JPS6127148B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳型用回転輪と無端ベルトにより形成
した鋳型内に金属溶湯を注湯して鋳塊を連続して
製造する連続鋳造方法に関するもので、特に鋳塊
の発汗現象を防止して鋳塊の品質及び性能の向上
を計つたものである。

一般に金属線材は周面に凹溝を設けた鋳型用回
転輪と、その一部周面と接動する金属無端ベルト
により、連続して鋳型を形成し該鋳型内に一端よ
り金属溶湯を注湯し鋳型周面に冷却水を噴射して
冷却凝固せしめ、鋳型の他端より連続して鋳塊を
取出し、これに連続熱間圧延と冷間伸線加工を加
えて造られている。このような鋳造工程におい
て、鋳型内に注入された金属溶湯はその初期に鋳
型自身の熱容量によつて多量の熱が奮われ、鋳型
内面に凝固穀（以下スキンと略記）を形成し、同
時にスキンの凝固収縮により鋳型との間に空隙を
生じ、鋳型内の断面形状より小さい相似形とな
る。続いて鋳型周囲に噴射した冷却水により鋳型
を介して冷却され、全域凝固して鋳塊となり鋳型
の他端より連続的に取出される。

凝固収縮により生じた空隙は鋳型内の鋳塊温度
が低下する間増加し続ける物理的現象であり、薄
いスキンが生成し始める鋳造初期の空隙は鋳型と
鋳塊間の熱伝達能を低下せしめるため、スキンか
らの熱抽出が不充分となり鋳塊品質を低下せしめ
る発汗現象を起す。発汗現象は凝固直後の高温の
スキンが内部の高温の熱により局部的に再溶解を
起し、内部溶湯やスキン中の低融点成分、即ち未
凝固の金属が内部の静圧によりスキン表面に粒状
に突出する現象であり、このような発汗部は脆く
なり現象の程度がある限界を越すと、熱間圧延に
おいて圧延割れを起し圧延材の品質を著しく低下
し、またその後の伸線加工においても断線事故の
原因となるばかりか、製品の機械的性能を劣化さ
せたり、変動させる等生産性や品質に悪影響を及
ぼす。

このような発汗現象を防止するため、従来は溶
湯の注湯温度、鋳造速度、鋳型温度（冷却水量）
等の鋳造条件を一定に保持して鋳造を行なつてい
るが、鋳造初期に発生する空隙は１／100〜１／
10mm程度であり、しかも鋳造は動的に行なわれる
ため、鋳型と鋳塊の接触具合、即ち鋳型の熱抽出
能が常に変動するところから鋳造された鋳塊には
しばしば発汗現象が生じていた。

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、発汗現象
を防止した連続鋳造方法を開発したもので、周面
に凹溝を設けた鋳型用回転輪と、その一部周面と
接動する金属無端ベルトにより連続して鋳型を形
成し該鋳型内に一端より金属溶湯を注湯し鋳型周
囲に冷却水を噴射して溶湯を冷却凝固せしめ、鋳
型の他端より鋳塊を取出す方法において、取出し
た鋳塊の厚さを連続的に測定し該厚さが鋳型内寸
法厚さに可及的に近ずくように鋳造作業にフイー
ドバツクして鋳造条件を制御することを特徴とす
るものである。

即ち一定の鋳造条件で連続鋳造した鋳塊厚さと
鋳塊表面の発汗に起因する欠陥点数との関係を調
べた結果、鋳塊厚さが大きい程欠陥点数が少なく
なることが判つた。例えば第１図は鋳型内寸法厚
さ50mmによりイ号アルミニウム合金を連続鋳造し
た場合の鋳塊厚さと発汗に起因する欠陥点数との
関係を示したもので、鋳塊厚さが大きくなると欠
陥点数が小さくなることが判る。また鋳塊厚（ｔ
mm）に影響を与える鋳造因子は注湯温度（CT
℃）と鋳型温度（MT℃）であり、これ等は次の
実験式の関係にある。

ｔ＝（７×10^-4CT＋50×10^-4 MT＋71.676）ＩＴ／６６０ 但しITは鋳塊温度（℃）を示す。

本発明はこれ等の関係から鋳塊厚さを連続的に
測定し、その結果を鋳造作業にフイードバツクし
て、鋳塊厚さが可及的に鋳型内寸法厚さに近ずく
ように鋳造条件を制御することにより、発汗のな
い健全な鋳塊を製造するもので、第２図に示すよ
うに周面に凹溝を設けた鋳造用回転輪１と案内回
転輪２間に金属無端ベルト３を掛廻し、プツシユ
ロール４により回転輪１の一部周面にベルト２を
接動させて鋳型５を連続的に形成し該鋳型５の周
囲に冷却ゾーン６を設けて鋳型５周囲に水を噴射
し鋳型５の一端に設けた注湯ノズル７により鋳型
５内に金属溶湯を注湯して冷却凝固せしめ、鋳型
５の他端より鋳塊８を連続的に取出し、これを厚
さ測定装置９に通して鋳塊厚さを測定し、該厚さ
が鋳型５の内寸法厚さに可及的に近ずくように鋳
造条件を制御するものである。尚図において１
０，１１は厚さ測定装置９の前後に設けたピンチ
ロール、１２は熱間圧延装置、１３は巻取り装置
を示す。

