JPS6083765A - 水平円振動鋳造方法 - Google Patents

水平円振動鋳造方法

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JPS6083765A
JPS6083765A JP18921183A JP18921183A JPS6083765A JP S6083765 A JPS6083765 A JP S6083765A JP 18921183 A JP18921183 A JP 18921183A JP 18921183 A JP18921183 A JP 18921183A JP S6083765 A JPS6083765 A JP S6083765A
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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】 技術分野 本発明は、鋳造組織を微細化するための水平方向の円振
動鋳造方式を使用して、アルミニウム及びその合金、銅
及びその合金、鋼等の金属を鋳造する方法に関するもの
である。
従来技術 金属の機械的性質その他の性質を向上させるだめに、金
属組織の均一化、結晶粒の微細化を図る技術が要求され
ている。本発明者らは、さぎに鋳造組織を微細化づるた
めの鋳造方法として、鋳造時に鋳型に対して水平方向の
円振動を与える鋳造方法とその装置を発明し、更にこの
装置を利用する垂直型半連続鋳造機、わん曲連続鋳造機
並びに横型連続鋳造機を発明した。(特許第1,092
,523号、第1.106,361号、第 1,106
,262号)本発明者は更に、高度にかつ安定して微細
化が得られる鋳造技術を開発すべく、水平円振動による
鋳造組織の微細化のメカニズムを研究する過程において
、微細化の原因は鋳型の水平円振動の下で、鋳壁面の凹
凸と鋳壁面に存在する空気によって、鋳型と溶湯どの界
面に不整列に熱流が発生することにあることが判った。
そこで微細化を増進させるには、鋳壁面の粗さを種々の
手段により大きくづればよいことに想到し、実験により
これを確認した。本発明はこの認識に基づいて得たちの
である。
目 的 本発明の目的は、鋳造組織を更に一層微細化し、かつこ
れを安定して得られるように、改良した水平円振動鋳)
前方法を提供することである。
構成 本発明の要旨は、次のとおりである。
鋳型又は鋳型への注湯機構あるいはこれら両者内に、溶
湯と接触する面を粗面又は通気性を有する粗面とした結
晶核発生壁を設けるとともに、該結晶核発生壁を介して
注入した溶湯に水平方向の円振動を与えながら、溶湯を
鋳型内に直接、又は前記注湯機構を経て注入し、凝固さ
せることを特徴とする水平円振動鋳造方法。
本発明において使用する鋳型には、造塊用鋳型(インゴ
ットケース)、造塊用半連続鋳造装置又は迎続鋳過装回
の鋳型並びに鋳物用鋳型等が含まれる。一方、鋳型への
注湯機構には、注入桶、又はターンディツシュ、底注ぎ
とりべ等注入容器などが含まれる。
鋳型又は注湯流路に、粗面又は通気性を有する粗面より
なる結晶核発生壁を設けるには、鋳型内壁又は注湯機構
(例えば注入(;m)の側壁ないし底面に焼結金属、窒
化けい素などのセラミックを裏張りづ°るか、又は純N
i、50%N 1−50%AIの合金、N 1−Cr−
co金合金ホワイトアルミナ、酸化チタン等の耐熱材料
の溶射層で裏張りする方法が用いられる。なお、結晶核
発生壁は通常の落し込み鋳型の場合には、鋳型の上、下
、周壁のいづれにも設(プてもよい。
結晶核発生壁の表面粗さとしては、0.1〜2000μ
mの範囲で実施される。0.1μmより細かいと、微細
化効果が小さい。好ましい範囲は、5〜200μmであ
り、特に15〜100μmにおいて微細化が安定して得
られる。
200μmより粗いと結晶核発生壁を鋳型に設けた場合
に、鋳塊又は鋳物の鋳肌の平滑度が低下する。
鋳造組織の微細化を更に増進させる場合には、該結晶核
発生壁を取り付けた鋳型又【よ注湯機構内には、通気1
1を有する粗面の裏側に間口し、大気の取入れ口に連通
する空気通路を設ける。該大気取入れ口に導管を介して
空気送込み装置を接続させる。このようにして必要の場
合には、少量の空気を強制的に該発生壁と溶湯との界面
に吹き出させることh\できる。
水平円振動を、結晶核発生壁と共に、これと接触する界
面近傍の溶湯に与える手段としては、例えば前記特許第
1,092,523号III′1111慴に記載の鋳型
振動装置を利用することができる。
ところで、結晶核発生壁に接触りる溶湯h(振動するこ
とによって、結晶粒が微細化することのメカニズムにつ
いては、次のように考えられる。
通常の鋳型の鋳型と溶湯との接触界面近(労を巨視的に
かつ模式的に現わしl〔のが第1図、第2図である。図
のように鋳型1には凹凸tJ1あり、注湯すると凹部に
空気2が閉じ込められて残り、凸部だけが溶湯3と接触
する。空気は鋳型1に比べて断熱的であるから、壁面に
沿う等混線4は不整列であり、凸部で矢印の方向に熱流
が発生する。よって第2図に示すよう凸部から矢印の方
向に結晶が成長し始める。結晶がある大きさ以上に成長
