JPS63238948A - Method and apparatus for continuously casting hollow cast billet - Google Patents

Method and apparatus for continuously casting hollow cast billet

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JPS63238948A
JPS63238948A JP7046987A JP7046987A JPS63238948A JP S63238948 A JPS63238948 A JP S63238948A JP 7046987 A JP7046987 A JP 7046987A JP 7046987 A JP7046987 A JP 7046987A JP S63238948 A JPS63238948 A JP S63238948A
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JP
Japan
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core
molten metal
hollow
mold
gas
Prior art date
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Application number
JP7046987A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Yanagimoto
茂 柳本
Shigeo Takahashi
高橋 繁夫
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To smoothen casting surface of inner peripheral face and to obtain a hollow cast billet having uniform structure by holding coaxially a forcedly cooled core in inside of a forcedly cooled cylindrical mold, impressing gas pressure in inner peripheral face of poured molten metal between the mold and the core, forming annular space and casting. CONSTITUTION:At the upper end face of the core 16, a header 18 penetrating a cooling water introducing pipe 17 is fixed coaxially with the core 16. The lower face of the header 18 horizontally hangs over the upper end of the core 16 to outside, to form an overhang part 23. At contacting part of the upper end of the core 16 with the lower end of the header 18, the slit 24 is formed and in the slit 24, the pressurized gas is supplied from an introducing pipe 25 and gas pressure is impressed on the inner peripheral face of the molten metal at lower part of the overhang part 23. Further, a pressurized oil is supplied from an introducing pipe 26 and seeps through fine hole 26a of the core 16 to uniformly wet the outer peripheral face. Therefore, the contact of molten metal with the outer peripheral face of the core 16 is prevented and also thermal flow rate into the core 16 is reduced, and friction between the core 16 and the cast billet is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は金属の中空鋳塊の連続鋳造方法及び装置に関し
、詳しくはその内周面が平滑な鋳肌で、しかも逆偏析層
の少い中空鋳塊を連続鋳造する方法及びこれを実施する
装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method and apparatus for continuous casting of hollow metal ingots, and more specifically, the present invention relates to a continuous casting method and apparatus for hollow metal ingots, and more specifically, the inner circumferential surface thereof has a smooth casting surface and there is little reverse segregation layer. The present invention relates to a method for continuously casting hollow ingots and an apparatus for carrying out the method.

(従来の技術) 金属の管又は長尺中空材は、それ自体の用途のほかに、
例えば車輌ホイールのリム或はコンプレッサーのシリン
ダー等各椎輪檄筒状製品用の素材として不可欠のもので
あり、これら素材は、金属の柱状鋳塊をグイ押出しする
か、或は連続鋳造法、遠心鋳造法によって製造されてい
る。リングローリング、或は鍛造等の塑性加工用素材と
しては、方向性のある繊維組織がなく、均質微細な鋳造
組織を有し、低コストでもあるため連続鋳造による中空
鋳塊が適している。
(Prior art) In addition to its own uses, metal pipes or long hollow members have
For example, it is essential as a material for various cylindrical products such as vehicle wheel rims and compressor cylinders. Manufactured by casting method. As a material for plastic working such as ring rolling or forging, a hollow ingot produced by continuous casting is suitable because it does not have a directional fiber structure, has a homogeneous and fine casting structure, and is low cost.

中空鋳塊の連続鋳造は、一般に強制冷却された筒状鋳型
の内側に同軸的に中子が保持され、該鋳型と該中子の間
の環状空間に金属溶湯を連続注入して行われる。該鋳型
内において中空状の凝固殻が形成され、続いて該鋳型の
外において、直接冷却水をスプレーして内部まで冷却凝
固し、形成された中空鋳塊は鋳造速度に制御されて引出
される。
Continuous casting of hollow ingots is generally carried out by holding a core coaxially inside a forced-cooled cylindrical mold, and continuously injecting molten metal into an annular space between the mold and the core. A hollow solidified shell is formed within the mold, and then cooling water is directly sprayed outside the mold to cool and solidify the inside, and the formed hollow ingot is drawn out under control of the casting speed. .

上記連続鋳造法においては、強制冷却された筒状鋳型内
の金属溶湯面上に注湯量を制御する耐火物製フロートを
浮上せしめる所謂フロート法と、強制冷却鋳型の上部に
比較的深い断熱耐火物製溶湯受槽を一体に連接し、該受
槽内の金属溶湯面は給湯用トラフ(樋)と同一レベルと
する所謂ホットトップ法とが一般に適用される。また、
鋳型を用いず、電磁力【よって柱状に保持した金属溶湯
に直接注水して凝固させる鋳造法も一部に実施されてい
る。そしていずれの方法によるも、商業的には鋳型を多
数列設して多連鋳造によって行われる。
In the above continuous casting method, there is a so-called float method in which a refractory float is floated above the surface of the molten metal in a forced-cooled cylindrical mold to control the amount of poured metal, and a relatively deep insulating refractory is placed in the upper part of the forced-cooled mold. Generally, the so-called hot top method is applied, in which molten metal receiving tanks are connected together and the molten metal surface in the receiving tank is at the same level as the hot water supply trough. Also,
Some casting methods have also been implemented that do not use a mold, but instead use electromagnetic force to directly inject water into the molten metal held in a columnar shape to solidify it. Regardless of which method is used, commercially, a large number of molds are installed in a row and multiple casting is performed.

上記の連続鋳造法によって中空鋳塊を鋳造する従来の方
法は、中子の構成によって特徴づけられ、大別すれば、
(4)耐火物製非冷却中子を使用する方法、■)強制冷
却中子を使用する方法、(C)及び電磁力を適用した中
子を使用する方法が知られている。
The conventional method of casting hollow ingots using the above-mentioned continuous casting method is characterized by the structure of the core, and can be broadly classified into:
(4) A method of using an uncooled core made of refractory material, (2) A method of using a forced cooling core, (C) A method of using a core to which electromagnetic force is applied are known.

上記(4)に属する方法としては、(1)フロート法に
おいて、予備成形した長尺の通気性石膏プラスター裂中
子を用い、それと強制冷却鋳型の間に注湯して中子を鋳
包みした凝固長尺鋳塊を取出してから該中子を分解除去
する方法(特公昭35−1106号) 、 (2)フロ
ート法において、金属溶湯て濡れにくい耐火物製中子を
冷却鋳型内の所定レベルに維持する方法(特開昭54−
72725号)がある。
As for the method belonging to (4) above, (1) In the float method, a long preformed air permeable gypsum plaster split core is used, and the core is cast in by pouring the metal between it and a forced cooling mold. A method in which a solidified long ingot is taken out and then the core is disassembled and removed (Japanese Patent Publication No. 35-1106). (2) In the float method, a refractory core that is difficult to get wet with molten metal is placed at a predetermined level in a cooling mold. Method of maintaining
72725).

上記03)に属する方法としては、(3)電磁バイブレ
ータ−等によって中子に振動を与えながら鋳造する方法
(特開昭57−127548号)、(4)回転する中子
を用い、該中子の外周面上には潤滑油供給用の縦長のス
リットを設ける方法(特開昭56−14944号)、及
び(5)冷却管を埋設した耐火材製中子を用いる方法(
!¥j開昭57−181759号)、がある。
Methods belonging to 03) above include (3) a method of casting while applying vibration to the core using an electromagnetic vibrator, etc. (Japanese Patent Application Laid-open No. 127548/1983); (4) a method of casting using a rotating core; A method of providing a vertically long slit for supplying lubricating oil on the outer peripheral surface of the (Japanese Patent Application Laid-Open No. 14944/1983), and (5) a method of using a refractory material core with a cooling pipe embedded therein (
! ¥j Kaisho 57-181759).

さらに上記(0に属するものでは、(6)水冷中子の内
部にインダクターを配設し、生起する電磁力によって金
属溶湯内周面が形成され、溶湯と中子とを接触させるこ
となく直接水冷する方法(特開昭53−90128号)
等が知られている。
Furthermore, in the above (0), (6) an inductor is disposed inside the water-cooled core, and the inner peripheral surface of the molten metal is formed by the generated electromagnetic force, and the molten metal is directly cooled with water without contacting the core. Method of
etc. are known.

