JPS6272463A - 可動底付鋳塊鋳型による電気防食用アノ−ドの鋳造方法 - 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】 北悪トケ芳５＝ 本発明は、可動庭付鋳塊鋳型により電気防食用７７ノー
ドを鋳造するための方法に係わる。

失速！と改巷− 鋼のような金属が例えば海水のような腐食媒体内に配置
されている時、この金属は腐食する。これは、鋼製海洋
施設に伴う問題として特に石油技術者に知られている。

この腐食は、アルミニウム、亜鉛及びマグネシウム合金
のような鋼に対してアノード性の金属により′構成され
た所謂電気防食用アノードに、保護すべき鋼構造を電気
的に接続することにより回避できることが従来より知ら
れている。

この条件下でガルバニック電対が形成され、アノードを
消費しながら鋼上に保護のカソード電流が発生する。

しかしながら、この保護電流を得るためには、構造とア
ノードとの間に良好な電気的接続を形成する必要がある
。この電気的接続は一般に、保護すべき構造に溶接され
た通常管状の鋼製インサートの周囲にアノード合金を鋳
造することにより得られる。

このようなアノードを得るために最も多く使用されてい
る方法は、予めインサートを内側に配置３した固定型水
平方向金型中にアノード用金属塊を鋳込む方法である。

型外しを容易にするために、この金型は一般に梯形であ
るので非対称形の横断面を有するアノードが得られる。

経験によるとこの方法にはいくつかの欠点がある。まず
冷却速度が遅く、この冷却は鋳込まれる金属が金型の壁
に接触しているか大気に接触しているかによって変化す
る。その結果、凝固中にアノードの組成及び構造の不均
質が生じ得る。他方、インサートとアノードとの間にし
ばしば離脱、場合によっては空隙さえ観察される。この
離脱の結果、インサートに沿って水が浸潤し、アノード
に尚早の作動不能が生じ得る。更に、細長く薄形のアノ
ードの場合にはしばしば亀裂が形成され、亀裂のいくつ
かはアノードとインサートとの間の空隙に結合してアノ
ード片の損失を生じ得る。

これへの問題に鑑み、本願出願人は改良された品質のア
ノードを使用者に提供するべく研究を重ね、固定金型に
よる鋳造に代えて可動庭付鋳塊鋳型により鋳造を実施す
ると有利であることを見出だした。

特にビレットの鋳造用として鋳造工場で広く採用されて
いる半連続ｉ造とも称されるこの鋳塊鋳型法は、頂部が
開放されており、底部が可動底により閉止されており且
つ金属が鋳塊鋳型の内側で部分的に凝固して可動底と一
体的となるように流体により外側から冷却される鉛直軸
を有する鋳塊鋳型に、溶融金属を連続的に供給するもの
である。

可動底を下方向に徐々に移動させ、鋳塊鋳型から離れた
金属の表面を噴霧により冷却することにより、鋳塊鋳型
の輪郭に対応し、特に円形であり得る輪郭を有する所望
の長さのインゴットを得ることができる。

しかしながら、このビレット鋳造法を電気防食用アノー
ドの鋳造に適用すると、インサートの存在により所定の
種の難点が生じ、従って従来のビレット鋳造法をある程
度変更しなければならない。

このため、鋳造ステーションに種々の変更が為されてお
り、特に、鋳造工程中にアセンブリの同期的移動を可能
にし且つアノード塊に対してインサートを中心決定でき
るようにインサートを可動底と一体的にする方法がある
。該ステーションについては、１９８１年４月６日から
１０日にトロントて゛開ｆ１Ｍされた腐食技術者協会（
Ｎａｔｉｏｎａｌ＾５ｓｏｃｉａｔｉｏｎ　ｏｆＣｏｒ
ｒｏｓｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）主催の年次腐食会
議中に本願出願人により発表され、資料［腐食８１（Ｃ
ＯＲＲＯ−ＳＩＯＮ　８１）Ｊ論文１０７として掲載さ
れた。

この出版物は、固定金型鋳造と比較した前記方法の各種
の利点、即ち、 一化学的組成がより均質である、 一組織がより微細である、 一インサートとアノード金属とが離脱しない、−亀裂を
抑制できる、 −インサートの全長にわたって周囲に合金を対称形に分
布できる、 等の利点を示している。

しかしながら、１９８１年以降保護方法が発展し、現在
では、従来使用されているよりも比較的広い横断面を有
するアノードが使用者に望まれている。

本願出願人はこの要望に検討するにあたり、アノード直
径とインサート直径との比の増加によりインサート−ア
ノード接合の機械的強度が著しく減少し、従ってアセン
ブリの導電性が相関して減少するという事実に起因する
半連続鋳造法の適用における新たな難点に遭遇した。

ｌ弧へｌ」 本願出願人はこの欠点を克服するべく検討し、直径比の
大きいアノードの場合のみならず従来製造されているよ
り小形のアノードの場合にもこの強度の改良に特に効果
的な方法を発見した。

