JPS6087963A - 平滑表面を有する金属鋳塊の連続鋳造法及び装置 - 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】 本発明は表面が平滑美麗で、しがも全体が完全な一方向
凝固組織からなる金属鋳塊の連続鋳造法及び装置に関す
るものである。

従来の鋳塊の連続ｖｊ荷造法、貫通した中空の冷却鋳型
を用いて、鋳型の一方がら溶湯を供給し、鋳型内で溶湯
を凝固させ、他端より鋳塊を連続的に引き出す方法で、
鉄合金、アルミニウム合金、銅合金などの鋳塊の鋳造に
広く使用されてきた。

しかしながら、この方法では、鋳型内に供給された溶湯
は鋳壁面に清って凝固殻を形成し、この凝固殻に囲まれ
た内部の未凝固溶湯は鋳型外における一次冷却によって
完全に凝固するために、鋳塊、中心の最Ｐ凝固）′τ１
１には、不純物が濃縮され成分偏析や気泡の如き欠陥を
発生するという欠点が存在した。

また従来の方法では、鋳塊の引出しの際の鋳型と鋳塊表
面の摩擦による表面亀裂の発生や、溶湯のブレークアラ
１〜を１υノ市するために、鋳型から出る鋳塊の安定凝
固殻を成長させては引き出すという間歇引抜きが行われ
てきた。しかしこれによってｒｄｔ塊表面表面成される
オシレージロンマークは、υＩ塊のり性力（Ｌ１時の亀
裂発生のＩｊｔｊ因と・ｔ）なり、このような鋳造時の
ｄａ塊の表面欠陥を除くために、鋳塊は塑性加工に先だ
って表面のきず取りや面削、溶剤などの手入れが必要で
あった。

また鋳鉄や燐宵銅の如く凝固温度範囲の大きな合金にあ
っては、鋳型内で完全に溶湯が凝固を完了したのちに鋳
型から間歇的に引き出されなければ、表面亀裂の発生な
しに鋳塊を引き出すことはできなかった。

従来の連続鋳造法は、このような冷却鋳型の内壁面子に
凝固殻を形成させる方法であったために、凝固殻を構成
させる結晶は、鋳型面にほぼ垂直な方向に柱状に成長す
る傾向を治した。υｊ塊表層に柱状晶帯ができるときは
、鋳塊を鋳型から引き出すときに、鋳型内壁面との摩擦
によって結晶粒界から亀裂を生じやすく、またこのよう
にして柱状晶帯が外周に存在する鋳塊は塑性加」４時に
表面亀裂ができやすく、特に、辺１王性の悪い金属や合
金は連続鋳造によってｖ１塊を作ってもそれを更に塑性
加工によって板や線に加工することはカ１１シいとされ
てきた。

本発明者は、このような鋳型内壁面上における表面凝固
殻の形成を阻１１−シ、結晶が鋳造方向にのみ成長腎た
完全な一方向凝固組織からなり、しかもｕｊ塊と鋳型と
の摩擦に基因する表面欠陥の発生を防ぎ、平滑表面を有
する任意の断面形状の金属成形体を得る目的で、中空鋳
型の出口内壁面の温度を中空型内に内蔵した発熱体で加
熱することによって、鋳造金属の凝５！；１温度以上に
保持し、溶湯保持炉から供給される溶湯が型の内壁面上
に凝固殻を形成しないで、型の出口の外で鋳塊の表面の
未凝固溶湯が凝固を開始するという〃ｉしい連続鋳造法
を発明し、平滑表面を治し、かつ一方向凝固組織からな
る長尺の金属鋳塊を連続的に鋳造するコトニ成功Ｌ　タ
（ｉｌ’、Ｙ　ｉ４’ｌ’　＋０４９１４６　）。

しかしながら、この方法を用いて金属の上向き式連続鋳
造を行う場合、最も重要なことは、鋳型用１」を鋳塊が
揺れたり振動しないで、表面に一様な末ａｆ固溶湯の薄
層に包まれて出、鋳型出口端外てこの表層の未凝固溶湯
が何ら接触するものなしに自由表面のまま凝固すること
である。若し、鋳塊が鋳型出口で揺れたり振動するとき
は、鋳塊表層の未凝固溶湯が揺れや振動の影響をうけて
表面が凹凸状を呈する。またこの方法を用いて金属のＦ
向き式または横向き式連続ｖｊ造を行う場合は、鋳塊の
不規則な揺れや振動が鋳塊表層の未凝因溶湯膜の均一１
つを著しく悪くし、υｊ型出りでの溶湯のブレークアラ
１−を起こしやすい。

鋳塊の揺れや振動を阻止するためにｒＧＩＪ塊のカイト
ロールを鋳型用ロ付近に設けても、ｖｊ型出ＩＩＩ端に
おける鋳塊の揺れや振動の１］止はきわめてむずかしい
。それは、鋳塊とダミーバーとのｍ合部の微小な厚さや
径のＡ目異が、接合部のカイ１−ロール通過時に振動を
生じ、その影響をうげて牛したｊ′）ｊ塊表面の凹凸が
、またガイド１コール通ノＩｉＳ時のυｊ塊の不規則な
振動発生の原因となるためであることが明らかになった
。

