JPS6135330Y2

JPS6135330Y2 -

Info

Publication number: JPS6135330Y2
Application number: JP17208482U
Authority: JP
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1982-11-12
Publication date: 1986-10-14
Also published as: JPS5977543U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、アルミ、アルミ合金、銅あるいは胴
合金の鋳造に用いられるレベルポア鋳造設備に関
するものである。

従来、例えばアルミ合金のレベルポア鋳造用と
して第１図に示す鋳造設備が用いられている。そ
して、この鋳造設備の鋳型２１は、環状中空体で
ある冷却鋳型２２と、この内周面の上部に内周面
が面一となるように嵌合させた円筒状の黒鉛スリ
ーブ１３とからなり、また前記中空状の内部は通
水室２３となつており、冷却水が供給され、循環
するとともに、冷却鋳型２２の内周面下端部に形
成した多数の孔より噴射されている。

さらに、鋳型２１上には、金属製あるいは耐火
物製の板状体であるリング２４を介して、環状の
断熱溶湯受槽（以下、ヘツダーという。）２５が
位置し、ヘツダー固定用板２６、ヘツダー固定棒
２７、締め付け用ボルト２８により、ヘツダー２
５と鋳型２１とが一体化されている。

そして、図示しない炉より溶湯供給樋を経て、
ヘツダー２５内に溶湯２９が供給され、冷却鋳型
２２の底部より、冷却水で冷却されつつ鋳塊１１
が引抜かれる。

この鋳型２１は、黒鉛スリーブ１３による固体
潤滑を利用することにより、潤滑剤を不要とする
ものである。

しかしながら、この鋳型２１を用いて銅合金
（例えば、JIS規格C7060，C7050，C6872等の合
金）を連続鋳造した場合、以下の不具合が発生す
る。

すなわち、鋳造条件（例えば、鋳造温度、鋳造
速度等）、あるいは黒鉛スリーブ１３の長さ、肉
厚等が不適当な場合、溶湯２９が冷却されて形成
される鋳塊１１は、第２図に示すようにヘツダー
２５の下端から成長する場合がある。このように
して形成される鋳塊１１は、ヘツダー２５の表面
部との反応等によりヘツダー２５の下端に固着
し、鋳塊１１が円滑に降下するのを妨げる抱束力
を発生させる。このような抱束力が発生する要因
としては、この他に、例えばヘツダー２５と鋳型
２１との間の湯さし（第３図中記号Ｂにより示
す。）、鋳塊１１の黒鉛スリーブ１３への固着、あ
るいは鋳塊１１の収縮量不足による黒鉛スリーブ
１３と鋳塊１１との間の摩擦低抗等がある。連続
的に降下しようとする鋳塊１１に対するこのよう
な抱束力は、高温で比較的脆弱な鋳塊１１内に上
下方向の張力を発生させ、鋳塊１１を破断させる
ことになる。その結果、鋳塊表面に割れ、あるい
は割れ部分からの溶湯２９のしみ出しによる湯だ
れ等を発生させたり、極端な場合には湯もれ、あ
るいは鋳塊１１の降下不能による鋳造停止を引き
起すことになる。

以上のように、鋳塊１１の形成開始位置をヘツ
ダー２５の下端にもつてくることは良好な結果を
もたらさない。

一方、前記開始位置をヘツダー２５内にもつて
きた場合、第４図に示すように鋳塊１１の表面割
れ（図中記号Ｃにより示す。）等の欠陥が発生し
て、好ましい結果が得られないということも周知
である。

したがつて、レベルポア鋳造においては、鋳鬼
１１の形成開始位置をヘツダー２５の下端以下に
調整、制御することが重要な要件となる。

そこで、これを実現するために前記のように、
ヘツダー２５と鋳型２１との間にリング２４を挿
入した例もあるが、その効果は十分とはいえな
い。このため、第５図に示すように黒鉛スリーブ
１３の背面に直接面するように環状溝３１を設け
て、黒鉛スリーブ１３による奮熱量を低減するこ
とにより、鋳塊１１の形成位置を制御する鋳型３
０が考案されている。

しかしながら、この鋳型３０は、実際に操業す
るうえで、以下の不具合が生じ易い。

(1) 前記鋳型３０は、その内部で溶湯２９の凝固
時に発生する表面欠陥（例えば、汗、再溶融に
よる逆偏析）を防止するため、従来の銅の連続
鋳造用鋳型に比べて比較的短いものとなつてい
る。斯る短い鋳型３０を使用する場合、潤滑等
を目的として冷却鋳型３２の内壁に装着される
黒鉛スリーブ１３も当然短くなる。通常、黒鉛
スリーブ１３は高寸法精度の加工により、冷却
鋳型３２に機械的に嵌合もしくは焼きばめされ
るのであるが、黒鉛スリーブ１３からの奮熱量
を十分確保し、かつ黒鉛スリーブ１３を強固に
冷却鋳型３２と結合しておくという目的のため
には、焼きばめによるのが好ましい。そして、
この目的のためには、前記のように短い鋳型３
０を用いる場合は焼きばめ代を十分に確保する
必要があり、好ましくは黒鉛スリーブ１３の外
周面全面を焼きばめ代とし、かつ前述のように
鋳型上部の奮熱量を制御できるようにするのが
よい。