すると、この結晶は隣の結晶とぶつかつて、これを鋳型
からtm説させたり、これと結合したりする。
図中5は結晶の成長ラインを示す。第3図は、鋳型近傍
の溶湯に起る現象を巨視的にかつ模式的に現わしたもの
である。v!壁1の凸部で発生した結晶核6は、隣りの
四部に閉じ込められて膨張した空気2によって、その根
元をくびれさせられる。また結晶が横方向に成長するに
従って、その近傍の溶湯に濃度偏析を起し、融点の低い
不純物が結晶核θの根元付近にたまり、この集積した不
純物により、くびれがまずまず助長される。
図中5は酸化膜である。
このような状態で、鋳型に水平円振動を与えると、次の
ような現象が起るものと考えられる。
すなわち、1)振動によって、溶湯が鋳型に接する回数
が増えるため、結晶の成長開始点が増える。2)振動に
より、結晶核6がその根元で引きはがされる。3)振動
により、鋳型の凸部が溶湯の酸化膜5を突き破るので、
その部分での熱の伝達が太き(なり、したがって結晶核
が発生しやすくなる。
以上のことから、結晶核を数多く発生させて鋳造組織を
一層微細化させるには、水平円振動を鋳型を介して鋳型
に接触する溶湯部分に与えるとともに、鋳型の粗さを大
きくJることが効果的であることが考えられる。
そこで鋳型に上記のような結晶核発生壁を設けて、この
鋳型を用いて水平円振動方式による鋳造試験を行なった
ところ、より一層に微細化した鋳造組織をもつ鋳塊が得
られることが確認できた。
以下に本発明の実施例を述べる。
実施例1 水冷ジャケットを取り付りた造塊用鋳型を使用し、これ
に結晶核発生壁として、表面粗へが5μ、86μ、10
7μmの3個の5US304焼結スリーブを順次取付け
て、それぞれに純度97.7%のアルミニウムを700
℃で鋳込み、鋳型に水平円振動を与えなから造塊を行な
った。冷却水の温度は17℃、供給mは12℃/mtn
としL 6 水平円振動装置として、前記特許第 1.092,532号明細書に記載のものを使用し/C
この装置は、鋳型を支持固定する振動ケーブルを、3本
のたわみ柱とテーブルねじれ防止柱により装置基台に支
持し、テーブルに偏心重錘を取り付け、これをフレキシ
ブルシャフトを介してり、Cサーボモータで一定の回転
数(3oorpm )で回転させ、振動テーブルに水平
方向の円振動を与えるように構成されている。
いずれの鋳造塊も、溶湯注入開始と同時にモータを起動
し、テーブルを介して鋳型に、50Hz両振幅o、em
mで水平円振動を与えた。
注入完了後、溶湯上面に引けをもって凝固面が現われた
時点で、モータを停止させた。
別に、比較のため鋳型に水平円振動を与えない他は、鋳
造条件を同一にして上記の各鋳型により順次造塊を行な
った。
実施例と比較例により得た各々の鋳塊について垂直断面
におけるマクロ組織の写真を第4図に示す。(1]、(
2)、β)は実施例によるもの、(lF、T21 ” 
、(3じは比較例によるものであり、(1)、(1)−
は5μm 、 +2)、(2)−は86μI11 、 
(31、c3)′は107μmの場合である。本発明に
より、水平円振動を与えたものでは、いづれの表面粗さ
の場合でも、鋳造組織の大部分は微細結晶で占められて
おり、柱状晶は狭小であるのに対して、水平円振動を行
なわない比較例では、いづれのvi壁粗さによっても、
柱状晶が大きく発達しており、等軸品は極めて少ない。
実施例2 本実施例で使用した鋳型は、第5図、第6図に示したも
のである。10は鋳型本体であり、11は水冷ジャケッ
トで冷却水が入口12がら入り、出口13から排出され
る。14は結晶核発生壁であって、実施例1と同じ焼結
金属のスリーブに成形されており、鋳型本体10の内壁
に交換可能に取り付けられている。鋳型本体10の内壁
内には、空気の通路として、らせん状に内壁面を回って
連なる空気溝15が設けられている。この空気溝は一方
の側面が解放されて焼結スリーブ14に接し、また他方
の側面は鋳型内壁内を垂直に延びる、たて孔16と連絡
している。このたて孔16は、鋳型本体の上部に設けた
空気送り込み開口17に連絡されている。第6図は、第
5図のA部を拡大し、かつ一部切欠してその断面と共に
斜視図として示したものである。
上記構造の鋳型において、上部間口17に導管によって
空気送り込み装置を接続し、鋳型内に、表面粗さを5μ
mとした5US316Lの焼結スリーブを装着した。実
施例1と同様に鋳型に水平円振動を与えながら同一純度
のアルミニウムを鋳込む間、空気を1℃/minで送り
込み、スリーブに接触する溶湯に吹き出した。
他に、上記空気送り込み装置を排気装置に代えて焼結金
属スリーブを通して鋳型がら空気を吸引しながら同一条
件で鋳造を行なった。
更に、比較例として、上記2列を水平円振動を与えるこ
となしに、実施した。
以上の4例について、得られた鋳塊のマクロ1織の写真
を第7図に示す。空気の吹ぎ出しを行なった例のもの(
1)は、空気の吹き出しを行なわないものく第5図(1
)参照)よりも一層微細化している。一方空気を吸引し
た例のもの(2)は、一部に等軸品が現われているが、
柱状晶が発達している。振動を行なわない比較例では空
気の吹き出しによるもの11)−心、空気の吸引による