このような鋳塊の不規則な揺れや振動に基因する鋳型出
口端における溶湯のブレークアラ１−を防くためには、
鋳塊表面の凝固を鋳型出Ｉコより内側てイ冬了せしめる
ことによって可能である。しかしながらこのような方法
によっては、鋳塊表面に鋳型」二で新らたに核生成した
結晶による表面凝固殻が生成し、これが鋳型出口を出る
間に引っ掻きき１を生じ表面凝固殻の鋳塊表面にほぼ垂
直に発達し、た結晶粒界から、鋳塊表面に割れの発生を
起こし、やすいのみならず、鋳塊の表層の鋳壁面から成
長した凝固殻とシ１塊の鋳造方向に平行に成長したεル
塊の芯部を構成する一方向凝固帯の境界面に不純物やカ
スか集まり、ここに不純物の偏析層や気？魚を生ずるた
めに、このようにして鋳造された鋳塊は表層の研削なし
に最終製品にすることはむずかしい。

本発明は鋳塊表層にこのような鋳型上で核生成し、た結
晶からなる凝固殻を形成せしめることなしに表面のきわ
めて平ｆ＋ｉ美麗な完全な一方向凝固鋳塊を連続的に鋳
造できる方法及び装置を提供することを目自勺とするも
のである。

本発明者は、錫、亜鉛、アルミニウム、銅を用い加熱鋳
型を用いて平滑表面を有するシｊ塊の連続鋳造について
鋭意研究を行い、鋳塊の鋳型出口におりる不規則な揺れ
や振動を完全に防止し、溶湯のフレーク７′つｌ−の恐
れなく、表面凝固殻の形成なしに、表面平ｆ１１な一方
向凝固鋳塊をつるためには、鋳型出口端の内側形状と全
く同じ形状の黒鉛、耐火物、または金属からなる揺れ防
止用カイト型を鋳Ｊζすから出た未凝固溶湯が凝固を完
全に終ｒするに必要なだけの距離をおいて、υＳ型出１
−１に出来るだ（Ｊ近接して設け、鋳塊をしてこの中を
ｌ；ｔルさせることによって、ｎ８型出に１におけるｍ
ｊ塊の不規則な揺れや振動を完全に阻止し、溶湯のブレ
ーク′アウ１−なしに、表面の平滑美１氾な鋳塊が容易
に得られることを見出した。

以下本発明を添伺図面について詳述する。

第１図は本発明に係る棒状金属鋳塊を製造するための装
置Ｍｆの一態様を示す要部縦断面（１モ面図である。

（Ｏは溶湯保持炉で、その中の溶湯■の湯面は図に示さ
ない一般的丁段により可能な限り一定になるように保持
されている。■は成形用の中空加熱鋳型で、■の内蔵発
熱体の熱によって加熱される。

■は左右に移動することのてきる金属鋳塊の揺れ防止用
ガイド型でその中空部は■の加熱鋳型中空部と同一の断
面形状を有している。■は金属鋳塊ダミーで成形用の力
１１熱鋳ヘリ■がら引き出された金属鋳塊■は冷Ａｌ＋
スプレーｅ）から射出される冷却水によって冷却される
。（６）は金属鋳塊の引出用のピンチロールである３、 本発明によれば金属鋳塊ダミー■を加熱鋳型■の出ｒｌ
　Ｄ：ｊ、Ｉに位置せしめ、溶湯■と接触ぜしめると凝
固温度以上にイ呆たれた加熱鋳型■内す１各面をさけて
金属鋳塊ダミー〇）先端より凝固が開始される。

次いて金属鋳塊ダミー■をピンチロール■により右方に
引き出すことによって金属鋳塊■が得られる。金属鋳塊
■の凝固界面は、冷却速度が大きいと加熱鋳型■の中に
突出する。その際加熱鋳型■の内壁面での結晶の核生成
が起こらないように、加熱鋳型■の内壁の温度を内蔵発
熱体■に送る電流に７にってコン１−ロールすることに
よって、力［１熱鋳型（３）内壁との摩擦なしに金属鏝
１塊を引き出すことかできる１、加熱鋳型■の出口端を
出る金属鋳塊（？うの表面には未凝固溶湯膜６φ）が存
在し、加熱鋳型■の１ｈ外て凝固する。金属鋳塊０表面
は凝固を完ｒ−？＋−ると面ちに揺れ防止用カイト型■
を通って右方に移動する。

金属鋳塊■の先端は揺れ防止用ガイ１−型■によって不
規則な揺れや振動を完全に阻止されるために、加熱鋳型
■出目端における溶湯のブレーク７′つ１へを阻止する
ことができる。揺れ防１１−用カイ１〜型■は加熱鋳型
の出口端にできるだり近く設置することが望ましく金属
鋳塊■の表面の凝固か完ｒした位１４にヒラ１−できる
ように、図に示さない一般的手段によって、ム巳右に移
動できるようになっている。