鋳造条件の制御としては注湯温度、鋳造速度又
は／及び鋳型温度（冷却水量）を制御するもので
ある。注湯温度は鋳造速度のみの影響を受けて変
化するもので、鋳造速度が速くなると保持炉等か
ら注湯部に至るまでの溶湯が流れる所要時間が短
かくなり、この間に大気或は移送樋等に吸収され
る熱量が減少し注湯部における溶湯温度が上昇
し、注湯温度が高くなる。しかし通常の操業では
鋳造速度を一定に保持するため、上記の如き影響
を受けることなく、注湯温度は設定温度に対し±
２℃の範囲内に制御されており、従つて鋳型温度
即ち冷却水量を制御することが望ましい。鋳型温
度は鋳型とスキンとの間に発生する空隙の量（厚
さ）により変化するため、冷却水量を減少させて
鋳型温度を高めれば空隙の量は減少し、鋳塊の厚
さは厚くなり、鋳型とスキンの接触度合が向上
し、凝固収縮を制御して健全なスキンが形成され
発汗現象が防止される。

鋳塊厚さ測定装置としては、例えば第３図に示
すように堅固な構造物１４に垂直に固定したシリ
ンダー１５にロツド１６を挿入し、該ロツド１６
の上部には水平に固定された軸１７の片端にガイ
ドロール１８を回転自在に取付け、被測定物の上
下変位により、その軌跡が上下に変化しても、常
に被測定物の下面に確実に接触するようにシリン
ダー１５と軸１７間にスプリング１９を介入す
る。軸１７のガイドロール１８と反対側の端部２
０に、該端部２０を支点とするアーム２１の軸１
７と直角に、ほぼ水平に設けアーム２１の一端を
シリンダー１５に取付けたフツク２２にスプリン
グ２３で接続し、アーム２１の他端を上方に押し
上げるようになつている。アーム２１の他端には
軸１７と平行に基準軸２４を固定し、該基準軸２
４の一端にガイドロール１８と同一軌道上に回転
自在に下部検知ロール２５を取付ける。下部検知
ロール２５の直上には基準軸２４と平行な水平軸
２７に上部検知ロール２６を回転自在に取付け、
基準軸２４と水平軸２７間に両軸２４，２７を上
下平行に維持する支持機構２８を取付け、該支持
機構２８を基準軸２４と直角に固定する。そして
基準軸２４と水平軸２７との間に支持機構２８と
平行に差動変位計２９を設けたもので、上部検知
ロール２６と下部検知ロール２５間の間隙、即ち
鋳塊の厚さの変化に比例した電位を発生する。

上記鋳塊厚さ測定装置によれば第４図ａ〜ｂに
示すように鋳塊８の軌跡８′が上下に変化した
り、うねつたり下向き又は上向き、或はこれ等を
合せた変化を起してもガイドロール１８は常に鋳
塊８下面に接触し、上下両検知ロール２５，２６
の鋳塊８との接触点を常に鋳塊８の長手方向を直
角に保持し鋳塊８の厚さを正確に測定することが
できるもので、ａは正常な場合、ｂは上方に変化
する場合、ｃは下向きに変化する場合、ｄは上向
きに変化する場合を示す。

本発明は鋳型から取出した鋳塊の厚さを上記測
定装置により連続的に測定し、鋳塊の厚さが鋳型
内寸法厚さに可及的に近ずくように、望ましくは
鋳型内寸法厚さの99.2％以上となるように鋳造作
業にフイードバツクして鋳造条件、特に冷却水量
を制御することにより鋳塊の発汗現象を防止して
鋳塊の品質向上、更には生産性の向上を計つたも
のである。

以下本発明を実施例について説明する。

第３図に示す鋳塊厚さ測定装置を用い、第２図
に示す連続鋳造方法によりAl−Si−Mg合金の連
続鋳造実験を行なつた。

鋳塊厚さ測定には図には示してないが、ピンチ
ロール１０の前方に鋳塊温度制御装置を設けて鋳
塊温度を450±５℃に制御して測定した。また鋳
型の冷却は冷却ゾーン６を図に示すように７分割
（６−１）（６−２）……（６−７）し、最終冷却
ゾーン（６−７）の冷却水量を増減して行なつ
た。その他の鋳造条件は次のようにして鋳塊の厚
さを49.6mm以上に制御した。

