WO2006046677A1 - 連続鋳造装置、連続鋳造方法およびアルミニウム合金鋳造棒 - Google Patents

連続鋳造装置、連続鋳造方法およびアルミニウム合金鋳造棒 Download PDF

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Masashi Fukuda
Masatoshi Fukushima
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Showa Denko K.K.
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Definitions

  • a heat insulating member having a pouring passage is interposed between the molten metal receiving portion and the vertical mold, and the molten alloy in the molten metal receiving portion is supplied from the pouring passage to the vertical mold so that an aluminum alloy forged rod is obtained.
  • the present invention relates to a continuous forging apparatus, a continuous forging method, and an aluminum alloy forging bar. Background art
  • Such an aluminum alloy part can be obtained by cutting an aluminum alloy bar material into a predetermined length to form a forging material, and forming the forging material into a part by forging.
  • aluminum alloy bar is an example For example, it is manufactured by subjecting a material produced by horizontal continuous fabrication to plastic working or heat treatment.
  • a cylindrical shape is formed from a molten metal through the following process.
  • lubricating oil is injected from the inner peripheral wall of the vertical inlet side to prevent seizure of the molten metal on the vertical wall.
  • the lubricating oil is pushed up from the lower wall surface to the upper wall surface due to the difference in gravity applied to the upper and lower surfaces of the lump.
  • the cracked gas generated by heating the lubricating oil also rises to the upper wall surface. Due to these factors, the lubrication between the inner wall of the bowl and the solidified shell on the outer circumference of the molten metal lump is uneven on the top and bottom of the bowl.
  • lubricating oil does not flow between the vertical inner wall of the vertical type and the molten metal or solidified shell, and the molten metal seizes on the vertical inner peripheral wall, so that the solidified shell is broken and the unsolidified molten metal flows out.
  • there is an excessive amount of lubricating oil above the vertical shape and since the contact between the molten metal and the vertical inner wall of the vertical shape is not close, the molten metal is insufficiently cooled by the vertical shape, resulting in an unsolidified molten metal. It will be blown out from the top of the lump.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 8-3 2 3 5 6
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 1 1 1 1 7 0 0 0 9
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 1 1 1 1 7 0 0 1 4
  • Patent Documents 1 and 2 relate to the lubricant supply
  • Patent Document 3 relates to the uniformization of the molten metal temperature distribution in the vertical mold.
  • Patent Document 1 the problems in the conventional horizontal continuous forging of metal, that is, the imbalance in the cooling of the molten metal in the mold and the non-uniformity of the lubrication interface of the mold inner wall are eliminated,
  • Patent Document 1 the problems in the conventional horizontal continuous forging of metal, that is, the imbalance in the cooling of the molten metal in the mold and the non-uniformity of the lubrication interface of the mold inner wall are eliminated.
  • Lubricating fluid is supplied to the cylindrical saddle mold, molten metal is supplied to one end of the cylindrical saddle mold to form a columnar molten metal body, and the columnar molten metal body formed by solidifying the columnar molten metal body
  • the lubricating fluid is infiltrated into the porous void of the permeable porous saddle portion formed on the inner wall surface of the cylindrical saddle mold, and the solid fluid is not solidified or Of the above cylindrical saddles facing the molten metal during solidification Rutotomoni continuously leached lubricating fluid to the surface, the lubricating fluid and via the groove formed on the inner wall surface of the tubular ⁇
  • Patent Document 2 discloses that in a horizontal continuous forging method of aluminum or aluminum alloy, an appropriate amount of lubricating oil is uniformly distributed in the inner peripheral direction of the vertical shape.
  • a plurality of The lubrication oil supply hole is provided, and the lubrication oil supply amount is set to 0.0 1 to 0.0 1 2 cc / min ⁇ mm per minute per unit length of the lump, and the inner surface of the mold to be cooled.
  • Patent Document 3 discloses that the temperature distribution of the molten metal inside the bowl is made uniform, thereby reducing the molten metal boundary at the bottom of the bowl and reducing the thickness of the reverse segregation layer formed on the surface of the bowl.
  • the molten metal supply port for the molten metal inlet that supplies molten metal from the furnace to the vertical mold is placed at the center of the vertical cross section.
  • a horizontal continuous forging apparatus is disclosed which is installed within a range below the position and has a cross-sectional area of 10 to 25% of the entire cross section of the vertical type.
  • the present invention has been proposed in view of the above, and even if the lubricant is reduced, the high-speed fabrication can be performed stably and smoothly, and the generation of the reaction product of the lubricant is suppressed. It is an object of the present invention to provide a continuous forging device, a continuous forging method, and an aluminum alloy forging bar that can greatly reduce defects. Disclosure of the invention
  • the present invention discloses a continuous forging apparatus, a continuous forging method, and an aluminum alloy forging bar having the following characteristics. That is,
  • the first invention is a continuous forging apparatus for producing an aluminum alloy forging rod by supplying molten alloy in a molten metal receiving part from one end of the vertical mold to the vertical mold, and comprising the molten metal receiving part and one end of the vertical mold.
  • a heat insulating member having a pouring passage disposed between the molten metal receiving portion and the bowl, and a partition layer provided in the heat insulating member and having a through hole integral with the pouring passage. It is characterized by that.
  • the second invention is characterized in that, in addition to the configuration of the invention described in the above item 1), the basket is arranged horizontally.
  • the third invention is characterized in that, in addition to the configuration of the invention described in the above item 1) or 2), a heat insulating member is interposed between one end of the bowl and the partition layer. .
  • the cutting layer has a through-hole-side peripheral portion bent toward the saddle shape and facing one end of the saddle shape. It is characterized by this.
  • the fifth invention is added to the configuration of the invention described in the above item 3) or 4).
  • the area of the heat insulation member facing the hollow portion of the saddle shape is 40 by area ratio with respect to the vertical cross-sectional area of the hollow shape of the saddle shape. It is characterized by -85%.
  • the partition layer is made of a lubricant and a material that does not allow vaporized lubricant to pass through. It is characterized by that.
  • the lubricant supply port provided on the inner wall of the vertical shape near one end of the mirror shape is closer to the other end of the vertical shape. It has been extended to
  • the lubricant supply port provided on the inner peripheral wall of the saddle shape near one end of the saddle shape is branched to It is also provided near the other end.
  • the position of the pouring passage and the vertical shape of the pouring passage is the vertical shape of the pouring passage inner diameter lower portion. It is characterized by being 8% or more above the inner diameter of the saddle with respect to the lower position of the inner diameter.
  • the 10th invention is characterized in that the molten alloy of the aluminum alloy has a magnesium content of 0.5% by mass. It is the above.
  • the composition of the molten alloy of the above-mentioned aluminum alloy is changed to Si (content ratio 0). 05 to 1.3 mass%), Fe (content 0 .:! To 0.7 mass%), Cu (including Proportion: 0:! ⁇ 2.5 mass%), Mn (content: 0.05-1.1 mass%), Mg (content: 0.5-3.5 mass%), Cr (content: 0.04 to 0.4% by mass), and Zn (content: 0.05 to 8% by mass or less).
  • the first and second inventions are directed to a continuous forging method for producing an aluminum alloy forged rod by supplying molten alloy in a molten metal receiving part into one of the vertical molds from one end of the vertical mold.
  • a partition layer having a through hole integral with the pouring passage is provided on a heat insulating member having a pouring passage that is disposed between one end and communicates the molten metal receiving part with the vertical mold. It is characterized by continuous forging while the supplied lubricant is squeezed into the heat insulating member and is blocked by a partition layer.
  • the first and third inventions are characterized in that, in addition to the configuration of the invention described in the above paragraph 1 2), the saddle shape is arranged horizontally.
  • the lubricant supply port provided on the inner wall of the bowl near one end of the bowl It is characterized by being extended to the end.
  • a lubricant supply port provided on the inner wall of the saddle near the one end of the saddle is branched. It is also provided near the other end of the saddle type.
  • the 16th aspect of the invention is the positional relationship between the pouring passage and the saddle type, the pouring passage inner diameter lower position is It is characterized by being 8% or more above the saddle shape inner diameter with respect to the lower position of the saddle shape inside diameter.
  • the 17th invention is an aluminum alloy forging rod manufactured using the continuous forging method according to any one of the above items 12) to 16). Yes.
  • a partition layer is provided on the heat insulating member, and the lubricant that is supplied to the bowl and exudes to the heat insulating member is blocked by the partition layer.
  • the partition layer can prevent the reaction with the molten metal or the spilling into the molten metal receiving part side, thereby suppressing the wasteful consumption of the lubricant and reducing the supply amount of the lubricant. Therefore, high-speed forging can be performed stably and smoothly even if the lubricant is reduced.
  • the reaction product of the lubricant generated on the peripheral wall of the heat insulating member and the vicinity thereof is not generated, and it is possible to greatly reduce the lump defect.
  • the lubricant that has been supplied to the vertical mold and exudes to the heat insulating member is blocked by the partition layer.
  • the lubricant that has reached the partition layer from the vertical mold side reacts with the molten metal or wraps around the molten metal receiving side. This includes the case where it is possible to completely prevent this, and even if it is not completely prevented, it is possible to reduce the wasteful consumption due to the reaction with the molten alloy or the sneaking to the molten metal receiving part side.
  • the heat insulating member is interposed between the one end of the saddle shape and the partition layer, even when the partition layer that easily transfers heat is provided, the molten alloy is retained while maintaining the heat. Can be supplied to. Therefore, the solidification position of the molten alloy in the mold is properly maintained, and stable forging can be performed.
  • the heat insulating member between the one end of the saddle shape and the partition layer is No contact with molten metal even in the passage for hot water. Therefore, through the insulating material of the lubricant It is possible to more reliably prevent the reaction with the molten alloy and the sneak into the molten metal receiving part side.
  • the area of the heat insulating member facing the vertical hollow portion is defined by the area of the vertical cross-sectional area of the vertical hollow portion. Since the ratio is 40 to 85%, the heat insulating member having an area necessary for heat insulation will surely face the bowl-shaped hollow portion. For this reason, even if the molten alloy is supplied to the vertical mold, it is possible to suppress the heat of the molten alloy from being released from the one end side of the vertical mold and being cooled. Therefore, the solidification position of the molten alloy in the vertical mold is properly maintained, and stable casting can be performed.
  • the lubricant supply port provided on the inner wall of the saddle near the one end of the saddle is extended to the other end of the saddle, lubrication is also performed from the other end of the saddle. Material can be supplied.
  • the solidification position of the lumps tends to move to the other end of the bowl, and in order to supply the lubricant to the other end, conventionally, more lubricant is needed near one end of the bowl.
  • the lubricant can be supplied accurately at a position near the other end. In other words, since an appropriate amount of lubricant is supplied to the necessary portions, unnecessary lubricant is not supplied, and high-speed fabrication can be performed stably and smoothly even if the lubricant is reduced.
  • the lubricant supply port provided on the inner wall of the saddle near the one end of the saddle is branched and provided near the other end of the saddle.
  • Lubricant can also be supplied from the side.
  • the solidification position of the lump tends to move to the other end of the saddle, and the lubricant is supplied to the other end.
  • an excessive amount of lubricant was supplied near one end of the saddle, but the lubricant can be supplied accurately at a position near the other end by branching the lubricant supply port. In other words, since an appropriate amount of lubricant is supplied to the necessary portions, unnecessary lubricant is not supplied, and high-speed fabrication can be performed stably and smoothly even if the number of lubricants is reduced.
  • the pouring passage formed in the heat insulating member and the vertical shape are arranged in such a manner that the pouring passage inner diameter lower position is smaller than the vertical inner diameter lower position.
  • the pouring passage is located at the lower part of the inner diameter of the vertical mold in order to make the temperature balance of the vertical mass uniform, it is one end side of the vertical mold.
  • the temperature of the molten alloy supplied to the lower part is lowered, so that solidified shell formation is rapidly performed at the lower part of the lump, and stable forging can be performed even if the amount of lubricant supplied is reduced. Therefore, high-speed forging can be performed stably and smoothly even if the lubricant is reduced.
  • the temperature of the molten alloy supplied to the lower part of one end of the saddle shape is lowered, the gasification of the lubricant can be suppressed, and the occurrence of inferior mass due to entrainment of the gasified lubricant in the ingot is prevented. Can be prevented.
  • the above first to ninth inventions are applied to the fabrication of aluminum alloys having a magnesium content of 0.5% by mass or more, so that it is stable unless the conventional lubricant is increased. Even when forging a magnesium-containing aluminum alloy that was difficult to forge, it was possible to reduce the number of lubricants, suppress the generation of lubricant reaction products, ensure stable and smooth fabrication, and prevent the occurrence of ingot mass. The same effect as in the case of forging can be exhibited.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the main part showing an example of the vicinity of a vertical shape of the horizontal continuous forging apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view of the effective mold length of the saddle type of FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory view of a refractory plate-like body according to the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a refractory plate-like body according to the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the area of the second heat insulating member.
  • FIG. 6 is a view showing an example of the vicinity of the vertical shape of the horizontal continuous forging apparatus in the second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a lubricant supply portion in the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a lubricant supply portion in the second embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing the position of the pouring passage in the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an outline of a hot top forging apparatus to which the present invention is applied. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the aluminum alloy forged rod according to the present invention is held in such a way that the central axis is substantially horizontal (substantially horizontal means the lateral direction), and is a horizontal continuous type using a cylindrical vertical mold provided with forced cooling means.
  • the diameter can be in the range of 1 O mm to 100 mm. Although it is possible to cope outside this diameter range, it is industrially possible to perform plastic processing in the subsequent process, such as forging. 1 O mn in diameter to reduce the size and cost of equipment such as manufacturing, roll forging, drawing, rolling, and impact processing!
  • Forging by changing the diameter it can be handled by changing to a removable cylindrical saddle having an inner diameter corresponding to the diameter, and changing the melt temperature and the forging speed accordingly. Change the cooling water and lubricating oil settings as necessary.
  • This aluminum alloy forging rod is used as a material for post-processing plastic processing, such as forging, roll forging, drawing, rolling, and impact processing. Alternatively, it can be used as a material for machining such as drilling.
  • FIG. 1 is a view showing an example of the vicinity of a vertical shape of the horizontal continuous forging apparatus of the present invention.
  • the molten metal receiving part is a tundish.
  • the molten alloy 2 5 5 stored in the tundish 2 5 0 passes through the refractory plate 2 1 0 and becomes a cylindrical vertical shape (hereinafter simply referred to as “a vertical shape”) 2 0 1
  • a tundish 2 5 0, a refractory plate-like body 2 1 0, and a saddle shape 2 0 1 are arranged so as to be supplied.
  • the refractory plate-like body 210 is composed of a first heat insulating member 2a, a second heat insulating member 2b, and a partition layer 2c.
  • the saddle-shaped 2 0 1 is held so that the saddle-shaped central axis 2 2 0 is almost horizontal.
  • forced cooling means of vertical mold 2 0 1 and in the outlet of vertical mold 2 0 1, solidified molten metal 2 Sixteen forced cooling means are provided.
  • the solidified clot 2 As an example of means forcibly cooling 16, a cooling water shower device 205 is provided.
  • a drawing drive device (not shown) is installed near the outlet of the vertical mold 201 so that the solidified clot 2 16 that has been forcibly cooled is drawn at a constant speed and continuously produced. Is placed. Further, a synchronized cutting machine (not shown) for cutting the aluminum alloy forged rod drawn continuously into a predetermined length is provided.
  • the vertical type 2 0 1 is a columnar metal filled in the vertical type 2 0 1 by cooling the vertical side wall of the vertical type cooling water through the cooling water 2 0 2 in the vertical type cooling water cavity 2 0 4.
  • a vertical forced cooling means that removes the heat of the molten metal 2 15 from the surface that contacts the vertical mold 2 0 1 and forms a solid shell on the surface, and directly on the solidified mass 2 1 6 at the vertical outlet end
  • This is a vertical type having a forced cooling means for discharging the cooling water from the cooling water shower device 205 so as to apply the cooling water and solidifying the columnar metal melt 2 15 in the vertical type.
  • the vertical type 201 has one end on the opposite side to the vertical outlet of the cooling water shower device 205 connected to the tundish 250 through a refractory plate-like body 210.
  • the cooling water for forcibly cooling the vertical mold 2 0 1 and the cooling water for forcibly cooling the solidified lumps 2 1 6 are supplied through a common cooling water supply pipe 2 0 3. However, it is possible to supply cooling water separately.
  • the forced cooling means of the vertical type 2 0 1 and the cooling water shower device 2 0 5 can each be controlled by a control signal.
  • Cooling water shower unit 2 0 5 Solidified soot lump with extension line of central axis of soot exit 2 1 6 Contact surface between mold 2 0 1 and refractory plate 2 1 0 from the position where it hits the surface This length is called the effective mold length (see symbol L in Fig. 2), and this effective mold length L is 15 mn! It is preferably ⁇ 70 mm. This effective mold length If the thickness is less than 15 mm, it is impossible to forge because a good film is not formed.