この方法は、鋳造中にインサートの内側を流体により冷
却することを特徴とする。

この冷却は好ましくは、凝固中に液体金属に当面するイ
ンサートの部分、即ち「凝固前面（ｓｏ　ｌ　ｉ　−ｄ
ｉｆｉｅａｔｉｏｎ　ｆｒｏｎｔ）Ｊとして当業者に知
られる固体−液体界面が形成されている領域に局限され
る。

ビレットの場合、径方向鉛直断面において凝固前面は多
かれ少なかれ平坦化された先端を有するほぼＶ字形であ
ることが知られている。この形状は、鋳造中の金属の特
殊な凝固条件に起因する。

即ち、まず金属は冷却された鋳塊鋳型と接触凝固して所
謂皮層鋳造を形成し、次に金属は鋳塊鋳型から離脱時に
冷却流体により直接冷却され、従って金属は凝固前面の
中央部分の中心で凝固する。

ビレットの中心にインサートが存在しているが、インサ
ートの温度は鋳造金属の温度と平衡する傾向があるので
、インサートに占められる金属部分に凝固前面が形成さ
れる以外には効果を生じず、形状は基本的に変化しない
。

冷却は好ましくはこの領域に局限される。

この冷却は必須である。実際に、本発明の範囲内では、
インサートに沿って中心前面を上昇させるに十分な程冷
却すること、即ちインサートと接触する凝固前面のレベ
ルが非冷却時のレベルより上方に位置するようにしなけ
ればならない。

冷却は好ましくは、前記２レベル間の差が少なくとも鋳
塊鋳型内の液体金属の最大高さの１７４に等しくなるよ
うに実施すべきである。このレベルよりも低い場合にも
、インサート−アノード接合の機械的強度の改良は認め
られているへが、前記指定した値に達するとこの改良は
より顕著になる。

このレベルは鋳塊鋳型内の液体の上部レベルに到達させ
てもよいが、この場合、大流量の冷却流体が必要であり
しかも強度は増加しない。従って流量は、鋳塊鋳型中の
液体金属の最大高さに対し最大でも３／４のレベル差に
達するように限定され得る。

この冷却は、例えば空気又は水のように必要な冷却性能
を供給し得る任意の気体又は任意の液体、あるいは気体
に液体を分散させたもの等であり得る流体により得られ
る。

この流体は鋳塊鋳型のレベルの上方又は可動底の下方の
いずれかに配置された端部の一方から管状インサートに
内側に導入される。このために、一端が開放しており他
端が流体ソースに連結された管状ロッドが使用され得る
。該ロッドの開放端はインサートの内側に螺合され、特
に凝固前面のレベルに位置決めできるように移動可能で
ある。

インサートの内側に配置されたロッドの端部は好ましく
は、冷却をより良好に局限させる噴流を発生するべく、
冠状の側壁に配置された孔を介してのみ流体を＃と出さ
せる拡大部分を有している。

前記孔は好ましくは、下方向に０〜６０度方向付けられ
た角度を水平面との間に形成する方向に噴流を発射する
ように形成されている。

本発明の結果は、鋳塊鋳型内のまだ凝固していない金属
の内部に溶融金属を射出することにより更に改良され得
る。こうして液体金属の無秩序な移動に固有のあらゆる
撹乱が回避され、アノード−インサート接合のすぐれた
機械的強度及び（特に酸化物の介在物を含有しない）改
良された品質の金属が容易に得られる。

この射出作業は好ましくは、凝固前面の中央部分に近接
して既に形成されている結晶がインサートに沿って上昇
しないように、インサートの軸と垂直な方向に実施され
る。

この射出条件は、当業者により容易に製造され得る好適
な形状のノズルにより得られる。

本発明は、本願出願人により見出だされた新規方法を適
用可能な鋳造装置の鉛直断面を示す添付図面を参考に、
更によく理解されよう。

ル制鰻 図面は、鋳造開始に当り鋳塊鋳型の底部を閉止する可動
底２を備える円筒形鋳塊鋳型１を示している。該底の中
心部には、鋳造中に同期的並進移動により下方向に移動
可能に配置された管状インサート３が挿通されている。

溶融アノード金属４は、鋳塊鋳型内で液体レベル７を一
定に維持するべく作動する流量調節器６と、まだ凝固し
ていない金［１０の内側に位置しており且つ矢印１１に
沿ってインサートの軸と垂直な方向に金属流を移送させ
るように方向付けられた端部９を有する鉛直ノズル８と
を備える槽５を介して鋳塊鋳型内に射出される。

孔１４を穿設された拡大部１３を先端に備えるロッド１
２は、鋳塊鋳型１と鋳塊鋳型から離れる金属の表面１９
とを液体１８により冷却する協働作用下に本発明のアノ
ード２０を形成するべく、凝固前面１６をレベル１７ま
で上昇させるように当面しているインサートの部分に、
１５から導入された流体を分配する。