(発明が解決しようとする問題点) 中空鋳塊、特に鍛造、リングローリング、スェージング
等の塑性加工用素材としての中空鋳塊に求められる品質
は、中空内周面の平滑な鋳肌と、逆偏析の少い微細均質
な組織である。さらに中空ビレットの場合は、中空部の
真円度、肉厚の均等度が重要な品質尺度となる。これら
の品質が満たされない場合は、塑性加工に際して内周面
の切削除去を多く行うことが必要となる。その場合予定
の切削深さに応じて予め肉厚の中空鋳塊を製造する必要
があるうえ、切削費用が嵩み、又、切削屑のリメルトロ
スも大きく、結局大巾なコスト増加となる。特に小口径
の中空部の長尺鋳塊では、中空内周面の切削操作自体に
困難が伴い、生産性の低下を余儀なくされる。
(Problems to be Solved by the Invention) The quality required for hollow ingots, especially hollow ingots as materials for plastic working such as forging, ring rolling, and swaging, is a smooth casting surface on the inner circumferential surface of the hollow, and the opposite quality. It has a fine homogeneous structure with little segregation. Furthermore, in the case of hollow billets, the roundness of the hollow part and the uniformity of the wall thickness are important quality measures. If these qualities are not met, it will be necessary to cut and remove a large amount of the inner circumferential surface during plastic working. In that case, it is necessary to manufacture a thick hollow ingot in advance according to the planned cutting depth, and the cutting cost increases, and the melt loss of cutting waste is also large, resulting in a large increase in cost. Particularly in the case of a long ingot having a small-diameter hollow portion, the cutting operation itself of the hollow inner circumferential surface is difficult, and productivity is inevitably reduced.

前記した従来の中空鋳塊の連続鋳造法も一長。The conventional continuous casting method of hollow ingots mentioned above also has an advantage.

−短があり、上記したような品質を充分満たし友中空鋳
塊を工業的に安定して製造することは困難である。前記
(1)及び(2)の方法では、中子が冷却機能を有しな
いため、鋳塊の内周部と外周部では凝固条件に大差があ
り、均質な組織が得られないこと、鋳造速度が低いこと
のほか、内周面の鋳肌も良くな込。このほか(1)では
消耗中子であるためコスト増加が太きく 、(2)では
中子からの湯洩れを生じ易く安定した操業が困難である
等の欠点がある。
- It is difficult to industrially and stably produce hollow ingots that satisfactorily satisfy the above-mentioned quality. In methods (1) and (2) above, since the core does not have a cooling function, there is a large difference in solidification conditions between the inner and outer circumference of the ingot, making it impossible to obtain a homogeneous structure, and the casting speed In addition to the low surface resistance, the cast surface on the inner surface is also smooth. Other drawbacks include (1), which involves a consumable core, which increases costs, and (2), which makes stable operation difficult due to the tendency for hot water to leak from the core.

前記(3)の方法では、表面酸化膜の巻込みを減少する
効果はあるものの、薄い凝固殻を破って湯洩れを起し易
く、平滑な鋳肌を形成し難い。前記(4)の方法では、
金属溶湯の凝固収縮による水冷中子の締付は力回避の手
段が矛盾なく操られていないため、中子の安定した回転
が困難であり効果を発揮し難い。前記(5)の方法では
、耐火物製中子の内部 ・て空気等の流通する冷却管を
埋設して中子の温度制御を行うものであるが、鋳塊内周
部と外周部の凝固条件に大差がある点では前記(1)及
び(2)の方法を類似の難点を有する。前記(6)の方
法は、鋳塊の表面欠陥及び逆偏析の減少の効果はあるも
のの、電磁場を発生させるための高額な設備費を要する
ほか、多連鋳造における鋳型配列間隔の制限、鋳塊の真
円度の低下等の欠点を有する。また中子内部にインダク
ターを組込むスペースを必要とするため、中子の小型化
は困難であり、細径中空部を有する鋳塊の製造には採用
できない。
Although the method (3) has the effect of reducing entrainment of the surface oxide film, it tends to break the thin solidified shell and cause leakage, and it is difficult to form a smooth casting surface. In the method (4) above,
When tightening a water-cooled core due to solidification and contraction of molten metal, the force avoidance means are not operated consistently, making it difficult to rotate the core stably and making it difficult to achieve an effect. In method (5) above, the temperature of the core is controlled by burying a cooling pipe through which air, etc. flows inside the refractory core, but the solidification of the inner and outer peripheries of the ingot is Methods (1) and (2) have similar drawbacks in that there is a large difference in conditions. Although the method (6) above has the effect of reducing surface defects and reverse segregation in the ingot, it requires high equipment costs for generating an electromagnetic field, limits the mold array spacing in multiple casting, and reduces ingot surface defects. It has drawbacks such as a decrease in roundness. Furthermore, since a space is required to incorporate the inductor inside the core, it is difficult to miniaturize the core, and it cannot be adopted for manufacturing an ingot having a small diameter hollow portion.

本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、そ
の目的とするところは、鋳肌、特に中空部内周面の鋳肌
が平滑で、組織が逆偏析層が少く全体に均質微細であり
、かつ真円度が高く、均等な肉厚の金属の中空鋳塊、特
にアルミニウム及びマグネシウムのごとき軽金属の中空
鋳塊を、安定して効率よく連続鋳造する方法と、その実
行に適した装置を開発することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to have a smooth casting surface, especially the casting surface on the inner circumferential surface of the hollow part, and a homogeneous and fine structure throughout with few reverse segregation layers. Developed a method for stable and efficient continuous casting of hollow metal ingots with high roundness and uniform wall thickness, especially hollow ingots of light metals such as aluminum and magnesium, and equipment suitable for carrying out the process. It is to be.

(問題点を解決するための手段) 前記問題を解決するため、本発明者等は種々研究の結果
、前記フロート法、ホットトップ法あるいは、スパウト
による直接注湯法の込ずれにも適用しうる手段を見出す
に至った。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present inventors have conducted various studies and found that it is possible to apply the above float method, hot top method, or direct pouring method using a spout. I have found a way.

すなわち、第1の発明は、強制冷却された筒状鋳型と、
その内側に同軸的に保持して強制冷却された中子との間
の環状空間に、連続的に注入されて中空柱状に保持され
た金属溶湯が、該鋳型と該中子に接触して冷却凝固し、
形成された中空鋳塊の連続鋳造方法において、 前記中子の外周面に気体を導入して前記中空柱状に保持
された金属溶湯を内周面に気体圧を印加し、環状空隙を
形成して鋳造することを特徴とする連続鋳造方法である
That is, the first invention includes a forcedly cooled cylindrical mold;
The molten metal, which is continuously injected into the annular space between the core, which is held coaxially inside the mold and is forcibly cooled, is cooled by contacting the mold and the core. solidified,
In the continuous casting method of the formed hollow ingot, gas is introduced into the outer peripheral surface of the core, and gas pressure is applied to the inner peripheral surface of the molten metal held in the hollow columnar shape to form an annular void. This is a continuous casting method characterized by casting.

そして第2の発明は、上記第1の発明の方法を実施する
に適した連続鋳造装置であって、強制冷却された筒状鋳
型と、その内側に同軸的に保持して強制冷却された中子
とからなる中空鋳塊の連続鋳造装置において、 鋳造中、該中子の金属溶湯と接する領域の外周面が水平
外側方向に均等に張出してオーバーハング部を形成し、
該オーバーハング部の下方の該中子の外周面に気体供給
源に連通した開口が設けられてなることを特徴とする。
A second invention is a continuous casting apparatus suitable for carrying out the method of the first invention, which includes a forcedly cooled cylindrical mold and a forcedly cooled medium held coaxially inside the cylindrical mold. In a continuous casting apparatus for hollow ingots, the outer circumferential surface of the area of the core in contact with the molten metal protrudes evenly in the horizontal outward direction during casting to form an overhang part,
It is characterized in that an opening communicating with a gas supply source is provided on the outer peripheral surface of the core below the overhang portion.

