JPS626898B2 - - Google Patents

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JPS626898B2
JPS626898B2 JP56043340A JP4334081A JPS626898B2 JP S626898 B2 JPS626898 B2 JP S626898B2 JP 56043340 A JP56043340 A JP 56043340A JP 4334081 A JP4334081 A JP 4334081A JP S626898 B2 JPS626898 B2 JP S626898B2
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JP
Japan
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mold
wall surface
grooves
ingot
lubricating oil
Prior art date
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Application number
JP56043340A
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Japanese (ja)
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JPS57156862A (en
Inventor
Tsutomu Yoshida
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Light Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority to JP4334081A priority Critical patent/JPS57156862A/en
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Publication of JPS626898B2 publication Critical patent/JPS626898B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はアルミニウム鋳塊の連続的な鋳造装置
に関するものであり、更に詳しくはアルミニウム
またはその合金溶湯からダイレクトチル方式に
て、連続的に鋳造される鋳塊の表面の改善、鋳塊
表層部の組織改善を効果的に為し得る、寿命の長
い鋳型に関するものである。 従来から、ダイレクトチル方式にて、アルミニ
ウムまたはその合金からなる丸形或は角形の鋳塊
(ビレツト、スラブ)を連続的に得る鋳造装置
(所謂半連続鋳造装置と称されているものをも含
む)として多数の提案が為されており、その代表
的な例は第1図に示すような構造を有するもので
ある。即ち、可動の鋳型底(底板)8を水冷筒状
鋳型1の底部に位置せしめ、該鋳型1内に金属溶
湯(アルミニウム若しくはその合金溶湯)4をノ
ズル2、フロート3を通じて供給する一方、漸次
鋳型底8を降下させるこにより、鋳型内部の流路
5を流通する冷却剤(通常は水)による鋳型内壁
の冷却と、鋳型1下端のスリツト6より流出する
冷却剤による直接の冷却に基づいて鋳型1内に形
成される溶湯柱を凝固せしめ、以て凝固させた鋳
塊7を鋳型下端から連続的に取出している。 従つて、鋳型1に供給された金属溶湯4は鋳型
内壁に接触するため、鋳型内壁を冷却する冷却剤
流通路(水室)5による一次冷却によつて薄い凝
固殻Sを形成することとなるが、この凝固殻Sが
形成されると、その中の金属が(アルミニウム若
しくはその合金)が凝固収縮して鋳型内壁との間
に空隙を生ぜしめ、以て放熱を妨げるようになる
ので、一時的に該凝固殻Sは局部的に再溶融して
低融点化合物を浸出せしめたり、溶湯を溶出せし
めたりする、所謂発汗現象が惹起され、またコー
ルド・シヤツト(cold shut;冷接現象)が生じ
る等、鋳塊の後の加工において問題となる表面欠
陥を発生せしめる。加えて、この一次冷却が強い
と、形成される鋳塊の表面層への合金成分の逆偏
析が大きくなり、厚い粗大結晶領域を生成せし
め、そのため塑性加工に際してはそれの表面削り
を多く行なつて逆偏析層を除去する必要も生じさ
せるのである。 また、この連続鋳造手法を採用して角型鋳塊を
鋳造しようとする場合には、丸型鋳塊の場合より
も更に困難を伴なうこととなる。これは、一つに
は、角型では鋳塊周囲で凝固進行が異なり、鋳肌
程度に差を生じ、特にコーナー部で劣化が著しく
なることが基因しており、また角型は一般に鋳造
速度が低く(断面積が大なるため)、従来の鋳造
法では横ジワが生じ易いのであり、一方鋳造速度
を増加させると、鋳肌は良くなるが、鋳塊の収縮
が大きくなり、鋳塊形状の点で問題を生ずる等、
多くの問題点を内在している。 このため、これらの問題の解消を図ることを目
的として、従来より各種の対策が提案されてきて
いるが、いずれの対策にあつても、末だ充分に鋳
塊表面や鋳塊表層部の組織の改善などを図り得な
かつたり、また鋳造作業や鋳型構造が複雑となつ
たり、更に良好な鋳塊表面を得るための鋳造条件
が限られ、フレキシビリテイに乏しくなる等、実
用的に末だ充分に満足し得るものではなかつたの
である。 ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その要旨とするとこ
ろは、アルミニウム若しくはその合金溶湯を鋳型
に供給して連続的に冷却、凝固せしめることによ
り、ダイレクトチル方式にて所定の鋳塊を連続的
に鋳造せしめる装置において、鋳型内壁面に潤滑
油を供給するための手段を設ける一方、少なくと
も該鋳型の前記溶湯に接触する凝固殻から上方の
内壁面に、1〜5mmの溝ピツチ、0.3〜3mmの溝
深さにいおて多数の溝を鋳込方向に設けて、前記
潤滑油供給手段から供給される潤滑油を該多数の
溝を介して分配し、前記凝固殻の下方部分の鋳型
内壁面にまで導くようにすると共に、該溝の設け
られた鋳型内壁面に硬化表面層を形成せしめたこ
とにあり、これによつて該鋳型と該溶湯との間の
熱伝達を抑制しつつ、該溶湯の冷却、凝固を進行
せしめて、該鋳型内に供給された溶湯の急激な熱
変化を緩和し、以て鋳型部で形成される鋳塊表面
直下の粗大結晶領域(sub surface band)の厚
さを薄くせしめ且つ鋳塊表面層に片寄らせ、また
発汗やコールド・シヤツト等の表面欠陥の発生を
も効果的に減少せしめ得る一方、硬化表面層の存
在によつてそれらの効果の耐久化(永続化)が達
成され得たのである。 かくの如く、本発明に従えば、硬化表面層を有
する内壁面に多数の溝を有する鋳型が用いられる
こととなるが、このようにアルミニウム若しくは
その合金溶湯(以下、溶湯と略称する。)と接触
する鋳型内壁面に溝を付けておくと、供給される
溶湯の表面張力のために、かかる溝内に溶湯は入
り込まず、該溝部分に空間(エア・ギヤツプ)が
出来るようになるのであり、そしてこのエア・ギ
ヤツプが出来るとその部分の熱伝達が低下するの
で、本発明では、これを利用して鋳型内壁面全体
としての熱伝達を抑制せしめるようにしたのであ
つて、これにより鋳型内壁面による溶湯の冷却
(一次冷却)を効果的に抑制して生成する凝固殻
Sの高さや厚さを最小限に抑え得て、鋳塊表面や
鋳塊表層部の有効な改善が達成され得たのであ
る。そして、また、かかる効果的な作用を為す溝
付内壁面は、硬化表面層によつて覆われ、保護さ
れるため、鋭角な溝先端に半溶融あるいは凝固金
属が接触することによる溝形状の摩耗変形も生ず
ることがなく、それ故鋳型寿命が著しく向上され
得たのである。 なお、かくの如き本発明に用いられるダイレク
トチル方式の鋳型の具体的な一例が第2図a,
b,cに示されている。即ち、第2図aは鋳型内
壁面を示す斜視図(部分)であり、第2図bはそ
の部分拡大図であり、更に第2図cは断面拡大図
であるが、これらの図において、鋳型10の溶湯
と接触する内壁面には、その全周に亘つて、鋳込
方向に、換言すれば鋳塊の進行方向(第1図にお
いて上下方向)に、多数の溝11が内壁縦溝とし
て所定ピツチで設けられており、そしてかかる溝
11の設けられた鋳型10内壁面には、第2図c
に示される如く、所定の硬化表面層9が設けられ
ているのである。また、鋳型10の上面には潤滑
油溝12が該内壁縦溝11に接続するように[第
2図b参照]設けられており、潤滑油溜13より
内壁縦溝11(凹所)内に潤滑油を供給するよう
になつている。 従つて、このような溝付鋳型10に溶湯が供給
されると、該溶湯は鋳型内壁面の溝11の山部1
1aに接触する一方、谷部(凹所)11bには入
り込まず、そこにエア・ギヤツプを形成するの
で、鋳型全体としての熱伝達が効果的に抑制され
るのであり、また供給される潤滑油が潤滑油溝1
2を通じて内壁縦溝11に確実に導かれるので、
その供給の均一な分配が行なわれ得る他、エア・
ギヤツプの形成によつてその部分を通つて潤滑油
が凝固殻の下方部分にまで導かれるので、該潤滑
