中心とする回転運動に従い双方共移動させて互に接 近させることにより実施し得る。

前記直線並進移動は任意の公知手段、例えば内部の正確に形成されたオリフィス （８）内を滑動する案内棒（刀、又は溝及びガイドレールの如き外部の滑動手段 によって誘導し得る。

前記の回転運動による接合操作は垂直軸又は水平軸を中心に実施し得る。水平軸 を用いる場合は鋳塊が型から離れると自己重量によつ−て受容手段内に落下する だめの型抜きが容易である。

半鋳型を互に接近させ且つ遠ざける種々の運動はジヤツキ（９）の如き手段によ シ公知の方法で制御される。

各半鋳型ｌｉ鋳塊と連結通路（１１，１２）とに対応する複数の半型空洞（１０ １を備えている。これら半鋳型は対称形（第１図、第２図、第３図）又は非対称 形（ＩＯＢ）（ＩＯＡ）（第４図及び第５図）であってよい、半胴型の一方は流 し込まれた金属と鋳塊鋳型との間の接触面全増大させそれによって冷却速度と鋳 込みピッチとを上昇させるべく、冷却路（５）を有する平面状の又は任意に凸部 ａ（イ）を備えた底板（ｃｏｎ−ｔｒｅ−ｐｌａｑｕｅ　）　Ｑ３）にすること さえできる。

各半鋳型の対向し合う当接面ａωは何らがの・Ｑツキンを挿入しなくともジヤツ キ（９）の作用で十分気密的に接触し合うよう平らに加工し且つ研摩する。

液状鉄合金を鋳塊鋳型内に流し込む操作は漏斗（＋７１を介して行うのが好まし い。この漏斗は所謂ランゴテニー°ルームールに一体的に固定するか、父上脱着 式にして導入口ｏ８１上に配置してもよい。その場合は該漏斗の当接面も平らに 加工し且つ研摩する。いずれの場合も該漏斗には冷却路を設ける。該漏斗の下に 位置する通路及び空洞には供給が「上方Ｊ　（ｅｎ　ｃｈｕｔｅ　）から行われ 、他の通路及び空洞には供給が「下方Ｊ　（ｅｎ　５ｏｕｒｃｅ　）から行われ る。空洞及び通路の個数及び寸法は金属が凝固し始めて供給路を閉塞する状態が 生じる前に元金に充填されるよう決定される。

第１図には２×３個のり洞をもっ鋳塊鋳型の断面図が示されているがこれは非限 定的−具体例にすぎず、該゛装置は例えば２×２個又は２×４個の空洞を有して いてもよい。

本発明の実施に際して解決しなければならなかった問題は、鉄−ケイ素合金又は 他の鉄合金を製造する近代的大型炉の生産高に合わせるべく過剰諺の銅を多数の 鋳塊鋳型の形状で固定化する必要がないよう流し込みピッチをかかり速くするこ とと、鋳塊鋳型の減価償却によシ本発明の鋳塊の値段が数トンのブロック状に鋳 造されその後破砕及び粉砕処理される鉄−ケイ素合金の値段に比して余シ高くな らないようにこれら鋳型の寿命を十分長くすることであった。

この問題は次の方法で解消された。

ｌ）ランゴテエールームールを形成する金属の選択。これらランゴテエールーム ールはできるだけ大きい熱伝導率を有していなければならないため、規格ＮＦＡ 、５３．１００により規定されているＣｕ／ａノなる電解鋼（２０ｃでの熱伝導 率−４００乃至４１２　ＶＪ／　ｍＫ　）又はｒｃＵＰＲＯＮＩＣ８Ｊ　（’Ｉ ’ＲＥＦＩＭＥＴＡＵＸ社の登録商標）（３６５Ｗ／ｍＫ）の如き低合金銅又は ０．１５％のジルコニウムを含むＣｕＺｒ０．１５　（３５０乃至３７ｏｗ／ｍ Ｋ）、又は少なくとも３００Ｗ／ｍＫに等しい熱伝導率を有する他の任意の銅合 金を選択する。

２）極めて効果的な冷却系統の形成。冷却流体として室温の水を使用すると銅の 温度がいずれの点でも２００Ｃ’ｃ越えることがなく、従って鋳塊鋳型劣化の主 な原因たる銅粒子の成長（再結晶）全無視し得る程の速度に低下させることがで きる。

を少なくとも６に等しく、好ましくは１０乃至２５の値になるよう選択する。

４）鋳塊の極めて早急な型抜き。

鋳塊鋳型内では鋳塊の少なくとも外側を当該合金の固相線温度より２００乃至３ ００°低い温度まで凝固させるにとどめ、冷却はその後鋳型の外で自然に室温に なるまで行う。この冷却時間は任意であってよい。

実施例 本暴明に従い、内部の冷却水循環路（５）と４つの半鋳型（２１）、（２２）、 （２３）、（２４）とを備えた中央固定ブロック（２ｏ）からなるランゴテエー ルームールを銅Ｃｕ／１　で形成する。

前記半鋳型はジヤツキ（９）の作用下で別個に（又は同時に）移動し得、且つ各 が固有の冷却水循環路を有している。各半鋳型には通路ｏＩ）ａ渇で連結された ６つの空洞α■が対応しており、冷却された銅製漏斗（１７）を介してこれら空 洞に金属が充填される。２４個の空洞は夫々約５５０ｇの鋳塊に該当し、その他 に連絡通路により形成されるステム部分と押湯（ｍａｓｓｅｌｏｔｔｅｓ　）と が加わる。