本発明の適用対象となる中空鋳塊は、主として各種輪状
、或は筒状製品用の素材となる円柱状中空鋳塊(いわゆ
る中空ビレット)であるが、角柱状中空鋳塊にも同様に
適用しうる。
The hollow ingots to which the present invention is applied are mainly cylindrical hollow ingots (so-called hollow billets) that serve as materials for various ring-shaped or cylindrical products, but the present invention is also applicable to prismatic hollow ingots. I can do it.

気体圧を印加した環状空隙の位置は、金属溶湯が冷却中
子の外周面に接触して凝固殻を形成し始める位置より上
方から下方に向けて上記接触を妨げるように形成させる
。かかる領域に気体圧を印加した環状空隙を形成する手
段としては、冷却中子の最上端外周面が水平方向に均等
に張出してオーバーハング部を形成させること及び該オ
ーバーハング部の下方に向けて加圧気体を導入すること
である。
The annular gap to which gas pressure is applied is formed so as to prevent the contact from above to below the position where the molten metal contacts the outer peripheral surface of the cooling core and begins to form a solidified shell. As a means of forming an annular gap in which gas pressure is applied to such a region, the uppermost outer circumferential surface of the cooling core is evenly extended in the horizontal direction to form an overhang, and the overhang is directed downward. The method is to introduce pressurized gas.

気体の導入は、上記オーバーハング部の下方に向けて行
うならばその経路は随意である。そして気体の導入開口
は金属溶湯が侵入しないように定められた微細な間隙あ
るいは微細気孔である。これらの導入開口の実施態様は
種々挙げることができる。例えば冷却中子の上端面上に
柱状又は筒状の耐火断熱体を連接した所謂ホットトップ
鋺造においては、該耐火断熱体の外周下端面が前記冷却
中子の上端面より外側に張出してオーバーハング部を形
成し、そして上記連接部に気体導入用スリットを設け、
該スリットには該耐火断熱体の内部に配設した気体導入
経路を接続連通する。さらに別の例としては、オーバー
ハング下方の冷却中子の外周面が、気体導入経路に接続
連通した通気性耐火物体から構成することもできる。上
記において耐火断熱体としては、マリナイト、ファイバ
ーフラックス等の商品名で周知のアルミニウム等の溶湯
に濡れ難い材料が好ましく使用される。また上記の通気
性耐火物体としては高熱電導性で、金属溶湯に濡れ難く
、微細気孔中に溶湯が侵入し難い材料が望ましく、多孔
質黒鉛、多孔質の窒化ケイ素結合炭化ケイ素等のセラミ
ックスあるいは耐熱性焼結金属等がこれに適している。
The gas can be introduced through any route as long as it is directed downward from the overhang. The gas introduction openings are fine gaps or fine pores defined to prevent molten metal from entering. Various embodiments of these introduction openings can be mentioned. For example, in a so-called hot-top structure in which a columnar or cylindrical fireproof insulator is connected to the top end surface of a cooling core, the lower end surface of the outer periphery of the fireproof insulator protrudes outward from the top end surface of the cooling core and overhangs the top end surface of the cooling core. forming a hang part, and providing a gas introduction slit in the connecting part;
A gas introduction path provided inside the fireproof heat insulating body is connected to and communicated with the slit. As yet another example, the outer circumferential surface of the cooling core below the overhang may be made of a breathable refractory material connected and communicating with the gas introduction path. In the above, as the fireproof heat insulator, a material that is difficult to wet with molten metal, such as aluminum, which is well known under trade names such as marinite and fiber flux, is preferably used. In addition, the above-mentioned breathable refractory material is preferably a material that has high thermal conductivity, is difficult to get wet with molten metal, and is difficult for molten metal to penetrate into minute pores, such as ceramics such as porous graphite, porous silicon nitride-bonded silicon carbide, or heat-resistant materials. Sintered metals are suitable for this purpose.

上記のごとく導入した気体は、冷却中子上部のオーバー
ハングの下に溜シさらにその下方の冷却中子外周面と溶
湯の間に環状空隙を形成する。上記オーバーハング部を
設けない場合、導入気体は溶湯中を止まることなく浮上
し、溶湯上面から泡出して環状空隙を形成しない。
The gas introduced as described above forms a reservoir under the overhang of the upper part of the cooling core, and further forms an annular gap between the outer circumferential surface of the cooling core and the molten metal below the overhang. When the above-mentioned overhang portion is not provided, the introduced gas floats in the molten metal without stopping, bubbles out from the upper surface of the molten metal, and does not form an annular gap.

上記オーバーハングの大きさ、すなわち中子の外周面が
外側に張出す程度は金属、合金の種類、鋳塊の形状、寸
法、鋳造速度、溶湯及び強制冷却鋳型の高さ等により予
め実験によって選択されるが、例えばアルミニウム又は
マグネシウム基合金の内径20〜100簡の円柱状中空
鋳塊においては、1.5 tan以上、好ましくは3.
0mm以上であり、この下限以下では気体圧印加環状空
隙の安定維持が困難であり、得られた鋳塊の搗肌も良く
ない。
The size of the above-mentioned overhang, that is, the extent to which the outer peripheral surface of the core protrudes outward, is selected in advance through experiments based on the type of metal and alloy, the shape and dimensions of the ingot, the casting speed, the height of the molten metal and forced cooling mold, etc. However, for example, in a cylindrical hollow ingot made of aluminum or magnesium-based alloy and having an inner diameter of 20 to 100 mm, the tan is 1.5 tan or more, preferably 3.
0 mm or more, and below this lower limit, it is difficult to stably maintain the annular gap to which gas pressure is applied, and the pounding surface of the obtained ingot is also poor.

上限は特に制限はないが、15w+m以上のオーバーハ
ングは無意味である。
Although there is no particular upper limit, an overhang of 15w+m or more is meaningless.

上記環状空隙に印加されるべき気体圧は、オーバーハン
グ部の下方の該環状空隙のレベルにおける溶湯の静水圧
相当値近傍で、その上限は、気体がオーバーハング上に
溢れて浮上し溶湯面上に泡出することのない圧力によっ
て定められ、またその下限は冷却中子の外周面と溶湯と
の接触面積が実質的に減少させうる環状空隙を形成する
圧力によって定められる。
The gas pressure to be applied to the annular gap is close to a value equivalent to the hydrostatic pressure of the molten metal at the level of the annular gap below the overhang, and its upper limit is such that the gas overflows onto the overhang and rises above the surface of the molten metal. The lower limit is determined by the pressure at which no bubbling occurs, and the lower limit is determined by the pressure at which an annular void is formed that can substantially reduce the contact area between the outer peripheral surface of the cooling core and the molten metal.

導入気体によって形成される上記環状空隙は気密ではな
く、気体圧を印加した気体の過剰分は、冷却中子の外周
面と溶湯の薄い凝固殻の接触界面の微細な間隙から下方
に向って流出してゆく。この微細な間隙は、溶湯の冷却
に伴う収縮と、溶湯圧による膨張とのバランスによって
周方向で脈動的に変化しつつ形成されるものと推定でき
る実験的証拠がある。従って、一定の鋳造条件下におい
て、所定の気体圧を印加した環状空隙を維持するには、
はぼ一定の気体流量を保つ必要がある。
The annular gap formed by the introduced gas is not airtight, and the excess gas to which gas pressure is applied flows downward through the fine gap at the contact interface between the outer peripheral surface of the cooling core and the thin solidified shell of the molten metal. I will do it. There is experimental evidence that suggests that these minute gaps are formed in a pulsating manner in the circumferential direction due to the balance between contraction as the molten metal cools and expansion due to molten metal pressure. Therefore, in order to maintain an annular gap with a predetermined gas pressure applied under certain casting conditions,
It is necessary to maintain a more or less constant gas flow rate.

上記導入気体としては金属溶湯に不活性のものは良く、
例えばアルミニウム基合金ではアルゴン、チッ素、等、
マグネシウム基合金ではアルゴン、四フッ化ホウ素等が
採用されるほか本発明者等の実験的確認によれば、これ
らの基合金に対し空気、チッ素、及び潤滑油の熱分解ガ
ス、蒸気が意外にも好適な結果をもたらすことである。
The gas introduced above is preferably one that is inert to the molten metal.
For example, in aluminum-based alloys, argon, nitrogen, etc.
In magnesium-based alloys, argon, boron tetrafluoride, etc. are used, and according to the experimental confirmation by the present inventors, air, nitrogen, and pyrolysis gases and steam of lubricating oil have unexpected effects on these alloys. It is also important to bring about favorable results.

