JPS63149056A - 非鉄金属の連続鋳造方法 - Google Patents

非鉄金属の連続鋳造方法

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JPS63149056A
JPS63149056A JP29438286A JP29438286A JPS63149056A JP S63149056 A JPS63149056 A JP S63149056A JP 29438286 A JP29438286 A JP 29438286A JP 29438286 A JP29438286 A JP 29438286A JP S63149056 A JPS63149056 A JP S63149056A
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mold
continuous casting
graphite
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copper alloy
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JPS6354473B2 (ja
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Toshimasa Sakamoto
敏正 坂本
Shuhei Mori
森 周平
Katsutaro Shin
進 克太郎
Setsuo Yamaguchi
山口 節夫
Masayuki Ekuma
江熊 正行
Reiji Sanuki
佐貫 礼治
Eiji Yoshida
吉田 栄次
Toshiaki Makino
利昭 牧野
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

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

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、主として非鉄金属の連続鋳造において、結晶
粒が微細化し、表面性状の優れた鋳塊を製造することの
できる連続鋳造方法に関する。
(従来の技術とその問題点) 非鉄金属の鋳塊の熱間加工性の向上には、鋳塊結晶粒の
微細化か有効であることが知られている。
この鋳塊結晶粒の微細化方法としては、(1)低温鋳造
、(2)微細化効果のある元素の添加、(3)電磁撹拌
等が知られている。しかしながら、(1)については、
十分な効果を得るには加熱温度をlO〜20’C以内と
する必要があり、溶湯の温度制御が難しく、ノズル閉塞
のおそれがある等の問題点がある。
(2)については、アルミニウム合金に対しTi−Bを
、鋼合金に対しZr、Go、Fe等を添加することが知
られているが、不純物規制のある合金に対しては、その
適用が難しいという問題点がある。
(3)については、鉄鋼の連続鋳造において、十分その
効果が認められるが、鋼、アルミ等非鉄金属においては
鉄鋼と比べ熱伝導が良く、且つ引き抜く速度が小さいた
め、鋳型内でかなり厚い凝固殻か形成される等の理由で
、鋳塊全面の結晶粒を微細化するに有効な撹拌流が得ら
れにくいため、工業的に適用された例が見当たらない。
(発明の課題) 本発明は、鋳塊全面の結晶粒が微細で、表面性状の優れ
た鋳塊を製造することのできる連続鋳造方法を提供する
ことを課題とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、銅系またはアルミニウム系等の非鉄金属が一
般に鉄鋼に比べて熱伝導度が良く、且つ引き抜き速度が
小さいため、鋳造に際して鋳造直下で既に厚い凝固殻が
形成され、鋳型下で電磁撹拌を行なっても前記凝固殻の
部分の結晶粒微細化が起こらないが、鋳型内電磁撹拌が
有効であることに着目し、鋳型内の電磁コイルにおける
磁束密度の減衰を鋳型材の選定により解決して、本発明
を完成したものである。
すなわち、本発明の要旨とするところは、[非鉄金属を
鋳型内で電磁撹拌しつつ、連続鋳造をするにあたり、 電磁撹拌コイルを内蔵した鋳型として、導電率30〜7
0%IACSで、厚さ5〜15aunの銅合金を用いる