  • the thickness exceeds 70 mm, there is no effect of forced cooling, and solidification by the vertical wall is dominant, and the vertical mold is made into an alloy with 20 1 Since the contact resistance with the molten metal 2 5 5 or the solidified shell becomes large, cracking occurs in the skin or tearing inside the saddle mold is not preferable because the fabrication becomes unstable.
  • the material of the mold 201 is preferably one or a combination of two or more selected from aluminum, copper, or alloys thereof.
  • a combination of materials can be selected in terms of thermal conductivity, heat resistance, and mechanical strength.
  • a saddle type in which a permeable porous material 2 2 2 2 having a self-lubricating property is loaded in a ring shape on the surface in contact with the molten alloy 2 5 5 of the vertical type 201 is preferable.
  • a ring shape is a state in which the inner wall surface 221 of the saddle 201 is attached to the entire circumferential direction.
  • the permeability of the permeable porous material 2 2 2 is 0.005 [L / (cm 2 Xm in)] to 0.0 3 [L / (cm 2 Xm in)] [more preferably 0.007 [ L / (cm 2 Xm in)] to 0.0 2 [L / (cm 2 Xm in)]. ] Is preferred.
  • the thickness of the permeable porous material 2 2 2 to be attached is not particularly limited, but is preferably 2 mm to 10 mm (more preferably 3 mm to 8 mm).
  • the permeable porous material 2 2 2 for example, graphite having an air permeability of 0.008 [L / (cm 2 Xm in)] to 0.0 1 2 [L / (cm 2 Xm in)] may be used. it can.
  • the air permeability is a value obtained by measuring the air flow rate of air with a pressure of 2 (kg / cm 2 ) per minute on a test piece having a thickness of 5 mm.
  • the shape of the inner wall in the radial cross section of the vertical shape 20 1 is not limited to the circular shape, It may be a polygon, semicircle, ellipse, or a shape having an irregular cross-sectional shape having no symmetry axis or symmetry plane. Alternatively, in the case of forming a hollow lump, a core holding a core inside the mold may be used.
  • the vertical mold 20 1 1 is a cylindrical vertical mold with both ends open, and is cylindrical from one end through a pouring passage 2 1 1 formed in the refractory plate-shaped body 2 1 0. The molten alloy 2 5 5 enters the inside, and the solid clot 2 1 6 is pushed out or pulled out from the other end.
  • the vertical cross-sectional shape of the pouring passage 2 11 may be a semicircle, a pear shape, or a horseshoe shape in addition to the circular shape.
  • the saddle-shaped inner wall surface is formed with a saddle-shaped central axis 2 20 and an elevation angle of 0 ° to 3 ° (more preferably 0 ° to 1 °) toward the drawing direction of the solidified lump 2 16.
  • the vertical inner wall surface is formed in a tapered shape that opens in a cone shape toward the drawing direction.
  • the angle formed by the taper is the elevation angle.
  • the solidified clot 2 1 6 is not able to be forged because it receives resistance at the mold exit when pulled out from the mold 2 0 1, while if it exceeds 3 degrees, The contact with the columnar metal melt 2 15 becomes insufficient, and the heat removal effect from the molten alloy 2 5 5 or the solidified shell to the bowl 20 1 decreases, resulting in insufficient solidification. As a result, there is a high possibility that remelted skin will be generated on the surface of the lumps or a forging trouble such as unsolidified molten alloy 2 5 5 may be ejected from the end of the mold.
  • the tundish 2 5 0 is a molten metal inflow part 2 5 1 that receives the molten aluminum alloy adjusted to the specified alloy composition by an external melting furnace, etc. 2 5 1, a molten metal holding part 2 5 2, and an outflow part 2 to the vertical mold 2 0 1 It is composed of three.
  • the tundish 2 5 0 maintains the liquid level 2 5 4 of the molten alloy 2 5 5 at a position higher than the top surface of the vertical plate 2 0 1, and in the case of multiple-frame manufacturing, each cylindrical vertical plate 2 This is a stable distribution of molten alloy 2 5 5 to 0 1.
  • the molten alloy 2 5 5 held in the molten metal holding portion 2 5 2 in the tundish 2 5 0 is a mirror-shaped 2 0 1 from the pouring passage 2 1 1 provided in the refractory plate-like body 2 1 0
  • the hot water is poured.
  • Reference numeral 20 8 denotes a fluid supply pipe for supplying a fluid.
  • An example of the fluid is a lubricating fluid.
  • the fluid may be one or more fluids selected from gas and liquid lubricants. It is preferable to separately provide gas and liquid lubricant supply pipes.
  • the fluid pressurized and supplied from the fluid supply pipe 20 8 is supplied to the gap between the bowl 20 1 and the refractory plate 2 10 through the annular lubricant supply port 2 2 4.
  • This gap is large enough to allow the fluid to flow out to the inner wall surface 2 2 1 of the vertical mold 20 1 so that the molten alloy 2 5 5 cannot be inserted.
  • the lubricant supply port 2 2 4 was drilled on the outer peripheral surface side of the permeable porous material 2 2 2 attached to the vertical mold 2 0 1, and the fluid was applied.
  • Osmotic porous material 2 2 2 penetrates into the inside of the permeable porous material 2 2 2 by pressure and is sent to the entire surface of the permeable porous material 2 2 2, which is sent to the entire surface of the permeable porous material 2 2 1. To be supplied.
  • the liquid lubricant is heated to become decomposed gas and is supplied to the inner wall surface 2 2 1 of the vertical mold 2 0 1.
  • the corner space 230 is formed by one or more selected from the supplied gas, liquid lubricant, and gas decomposed from the liquid lubricant.
  • the refractory plate-like body 2 10 is disposed between the tundish 2 50 and one end of the bowl 20 1, and is formed of a material having fire resistance and heat insulation.
  • the refractory plate-like body 2 1 0 is composed of a heat insulating member 2 having a pouring passage 2 1 1 that connects the tundish 2 25 0 and the bowl 2 0 1.
  • one or more pouring passages 2 1 1 can be formed in a portion where the refractory plate-like body 2 1 0 faces the hollow portion 2 0 0 of the bowl-shaped 2 0 1.
  • the refractory plate-like body 2 1 0 can be variously configured depending on the shape and arrangement of the partition layer 2 c.
  • FIG. 3 (a) having the same configuration as FIG. 1, the tundish 2 5 0 side A partition layer 2 c is provided between the first heat insulating member 2 a and the second heat insulating member 2 b on the side of the saddle mold 201.
  • the through hole side peripheral portion 20c of the partition layer 2c of Fig. 3 (a) is bent horizontally toward the bowl side with the pouring passage 211 and becomes L-shaped. It faces one end of the saddle type 2 0 1.
  • FIG. 3 (c) it is composed of a second heat insulating member 2 b on the side of the vertical shape 20 1 and a partition layer 2 c on the side of the tundish 2550, and does not have the first heat insulating member 2 a.
  • the partition layer 2 c in FIG. 4 (d) has a shape in which the outer peripheral end portion of the partition layer 2 c in FIG. 3 (a) is deleted, and the radial depth of this partition layer 2 c (for pouring The length from the wall surface of the passage 2 1 1 to the outer peripheral edge of the partition layer) About 1.1 times the length r from the wall surface to the peripheral wall of the bowl-shaped hollow portion 200 is secured. .
  • the partition layer 2c in FIG. 4 (e) has a shape in which the through hole side circumferential end portion 200c is removed from the wall surface of the pouring passage 211 by about 1 mm.
  • the partition layer 2c in FIGS. 4 (f) and 4 (g) is provided between the first heat insulating member 2a and the second heat insulating member 2b in an oblique direction with respect to the pouring passage axis. Yes.
  • the partition layer 2c1 is disposed between the first heat insulating member 2a and the third heat insulating member 2d, and the partition layer 2c2 is disposed between the third heat insulating member 2d and the second heat insulating member 2.
  • the heat insulating member 2 (2 a, 2 b, 2 d) is formed of a porous material having low thermal conductivity.
  • a porous material having low thermal conductivity.
  • the thermal conductivity of these materials is on the order of 0. O O O S S c a l Zc m 'sec' ° C.
  • the partition layer 2c only needs to be made of a material that does not allow the lubricant and vaporized lubricant to pass through, such as silicon nitride, silicon carbide, graphite, and metal. Examples of the metal include iron, anoremi, and nickel.
  • the thermal conductivity is preferably about 0.04 to 0.6 c a l Zc m 's e c. ° C.
  • the partition layer 2 c can prevent the lubricant supplied to the second heat insulating member 2 b from reacting with the molten alloy 2 5 5 and wrapping around the tundish 2 50 side.
  • Lubricant can be reduced by suppressing wasteful consumption of the lubricant. Gatsutsu
  • high-speed forging can be performed stably and smoothly even if the lubricant is reduced.
  • the lubricant reaction product generated on the peripheral wall of the heat insulating member 2 (2a, 2b, 2d) and its vicinity does not occur, and the lump defect can be greatly reduced.
  • the second heat insulating member 2b is always interposed between one end of the bowl 201 and the partition layer 2c, heat can be maintained even when the partition layer 2c that facilitates heat transfer is provided.
  • the molten alloy 2 5 5 can be supplied to the vertical mold 2 0 1 as it is. Therefore, the solidification position of the molten alloy 2 5 5 (columnar metal melt 2 1 5) in the mold 201 is properly maintained, and stable casting can be performed.
  • the through hole side peripheral portion 20c of the partition layer 2c is horizontally bent into an L shape so as to face one end of the saddle shape 201.
  • the second heat insulating member 2 b between one end of 20 1 and the partition layer 2 c does not contact the molten alloy 2 5 5 even in the portion of the pouring passage 2 1 1. Therefore, the reaction of the lubricant with the molten alloy 2 55 via the heat insulating member 2 (2 a, 2 b) and the wraparound to the tundish 250 side can be prevented more reliably.
  • the outer peripheral end portion of the partition layer 2c is deleted, and the depth Rc in the radial direction is extended from the wall surface of the pouring passage 2 11 to the peripheral wall of the bowl-shaped hollow portion 200.
  • the partition layer 2c made of a relatively expensive material can be reduced in size and can be reduced in size even if the size is reduced.
  • the lubricant that is supplied to 1 and oozes into the second heat insulating member 2b can be sufficiently blocked by the partition layer 2c.
  • the partition layer 2c is provided in an oblique direction with respect to the pouring channel axis.
  • oil bleeding can be more reliably suppressed by providing two partition layers 2c. By providing more than two stages, oil bleeding can be more reliably suppressed.
  • the structure of the partition layer 2c only needs to expand in a direction to suppress the seepage of the lubricating oil.
  • the partition layer 2c may have a layer shape, a film shape, a foil shape, or a plate shape.
  • a layered, film-like, foil-like or plate-like material is prepared and brought into contact with or sandwiched between the first heat insulating member 2a, the second heat insulating member 2b or the third heat insulating member 3d. Can be provided.
  • the partition layer 2 c can be provided by depositing or spraying a material on the first heat insulating member 2 a or the like.
  • An intermediate layer may be provided between the partition layer 2c and the first heat insulating member 2a to improve adhesion.
  • Fig. 3 (a) to Fig. 4 (h) above are combined for partitioning.
  • a layer may be formed, which makes it possible to more reliably suppress oil bleeding.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the area of the second heat insulating member. This figure depicts the second heat insulating member 2b and the pouring passage 2111 when the one end side is viewed from the other end side of the saddle mold 201.
  • “Insulation member inner diameter” and “Shape inner diameter” indicate the diameter of each shape of the heat insulation member and saddle when one end is viewed from the other end of the saddle 200 is doing.
  • the second heat insulating member 2 b is configured on one end side of the bowl 20 1, but in the first embodiment, as shown in FIGS. 5 (a) and (b), 2 of the heat insulating material 2b, the second heat insulating member facing the hollow portion 2100 of the bowl-shaped 2001 (the second heat-insulating member visible when one end is viewed from the other end of the bowl-shaped 2001)
  • the area S b of 20 b is set to 40 to 85% in terms of the area ratio with respect to the longitudinal sectional area S 0 of the hollow portion 20 0 of the vertical 20 1.
  • Fig. 5 (a) corresponds to Fig. 3 (a) (c) and Fig. 4 (d) to (f)
  • Fig. 5 (b) corresponds to Fig. 3 (b).
  • the hollow part 200 of the bowl 20 1 is 40 to 85% in terms of the area ratio with respect to the vertical cross-sectional area S 0 of the hollow portion 20 0 of the vertical 20 1, so the area required for heat insulation is The second heat insulating member 2 b having this will surely face the hollow portion 2 0 0 of the saddle shape 2 0 1. For this reason, even if the molten alloy 2555 is supplied to the vertical mold 201, it is possible to suppress the heat of the molten alloy 2555 from being released from the one end side of the vertical mold 201 and being cooled. Therefore, the solidification position of the molten alloy 2 5 5 (columnar molten metal 2 1 5) in the vertical mold 201 is properly maintained. And stable forging.
  • the molten alloy 2 5 5 in the tundish 2 250 passes through a refractory plate 2 1 0, and the vertical mold 2 0 1 is held so that the vertical central axis 2 2 0 is almost horizontal. And is forcibly cooled at the outlet of the vertical mold 2 0 1 to become a solidified solid lump 2 1 6. Since the solidified lumps 2 1 6 are drawn at a constant speed by a drawing drive installed near the outlet of the mold 2 0 1, they are continuously formed into aluminum alloy forged bars. The drawn aluminum alloy forged bar is cut into a predetermined length by a synchronous cutting machine.
  • the composition of the molten alloy of aluminum alloy 2 5 5 stored in the tundish 2 50 is, for example, S i (content: 0.05 to 1.5% by mass), F e (content: 0.1 0 to 0. 0. 70 mass%), Cu (content 0.:! To 2.5 mass%), M n (content 0.05 to: L. 1 mass%), Mg (content 0.5 to 3) 5 mass%), Cr (content 0.04 to 0.4 mass%), and Zn (content 0.05 to 8.0 mass% or less).
  • the Mg content is preferably 0.8 to 3.5% by mass.
  • S i content ratio: 0.5 to 1.3 mass%)
  • F e content ratio: 0.1 to 0.7 mass%)
  • C u content ratio:! To 2.5 mass%)
  • Mn Content 0.05 to L: 1 mass%)
  • Mg content 0.5 to 3.5 mass%)
  • Cr content 0.04 to 0.4 mass%
  • Z n content ratio: 0.05 to 8% by mass or less.
  • the Mg content is preferably 0.8 to 3.5% by mass.
  • the composition ratio of the alloy components of the ingot is described, for example, in JISH 1 300 This can be confirmed by a method using a photoelectric photometric emission spectrophotometer (example: PDA-5550 manufactured by Shimadzu Corporation, Japan).
  • the difference between the height of the liquid level 2 5 5 of the molten alloy 2 5 5 stored in the tundish 2 50 and the height of the inner wall 2 2 1 on the upper side of the vertical 20 1 is 0 mn! ⁇ 250 mm (more preferably 5 Omn! ⁇ 1 70 mm) is preferable. This is because the forgeability is stabilized because the pressure of the molten alloy 25 5 supplied into the mold 201 and the lubricating oil and the gas from which the lubricating oil is vaporized are suitably balanced.
  • liquid lubricant vegetable oil which is a lubricating oil can be used.
  • examples include rapeseed oil, castor oil, and salad oil. These are preferable because they have a small adverse effect on the environment.
  • the lubricating oil supply amount is preferably 0.05 mLZ min to SmLZ min (more preferably 0.1 mL LZ min to l mL / min). If the supply amount is too small, the breakage of the solidified agglomerate 2 1 6 will occur due to insufficient lubrication, and if the supply amount is excessive, the excess will enter the solidified agglomerate 2 1 6 and cause internal defects. It is.
  • the forging speed which is the speed at which the solidified slag 2 1 6 is drawn from the mold 201, is 200 mm m min to 1 500 mm / min (more preferably 400 mm z min to 1 000 mm / min.) preferable. If the forging speed is within this range, the network structure of the crystallized product formed by forging becomes uniform and fine, resistance to deformation of the aluminum fabric at high temperatures increases, and high-temperature mechanical strength improves. It is to do.
  • the amount of cooling water discharged from the cooling water shower device 205 is preferably 10 LZ min to 50 L min per mold (more preferably 25 LZ min to 40 min). If the amount of cooling water is too small, breakout may occur or the solidified clot 2 1 6 Re-melting may form a non-uniform structure and remain as internal defects. On the other hand, if the amount of cooling water is excessive, the heat removal from the mirror mold 210 will be too great to allow forging.