ところが、第５図に示す環状溝３１を設ける
方法では、奮熱量の制御は可能としても、焼き
ばめ代を十分に確保できないという難点を有し
ている。

(2) 前述のヘツダー２５と鋳型３０との間への溶
湯２９のさし込もを防止するためには、ヘツダ
ー２５と黒鉛スリーブ１３との間に間隙が生じ
ないようにヘツダー固定用板２６、ヘツダー固
定棒２７により、ヘツダー２５を鋳型３０に強
く密着するように締め付ける必要がある。この
時、黒鉛スリーブ１３には、リング２４を介し
て、ヘツダー２５より圧縮、せん断等の力が作
用する。通常、この締め付けは作業者が手動で
行うのであるが、第５図に示すように、黒鉛ス
リーブ１３の上部は背面から支持されていない
ため、締め付け過ぎると高価な黒鉛スリーブ１
３が破損してしまうことになる。

また、奮熱量制御上、黒鉛スリーブ１３を薄
くしたり、環状溝３１の幅あるいは深さを大き
くとつた時には、環状溝３１部分の黒鉛スリー
ブ１３の強度の低下もしくは、前記圧縮、せん
断等の力の増加により、一層この傾向が助長さ
れ、黒鉛スリーブ１３の破損頻度が増加するこ
とになる。

(3) 奮熱量制御上、比較的薄い黒鉛スリーブ１３
を使用した場合、背面からの支えが無いため、
鋳型組立て時等の取扱い中に衝突等により破損
し易く、また鋳造初期、注湯流の衝突、熱シヨ
ツク等により亀裂あるいは破損事故が起り易
く、さらに亀裂、割れを生じた時に芯ずれや起
り易く、軽度の破損でも鋳造の継続ができなく
なる等の不都合が発生する。

本考案は、斯る不具合を克服すべくなされたも
ので、内周面に黒鉛スリーブを有する冷却鋳型を
上部鋳型と下部鋳型に分割し、その分割面に断熱
層を形成する一方、下部鋳型にのみ冷却用の通水
室を設け、 (1) 鋳型上部での奮熱量を制御可能とすることに
より、鋳造時の割れ等の表面欠陥の発生を防
ぐ。

(2) 黒鉛スリーブの焼きばめ代を確保することに
より、黒鉛スリーブの鋳型への装着を確実かつ
安定なものとする。

(3) 黒鉛スリーブを背面から補強することによ
り、鋳造時あるいは鋳型取扱い時の黒鉛スリー
ブの割れ、亀裂等の破損を低減もしくは防止
し、また、その破損を最小限に抑えることによ
り鋳造停止等の鋳造の失敗を低減する。

等を可能とするレベルポア鋳造設備を提供しよう
とするものである。

次に、本考案を一実施例である図面にしたがつ
て説明する。

第６図、第７図は、本考案に係るレベルポア鋳
造設備を示し、鋳型１の冷却鋳型２を除いて、他
は第１図に示すレベルポア鋳造設備と実質的に同
一構成からなり、対応する部分には同一番号を付
し説明を省略する。

図示するように、冷却鋳型２は上部鋳型３と下
部鋳型４に分割してあり、その分割面に挿入し
た、石綿、カオウールあるいはセラミツク板等よ
りなる断熱材５を介してボルト６により上部、下
部鋳型３，４が固定してある。

さらに、下部鋳型４の下部に環状の冷却水供給
管７を外嵌させることにより、この両者の間に通
水室８が形成してあり、冷却水供給管７に設けた
孔９より通水室８に冷却水を供給して、下部鋳型
４の内壁面を介して鋳塊１１を冷却するととも
に、下部鋳型４の内周面下端部に形成した孔１２
より冷却水を噴射して鋳塊１１を冷却している。

一方、下物鋳型４より上部鋳型３に伝わる冷却
効果は、断熱材５により弱められる。

したがつて、前記した如く（第５図参照）、黒
鉛スリーブ１３の背面に環状溝３１を設けた場合
に起こる、焼きばめ代の減少、ならびに黒鉛スリ
ーブ１３の背面補強部欠如による黒鉛スリーブ１
３の割れ、亀裂等の損傷、といつた不具合を全く
発生することなく、鋳型１の上部で奮熱量を制御
できるようになつている。