第１図において、本発明の金属鋳塊の横向き大連ＬＭ　
ｄ、ｊ造について説明したが、本発明は上向き弐′、〜
、連続’１Ｊ＝）造及び下向き大連続鋳造においても、
加熱〜型出［１面外にガイド型を設け、加熱鋳型出１］
における金属鋳塊の揺れや振動を阻止することにより、
表面の平滑な金属成形体をうることができる。

また横向き大連続鋳造において上部開放の溝形の加熱鋳
型を用いる場合も、また、溝形または中空の揺れ防止用
ツノイド型を使用することによって表面の平滑な線状、
棒状、板状の金属鋳塊を容易にうることかできる。

本発明の方法を実施するに当って、加熱鋳型の出１１直
外に設ける揺れ防止用カイ１〜型は金属鋳塊との摩擦に
よって、金属鋳塊表面に引っ掻ききすの生じないものか
望ましく、内面を鏡面状態に什−にけた黒鉛、シリコン
カーハイｌ’、アルミナの如き耐火物、また錫の如き低
融点金属に７−」してはステンレス鋼の如き面１熱イ′
（金属を使用することができる。

融点の高い金属の連Ｈし鋳造のためには揺、１１防Ｉｈ
用カイト７（ＩＩをその外に銅製の冷却箱を設は冷却し
て用いることができる。また、カイ１〜型を複数の割型
で構成せしめることによって、その設置及び取りはずし
作業を容易にオることがてきる。ガイ１−型をｔけルし
て通る間にガイ１ル型内壁面との摩擦によって金属鋳塊
表面に鋳造方向に平行なこすりきずを４トすることがあ
るが、このようなきずは既に鋳塊が完全に凝固した後に
できたもので、新らたな結晶の核生成に伴う表面凝固殻
の形成を伴わず、表面凝固殻の形成に基因する塑性加］
二による表面割れの原因とはならない。このようなこ１
−りきずを防ぐためには、ガイド型内壁面に油性の潤滑
相を添加することがきわめて有効である。

本発明が特に従来の鋳塊の連続鋳造法に比してすぐれて
いる点は表面亀裂の恐れなく、表面が平滑美麗で、中心
偏析やガス気泡の少ない鋳塊が得られ、かつまた、一方
向凝固組織をイＪする金属及び合金の任意の断面形状の
金属鋳塊が連続的に製造することができることである。

本発明の方法によってｔ）られた任意の断面形状を有−
Ｃ）−るυｊ塊はそのまま何ら表面の手入れを行うこと
なしに最終製品として使用す“ることかできるのみなら
ず、極薄肉の板の圧延や極細線の線引きのための加工累
月の製造にきわめて好適な方法である。すなわら、表層
に加工性の悪い表面凝固殻を有せず加工性のすぐれた完
全な一方向凝固組織の鏡面鋳塊が得られるためで、全く
の表面研削なしに塑性加工をあたえる鋳塊が（−）られ
る点で本発明は画期的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る揺れ防止用ガイド型を設けた横向
き式連続鋳造装置の一つの態様を示す要部縦断面正面図
である。 １　溶湯保持炉　２　溶湯 ３　加熱鋳型　４　発熱体 ５　揺れ防止用カイト型　６　金属鋳塊ダミー７　金属
鋳塊　８　冷却スプレー ９　ピンヂロール　１０　未凝固溶湯膜第１ｍ 手続補正書（方式） ％式％ １　事件の表示 昭和５８年特許願第１９６０２０号 ２　発明の名称 へ４−ントＩメー＋１呵ノア４−ｈべり、ノう′−私り
Ｉ）を−２？１り平滑表面を有する金属鋳塊の連続鋳造
法及び装置３　補ｊＥをする者 事件との関係　特許出願人 ６　補正の内容 タイプ即用による前書及び間約１書の浄ソ）（別紙の通
り内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１＋　＝端から溶湯を供給し他端から連続的に金属鋳
   塊を得るための、加熱鋳型の出目端直外で鋳塊の表面を
   凝固せしめたのちに揺れ防止用ガイド型内を通過せしめ
   ることを特徴とする、金属鋳塊の連続鋳造法 （２）　加熱鋳型の出口直外または近傍に鋳塊の揺れ防
   止用ガイド型を設けることを特徴とする金属鋳塊の連続
   鋳造装置 （３）加熱鋳型の出口面外または近傍に設６−する鋳塊
   の揺れ防止用ガイド型が、シミ塊の鋳造方向に平行に移
   動可能なことを特徴とする’ｌ”＋、ｉ’ｌ−請求の範
   囲第２項記載の連続鋳造装置 （４）鋳塊の揺れ防止用ガイド型が複数の割型がら構成
   されることを特徴とする！１′＆γ１請求の範囲第２項
   記載の金属鋳塊の連続鋳造装置６