以下、実施例により本発明を説明する。

約５ｚの亜鉛と００２＄のインジウムとを含有するアル
ミニウム合金により構成されるＨＹＤＲＡＬ　ＺＣ型の
アノード金属を、外径１１４＋＊ｍの＾ＰＩ−５Ｌ品質
の鋼から成るインサートを囲繞する長さ２５００１１１
Ｔ１１、外径２６０ｆｆｉＩ１１のアノード形の円筒形
鋳塊鋳型内に半連続的に鋳込んだ。アノードの最初の半
分は従来技術の方法、即ちインサートを内側から冷却せ
ずに鋳造し、残りの半分は、インサートと接触する凝固
前面のレベルが鋳塊鋳型内の液体の高さの３７４だけ最
初の鋳造部分におけるレベルよりも上昇するようにイン
サートを冷却しながら鋳造し、た。

実際にこれらのレベルは、液体一固体界面の位置を検出
するべく鋳塊鋳型内に収容された液体金属に浸漬される
プローブにより決定され得る。

本発明の方法の効果を明示するために、インサート−ア
ノード接合の機械的強度を以下のように測定した。

円筒形アノードを軸に対して垂直な厚さ１００　＋ｎ　
ｍのスライス状に切断し、各ディスクの両面がその軸に
対して厳密に垂直となるように旋盤加工した後、アノー
ドとインサートとを分離せしめる特殊ヘッドを備える１
０００００ｄａＮのプレスのプレート間に連続的に導入
した。このプレスは計測器を備えており、加えられた力
を移動プレートの実際の移動の関数として直接記録する
ことができる。下部移動プレートはインサートの外径に
対応する直径の開口部を有している。該開口部の軸に沿
ってスライスの軸を位置決め後、スライスが２個のプレ
ートと接触するまで下部プレートを上昇させ、インサー
トに対してアノードを長さ１ｍｍ（任意に選択された値
）だけ滑動させるような力を加えるようにこの上昇を継
続する。この力の値は横力計により表示される。

ディスクの各々に認められた値を以下に示す。

上記結果から明らかなように、アノードをインサートに
対、して移動させるために必要な力は、本発明の方法に
よりアノードを鋳造した場合の方が著しく大きい。

これらの値を単位密着力、即ちアノード−インサート接
触表面の１２当たりの力に書き替えると、平均密着力（
ｄａＮ／ｍｍ”）は従来技術：０．２２９、本発明二０
．９３９である。

インサートに接触している前面と最下前面とのレベル差
が鋳塊鋳型内の液体の高さの１／４となるような冷却条
件下で鋳造された同様のインサートを用いて、同様の組
成のアノードを同様に測定した処、平均密着力の値は０
．８１９ｄａＮ／ｍｍ２であった。

これらの数値から明らかなように、本発明はアノード−
インサート接合の機械的強度を大幅に改良することが可
能であり、従ってアノードの導電性即ちアノードの効率
の大幅な改良に寄与するものである。

本発明は、特にアノード材料に対するカンード構造の腐
食から保護する目的で使用され、例えば海洋石油採掘及
び掘削施設、パイプライン、船体等で使用され得る機械
的強度の高いアノード−インサート接合を有する電気防
食用アノードの製造に採用される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を適用可能な鋳造装置の一具体例の鉛
直断面図である。 ■・・・・・・鋳塊鋳型、２・・・・・・可動底、３・
・・・・・管状インサート、４・・・・・・溶融金属ア
ノード、５・・・・・・槽、６・・・・・・流量調節器
、７・・・・・・液体レベル、８・・・・・・ノズル、
１２・・・・・・ロッド、１３・・・・・・拡大部、１
４・・・・・・孔、１６・・・・・・凝固前面、２０・
・・・・・アノード。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）可動底付鋳塊鋳型内で、管状インサートを備える
   電気防食用アノードを鋳造するための方法であって、凝
   固前面に当面しているインサートの内側部分を流体によ
   り冷却することを特徴とする方法。
2. （２）インサートと接触している前記前面のレベルが、
   インサートの非冷却時における前面のレベルより上方に
   位置するように流体により冷却することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）前記２つのレベル間の差が、鋳塊鋳型内の液体金
   属の最大高さの少なくとも１／４であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の方法。
4. （４）前記２つのレベル間の差が、鋳塊鋳型内の液体金
   属の最大高さの最大で３／４であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の方法。
5. （５）前記流体を噴流の形態でインサートの内壁に当て
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。
6. （６）前記噴流の方向が、水平面に対して０〜６０°下
   方向に方向付けられた角度を形成していることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項に記載の方法。
7. （７）鋳塊鋳型内のまだ凝固していない金属の内部に溶
   融アノード用金属を射出することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。
8. （８）インサートの軸に対して垂直な方向に金属を射出
   することを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の方
   法。