JPS62501548A - 連続鋳造法 - 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】 連続鋳造法およびこの方法で製造したインゴット・本発明は、金属の鋳造、特に 、略液相線−固相線温度領域を備える種類の合金インボッ１−＆：連続的に鋳造 覆−る方法に関する。

インゴットの連続鋳造は、周知であり、金属加工業において広く採用されている 技術である。一般に、連続鋳造法は、冷却した外壁および可動底部、またはプラ グを備えた連続鋳造用鋳型を使用する。溶湯は、鋳型の頂部から注湯し、溶湯が 鋳型内で凝固すると、プラグによって下方に引抜かれ、これと同時に、鋳型頂部 からは追加的な溶湯を注湯する。合金を鋳造する場合、鋳型内で下方に吸引され る際、インゴットを急速に冷却ざＶることによって、合金成分の偏析という問題 を軽減または解消することができる。

この目的のため、鋳型の壁を冷却するのに加えて、水噴霧、溶解塩浴、またはそ の地回様の冷却システムを採用して、凝固速度を向上させようとしている。

合金の真空溶解または加工と共に、連続鋳造法を採用する場合、溶湯は真空状態 にて注湯されるため、かかる冷却システムは採用できない。従って、鋳型の壁、 および当然、インゴットの凝固部分を経て下方に失われる熱損失によって、伝熱 パラメータが定まり、この範囲内にて、システムを運転しなければならない。

液相線ａ３よび固相線間の相当４ｊ′領域を備えｌ、合金を連続真空鋳造する揚 Ｃ１金屈とその金属を注入する冷ＦＪＩ　ｂ　ＩＥ−金型間の伝熱のみを利用し ・−Ｃ、ンＳ却しな（）ればイー瓦らない１：め、製鋼能率は署るしく　ａｉ＋ 約される。インボッ］−を下方に動かした際、Ｓｈ型の壁にｊバ接−リ−る金属 が−１−分に凝固（，７なかっ／ｊ場合、鋳をの壁とインゴット間の摩歴力によ って、インゴットの側壁には、高温亀裂として知られる亀裂が生じる。

多くの１的、Ｌ、高温亀裂によ−）−４、さ５（こ加］−する十て福′Ｅ容しｊ ！？ない側壁状態どなる。

高温亀裂を回避やるため、インゴット・を鋳α゛（内で下方に引扱く速度ＧＪｔ 、周縁にで十゛分に凝固するか、または、インボッ１へ頂部の押湯によって、亀 裂を充１眞（〕ｊｉ？るほと遅くＪることができる。直仔の大きいインボッ！− ・の場合、心線的な遅い鋳造速度どするのが望ましいことが多い。しかし、小径 のインゴットの場合、および大径の一インゴッ１〜の場合でも、この望よ１ノい 鋳造速度にり−ると、高温亀裂という問題が生じる。

本発明の目的は、改良した連経：鋳造法を（だ（ｊいＪ−るξとひある。　本発 明の別の［°１的は、インゴットの側壁に一高温亀裂の生ずる虞れを略解消する 改良（〕だ連続鋳）方法・を・（）ｉ供−することで必る。　本発明の別の目的 は、略液相線−固相線温度領域を備えた合金を連続鋳造するのに特ＩＣ適１ノだ 、改良した連続鋳造法を提供することである。

本発明の他の目的は、当業者なら、添付図面を参照しながら、次の説明を読むこ とによって明らかになるであろう。

第１図は、本発明の方法を採用した高真空連続鋳造システムの略図、および 第２図は、本発明に従って製造した、連続鋳造用鋳型内のインゴット・の一部を 示す拡大断面図である。

極く一般的に、本発明の方法は、略液相線−固相線温度領域を備える種類の合金 インゴットの連続鋳造に関する。

この方法は、高温亀裂および湯境といった著るしい表面欠陥を生ずることなく、 インゴットを製造できるものである。

略等槙の溶湯を連続的に約１０−３トール以Ｆの圧力にて、連続鋳造用鋳型内に 注湯する。各場合とも、重力の作用の下で流動することにより、鋳型の全断面を カバーするのに十分な但とし、次に注湯する間に略凝固し、軸方向に連続的に増 加しインボッ１〜を構成するようにする。一般に、連続鋳造用鋳型の長さの約２ ／３ずつ厚みが増大するようにするが、これによりはるかに小さくしてもよい。