  • the average temperature of the molten alloy 2 5 5 flowing from the tundish 2 5 0 into the vertical mold 2 0 1 is 6 0 0 ° C to 7 5 0 ° C (more preferably 6 5 0 ° C to 7 0 0 ° C.) Is preferred. If the temperature of the molten alloy 2 55 is too low, a coarse crystallized product is formed in the mold 2 0 1 and in front of it, and is taken as an internal defect inside the solidified lump 2 1 6. On the other hand, if the temperature of the molten alloy 2 5 5 is too high, a large amount of hydrogen gas is taken into the molten alloy 2 5 5 and taken into the solidified agglomerate 2 1 6 as a porosity, resulting in internal defects. .
  • FIG. 6 is a view showing an example of the vicinity of the vertical shape of the horizontal continuous forging apparatus in the second embodiment
  • FIGS. 1 and 8 are views showing a configuration of a lubricant supply portion in the second embodiment.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the lubricant supply portion.
  • the refractory plate-like body 210 is not provided with a partition layer, and is composed only of a heat insulating member made of a noremi board or the like.
  • the lubricant supply port 2 2 4 a provided on the inner peripheral wall of the saddle mold 20 1 near the one end of the saddle mold 20 1 is connected to the saddle mold. It extends to the other end of 2 0 1, and its length is, for example, 2 to 13 mm (preferably 2 to 7 mm) in the horizontal direction.
  • the lubricant supply port 2 2 4 a was expanded to the other end of the vertical mold 2 0 1. Therefore, the lubricant can be supplied also from the other end side of the vertical mold 201.
  • the solidification position of the columnar metal melt 2 15 tends to move to the other end side of the saddle shape.
  • a larger amount of lubricant was supplied than necessary (see Lubricant supply port 2 2 4 a in Figure 1), but the expanded lubricant supply port 2 2 4 a allows proper lubrication at a position near the other end. Material can be supplied. In other words, since an appropriate amount of lubricant is supplied to the necessary portions, unnecessary lubricant is not supplied, and high-speed fabrication can be performed stably and smoothly even if the lubricant is reduced.
  • the lubricant supply port 2 2 4 b may be branched and provided near the other end of the bowl.
  • the branch width of the lubricant supply port 2 2 4 b (the distance from one end to the other end in the length direction of the lubricant supply port 2 2 4 b) is, for example, 2 to 1 in the horizontal direction as in the case of the expansion described above. 3 mm (preferably 2 to 7 mm).
  • the lubricant is supplied from the branched lubricant supply port 2 2 4 b from the other end of the vertical mold 201 as in the case of the expanded lubricant supply port 2 2 4 a. Will be able to.
  • the lubricant supply ports are separated and independent, and the lubricant supply port 2 2 4 c 1 near one end of the saddle and the lubricant supply port 2 2 4 c 2 near the other end of the saddle
  • a system is provided so that the amount of lubricant can be adjusted independently.
  • it is possible to change the amount of lubricant supplied near one end of the saddle and the other end of the saddle, and supply an appropriate amount of lubricant according to the position.
  • since an appropriate amount of lubricant is supplied to the necessary portions unnecessary lubricant is not supplied, and high-speed forging can be performed stably and smoothly even if the lubricant is reduced.
  • the lubricant supply port 2 24 d is expanded to the other end of the saddle, and the expansion width (from the length direction one end of the lubricant supply port 2 24 4 d to the other end) is expanded.
  • the distance is changed according to the position of the vertical inner wall. For example, it is longer at the upper part and shorter at the lower part.
  • the expansion width by changing the expansion width, the amount of lubricant supplied to the lower part of the vertical outlet side (the other end side) where the columnar metal melt 2 15 is solidified first is reduced.
  • an appropriate amount of lubricant can be supplied according to the position. In other words, since an appropriate amount of lubricant is supplied to the necessary portions, unnecessary lubricant is not supplied, and high-speed fabrication can be performed stably and smoothly even if the number of lubricants is reduced.
  • the lubricant supply port 2 24 may be formed by combining two or more of the configurations shown in FIGS. 7 (a), (b), and FIGS. 8 (c), (d). It will be possible to supply materials more appropriately.
  • the present inventors only need to be able to supply an appropriate amount of lubricating oil in a state where solidification has started and in a sheared state. I found out. In particular, when casting at high speed, the upper solidification of the vertical shape has started, and the closed state has spread to the vertical outlet side. The present invention has been completed by ascertaining that a forged bar having a stable surface quality can be produced.
  • the total amount of lubricant can be reduced, and as a result, the occurrence of oil oozing into the lump can be reduced and high-speed operation becomes possible.
  • the position and length of the lubricant supply port are “near the other end of the bowl”
  • the force S and “near the other end” can be determined as follows, for example.
  • the width of the upper lubricant supply port is preferably larger than the width of the lower side.
  • a lubricant supply port that is continuously reduced from the upper side to the lower side of the vertical shape is used, or a lubricant supply port of only the upper half is provided on the vertical shape outlet side.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing the position of the pouring passage in the third embodiment.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the position of the pouring passage (molten supply port) 2 1 1 is defined.
  • the refractory plate-like body 210 is not provided with a partition layer, and is composed only of a heat insulating member made of a board or the like.
  • the positional relationship between the pouring passage 2 1 1 and the vertical mold 2 0 1 is as follows.
  • the height h is 8% or more (preferably 10% or more) of the saddle inner diameter d with respect to the position P0.
  • the upper limit of the height h of the pouring passage inner diameter lower position P 1 is not particularly limited.
  • the upper limit is the force S, the heat balance between the upper and lower sides of the bowl is broken, and the solidified shell of the bowl is not formed, or the center position of the cross-sectional shape of the pouring passage (pouring port) is the center position of the vertical section
  • the upper limit can be the point that does not rise above, or the upper limit can be the point where the shape is determined in position. For example, it can be 30% or less (preferably 25% or less) of the bowl inner diameter d with respect to the mirror inner diameter lower position P0.
  • the pouring passage 2 1 1 is simply located on the lower side of the vertical inner diameter of the bowl in order to equalize the temperature balance of the conventional lump.
  • the lower limit of the pouring passage has a certain height, so the molten metal flows from that height and reaches the lower part of the bowl. The heat will be removed by the time.
  • the conventional position determination method does not consider heat removal from the pouring spout until it reaches the bottom surface of the mold, so that it is necessary to readjust the lubricating oil amount by changing the forging diameter, the molten metal temperature, etc. In some cases, it was difficult to change the conditions to stabilize the operation.
  • the temperature of the molten alloy supplied to the lower part on one end side of the mold 2 0 1 is lowered so that the solidification at the lower part of the lump 2 Shell formation can be performed quickly, and stable forging can be performed even if the amount of lubricant supplied is reduced. Therefore, high-speed forging can be performed stably and smoothly even if the lubricant is reduced.
  • the temperature of the molten alloy supplied to the lower part of one end of the saddle shape is lowered, the gasification of the lubricant can be suppressed, and the occurrence of inferior mass due to the gasified lubricant being caught in the ingot. Can be prevented.
  • stable horizontal continuous fabrication can be performed in any case even if the supply amount of the lubricant is reduced. Therefore, high-speed forging is possible even if the lubricant is reduced.
  • the present invention reduces the amount of lubricant and produces a lubricant reaction even when producing an aluminum alloy containing a large amount of such magnesium, for example, 0.5% by mass or more (preferably 0.8% by mass or more). It is possible to exhibit the same effects as those exhibited in high-speed forging, such as suppression of material generation, stable and smooth forging, and prevention of ingot defects.
  • the present invention is applied to a horizontal continuous forging apparatus.
  • the configuration according to the partition layer of the present invention is horizontal if it has a heat insulating member between the molten metal receiving portion and the vertical mold.
  • the present invention is not limited to the continuous forging apparatus, and can be similarly applied to a vertical forging type other than the horizontal type. An example in which the present invention is applied to a vertical type continuous forging apparatus will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing an outline of a hot top forging apparatus to which the present invention is applied.
  • This hot top forging apparatus 70 is provided with a refractory molten metal receiving part (header) 72 on a water-cooled mold 71.
  • a partition layer 7 3 c is provided between the first heat insulating member 7 3 a and the second heat insulating member 7 3 b between the water-cooled type 7 1 and the header 7 2.
  • a refractory plate-like body 73 is provided.
  • the aluminum alloy molten metal 74 is supplied directly to the water-cooled mold 71, not the spur supply system of other DC continuous forging apparatuses.
  • the water cooling type 71 is cooled by cooling water 80.
  • the molten aluminum alloy 7 4 introduced into the groove of the water-cooled mold 7 1 forms a solidified shell at the portion in contact with the inner peripheral wall of the water-cooled mold 71 and shrinks.
  • the lower mold 7 6 that is moving downward is pulled down from the water-cooled mold 71.
  • the aluminum alloy lump 75 is cooled by a water-cooled jig 77 7 supplied from a water-cooled lump mold 71, and the lower part of the aluminum alloy lump 75 is immersed in the water 81 of the aquarium and further cooled. And completely solidified.
  • the aluminum alloy ingots 75 are cut into a forged bar and taken out at a predetermined position.
  • This hot top forging apparatus 70 is preferable because it does not require adjustment with the spout flow at the start of forging, and the mold length can be shortened, so that the surface of the forging bar becomes smooth. In addition, the horizontal level is maintained by the upper end surface of the lower mold 76, so that the molten metal is less disturbed and the effect of refining the structure can be obtained better. 7 Lubricating oil is supplied from the lubricating oil supply pipe 7 8 between the molten aluminum alloy 7 4 and the aluminum alloy mass 7 5 is seized on the peripheral wall of the water-cooled mold 7 1 It is preventing.
  • the partition layer 73c is provided on the refractory plate-like body 73, it is supplied to the water-cooled plate 71 and bleeds into the refractory plate-like body 73.
  • the lubricating oil can be blocked by the partition layer 7 3 c, and wasteful consumption of the lubricating oil can be suppressed. You can.
  • the present invention can be similarly applied to a gas pressurization type hot top forging apparatus in which the hot top forging apparatus is improved.
  • each of the first, second, and third embodiments is performed independently.
  • the overall configuration of the embodiment and the main configuration in the embodiment may be arbitrarily combined. It may be.
  • Various effects such as reduction of the lubricant can be exhibited more significantly by any combination, for example, the combination of the first embodiment and the second embodiment, and the combination of the first embodiment and the third embodiment. It becomes like this.
  • the second embodiment and the first embodiment are combined around the second embodiment, or the second embodiment and the third embodiment are combined.
  • the third embodiment is combined with the first embodiment mainly on the third embodiment, or the third embodiment and the second embodiment are combined. Any of these combinations can significantly exhibit various effects such as reduction of the lubricant.
  • Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3 were performed.
  • the amount of Mg in the aluminum alloy, the diameter of the forged bar, the amount of lubricating oil input, the forging speed, and the partition layer were changed to evaluate the frequency of occurrence of tensile scratches and the occurrence of oil bleeding on the heat insulating member.
  • 6 06 1 alloy is used for the aluminum alloy, and the alloy composition is Si: 0 ⁇ 6%, Fe: 0.2%, Cu: 0.3%, Mn: 0.05%, Cr: 0 0.5%, T i: 0.1%, and 1 ⁇ 8 were 0.8% and 1.5%.
  • the diameter of the forged bar was 3 Omm and 6 Omm.
  • As the lubricating oil supply port an extended lubricating supply port shown in Fig. 7 (a) was used, and the expanded horizontal length was set to 4 mm.
  • the area S b of the second heat insulating member 20 b facing the hollow part 200 of the vertical mold 201 is The area ratio was 75% with respect to the longitudinal sectional area S 0 of the hollow portion 200 of the mold 201.
  • Fig. 3 (a), (b), (c) and Fig. 4 (a) to (f), (h) were used as the partition layer.
  • the partition layers of Examples 1 to 11 were made of silicon nitride as a material and had a thickness of 1 mm.
  • the thickness of the second heat insulating member in contact with the mold (saddle type) was l mm.
  • Example 1 The material of the partition layer in 2 was metal and nickel foil (thickness 0. l mm) was used.
  • the amount of lubricant input was adjusted by measuring the amount of decrease in lubricant during fabrication and feeding it back with a bath computer to adjust the amount of lubricant input in time series.
  • the number of pulling scratches (frequency of pulling scratches) is displayed as the pulling length (number x length (m)) per m of forging bar 20 minutes after starting forging, and the unit is mZm.
  • the cross-section of the refractory was observed and expressed as a percentage of the area of the carbonized part.
  • the forging was constant at a Danish melt temperature of 70 ° C. .
  • Table 1 below shows the results of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3 performed under the various conditions described above.
  • Example 1 when a partition layer is inserted, no pulling occurs at 37% of the amount of lubricant input without pulling (0.40 g / min) in Comparative Example 3.
  • the oil penetration rate of 7% is reduced by 86% compared to 50% of the comparative example.
  • Example 2 even if the same amount of lubricating oil was added as in Comparative Example 3, the oil penetration rate was the same as in Example 1, and excess lubricating oil dropped from the heat insulating member in contact with the mold outside the system. was.
  • Example 3 is when the Mg amount is increased to 1.5%
  • Example 4 is the case where the forged bar is increased to ⁇ 60, but the amount of lubricating oil input is 0.20 gZmin. Although it increased compared to 1, no pulling occurred, and the amount of oil soaked was almost the same as in Example 1.
  • Example 5 the forging speed was increased to 120 mm / min. However, the forging could be carried out without any problem at a lubricating oil input of 0.15 gZmin.
  • Examples 6 to 1 2 is the case where the partition layer variation is changed. The effect of force is the best in Example 6 with the smallest oil penetration rate, and the others are the same as in Example 1. As a result, it was found that the amount of lubricating oil input was reduced and oil penetration that caused dragging and black spots could be prevented.
  • Examples 13 to 20 were carried out in order to confirm the effect of the area of the heat insulating member.
  • the evaluation was made in relation to the area ratio of the heat insulating member, the input amount of lubricating oil at the limit at which dragging occurs, and the oil penetration rate.
  • the area ratio was calculated by dividing the area of the second heat insulating member facing the hollow part of the vertical mold (mold) by the longitudinal sectional area of the hollow part of the vertical mold.
  • the cross-section of the saddle-shaped hollow portion is circular and its diameter is 3 Omm.
  • the diameter of the forged bar was 3 Omm and 6 Omm.
  • the extended lubricating supply port shown in Fig. 7 (a) was used, and the expanded horizontal length was set to 4 mm.
  • the area S b of the second thermal insulating member 20 b facing the hollow portion 200 of the vertical mold 201 is defined as the vertical pattern
  • the area ratio was 75% with respect to the vertical cross-sectional area S 0 of the hollow portion 2000 of 200 1.
  • Figures 3 (a) and 3 (b) are used for the partition layer.
  • the thickness of the partition layer was l mm and the material was silicon nitride.
  • the center of the pouring passage (molten supply port) was set at the center of the vertical vertical section.
  • the forging temperature (undish melt temperature) was set to 700 ° C, and the forging speed was set to 700 mm / min and 120 mm / min.
  • the limit amount of lubricating oil input to prevent the occurrence of tensile scratches was measured while gradually reducing the lubricating oil input amount while observing the skin during fabrication, and the amount of lubricating oil input at which tensile scratches began to occur was measured.
  • the ratio of the area of the second heat insulating member facing the hollow portion of the saddle shape among the second heat insulating members interposed between the one end of the saddle shape and the partition layer is reduced, the ratio is less than 40% of Example 20.
  • the gas vaporized in the mold circulated around the tundish, and gas bubbles were generated in the tundish. Along with this, the ratio of oil spilling increased to 15%.
  • the area ratio of the second heat insulating member was 84%, but the amount of lubricating oil that was generated by the scratch was minimal.
  • Example 13 the area ratio of the second heat insulating member was set to 91%, but on the contrary, the diameter of the molten metal supply port was small, so that the molten metal supply amount could not catch up and the forging was not stable.
  • the ratio of the area of the second heat insulation member that faces the hollow part of the vertical shape out of the second heat insulation member that is interposed between one end of the vertical shape and the partition layer is 40 to 84%, and the amount of lubricating oil input can be minimized. It has been found that the amount of oil soaking into the heat insulating member can be minimized.
  • Examples 1 0 1 to 1 1 6 and a comparative example were carried out.
  • the forging rod diameter, the type and length of the lubricating oil supply port, and the partition layer are changed, and the forging speed is further increased under the minimum amount of lubricating oil that will cause tensile scratches and the minimum amount of lubricating oil.
  • the critical speed of raising and breaking out was evaluated.
  • An aluminum alloy of 60 0 1 is used, and the alloy composition is Si: 0.6%, Fe: 0.2%, Cu: 0.3%, Mn: 0.05%, Cr : 0.05%, Ti: 0.1%, Mg: 1.0%
  • the melt was adjusted for ingredients.