これらの気体中の酸素濃度の影響について調べたところ
、酸素40容積チ以下の気体又は蒸気であれば、これら
の軽金属又はその合金に好ましく用いうろことが判明し
た。
When the influence of the oxygen concentration in these gases was investigated, it was found that gases or vapors containing 40 volumes of oxygen or less are preferably used for these light metals or their alloys.

上記冷却中子の外周面は、通例の連続鋳造におけると同
様の潤滑界面を形成させ、溶湯が中子外周面に焼きつく
のを防止する。かかる潤滑界面は、液状潤滑油を連続又
は半連続供給して濡らす方法、黒鉛、窒化ホウ素のごと
く自己潤滑性耐熱材をもって中子を構成する等周知の方
法によって形成される。
The outer circumferential surface of the cooling core forms a lubricating interface similar to that in conventional continuous casting, and prevents the molten metal from seizing on the outer circumferential surface of the core. Such a lubricating interface is formed by a well-known method such as wetting the core by continuously or semi-continuously supplying liquid lubricating oil, or constructing the core with a self-lubricating heat-resistant material such as graphite or boron nitride.

(作用) 本発明の方法においては、強制冷却された中子の外周面
に気体を導入して中空柱状に保持された金属溶湯の内周
面に気体圧を印力aし、環状空隙を形成して鋳造する。
(Function) In the method of the present invention, gas is introduced into the outer peripheral surface of the forcedly cooled core, and gas pressure is applied to the inner peripheral surface of the molten metal held in the shape of a hollow column, thereby forming an annular void. and cast.

かかる環状空隙は、金属溶湯が強制冷却中子の外周面に
接触することを妨げ、全周囲の接触面積を減少すると共
に、その接触位置を下方に移動させる。これによって中
空柱状に保持された金属溶湯の内周面における冷却中子
への熱流量が減少し、また中子と鋳塊(半凝固、凝固)
との摩擦が減少する。このため得られる中空鋳塊の内周
面の鋳肌が平滑であり、かつ鋳肌直下の金属組織に逆偏
析層が少く、内外層共均−な組織となる。
Such an annular gap prevents the molten metal from coming into contact with the outer peripheral surface of the forced cooling core, reduces the contact area around the entire circumference, and moves the contact position downward. This reduces the heat flow to the cooling core on the inner circumferential surface of the molten metal held in a hollow column, and also reduces the heat flow between the core and the ingot (semi-solidified, solidified).
Reduces friction with the Therefore, the casting surface of the inner circumferential surface of the hollow ingot obtained is smooth, and the metal structure immediately below the casting surface has few reverse segregation layers, resulting in a co-uniform structure of the inner and outer layers.

(実施例) 以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。
(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

実施例1゜ 第1図は本発明に係る方法をホットトップ法に適用した
装置の1例を示す縦断面図である。図の装置を要約すれ
ば、特許第1007387号(特公昭54−42847
号)に示される気体加圧ホットトップ連続鋳造装置に、
本発明を実施するための中子を設けた装置であり、内外
周面共優れた平滑鋳肌の中空鋳塊を得ることを意図して
いる。
Embodiment 1 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an apparatus in which the method according to the present invention is applied to a hot top method. To summarize the device shown in the figure, Japanese Patent No. 1007387 (Japanese Patent Publication No. 54-42847
The gas pressurized hot top continuous casting equipment shown in
This is a device equipped with a core for carrying out the present invention, and is intended to obtain a hollow ingot with an excellent smooth cast surface on both the inner and outer circumferential surfaces.

金属、黒鉛などの高熱伝導性、耐熱性材料からなる筒状
鋳型1は、中空鋳塊15の外周輪郭を規定する適当な形
状、例えば円柱状鋳塊の場合は円形横断面を有し、鋳塊
15が形成される空間を取囲んでいる。
The cylindrical mold 1 made of a highly thermally conductive and heat-resistant material such as metal or graphite has an appropriate shape that defines the outer peripheral contour of the hollow ingot 15, for example, a circular cross section in the case of a cylindrical ingot. It surrounds the space in which the mass 15 is formed.

鋳型lは強制冷却媒体、例えば水4が給水管3から流入
する空胴部を有し、これによって強制冷却される。該鋳
型1の上端面に、耐火断熱材(商品名マリナイト)から
なる溶湯受槽2が鋳型lに同軸的に固定接続されている
The mold 1 has a cavity into which a forced cooling medium, for example water 4, flows from the water supply pipe 3, thereby being forcedly cooled. A molten metal receiving tank 2 made of a refractory heat insulating material (trade name: Marinite) is coaxially and fixedly connected to the upper end surface of the mold 1.

溶湯受槽2の内周下端面は、鋳型lの内周面よシ内側に
一様に水平に張出してオーバーハング部5を形成してい
る。鋳型1の上端面と溶湯受槽2の下端面が接する部分
には、内側に向けて微細なスリット6が形成され、該ス
リット6には加圧気体か導入ロアから供給され、オーバ
ーハング部5の下方に気体が導入される。また加圧液体
潤滑油が導入口8から供給され、鋳型1の上端に近い内
周面に向けて形成された微細なスリン)8aより鋳型1
の内周面に向けて流出する。
The lower end surface of the inner circumference of the molten metal receiving tank 2 extends horizontally evenly inward from the inner circumferential surface of the mold l to form an overhang portion 5. A minute slit 6 is formed toward the inside at the part where the upper end surface of the mold 1 and the lower end surface of the molten metal receiving tank 2 contact, and pressurized gas is supplied to the slit 6 from the introduction lower, and the overhang part 5 is Gas is introduced downward. In addition, pressurized liquid lubricating oil is supplied from the inlet 8, and the mold 1
It flows out towards the inner peripheral surface.

金属溶湯9は、供給口10より溶湯受槽2内に注湯され
て溶湯レベル11に達する。溶湯9は鋳型1の冷却され
た内周面に接して冷却され凝固を始める。この凝固開始
点は、オーバーハング部5の下方に流入する気体によっ
て形成された気体圧を印加した環状空隙によって下方に
押し下げられる。該空隙はオーバーハング部5の直下か
ら、鋳型1の内周面に沿って下方に延在するように形成
され、溶湯と鋳型内周面との接触を妨げる。
The molten metal 9 is poured into the molten metal receiving tank 2 through the supply port 10 and reaches a molten metal level 11 . The molten metal 9 comes into contact with the cooled inner peripheral surface of the mold 1, is cooled, and begins to solidify. This solidification starting point is pushed down by an annular gap to which a gas pressure created by gas flowing below the overhang portion 5 is applied. The gap is formed so as to extend downward from just below the overhang portion 5 along the inner circumferential surface of the mold 1, and prevents contact between the molten metal and the inner circumferential surface of the mold.

凝固した鋳塊15は油圧機構によって昇降可能に支持さ
れたテーブル12に載置された下型13に支持され、鋳
型1の下端から内側に向けたスリットから噴射する二次
冷却水14’i直接受けて冷却されつつ下降する。かく
して鋳塊が所定の長さに達すれば、溶湯受槽2への注湯
及び下型テープ、ル12の下降を停止し、鋳型を移動し
、テーブル12を上昇して鋳塊15を取シ出す。
The solidified ingot 15 is supported by a lower mold 13 placed on a table 12 that is supported by a hydraulic mechanism so as to be able to rise and fall, and is directly injected with secondary cooling water 14'i from a slit directed inward from the lower end of the mold 1. It descends while being cooled. When the ingot reaches a predetermined length, the pouring into the molten metal receiving tank 2 and the lowering of the lower mold tape 12 are stopped, the mold is moved, and the table 12 is raised to take out the ingot 15. .

