JPS62267047A - 低融点金属鋳造用湯口 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウムなど比較的低融点の金属の連続
鋳造装置における。・湯口１こ関するものであ机従来の
技術 アルミニウム等の低融点金属の連続的な鋳造法には種々
の方式があるが、現在世界的に最も箸及しているのは、
ホントトップ鋳造である。このホラ））ノブ鋳造の場合
を例にとって連続鋳造装置における湯口とその付近の構
造を第２図および第３図により説明すると、分配樋２１
を経由して供給された溶湯２２は１旦リング状の湯口２
３（その一部か切欠か汽て湯道２４になっている）に入
ったのち鋳型２５に送られる。

鋳型２５に入った溶湯２２は、鋳型２５の頂部にある加
圧空気分配溝２６を経由して噴出する加圧空気および潤
滑油分配溝２７を経由して噴出する潤滑油により、鋳型
２５と非接触の状態を保って下降しながら冷却される。

さらに、鋳型２５の冷却水を兼ねた冷却水２８が噴射さ
れることによりｔ点以下に冷却されて、９１１１２９と
なる。このような連続鋳造装置において、湯口はなるべ
く断熱性がよく、溶湯の浸透を受けず、かつ表面性状を
長期間一定に保ち得る高度の耐久性を有するものである
ことが要求される。すなわち、−・か；こ耐久匹がよく
ても断熱性のよくない材料からなる湯口を用いて連続鋳
造を行うと、湯口通過中の・溶湯温度の低下が著しくな
り、鋳型に入った溶湯の固化開始ライン（第３図におい
て位置Ｔにある）が湯口側に上昇し過ぎるいわゆるフリ
ーズバンク現象を起こし、上述のような連続鋳造を円滑
に行うことかで−きなくなり、鋳造品の品質も劣るもの
となる。この現象を避けるために；３湯温度を上げるこ
とは、熱エネルギーコストを増加させ、また鋳造装置構
成部材をより耐熱性のよいものとすることを必要とし、
さらには溶湯からの酸化物生成を著しく促進して製品品
質の低下を招くなど、多くの不都合があり、好ましくな
い。また、溶湯と接触する部分およびその下方の加圧空
気や潤滑油と接触する部分くこの発明では、これらの部
分全体を指す意味で溶湯等接触部という）は、苛酷な使
用条件にさらされるため一般的な断熱材では亀裂を生じ
易い。

そして一旦亀裂が生じると、加圧空気や潤滑油の漏れを
生じ、これら鋳造助材の作用が不安定になるか呟第３図
に現われているような溶湯から鋳塊への変化が一様かつ
最適の位置において生しなくなり、鋳肌その池の製品品
質の著しい劣化を招くことになる。

従来、この湯口としては石綿繊Ｍｔによって補強された
トバモライト系ケイ酸カルシウム質成形体が、比較的良
好な適性を有するため、早くから使われてきた。しかし
ながら、環境衛生上の理由から石綿繊維含有製品が好ま
れなくなったことと、約７５０　’（：以下の温度でし
か使用できないことにより、石綿繊維を含まず、しかも
よりすぐれた耐熱性を有する湯口が要望されるようにな
った。特公昭５’Ｌ４９５０７号公報には、このような
要望に答えるために発明されたゾ／ドライド質ケイ酸カ
ルシウム質成形体が開示されている。この成形体は、石
綿繊維を含まず、且つ一般的な使用条件においては約８
５０°Ｃまでの使用が可能なことを特長とするが、この
成形体ら、上述のような連続鋳造装置の湯口として使っ
た場合の耐久性については、まだ満足できるものではな
かった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、従来の低融点金属鋳造用湯口における上記問
題点を解決し、高度の耐久性と断熱性を兼備することに
より長期間安定した鋳造を可能にする湯口を提供しよう
とするものである。

問題点を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明において採択された手
段は、耐熱性および耐スポール性がよく溶融金属に濡れ
難い高密度材料からなる肉厚の小さい成形物により溶湯
等接触部を構成し、上記成形物の背面側に該背面を覆う
断熱性成形物を取付けるという、複合構造を採用するこ
とにある。

二の発明による低融点金属鋳造用湯口で溶湯等接触部を
構成する成形物の材料としては、熱伝導率は高くても、
密度が約１　　ｇ７ｃ−以上の緻密な組織を持ち、溶湯
に濡れ難く、強度、耐熱性および耐久ポール性（加熱に
よる亀裂の発生し！９！さ）のよいものが選ばれ、その
好ましい具木例としては窒化ケイ素、フーノエライト、
炭化ケイ素、リチウムアルミノケイ酸塩等からなるセラ
ミックス、あるい（まアルミナセメント−ウオラストナ
イト複合材などがある。この成形物は、必要な強度を有
する範囲で、なるべく肉厚の小さい（好ましくは厚さが
約０．５〜１１）１１１１１１の）、殻状に乍られるこ
とが望ましい。