  • the diameter of the forged bar was 30mm and 60mm.
  • the partition layer is shown in Fig. 3 (b).
  • the material used is silicon nitride and the thickness is 1 mm.
  • the thickness of the second heat insulating member in contact with the mold (saddle type) was l mm.
  • the area S b of the second heat insulating member facing the hollow shape of the vertical shape is defined as the vertical cross-sectional area S 0 of the vertical shape of the vertical shape.
  • the area ratio was 75%.
  • the forging speed was 400 mm / min ⁇ : L 500 mm / min, and the forging melt temperature (Dandish melt temperature) was 700 ° C.
  • the center of the pouring passage was set at the center of the vertical vertical section.
  • the lubricant supply port uses the expanded lubricant supply port shown in FIGS. 7 (a), (b) and 8 (d), and the expanded horizontal length is 2 mm to 1 mm. 3 mm.
  • Table 3 below shows the results of Examples 10 1 to 1 16 and Comparative Examples performed under the various conditions described above.
  • the lubricating oil supply ports of Examples 1 0 6 and 1 1 4 are of the branched type shown in Fig. 7 (b).
  • Lubricating oil supply ports in Examples 1 0 7 and 1 15 have different lengths on the upper side and the lower side as shown in FIG. 8 (d).
  • the upper length is 4 mm and the lower length is 2 mm. .
  • the lubricating oil supply ports of Examples 1 08 and 1 1 6 are also of different lengths on the upper side and the lower side as shown in FIG. 8 (d), as in Examples 1 0 7 and 1 1 5.
  • the length was 6 mm and the lower length was 3 mm.
  • Examples 1 0 1 to 1 0 5 if the length of the lubricating oil supply port is increased, the forging limit speed for breaking increases.
  • the length of the lubricating oil supply port is 1 mm, and there is a large amount of lubricating oil that generates scratches.
  • the lengths of the lubricating oil supply ports in Examples 104 and 105 are 1 Omm and 13 mm, but there is no effect in increasing the forging speed, and the optimum width of the lubricating oil supply port is 2 to 7 mm. I found out.
  • the lubrication ability can be ensured by accelerating the cooling by supplying the lubricating oil cooled through the mold into a sheared state where the lump surface is solidified in the mold. It was found that, especially when producing at high speed, the upper side of the saddle shape spreads to the vertical exit. Uniform distribution of the lubricant enables stable high speed operation and good lump surface quality.
  • Examples 2 0 1 to 2 16 and Comparative Examples 20 1 and 20 2 were carried out in order to confirm the effect of the position regulation of the pouring passage (molten supply port). In other words, in the following tests, it was confirmed that the high-speed forging can suppress the scratches and breaks caused by the formation of solidified shells from the lower part of the mold by changing the lower limit position of the pouring passage. confirmed.
  • the forging rod diameter, the forging speed, the partition layer, the diameter of the pouring passage, the position of the pouring passage is changed, the minimum amount of lubricating oil that can cause dragging, and the oil bleeding at that time The rate of inclusion was evaluated.
  • the diameter of the forged bar was 30 mm and 6 Omm.
  • the extended lubricant supply port shown in Fig. 7 (a) was used, and the extended horizontal length was set to 4 mm.
  • the partition layer is shown in Fig. 3 (a).
  • the material is silicon nitride and the thickness is lmm.
  • the thickness of the second heat insulating member in contact with the mold (saddle) was 1 mm.
  • As for the cross-sectional shape of the pouring passage a round hole was adopted in Examples 2 0 1 to 2 1 3 and a lower semicircular shape was adopted in Examples 2 1 4 to 2 1 6.
  • the ratio of the area of the second heat insulating member facing the vertical hollow member of Examples 2 0 1 to 2 0 6 was 75%.
  • the position of the pouring passage was evaluated based on the ratio of the lower portion of the inner diameter of the pouring passage where the tundish communicates with the bowl and the inner diameter of the bowl so as not to depend on the diameter of the forging rod.
  • the forging temperature (undish melt temperature) was set at 70 ° C, and the forging rate was set at 700-120 mm / min.
  • the minimum amount of lubricating oil that causes the limit of occurrence of scratches was measured by checking the amount of lubricating oil at which scratches started to occur while looking at the skin during fabrication.
  • the occurrence of oil bleed was displayed as a percentage of the area of the carbonized part by observing the cross-section of the refractory (second heat insulating member) after the experiment.
  • Table 4 shows the results of Examples 2 01 to 2 16 and Comparative Examples 2 0 1 and 2 0 2 performed under the various conditions described above.
  • the present invention provides a partition layer on the heat insulating member between the molten metal receiving part of the continuous forging apparatus and the bowl, or not only from one end of the bowl but also from the other end.
  • Lubricant supply port is configured to supply lubricant, and pouring passage inner diameter lower position is defined with respect to vertical inner diameter lower position, so high-speed forging is stable even if lubricant is reduced. Can be done smoothly.
  • the present invention is useful for performing high-speed forging stably and smoothly, and is suitable for greatly reducing defects in the lump.

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Abstract

潤滑材を低減しても高速鋳造を安定して円滑に行うことができ、ブレークアウトや潤滑材反応生成物の発生も抑制して、鋳塊不良を大幅に減らすことができる、連続鋳造装置、連続鋳造方法およびアルミニウム合金鋳造棒である。本発明は、タンディッシュ(250)内の合金溶湯(255)を鋳型(201)の一端から鋳型(201)内に供給してアルミニウム合金鋳造棒を製造する連続鋳造装置において、タンディッシュ(250)と鋳型(201)の一端との間に配置され、タンディッシュ(250)と鋳型(201)とを連通する注湯用通路(211)を有する断熱部材(2,2a,2b)と、その断熱部材(2,2a,2b)に沿って設けられ、注湯用通路(211)と一体の通孔を有する仕切り層(2c)とを備え、鋳型(201)に供給されて断熱部材(2,2a,2b)に滲みだした潤滑材を仕切り層(2c)で遮る構成を有している。

Description

明 細 書 連続铸造装置、 連続錄造方法およびアルミニウム合金铸造棒 関連出願の表示
本件出願は、 2 0 0 4年 1 0月 2 5日付で出願された日本国特許出願 2 0 0 4— 3 0 9 2 5 1号と、 20 04年 1 1月 1日付で米国特許法第 1 1 1条 (b) の規定に基づいて出願された米国仮出願 6 0/6 2 3 , 3 3 9号について、 米国 特許法第 1 1 9条 (e) ( 1 ) による出願日の利益を主張し、 米国特許法第 1 1 1 条 (a ) の規定に基づいて出願されたものである。 技術分野
本発明は、溶湯受部と铸型との間に、注湯用通路を有する断熱部材が介在し、 溶湯受部内の合金溶湯を注湯用通路から铸型に供給してアルミニウム合金铸造棒 を製造する連続铸造装置、 連続踌造方法およびアルミニウム合金鍩造棒に関する ものである。 背景技術
最近の輸送機器においては、 その軽量化の要求から、 アルミニウム合金部 品の採用が多くなつている。 このようなアルミニウム合金部品は、 アルミニゥ ム合金棒材を所定の長さに切断して鍛造用素材とし、その鍛造用素材を鍛造に よって部品に成形することで得られる。 そして、 アルミニウム合金棒材は、 例 えば水平連続銬造によって作製された素材に塑性加工や熱処理を施すことに よって製造されている。
この水平連続銹造では一般に、次のような過程を経て金属溶湯から円柱状
、 角柱状あるいは中空柱状の長尺鐽塊を製造する。 すなわち、 金属溶湯を溜め るタンディッシュに入った溶湯は、 耐火物製通路を通った後、 ほぼ水平に設置 された筒状鎳型内に入り、ここで強制冷却されて溶湯本体の外表面に凝固殻が 形成される。さらに铸型から引き出された鐃塊に水などの冷却剤が直接放射さ れ、 铸塊内部まで金属の凝固が進行しつつ铸塊が連続的に引き出される。
この水平連続铸造では、潤滑油を銹型の入口側の内周壁から注入し金属溶 湯の錶型壁への焼き付きを防止している。 この铸型においては、鎵塊の上面と 下面にかかる重力の差により下部壁面から上部壁面へと潤滑油は押し上げら れる。 また潤滑油の加熱により発生した分解ガスも上部壁面へと上昇する。 こ のような要因により、 鎵型内周壁と、溶湯ゃ铸塊外周面の凝固殻との間の潤滑 状態は、 铸型の上下で不均一となっている。
例えば铸型の下方では、 錶型内周壁と、溶湯や凝固殻との間に潤滑油が流 入せず、溶湯が錶型内周壁に焼き付くため凝固殻が破れて未凝固状態の溶湯が 流出し、 大きい鎵造欠陥となるか、 またはさらに進むと铸塊がちぎれて铸造作 業が不可能になる。 一方、 錄型の上方では潤滑油が過多の状態となり、 また溶 湯と錄型内周壁との接触が密接でないために、铸型による溶湯の冷却が不十分 となって未凝固状態の溶湯が鎵塊上部から吹き出すこととなる。
金属の水平連続铸造におけるこのような本質的な問題の克服のため従来 から、 例えば、 特公平 8— 3 2 3 5 6号公報 (以下、 「特許文献 1」 とレヽう。 ) や、 特開平 1 1 一 1 7 0 0 0 9号公報 (以下、 「特許文献 2」 という。 ) 、 特開平 1 1一 1 7 0 0 1 4号公報 (以下、 「特許文献 3」 とレ、う。 ) のような 、 種々の解決策が提案されている。
上記の特許文献 1 , 2, 3のうち、 特許文献 1 , 2は、 潤滑材供給に関す るものであり、特許文献 3は、 铸型内の溶湯温度分布の均一化に関するもので ある。
特許文献 1には、従来の金属の水平連続铸造における問題点、すなわち铸 型内における溶湯の冷却のアンバランス及び銹型内壁の潤滑界面の不均一性 を解消し、铸塊組織の均質化、 錶肌欠陥やブレークァゥトを排除して良品質の 鎵塊を安定して铸造しうる金属の水平連続铸造方法および装置を提供するこ とを目的として、 ほぼ水平状に保持され、 強制冷却された筒状鎵型に潤滑流体 を供給し、該筒状铸型の一端に金属溶湯を供給して柱状金属溶湯本体を形成し 、該柱状金属溶湯本体が凝固して形成された柱状铸塊を該筒状銬型の他端から 引き抜く金属の水平連続铸造方法において、上記筒状鎵型の内壁面に形成され た浸透性多孔質铸型部の多孔質空隙に潤滑流体を浸透させ、未凝固もしくは凝 固中の金属溶湯に臨む上記筒状錶型の内壁面に潤滑流体を連続的に浸出させ るとともに、該筒状铸型の内壁面に形成された溝を経由して前記潤滑流体及び
Z又は前記潤滑流体の分解ガスを主成分とする気体を铸型の鎳塊引出し端部 へ放出し、上記浸透性多孔質铸型部上部への潤滑流体の浸出量を該浸透性多孔 質錶型部下部に対する浸出量より少なく調整して行うことが開示されている。
また特許文献 2には、アルミニウム又はアルミニウム合金の横型連続铸造 方法において、適量の潤滑油を鎳型の内周方向に均一に分布させることにより 、 铸塊の表^性状を改善し、 かつ逆偏析層の厚みを低減して、 皮剥き量を減ら し歩留りを向上させることを目的とするために、铸型の上半部内面に複数個の 潤滑油供給穴を設け、 その潤滑油供給量を、 鎳塊の外周単位長さ当り毎分 0 . 0 0 1〜0 . 0 1 2 c c / m i n · m mとし、 冷却される金型の内面に自己潤 滑性を有するカーボンス リーブを焼きばめ等により嵌合したものを使用する ことが開示されている。
また特許文献 3には、铸型内部の溶湯の温度分布を均一にし、 それによつ て铸塊下部の湯境を小さく、かつ鎵塊表面に形成される逆偏析層の厚みを減ら し、铸塊の皮剥き量を低減させて歩留まりを向上させ、 同時にブレークァゥト の発生を抑えることを目的として、炉から铸型へ溶湯を供給する湯口断熱材の 溶湯供給口を、鎵型の断面の中心位置から下の範囲内に設置し、 その断面積を 铸型の全断面の 1 0〜2 5 %とする横型連続錶造装置が開示されている。
ところで近年、水平連続铸造で安定した製造運転を行うために、 多量の潤 滑材を投入して潤滑処理しなければならない状況が発生している。 例えば、 ァ ルミニゥム合金部品への需要が高まる中、その素材であるアルミニウム合金棒 材の生産性を上げることが望まれており、そのためには鎵造速度を速くするこ とが要求されているが、 铸造速度を上げるためには、 潤滑材の供給量を従来よ り増やし焼き付き防止する必要がある。
し力 し、 上記のように、 多量の潤滑材を投入した場合、 過剰の気化したガ スによりブレークアウトしたり、過剰の潤滑材と溶湯が接触し潤滑材反応生成 物を生じたりする不具合が発生し、鎵塊が不良となるという問題点を有してい た。 この発明は上記に鑑み提案されたもので、潤滑材を低減しても高速錄造を 安定して円滑に行うことができ、ブレークァゥトゃ潤滑材反応生成物の発生も 抑制して、鏡塊不良を大幅に減らすことができる連続鎵造装置、連続铸造方法 、 およびアルミニウム合金铸造棒を提供することを目的とする。 発明の開示
上記目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する連続铸造装置、 連続铸造方法およびアルミニウム合金铸造棒を開示する。 すなわち、
1 ) 第 1の発明は、 溶湯受部内の合金溶湯を铸型の一端から铸型内に供給 してアルミニウム合金铸造棒を製造する連続铸造装置において、上記溶湯受部 と錶型の一端との間に配置され、溶湯受部と銬型とを連通する注湯用通路を有 する断熱部材と、 上記断熱部材に設けられ、 注湯用通路と一体の通孔を有する 仕切り層と、 を備える、 ことを特徴としている。
2 ) 第 2の発明は、 上記した 1 ) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記铸 型は水平状に配置されている、 ことを特徴としている。
3 ) 第 3の発明は、 上記した 1 ) 項または 2 ) 項に記載の発明の構成に加 えて、 上記铸型の一端と仕切り層との間に断熱部材を介在させる、 ことを特徴 としている。
4 ) 第 4の発明は、 上記した 3 ) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記仕 切り層は、 通孔側周部が鎵型側に曲折して铸型の一端に臨んでいる、 ことを特 徴としている。
5 ) 第 5の発明は、 上記した 3 ) 項または 4 ) 項に記載の発明の構成に加 えて、 上記铸型の一端と仕切り層との間に介在する断熱部材のうち、 鎵型の中 空部に臨む断熱部材の面積を、鎵型の中空部の縦断面積に対して面積比で 40 〜85%とする、 ことを特徴としている。