油による潤滑効果を有効に利用し得て鋳塊表面の
更なる改善が達成され得るのである。すなわち、
これによつて次の如き利点が生じることとなる。 (a) 鋳塊表面のコールド・シヤツトの防止 (b) 鋳塊表面層の粗大結晶領域の厚さを薄くし且
つ鋳塊表面層に寄らせる (c) 鋳塊表面層での合金成分の逆偏析層を少なく
すること (d) 鋳塊表面層での冷却速度を低く押えることに
より、所謂樅の木組織(Fe,Al化合物の生成
速度の違いによる冶金学的組織のムラ)の生成
を制御すること、 しかしながら、かかる特徴を有する溝付鋳型1
0は、その構造上、鋭角な溝11の端部が半溶融
金属または凝固金属と部分的に接触した場合に、
従来の平滑鋳型に比べて摩耗変形し易く、そして
その摩耗変形が生じた場合には、本来の効果乃至
は利点が少なくなつたり、更には異常に変形した
場合に鋳肌表面をかえつて悪化せしめる(所謂ひ
きつり現象の発生)恐れも生じるのである。 このため、本発明にあつては、溝付鋳型10の
内壁面に所定の硬化表面層9を形成し、上記の如
き摩耗変形を抑制するようにしたものである。と
ころで、かかる硬化表面層9を鋳型10内壁面に
形成するには公知の各種の手法が適宜に採用され
ることとなるが、本発明では好適にはメツキ方式
によつて硬質の表面層(メツキ層)を形成する手
法が採用される。また、かかるメツキ方式の如く
特別の硬化層を鋳型表面に形成せしめる場合の
他、シヨツトピーニングなどによつて鋳型表面そ
のものを加工硬化せしめて硬化表面層を形成せし
める手法も採用することが出来る。 因みに、本発明に従う鋳型と硬化表面層のない
鋳型について、それらの表面硬度の一例を示す下
表からも明らかなように、本発明に従つて硬化表
面層9が形成されたものは格段に表面硬度が向上
されているのである。
The present invention relates to an apparatus for continuously casting aluminum ingots, and more specifically, it is possible to improve the surface of ingots that are continuously cast from molten aluminum or its alloys by a direct chill method, and to improve the surface layer of the ingots. The present invention relates to a long-life mold that can effectively improve tissue structure. Conventionally, casting equipment (including so-called semi-continuous casting equipment) that continuously obtains round or square ingots (billets, slabs) made of aluminum or its alloys using a direct chill method has been used. ), and a typical example has a structure as shown in FIG. That is, a movable mold bottom (bottom plate) 8 is positioned at the bottom of a water-cooled cylindrical mold 1, and molten metal (aluminum or its alloy molten metal) 4 is supplied into the mold 1 through a nozzle 2 and a float 3. By lowering the bottom 8, the inner wall of the mold is cooled by the coolant (usually water) flowing through the channel 5 inside the mold, and the mold is directly cooled by the coolant flowing out from the slit 6 at the lower end of the mold 1. The molten metal column formed in 1 is solidified, and the solidified ingot 7 is continuously taken out from the lower end of the mold. Therefore, since the molten metal 4 supplied to the mold 1 comes into contact with the inner wall of the mold, it forms a thin solidified shell S through primary cooling by the coolant flow passage (water chamber) 5 that cools the inner wall of the mold. However, when this solidified shell S is formed, the metal inside it (aluminum or its alloy) solidifies and shrinks, creating a void between it and the inner wall of the mold, which impedes heat dissipation. At the same time, the solidified shell S is locally remelted, causing a so-called sweating phenomenon in which low-melting point compounds are leached out and molten metal is eluted, and a cold shut (cold welding phenomenon) occurs. etc., which cause surface defects that become a problem in subsequent processing of the ingot. In addition, if this primary cooling is strong, the reverse segregation of alloy components to the surface layer of the formed ingot will increase, producing thick coarse crystalline regions, which will require a lot of surface grinding during plastic working. This also creates the need to remove the reverse segregation layer. Further, when attempting to cast a square ingot using this continuous casting method, it is more difficult than in the case of a round ingot. One of the reasons for this is that the solidification progress is different around the ingot in square molds, resulting in differences in the degree of casting surface, and deterioration is particularly marked at the corners.Also, in square molds, the casting speed is generally is low (because the cross-sectional area is large), and horizontal wrinkles are likely to occur in conventional casting methods.On the other hand, increasing the casting speed improves the cast surface, but increases the shrinkage of the ingot, resulting in poor ingot shape. This may cause problems, etc.
