JPH01113164A - 一方向凝固鋳塊の製造方法および製造装置 - Google Patents
一方向凝固鋳塊の製造方法および製造装置Info
- Publication number
- JPH01113164A JPH01113164A JP27256987A JP27256987A JPH01113164A JP H01113164 A JPH01113164 A JP H01113164A JP 27256987 A JP27256987 A JP 27256987A JP 27256987 A JP27256987 A JP 27256987A JP H01113164 A JPH01113164 A JP H01113164A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- cooling
- mold
- surface plate
- ingot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
及皿り亘仰
［産業上の利用分野］
本発明は、鋳塊の全体にわたって一方向に凝固が進行し
た金属の鋳塊を製造する方法に関し、それを実施するた
めの装置をも包含する。 ［従来の技術］ 鋼を例にとっていえば、一般に金属の鋳造は、よく知ら
れているとおり、定盤上に置いた筒状のインゴットケー
ス内に、上注ぎ法または下注ぎ法により溶鋼を注入し、
必要により押湯を利用しながら凝固させることによって
行なっている。 溶鋼の凝固は横方向から中心に向って進行し、程度の差
こそあれ、中心部に偏析ヤ、いわゆるパイプ、ルーズネ
スが発生することが避け、られない。 介在物についてみれば、溶鋼中を浮上しきらないうちに
凝固が進むから、鋼塊中にとらえられてしまう。 こうした欠点は、Ｃ含有量が比較的高く（０゜３０％以
上）、従ってＣの偏析や炭化物の粗大化を防がなければ
ならないにもかかわらず、そのおそれが大きい軸受鋼や
工具鋼、ざらには介在物を極力低減すべき清浄鋼に関し
て、とくに深刻でおる。 実質上偏析のない鋳塊を得る方法として、できるだけ溶
鋼の底面から表面へ向う凝固、いわゆる一方向凝固法が
効果的でおるとして注目されるようになった。 出願人
はその技術を開発し、すでに提案した（特願昭６１−１
１５７４７号、特願昭６２−１３７９６７号）。 これ
らの方法は、溶鋼の表面を保温するか、または積極的に
加熱することによって、溶鋼凝固の方向性を強める条件
を維持しつつ、固液界面がゆっくりと上昇していくよう
にしたものである。 こうした努力により、鋳塊の偏析は実用上支障のないレ
ベルまで減少させることができたが、溶鋼の底面を冷却
する一方で表面を保温または加熱するため１、全体を凝
固させるのに長時間を要するとともに、エネルギー消費
が大きいという問題がある。 また、定盤上での冷却で
は、凝固方向に厚手の一方向凝固塊を得ることに困難が
必ることを経験した。 この困難は、鋳塊が厚手になる
ほど、溶湯からの後熱が定盤（銅製）の熱伝導度から期
待できる程度に進まな・いことに起因している。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、一方向凝固を完全かつ速やかに行なっ
て厚い鋳塊も容易に鋳造できる一方向凝固塊の製造方法
を提供することにある。 その方法を実施するための装
置を提供することもまた、本発明の目的に含まれる。 及里辺璽感
た金属の鋳塊を製造する方法に関し、それを実施するた
めの装置をも包含する。 ［従来の技術］ 鋼を例にとっていえば、一般に金属の鋳造は、よく知ら
れているとおり、定盤上に置いた筒状のインゴットケー
ス内に、上注ぎ法または下注ぎ法により溶鋼を注入し、
必要により押湯を利用しながら凝固させることによって
行なっている。 溶鋼の凝固は横方向から中心に向って進行し、程度の差
こそあれ、中心部に偏析ヤ、いわゆるパイプ、ルーズネ
スが発生することが避け、られない。 介在物についてみれば、溶鋼中を浮上しきらないうちに
凝固が進むから、鋼塊中にとらえられてしまう。 こうした欠点は、Ｃ含有量が比較的高く（０゜３０％以
上）、従ってＣの偏析や炭化物の粗大化を防がなければ
ならないにもかかわらず、そのおそれが大きい軸受鋼や
工具鋼、ざらには介在物を極力低減すべき清浄鋼に関し
て、とくに深刻でおる。 実質上偏析のない鋳塊を得る方法として、できるだけ溶
鋼の底面から表面へ向う凝固、いわゆる一方向凝固法が
効果的でおるとして注目されるようになった。 出願人
はその技術を開発し、すでに提案した（特願昭６１−１
１５７４７号、特願昭６２−１３７９６７号）。 これ
らの方法は、溶鋼の表面を保温するか、または積極的に
加熱することによって、溶鋼凝固の方向性を強める条件
を維持しつつ、固液界面がゆっくりと上昇していくよう
にしたものである。 こうした努力により、鋳塊の偏析は実用上支障のないレ
ベルまで減少させることができたが、溶鋼の底面を冷却
する一方で表面を保温または加熱するため１、全体を凝
固させるのに長時間を要するとともに、エネルギー消費
が大きいという問題がある。 また、定盤上での冷却で
は、凝固方向に厚手の一方向凝固塊を得ることに困難が