第1図において、強制冷却された筒状鋳型1の内側に同
軸的に強制冷却された中子16を保持する。該中子16
は前記筒状鋳型1と同様の材料からなり、中空鋳塊の内
周輪郭を規定する適当な形状、例えば円管状鋳塊の場合
は、円柱状を有し、鋳塊15の中空部19が形成される
空間を占有している。中子16の外周面168′は溶湯
の凝固収縮に対処するように図示のように内側に向って
傾斜させである。中子16には、その軸芯部に一体疋取
付は上方に垂直に延びる支持管17が配設される。支持
管17は図示されていない支持機構により昇降自在又は
所定位置に支持され中子の垂直及び水平方向の位置を規
制する。この実施例においては、第1図に示すごとく、
中子16の上端のレベルは、筒状鋳型1の上端のレベル
に一致させである。しかし、金属の種類、中空鋳塊の寸
法、装置の熱平衡条件等により、筒状鋳型1に対して中
子16のレベルは上、下に適宜選択されてよい。
In FIG. 1, a forcedly cooled core 16 is coaxially held inside a forcedly cooled cylindrical mold 1. The core 16
is made of the same material as the cylindrical mold 1, and has an appropriate shape that defines the inner peripheral contour of the hollow ingot, for example, in the case of a cylindrical ingot, it has a cylindrical shape, and the hollow part 19 of the ingot 15 is It occupies the space formed. The outer circumferential surface 168' of the core 16 is inclined inward as shown in the figure to cope with solidification shrinkage of the molten metal. A support tube 17 is integrally attached to the core 16 and extends vertically upward. The support tube 17 is movable up and down or supported at a predetermined position by a support mechanism (not shown) to regulate the vertical and horizontal positions of the core. In this embodiment, as shown in FIG.
The level of the upper end of the core 16 is made to match the level of the upper end of the cylindrical mold 1. However, depending on the type of metal, the dimensions of the hollow ingot, the thermal equilibrium conditions of the device, etc., the level of the core 16 relative to the cylindrical mold 1 may be appropriately selected to be above or below.

支持管17の下端は中子16の空胴部21に開口してお
り、冷却水が支持管17の上部20から供給され、中子
を冷却した後、中子下端周縁から外側に向けたスリット
から噴射する二次冷却水22を構成している。
The lower end of the support tube 17 opens into the cavity 21 of the core 16, and after cooling water is supplied from the upper part 20 of the support tube 17 and cools the core, a slit is opened outward from the periphery of the lower end of the core. The secondary cooling water 22 is injected from the cooling water.

上記中子16の上端面に、支持管17を縦に貫通して円
柱状の耐火断熱材(商品名、マリナイト)からなるヘッ
ダー18が中子16に同軸的に固定連接されている。該
ヘッダーの材料は、前記溶湯受槽2と同一のものを用い
たが、両者は異る材料で構成されていてもよい。ヘッダ
ー18の外周下端面は、中子16の上端外周面より外側
に一様に水平に張出してオーバーハング部23を形成し
ている。中子16の上端面と、ヘッダー18の下端面が
接する部分には、外側に向けて一様に微細なスリット2
4が形成され、該スリット24にはへラダー18を貫通
して配設された導入管25から加圧気体が供給され、オ
ーバーハング部23の下方の溶湯内周面に向けて気体圧
が印加される。また潤滑剤導入管26から加圧潤滑油が
供給され、中子の上端部付近の外周面に向けて放射状に
形成された微細孔26aよシ中子16の縦外周面に向け
て浸出し、該外周面を一様に濡らす。
A header 18 made of a cylindrical fireproof heat insulating material (trade name: Marinite) is coaxially and fixedly connected to the upper end surface of the core 16, passing through the support tube 17 vertically. Although the header was made of the same material as the molten metal receiving tank 2, the two may be made of different materials. The outer peripheral lower end surface of the header 18 extends horizontally and uniformly outward from the upper end outer peripheral surface of the core 16 to form an overhang portion 23 . A fine slit 2 is formed uniformly outward at the portion where the upper end surface of the core 16 and the lower end surface of the header 18 touch.
4 is formed, and pressurized gas is supplied to the slit 24 from an introduction pipe 25 disposed through the ladder 18, and gas pressure is applied toward the inner circumferential surface of the molten metal below the overhang portion 23. be done. Further, pressurized lubricating oil is supplied from the lubricant introduction pipe 26, and leaks out toward the vertical outer circumferential surface of the core 16 through the fine holes 26a formed radially toward the outer circumferential surface near the upper end of the core. Wet the outer circumferential surface uniformly.

第2図は、第1図の中子の要部の拡大図で、図の(、)
は、縦断面図であり、(a)のA −A’位置の横断面
を図の(b)に示す。ヘッダー18の下端面と中子16
の上端面の接合部には、気体導入管25及び潤滑油導入
管26の周囲を囲む位置にそれぞれOリング28.29
を介装し、また、気体分配溝31の内側に沿ってOリン
グ30を介装し、接合部におけるこれら流体のリークを
防止している。
Figure 2 is an enlarged view of the main parts of the core in Figure 1, with (,) in the figure.
is a longitudinal cross-sectional view, and a cross-sectional view taken along the line AA' in (a) is shown in (b) of the figure. The lower end surface of the header 18 and the core 16
O-rings 28 and 29 are provided at the joints on the upper end surface at positions surrounding the gas introduction pipe 25 and the lubricating oil introduction pipe 26, respectively.
An O-ring 30 is also interposed along the inside of the gas distribution groove 31 to prevent these fluids from leaking at the joint.

加圧気体は、気体導入管25より中子上端面の外周に近
い位置に形成された環状の気体分配溝31を経てスリッ
ト24からオーバーハング23の下方に導入され、この
位置の溶湯内周面に気体圧を印加した環状空間23aを
形成する。そして過刺の気体は中子外周面と、溶湯のま
だ剛性を有しない薄い変動性の凝固皮殻との間の微細な
間隙を通シ下方に向って流出してゆく。
The pressurized gas is introduced from the gas introduction pipe 25 through the annular gas distribution groove 31 formed at a position close to the outer periphery of the upper end surface of the core, through the slit 24 and below the overhang 23, and is introduced into the molten metal inner peripheral surface at this position. An annular space 23a is formed to which gas pressure is applied. Then, the gas from the spikes flows downward through the minute gaps between the outer peripheral surface of the core and the thin, fluctuating solidified shell of the molten metal, which does not yet have rigidity.

潤滑油は、導入管26より中子の外周内部に形成された
環状の分配溝26bを満たし、放射状微細孔26aより
浸出して中子外周面を濡らす。使用される潤滑油として
は、ひまし油、ビーナツツ油、菜種油等の天然植物油又
は合成潤滑油の単用又は混合油が用いられるが、これに
限定されない。
The lubricating oil fills an annular distribution groove 26b formed inside the outer periphery of the core from the introduction pipe 26, leaks out from the radial micropores 26a, and wets the outer periphery of the core. The lubricating oil used may be, but is not limited to, natural vegetable oils such as castor oil, peanut oil, rapeseed oil, or synthetic lubricating oils alone or in combination.

実施例2゜ 第3図に示した装置は、フロート法による連続鋳造にお
ける本発明の適用例である。円筒状の鋳型1は、給水管
3から流入する冷却水によって強制冷却され、該鋳型1
の内側にはそれと同軸的に円柱状中子16が保持される
。該中子16は、給水管17から流入する冷却水によっ
て強制冷却されている。該中子16と、該鋳型lの頂部
は同一水準にあり、ダンディシュ27内の金属溶湯10
は、注湯枠10の下端、スパウト28を経て、鋳型1と
中子16の間にフロート29′ff:介して流入する。
Embodiment 2 The apparatus shown in FIG. 3 is an example of application of the present invention in continuous casting by the float method. The cylindrical mold 1 is forcibly cooled by cooling water flowing in from the water supply pipe 3.
A cylindrical core 16 is held coaxially inside the cylindrical core 16 . The core 16 is forcibly cooled by cooling water flowing in from the water supply pipe 17. The core 16 and the top of the mold l are on the same level, and the molten metal 10 in the dandysh 27
flows through the lower end of the pouring frame 10, the spout 28, and between the mold 1 and the core 16 via the float 29'ff:.