It contains many problems. For this reason, various countermeasures have been proposed in the past with the aim of resolving these problems, but none of these countermeasures can adequately address the structure of the ingot surface or the surface layer of the ingot. In addition, the casting process and mold structure become complicated, and the casting conditions for obtaining a good ingot surface are limited, resulting in a lack of flexibility. It was not completely satisfactory. The present invention has been made against the background of the above, and its gist is to supply molten aluminum or its alloy to a mold and continuously cool and solidify it. In an apparatus that continuously casts a predetermined ingot using a chill method, a means for supplying lubricating oil to the inner wall surface of the mold is provided, and at least a means is provided for supplying lubricating oil to the inner wall surface above the solidified shell that contacts the molten metal of the mold. , a large number of grooves are provided in the casting direction with a groove pitch of 1 to 5 mm and a groove depth of 0.3 to 3 mm, and the lubricating oil supplied from the lubricating oil supply means is distributed through the large number of grooves. The solidified shell is guided to the inner wall surface of the mold in the lower part thereof, and a hardened surface layer is formed on the inner wall surface of the mold where the groove is provided, thereby connecting the mold and the molten metal. The cooling and solidification of the molten metal is progressed while suppressing the heat transfer between the molten metal and the ingot surface formed in the mold part, thereby mitigating the rapid thermal change of the molten metal supplied into the mold. It can reduce the thickness of the sub surface band immediately below and shift it toward the ingot surface layer, and can also effectively reduce the occurrence of surface defects such as sweating and cold shatter, while also reducing the hardened surface layer. Due to the existence of these effects, the durability (persistence) of these effects could be achieved. As described above, according to the present invention, a mold having a large number of grooves on the inner wall surface having a hardened surface layer is used. If a groove is formed on the inner wall surface of the mold that comes into contact with the mold, the surface tension of the molten metal that is being supplied prevents the molten metal from entering the groove, creating a space (air gap) in the groove. , and when this air gap is formed, the heat transfer in that area decreases, so in the present invention, this is utilized to suppress the heat transfer as a whole on the inner wall surface of the mold. By effectively suppressing the cooling of the molten metal by the wall surface (primary cooling), the height and thickness of the solidified shell S that is generated can be minimized, and effective improvement of the ingot surface and the surface layer of the ingot can be achieved. It was. Furthermore, since the grooved inner wall surface that performs this effective action is covered and protected by a hardened surface layer, the groove shape wears out due to semi-molten or solidified metal coming into contact with the sharp groove tips. No deformation occurred, and therefore the mold life could be significantly improved. A specific example of the direct chill mold used in the present invention is shown in FIG.
Shown in b and c. That is, FIG. 2a is a perspective view (portion) showing the inner wall surface of the mold, FIG. 2b is a partially enlarged view thereof, and furthermore, FIG. 2c is an enlarged cross-sectional view. On the inner wall surface of the mold 10 that comes into contact with the molten metal, a large number of grooves 11 are formed along the entire circumference in the casting direction, in other words, in the direction of progress of the ingot (vertical direction in FIG. 1). The grooves 11 are provided at a predetermined pitch on the inner wall surface of the mold 10, as shown in FIG.