注湯温度 700±２℃ 鋳造速度 12.5ｍ／mm 冷却水量（６−１）〜（６−６）
55m³／hr 冷却水温 18〜25℃ 鋳型内法厚さ 50mm 連続して取出された鋳塊の厚さを厚さ測定装置
により連続的に測定し、５分毎に１回の周期で鋳
塊厚さを表示板に表示した。作業者はこれを見て
目標値の49.7mm以下、例えば49.65mmの場合に最
終冷却ゾーンの水量を約3.8m³／hrから約2.8m³／
hrに減少させた。その結果鋳型温度が130℃から
145℃に上昇し鋳塊厚さは49.7mmに回復した。こ
のようにして最終冷却ゾーンの冷却水量と鋳塊厚
さ及び鋳塊温度の関係を調べた。その結果を第５
図に示す。

次に上記鋳造実験に基づき、同様にして長時間
の連続鋳造を行なつた。その結果鋳塊厚さを
49.61〜49.92mmの範囲に制御することができた。
また得られた鋳塊について発汗現象に基づく欠陥
点数を調べた。その結果を従来の一定の鋳造条件
で鋳造した鋳塊の欠陥点数と比較して第６図に示
す。

図中Ａは本発明方法により連続鋳造した鋳塊の
欠陥点数、Ｂは従来方法により連続鋳造した鋳塊
の欠陥点数の経時変化を示したもので、図から判
るように従来方法では欠陥点数の平均値が53点
であるのに対し、本発明方法では欠陥点数の平均
値が24点と大巾に減少している。また従来方法
では欠陥点数の変動が非常に大きいのに対し本発
明方法では欠陥点数の変動も小さいことが判る。

実施例において、鋳塊厚さが49.6mm以上になる
ように制御した一実施例を示したものであるが、
第１図にもとずき鋳塊厚さが49.4mm以上の時欠陥
点数が80以下となり製品の品質上、何等問題はな
かつた事から鋳型内寸法50mmに対し鋳塊厚さ49.4
mm、その比を98.8％以上になるように制御すれば
よい。

以上鋳塊の厚さを連続測定してこれを表示し、
入手により最終冷却ゾーンの水量を増減させた
が、これに限るものではなく自動制御化してもよ
い。またAl合金の連続鋳造について説明したが
これに限るものではなくすべての金属、合金にも
適用することができるものである。

このように本発明によれば発汗現象を防止して
鋳塊品質を著しく向上し圧延加工時の割れ、伸線
加工時断線等を改善して生産性を向上し、更に製
品の機械的特性の低下及び変動等を改善し得るも
ので、工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法により連続鋳造した鋳塊厚さ
と欠陥点数との関係を示す説明図、第２図は本発
明方法の一例を示す説明図、第３図は鋳塊厚さ測
定装置の一例を示す原理図、第４図ａ〜ｄは第３
図に示す測定装置の作動状態を示すもので、ａは
鋳塊が正常走行の場合、ｂは上下に平行変位の場
合、ｃは下向きに変位した場合、ｄは上向きに変
位した場合を示す。第５図は本発明方法における
最終冷却ゾーンの冷却水量と鋳塊温度及び鋳塊厚
さの関係を示す説明図、第６図は本発明方法と従
来方法により連続鋳造した鋳塊の欠陥点数の経時
変化を示す説明図である。 １……鋳型用回転輪、２……案内輪、４……プ
ツシユロール、３……金属無端ベルト、５……鋳
型、６……冷却ゾーン、８……鋳塊、９……鋳塊
厚さ測定装置、１２……連続圧延機、１３……巻
取機、１８……ガイドロール、２５，２６……検
知ロール、２９……差動変位計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周面に凹溝を設けた鋳型用回転輪と、その一
   部周面と接動する金属無端ベルトにより、連続し
   て鋳型を形成し該鋳型内に一端より金属溶湯を注
   湯し、鋳型周囲に冷却水を噴射して溶湯を冷却凝
   固せしめ、鋳型の他端より鋳塊を取出す方法にお
   いて、取出した鋳塊の厚さを連続的に測定し、該
   厚さが鋳型内寸法厚さに可及的に近ずくように鋳
   造作業にフイードバツクして鋳造条件を制御する
   ことを特徴とする連続鋳造方法。 ２ 鋳造条件のうち冷却水量以外を一定に保持し
   て冷却水量を制御する特許請求の範囲第１項記載
   の連続鋳造方法。 ３ 鋳塊厚さの鋳型内寸法厚さの98.8％以上に制
   御する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の連
   続鋳造方法。 ４ 鋳型より取出した鋳塊上面と下面に検知ロー
   ルを接触させ、両ロール間に差動変位計を設け、
   両ロールの少なくとも一方に鋳塊の変位に追従す
   るガイドを取付け、両ロールの鋳塊との接触点を
   鋳塊長手方向と直角に保持して鋳塊厚さを測定す
   る特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載
   の連続鋳造方法。