フロート29は、鋳型自溶湯面110レベルを規制する
。中子の外周面の溶湯の凝固開始レベルの直上近くには
、外方へ向けて一様の巾の薄板リング23bが張出し、
オーバーハング部23が形成されている。薄板リング2
3aの直上から上方の中子外周面には、冷却を緩和する
ための耐火断熱フェル)2aを包囲しである。中子16
の外周面は、上記オーバーハング部23よシ下部は鋳塊
の軸心方向の凝固収縮に見合う寸法の逆円錐状傾斜壁面
に構成されている。
The float 29 regulates the mold self-molten metal surface 110 level. A thin plate ring 23b with a uniform width extends outward from the outer peripheral surface of the core near the level at which the molten metal starts to solidify.
An overhang portion 23 is formed. Thin ring 2
The outer peripheral surface of the core immediately above and above 3a is surrounded by a fireproof heat insulating fell 2a for relaxing cooling. Nakako 16
The outer circumferential surface of the overhang portion 23 and the lower portion thereof is formed into an inverted conical inclined wall surface having a dimension corresponding to the solidification shrinkage in the axial direction of the ingot.

中子16の上方から内部へ貫入する導管25は加圧気体
導入用であり、導管26は液体潤滑剤導入用である。こ
れらの導入管は、実施例1の第2図に示す構造と同様の
各分配溝に接続され、そこから各スリットを経てオーバ
ーハング部直下23aに向けて加圧気体が、また中子外
周面に向けて潤滑剤が供給される。加圧気体又は潤滑剤
は図示されない流体の圧力及び流量調整機構を経て実施
例1と同様にして供給される。
A conduit 25 penetrating into the interior of the core 16 from above is for introducing pressurized gas, and a conduit 26 is for introducing liquid lubricant. These introduction pipes are connected to respective distribution grooves having a structure similar to that shown in FIG. 2 of Embodiment 1, and from there, pressurized gas passes through each slit toward the overhang portion 23a directly below the core outer circumferential surface. Lubricant is supplied towards the Pressurized gas or lubricant is supplied in the same manner as in Example 1 via a fluid pressure and flow rate adjustment mechanism (not shown).

実施例3、 第4図に示した装置は、前記実施例1のホットトップ法
の中子として使用されるものである。強制冷却された中
子16の上部には、耐火断熱材からなるヘッダー18が
、その下端面が該中子16の頂部の外周面より外側に一
様に張り出してオーバーハング部23を形成し固定連接
されている。
Embodiment 3 The apparatus shown in FIG. 4 is used as a core in the hot top method of Embodiment 1. A header 18 made of a fireproof heat insulating material is fixed to the upper part of the forcedly cooled core 16, with its lower end surface uniformly extending outward from the outer peripheral surface of the top of the core 16 to form an overhang part 23. connected.

中子16の外周部には、熱伝導性かつ通気性の耐火材リ
ング32がはめ込まれ、該リングと中子の接合部は0リ
ング32a 、32bにより密にされている。そして上
記接合部のリング側には環状溝部33が設けられ、該溝
部33はヘッダー18を貫通する潤滑剤導入管26と連
結されて加圧潤滑油が供給され、該リング32の外周面
に潤滑油が浸出する。上記通気性耐火材としては、多孔
゛質点鉛材(例えば市販のユニオンカーバイド社gAT
J)あるいは粉末金属焼結体が適用されうるがその開孔
サイズは、溶湯がさしこまない程度の微細孔である。
A thermally conductive and breathable refractory ring 32 is fitted into the outer periphery of the core 16, and the joint between the ring and the core is tightly sealed by O-rings 32a and 32b. An annular groove 33 is provided on the ring side of the joint, and the groove 33 is connected to the lubricant introduction pipe 26 passing through the header 18 to supply pressurized lubricant to lubricate the outer peripheral surface of the ring 32. Oil leaches out. As the above-mentioned breathable fireproof material, porous lead dot material (for example, commercially available Union Carbide gAT
J) Alternatively, a powdered metal sintered body can be applied, but the pore size is so small that the molten metal cannot penetrate.

一方ヘッダー18の下端部には気密性を高めるため金属
製スペーサー34が図のごとくはめ・込まれる。ヘッダ
ー18及びスペーサー34を貫通する加圧気体導入管2
5が設けられ、該スペーサーに設けられた環状溝部35
の一角に接続される。
On the other hand, a metal spacer 34 is fitted into the lower end of the header 18 as shown in the figure to improve airtightness. Pressurized gas introduction pipe 2 passing through header 18 and spacer 34
5 is provided, and an annular groove portion 35 provided in the spacer
connected to one corner of the

該環状溝部から前記オーバーハング部23に向けて放射
状にスリット24が設けられ、気体通路を形成している
。Oリング29は導入気体のリークを防止する。
Slits 24 are provided radially from the annular groove toward the overhang 23 to form a gas passage. The O-ring 29 prevents the introduced gas from leaking.

上記において通気性耐火材内の溝部33の縦方。In the above, the longitudinal direction of the groove portion 33 in the breathable refractory material.

向の位置は、溶湯と該耐火材の接触部相当のレベルを包
含し、さらにオーバーハング部23にヨリ近いレベルに
帯状に設けられていることが好ましい。
The position in the direction includes a level corresponding to the contact area between the molten metal and the refractory material, and is preferably provided in a band shape at a level close to the overhang part 23.

通気性耐火材のリング32の外周面は、前記実施例1,
2と同様、溶湯の凝固収縮を考慮して逆円錐形に傾斜さ
せることが望ましい。また、ヘッダー18を貫通する冷
却水導入管17の内側に同軸的に設けた配管36は上方
(図示してない)において大気に開放され、下端は中子
16’!!−貫通して開放してあり、中空鋳塊15の内
部空間37の圧力を大気圧に保持するのに役立つが、必
須なものではない。
The outer peripheral surface of the ring 32 made of breathable fireproof material is as described in Example 1,
Similar to 2, it is desirable to incline into an inverted conical shape in consideration of solidification shrinkage of the molten metal. Further, a pipe 36 coaxially provided inside the cooling water introduction pipe 17 passing through the header 18 is open to the atmosphere at the upper part (not shown), and the lower end is connected to the core 16'! ! - It is open through and serves to maintain the pressure in the internal space 37 of the hollow ingot 15 at atmospheric pressure, but is not essential.

実施例4゜ 第5図に示した装置は、前記実施例3の別の実施態様で
あり、第1図の如きホットトップ法の中子として好適に
使用されるものである。
Embodiment 4 The apparatus shown in FIG. 5 is another embodiment of Embodiment 3, and is suitably used as a core in the hot top method as shown in FIG.

冷却中子16の外周部には、実施例3と同様の熱伝導性
かつ通気性の耐火材リング32がはめ込まれている。該
リング32の上部にはフランジ部38が外側へ一様に張
シ出して、オーバーハング部23を形成している。フラ
ンジ部及び冷却中子の頂部の上に耐火断熱性のヘッダー
1.8が固定連接され、これらの接合部には気体及び潤
滑油のリークを防ぐため0リング38a、38bが充填
されている。潤滑油は、ヘッダーを貫通する導入管26
より中子本体に導かれ、そこから耐火材リング32の内
側に設けられた帯状の環状溝39に連結されている。環
状溝39は、溶湯と耐火材リング32の外周面が接触す
る位置及びそれより上位のオーバーハング23の直下方
向に向けて外方に放射状に形成され、潤滑油はこの環状
溝を充たし、そこから耐火材リングに浸透し、その外周
面を濡らす。
A thermally conductive and breathable refractory ring 32 similar to that in the third embodiment is fitted into the outer circumference of the cooling core 16. A flange portion 38 uniformly extends outward from the upper portion of the ring 32 to form an overhang portion 23 . A fireproof and insulating header 1.8 is fixedly connected to the flange and the top of the cooling core, and these joints are filled with O-rings 38a, 38b to prevent leakage of gas and lubricating oil. The lubricating oil is supplied through an introduction pipe 26 that passes through the header.
It is led into the core body and connected from there to a band-shaped annular groove 39 provided inside the refractory ring 32. The annular groove 39 is formed radially outward toward the position where the molten metal contacts the outer circumferential surface of the refractory ring 32 and directly below the overhang 23 above the contact point, and the lubricating oil fills this annular groove and is heated there. It penetrates into the refractory ring and wets its outer surface.