6) 第 6の発明は、 上記した 1) 項から 5) 項の何れかに記載の発明の構 成に加えて、 上記仕切り層は、 潤滑材および気化した潤滑材を通さない材料で 構成される、 ことを特徴としている。
7) 第 7の発明は、 上記した 2) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記鏡 型の一端寄りの銬型内周壁に設けられている潤滑材供給口が铸型の他端寄り まで拡張されている、 ことを特徴としている。
8) 第 8の発明は、 上記した 2) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記鎵 型の一端寄りの鎵型内周壁に設けられている潤滑材供給口が分岐して铸型の 他端寄りにも設けられている、 ことを特徴としている。
9) 第 9の発明は、 上記した 2) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記注 湯用通路と、 上記铸型との位置関係は、 注湯用通路内径下部位置が、 铸型内径 下部位置に対して铸型内径の 8%以上上方となっている、ことを特徴としてい る。
1 0) 第 1 0の発明は、 上記した 1) 項から 9) 項の何れかに記載の発明 の構成に加えて、 上記アルミニウム合金の合金溶湯は、 マグネシウムの含有量 が 0. 5質量%以上である、 ことを特徴としている。
1 1 ) 第 1 1の発明は、 上記した 1) 項から 1 0) 項の何れかに記載の発 明の構成に加えて、 上記アルミニウム合金の合金溶湯の成分を、 S i (含有率 0. 05〜1. 3質量%) 、 F e (含有率 0. :!〜 0. 7質量%) 、 C u (含 有率 0. :!〜 2. 5質量%) 、 Mn (含有率 0. 0 5〜1. 1質量%) 、 Mg (含有率 0. 5〜3. 5質量%) 、 C r (含有率 0. 04〜0. 4質量%) 、 および Z n (含有率 0. 0 5〜8質量%以下) を含むものとする、 ことを特徴 としている。
1 2) 第 1 2の発明は、溶湯受部内の合金溶湯を铸型の一端から铸型内に 供給してアルミニウム合金鍀造棒を製造する連続铸造方法において、上記溶湯 受部と铸型の一端との間に配置され、溶湯受部と铸型とを連通する注湯用通路 を有する断熱部材に、 その注湯用通路と一体の通孔を有する仕切り層を設け、 铸造時に铸型に供給されて断熱部材に摻みだした潤滑材を仕切り層で遮りつ つ連続铸造を行う、 ことを特徴としている。
1 3) 第 1 3の発明は、 上記した 1 2) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記铸型は水平状に配置されている、 ことを特徴としている。
14) 第 1 4の発明は、 上記した 1 3) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記鎵型の一端寄りの錄型内周壁に設けられている潤滑材供給口が铸型の他 端寄りまで拡張されている、 ことを特徴としている。
1 5) 第 1 5の発明は、 上記した 1 3) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記鎵型の一端寄りの铸型内周壁に設けられている潤滑材供給口が分岐して 鎵型の他端寄りにも設けられている、 ことを特徴としている。
1 6) 第 1 6の発明は、 上記した 1 3) 項に記載の発明の構成に加えて、 上記注湯用通路と、 上記铸型との位置関係は、 注湯用通路内径下部位置が、 錄 型内径下部位置に対して銬型内径の 8%以上上方となっている、ことを特徴と している。 1 7 ) 第 1 7の発明は、 アルミニウム合金铸造棒であって、 上記した 1 2 ) 項から 1 6 ) 項の何れかに記載の連続錄造方法を用いて製造した、 ことを特 徴としている。
第 1、第 2、第 1 2および第 1 3の発明では、断熱部材に仕切り層を設け、 鎵型に供給されて断熱部材へ滲みだした潤滑材を仕切り層で遮るので、潤滑材 が合金溶湯と反応したり、溶湯受部側に回り込むのを仕切り層で防止すること ができ、潤滑材の無駄な消費を抑制して潤滑材の供給量を低減することができ る。 したがって、 高速铸造を潤滑材を低減しても安定して円滑に行うことがで きる。 また、 断熱部材の周壁やその近傍で発生していた潤滑材反応生成物も発 生せず、 铸塊不良を大幅に減らすことができる。
なお、鎵型に供給されて断熱部材に滲みだした潤滑材を仕切り層で遮ると は、 錄型側から仕切り層に到達した潤滑材が、 合金溶湯ど反応したり、 溶湯受 部側に回り込むのを完全に防止できる場合や、 完全に防止しないまでも、 合金 溶湯との反応や溶湯受部側への回り込みによつて無駄に消費されるのを低減 する程度も含んでいる。
第 3の発明では、铸型の一端と仕切り層との間に断熱部材を介在させるよ うにしたので、熱を伝えやすい仕切り層を設けた場合でも、 熱を保持したまま で合金溶湯を铸型に供給することができる。 したがって、铸型内での合金溶湯 の凝固位置は適正に維持され、 安定した铸造を行うことができる。
第 4の発明では、仕切り層の通孔側周部が铸型側に曲折して铸型の一端に 臨むように構成したので、铸型の一端と仕切り層との間の断熱部材は、 注湯用 通路の部分でも合金溶湯と接触しない。 したがって、 潤滑材の断熱部材を介し ての合金溶湯との反応や溶湯受部側への回り込みを、より一層確実に防止する ことができる。
第 5の発明では、鏡型の一端と仕切り層との間に介在する断熱部材のうち 、鎵型の中空部に臨む断熱部材の面積を、鎵型の中空部の縦断面積に対して面 積比で 4 0〜8 5 %としたので、断熱に必要な面積を有する断熱部材が铸型の 中空部に確実に臨むこととなる。 このため、 合金溶湯が铸型に供給されても、 合金溶湯の熱が铸型の一端側から逃げて放出され冷えるのを抑制することが できる。 したがって、 鎵型内での合金溶湯の凝固位置は適正に維持され、 安定 した铸造を行うことができる。
第 7および第 1 4の発明では、鎵型の一端寄りの铸型内周壁に設けられて いる潤滑材供給口を铸型の他端寄りまで拡張したので、铸型の他端寄りからも 潤滑材を供給することができる。 高速铸造の場合、铸塊の凝固位置が铸型の他 端側に移動する傾向があり、その他端側まで潤滑材を供給するために従来は铸 型の一端寄りで必要以上に多量の潤滑材を供給していたが、潤滑材供給口の拡 張により、他端寄りの位置で的確に潤滑材を供給することができる。 すなわち 、潤滑材が必要な箇所に適量供給されるので、 不必要な潤滑材を供給すること がなくなり、 高速铸造を、 潤滑材を低減しても安定して円滑に行うことができ る。
第 8および第 1 5の発明では、铸型の一端寄りの铸型内周壁に設けられて いる潤滑材供給口を分岐して踌型の他端寄りにも設けたので、鎵型の他端寄り からも潤滑材を供給することができる。 高速铸造等の場合、鎵塊の凝固位置が 铸型の他端側に移動する傾向があり、その他端側まで潤滑材を供給するために 従来は铸型の一端寄りで必要以上に多量の潤滑材を供給していたが、潤滑材供 給口の分岐により、 他端寄りの位置で的確に潤滑材を供給することができる。 すなわち、潤滑材が必要な箇所に適量供給されるので、不必要な潤滑材を供給 することがなくなり、 高速铸造を、潤滑材を低減しても安定して円滑に行うこ とができる。
第 9および第 1 6の発明では、 断熱部材に形成された注湯用通路と、 铸型 との位置関係を、 注湯用通路内径下部位置が、铸型内径下部位置に対して铸型 内径の 8 %以上上方となるようにしたので、従来銹塊の温度バランスを均一化 するために铸型内径下部に注湯用通路が位置するようにしていた場合に比べ て、鎵型の一端側下部に供給される合金溶湯の温度が低くなって鎵塊下部での 凝固殻形成が速やかに行われるようになり、潤滑材の供給量を低減しても安定 した铸造を行うことができる。 したがって、 高速銹造を、 潤滑材を低減しても 安定して円滑に行うことができる。 また、 铸型の一端側下部に供給される合金 溶湯の温度が低くなるので、 潤滑材のガス化を抑えることができ、 ガス化した 潤滑材の鎵塊への巻き込みによる铸塊不良の発生を防止することができる。
第 1 0の発明では、 マグネシウムの含有量が 0 . 5質量%以上のアルミ二 ゥム合金の铸造に、 上記した第 1から第 9の発明を適用したので、従来潤滑材 を増量しないと安定した铸造が困難であったマグネシウム含有アルミニウム 合金の铸造であっても、 潤滑材の低減、 潤滑材反応生成物発生の抑制、 安定し た円滑な銬造、鎵塊不良発生の防止等の、 高速铸造の場合に発揮するのと同様 の効果を発揮することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の水平連続踌造装置の铸型付近の一例を示す要部概略断面 図である。
第 2図は、 図 1の铸型の有効モールド長の説明図である。
第 3図は、 本発明に係る耐火物製板状体の説明図である。
第 4図は、 本発明に係る耐火物製板状体の説明図である。
第 5図は、 第 2断熱部材の面積の説明図である。
第 6図は、 第 2の実施形態における水平連続錡造装置の铸型付近の一例を示 す図である。
第 7図は、 第 2の実施形態における潤滑材供給部分の構成を示す図である。 第 8図は、 第 2の実施形態における潤滑材供給部分の構成を示す図である。 第 9図は、 第 3の実施形態における注湯用通路の位置を示す説明図である。 第 1 0図は、 本発明が適用されるホット トップ铸造装置の概略を示す図であ る。 発明を実施するための最良の形態
以下にこの発明の実施の形態の例を図面に基づいて詳細に説明する。 先ずアルミニウム合金铸造棒について説明する。本発明に係るアルミユウ ム合金铸造棒は、 中心軸がほぼ水平 (ほぼ水平とは、 横方向のことである。 ) となるよう保持され、強制冷却手段を備えた筒状錶型を用いる水平連続鎵造法 で製造され、 直径を 1 O m m〜 l 0 0 m mの範囲とすることができる。 この直 径範囲以外でも対応は可能であるが、 工業的に後工程の塑性加工、 例えば、 鍛 造、 ロールフォージング、 引抜き加工、 転動加工、 インパク ト加工等の設備を 小規模、 かつ、 安価とするため、 直径を 1 O m n!〜 1 0 O mmの範囲にするの が好ましい。 直径を変更して鎵造する場合は、 直径に対応する内径を有する着 脱可能な筒状鐃型に交換し、 それに合わせて溶湯温度、鎵造速度を変更するこ とで対応可能である。 冷却水量、 潤滑油量の設定も必要に応じて変更する。
このアルミニウム合金铸造棒は、 後工程の塑性加工、 例えば、 鍛造、 ロー ルフォ一ジング、 引抜き加工、 転動加工、 インパク ト加工等の素材として用い られる。 あるいは、 バーマシニングゃドリ リング加工などの機械加工等の素材 として用いられる。
(第 1の実施形態)
次に本発明の第 1の実施形態の例を図 1〜図 5を用いて説明する。
図 1は本発明の水平連続錶造装置の鎵型付近の一例を示す図である。図に おいて、溶湯受部はタンディッシュ 2 5 0である。 このタンディッシュ 2 5 0 中に貯留された合金溶湯 2 5 5が耐火物製板状体 2 1 0を経て筒状铸型(以下 、 単に 「铸型」 とレ、う。 ) 2 0 1に供給されるように、 タンディッシュ 2 5 0 、 耐火物製板状体 2 1 0、 錶型 2 0 1が配置されている。 なお、 詳細は後述す るように、 耐火物製板状体 2 1 0は、 第 1断熱部材 2 a、 第 2断熱部材 2 bお よび仕切り層 2 cから構成されている。铸型 2 0 1は铸型中心軸 2 2 0がほぼ 水平になるように保持されている。合金溶湯 2 5 5が凝固鎵塊 2 1 6となるよ うに、 鎵型 2 0 1の内部には、 铸型 2 0 1の強制冷却手段、 铸型 2 0 1の出口 には凝固鎵塊 2 1 6の強制冷却手段が配設されている。 図 1では、 凝固錄塊 2 1 6を強制冷却する手段の例として、冷却水シャワー装置 2 0 5が設けられて いる。 铸型 2 0 1の出口の近くには、 強制冷却された凝固錶塊 2 1 6が一定速 度で引き出されて連続的に鎳造されるように引出駆動装置 (図示せず。 ) が設 置されている。 さらに、連続して引き出されたアルミニウム合金鎵造棒を所定 の長さに切断する同調切断機 (図示せず。 ) が配設されている。
図 1に示すように、 錄型 2 0 1は、铸型冷却水キヤビティ 2 0 4内に冷却 水 2 0 2を通して錶型壁面を冷却することによって、铸型 2 0 1内に充満した 柱状金属溶湯 2 1 5の熱を铸型 2 0 1に接触する面から奪ってその表面に凝 固殻を形成する铸型の強制冷却手段と、铸型出口側端末において凝固铸塊 2 1 6に直接冷却水を当てるように冷却水シャワー装置 2 0 5から冷却水を放出 して铸型内の柱状金属溶湯 2 1 5を凝固させる強制冷却手段を有した铸型で ある。 さらに、 铸型 2 0 1は、 その冷却水シャワー装置 2 0 5の嘖出口と反対 側の一端は耐火物製板状体 2 1 0を介してタンディッシュ 2 5 0に接続され ている。 図 1では、 铸型 2 0 1を強制冷却するための冷却水と、 凝固铸塊 2 1 6を強制冷却するための冷却水とを、共通の冷却水供給管 2 0 3を介して供給 しているが、 それぞれ別々に冷却水を供することもできる。
鎵型 2 0 1の強制冷却手段、 および冷却水シャワー装置 2 0 5は、制御信 号によつてそれぞれ動作を制御できることが好ましい。
冷却水シャワー装置 2 0 5の嘖出口の中心軸の延長線が铸造された凝固铸 塊 2 1 6表面に当たる位置から、鎵型 2 0 1と耐火物製板状体 2 1 0との接触 面までの長さを有効モールド長 (図 2の符号 L参照。 ) と言い、 この有効モー ルド長 Lは 1 5 m n!〜 7 0 m mであるのが好ましい。この有効モールド長しが 、 1 5mm未満では、 良好な皮膜が形成されない等から铸造不可となり、 70 mmを超えると、 強制冷却の効果が無く、铸型壁による凝固が支配的になって 、 铸型 2 0 1と合金溶湯 2 5 5もしくは凝固殻との接触抵抗が大きくなつて、 铸肌に割れが生じたり、鎵型内部で千切れたりする等、铸造が不安定になるの で好ましくない。
鎵型 20 1の材質はアルミニウム、銅、 もしくはそれらの合金から選ばれ る 1種または 2種以上の組み合わせであるのが好ましい。 熱伝導性、 耐熱性、 機械強度の点から材質の組み合わせを選ぶことができる。
さらに、錶型 20 1の合金溶湯 2 5 5と接触する面にリング状に、 自己潤 滑性を保有した浸透性多孔質材 2 2 2を装填した铸型であるのが好ましい。 リ ング状とは、铸型 20 1の内壁面 22 1の円周方向の全体に装着した状態であ る。 浸透性多孔質材 2 2 2の通気度が 0. 00 5 〔L/ (c m2Xm i n) 〕 〜0. 0 3 〔L/ ( c m2 Xm i n) 〕 [より好ましくは 0. 00 7 [L/ (c m2 Xm i n) 〕 〜0. 0 2 〔L/ ( c m2 Xm i n) 〕 。 ]であるのが好まし レ、。装着する浸透性多孔質材 2 2 2の厚さは特に限定されないが、 2mm〜 l 0 mm (より好ましくは 3mm〜8mm。 ) であることが好ましい。 浸透性多 孔質材 2 2 2として、 例えば、 通気度が 0. 00 8 [L/ ( c m2 Xm i n) 〕 〜0. 0 1 2 [L/ ( c m2 Xm i n) 〕 の黒鉛を用いることができる。 こ こで、 通気度とは、 5 mmの厚さの試験片に対して圧力 2 (k g/c m2) の 空気の毎分の通気量を測定したものである。
有効モールド長 Lのうち 5 mn!〜 1 5 mmに浸透性多孔質材 22 2が装 着されている錚型 20 1を用いることが好ましい。 耐火物製板状体 2 1 0、铸 型 2 0 1、浸透性多孔質材 2 2 2の合わせ面には Oリング 2 1 3を介して配設 するのが好ましい。 ·
鎵型 2 0 1の半径方向断面の内壁の形状(铸型 2 0 1の中空部 2 0 0を他 端側から見たときの内壁形状) は、 円状以外に、 三角形や矩形断面形状、 多角 形、 半円、楕円もしくは対称軸や対称面を持たない異形断面形状を有した形状 でも良い。 あるいは、 中空錄塊を成形する場合は、 鎵型内部に中子を保持した ものでも良い。 そして、 鎢型 2 0 1は、 両端が開放した筒状铸型であって、 耐 火物製板状体 2 1 0に穿設された注湯用通路 2 1 1を介して一端から筒状内 部へ合金溶湯 2 5 5が進入し、他端から凝固鎵塊 2 1 6が押し出され、 または 引き出される。
また、 注湯用通路 2 1 1の縦断面形状は、 円状以外に半円、 洋ナシ形状、 馬蹄形状であってもよい。
铸型内壁面は凝固铸塊 2 1 6の引出し方向に向けて铸型中心軸 2 2 0と 0度〜 3度 (より好ましくは 0度〜 1度。 ) の仰角で形成されている。 すなわ ち、鐃型内壁面は引き出し方向に向かってコーン状に開いたテーパー状に構成 されている。 そしてそのテーパーのなす角度が仰角である。 仰角 0度未満では 凝固铸塊 2 1 6が铸型 2 0 1から引き出される際に铸型出口で抵抗を受ける ために铸造が不可能となり、 一方、 3度を越えると、 鎵型内壁面の柱状金属溶 湯 2 1 5への接触が不充分になり、合金溶湯 2 5 5や凝固殻から鎵型 2 0 1へ の抜熱効果が低下することによって凝固が不十分となる。 その結果、錄塊表面 に再溶融肌が生じ、 または、鎵型端部から未凝固の合金溶湯 2 5 5が噴出する などの铸造トラブルにつながる可能性が高くなるので好ましくない。 タンディッシュ 2 5 0は、外部の溶解炉等によって規定の合金成分に調整 されたアルミニウム合金溶湯を受ける溶湯流入部 2 5 1、 溶湯保持部 2 5 2、 鎵型 2 0 1への流出部 2 5 3から構成されている。 タンディッシュ 2 5 0は、 合金溶湯 2 5 5の液面レベル 2 5 4を铸型 2 0 1上面よりも高い位置に維持 し、 かつ、 多連铸造の場合には、 各筒型铸型 2 0 1に合金溶湯 2 5 5を安定的 に分配するものである。タンディッシュ 2 5 0内の溶湯保持部 2 5 2に保持さ れた合金溶湯 2 5 5は耐火物製板状体 2 1 0に設けられた注湯用通路 2 1 1 から鏡型 2 0 1に注湯されている。
符号 2 0 8は流体を供給する流体供給管である。流体としては潤滑流体を 挙げることができる。 流体は、 気体、 液体潤滑材から選ばれるいずれか 1種ま たは 2種以上の流体とすることができる。 気体、 液体潤滑材の供給管は別々に 設けることが好ましい。流体供給管 2 0 8から加圧供給された流体は環状の潤 滑材供給口 2 2 4を通って錄型 2 0 1と耐火物製板状体 2 1 0との間の隙間 に供給される。铸型 2 0 1が耐火物製板状体 2 1 0に面する部位に 2 0 0 μ m 以下の隙間が形成されているのが好ましい。 この隙間は、 合金溶湯 2 5 5が差 し込まない程度で、流体が、鎵型 2 0 1の内壁面 2 2 1へ流出できる程度の大 きさである。 図 1に示した形態では、潤滑材供給口 2 2 4は铸型 2 0 1に装着 された浸透性多孔質材 2 2 2の外周面側に対峙して穿設され、流体はかけられ た圧力によって浸透性多孔質材 2 2 2の内部に浸透して合金溶湯 2 5 5と接 触する浸透性多孔質材 2 2 2の全面に送られ、铸型 2 0 1の内壁面 2 2 1に供 給される。 液体潤滑材は加熱されて分解気体となって、铸型 2 0 1の内壁面 2 2 1に供給される場合もある。 供給された気体、液体潤滑材、液体潤滑材の分解した気体から選ばれるい ずれか 1種または 2種以上により、 隅部空間 2 3 0が形成される。
次に耐火物製板状体 2 1 0について説明する。図 3および図 4は本発明に係 る耐火物製板状体の説明図である。 耐火物製板状体 2 1 0は、 タンディッシュ 2 5 0と铸型 2 0 1の一端との間に配置され、耐火断熱性を備えた材質で形成 されている。 この耐火物製板状体 2 1 0は、 図 3、 図 4に示すように、 タンデ イツシュ 2 5 0と铸型 2 0 1 とを連通する注湯用通路 2 1 1を有する断熱部 材 2 ( 2 a , 2 b, 2 d ) と、 略垂直方向に断熱部材 2に沿って設けられ注湯 用通路 2 1 1 と一体の通孔を有する仕切り層 2 c (あるレ、は 2 c 1 , 2 c 2 ) とを備えている。 なお、 注湯用通路 2 1 1は耐火物製板状体 2 1 0が铸型 2 0 1の中空部 2 0 0に臨む部分に 1個または 1個以上形成することができる。
耐火物製板状体 2 1 0は、仕切り層 2 cの形状および配置によって種々構 成することができ、 例えば図 1と同じ構成となる図 3 ( a ) では、 タンディッ シュ 2 5 0側の第 1断熱部材 2 a と铸型 2 0 1側の第 2断熱部材 2 bとの間 に仕切り層 2 cを備えている。 また、 図 3 ( b ) では図 3 ( a ) の仕切り層 2 cの通孔側周部 2 0 cが注湯用通路 2 1 1と水平に鎵型側に向けて曲折し L 字状となって錄型 2 0 1の一端に臨んでいる。 図 3 ( c ) では、 銹型 2 0 1側 の第 2断熱部材 2 bと、タンディッシュ 2 5 0側の仕切り層 2 cとで構成され 、 第 1断熱部材 2 aは有していない。
図 4 ( d ) の仕切り層 2 cは、 図 3 ( a ) の仕切り層 2 cの外周端部分が 削除された形状を有し、 この仕切り層 2 cの半径方向の深さ (注湯用通路 2 1 1の壁面から仕切り層外周端までの長さ) R cとしては、 注湯用通路 2 1 1の 壁面から鎵型の中空部 2 00の周壁までの長さ rの 1. 1倍程度以上を確保し ている。 .