一方、該鋳型内壁に厚さ5〜15mmの黒鉛スリーブを
密着形成し、該鋳型スリーブ表面において、「−300
〜3000(B:磁束密度、11周波数)の範囲で電磁
撹拌する」連続鋳造方法にある。
本発明において、銅合金鋳型内壁に黒鉛スリーブを密着
形成させるのは、次の理由による。
通常、連鋳鋳型材として必要な特性としては、(1)熱
抽出速度を大きくするため、熱伝導度の良いこと (2)使用中変形破壊しないように、高温強度が大きく
、耐熱性に優れること (3)焼肴が発生しないように、潤滑性の良いこと が挙げられる。
次に、鋳型内の磁束密度の減衰を小さくするため、 (4)電気抵抗が大きいこと (5)非磁性であること が必要である。
すなわち、鋳型内の磁束密度の減衰は、式:   Bx
=Bo−exp(−+(/δ)(但し、BO:電磁コイ
ル表面での磁束密度Bx:電磁コイル表面からX離れた
位置での鋳型材中の磁束密度 δ :鋳型材中の磁場の浸透深さ) 式、 δ−5,o3f;ア一二]− (但し、ρ :鋳型材の電気抵抗 μ :鋳型材の比透磁率 r  :fJ電磁コイル流れる電流の周波数)で表わさ
れるため、δが大きい程、換言すればμ。
rが小さい程、またρが大きい程、磁束減衰が小さくな
るからである。
そこで、(1)〜(5)の条件について、種々の電気伝
導度の銅合金を検討した結果、30〜70%IACSの
析出強化型銅合金が抜熱および磁束減衰の点から鋳型材
として適ずろことがわかった。
しかしながら、この銅合金は、(2)、(4)の特性ら
有するが、(3)の潤滑性が無い欠点がある。
他方、銅合金以外に上記特性を、特に潤滑性を満足する
ものとして黒鉛があるが、強度的には銅合金に及ばない
。このように銅合金または黒鉛単独では(1)〜(5)
の全条件を満足できないが、銅合金鋳型の内側に黒鉛を
密着させた構造とすると互いの欠点が補われることが見
出された。
本発明鋳型において、黒鉛スリーブの厚さは薄すぎると
強度不足が生じ、かつ凝固殻の発達が大きすぎるので、
5mm以上でならなければならない。
また、厚すぎると凝固殻の発達が小さすぎ、ブレークア
ウトの危険があるため、15mm以下でなければならな
い。
黒鉛スリーブを収納する銅合金の導電率は小さすぎると
抜熱速度が低下し、凝固殻が薄くなり、ブレークアウト
の危険、鋳型の温度上昇による鋳型変形の危険が生じる
ため、30%IACS以上なければならず、他方、大き
すぎると磁束減衰が大きくなり、コイルの磁束密度が鋳
型内部まで有効に到達しないため、70%以下でなけれ
ばならない。また、銅鋳型の厚さは薄いほどよいが、熱
応力による変形防止には5mm以上必要であり、15m
mより厚いと磁束減衰が大きくなるので、効率上の問題
が発生するからである。
また、鋳塊の結晶粒はr賀B:磁束密度、f:周波数)
が大きい程微細であり、結晶粒の微細化を図るためには
少なくとも300以上必要であるが、あまりに大きいと
場面の盛り上がりが激しく、介在物を巻き込み、表面欠
陥の原因となるので、3000が上限である。
以下、本発明を実施例に基づき、具体的に説明する。
(実施例) 第1図は本発明の黒鉛板付スラブ竪型連続鋳造装置の平
面図、第2図は第1図のA−A断面図である。
第1図に示すように、本発明の装置は、リニアモータ1
を水冷ジャケット2の回りに配設する一方、該水冷ジャ
ケット2で銅合金鋳型3を取囲むように形成する。そし
て、鋳型3内には黒鉛板4を第2図のように金具6によ
り、銅鋳型に密着固定する。銅鋳型3および黒鉛板4は
下記第1表に示す物理的特性を有し、ともに厚さ10m
mである一方、鋳塊の寸法は厚さ150 mL幅500
mmで示す物理的特性を有し、ともに厚さ10mmであ
る一方、鋳塊の寸法は厚さ150mm、幅500mmで
ある。
上記リニアモータlにより、水冷ジャケット2を介して
銅鋳型3内の黒鉛板表面において、f−1〜20f−1
z1B=O〜1500ガウスの磁束を発生させ、鋳型内
の金属溶湯に矢印(5)方向の流動を与える。このリニ
アモータIは、鋳型より簡単に着脱できるので、種々の
形状1寸法の鋳型に取り付けて使用できる。
本装置を用いて、りん青銅第3種の鋳造実験を行なった
。鋳造条件を第2表に示す。
第2表 鋳造中の溶湯は、鋳型の各辺に沿って流動している様子