一方、気体は、ヘッダーを貫通する導入管25よシ中子
本体に導かれ、オーバーハング部230近くの耐火材リ
ングのフランジ部内に設けられた水平環状溝40の一端
に接続され、そこから環状リングを通ってオーバーハン
グ23の直下に気体を送出する。これによって気体圧印
加空間23aを形成させる。
On the other hand, the gas is introduced into the core body through an inlet pipe 25 passing through the header, connected to one end of a horizontal annular groove 40 provided in the flange part of the refractory ring near the overhang part 230, and from there Gas is pumped through the ring and directly below the overhang 23. This forms a gas pressure application space 23a.

実施例5゜ 第6図に示した装置は、前記実施例1のポットトップ法
の中子として使用されるものの縦断面図であり、ヘッダ
ー18の下部に設けられた凹部41に強制冷却された中
子16の上部がはめ込まれ、ヘッダー下部周縁は該中子
16の上部外周縁部を覆う下り部42を有しており、該
下り部42の底面は中子16の外周面より外側に一様に
張り出してオーバーハング部23を形成している。
Embodiment 5 The device shown in FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the device used as the core of the pot top method of Embodiment 1. The upper part of the core 16 is fitted, and the lower peripheral edge of the header has a descending part 42 that covers the upper outer peripheral edge of the core 16, and the bottom surface of the descending part 42 is aligned outwardly from the outer peripheral surface of the core 16. The overhang part 23 is formed by projecting out like this.

ヘッダー18を貫通して下方へ向う潤滑油導入管26の
下端は、中子16内の環状溝部26bK連結し、そこか
ら放射状の毛細管部26mを通りて、中子16の外周面
に開孔して冷却中子外周面を濡らしている。またヘッダ
ー18を貫通して下方へ向う加圧気体導入管25の下端
は中子16内の環状溝部31に連結し、そこから微細な
スリット24を経由し、さらに中子外周面とヘッダー1
8の下り部42の内周面の微細スリン)24ai通って
オーバーハング23の直下に開口し、その位置の溶湯中
に気体圧印加窒間23aを形成し、溶湯と強制冷却中子
面の接触面積を減少している。
The lower end of the lubricating oil introduction pipe 26 that passes through the header 18 and goes downward connects to an annular groove 26bK in the core 16, passes through a radial capillary tube 26m, and opens into the outer peripheral surface of the core 16. to wet the outer peripheral surface of the cooling core. Further, the lower end of the pressurized gas introduction pipe 25 that passes through the header 18 and goes downward is connected to the annular groove 31 in the core 16, and then passes through the fine slit 24 and then connects to the outer peripheral surface of the core and the header 1.
The fine sinter 24ai on the inner circumferential surface of the descending portion 42 of No. 8 is opened directly below the overhang 23, and a gas pressure-applied nitrogen gap 23a is formed in the molten metal at that position, thereby causing contact between the molten metal and the forced cooling core surface. The area has been reduced.

第7図は、第6図の部分縦断面斜視図であるが、スリン
)24a’は、ローレット加工した微細な縦溝であり、
スリット24を通過した気体の通路として目詰りがなく
好果的である。
FIG. 7 is a partial vertical cross-sectional perspective view of FIG.
The passage of the gas passing through the slit 24 is free from clogging and is highly effective.

(比較例) 比較例1 第1図に示すホットトップ方式連続鋳造装置を用いたが
、中子のヘッダー18を貫通する加圧気体導入管25か
らの加圧気体の導入を遮断し、従ってオーバーハング2
3の直下に気体圧を印加した環状空隙を形成することな
く連続鋳造を行った。
(Comparative Example) Comparative Example 1 A hot top type continuous casting apparatus shown in FIG. hang 2
Continuous casting was performed without forming an annular gap to which gas pressure was applied directly below No. 3.

比較例2 第3図に示すフロート方式連続鋳造装置を用いたが、中
子は柱状の耐火断熱材(商品名マリナイト)を成形した
ものであり、従って強制冷却されていない。潤滑油は、
上記中子の上部外周面の微細スリットから供給して連続
鋳造を行った。
Comparative Example 2 A float-type continuous casting apparatus shown in FIG. 3 was used, but the core was formed from a columnar fireproof heat insulating material (trade name: Marinite), and therefore was not forcedly cooled. The lubricant is
Continuous casting was performed by feeding the core through a fine slit on the upper outer circumferential surface of the core.

上記実施例1〜5及び比較例1〜2の結果を第1表に示
す。鋳造速度は、合金種、冷却条件等を一定としたうえ
で、最良と判断される速度に設定したもので、表の数値
がそれである。気体は、いずれも空気を用いたが、結果
は、アルゴン、窒素についての予備試験と変らなかった
The results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 are shown in Table 1. The casting speed was determined to be the best speed while keeping the alloy type, cooling conditions, etc. constant, and the values shown in the table are the casting speeds. Although air was used as the gas in both cases, the results were the same as in the preliminary tests for argon and nitrogen.

連続鋳造のスタート時の安定性については、本発明の方
法ではいずれも極めて安定し、何等のトラブルも生ずる
ことなく安定して鋳造を行うことができた。しかし比較
例においてはスタート時にBreak Outを起した
り、また鋳塊が中子に焼きついて降下せず鋳造を中止す
る等のトラブルが発生した。鋳塊内周面の鋳肌は、実施
例ではいづれも甚だ均一平滑な表面であった。これに対
し、比較例では、周期的な再溶触読及び中子鋳型に接触
して生じた焼付き肌(縦すじ)が多かれ少かれ発生し、
この現象は比較例1よシ2の方に多く見られ、円周方向
に裂ける鋳肌も見られた。
Regarding the stability at the start of continuous casting, all methods of the present invention were extremely stable, and casting could be performed stably without any trouble. However, in the comparative example, troubles occurred such as a break out at the start, and the ingot burned into the core and did not descend and casting was stopped. The casting surface of the inner peripheral surface of the ingot was an extremely uniform and smooth surface in all of the Examples. On the other hand, in the comparative example, more or less burned skin (vertical streaks) occurred due to periodic re-melting and contact with the core mold.
This phenomenon was more common in Comparative Example 1 than Comparative Example 2, and the casting surface cracked in the circumferential direction.

鋳肌直下の偏析層の厚さは表1の数値に示すごと〈実施
例では75〜95μmであるのに対し、比較例では45
0.1500μmと、大差があった。
The thickness of the segregation layer directly under the casting surface is as shown in the values in Table 1 (75 to 95 μm in the examples, 45 μm in the comparative examples).
There was a large difference of 0.1500 μm.

鋳塊の内周表層のミクロ組織写真を第8図(実施例1)
及び第9図(比較例1)に示すがこれによって鋳肌近く
の逆偏析層の厚さ及び組織の均一性は、比較例に比して
実施例が格段と優れていることが端的に認められる。
Figure 8 shows a microstructure photograph of the inner peripheral surface layer of the ingot (Example 1)
and Fig. 9 (Comparative Example 1) shows that the thickness of the reverse segregation layer near the casting surface and the uniformity of the structure of the Example are clearly superior to those of the Comparative Example. It will be done.

その他鋳塊の中空部の真円度、及び偏肉も、いづれも実
施例の鋳塊は比較例に比して格段に優れていた。
In addition, the roundness of the hollow part of the ingot and the uneven thickness of the ingot of the example were both significantly superior to those of the comparative example.

(効果) 上記したごとく、本発明の中空鋳塊の連続鋳造方法及び
装置によれば、得られる鋳塊は中空部内周面の鋳肌が極
めて平滑であり、鋳肌近くの鋳塊組織は逆偏析層が薄く
、組織が均一であり、さらに中空部内周の真円度が高く
肉厚が均等である。
(Effects) As described above, according to the continuous casting method and apparatus for hollow ingots of the present invention, the obtained ingot has an extremely smooth casting surface on the inner peripheral surface of the hollow part, and the ingot structure near the casting surface is reversed. The segregation layer is thin and the structure is uniform, and the inner periphery of the hollow part is highly circular and the wall thickness is uniform.

従って、鋳造、リングローリング、スェージング、等の
塑性加工用素材として、中空部内周面の切削除去が薄く
てよく、切削屑が少いので、メタルロスが少く、切削時
間も短縮できる。さらに本発明の方法及び装置によれば
、鋳造工程においてトラブルを起すことが少く、従って
歩留りの向上をもたらす等°工業的に甚だ有用である。
Therefore, as a material for plastic working such as casting, ring rolling, swaging, etc., the inner circumferential surface of the hollow portion can be removed thinly, and there is little cutting waste, so metal loss is small and cutting time can be shortened. Further, the method and apparatus of the present invention cause fewer troubles in the casting process, and therefore are extremely useful industrially as they improve yields.

