JPS6354473B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6354473B2 JPS6354473B2 JP29438286A JP29438286A JPS6354473B2 JP S6354473 B2 JPS6354473 B2 JP S6354473B2 JP 29438286 A JP29438286 A JP 29438286A JP 29438286 A JP29438286 A JP 29438286A JP S6354473 B2 JPS6354473 B2 JP S6354473B2
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- copper alloy
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
- B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
（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
結晶粒の微細化が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10〜20℃
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、銅合金に対しZr、Co、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、銅、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
が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
拌を行なつ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
30〜70％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、該鋳型スリーブ表面において、
√2＝300〜3000（Ｂ：磁束密度、ｆ：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、連続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) 焼着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（−ｘ／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＝5.03√・ （但し、ρ ：鋳型材の電気抵抗 μ ：鋳型材の比透磁率 ｆ ：電磁コイルに流れる電流の周波
数） で表わされるため、δが大きい程、換言すれば
μ、ｆ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
鋳型材として適することがわかつた。しかしなが
ら、この銅合金は、(2)、(4)の特性も有するが、(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、15mm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√2（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、あまりに大きいと湯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を水冷ジヤケツト２の回りに配設する一
方、該水冷ジヤケツト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10mmである一
方、鋳塊の寸法は厚さ150mm、幅500mm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。
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
結晶粒の微細化が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10〜20℃
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、銅合金に対しZr、Co、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、銅、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
が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
拌を行なつ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
30〜70％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、該鋳型スリーブ表面において、
√2＝300〜3000（Ｂ：磁束密度、ｆ：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、連続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) 焼着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（−ｘ／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＝5.03√・ （但し、ρ ：鋳型材の電気抵抗 μ ：鋳型材の比透磁率 ｆ ：電磁コイルに流れる電流の周波
数） で表わされるため、δが大きい程、換言すれば
μ、ｆ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
鋳型材として適することがわかつた。しかしなが
ら、この銅合金は、(2)、(4)の特性も有するが、(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、15mm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√2（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、あまりに大きいと湯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を水冷ジヤケツト２の回りに配設する一
方、該水冷ジヤケツト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10mmである一
方、鋳塊の寸法は厚さ150mm、幅500mm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。
【表】
上記リニアモータ１により、水冷ジヤケツト２
を介して銅鋳型３内の黒鉛板表面において、ｆ＝
１〜20Hz、Ｂ＝０〜1500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１は、鋳型より簡単に着脱
できるので、種々の形状、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
行なつた。鋳造条件を第２表に示す。
を介して銅鋳型３内の黒鉛板表面において、ｆ＝
１〜20Hz、Ｂ＝０〜1500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１は、鋳型より簡単に着脱
できるので、種々の形状、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
行なつた。鋳造条件を第２表に示す。
【表】
鋳造中の溶湯は、鋳型の各辺に沿つて流動して
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
等軸晶となつており、熱間加工性は良好であつた
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、表面上は良好であつたが、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が発生し
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５〜15mm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、√2を300〜3000（Ｂ：磁束密度、ｆ：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)黒鉛を内張りすると、黒鉛の自己潤滑
性によつて、ひつかかり等が少なく表面性状の良
い鋳塊が得られ、例えばSn、Znを含有する銅合
金の鋳造において、逆偏析による元素の鋳塊表面
が黒鉛ならば焼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りすると凝固殻が薄
くなり、銅鋳型のみのときと比べて、磁束が未凝
固溶湯部へ伝わりやすく、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。
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
等軸晶となつており、熱間加工性は良好であつた
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、表面上は良好であつたが、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が発生し
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５〜15mm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、√2を300〜3000（Ｂ：磁束密度、ｆ：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)黒鉛を内張りすると、黒鉛の自己潤滑
性によつて、ひつかかり等が少なく表面性状の良
い鋳塊が得られ、例えばSn、Znを含有する銅合
金の鋳造において、逆偏析による元素の鋳塊表面
が黒鉛ならば焼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りすると凝固殻が薄
くなり、銅鋳型のみのときと比べて、磁束が未凝
固溶湯部へ伝わりやすく、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。
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
拌を行なつて造塊した、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。 １…リニアモータ、２…水冷ジヤケツト、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、８…凝固鋳
塊。
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
拌を行なつて造塊した、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。 １…リニアモータ、２…水冷ジヤケツト、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、８…凝固鋳
塊。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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
30〜70％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、√2＝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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29438286A JPS63149056A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 非鉄金属の連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29438286A JPS63149056A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 非鉄金属の連続鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63149056A JPS63149056A (ja) | 1988-06-21 |
| JPS6354473B2 true JPS6354473B2 (ja) | 1988-10-28 |
Family
ID=17807000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29438286A Granted JPS63149056A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 非鉄金属の連続鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63149056A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1833628A4 (en) * | 2004-12-23 | 2009-03-18 | Res Inst Ind Science & Tech | DEVICE FOR CONTINUOUSLY OUTSTANDING A MAGNESIUM STREAM OR A MAGNESIUM FRAME USING AN ELECTROMAGNETIC FIELD AND METHOD THEREFOR |
| KR100721874B1 (ko) * | 2004-12-23 | 2007-05-28 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 저주파 전자기장을 이용한 마그네슘 빌렛 또는 슬래브 연속주조장치 |
| KR100697871B1 (ko) | 2005-08-24 | 2007-03-22 | 성훈엔지니어링(주) | 에어슬립방식 알루미늄합금 연속주조방법 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP29438286A patent/JPS63149056A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63149056A (ja) | 1988-06-21 |
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