なお、冷却鋳型２の分割位置、断熱材５の幅、
厚みに関しては、鋳造する合金種、鋳造条件に応
じて、所望の断熱効果が得られるように適宜決め
ればよい。

ついで、第８図は本考案の他の実施例を示し、
鋳型１の上部の奮熱量をさらに積極的に制御でき
るようにしたもので、下部に断面凹形の環状溝１
５と環状溝１５内に配設した発熱体１６とを有す
るヘツダー１７を鋳型１の上部に設置してある。

発熱体１６としては、ニクロム線、カンタル線
等、市販の抵孔発熱体を使用すればよく、また、
発熱体１６の設置位置としては、発熱体１６の組
込み用の溝、穴等によるヘツダー１７自身の強度
低下のため、鋳型１の組立時にヘツダー１７が破
損する等のトラブルを起こさない限り、ヘツダー
１７下部の黒鉛スリーブ１３近傍が最も好まし
い。

発熱温度、発熱量に関しては、例えば鋳型１の
内径が210mmの場合、1000℃、２〜4KWが望まし
く、これ以上の発熱の場合には、奮熱量制御上の
効果がなく、また、これ以上の発熱の場合には目
立つた鋳塊表面改良の効果が得られず使用電力の
浪費となる。

さらに、ヘツダー１７の下部に発熱体１６を組
み込んだ場合、次のように付随的効果が発生す
る。

すなわち、レベルポア鋳造を開始する時、炉か
ら出湯された溶湯は、予め予熱された樋を通つて
ヘツダー１７内に注湯されるが、この時、ヘツダ
ー１７内に熱い溶湯が急激に注ぎ込まれるため、
熱シヨツク、熱応力等によりヘツダー１７に割
れ、亀裂等が発生し易い。斯る割れを防止するた
め、ヘツダー（例えば、第１図に示すヘツダー２
５）をバーナー等で予熱する方法も通常とられて
いるが、鋳造開始前の作業量の多い時期にこのよ
うな予熱作業を行うことは作業者にとつて大きな
負担となる。また、レベルポア法により、ホロー
ビレツトを鋳造する時には、ヘツダー内に中子が
挿入されたり、ヘツダー上部に中子固定用部材が
設置されたりするため、バーナー等による予熱装
置を挿入することはかなり煩しい作業となり、や
やもすれば、バーナー等により中子、鋳型１に組
み込まれた黒鉛スリーブ１３に傷をつけることに
なる。特に、小径のホロービレツトを鋳造する時
には、この傾向が著しくなる。

ヘツダー１７は、斯る問題を一挙に解決するも
のであり、作業者の負担を大きく低減するととも
に、それ自身の予熱効果をも有するものである。

また、ヘツダーの割れ、亀裂等の損傷を軽減、
防止するには、前記のような発熱体１６を用いる
と同時に、ヘツダーを一体ものの耐火物とせず、
上下に分割して熱応力を解放することも効果的方
法である。さらに、銅あるいは銅合金との反応性
が小さく、熱膨張量の小さい耐火物を選択するこ
とが必要である。

以上の説明より明らかなように、本考案によれ
ば、内周面に黒鉛スリーブを有する冷却鋳型を、
上部鋳型と下部鋳型に分割し、その分割面に断熱
層を形成する一方、下部鋳型にのみ冷却用の通水
室を設けている。

このため、本考案は、 (1) レベルポア法を行うに当り量も重要な因子の
一つである鋳塊の形成開始位置を調節、制御す
ることにより、割れ等の鋳塊の表面欠陥を低減
できる。

(2) 黒鉛スリーブの背面補強が十分行えるため、
焼きばめ代を確保して、鋳型への黒鉛スリーブ
の安定した装着ならびに安定した操作が可能と
なり、さらに、黒鉛スリーブの割れ、亀裂を低
減、防止して寿命の延長、鋳造失敗回数の低減
を図ることができる。

等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図は従来のレベルポア鋳造設備の
縦造面図、第２〜４図は第１図の鋳造設備による
鋳造状態を示す説明用の左半分の縦断面図、第６
図は本考案に係る鋳造設備の縦断面図、第７図は
第６図のＡ部拡大図、第８図は本考案の他の実施
例を示す縦断面図である。１……鋳型、２……冷却鋳型、３……上部鋳
型、４……下部鋳型、５……断熱材、８……通水
室、１３……黒鉛スリーブ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

溶湯供給樋を経て、内周面に黒鉛スリーブを有
する冷却鋳型上に設けた断熱溶湯受槽へ、溶湯レ
ベルを変えずに水平注湯するレベルポア鋳造設備
において、前記冷却鋳型を上部鋳型と下部鋳型に
分割し、その分割面に断熱層を形成する一方、下
部鋳型にのみ冷却用の通水室を設けたことを特徴
とするレベルポア鋳造設備。