JPS61154736A - 水平連続鋳造装置 - 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】 （技術分野） 本発明は水平連続鋳造装置に係り、特に小径棒の製造に
適した水平連続鋳造装置を提供するものである。

（従来技術） 従来から、所定の金属溶湯、例えばアルミニウム（Ａｎ
り又はその合金の溶湯から、ビレット、スラブ等の鋳塊
を連続的に製造するために、例えば特開昭５７−１３９
４４８号公報等に示される如き、筒状の鋳型を水平方向
に配置した、水平連続鋳造装置と称される連続鋳造装置
が考えられている。すなわち、そのような水平連続鋳造
装置にあっては、水平方向に配置された筒状の水平鋳型
の一方の側にタンディツシュが設けられ、該タンディツ
シュ内に収容されたＡ／！又はその合金からなる所定の
溶湯がバッフルプレートの開口部を通じて鋳型に供給さ
れるようになっている。また、かかる鋳型は、その周囲
に設けられた冷却水室内を流通せしめられる冷却水にて
冷却され、それによって供給される溶湯を冷却、凝固せ
しめ、そしてかかる凝固によって得られる鋳塊は、テー
ブル（ローラ）及びピンチロール等を介して、連続的に
水平方向に取り出されるようになっている。また、鋳型
から出る鋳塊の完全な凝固を図るため、該鋳型の他方の
側の鋳塊出口部分に、前記冷却水室に通じる噴出口が設
けられ、該噴出口を通じて噴出する冷却水にて、更なる
冷却が行われるようになっている。

ところで、このような水平連続鋳造方式にあっては、鋳
型内の伝熱が重力の影響を受けて、鋳型上下面で差を生
じ、それによって製品形状に、更には製品品質等に大き
な問題を惹起しているのである。例えば、得られる鋳塊
の鋳型上下面に相当する部位の間には、鋳肌の品質に著
しい差が惹起されるようになるのである。この対策とし
て、従来では、タンディツシュから鋳型に導かれる溶湯
の供給量を制御するバッフルプレートの開口部（溶湯供
給口；ゲート）を下の方に設けたり、その形状に工夫を
加える等の手段を講じて、上下共一様な鋳肌となるよう
にしているが、一般には、鋳塊径の１）５〜ｌ／１０の
径の孔の溶湯供給口をバッフルプレートの下部側に配置
する例が多い。

（解決課題） しかしながら、このような従来の対策は、バッフルプレ
ートの構造を複雑なものと為し、またその鋳型に対する
位置決めや配置を困難なものと為し、更には材質毎に最
適長さが異なる鋳型に応じて、バッフルプレートの開口
部の形状や構造等も検討を加える必要がある他、特に小
径サイズの鋳塊の鋳造に際して、上述の如き溶湯供給口
を下部に設けたバッフルプレートを用いた場合において
は、ゲートのみのコントロールでは不十分であり、その
溶湯供給口を通過する溶湯の流速が大きくなり過ぎて、
その効果を期待することは出来ず、例えば上面側では凝
固が遅れて湯漏れを生じ、又下面側では凝固が強すぎて
著しいコールドシャフト（リップル状の鋳肌）を生ずる
のであり、それ故鋳肌の品質が著しく低下した鋳塊しか
得られないという問題があった。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる従来の問題を解決しよ
うとして為されたものであって、その特徴とするところ
は、所定の金属溶湯を、その溶湯収容炉の溶湯供給口を
通して、水平方向に配置した直接水冷鋳型内に導き、凝
固せしめて、所定の鋳塊を連続的に水平方向に取り出す
ようにした水平連続鋳造装置において、前記直接水冷鋳
型の周囲に設けられる冷却水室を上下に分割して、該鋳
型の軸方向における上部部位を冷却せしめる上部水室と
、その下部部位を冷却せしめる下部水室とをそれぞれ形
成し、該上部水室及び下部水室に対して、水量調整され
た冷却水をそれぞれ別個に供、給せしめ得るようにした
ことにあり、これによって上下の非対称凝固を緩和せし
めて、得られる鋳塊の上下の鋳肌の差を効果的に改善せ
しめ得たのである。

なお、かかる本発明にあっては、前記直接水冷鋳型は、
前記上部水室に対応する部位よりも前記下部水室に対応
する部位において、より低い熱伝導率を有するように構
成されていることが望ましく、例えば下部水室に対応す
る部位の外周面（水室側周面）に断熱材料にて構成され
る断熱層を設けて、かかる下部水室に対応する部位の熱
伝導率を低下せしめるようにすれば、凝固範囲の広い合
金についても、その鋳塊の有効な水平連続鋳造を行うこ
とができるのである。