図 4 (e) の仕切り層 2 cは、 その通孔側周端部 200 cが注湯用通路 2 1 1の壁面から 1 mm程度削除された形状を有している。
図 4 ( f ) と図 4 (g) の仕切り層 2 cは、 第 1断熱部材 2 aと第 2断熱 部材 2 bとの間で、 注湯用通路軸に対して斜め方向に設けられている。
図 4 (h) では、 仕切り層 2 c 1を第 1断熱部材 2 a と第 3断熱部材 2 d との間に、また仕切り層 2 c 2を第 3断熱部材 2 dと第 2断熱部材 2 bとの間 に設けている。
上記の断熱部材 2 (2 a , 2 b, 2 d) は、 多孔質で熱伝導率が低い材料 で形成され、 例えば、 (株) 二チアス製ルミボード、 フォセコ (株) 製インシ ュラル、 イビデン (株) 製ファイバーブランケットボードである。 これらの材 料の熱伝導率は、 0. O O O S S c a l Zc m ' s e c ' °C程度である。 一方 、 仕切り層 2 cは、 窒化珪素、 炭化珪素、 グラフアイ ト、 金属等の、 潤滑材ぉ よび気化した潤滑材を通さない材料で構成されていれば良い。 金属としては、 たとえば鉄、 ァノレミ 、 ニッケルを挙げることができる。 またその熱伝導率は 0 . 04〜0. 6 c a l Zc m ' s e c . °C程度であるのが好ましレヽ。
上記構成の耐火物製板状体 2 1 0において、 断熱部材 2 (2 a , 2 b, 2 d) に仕切り層 2 cを設けたので、 浸透性多孔質材 2 2 2から铸型 20 1に供 給されて第 2断熱部材 2 bへ渗みだした潤滑材が、合金溶湯 2 5 5と反応した り、タンディッシュ 2 50側に回り込むのを仕切り層 2 cで防止することがで き、潤滑材の無駄な消費を抑制して潤滑材を低減することができる。 したがつ て、 高速鎳造を潤滑材を低減しても安定して円滑に行うことができる。 また、 断熱部材 2 (2 a , 2 b, 2 d) の周壁やその近傍で発生していた潤滑材反応 生成物も発生せず、 铸塊不良を大幅に減らすことができる。
また、銬型 20 1の一端と仕切り層 2 cとの間に必ず第 2断熱部材 2 bを 介在させるようにしたので、 熱を伝えやすい仕切り層 2 cを設けた場合でも、 熱を保持したままで合金溶湯 2 5 5を鎵型 2 0 1に供給することができる。し たがって、 铸型 20 1内での合金溶湯 2 5 5 (柱状金属溶湯 2 1 5) の凝固位 置は適正に維持され、 安定した錄造を行うことができる。
さらに、 図 3 (b) のように仕切り層 2 cの通孔側周部 20 cを水平に曲 折して L字状とし铸型 2 0 1の一端に臨むように構成したので、铸型 20 1の 一端と仕切り層 2 cとの間の第 2断熱部材 2 bは、注湯用通路 2 1 1の部分で も合金溶湯 2 5 5と接触しない。 したがって、 潤滑材の断熱部材 2 (2 a、 2 b)を介しての合金溶湯 2 5 5との反応やタンディッシュ 25 0側への回り込 みを、 より一層確実に防止することができる。
また、 図 4 (d) では、 仕切り層 2 cの外周端部分を削除するとともに、 半径方向の深さ R cとして、注湯用通路 2 1 1の壁面から錄型の中空部 200 の周壁までの長さ rの 1. 1倍程度以上を確保するようにしたので、 比較的高 価な材料からなる仕切り層 2 cの形状を小型化することができるとともに、小 型化しても铸型 20 1に供給されて第 2断熱部材 2 bに滲みだした潤滑材を 仕切り層 2 cで十分に遮ることが可能となる。
図 4 (e) では、 仕切り層 2 cの通孔側周端部 20 0 cを注湯用通路 2 1 1の壁面から 1 mm程度削除するようにしたが、 このようにしたのは、 1 mm 程度削除しても、発明の効果を十分に得ることができるからである。 仕切り層 2 cの通孔側周端が注湯用通路 2 1 1の合金溶湯に直接接触して劣化しダメ ージを受ける場合に、 そのダメージを受ける領域を図 4 ( e ) に示すように予 め削除することで、 仕切り層 2 cの材料劣化を防止することもできる。
図 4 ( f ) と図 4 ( g ) では仕切り層 2 cを注湯用通路軸に対して斜め方 向に設けたので、 熱を伝え易い仕切り層 2 cを斜めに設けることと、 それによ り第 2断熱部材 2 bの厚さが変わることとで、铸型 2 0 1の一端側の壁面温度 分布が最適なものとなるように制御することができ、それによつて例えば铸型 2 0 1内の気化ガス溜りの状態を制御することができるようになる。
図 4 ( h ) では、 仕切り層 2 cを 2段設けることで、 より確実に油滲みを 抑制することができる。 なお、 2段を越えて設けることで、 さらに確実に油滲 みを抑制できるようになる。
上記のように、仕切り層 2 cの構造は潤滑油の滲み出しを抑える方向に広 がっていれば良く、 例えば層状、 膜状、 箔状、 板状とすることができる。
また仕切り層 2 cは、 層状、 膜状、 箔状、 板状の材料を用意し第 1断熱部 材 2 a、 第 2断熱部材 2 bあるいは第 3断熱部材 3 dに接触させる、 または挟 み込むことによって設けることができる。
または仕切り層 2 cは、材料を第 1断熱部材 2 a等に蒸着、 溶射によって 設けることができる。
仕切り層 2 cと第 1断熱部材 2 a等の間に密着性向上のために中間層を 設けるようにしてもよレ、。
また、 上記の図 3 ( a ) 〜図 4 ( h ) の構成を 2以上組み合わせて仕切り 層を形成するようにしてもよく、それによつてより一層確実に油滲みを抑制で きるようになる。
図 5は第 2断熱部材の面積の説明図である。この図は鎵型 2 0 1の他端側 から一端側を見たときの第 2断熱部材 2 bおよび注湯用通路 2 1 1を描いた ものである。 図中、 「断熱部材内径」 「铸型内径」 と記載されているのは、 铸 型 2 0 1の他端側から一端側を見たときの断熱部材および铸型の各形状の径 を意味している。
上記のように、第 2断熱部材 2 bは、 铸型 2 0 1の一端側に構成されてい るが、 この第 1の実施形態では、 図 5 ( a ) ( b ) に示すように、 第 2断熱部 材 2 bのうち、鐽型 2 0 1の中空部 2 0 0に臨む第 2断熱部材(铸型 2 0 1の 他端側から一端側を見たときに見える第 2断熱部材) 2 0 bの面積 S bを、铸 型 2 0 1の中空部 2 0 0の縦断面積 S 0に対して面積比で 4 0〜8 5 %とし ている。 なお、 図 5 ( a ) は、 図 3 ( a ) ( c ) 、 図 4 ( d ) 〜 ( f ) に対応 し、 図 5 ( b ) は、 図 3 ( b ) に対応している。
このように、 第 1の実施形態では、铸型 2 0 1の一端と仕切り層 2 じ との 間に介在する第 2断熱部材 2 bのうち、铸型 2 0 1の中空部 2 0 0に臨む断熱 部材 2 0 bの面積 S bを、鎵型 2 0 1の中空部 2 0 0の縦断面積 S 0に対して 面積比で 4 0〜8 5 %としたので、断熱に必要な面積を有する第 2断熱部材 2 bが鎵型 2 0 1の中空部 2 0 0に確実に臨むこととなる。 このため、合金溶湯 2 5 5が鎵型 2 0 1に供給されても、合金溶湯 2 5 5の熱が铸型 2 0 1の一端 側から逃げて放出され冷えるのを抑制することができる。 したがって、 铸型 2 0 1内での合金溶湯 2 5 5 (柱状金属溶湯 2 1 5 ) の凝固位置は適正に維持さ れ、 安定した鎳造を行うことができる。
本発明の水平連続鎵造方法について説明する。
図 1において、タンディッシュ 2 50中の合金溶湯 2 5 5は耐火物製板状 体 2 1 0を経て、铸型中心軸 2 2 0がほぼ水平になるように保持された铸型 2 0 1に供給され、 铸型 2 0 1の出口で強制冷却されて凝固鎵塊 2 1 6となる。 凝固铸塊 2 1 6は铸型 2 0 1の出口近くに設置された引出駆動装置によって 一定速度で引き出されるため、連続的に铸造されてアルミニウム合金铸造棒に なる。引き出されたアルミニウム合金铸造棒は同調切断機によって所定の長さ に切断される。
タンディッシュ 2 50内に貯留するアルミニウム合金の合金溶湯 2 5 5 の組成は、 例えば S i (含有率 0. 05〜: 1. 3質量%) 、 F e (含有率 0. 1 0〜 0. 70質量%) 、 C u (含有率 0. :!〜 2. 5質量%) 、 M n (含有 率 0. 0 5〜: L . 1質量%) 、 M g (含有率 0. 5〜 3. 5質量%) 、 C r ( 含有率 0. 04〜0. 4質量%) 、 および Z n (含有率 0. 0 5〜8. 0質量 %以下) を含むものとする。 Mgの含有率は好ましくは 0. 8〜3. 5質量% である。
また、 例えば S i (含有率 0 5〜 1. 3質量%) 、 F e (含有率 0. 1〜0. 7質量%) 、 C u (含有率 :!〜 2. 5質量%) 、 Mn (含有率 0 . 0 5〜: L . 1質量%) 、 M g (含有率 0. 5〜 3. 5質量%) 、 C r (含有 率 0. 04〜0. 4質量%) 、 および Z n (含有率 0. 0 5〜8質量%以下) を含むものとする。 Mgの含有率は好ましくは 0. 8〜3. 5質量%である。 錄塊の合金成分の組成比は、例えば、 J I S H 1 3 0 5に記載されてい るような光電測光式発光分光分析装置 (装置例: 日本島津製作所製 PDA— 5 50 0) による方法で確認できる。
タンディッシュ 2 50内に貯留された合金溶湯 2 5 5の液面レベル 2 5 4の高さと、铸型 20 1の上側の内壁面 2 2 1との高さの差を 0 mn!〜 250 mm (より好ましくは 5 Omn!〜 1 70 mm。 ) とするのが好ましい。 それは 、铸型 20 1内に供給される合金溶湯 2 5 5の圧力と潤滑油および潤滑油が気 化したガスとが好適にバランスするために铸造性が安定する。
液体潤滑材は、 潤滑油である植物油を用いることができる。 例えば、 菜種 油、 ひまし油、 サラダ油を挙げることができる。 これらは環境への悪影響が小 さいので好ましい。
潤滑油供給量は 0. 0 5mLZ分〜 SmLZ分 (より好ましくは 0. l m LZ分〜 l mL/分。 ) であるのが好ましい。 供給量が過少だと、 潤滑不足に よって凝固铸塊 2 1 6のブレークァゥ卜が発生し、供給量が過多だと、 余剰分 が凝固鎵塊 2 1 6中に混入して内部欠陥となるためである。
铸型 20 1から凝固铸塊 2 1 6を引抜く速度である铸造速度は 200 m mZ分〜 1 5 00 mm /分(より好ましくは 400 mmZ分〜 1 000 mm/ 分。 ) であるのが好ましい。 それは、 この範囲の铸造速度であれば、 铸造で形 成される晶出物のネットワーク組織が均一微細となり、高温下でのアルミ-ゥ ム生地の変形に対する抵抗が増し、 高温機械的強度が向上するためである。
冷却水シャワー装置 20 5から放出される冷却水量は踌型当り 1 0 LZ 分〜 50 Lノ分 (より好ましくは 2 5 LZ分〜 4 0し 分。 ) であるのが好ま しレ、。 冷却水量が過少だとブレークァゥトが生じたり、 凝固铸塊 2 1 6表面が 再溶融して不均一な組織が形成され、 内部欠陥として残存する恐れがある。一 方、 冷却水量が過多だと、 鏡型 2 0 1の抜熱が大き過ぎて铸造不可になるため である。
タンディッシュ 2 5 0内から鎵型 2 0 1へ流入する合金溶湯 2 5 5の平 均温度は、 6 0 0 °C〜 7 5 0 °C (より好ましくは 6 5 0 °C〜 7 0 0 °C。 ) であ るのが好ましい。 合金溶湯 2 5 5の温度が低すぎると、铸型 2 0 1およびその 手前で粗大な晶出物を形成して凝固铸塊 2 1 6内部に内部欠陥として取り込 まれる。 一方、 合金溶湯 2 5 5の温度が高すぎると、 合金溶湯 2 5 5中に大量 の水素ガスが取り込まれ、凝固铸塊 2 1 6中にポロシティ一として取り込まれ 、 内部欠陥となるからである。
(第 2の実施形態) '
次に本発明の第 2の実施形態の例を図 6、 図 7、 図 8を用いて説明する。 図 6は第 2の実施形態における水平連続铸造装置の铸型付近の一例を示 す図、図 1及び図 8は第 2の実施形態における潤滑材供給部分の構成を示す図 である。 この第 2の実施形態は、 上記の第 1の実施形態に対して、 潤滑材供給 部分の構成が相違している。 また、耐火物製板状体 2 1 0は仕切り層を備えず 、 ノレミボード等からなる断熱部材だけで構成されている。
この第 2の実施形態では、 図 6、 図 7 ( a ) に示すように、 铸型 2 0 1の 一端寄りの鎵型内周壁に設けられている潤滑材供給口 2 2 4 aを铸型 2 0 1 の他端寄りまで拡張し、 その長さを水平方向で例えば 2〜 1 3 m m (好ましく は 2〜 7 m m) としている。
このように、潤滑材供給口 2 2 4 aを铸型 2 0 1の他端寄りまで拡張した ので、铸型 2 0 1の他端寄りからも潤滑材を供給することができるようになる 。 高速铸造の場合、柱状金属溶湯 2 1 5の凝固位置が铸型の他端側に移動する 傾向があり、その他端側まで潤滑材を供給するために従来は錄型 2 0 1の一端 寄りで必要以上に多量の潤滑材を供給していたが(図 1の潤滑材供給口 2 2 4 a参照) 、 拡張した潤滑材供給口 2 2 4 aにより、 他端寄りの位置で的確に潤 滑材を供給することができる。 すなわち、潤滑材が必要な箇所に適量供給され るので、 不必要な潤滑材を供給することがなくなり、 高速铸造を、 潤滑材を低 減しても安定して円滑に行うことができる。
また、 図 7 ( b ) に示すように、 潤滑材供給口 2 2 4 bを分岐して铸型の 他端寄りに設けるようにしてもよレ、。 潤滑材供給口 2 2 4 bの分岐幅 (潤滑材 供給口 2 2 4 bの長さ方向一端から他端までの距離) は、 上記の拡張した場合 と同様に、 水平方向で例えば 2〜 1 3 m m (好ましくは 2〜 7 m m ) としてい る。 このように、 分岐した潤滑材供給口 2 2 4 bにより、 上記の拡張した潤滑 材供給口 2 2 4 aの場合と同様に、铸型 2 0 1の他端寄りからも潤滑材を供給 することができるようになる。 すなわち、 高速铸造の場合でも、 潤滑材が必要 な箇所に適量供給されるので、不必要な潤滑材を供給することがなくなり、 高 速鎳造を、 潤滑材を低減しても安定して円滑に行うことができる。