溶湯等接触部の背面側（溶湯接触面の反対側）に取付け
る断熱性成形物としては、断熱性と耐熱性のよいケイ酸
カルシウム質成形本、なかで１密度が０，４〜１　、　
Ｉ’）　６７ｃ口）”　（特に好ましくは（１，Ｇ−＋
３．８５　Ｈ７’ｃ＋＋１″′）のちのか適当であるか
、これに限られるわけではない。この断熱性成形物とし
て好ましいものの例は、ケイ酸カルシウムか実質的にゾ
ノトライトか炭素繊維により補強されたゾノトライト質
成形体は、それ単独で湯口を構成しても全体破壊につな
がる大きな亀裂を生じ難く、すぐれた耐久性を示すから
、本発明の湯口に用いても卓越した耐久性を示す。

溶湯等接触部を構成する成形物とその背面側に取付ける
断熱性成形物とは、相互に固着したり全体にわたって密
に嵌合させたすせず、熱）膨張による変形がそれぞれ独
立に可能なようにしておくことが望ましい。一般に上記
二つの成形物を熱膨張率の等しい材料で構成することは
困難であるから、両者が密着しているときは溶湯等接触
部構成材の熱膨張が断熱性成形物に大きな応力を及ぼし
て亀裂を生ヒさせることがあるからである。このため、
両成形物の半径方向接触部だけは密着させず、小さな空
隙を設けておくとよい。この空隙部には、空隙部を設け
ることにより両成形物の相対的配置に狂いが生じ易くな
るのを防ぐため、耐熱性無機繊維製の布、紙またはフェ
ルトなどからなる゛可圧縮性充填物を存在させてもよい
。

咋−■ 本発明の湯口において、；８湯等接触部を構成する成形
物は耐熱性および耐スポール性がよい高密瓜材料からな
ｌ）、しがり、スいｔ、のて−訊７１　ｈ’　；ｑ　、
　ｊ交９霧二ご府棺培姉１１蛎、ワＩ印を一タＩＩＩり
瓦べれる一方で加圧空気や潤滑油により冷却される部分
があるという苛酷な使用条件下に置かれたり、加熱と冷
却の繰返しを受けたりしても、容易には亀裂、欠け、磨
耗等の損傷を生しない。また、多孔質のケイ酸カルシウ
ム質成形本と違って潤滑油が浸透し難く、その炭化物の
Ｍ積による物性変化や表面汚染が少ない。このため、溶
湯接触面の初期性状を長期にわたって維持する。一方、
断熱性成形物は、湯口に必要な特性のうち断熱性の部分
を分担して溶湯の温度低下を防ぎ、さらに、’ｒＢ７８
ｉ等接触部を構成する薄い成形物の構造的な補強材とな
る。

Σ１例 第１図は、前記第２，３図の鋳造装置のための、本発明
による湯口の一例を示す。この湯口は、上下に重ねられ
た二つの環状ブロック１，２よりなり、各環状ブロック
は、窒化ケイ素質セラミックスで作られた溶湯等接触部
構成部材３．４およびその背面を覆うように組合された
断熱材５，６（炭素繊維で補強されたゾ／ドライド質ケ
イ酸カルシツム成形体）からなる。

上部環状ブロックｌは、その内周から外周に達する切欠
７を持ち、この部分か溶湯導入用の湯道となる。下部環
状ブロック２における溶湯等接触部構成部材４は、肉厚
３　＋＋ｏｎの７ランジ状のもので、そのツバ状張出部
８は、加圧空気や潤滑油が断熱材６に直接接触しないよ
う、シールバッキング９の外側まで伸びている。

各溶湯等接触部構成部材と断熱材とは接着されていない
嵌合状態にあるが、両者の開に１〜３１面の間隙を設け
てそこに可圧縮性の充填材を充填し、溶湯等接触部構成
部材３，４の熱膨張が断熱材５，６に大きな応力を及ぼ
すのを防ぐことらできる。

なお上部環状ブ、ロック１は下部環状ブロック２はと苛
酷な使用条件１こさらされるわけではなく、また表面性
状の安定性が問題になるわけでもないので、溶湯温度が
それほど高くない場合など、比較的温和な条件で使われ
る湯口の場合は溶湯等接触部構成部材３を省略した構造
にすることもできる。