連続的に注）易する間、鋳型に近接する最後に形成された単位量の環状部分から 熱を奪い、形成せんとするインゴットがインゴット側壁の高温亀裂を生ぜずに、 その後冷却する一方、直前のインゴットの全上表面の温度はＥｉｌ’２の単位量 との金属的結合を生ずる値に維持する。次の単位量の注湯直前に、一部分形成さ れたインゴットは、単位量の厚みに略等しい寸法だけ、鋳型内にて下降ざゼる。

特に、第１図を参照すると、本発明を採用することのできるシステムの略図が掲 げられている。真空密閉体、または炉１１は、適当な真空ポンプ、即ち、ポンプ １３によって、所望の圧力、好まｉノくｔよ、約１０’　トール以下まで空気を 抜く。図示したシステムにおいて、インボッ１−素材１．５は、真空弁１９で密 封した側壁に設けた開口部１７から炉内に供給される。炉床２１は、炉内部で素 材１５の下方に支持体２３によって支持されている。炉床は、適当な任意の形態 でＪ：いが、銅製とし、冷却液路２５によって水冷却し、炉床内に収納した溶湯 が、炉床とその内の溶融池間にスカル２７を形成するようにする。

１ｉ１ｉｊ３１が、炉床の端部から、連続鋳造用鋳型３３の上方に伸長している 。連続鋳造用鋳型３３は、適当な冷却液を循環させ、鋳型から熱を奪うため、そ の壁に冷却液路３５を（ｉｆ？＋えている。適当な材料製のプラグ３７が、鋳型 の内側に設けてあり、鋳造ぜんとするインゴットの下端を形成している。このプ ラグは、図示しない適当な機構または油圧システムに取付けたロッド４１によっ て動かされるプレート−３９上に支持されている。説明するように、インゴット ４３は、溶湯が樋３１から鋳型内に注入される結果、鋳型３３内でプラグ３７の 上方に形成される。インボッ１〜４３は、真空密閉体の拡大容積内に後退させら れる。ロッド４１は、従来の人気対真空シール４６を通って動く。

素材１５を溶解させる目的のため、１または複数の電子じ一ム銃４５が設けられ ている。これら銃は、自己加速型または作動加速型とし、素材の下端を溶解させ るのみならず、炉床内の溶融池２９の表面、樋３１を下方に流れる溶湯および鋳 型３３内のインゴット４３の頂部仝休に作用し）７ることが望ましい。この［］ 的を達成するための適当な電子ビーム加熱システムは、当技術分野で周知であり 、ごこ−Ｃは、（−れ以、９Ｆ説明しない。かかる加熱シス′ｊムの１例どして 、米［ＭＪ　Ｂ１１１’ｆ第３．３４３．８２８　’；’７　＠参照でる。さら に、本発明の方法に採用することのできる電子じ一ム加熱シス”、ｌ”　ｌｘの 例どして、ジエーイラー等（Ｓｃｈｉｌｌｅｒ　ｅｔ　ａｌ）　ノ電子シ゛−ム 技術（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｑｙ）の第５章、第４節 の［電子ビームによる融解ｊ　（”Ｆｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｍｅｌｔｉｎ ｇ　”　）も参照する。

電子ビーム銃４５からの゛Ｌネルギは、素材１５の下端・だ溶解させ、この素材 は溶解すると、炉床２１の溶融池２９内に滴下する。炉床に滞留覆る時間中、溶 ）易は、揮発性不純物ｄ３よび非可溶性成分を除去しで、精錬され、次いで、詩 聖３３内に送られ、辿わ１．的に鋳造され、従って、極めて情錬痕の高いインゴ ットを形成ｌることがてぎる。