As shown, a predetermined hardened surface layer 9 is provided. Further, a lubricating oil groove 12 is provided on the upper surface of the mold 10 so as to connect to the inner wall vertical groove 11 [see Fig. 2b], and the lubricating oil groove 12 is connected to the inner wall vertical groove 11 (recess) from the lubricating oil reservoir 13. It is designed to supply lubricating oil. Therefore, when molten metal is supplied to such a grooved mold 10, the molten metal flows into the peaks 1 of the grooves 11 on the inner wall surface of the mold.
1a, but does not enter the valley (recess) 11b, forming an air gap there, so that heat transfer to the mold as a whole is effectively suppressed, and the supplied lubricating oil is lubricant groove 1
2 to the inner wall vertical groove 11,
In addition to uniform distribution of the supply, air
As the lubricating oil is guided through the gap to the lower part of the solidified shell by forming the gap, the lubricating effect of the lubricating oil can be effectively utilized and further improvement of the ingot surface can be achieved. be. That is,
This brings about the following advantages. (a) Preventing cold shatter on the ingot surface (b) Reducing the thickness of the coarse crystalline region in the ingot surface layer and bringing it closer to the ingot surface layer (c) Reversing the alloy composition in the ingot surface layer Reducing the segregation layer (d) By keeping the cooling rate low in the ingot surface layer, the formation of the so-called fir tree structure (uneven metallurgical structure due to differences in the formation rate of Fe and Al compounds) is controlled. However, the grooved mold 1 having such characteristics
0, due to its structure, when the edge of the sharp groove 11 partially contacts semi-molten metal or solidified metal,
Compared to conventional smooth molds, it is more susceptible to wear and deformation, and when that wear and deformation occurs, the original effect or advantage may be diminished, and furthermore, if it is abnormally deformed, it may even worsen the casting surface. There is also a fear that the so-called twitching phenomenon may occur. Therefore, in the present invention, a predetermined hardened surface layer 9 is formed on the inner wall surface of the grooved mold 10 to suppress the wear deformation as described above. Incidentally, in order to form such a hardened surface layer 9 on the inner wall surface of the mold 10, various known methods are appropriately adopted, but in the present invention, the hard surface layer (plated) is preferably formed by a plating method. A method of forming layers) is adopted. In addition to forming a special hardened layer on the mold surface as in the plating method, it is also possible to employ a method in which the mold surface itself is work-hardened by shot peening or the like to form a hardened surface layer. Incidentally, as is clear from the table below showing an example of the surface hardness of the mold according to the present invention and the mold without a hardened surface layer, the surface hardness of the mold with the hardened surface layer 9 formed according to the present invention is significantly higher. The hardness is improved.

【表】 そして、このようにして得られた硬化表面層
(Ni+NiBメツキ層)を有する溝付鋳型の平均寿
命は、現在なおテスト中であるが、5年以上とな
る結果が得られており、従来の平滑鋳型の平均3
年(但し、適時歪修正実施)、硬化表面層のない
溝付鋳型の平均1年程度(テスト中)に比べ、著
しく向上せしめられることとなつたのである。そ
して、このような鋳型寿命は、特に、取扱い中に
不用意に付けた傷による損傷をも考慮すると、表
面硬化の効果は更に増大せしめられるものであ
る。また、このような硬化表面層の形成による表
面硬化の効果は摩耗変形や傷が発生し易いアルミ
ニウムまたはその合金からなる材料を母材として
製造される鋳型において特に顕著であり、本発明
は特にそのような鋳型に対して好適に適用される
ものである。 なお、かかる硬化表面層9の厚さは非常に薄い
ものであるので、鋳型部での熱伝達に何等影響は
なく、溝付鋳型本来の目的に支障はない。また、
特に、かかる硬化表面層9をミクロ的にポーラス
なものとすることにより、そのポーラス穴に潤滑
油を効果的に保持することが出来るため、鋳肌が
より一層改善される効果も生じる。 また、第3図には、本発明の他の装置に用いら
れる鋳型の内壁面が部分的な斜視図として示され
ているが、そこではシート状の断熱材(例えば、
Fiber Fraxという商品名で市販されているもの
等)15が、多数の溝11の設けられている鋳型
内壁面上部を全周に亘つて所定幅で覆つている。
この断熱材15は、上方から供給される溶湯に対
して、該鋳型内壁面を所定長さで被覆して、供給
された溶湯が該鋳型内壁面に直接に接触すること
により急激に冷却されるのを抑制するものである
が、本発明に従つて該鋳型1の内壁面には多数の
内壁縦溝11が設けられているので、該断熱材1
5とその下方の鋳型内壁面との間での急激な熱変
化が溝11部分に生じるエア・ギヤツプにより緩
和され、これによつて広い範囲の鋳造条件で良好
な鋳塊が得られるのである。特に、従来の断熱材
のみを使用した鋳造手法ではよく観察された、断
熱材下端で形成される横ジワは、溝付鋳型を用い
る本発明によつて悉く消失せしめられ得ることと
なつたのである。勿論、かかる溝付鋳型において
も、図示はされていないが、溝部が設けられてい
る内壁面に適当な硬化表面層が形成されて、鋳型
寿命の向上が図られている。なお、図において、
13は潤滑油の供給溜であり、潤滑油はかかる供
給溜13より供給路14を通じて各内壁縦溝11
に均一に分散せしめられる。また、16は断熱材
15を鋳型内壁面上部に取り付けるための固定金
具であるが、その他接着剤などにて鋳型10に貼
付するようにしても何等差支えない。 なお、このように溶湯に接触する鋳型内壁面に
形成される多数条の溝11は、所定の硬化表面層
が形成されている場合において、その溶湯と接触
する部分が平面あるいは曲面となるならばどのよ
うな形状でも良いが、好ましくは突出部の形状が
第4図に示す如き台形あるいはS字形で、鋳型の