この実施例品を、溶湯温度７００℃のアルミニウムの連
続鋳造に使用した場合に準する反覆加熱冷却試験に付し
たところ、２００サイクルの試験後、溶湯等接触部構成
部材には全く異常がなく、断熱材部分に、内周面側から
放射状に数本の短いヘヤークラックが発生しただけであ
った。

発明の効果 上述のような複合構造を採用した本発明によれば、下記
のような多くの効果が奏される。

（イ）溶湯等接触部には断熱性を考慮する必要なしに耐
久性や溶湯による濡れの観点から材料を選定し、一方、
断熱性成形物には溶湯との直接接触にとらなう問題につ
き配慮することなくらっばら耐熱性と断熱性の観点から
素材を選択することが可能であるか呟湯口に要求される
緒特性のすべてにおいて高水準の、すぐれた湯口を提供
することか可能である（たとえば、ケイ酸カルシウム質
成形体よりも化学的安定性、強度、耐熱性等がすぐれた
材料を溶湯等接触部に使うことができるので、マグネシ
ウムのように反応性の高い金属や銅のように高比重かつ
高融点の金属の鋳造に用いてもすぐれた耐久性を示す高
性能湯口を容易に提洪士ることかできる。）。

（ロ）ＳＪｊ造中、事故により、８湯か固化した場合、
本発明の湯口であれば溶湯等接触部構成部材のみを交換
または再生使用することか゛でき、損害が少なくてｔむ
。その池の原因によ１）　ｉ８湯等接触部構成部材と断
熱性成形物のいずれが一方かＪ１１傷を受けた場合ら同
様である。

（ハ）鋳造中、万一溶湯等接触部構成部材に串、裂か発
生し１′！　　　不イハ争あり！十−木乞〜−、２０酬
、円ｙに土ろ「ん−５十７、−　シＪ１、テ・−１ので
、ｉ８　？＆が鋳造装置外に流出するような大事故を招
くおそれがない。

（ニ）連続鋳造装置の湯口先端部分は鋳型の一部をなす
といってらよく、その精度は鋳肌の良否に大きな影響を
及ぼすが、ここが高密度の（したがって強度および耐摩
耗性のすぐれた）材料で６１戊、されていることにより
、使用による経時的損耗が少ないことはもちろん、湯口
や鋳型の取付時に損傷を受ける危険性が少なく、高い精
度を確保できる。

（ホ）　ケイ酸カルシウム質成形本からなる湯口は、ケ
イ酸カルシウムの結晶水や吸湿による水分か溶湯と接触
したとき水蒸気化して溶湯中に混入し、鋳造物中に×泡
を生しさせることかあるが、ケイ酸カルシウム質成形体
を溶湯等接触部に用いないことにより、そのようなトラ
ブルを防ぐための対策を必要としない。

したかって本発明の湯口を用いる連続鋳造においては、
従来の湯口を用いる場合と同程度またはそれ以下の溶湯
温度で・より長期間の安定した鋳造が可能になり、あわ
せて製品品質の向上と保守作業の簡易化か達成される。

【図面の簡単な説明】

第１ｌ：本発明による湯口の一例を示し、Ａ図は平面図
、Ｂ図は、へ図Ｂ−Ｂ部断面図。 第２図、第３図：ホノ））ノブ鋳造の説明図３．４：溶
／！！ｉ等接触部構成部材 ５．６　：断熱材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性および耐スポール性がよく溶融金属に濡れ
   難い高密度材料からなる肉厚の小さい成形物により溶湯
   等接触部を構成し、上記成形物の背面側に該背面を覆う
   断熱性成形物を取付けてなる低融点金属鋳造用湯口。
2. （２）溶湯等接触部を構成する成形物が窒化ケイ素質セ
   ラミックスである特許請求の範囲第１項記載の湯口。
3. （３）断熱性成形物がケイ酸カルシウム質成形体である
   特許請求の範囲第１項記載の湯口。
4. （４）溶湯等接触部を構成する成形物と断熱性成形物と
   の間に、両成形物の熱膨張の差に基づく応力発生を防ぐ
   のに充分な空隙を設けてある特許請求の範囲第１項記載
   の湯口。
5. （５）空隙に可圧縮性充填物が充填されている特許請求
   の範囲第４項記載の湯口。
6. （６）可圧縮性充填物が耐熱性無機繊維製の布、紙また
   はフェルトからなるものである特許請求の範囲第５項記
   載の湯口。