本発明に依れば、イン了ツ１−４３は、炉床２１の溶融ｆｉｌ＋２９がら略等量 の溶）易を連続的に鋳型；口内に注湯することにＪ、って、鋳造される。ＩＵＸ は、重力の作用で流動することにより、鋳型３３の全断面積（即ち、鋳型内の一 インゴッ１〜４３の全表面）をカバーするのに十分なように選択する。これは、 溶湯の足（は、表面張力の作用を゛解浦（ハ十分な流動質４・（ｄ１餌、ｊＰ＝ ｆ固′！］ることなく、仝面積をカバーｉるのに１−分て゛なければならないこ とを一息味する。各注湯後、０二場したｈ３は、その外周縁に沿っ−ｃｌ凝固づ るため、次の単位量を注湯する前、インゴット・４３を後Ｘさｊ！たどき、鋳型 の壁に対（−・で動かし。

た場合でも、亀裂を生じない−１−分に中実な側壁を形成する。

注湯間隔は、少イメくとも約３０秒とり”る。注湯間隔中、インゴット−の全上 面は、必要（Ｃ応じて、電子ビームで加熱リ−ることにより、新たな注湯弁と金 属的結合を生じるのに−１−分な温度（Ｊ維持りる。一般的（ご、この温度）、 ↓、同相線温ｆｑより約５（）乃至２００下（約３０７’Ｊ↑−１２０℃）低く １−る。その結果、インゴット４３（！：′構成する連続的な単位量４７は、相 互）〔金属学的に結合され、金属学的に鮭仝４イ〕／ゴッｌ−を形成する。

第２図を参照−リ−るど、本発明に従って製造したインゴットが形成したままで 鋳型内にある状態の略図が示１ノである。

インボッ１〜をなへ成Ｊ゛る連続的な軸方向中位ｈ）４５の厚みは軸ブノ向の畠 ざが、最小の　／２５乃〒１／８インチ（１乃至３ｎｄ＞から６・インチ（約１ ５ｃｍ　）　Ｊｕｌ　Ｊ＝まて゛変化（ｊる。上”ｙｌｖした如さ、凝固性ｔ’ ＋によって１．インボッｌ＝　ｉＪＬ、インゴットの直径の約３％を占め、結晶 プ）向が略半）￥生方を向き、結晶がかかる方向に向けで略細長くな−：）τい る外周縁領域４７を備える。インボッ１〜の残部は、特に一定の方向を・指向し ７ない結晶で構成されるが、インボッｌ−４ｕ　Ｂｆ、仝゛〔市り、完全に稠密 と４ｆる。

次の例は、本発明の方法をざらに説明７．ｔ６ために掲げたものである。Ｊれら は、いかなる意味）４．．１３い（も、請求の範囲の記載を・限定リーることを 意味」るｂの−【［゛はない３、伜Ｎ−１バルト８％、り【〕オム１３％、アル ミニーｒンム３．ｊ１％、チタニウム２．５％、二１ｏ　〕／じラム３．５’） Ｆｉ、タンク、スデン３．５％、モリブデン３．５％、ジルＳ」ニウム０．０５ 　％、ホウ素０．０１２％、炭素０．０６％ｉ’ｆ３よび平衡ニラブールを正規 成分とする真空誘導溶解し７だニッケル系合金を電子じ−ム、常温炉床純化炉内 て溶解、精錬し、直径３インヂ（約７を置いて、１０ボンド（約４１／２ｋｇ） の単位量ザつ注湯し２だ。単位量の高さは、約５インチ（約１３ｃｍ＞どした７ 、注湯間隔は、湯口間の注湯［」内に位置決めした水冷の銅製枝順によって制御 した。

鋳造作業中、インボッ１〜種部）３↓、２乃至３ｋＷ稈［ａの電子ビーム加熱を 行なった。インボッ１−は、注湯聞始約１０秒曲に、；うインチ（１３ｃｍ＞引 （ｋいた。この短かい時間に、して−ムは、−インゴット頂部（当たらない。注 湯明間中の溶）月の流動速度は、各単位量の注湯間隔約：３０秒に対応して、毎 時１ｏｏｏ乃至１２００ボンド（約４５０乃至５５（Ｈｕｇ）どした。平均製鋼 速度は、毎０．１約１５０ポンド（７０に’Ｊ　）であった。