また、このような下部水室に対応する部位において熱伝
導率が低下せしめられた鋳型構造の他の例としては、銅
の如き熱伝導性の良好な材料からなる内筒と、該内筒材
料よりも熱伝導率の低い、例えば鉄等の材料からなる外
筒とから、一体的に構成された二重筒構造を有し、且つ
該内筒が前記上部水室に対応する部位において他の部位
よりも肉厚が厚くされている一方、該外筒が前記下部水
室に対応する部位において他の部位よりも肉厚が厚くさ
れている構造を採用することができ、更にはそのような
直接水冷鋳型が、前記下部水室に対応する部位の少なく
とも一部において、該鋳型の構成材料よりも熱伝導率の
低い材料、例えば黒鉛等にて構成された、前記溶湯に接
する鋳型面を有する構造とすることも可能である。

（実施例） 以下、本発明の構成を更に具体的に明らかにするために
、本発明の実施例を、図面に基づいて更に詳細に説明す
ることとする。

先ず、第１図及び第２図において、１０は、ＡＥ若しく
はその合金等からなる所定の金属溶湯１２を収容する溶
湯収容炉としての保温炉であり、その下部に設けられた
溶湯供給口１４に対して、鋳型装置１６が、その軸心が
略水平方向となるように取り付°けられている。この鋳
型装置１６は、銅等の金属材料からなる筒状の鋳型本体
１８を有ｊしており、又この鋳型本体１８の上流側（保
温炉１０側）の開口部には所定長さにわたって断熱筒体
２０が嵌着されている。

そして、この鋳型装置１６の鋳型本体１８の外周部には
、同様な筒状形状をなす水室形成部材（ジャケット）２
２が装着され、該鋳型本体１８と該水室形成部材２２と
の間に密閉された環状の水室を形成している。そして、
この環状の水室は、第２図に示されるように、左右対称
に位置して軸方向に伸びる２枚の分割板２４．２４によ
って上下に２分割され、これにより鋳型本体１８の軸方
向における上部部位を冷却せしめる上部水室２６とその
下部部位を冷却せしめる下部水室２８とが、それぞれ形
成されている。この形成された上部水室２６は、２枚の
分割板２４．２４間が鋳型本体１８の軸心を中心として
略１２０°の位相差をもって配置されているところから
、下部水室２８よりも小さな面積において、鋳型本体１
８を外側から冷却せしめるようになっている。

なお、かかる上部水室２６と、下部水室２８とは、鋳型
本体２８と水室形成部材２２との間に同心的に配置せし
められた円筒状の整流板３０によって内外に２分割され
て、外側上部水室２６ａ及び内側上部水室２６ｂ；外側
下部水室２８ａ及び内側下部水室２８ｂを、それぞれ形
成している。

また、そのような円筒状の整流板３０には、それぞれ複
数個の連通孔３２が設けられ、外側上一部水室２６ａを
内側上部水室２６ｂに、又外側下部水室２８ａを内側下
部水室２８ｂに、それぞれ連通せしめている。

そして、上部水室２６及び下部水室２８のそれぞれの周
方向の中央位置に位置するように、水室形成部材２２に
は、第一の給水口３４及び第二の給水口３６が設けられ
ており、それら給水口３４゜３６を通じて、それぞれ水
量調整された冷却水が、上部水室２６及び下部水室２８
に別個に供給され、更に整流板３０の連通孔３２を通じ
て外側水室（２６ａ、　　２８　ａ）から内側水室（２
６ｂ、２８ｂ）に導かれた後、鋳型本体１８の底部角部
に設けられた噴出口３８を通じて、鋳型本体１８の内孔
から取り出される凝固鋳塊４０に対して噴出せしめられ
、それが直接的に冷却、凝固せしめられるようになって
いる。

また、下部水室２８の内側下部水室２８ｂの内側壁を構
成する鋳型本体１８の水室側表面には、耐火、断熱性の
無機繊維等からなる断熱材層４２が所定厚さで設けられ
、／ｌテープ等の固定部材４４にて固定せしめられて、
上部水室２６に対応する鋳型本体１８の部位よりも下部
水室２８に対応する鋳型本体１８の部位において、該鋳
型本体１８がより低い熱伝導率となるように構成されて
おり、これによって鋳型本体１８の内壁面にて、金属溶
湯１２に対して下部水室２日側よりも上部水室２６側に
おいて、より強く冷却せしめられるようになっている。