内面に対する溝11への進入角;θが鋭角となる
ようにされ、これは加工の面からも容易で望まし
いものである。また、溝の大きさは溶湯の種類、
鋳型の大きさ、形状などによつて適宜決定される
こととなるが、一般に溝ピツチPが1〜5mm、溝
の深さhが0.3〜3mmの範囲内のものを採用する
必要がある。けだし、溝ピツチPが5mmを越えた
り、溝深さhが0.3mmよりも小さくなつたりする
と、本発明で意図する冷却緩和の効果を充分に期
待し得なくなるからであり、また溝ピツチが1mm
よりも小さくなると、充分な溝深さの溝を形成す
ることが困難となる切削加工上の問題を生じ、更
には溝深さが3mmを越えるようになると、熱伝達
の抑制効果が大きくなり過ぎる問題を生じるから
である。また、溝幅としては、上記溝ピツチPの
範囲で上記溝深さhの溝が形成されるように、目
的とする冷却緩和効果やアルミニウム溶湯の表面
張力などを勘案して、適宜に決定されることとな
る。けだし、溝幅が余りにも広くなり過ぎると、
溝内に溶湯が侵入して、充分な冷却緩和効果を奏
し得なくなるばかりか、溝部への食込みによつて
鋳造不能となる等の問題を生ずるからである。更
に、溝11は、ここでは鋳込方向(上下方向)の
鋳型内壁面全長に設けられているが、溶湯と接触
する部分にだけ設けるようにして鋳型内壁面の下
部には溝11が存在しないようにしても良く、ま
た溝11の大きさを鋳込方向に向つて(上から下
へ)漸次小さくしたり、溝部を設けた部材の嵌込
み式にして鋳型内壁面を構成するようにしても、
何等差支えない。 また、第5図a,bには、本発明装置が有利に
適用され得る更なる実施例が示されている。即
ち、特公昭52―50011号公報、特開昭51―67226号
公報などに開示された、鋳型長辺部の曲率を変化
させ、得られる角型鋳塊(スラブ)の底部形状の
改良を目的とした鋳型に対して本発明が適用され
ている。図において、17は断熱材シート、18
は溝付鋳型、19は断熱材固定金具であつて、上
下方向の縦溝18aを有する長辺18は、鋳込初
期、適当な手段によつて矢印で示す外側へそれぞ
れ引張られることとなるが、このような操作の必
要な鋳型において、本発明に従う溝18aは断熱
材17から溝18a付鋳型面への溶湯柱の接触に
対して緩和な熱変化と為して、鋳塊形状、鋳塊表
面が良好で、組織的にも優れた角型鋳塊を与える
と共に、その内壁面に形成された硬化表面層(図
示せず)によつて、鋳型寿命の向上が図られてい
るのである。 更に、特に、かかる角型鋳塊製造用の矩形鋳型
としては、本願出願人の出願に係る特願昭54―
39028号や実願昭54―80787号などに明らかにした
幅可変鋳型を用いることが推奨される。この幅可
変鋳型は、第6図に示される如く、長辺部21と
短辺部22とがそれぞれ別体とされ、該長辺部2
1及び/又は短辺部22の移動によつて矩形形状
が変化せしめられるようにされたものである。こ
のような構成にすれば、長辺部21及び短辺部2
2がそれぞれ分割管理され得て、コスト低減が可
能である。 なお、本発明には、以上例示した具体的構成の
ほか、当業者の知識に基づいて種々なる変更、改
良などを加え得るものである。例えば、上例にあ
つては、鋳型内壁面に潤滑油を供給する方式が示
されているが、潤滑油の供給は本発明の目的を達
成する上において有効なものであり、特に本発明
にあつては、潤滑油を使用した方がより良好な鋳
塊が得られるのである。けだし、本発明に従う
溝、更には硬化表面層の存在によつて、潤滑油に
よるより有効な潤滑作用を発揮せしめ得るからで
ある。また、溶湯の鋳型内壁面による一次冷却に
続いて加えられる二次冷却は、従来と同様に第1
図の如き鋳型内に流通せしめられる冷却剤の鋳型
下部からの噴出方式の他、鋳型下部開口部周囲に
配された冷却剤噴出パイプから冷却剤を噴出せし
めて冷却を行なう方式であつても何等差支えな
い。更に、本発明は、その他ホツトトツプ鋳造装
置など、公知の連続鋳造装置に適用することが可
能である。 このように、本発明は、内壁面に硬化表面層を
形成してなる溝付鋳型を用いてアルミニウム若し
くはその合金溶湯をダイレクトチル方式にて連続
的に鋳造するようにしたものであり、これによつ
て鋳型内壁面に存在する溝部にエア・ギヤツプを
形成せしめ、以て鋳型内壁面の熱伝達を抑制せし
める一方、内壁面の溝部の摩耗変形を阻止するこ
とにより、鋳型部で形成される鋳塊表面直下の粗
大結晶領域の幅を低減する他、発汗、コールド・
シヤツト等の表面欠陥の発生を低下せしめて、鋳
塊表面の面削量の低減などを達成し、その歩留向
上を図り且つ鋳型寿命の向上を図つたのであり、
また横ジワのない良好な鋳塊表面が得られる他、
潤滑油を使用する場合にあつては、潤滑油の均一
分配、浸透による効率的な最大限の潤滑効果を発
揮せしめ、更には特に鋳型長辺部の曲率が変化さ
せられる鋳型より鋳塊形状、鋳塊表面の良好な、
組織的にも優れた鋳塊(スラブ)が好適に得られ
ることとなつたのである。このようにアルミニウ
ムまたはその合金において従来から認められてい
た鋳塊表面並びに鋳塊表層部の組織の問題が悉く
解消され得ると共に、その効果の永続化が図られ
得たところに、本発明の大きな工業的意義が存す
るのである。
[Table] The average lifespan of the grooved mold with the hardened surface layer (Ni+NiB plating layer) obtained in this way is still being tested, but results have shown that it is more than 5 years. Average of conventional smooth mold 3
This was a significant improvement over the average time of approximately one year (during testing) for grooved molds without a hardened surface layer. In addition, the effect of surface hardening is further increased, especially when considering damage caused by careless scratches during handling. Furthermore, the effect of surface hardening due to the formation of such a hardened surface layer is particularly remarkable in molds manufactured using aluminum or its alloy as a base material, which is prone to deformation and scratches due to wear. It is suitably applied to such molds. Note that since the thickness of the hardened surface layer 9 is very thin, it has no effect on heat transfer in the mold section and does not interfere with the original purpose of the grooved mold. Also,
In particular, by making the hardened surface layer 9 microscopically porous, the lubricating oil can be effectively retained in the porous pores, thereby further improving the casting surface. FIG. 3 also shows a partial perspective view of the inner wall surface of a mold used in another device of the present invention;
Fiber Frax (commercially available under the trade name Fiber Frax, etc.) 15 covers the entire circumference of the upper part of the inner wall surface of the mold where a large number of grooves 11 are provided with a predetermined width.
This heat insulating material 15 covers the inner wall surface of the mold with a predetermined length against the molten metal supplied from above, and the supplied molten metal is rapidly cooled by directly contacting the inner wall surface of the mold. However, according to the present invention, a large number of inner wall vertical grooves 11 are provided on the inner wall surface of the mold 1, so that the heat insulating material 1