例２−　ニッケル５２．８％、クロム１９．０％、コロンビウム５゜２％、［リ ブデン３．０％、ノフルミニウム９．５％、チタニウム１．０％、炭素０７０５ ％、および平衡鉄を成分とする真空誘導溶解しｌこニッケル系合金を電子ビーム 、常温炉床精錬炉内にて溶解、精錬を行ない、直径４１／２インチ（１１，５ｃ ｍ＞のインボッｌ−を鋳造した。溶湯は、３分間の間隔にて、各約２インチ（５ ｉ＞の高さの１０ボンド（４，５に３）単位量を注湯し、毎時、平均２００ボン ド（９０ｋｆｆ）の速度にて製造した。注湯間隔は、炉床の注湯リップを電子ビ ー・ムで加熱し、注湯を行わせるε′、゛と（Ｊ、よ）−【制御した。炉床内の 溶）易の液面が注湯リップより約１７′８インチ　（３ｍｍ　）上のところまで 低下した場合、溶）号は流動Ｌｙ　％　りべる。次に、注湯リップ（、二対する 電１−じ一ム（Ｊよる熱を除去し、溶解を続行さけ、炉床内の溶湯の）］夕而が 十分ｉ、、’：　Ｊ、冒し、注湯リップ（、″対し電子Ｖ〜ムの熱を作用さ０− だとさ、次の２０ボンド（９ｋｇ）を注湯覆゛ることか℃′さと）ようｔ５−り る。各注湯間隔は、約３０秒とした。

その後、丸形−インゴットは、予熱鷺理を行なった場合および行なわなかった場 合共、■−記何れの状態でも表面調成を加λず（・云丸形隅部を備えｋ＝２．２ ・２イン・Ｆ　（６，５ｃｍ＞　７’ｊ形に圧延することができた。、ｔ）′： 来のｔＪ払では、真空アークまた（よ電子スラグ再溶解を行なった後、広範６熱 処理、熱間鍛造、表面調成および喘部切断王稈を（」なっで、本例によって製造 ジノだインボッ１〜に匹敵覆る断面の（、するか【こ人形のビレットを鋳造覆る 。

例３−　ニッケル４３．７％、り［ｌム２１．０％、］ロンビウム２２．０％、 アルミニウム１３．０％およげイへ１〜リウ八〇、３％を正規成分とする真空誘 導溶解された合金を電子ヒーム、常温炉床の精錬炉内にて溶解、精錬を行ない、 直径２インチ（５ｃｍ　）のインゴットを鋳造した。１溶渇は、毎時９０ポンド （４０Ａ；ｆｆ）の造塊速度に応じて、３ボンド（１，３Ａ：ｆｆ）の単位量を ２分間隔にて注湯した。インボッｌ−は機械加工し、０．０５０インチ（１，３ ｍ）以下の表面除去４行ない、平滑な表面とした。この合金は極めて脆いため、 従来の方法では、過度の表面亀裂を伴わずに、水冷鋳型ぐ鋳込することはできな い。

故に、本発明は、略液相線−固相線温度領域を有づる種類の合金を連続的に鋳造 し得る改良した方法を提供するものである。インボッ１〜側壁の高温亀裂を略防 止できる。

これまでの説明および添イ」図面から、当業者には、ここで説明した実施態様に 加えて本発明の幾多の応用例が明らかであろう。かかる応用例は、添付した請求 の範囲に屈するものである。

補正書の翻訳文提出書 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＬＪＳ８６１００１６３ ２、発明の名称 連続鋳造法およびこの方法で製造したインゴット３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国カリフォルニア用’ｊｆ０３”７モーガン・ヒル、テナ ント・アベニュー　２３５名　称　デガツザ・エレクトロニクス・・インコーホ レーテッド４、代理人 住　所　東京都千代１１区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６＠室 ５、補正ｄＩの提出日 昭和６１年６月２日 ６、添付書類の目録 （１）　補正書の翻訳文　１通 補　正　書 請求の範囲第４項および第６頂金いし第１０項を既得権を害することなく削除す る。