図 8 ( c ) では、 潤滑材供給口を分離独立させ、 錶型一端寄りの潤滑材供 給口 2 2 4 c 1 と、铸型他端寄りの潤滑材供給口 2 2 4 c 2の 2系統設け、 そ れぞれ独立して潤滑材供給量を調整できるようにしている。 このように、 2系 統に分離独立させることで、铸型一端寄りと錶型他端寄りとで潤滑材の供給量 を変えることができ、位置に応じて適正な量の潤滑材を供給できるようになる 。 すなわち、 潤滑材が必要な箇所に適量供給されるので、 不必要な潤滑材を供 給することがなくなり、 高速铸造を、潤滑材を低減しても安定して円滑に行う ことができる。
さらに図 8 ( d ) では、 潤滑材供給口 2 2 4 dを铸型他端寄りまで拡張す るとともに、 その拡張幅 (潤滑材供給口 2 2 4 dの長さ方向一端から他端まで の距離) を铸型内周壁の位置に応じて変化させ、 例えば上部では長く、 下部で は短く している。 このように、 拡張幅を変化させることで、 先に柱状金属溶湯 2 1 5が凝固する铸型の出口側 (他端側) 下部に対しては潤滑材の供給量を少 なく し、 上部では供給量を多く して、位置に応じて適正な量の潤滑材を供給で きるようになる。 すなわち、 潤滑材が必要な箇所に適量供給されるので、 不必 要な潤滑材を供給することがなくなり、 高速铸造を、潤滑材を低減しても安定 して円滑に行うことができる。
また、 上記の図 7 ( a ) ( b ) 、 図 8 ( c ) ( d ) の構成を 2以上組み合 わせて潤滑材供給口 2 2 4を形成するようにしてもよく、それによつて潤滑材 供給をより一層適正に行えるようになる。
ところで、近年水平連続鎵造で安定した製造運転を行うために、 多量の潤 滑材を投入して潤滑処理しなければならない状況が発生している。これに対し 、 一方では運転コスト低減、 廃油処理の環境への影響、 潤滑材の柱状金属溶湯 への巻き込みによる品質低下防止の観点から、潤滑材の供給量を低減すること が求められている。
しかし、単に潤滑材供給量を低減すると鐃塊表面に引きつり傷が発生しつ いにはブレークァゥトが発生して安定した運転が出来ない。 本発明者らは、表面に引きつり傷の発生、 ブレークァゥ卜の発生を抑える ためには、凝固が開始した状態、 シヤーべット状態に適切な量の潤滑油を供給 することができれば良いことを突き止めた。 特に高速で铸造した場合、 铸型の 上側の凝固が開始した状態、 シャ一^ ^ット状態が铸型の出口側に広がるため、 その全体に潤滑油を均一に分布させることにより、高速運転を安定して表面品 質が良好な铸造棒を製造できることを突き止め、 本発明を完成させた。
すなわち、 潤滑材供給口を改善することで、 適切な箇所に適量を供給し、 それによつて潤滑材供給量を低減するとともに、 引きつり傷の発生、 ブレーク ァゥ卜の発生を抑えることができ、潤滑油量を低減しても安定した高速運転が できるようにした。
一方、铸造棒の径を変えると潤滑材供給量も再調整する必要があり、運転 開始時の条件出しが必要となり生産性が悪くなるし、また潤滑油の量を変化さ せると潤滑油の気化したガス圧とへッド圧とのバランスを再調整する必要が あるために、 運転が不安定となるが、 これらの問題点も、 本発明に係る潤滑材 供給口の改良により、適切な箇所に適量の潤滑材を供給することで、解決させ ることができた。 すなわち、 本発明の潤滑材供給口の構成により、 次のような 効果を達成することができた。
①トータル的に潤滑材供給量を減らすことができ、 その結果、 铸塊への油 滲みの発生を低減でき、 高速運転が可能となる。
②铸造棒の径を変えても、潤滑材供給量を再調整する必要がなく、 その結 果、 高速運転の場合も安定運転を容易に行うことができる。
本発明では、 潤滑材供給口の位置、 長さは 「鎵型の他端寄り」 としている 力 S、 「他端寄り」 とは、 例えば次のように決めることができる。
铸型の各位置の温度をモニターして、その温度が铸型出口と比べて急激に 上昇する箇所をみつける。 その急激に温度が上昇した箇所を 「他端寄り」 の位 置とし、 铸型入口からその箇所までの範囲をシヤーべッ ト状態と推定し、 その 範囲をカバーするように、 「他端寄り」 の位置にまで供給口を広げて設ける。
水平連続铸造の場合は铸型の出口側の下側は先に凝固しているので、そこ には潤滑材供給口を設けないのがより好ましい。 すなわち、 上側の潤滑材供給 口の幅を下側の幅より大きくするのが好ましい。 例えば、 铸型の上側から下側 に向かって連続的に小さくした潤滑材供給口を用いる、 または、 上半分のみの 潤滑材供給口を铸型出口側に設ける。
(第 3の実施形態)
次に本発明の第 3の実施形態の例を図 9を用いて説明する。
図 9は第 3の実施形態における注湯用通路の位置を示す説明図である。こ の第 3の実施形態では、 上記の第 1の実施形態に対して、 注湯用通路 (溶湯供 給口) 2 1 1の位置を規定している点で相違している。 また、 耐火物製板状体 2 1 0は仕切り層を備えず、ノレミボード等からなる断熱部材だけで構成されて いる。
図 9に示すように、 この第 3の実施形態では、 注湯用通路 2 1 1と、 鎵型 2 0 1との位置関係を、 注湯用通路内径下部位置 P 1が、 铸型内径下部位置 P 0に対して鎵型内径 dの 8 %以上 (好ましくは 1 0 %以上) 上方の高さ hとな るようにしている。
注湯用通路内径下部位置 P 1の高さ hの規定の上限は特に限定されない 力 S、铸型上下の熱バランスが崩れて铸塊の凝固殻が形成されない点が上限、 ま たは注湯用通路 (注湯口) の断面形状の中心位置が銬型中空部断面の中心位置 より上にならない点が上限、または形状は位置的に決まってしまう点が上限と することができる。 例えば、鏡型内径下部位置 P 0に対して鎵型内径 dの 3 0 %以下 (好ましくは 2 5 %以下) とすることができる。
このように、 注湯用通路 2 1 1の高さ hを規定することにより、 従来铸塊 の温度バランスを均一化するために単に铸型内径下部側に注湯用通路 2 1 1 が位置するようにしていた従来の場合に比べて、注湯用通路の位置の下限が一 定の高さを有することになるので、 溶湯はその高さから流入することになり、 錄型の下部に到達するまでに抜熱されることになる。すなわち従来の位置決定 の方法では、注湯口から銬型下面に到達するまでの抜熱を考慮していないため に、铸造径、溶湯温度などが変わって潤滑油量を再調整する必要が生じた場合 に、 運転を安定化させるための条件変更が困難であった。
一方、 本発明では、 注湯用通路 2 1 1の高さ hを規定することにより、 铸 型 2 0 1の一端側下部に供給される合金溶湯の温度が低くなつて铸塊下部で の凝固殻形成が速やかに行われるようになり、潤滑材の供給量を低減しても安 定した錶造を行うことができるようになる。 したがって、 高速铸造を、 潤滑材 を低減しても安定して円滑に行うことができる。 また、铸型の一端側下部に供 給される合金溶湯の温度が低くなるので、潤滑材のガス化を抑えることができ 、ガス化した潤滑材の鎵塊への巻き込みによる銹塊不良の発生を防止すること ができる。
このように、 銹造径、溶湯温度などが変わって潤滑油量を再調整する必要 が生じた場合であっても、 潤滑油 (潤滑材) 量を低減しているので、 運転を安 定化させるための制御範囲が小さくてすむので条件変更が容易になる。
以上述べたように、 本発明の第 1、 第 2、 第 3の実施形態によると、 何れ の場合も潤滑材の供給量を低減しても安定した水平連続鎳造を行うことがで きるようになり、 潤滑材を低減しても高速铸造が可能となる。 ところで、 マグ ネシゥムを含有するアルミニウム合金の铸造の場合にも、その活性度の大きな マグネシウムの存在によると思われる力 潤滑材を増量しなければ安定した铸 造が困難であった。 本発明は、 このようなマグネシウムを多量に、 例えば 0 . 5質量%以上 (好ましくは 0 . 8質量%以上) 含有するアルミニウム合金の铸 造であっても、 潤滑材の低減、 潤滑材反応生成物発生の抑制、 安定した円滑な 铸造、錶塊不良発生の防止等の、 高速铸造の場合に発揮するのと同様の効果を 発揮することができる。
上記の説明では、本発明を水平連続铸造装置に適用する場合について説明 したが、本発明の仕切り層に係る構成は、 溶湯受部と鎵型との間に断熱部材を 有するものであれば水平連続铸造装置に限定されることなく、水平型以外の縦 型等のタイプの連続銬造装置にも同様に適用することができる。本発明を縦型 タイプの連続鎵造装置に適用した場合の一例について図 1 0を用いて説明す る。
図 1 0は本発明が適用されるホット トップ铸造装置の概略を示す図であ る。 このホット トップ铸造装置 7 0は、 水冷錶型 7 1の上に、 耐火物製の溶湯 受部 (ヘッダー) 7 2が設けられている。 水冷錄型 7 1とヘッダー 7 2との間 には、第 1断熱部材 7 3 a と第 2断熱部材 7 3 bとの間に仕切り層 7 3 cを有 する耐火物製板状体 7 3を備えている。 アルミニウム合金溶湯 7 4は、他の D C連続鎳造装置のスパゥト供給方式ではなく、直接に水冷錶型 7 1に供給され る。 水冷铸型 7 1は、 冷却水 8 0によって冷却されている。 水冷铸型 7 1の溝 内に導入されたアルミニウム合金溶湯 7 4は、水冷铸型 7 1の内周壁に接する 部分において凝固殻を形成して収縮し、凝固したアルミニウム合金铸塊 7 5は 、 下動する下型 7 6によって水冷铸型 7 1から下方に引き出される。 このとき 、 アルミニウム合金铸塊 7 5は、 水冷錶型 7 1から供給される水冷ジ ット 7 7によって冷却され、アルミニウム合金鎵塊 7 5の下部は水槽の水 8 1に浸さ れてさらに冷却され、 完全に凝固させられる。 下型 7 6が動きうる下端位置に 達すると、アルミニウム合金铸塊 7 5は鐯造棒となって所定の位置で切断され 取り出される。
このホット トップ铸造装置 7 0では、铸造スタート時にスパゥトのフロー との調整が不要で、 モールド長さを短くすることができるので、铸造棒の表面 が滑らかになり好ましい。 また、 下型 7 6の上端面によって水平レベルを維持 して铸造するので溶湯の乱れが少なく、組織の微細化効果がより良く得られる 上記の耐火物製板状体 7 3と、水冷铸型 7 1との間に設けられた潤滑油供 給管 7 8からは、 潤滑油が供給され、 アルミニウム合金溶湯 7 4ゃァノレミニゥ ム合金铸塊 7 5が水冷铸型 7 1の周壁に焼き付くのを防止している。 そして、 このホッ トトップ錶造装置 7 0では耐火物製板状体 7 3に仕切り層 7 3 cを 設けているので、水冷銬型 7 1に供給されて耐火物製板状体 7 3に滲みだした 潤滑油を仕切り層 7 3 cで遮ることができ、潤滑油の無駄な消費を抑制するこ とができる。
また、本発明は、 ホット トップ鎵造装置を改良した気体加圧式ホット トップ 铸造装置にも同様に適用できる。
上記の説明では、 第 1、 第 2、 第 3の実施形態をそれぞれ独立的に実施す るようにしたが、実施形態の全体構成や実施形態内の要部構成を任意に組み合 わせるようにしてもよい。任意の組み合わせ、 例えば第 1の実施形態と第 2の 実施形態との組み合わせ、 第 1の実施形態と第 3の組み合わせにより、潤滑材 の低減等の諸効果をより一層顕著に発揮させることができるようになる。
また、例えば第 2の実施形態を中心にしてその第 2の実施形態と第 1の実 施形態とを組み合わせたり、第 2の実施形態と第 3の実施形態を組み合わせた りする。
さらに、例えば第 3の実施形態を中心にしてその第 3の実施形態と第 1の 実施形態とを組み合わせたり、第 3の実施形態と第 2の実施形態とを組み合わ せたりする。 このような何れの組み合わせでも、 潤滑材の低減等の諸効果を顕 著に発揮させることができるようになる。
(実施例)
(実施例 1〜 1 2 )
主に仕切り層の効果を確認するために実施例 1〜 1 2および比較例 1〜 3を実施した。 ここではアルミ合金の M g量、 铸造棒径、 潤滑油投入量、 铸造 速度、 仕切り層を変え、 引きつり傷発生頻度および断熱部材への油滲み発生状 況を評価した。 アルミ合金に 6 06 1合金を用い、 その合金組成を S i : 0 · 6 %、 F e : 0. 2 %、 C u : 0. 3 %、 M n : 0. 05 %、 C r : 0. 0 5 %、 T i : 0. 1 %とし、 また1^8は0. 8 %と 1. 5 %の 2種類として溶湯を成分調整 した。
鎵造棒径は、 3 Omm及び 6 Ommの 2つとした。 潤滑油供給口は図 7 ( a ) に示す、 拡張された潤滑供給口を用い、 その拡張された水平方向長さを 4 mmとした。
铸型 20 1の一端と仕切り層 2 cとの間に介在する第 2断熱部材 2 の うち、 錶型 2 0 1の中空部 2 00に臨む第 2断熱部材 20 bの面積 S bを、铸 型 20 1の中空部 2 00の縦断面積 S 0に対して面積比で 7 5%とした。
仕切り層は図 3 (a) (b) (c) 、 図 4 (a ) 〜 ( f ) 、 (h) を用い た。 実施例 1〜1 1の仕切り層は、 材質としては窒化珪素を用い、 厚みを l m mとした。 モールド (錶型) に接した第 2断熱部材の厚みは l mmとした。 実 施例 1 2の仕切り層の材質は金属としニッケル箔 (厚さ 0. l mm) を用いた o
潤滑油投入量は、鐃造中の潤滑油の減少量を秤量してバソコンでフィ一ド バックし潤滑油投入量を時系列で調整した。
引きつり傷発生数 (引きつり傷発生頻度) は錶造開始 20分後の铸造棒 1 m当たりの引きつり長さ (本数 X長さ (m) で表示し、 単位は mZmとなる。 油摻み発生状況は実験後耐火物 (断熱部材) の鎵出し方向の断面を観察し、 炭化された部位の面積の割合で表示した。铸造は、 ダンデイシュの溶湯温度 7 0 o°cで一定とした。 上記の各種条件の下で行った実施例 1〜 1 2、および比較例 1〜 3の結果 を下記の表 1に示す。
(表 1 )
Figure imgf000037_0001
実施例 1において、仕切り層を入れると比較例 3の引きつり無しの潤滑油 投入量 (0. 4 0 g/m i n) の 3 7 %で引きつりは発生しない。 また、 油滲 み込み割合 7 %は比較例の 5 0 %に対し 8 6 %減少する。
実施例 2においては潤滑油投入量を比較例 3と同量投入しても油滲み込 み割合は実施例 1と同等で、過剰の潤滑油は、 モールドに接した断熱部材から 系外に滴下していた。