5 and the inner wall surface of the mold below it is alleviated by the air gap created in the groove 11 portion, thereby making it possible to obtain a good ingot under a wide range of casting conditions. In particular, the horizontal wrinkles formed at the bottom edge of the insulation material, which were often observed in conventional casting methods using only insulation materials, can be completely eliminated by the present invention, which uses a grooved mold. . Of course, even in such a grooved mold, although not shown, a suitable hardened surface layer is formed on the inner wall surface where the grooves are provided, so as to improve the life of the mold. In addition, in the figure,
13 is a supply reservoir for lubricating oil, and the lubricating oil is supplied from the supply reservoir 13 to each inner wall vertical groove 11 through a supply passage 14.
be uniformly dispersed. Further, 16 is a fixing fitting for attaching the heat insulating material 15 to the upper part of the inner wall surface of the mold, but it may be attached to the mold 10 with other adhesives or the like. It should be noted that the multiple grooves 11 formed on the inner wall surface of the mold that come into contact with the molten metal can be used if the part that comes into contact with the molten metal is a flat or curved surface when a predetermined hardened surface layer is formed. Any shape may be used, but preferably the shape of the protrusion is trapezoidal or S-shaped as shown in FIG. It is also easy and desirable from the viewpoint of Also, the size of the groove depends on the type of molten metal.
Although this will be determined appropriately depending on the size and shape of the mold, it is generally necessary to adopt a groove pitch P of 1 to 5 mm and a groove depth h of 0.3 to 3 mm. However, if the groove pitch P exceeds 5 mm or the groove depth h becomes smaller than 0.3 mm, the effect of cooling relaxation intended by the present invention cannot be fully expected.
If the groove depth is smaller than 3mm, it will be difficult to form a groove with sufficient depth, which will cause cutting problems.Furthermore, if the groove depth exceeds 3mm, the effect of suppressing heat transfer will be too large. This is because it causes problems. In addition, the groove width is appropriately determined in consideration of the desired cooling relaxation effect, the surface tension of the molten aluminum, etc., so that the groove with the groove depth h is formed within the range of the groove pitch P. The Rukoto. If the groove width becomes too wide,
This is because the molten metal enters into the grooves, which not only makes it impossible to achieve a sufficient cooling relaxation effect, but also causes problems such as encroachment into the grooves, making it impossible to cast. Furthermore, although the grooves 11 are provided here over the entire length of the mold inner wall surface in the casting direction (vertical direction), the grooves 11 are not present in the lower part of the mold inner wall surface as they are provided only in the portion that comes into contact with the molten metal. Alternatively, the size of the groove 11 may be made gradually smaller in the casting direction (from top to bottom), or the inner wall surface of the mold may be constructed by fitting a member provided with the groove. too,
It doesn't make any difference. FIGS. 5a and 5b also show further embodiments in which the device according to the invention can be advantageously applied. That is, the purpose is to change the curvature of the long side of the mold and improve the bottom shape of the resulting square ingot (slab), as disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-50011, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-67226, etc. The present invention is applied to a mold made of In the figure, 17 is a heat insulating sheet, 18
1 is a grooved mold, 19 is a heat insulating material fixing fitting, and the long sides 18 having vertical grooves 18a in the vertical direction are pulled outward as indicated by arrows by appropriate means at the initial stage of casting. In a mold that requires such an operation, the grooves 18a according to the present invention cause a gentle thermal change in response to the contact of the molten metal column from the heat insulating material 17 to the mold surface with the grooves 18a. In addition to providing a rectangular ingot with a good surface and excellent texture, the life of the mold is also improved by the hardened surface layer (not shown) formed on the inner wall surface. Furthermore, in particular, a rectangular mold for producing such a square ingot is disclosed in Japanese Patent Application No. 1983-1985 filed by the present applicant.