もの(2)′もいずれも柱状晶が大きく発達しており、
等軸品は極めて少ない。
実施例3 冷却水ジャケットを設けていない放冷鋳型を用い、鋳壁
面にニッケルを溶射して、表面粗さ26μとした結晶核
発生壁を設けた。初期鋳型温度を30℃として700℃
で純度97.7%のアルミニウムを鋳込んだ。注湯から
凝固面が現われるまでの間、実施例1と同様に鋳型に水
平円振動を与えた。
比較例として、上記鋳型を使用し、振動を与えないで、
同一の条件により同種のアルミニウムを鋳造した。
両側によって得た鋳塊のマクロIiI] rAの写真を
第8図に示す。これらマクロ組織で明らかなように、水
平円振動を与えた場合のもの(1]では、鋳型側に生ず
る柱状晶は狭小であり、内部の大半を微細な等軸晶で占
めているのに対して、上記振動を与えない比較例のもの
(2)は、柱状晶が際立って成長しており、微結晶はほ
とんどみられない。
上記各実施例では、アルミニウムを使用したが、本発明
は、銅及び銅合金、鋼などに対 4゜しても高度に微細
化された鋳造組織を得ることができる。
なお、鋳型への注湯機構の特殊例として、焼結金属のブ
ロック内部に上方から下方へ、らせん状に降下するよう
に連なる溶湯の流れ溝を設け、この溝の上端に注入口を
、下端に注出口を接続した構造の溶湯注出器を使用する
ことができる。また鋳型の冷却方法として、冷却水が内
部に循環する冷却器を、鋳型の上方から溶湯の上部に挿
入し、溶湯内部から冷却するようにすることかできる。
効 果 以上、説明してきたように、本発明によれば、高度に微
細化された鋳造組織を得ることができ、こにより鋳造製
品の機械的性質等を向上させることかできる。本発明に
おいて、特に、結晶核発生壁を通して溶湯に空気の吹き
出しを行なえば、鋳造MUlllの微細化効果を一層増
大させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、鋳型の内壁付近の溶湯において結
晶が成長する過程を模式的に説明する図であり、第3図
は鋳型の振動による結晶粒の微細化のメカニズムを模式
的に説明する図であり、第4図は実施例1とその比較例
による各鋳塊のマクロ組織の顕微鏡写真、第5図は実施
例2で使用した鋳型の垂直断面図、第6図は第5図の一
部を拡大して示づ°斜視図、第7図は実施例2とその比
較例による各鋳塊のマクロ組織の顕微鏡写真、第8図は
実施例3とその比較例による各鋳塊のマクU顕微鏡組織
の写真である。 1・・・鋳型 2・・・空気 3・・・溶湯 4・・・等温線 5・・・成長ライン 6・・・結晶核 10・・・鋳型本体 11・・・冷却水ジャケット12
・・・冷却水人口 13・・・冷却水出口14・・・結
晶各発生壁 15・・・らせん状空気溝1G・・・空気
たて孔 17・・・空気送り込み間口特許出願人 畑 
村 洋 太 部 代理人 弁理士 小 松 禿 岳 代理人 弁理士 旭 宏 第5図 A )・ 7 図 r/) 12ン (1) 牙8図 (2)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fil m型又は鋳型への注湯11構あるいはこれら両
    者内に、溶湯と接触する面を粗面又は通気性を有する粗
    面とした結晶核発生壁を設【プるとともに、該結晶核発
    生壁を介して注入した溶湯に水平方向の円振動を与えな
    がら、溶湯を鋳型内に直接、又は前記注8機構を経て注
    入し、凝固させることを特徴とする、水平円振動鋳造方
    法。
JP18921183A 1983-10-12 1983-10-12 水平円振動鋳造方法 Granted JPS6083765A (ja)

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JPH0239344B2 JPH0239344B2 (ja) 1990-09-05

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104001878A (zh) * 2014-05-22 2014-08-27 山东宝鼎重工实业有限公司 一种有冒口钢锭水冷结晶工艺
JP5984126B1 (ja) * 2015-05-28 2016-09-06 Rtm 株式会社 ダイカスト金型

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JPS55109560A (en) * 1979-02-14 1980-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mold for grating body for lead storage battery
JPS57146467A (en) * 1981-03-05 1982-09-09 Daido Steel Co Ltd Production of casting arranged with metallic structure in constant direction

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