実施例 3は M g量が 1. 5 %に増加した場合、 実施例 4は铸造棒が φ 6 0 に増加した場合であるが、潤滑油投入量はそれぞれ 0. 2 0 gZm i nと実施 例 1に比較して増加したが、 引きつりも発生せず、 油滲み込み量も実施例 1と ほぼ同等であった。実施例 5は铸造速度を 1 2 0 0 mm/m i nと増加した場 合であるが、 潤滑油投入量 0. 1 5 gZm i nで問題なく鎵造できた。 実施例 6〜 1 2は仕切り層のバリエーショ ンを変えた場合である力 効果 は実施例 6が油滲み込み割合が最小で最もよく、他は実施例 1 と同等であった 仕切り層を設けることにより、潤滑油投入量は減少し、 引きつり傷及び黒 滓の原因となる油滲み込みも防止できることがわかった。
(実施例 1 3〜 20 )
断熱部材の面積の効果を確認するために実施例 1 3〜20を実施した。評 価は、 断熱部材の面積比と、 引きつり傷が発生する限界の潤滑油投入量、 油滲 み込み割合との関係で行つた。
面積比は、 铸型 (モールド) の中空部に臨む第 2断熱部材の面積を、 铸型 の中空部の縦断面積で割って算出した。本実施例では铸型中空部の断面は円形 でその直径は 3 Ommである。
上記の実施例 1〜 1 2と同様に、 アルミ合金に 6 0 6 1合金を用レ、、 その 合金組成を S i : 0. 6%、 F e : 0. 2%、 C u : 0. 3%、 Mn : 0. 0 5 %、 C r : 0. 0 5%、 T i : 0. 1 %、 M g : 0. 8 %として溶湯を成分 調整した。
鎵造棒径は、 3 Omm及び 6 Ommの 2つとした。 潤滑油供給口は図 7 ( a) に示す、 拡張された潤滑供給口を用い、 その拡張された水平方向長さを 4 mmとした。
铸型 20 1の一端と仕切り層 2 c との間に介在する第 2断熱部材 2 bの うち、铸型 20 1の中空部 200に臨む第 2断熱部材 20 bの面積 S bを、錶 型 2 0 1の中空部 2 00の縦断面積 S 0に対して面積比で 7 5%とした。 仕切り層は図 3 (a ) 、 (b) を用いた。 仕切り層の厚みは l mmとし、 材質は窒化珪素とした。
注湯用通路 (溶湯供給口) の中心は铸型縦断面の中心位置にした。 铸造温 度 (ダンディシュの溶湯温度) は 7 0 0°C、 铸造速度は 7 0 0 mm/m i nと 1 2 0 0 mm/m i nとした。
引きつり傷を発生させないための限界の潤滑油投入量は、铸造中の铸肌を 見ながら、潤滑油投入量を徐々に減らし、 引きつり傷が発生し始める潤滑油投 入量を計測した。
上記の各種条件の下で行った実施例 1 3〜2 0の結果を下記の表 2に示 す。
(表 2)
Figure imgf000039_0001
铸型の一端と仕切り層との間に介在する第 2断熱部材のうち、铸型の中空 部に臨む第 2断熱部材の面積の比を減少すると、実施例 2 0の 4 0 %以下でモ ールド内で気化したガスがタンディッシュ側に周り込み、タンディッシュにガ スの泡が発生した。 それに伴い油摻みこみ割合も 1 5 %となり増加した。 実施例 1 4では第 2断熱部材の面積比を 84%としたが、引きつり傷発生 潤滑油投入量は最小を示した。
実施例 1 3では第 2断熱部材の面積比を 9 1 %としたが、逆に溶湯供給口 の径が小さくなるため、 溶湯供給量が追いつかず铸造が安定しなかった。
铸型の一端と仕切り層との間に介在する第 2断熱部材のうち、铸型の中空 部に臨む第 2断熱部材の面積の比は 40から 84%で、潤滑油投入量を最小に 出来、 断熱部材への油滲み込み量を最小にすることができることがわかつた。
(実施例 1 0 1〜 1 1 6 )
潤滑材供給口拡張の効果を確認するために実施例 1 0 1〜1 1 6および 比較例を実施した。 ここでは铸造棒径、 潤滑油供給口の種類と長さ、 仕切り層 を変え、 引きつり傷が発生するようになる最小の潤滑油量、 およびその最小の 潤滑油量の下でさらに铸造速度を上げてブレークァゥトする限界速度を評価 した。
アルミ合金に 6 0 6 1合金を用い、 その合金組成を S i : 0. 6 %、 F e : 0. 2 %、 C u : 0. 3 %、 M n : 0. 0 5%、 C r : 0. 0 5%、 T i : 0. 1 %、 Mg : 1. 0%として溶湯を成分調整した。 鎵造棒径は、 30mm 及び 6 0 mmの 2つとした。
仕切り層は図 3 (b) を用い、 材質としては窒化珪素を用レ、、 厚みを 1 m mとした。 モールド (鎵型) に接した第 2断熱部材の厚みは l mmとした。
鎳型の一端と仕切り層との間に介在する第 2断熱部材のうち、鎵型の中空 部に臨む第 2断熱部材の面積 S bを、鎵型の中空部の縦断面積 S 0に対して面 積比で 7 5%とした。 鎵造速度は 400 mm/m i n〜: L 500 mm/m i nとし、錄造溶湯温 度 (ダンデイシュの溶湯温度) は 7 00°Cとした。 注湯用通路 (溶湯供給口) の中心は铸型縦断面の中心位置にした。
そして、 潤滑材供給口は、 図 7 (a ) (b) 、 図 8 (d) に示す拡張され た潤滑材供給口を用レ、、その拡張された水平方向の長さを 2 mm〜 1 3 mmと した。
上記の各種条件の下で行った実施例 1 0 1〜 1 1 6、および比較例の結果 を下記の表 3に示す。
(表 3)
Figure imgf000041_0001
実施例 1 0 6及び 1 1 4の潤滑油供給口は図 7 (b) に示す分岐型であり 、 一端側 (入口側) 供給口の長さ 2mm、 他端側 (出口側) 供給口の長さ 2m m、 一端側と他端側の供給口の間隔を 2 mmとした。
実施例 1 0 7及び 1 1 5の潤滑油供給口は図 8 (d) に示す上側と下側で 異なる長さの型であり、 上側の長さ 4mm、 下側の長さ 2 mmとした。
実施例 1 08及び 1 1 6の潤滑油供給口も、実施例 1 0 7及び 1 1 5と同 様に、 図 8 (d) に示す上側と下側で異なる長さの型であり、 上側の長さ 6 m m、 下側の長さ 3 mmとした。
実施例 1 0 1〜1 0 5において、潤滑油供給口の長さを増加させるとブレ 一クァゥトする铸造限界速度は増加する。比較例の潤滑油供給口の長さ 1 mm は引きつり傷発生潤滑油量が多い。 また、 実施例 1 04、 1 0 5の潤滑油供給 口の長さは 1 Omm、 1 3mmであるが、 铸造速度を上げる点では効果がなく 、 潤滑油供給口の最適幅は 2〜 7mmであることが分かった。
実施例 1 0 6〜1 0 8において、潤滑材供給口のバリエーションも同様に 効果が認められた。
铸造棒径 φ 30と φ 60の比較では φ 6 0の限界铸造速度は熱容量のた め相対的に低下するが、 傾向は φ 3 0と同様であった。
鎵型に面した側からの断熱部材への油滲みこみを抑えるためにはトータ ル的に潤滑油の供給量を減らす必要がある。 しかしながら、 高速で铸造する場 合は、 多量の潤滑油を投入しないと、 表面に引きつり傷が発生したり、 最悪の 場合はブレークアウトが発生する。 特に Mg量を 0. 8%以上含む場合は顕著 に現れる。鎵塊表面の引きつり傷の発生、 ブレークァゥトをの発生を抑えるた めには、 鎵塊表面の凝固殻の生成を促進し、潤滑油による潤滑能を確保すれば よいことがわかった。 すなわち、 モールド内で铸塊表面が薄く凝固しシヤーべ ット状態にモールドを介して冷却された潤滑油を投入することにより、冷却を 促進し潤滑能が確保できることがわかった。 特に高速で鎳造する場合、 錄型の 上側のシヤーべット状態が铸型出口に広がることがわかった。潤滑油を均一に 分布させることにより安定した高速運転と良好な铸塊表面品質を可能とした。
(実施例 2 0 1〜 2 1 6 )
注湯用通路 (溶湯供給口) の位置規定の効果を確認するために実施例 2 0 1〜2 1 6および比較例 20 1, 20 2を実施した。 すなわち、 高速铸造にお いて、鎵型内で铸型下部からの凝固殻生成により発生する引きつり傷やブレー クァゥトを、注湯用通路の下限位置を変えることにより抑えられることを以下 の試験で確認した。
ここでは铸造棒径、 鎵造速度、 仕切り層、 注湯用通路の口径、 注湯用通路 の位置を変え、 引きつり傷が発生するようになる最小の潤滑油量、 およびその ときの油滲み込み割合を評価した。
アルミ合金に 6 0 6 1合金を用い、 その合金組成を S i : 0. 6 %、 F e
: 0. 2 %、 C u : 0. 3 %、 M n : 0. 0 5 %、 C r : 0. 0 5 %、 T i : 0. 1 %、 Mg : 0. 8 %として溶湯を成分調整した。 铸造棒径は、 30 mm 及び 6 Ommの 2つとした。
潤滑材供給口は、 図 7 (a ) に示す拡張された潤滑材供給口を用い、 その 拡張された水平方向の長さを 4 mmとした。
仕切り層は図 3 (a ) を用い、 材質としては窒化珪素を用い、 厚みを l m mとした。 モールド (鎵型) に接した第 2断熱部材の厚みは 1 mmとした。 注湯用通路の断面形状は実施例 2 0 1〜 2 1 3では丸穴を採用し、実施例 2 1 4〜2 1 6では下半円形状のものを採用した。実施例 2 0 1〜2 0 6の铸 型の中空部材に臨む第 2断熱部材の面積の比は 7 5 %とした。 そして、 注湯用 通路の位置は、铸造棒径に依存しないように、 タンディッシュと鎵型とを連通 する注湯用通路内径下部位置と铸型内径との割合で評価した。
铸造温度 (ダンディシュの溶湯温度) は 7 0 0 °C、 铸造速度は 7 0 0〜 1 2 0 0 m m/ m i nとした。
引きつり傷が発生する限界となる最少の潤滑油量は、铸造中の铸肌を見な がら、 引きつり傷が発生し始める潤滑油量を計測した。
油滲み発生状況は実験後耐火物 (第 2断熱部材) の铸出し方向の断面を観 察し、 炭化された部位の面積の割合で表示した。
上記の各種条件の下で行った実施例 2 0 1〜 2 1 6、および比較例 2 0 1 , 2 0 2の結果を下記の表 4に示す。
43
(表 4 )
Figure imgf000045_0001
高速鎵造においては、比較例 2 0 1 , 2 0 2の様にタンディッシュと鎵型 とを連通する注湯用通路内径下部位置と铸型内径との割合が 5 %でブレーク
ァゥ卜が発生した。 8 %より増加するに従い引きつり傷発生潤滑油量は減少す ることがわかった。 すなわち潤滑油供給量は 0 . 2 gノ m i n以下に抑えても 高速錄造が可能であることがわかった。 産業上の利用可能性
以上に説明したように、 本発明は、 連続鏺造装置の溶湯受部と铸型との間の 断熱部材に仕切り層を設けたり、 铸型の一端寄りからだけでなく他端寄りからも 潤滑材を供給するように潤滑材供給口を構成したり、 注湯用通路内径下部位置を 铸型内径下部位置に対して規定したり したので、 高速铸造を潤滑材を低減して も安定して円滑に行うことができる。 '
従って、 本発明は、 高速鍀造を安定して円滑に行うのに有用であり、 铸塊不 良を大幅に減らすのに好適である。

Claims

請 求 の 範 囲 溶湯受部内の合金溶湯を铸型の一端から铸型内に供給してアルミニウム合 金铸造棒を製造する連続鎵造装置において、 上記溶湯受部と銪型の一端との間に配置され、 溶湯受部と铸型とを連通す る注湯用通路を有する断熱部材と、 上記断熱部材に設けられ、 注湯用通路 と一体の通孔を有する仕切り層と、 を備える、 ことを特徴とする連続铸造 装置。 上記铸型は水平状に配置されている、 請求項 1に記載の連続铸造装置。 上記錄型の一端と仕切り層との間に断熱部材を介在させる、 請求項 1また は 2に記載の連続铸造装置。 上記仕切り層は、通孔側周部が铸型側に曲折して鍩型の一端に臨んでいる、 請求項 3に記載の連続铸造装置。 上記踌型の一端と仕切り層との間に介在する断熱部材のうち、 铸型の中空 部に臨む断熱部材の面積を、 铸型の中空部の縦断面積に対して面積比で 4 0〜8 5 %とする、 請求項 3または 4に記載の連続铸造装置。 上記仕切り層は、 潤滑材および気化した潤滑材を通さない材料で構成され る、 請求項 1から 5の何れかに記載の連続錡造装置。 上記铸型の一端寄りの铸型内周壁に設けられている潤滑材供給口が錄型の 他端寄りまで拡張されている、 請求項 2に記載の連続铸造装置。 上記铸型の一端寄りの錄型内周壁に設けられている潤滑材供給口が分岐し て铸型の他端寄りにも設けられている、 請求項 2に記載の連続錡造装置。 記注湯用通路と、上記錄型との位置関係は、注湯用通路内径下部位置が、 铸型内径下部位置に対して踌型内径の 8%以上上方となっている、 請求項 2に記載の連続铸造装置。 0. 上記アルミニウム合金の合金溶湯は、マグネシウムの含有量が 0. 5質量0 /0 以上である、 請求項 1から 9の何れかに記載の連続铸造装置。
1. 上記アルミニウム合金の合金溶湯の成分を、 S i (含有率 0. 0 5〜 1.
3質量%)、 F e (含有率 0. 1〜0. 7質量%)、 C u (含有率 0. 1〜 2. 5質量%)、 1^ 11 (含有率 05〜 1. 1質量%)、 ^^8 (含有率 0. 5〜3. 5質量%)、 C r (含有率 0. 04〜0. 4質量%)、 および Z n
(含有率 0. 05〜8質量%以下) を含むものとする、 請求項 1から 1 0 の何れかに記載の連続铸造装置。
2.溶湯受部内の合金溶湯を铸型の一端から铸型内に供給してアルミニゥ合 金铸造棒を製造する連続铸造方法において、
上記溶湯受部と錶型の一端との間に配置され、溶湯受部と鎵型とを連通 する注湯用通路を有する断熱部材に、その注湯用通路と一体の通孔を有 する仕切り層を設け、铸造時に铸型に供給されて断熱部材に滲みだした 潤滑材を仕切り層で遮りつつ連続铸造を行う、
ことを特徴とする連続鎵造方法。
3. 上記铸型は水平状に配置されている、 請求項 1 2に記載の連続铸造方法。
4. 上記铸型の一端寄りの铸型内周壁に設けられている潤滑材供給口が铸型の 他端寄りまで拡張されている、 請求項 1 3に記載の連続铸造方法。
5. 上記铸型の一端寄りの铸型内周壁に設けられている潤滑材供給口が分岐し て銹型の他端寄りにも設けられている、 請求項 1 3に記載の連続铸造方法。
6.上記注湯用通路と、上記铸型との位置関係は、注湯用通路内径下部位置が、 铸型内径下部位置に対して鐯型内径の 8%以上上方となっている、 請求項 1 3に記載の連続錡造方法。
7. 請求項 1 2から 1 6の何れかに記載の連続銬造方法を用いて製造した、 こ とを特徴とするアルミ-ゥム合金铸造棒。
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