It is recommended to use variable width molds as disclosed in No. 39028 and Utility Model Application No. 54-80787. As shown in FIG. 6, this variable width mold has a long side part 21 and a short side part 22 that are separate bodies, and the long side part 2
1 and/or the short side portion 22, the rectangular shape can be changed. With such a configuration, the long side portion 21 and the short side portion 2
2 can be managed separately, making it possible to reduce costs. In addition to the specific configurations exemplified above, the present invention can be modified and improved in various ways based on the knowledge of those skilled in the art. For example, in the above example, a method of supplying lubricating oil to the inner wall surface of the mold is shown, but supplying lubricating oil is effective in achieving the object of the present invention, and is particularly suitable for the present invention. In some cases, better quality ingots can be obtained by using lubricating oil. This is because the presence of the grooves according to the present invention and the hardened surface layer allows the lubricating oil to exert a more effective lubricating action. In addition, the secondary cooling that is applied following the primary cooling of the molten metal by the mold inner wall surface is the same as in the past.
In addition to the method shown in the figure, in which the coolant flows through the mold and is ejected from the bottom of the mold, there is also a method in which the coolant is ejected from a coolant jet pipe placed around the opening at the bottom of the mold. No problem. Furthermore, the present invention can be applied to other known continuous casting apparatuses such as hot-top casting apparatuses. As described above, the present invention uses a grooved mold having a hardened surface layer formed on the inner wall surface to continuously cast aluminum or its alloy molten metal by a direct chill method. Therefore, an air gap is formed in the groove existing on the inner wall of the mold, thereby suppressing heat transfer on the inner wall of the mold, and at the same time, by preventing wear and deformation of the groove on the inner wall, In addition to reducing the width of the coarse crystalline region just below the lump surface, it also reduces sweating, cold
By reducing the occurrence of surface defects such as shafts, we have achieved a reduction in the amount of surface cutting on the ingot surface, improving yields and extending the life of the mold.
In addition to obtaining a good ingot surface without horizontal wrinkles,
When lubricating oil is used, it is necessary to uniformly distribute the lubricating oil and achieve maximum lubrication effect through penetration, and to improve the shape of the ingot rather than the mold in which the curvature of the long sides of the mold can be changed. Good ingot surface,
This made it possible to obtain ingots (slabs) with excellent texture. The great advantage of the present invention is that all the problems of the structure of the ingot surface and the surface layer of the ingot that have been conventionally recognized in aluminum or its alloys can be solved, and the effects can be made permanent. It has industrial significance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は連続鋳造装置の代表的な例を示す縦断
面図、第2図a,b,cはそれぞれ本発明にて用
いられる溝付鋳型の斜視説明図、その丸印部の拡
大平面図及び断面拡大図、第3図は本発明が適用
された別の例に用いられる溝付鋳型の斜視説明
図、第4図は鋳型内壁面に形成される溝の二,三
の例を示す断面図、第5図aは本発明が適用され
た更に別の例に係る鋳型の平面図、第5図bはそ
こで用いられる溝付鋳型の斜視説明図、第6図は
本発明が適用される幅可変矩形鋳型の一例を示す
平面図である。 1:鋳型、4:溶湯、5:冷却剤流路、7:鋳
塊、10,18:溝付鋳型、9:硬化表面層、1
1,18a:内壁縦溝、12:潤滑油溝、13:
潤滑油溜、15,17:断熱材シート。
Fig. 1 is a vertical cross-sectional view showing a typical example of a continuous casting device, and Fig. 2 a, b, and c are perspective explanatory views of a grooved mold used in the present invention, respectively, and an enlarged plan view of the circled portion thereof. and an enlarged cross-sectional view, FIG. 3 is a perspective explanatory view of a grooved mold used in another example to which the present invention is applied, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing two or three examples of grooves formed on the inner wall surface of the mold. Fig. 5a is a plan view of a mold according to still another example to which the present invention is applied, Fig. 5b is a perspective explanatory view of a grooved mold used therein, and Fig. 6 is a plan view of a mold according to another example to which the present invention is applied. FIG. 2 is a plan view showing an example of a variable width rectangular mold. 1: Mold, 4: Molten metal, 5: Coolant channel, 7: Ingot, 10, 18: Grooved mold, 9: Hardened surface layer, 1