がみられた。鋳塊の表面性状は良好で、第3図に示すよ
うに、組織は中心まで均一微細な等軸品となっており、
熱間加工性は良好であったのに対し、比較のため、りん
青銅第3種を電磁撹拌を行なわないで上記実施例と同一
鋳造条件で造塊したところ、表面上は良好であったが、
組織は第4図に示すように柱状晶の発達したものであり
、熱間加工中、柱状晶の粒界で割れか発生した。
(発明の作用効果) 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、非鉄金
属を鋳型内で電磁撹拌しつつ連続鋳造をするにあたり、
電磁撹拌コイルを内蔵した鋳型として、銅合金鋳型内壁
に厚さ5〜b ーブを密着形成し、該鋳型スリーブ表面において、口を
300〜3000(計磁束密度、「:周波数)の範囲で
電磁撹拌するようにしたので、下記する作用により、表
面性状に優れ、結晶粒が表面から中心まで均一に微細化
した、良好な熱間加工性を有する非鉄金属の鋳塊を得る
ことができる。
即ち、(1)黒鉛を内張すすると、黒鉛の自己潤滑性に
よって、ひっかかり等が少なく表面性状の良い鋳塊か得
られ、例えばSn、 Znを含有する銅合金の鋳造にお
いて、逆偏折による元素の鋳塊表面が黒鉛ならば産着が
発生しないので、鋳塊表面欠陥、ブレークアウトが起こ
らないからである。
(2)また、黒鉛の熱伝導率が銅合金より少し小さいの
で、熱抽出速度が銅合金より小さくなるため、黒鉛を銅
合金鋳型に内張すすると凝固殻が薄くなり、銅鋳型のみ
のときと比べて、磁束が未凝固溶局部へ伝わりやすく、
鋳塊全面の結晶粒微細化が得やすいからである。
なお、黒鉛は切削性が良いため、簡単に精度よく銅合金
鋳型に取り付けることができるので、製作上の利点もあ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の黒鉛板付きスラブ竪型連続鋳造装置の
上面図、第2図は第1図のA−A断面図、第3図は本発
明の鋳造装置を用いて、電磁撹拌を行なって造塊した、
りん青銅第3種の鋳造組織を示す図面に代わる顕微鏡写
真、第4図は本発明の鋳造装置を用いて、電磁撹拌を行
なわずに造塊した、りん青銅第3種の鋳造組織を示す図
面に代わる顕微鏡写真である。 I・・・リニアモータ、  2・・・水冷ジャケット、
3・・・銅合金鋳型、  4・・・黒鉛板、5・・・溶
湯流動方向、 6・・・黒鉛板留金具、7・・・未凝固
溶湯、   訃・・凝固鋳塊。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)非鉄金属を鋳型内で電磁撹拌しつつ、連続鋳造を
    するにあたり、 電磁撹拌コイルを内蔵した鋳型として、導電率30〜7
    0%IACSで、厚さ5〜15mmの銅合金を用いる一
    方、該鋳型内壁に厚さ5〜15mmの黒鉛スリーブを密
    着形成し、該鋳型スリーブ内表面において、√(B^2
    f)=300〜3000(B:磁束密度、f:周波数)
    の範囲で電磁撹拌することを特徴とする非鉄金属の連続
    鋳造方法。
JP29438286A 1986-12-10 1986-12-10 非鉄金属の連続鋳造方法 Granted JPS63149056A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006068424A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Research Institute Of Industrial Science & Technology Apparatus for continuous casting of magnesium billet or slab using electromagnetic field and the method thereof
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KR100697871B1 (ko) 2005-08-24 2007-03-22 성훈엔지니어링(주) 에어슬립방식 알루미늄합금 연속주조방법

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