なお、鋳型本体１８には、潤滑油供給路４６が設けられ
ており、この潤滑油供給路４６を通じて所定の潤滑油が
供給されるようになっている。この潤滑油供給路４６は
、円環状の二つの潤滑油溜り４８ａ、１８ｂを有し、こ
れによって供給された潤滑油を鋳型本体１日の周方向に
分配せしめ、そして断熱筒体２０と鋳型本体１８との間
の隙間から鋳型本体１８の内壁面（鋳型面）に導かれ、
該鋳型本体１８の前記金属溶湯１２の凝固個所に供給さ
れるようになっている。

従って、このような構造の装置にあっては、鋳型本体１
８の外周部に設けられる冷却水室が、上下に分割されて
、上部水室２６と下部水室２８として形成され、そして
それら水室に、水量調整された冷却水がそれぞれ別個に
供給せしめられ得るようになっているところから、保温
炉１０の溶湯供給口１４から導かれるｉａ若しくはその
合金等の所定の金属溶湯１２が、鋳型装置１６の鋳型本
体１日内にて冷却されて、凝固せしめられるに際して、
惹起される上下非対称凝固が効果的に緩和され、以て均
一な鋳塊４０が鋳造され得るのである。

すなわち、水平連続鋳造にあっては、形成される鋳塊４
０の下部部分は、重力により鋳型本体１８の鋳型面（内
壁面）との接触がその上部部分よりも良く、それ故凝固
が強く、その下部部分と上部部分の凝固のバランスが悪
くなるのであるが、これを、本発明にあっては、分割さ
れた上部水室２６と下部水室２８にそれぞれ流通せしめ
られる冷却水量を上下で変えることによって、効果的に
解消乃至は緩和しようとするものである。

なお、本発明者の実験によれば、一般に、上部水室２６
には１３〜１５６／分程度の冷却水量が、また下部水室
２８には７〜１０１／分程度の冷却水量が供給せしめら
れるように選択された。尤も、この流量の範囲は、鋳造
される金属溶湯１２の合金の種類によって多少異なるこ
ととなる。

また、上側の鋳型装置１６の鋳型本体１８には、その下
部水室２８に対応する部位の水室側周面に断熱材層４２
が設けられ、これによって上部水室２６に対応する鋳型
部位よりも下部水室２８に対応する鋳型部位において、
より低い熱伝導率が実現されるようになっているために
、上記の如き二つの水室２６．２８に対する冷却水量の
調整に加えて、鋳型本体１８の鋳型内壁面からの溶湯１
２に対するより一層有効な冷却量のコントロールが可能
となり、上部と下部の凝固バランスを効果的に取り得て
、特に凝固範囲の広い合金の鋳塊の製造が可能である。

なお、このような断熱材層４２を構成する断熱材料とし
ては、１　ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・°Ｃ以下の熱伝導率を
有する材料を使用することが望ましいが、２その材質と
しては例示の如き耐熱、耐火性の無機繊維の如き断熱材
のみならず、耐熱性エチレン樹脂（０、４ｋｃａｌ／ｍ
−ｈｒ　・’Ｃ）の如き樹脂材料であッテも、耐熱性で
あり且つ所望の断熱効果を有する限りにおいて、使用可
能である。

さらに、かかる断熱材層４２の形成による鋳型本体１８
に対する熱伝導率の制御は、また第３図乃至第６図に例
示の如き構造によって、代替せしめることも可能である
。すなわち、第３図及び第４図においては、鋳型本体１
８の筒状部分が一体的な二重筒構造とされると共に、純
銅等からなる熱伝導性の良好な材料から形成された内筒
５２が、前記上部水室２６に対応する部位において、他
の部位よりも肉厚が厚くされており、また該内筒材料よ
りも熱伝導率の低い材料、例えば鉄、黒鉛、Ｃｕ−１０
％Ｎｉ等からなる外筒５４が、前記下部水室２８に対応
する部位において、他の部位よりも肉厚が厚くなるよう
に構成されており、これによって上部水室２６部位にお
いては熱伝導率が高（なる一方、下部水室２８部位にお
いては熱伝導率が低くなるようにされているのである。