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

第1図及び第2図(a) 、 (b)は、ホットトップ
鋳造法に本発明を適用した実施例1の装置の図面で、第
1図は全体縦断面図、第2図(a)は中子の要部縦断面
、第2図伽)は中子の平面図である。第3図は、フロー
ト鋳造法に本発明を適用した実施例2の装置の全体縦断
面図である。第4図及び第5図は冷却中子の外周面に通
気性耐火材リングを嵌合した本発明の各実施例3及び4
の中子の縦断面図である。第6図は、ホラ))ツブ鋳造
法に本発明を適用した実施例5の中子の縦断面図である
。第7図は、第6図の中子の縦断面斜視図である。 第8図は、本発明によって製造(実施例1)されたアル
ミニウム合金(JIS 5052)中空鋳塊の内周表層
のミクロ組織写真であり、第9図は、比較例1によって
製造された同種合金の中空鋳塊の内周表層のミクロ組織
写真である。 9、・・金属溶湯、15・・・中空鋳塊、16・・・強
制冷却された中子、17・・・中子への冷却水導入管、
18・・・耐火断熱材製ヘッダー、22・・・中子から
の二次冷却水、23・・・オーバーハング、23a・・
・オーバーハング直下の気体圧印加窒間、25・・・中
子への加圧気体導入管、26・・・中子への潤滑油導入
管、32・・・通気性耐火材リング。 第6 図 第7図
Figures 1 and 2 (a) and (b) are drawings of the apparatus of Example 1 in which the present invention is applied to the hot top casting method, where Figure 1 is an overall longitudinal sectional view and Figure 2 (a) 2 is a longitudinal section of the main part of the core, and FIG. 2) is a plan view of the core. FIG. 3 is an overall vertical sectional view of an apparatus according to a second embodiment in which the present invention is applied to a float casting method. Figures 4 and 5 show examples 3 and 4 of the present invention in which a breathable refractory ring is fitted to the outer peripheral surface of the cooling core.
FIG. FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of a core of Example 5 in which the present invention is applied to the hollow shell casting method. FIG. 7 is a vertical cross-sectional perspective view of the core shown in FIG. FIG. 8 is a microstructure photograph of the inner peripheral surface layer of an aluminum alloy (JIS 5052) hollow ingot manufactured according to the present invention (Example 1), and FIG. 9 is a photograph of the same type of alloy manufactured according to Comparative Example 1. This is a microstructure photograph of the inner peripheral surface layer of a hollow ingot. 9. Molten metal, 15. Hollow ingot, 16. Forced cooled core, 17. Cooling water introduction pipe to the core.
18... Header made of fireproof insulation material, 22... Secondary cooling water from core, 23... Overhang, 23a...
- Between the gas pressure application and nitrogen immediately below the overhang, 25...pressurized gas introduction pipe to the core, 26...lubricating oil introduction pipe to the core, 32...breathable fireproof material ring. Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、強制冷却された筒状鋳型と、その内側に同軸的に保
持して強制冷却された中子との間の環状空間に、連続的
に注入されて中空柱状に保持された金属溶湯が、該鋳型
と該中子により冷却されて凝固し、形成された中空鋳塊
を該鋳型の下方より連続的に取出される工程を含む中空
鋳塊の連続鋳造方法において、 前記中子の外周面に気体を導入して前記中空柱状に保持
された金属溶湯の内周面に気体圧を印加し、環状空隙を
形成して鋳造することを特徴とする中空鋳塊の連続鋳造
方法。 2、前記気体が、空気、チッ素、不活性ガス、及び酸素
含有量40容積%以下の熱分解ガス、蒸気のうちの1種
もしくは2種以上であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の中空鋳塊の連続鋳造方法。 3、前記気体圧が、前記環状空間の金属溶湯レベルにお
ける静水圧に依存してその上限が定められ、又前記中子
の外周面と前記金属溶湯との接触面積が実質的に減少す
るようにその下限が定められることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の中空鋳塊の連続鋳造方法。 4、強制冷却された筒状鋳型と、その内側に同軸的に保
持して強制冷却された中子とからなる中空鋳塊の連続鋳
造装置において、 鋳造中、該中子の金属溶湯と接する領域の外周面が水平
外側方向に均等に張出してオーバーハング部を形成し、
該オーバーハング部の下方の該中子の外周面に気体供給
源に連通した開口が設けられてなることを特徴とする中
空鋳塊の連続鋳造装置。 5、前記オーバーハング部が、前記強制冷却された中子
の外周面自体の張出しによって形成されてなることを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の中空鋳塊の連続鋳
造装置。 6、前記オーバーハング部が、前記強制冷却された中子
の上端面上に柱状又は筒状の耐火断熱体を連接し、該耐
火断熱体の外周下端面が前記強制冷却された中子の上端
面より外側に張出して形成されてなることを特徴とする
特許請求の範囲第4項記載の中空鋳塊の連続鋳造装置。 7、前記開口は、前記強御冷却された中子の上端面と前
記耐火物体の下端面の連接部に形成されたスリットであ
り、該スリットはその間隙が前記金属溶湯が侵入しない
ように定められ、かつ気体供給源に連通してなることを
特徴とする特許請求の範囲第4項記載の中空鋳塊の連続
鋳造装置。 8、前記開口は、前記オーバーハング部より下方の前記
中子の外周面が、気体供給源に連通した前記金属溶湯が
侵入しない通気性耐火物体から構成されてなることを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の中空鋳塊の連続鋳
造装置。
[Claims] 1. Continuously injected into an annular space between a forcedly cooled cylindrical mold and a forcedly cooled core held coaxially inside the mold and held in a hollow column shape. A method for continuous casting of a hollow ingot, including a step in which the molten metal is cooled and solidified by the mold and the core, and the formed hollow ingot is continuously taken out from below the mold, Continuous casting of a hollow ingot, characterized in that gas is introduced into the outer peripheral surface of the core and gas pressure is applied to the inner peripheral surface of the molten metal held in the shape of a hollow column, thereby forming an annular gap and casting. Method. 2. The gas is one or more of air, nitrogen, an inert gas, a pyrolysis gas with an oxygen content of 40% by volume or less, and steam. The method for continuous casting of a hollow ingot according to item 1. 3. The upper limit of the gas pressure is determined depending on the hydrostatic pressure at the level of the molten metal in the annular space, and the contact area between the outer peripheral surface of the core and the molten metal is substantially reduced. The continuous casting method for hollow ingots according to claim 1, characterized in that a lower limit thereof is determined. 4. In a continuous hollow ingot casting device consisting of a forcedly cooled cylindrical mold and a forcedly cooled core held coaxially inside the mold, the area of the core that comes into contact with molten metal during casting. The outer circumferential surface extends horizontally outward evenly to form an overhang part,
A continuous casting apparatus for a hollow ingot, characterized in that an opening communicating with a gas supply source is provided on the outer peripheral surface of the core below the overhang part. 5. The continuous casting apparatus for hollow ingots according to claim 4, wherein the overhang portion is formed by an extension of the outer peripheral surface of the forcedly cooled core itself. 6. The overhang portion connects a columnar or cylindrical refractory insulator on the upper end surface of the forcibly cooled core, and the lower end surface of the outer periphery of the refractory insulator connects to the upper end surface of the forcibly cooled core. 5. The continuous casting device for hollow ingots according to claim 4, wherein the device is formed so as to extend outward from the end surface. 7. The opening is a slit formed at the joint between the upper end surface of the strongly cooled core and the lower end surface of the refractory object, and the slit is defined so that the molten metal does not enter the gap. 5. The continuous casting apparatus for hollow ingots according to claim 4, characterized in that the device is connected to a gas supply source. 8. The opening is characterized in that the outer circumferential surface of the core below the overhang portion is made of an air-permeable refractory material that communicates with a gas supply source and prevents the molten metal from entering. A continuous casting device for hollow ingots according to scope 4.
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