これは操作当り約１４に９の鉄−ケイ素合金に該当するっまた、各鋳造サイクル は次の如く細分される９０秒に等しい時間に短縮し得る。

流ｔ、　込ミ　・・・・・曲・・曲間凹曲・・・・曲・曲・曲・曲　１５秒Ｆｅ Ｓｉ　７５１Ｄａ固　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・聞・・・・・・ ・・・・・・曲間　１５〃鋳塊の約９００℃までの冷却 （固相線温度＝１２ｏ８℃）・・・曲間・曲間曲曲曲・　１５Ｎランコチエール ームールの開閉時間及び無駄時間　・・・・曲間・−２０＃そのため毎時生産高 は１５Ｘ４０＝６’０ＯＫｐになシ、従って２・４Ｔ／時（〜２０　ＭＷ　）の 鉄−ケイ素−７５合金を生産する炉で一ムールが４′個あれば十分である。

以上説明してきた本発明の実施例は特に下記の点に関して幾つかの変形が可能で ある： ｌ）ランゴテエールームールの形状二２つの対称形半部材もしくは非対称形半部 材で構成し得る。

２）鋳込まれる金属の性質二本発明は鉄とケイ素とをベースとする合金Ｋ特に適 してはいるが、鉄及びマンガンをベースとするもの又はマンガン及びケイ素をベ ースとするもの等信の合金にも原理を何ら変える必要なくそのぽま使用し得る。

但し本発明は使用もしくは再利用の難しい微粉が粉砕によって多量に生じるよう な金属に使用すると特に有利である。

３）鋳塊の形状、寸法及び単位容積重量：これは使用目的に応じ極めて広い範囲 内で選択し得る。形状はランゴテエールームール開放直後自然に且つ極めて早急 に型抜きするという必要に応じて決定され、且つ最小単位容積重量は多くの場合 経済性を考慮して決定されるからである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鉄合金鋳塊の鋳造法であって、 −少なくとも一方が成形すべき鋳塊の型となる空洞部を複数有しているような２ つの銅製半鋳型を互に気密的に接合して、前記空洞部が通路によシ互に連通ずる と共に少なくとも１つの導入口によシ上方部に連通ずる鋳塊鋳型を形成するステ ップと、 一鋳塊の温度をいずれの点でも２００℃以下の温度に維持する冷却流体の循環に よる冷却系統を各半鋳型に設けるステップと、 一液状鉄合金を導入口に流し込んで前記鋳塊鋳型に充填するステップと、 一前記鉄合金を凝固させ且つ固相線温度より２００℃、好ましくは３００℃低い 温度まで冷却させるステップと、−鋳塊を型抜きすべく２つの半鋳型を分離する ステップとを繰返し行うことを特徴とする方法。 ２、請求の範囲１に記載の鋳造法を実施するだめの装置であって、 一少なくとも一方が成形すべき鋳塊の型となる空洞部００）を複数有している２ つの半鋳型（２）からなシ、これら空洞部が通路Ｑｌｌ　、α２によシ互に連通 ずると共に導入口（１８）を介して上方部に連通ずる銅製鋳塊鋳型＋１１、−冷 却流体により各半鋳型（２）を冷却する手段（４）　、　（５）、−２つの半鋳 型を互に気密的に接合する手段、−２つの半鋳型を互に引離させる手段、−２つ の半鋳型を互に引離させる運動と気密的に接合する運動とを誘導する手段 を備えていることを特徴とする装置。 ３．２つの半鋳型（２）が対称形空洞部００）を有していることを特徴とする請 求の範囲２に記載の装置。 ４．２つの半鋳型が非対称形空洞部（ＩＯＡ）を有していることを特徴とする請 求の範囲２に記載の装置。 ５、少なくとも一方の半鋳型が凸部０４）を有していることを特徴とする請求の 範囲２に記載の装置。 ６、液状鉄合金を導入口に導入するだめの冷却された手段（１７〕をも備えてい ることを特徴とする請求の範囲２乃至５のいずれかに記載の装置。 ７．４００乃至４１２　Ｗ／　ｍＫの熱伝導率を有し規格ＮＦＡ５３．１００　 によりＣｕ／Ａｔと称される電解銅で形成されていることを特徴とする請求の範 囲２乃至６のいずれかに記載の装置。 ８、少なくとも３００　Ｗ／ｍｋ　に等しい熱伝導率を有する低合金銅で形成さ れていることを特徴とする請求の範囲２乃至６のいずれかに記載の装置。 ９、前記冷却手段が半鋳型内の内部通路（５）で構成されていることを特徴とす る請求の範囲２乃至８のいずれかに記載の装置。 １０、前記冷却手段が半鋳型の外側表面に全長に亘って溶着された管（６）で構 成されていることを特徴とする請求の範囲２乃至８のいずれかに記載の装置。 １１、鋳塊鋳型を構成する銅の質量対鋳込まれる鉄合金の質量の比が少なくとも ６に等しく、好ましくはＩＯ乃至２５であることを特徴とする請求の範囲２乃至 １０のいずれかに記載の装置。