1, 18a: Inner wall vertical groove, 12: Lubricating oil groove, 13:
Lubricating oil reservoir, 15, 17: insulation sheet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルミニウム若しくはその合金溶湯を鋳型に
供給して連続的に冷却、凝固せしめることによ
り、ダイレクトチル方式にて所定の鋳塊を連続的
に鋳造せしめる装置にして、鋳型内壁面に潤滑油
を供給するための手段を設ける一方、少なくとも
該鋳型の前記溶湯に接触する凝固殻から上方の内
壁面に、1〜5mmの溝ピツチ、0.3〜3mmの溝深
さにおいて多数の溝を鋳込方向に設けて、前記潤
滑油供給手段から供給される潤滑油を該多数の溝
を介して分配し、前記凝固殻の下方部分の鋳型内
壁面にまで導くようにすると共に、該溝の設けら
れた鋳型内壁面に硬化表面層を形成せしめたこと
を特徴とするアルミニウム鋳塊の鋳造装置。 2 前記硬化表面層が、硬質メツキ層である特許
請求の範囲第1項記載の装置。 3 前記鋳型が、アルミニウムまたはその合金か
らなる材料を母材としている特許請求の範囲第2
項記載の装置。 4 前記鋳型が、長辺部の曲率が変化せしめられ
る矩形鋳型である特許請求の範囲第1項記載の装
置。 5 前記鋳型が、長辺部と短辺部とがそれぞれ別
体とされ、該長辺部及び/又は短辺部の移動によ
つて矩形形状が変化せしめられる矩形鋳型である
特許請求の範囲第1項記載の装置。 6 アルミニウム若しくはその合金溶湯を鋳型に
供給して連続的に冷却、凝固せしめることによ
り、ダイレクトチル方式にて所定の鋳塊を連続的
に鋳造せしめる装置にして、鋳型内壁面に潤滑油
を供給するための手段を設ける一方、少なくとも
該鋳型の前記溶湯に接触する凝固殻から上方の内
壁面に、1〜5mmの溝ピツチ、0.3〜3mmの溝深
さにおいて、多数の溝を鋳込方向に設けて、前記
潤滑油供給手段から供給される潤滑油を該多数の
溝を介して分配し、前記凝固殻の下方部分の鋳型
内壁面にまで導くようにすると共に、該溝の設け
られた鋳型内壁面に硬化表面層を形成せしめ、且
つ該溝の設けられた鋳型内壁面を、前記溶湯の供
給側の所定の長さ部分において断熱材にて覆い、
該鋳型内壁面に該溶湯が直接に接触せしめられる
に先立つて、該断熱材を介して両者が間接的に接
触するようにしたことを特徴とするアルミニウム
鋳塊の鋳造装置。 7 前記硬化表面層が、硬質メツキ層である特許
請求の範囲第6項記載の装置。 8 前記鋳型が、アルミニウムまたはその合金か
らなる材料を母材としている特許請求の範囲第7
項記載の装置。 9 前記鋳型が、長辺部の曲率が変化せしめられ
る矩形鋳型である特許請求の範囲第6項記載の装
置。 10 前記鋳型が、長辺部と短辺部とがそれぞれ
別体とされ、該長辺部及び/又は短辺部の移動に
よつて矩形形状が変化せしめられる矩形鋳型であ
る特許請求の範囲第6項記載の装置。
[Scope of Claims] 1. A device that continuously casts a predetermined ingot using a direct chill method by supplying molten aluminum or its alloy to a mold and continuously cooling and solidifying it. A large number of grooves are provided at least on the inner wall surface of the mold above the solidified shell in contact with the molten metal, with a groove pitch of 1 to 5 mm and a groove depth of 0.3 to 3 mm. Provided in the casting direction, the lubricating oil supplied from the lubricating oil supply means is distributed through the plurality of grooves and guided to the inner wall surface of the mold in the lower part of the solidified shell, and the grooves An apparatus for casting an aluminum ingot, characterized in that a hardened surface layer is formed on the inner wall surface of the mold. 2. The device according to claim 1, wherein the hardened surface layer is a hard plating layer. 3. Claim 2, wherein the mold has a base material made of aluminum or an alloy thereof.
Apparatus described in section. 4. The apparatus according to claim 1, wherein the mold is a rectangular mold whose long sides have a variable curvature. 5. Claim 5, wherein the mold is a rectangular mold whose long side and short side are separate bodies, and whose rectangular shape is changed by movement of the long side and/or the short side. The device according to item 1. 6 A device that continuously casts a specified ingot using a direct chill method by supplying molten aluminum or its alloy to a mold, allowing it to cool and solidify continuously, and supplying lubricating oil to the inner wall surface of the mold. A large number of grooves are provided in the casting direction at least on the inner wall surface of the mold above the solidified shell in contact with the molten metal, with a groove pitch of 1 to 5 mm and a groove depth of 0.3 to 3 mm. The lubricating oil supplied from the lubricating oil supply means is distributed through the plurality of grooves and guided to the inner wall surface of the mold in the lower part of the solidified shell, and inside the mold where the grooves are provided. forming a hardened surface layer on the wall surface, and covering the mold inner wall surface provided with the groove with a heat insulating material at a predetermined length portion on the supply side of the molten metal;
An apparatus for casting an aluminum ingot, characterized in that, before the molten metal comes into direct contact with the inner wall surface of the mold, the two come into indirect contact via the heat insulating material. 7. The device according to claim 6, wherein the hardened surface layer is a hard plating layer. 8 Claim 7, wherein the mold has a base material made of aluminum or an alloy thereof.
Apparatus described in section. 9. The apparatus according to claim 6, wherein the mold is a rectangular mold whose long sides have a variable curvature. 10. Claim 1, wherein the mold is a rectangular mold whose long side and short side are separate bodies, and whose rectangular shape is changed by movement of the long side and/or the short side. The device according to item 6.
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JPS4210654Y1 (en) * 1964-04-15 1967-06-13
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