請求の範囲第１項を下記の通りに補止する。

１、略液相線−固相線温度領域を有する種類の合金インゴットを連続的に鋳造し ７、高温亀裂が略皆無の表面を備えたインゴットを製造する方法において、重力 の作用の下、流動することによ−、−Ｃ１連続鋳造用の鋳型の全断面積をカバー ・するのに−４分フン鼠の略等呈の溶湯を約１０トール以下の圧力で前記鋳型に 鋳込み、少なくとも３０秒の注湯間隔内に、実質的に鋳型の壁のみを介して鋳型 に隣接している最後に形成された単位量から熱を奪うことによって各溶湯を冷却 し、形成せんとするインゴットがインゴット側壁の高温亀裂を生ぜず（、ｍｌ型 内にて下降させてゆく段階と、 それぞれ最後に注湯された単位量の全表向を実質的に連続して電子ビーム照射す ることに、）ニーって、次に注湯される単位量との金属学的結合α）生ずる温度 に維持する段階と、それぞれの連続的な注湯の前−（゛あ−、）て冷却期間の後 に、一部形成されたインゴットを単位量の厚みに実質的に等しい距離だけ鋳型内 て′下降させる段階とを備えることを特徴とする特許 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．略液相線−固相線温度領域を有する種類の合金インゴットを連続的に鋳造し 、高温亀裂が略皆無の表面を備えたインゴットを製造する方法において、重力の 作用の下、流動することによって、前記鋳型の全断面積をカバーするのに十分で 且つ少なくとも３０秒の注湯間隔内に冷却し、各連続的な注湯間に高温亀裂の生 ずるのを防止するのに十分中実な側壁を形成することのできる略等量の溶湯を約 １０下ール以下の圧力にて、連続鋳造用鋳型に鋳込む段階と、鋳型に近接して最 後に形成された単位量の環状領域から熱を奪い、形成せんとするインゴットがイ ンゴット側壁の高温亀裂を生ぜずに、鍛型内にて冷却するようにする一方、直前 の単位量の全表面を最後に形成した単位量との金属学的結合の生する温度に維持 する段階と、および各連続的に注湯する前、一部形成されたインゴットを単位量 の厚みに略等しい寸法だけ鋳型内で下降させる段階とを備えることを特徴とする 方法。
2. ２．インゴットが、約５０℃乃至１５０℃の液相線−固相線温度領域を有する合 金で形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載した方法。
3. ３．合金が、それぞれ、少なくとも約４０％のニッケルまたはコバルト、並びに 約１０％乃至３０％のクロムを含有するニッケルまたはコバルト系合金であるこ とを特徴とする請求の範囲第２項に記載した方法。
4. ４．溶湯を注湯領域にて、インゴットに注湯し、前記環状領域および前記注湯領 域を除く、直前の単位量の上表面が、単位量を連続的に鋳型内に注湯したとき、 合金の固相線温度の約３０乃至１２０℃以下であることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載した方法。
5. ５．各単位量を約３ｍｍ乃至２０ｃｍの厚みに注湯することを特徴とする請求の 範囲第１項に記載した方法。
6. ６．形成せんとするインゴットの上表面の環状端縁領域を電子ビームの照射によ って、金属学的結合温度に維持することを特徴とする請求の範囲第１項に記載し た方法。
7. ７．合金が、それぞれ約４０％以上のニッケルまたはコバルト、並びに約１０え 乃至３０％のクロムを含有するニッケルまたはコバルト系合金を含むことを特徴 とする請求の範囲第５項に記載したインゴット。
8. ８．請求の範囲第１項に記載した方法によって製造したインゴット。
9. ９．約５０℃乃至７５℃の液相線−固相線温度領域を有する合金で構成すること を特徴とする請求の範囲第８項に記載したインゴット。
10. １０．合金が、それぞれ約４０％以上のニッケルまたはコバルト、並びに約１０ ％乃至約３０％のクロムを含有するニッケルまたはコバルト系合金を含むことを 特徴とする請求の範囲第９項に記載したインゴット。