また、第５図及び第６図に示される例にあっては、鋳型
本体１８の内壁面に、その軸方向にそって鋳型構成材料
よりも熱伝導率の低い黒鉛からなる黒鉛インサート５６
が、前記下部水室２８に対応する鋳型部位の少なくとも
一部において設けられて、鋳型内壁面を構成している。

このような黒鉛インサート５６の設置によっても、鋳型
本体１８の前記下部水室２８に対応する部位の熱伝導率
を低下せしめることが可能となるのである。

なお、これらの実施例において、下部水室２８に対応す
る部位の熱伝導率を低下せしめるための材料としては、
一般に、鋳型構成材料としての銅ベースに対して、１／
３〜１／１０程度の熱伝導率を有する材料を用いること
が望ましい。

以上、本発明の実施例に基づいて、本発明の構成につい
て具体的に説明してきたが、本発明が、かかる例示の具
体例にのみ限定して解釈されるものでは決してなく、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
基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた形態で
実施され得るものであり、本発明が、そのような実施形
態のものをも含むものであること、言うまでもないとこ
ろである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、鋳型の周囲
に形成される冷却水室を上下に分割して、鋳型の上部部
位と下部部位との冷却度合を変化せしめ得るように為し
、これによって水平連続鋳造における鋳塊の上下の非対
称凝固を効果的に緩和せしめて、鋳肌や鋳塊組織等の上
下差を解消せしめ、以て均一な鋳塊を鋳造し得るように
したものであって、そこに本発明の大きな工業的意義が
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う水平連続鋳造装置の一例を示す要
部断面説明図であり、第２図は第１図におけるＩＩ−ｎ
断面図である。また、第３図及び第５図は、それぞれ本
発明にて用いられる鋳型本体の他の例を示す筒状部断面
図であり、第４図及び第６図は、それぞれ第３図及び第
５図における■−■断面及びＶｌ−ＶＩ断面を示す説明
図である。 １０：保温炉　　　　　１２：金属溶湯１４：溶湯供給
口　　　１６：鋳型装置１８：鋳型本体　　　　２０：
断熱筒体２２：水室形成部材　　２４：分割板 ２６：上部水室　　　　２８：下部水室３０：整流板　
　　　　３２：連通孔 ３４：第一の給水口　　３６：第二の給水口３８：噴出
口　　　　　４０：鋳塊 ４２：断熱材層 出願人　住友軽金属工業株式会社 第１図 第２図 第５図　　　　　　　第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の金属溶湯を、その溶湯収容炉の溶湯供給口
   を通じて、水平方向に配置した直接水冷鋳型内に導き、
   凝固せしめて、所定の鋳塊を連続的に水平方向に取り出
   すようにした水平連続鋳造装置において、 前記直接水冷鋳型の周囲に設けられる冷却水室を上下に
   分割して、該鋳型の軸方向における上部部位を冷却せし
   める上部水室と、その下部部位を冷却せしめる下部水室
   とをそれぞれ形成し、該上部水室及び該下部水室に対し
   て、水量調整された冷却水をそれぞれ別個に供給せしめ
   得るようにしたことを特徴とする水平連続鋳造装置。
2. （２）前記直接水冷鋳型が、前記上部水室に対応する部
   位よりも前記下部水室に対応する部位において、より低
   い熱伝導率を有するように構成されている特許請求の範
   囲第１項記載の水平連続鋳造装置。
3. （３）前記直接水冷鋳型が、前記下部水室に対応する部
   位の水室側周面に、断熱材料にて構成される断熱層を有
   する特許請求の範囲第２項記載の水平連続鋳造装置。
4. （４）前記直接水冷鋳型が、熱伝導性の良好な材料から
   なる内筒と、該内筒材料よりも熱伝導率の低い材料から
   なる外筒とから、一体的に構成された二重筒構造を有し
   、且つ該内筒が前記上部水室に対応する部位において他
   の部位よりも肉厚が厚くされている一方、該外筒が前記
   下部水室に対応する部位において他の部位よりも肉厚が
   厚くされている特許請求の範囲第２項記載の水平連続鋳
   造装置。
5. （５）前記直接水冷鋳型が、前記下部水室に対応する部
   位の少なくとも一部において、該鋳型の構成材料よりも
   熱伝導率の低い材料にて構成された、前記溶湯に接する
   鋳型面を有する特許請求の範囲第２項記載の水平連続鋳
   造装置。