必ることを経験した。 この困難は、鋳塊が厚手になる
ほど、溶湯からの後熱が定盤（銅製）の熱伝導度から期
待できる程度に進まな・いことに起因している。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、一方向凝固を完全かつ速やかに行なっ
て厚い鋳塊も容易に鋳造できる一方向凝固塊の製造方法
を提供することにある。 その方法を実施するための装
置を提供することもまた、本発明の目的に含まれる。 及里辺璽感
本発明の一方向凝固塊の製造方法は、代表的には溶鋼で
ある溶融金属を水冷定盤上に設けた鋳型に注入し、溶融
金属の底部に凝固金属のシェルを形成させた後、鋳型を
水冷定盤から分離して、露出したシェルに直接冷却水を
当てて水冷することにより一方向凝固の進行をはかるこ
とを特徴とする。 この方法を実施するための装置は、図面に示すように、
下面を流れる冷却水５により冷却される水冷定盤３１を
設けた間接水冷部３と、それに隣接して上部が開放され
冷却水が流れる直接水冷部４とを備え、耐火断熱材２１
を内張りした底のない鋳型２、およびこの鋳型２を上記
間接水冷部３と直接水冷部４との間を往復動させる駆動
手段６からなり、上記鋳型２は下端から横方向に伸びる
裾板２２Ａ、２２Ｂを有し、鋳型２が間接水冷部３に必
る間は裾板２２Ａが直接水冷部４の上を覆って冷却水５
の流路を形成するように構成したことを特徴とする。 ［作 用］ 鋳型２内に注入された溶鋼１Ａは、間接水冷部３におい
て定盤３１に接して冷却され、溶鋼下部が凝固してシェ
ル１Ｂができる。 シェルは冷却が進むにつれて厚くな
り、冷却速度が遅くなる。 その度合が、前記したように定盤および凝固金属の熱伝
導率から予測されるより大きいのは、シェルが厚くなる
につれて、定盤に接している面が歪み、定盤とシェルと
の間にエアギャップが生じるためであると判明した。
エアギャップが生じると、いくら定盤を水冷しても冷却
が効果的にできないことは、容易に理解されるであろう
。 そこで本発明では、冷却初期は水冷定盤上で冷却し、上
部の溶融金属を支えられる程度までシェルが厚くなった
ら、定盤を介することなくシェルに直接冷却水を接触さ
せて冷却する方策をとった。 冷却水を直接シェルに触れさせることにより、シェル下
面の歪みによるエアギャップの問題を扱本的に解消する
とともに、冷却速度の向上をはかることができる。 ［実施例］ 第１図ないし第４図に示した装置で、縦と横が３０ｃｍ
、高ざ４０ＣＩＩｔの鋳塊を製造した。 はじめは第１図に示すように水冷定盤３１の上にある鋳
型２に＠ｔｌ１２５０に！Ｊを注入し、１分経過後に鋳
型２を第３図に示した位置、すなわち直接水冷部４に移
動し、溶鋼を冷却した。冷却の間、冷却水を流速８ｍ／
ｓｅｃで流通水した。 得られた鋳塊は、全体にわたって上下方向に柱状晶がよ
く発達しており、偏析もみられなかった。 比較のため、同じ装置を使用して、間接冷却だけで、つ
まり鋳型を水冷定盤上に置いたままで溶鋼を凝固させ、
鋳塊を製造した。 この鋳塊は底面から高さ約３ｃｍま
では柱状晶ができ偏析もないが、それより上は、方向性
が弱くなり、Ｃの偏析がみられた。 及皿五皇呈 本発明の鋳塊の製造方法によれば、一方向凝固が徹底し
て起り、かつ速やかに進行するから、偏析が実質上ない
鋳塊を得ることができる。 このようにして、従来は困
難であった厚手の一方向凝固鋳塊も製造可能である。 従って本発明は、轟速度鋼、刃物用ステンレスのように
微細な炭化物粒子を均一に分散させることが必要な鋼種
はもちろん、ボイラーや圧力容器などに用いる極厚高級
厚板用鋼のように、均質で欠陥のないことを要求される
鋼種の鋳塊を製造するのに適している。 本発明の装置は、上述した一方向凝固鋳塊の製造方法の
実施が容易にできる。
ある溶融金属を水冷定盤上に設けた鋳型に注入し、溶融
金属の底部に凝固金属のシェルを形成させた後、鋳型を
水冷定盤から分離して、露出したシェルに直接冷却水を
当てて水冷することにより一方向凝固の進行をはかるこ
とを特徴とする。 この方法を実施するための装置は、図面に示すように、
下面を流れる冷却水５により冷却される水冷定盤３１を
設けた間接水冷部３と、それに隣接して上部が開放され
冷却水が流れる直接水冷部４とを備え、耐火断熱材２１
を内張りした底のない鋳型２、およびこの鋳型２を上記
間接水冷部３と直接水冷部４との間を往復動させる駆動
手段６からなり、上記鋳型２は下端から横方向に伸びる
裾板２２Ａ、２２Ｂを有し、鋳型２が間接水冷部３に必
る間は裾板２２Ａが直接水冷部４の上を覆って冷却水５
の流路を形成するように構成したことを特徴とする。 ［作 用］ 鋳型２内に注入された溶鋼１Ａは、間接水冷部３におい
て定盤３１に接して冷却され、溶鋼下部が凝固してシェ
ル１Ｂができる。 シェルは冷却が進むにつれて厚くな
り、冷却速度が遅くなる。 その度合が、前記したように定盤および凝固金属の熱伝
導率から予測されるより大きいのは、シェルが厚くなる
につれて、定盤に接している面が歪み、定盤とシェルと
の間にエアギャップが生じるためであると判明した。
エアギャップが生じると、いくら定盤を水冷しても冷却
が効果的にできないことは、容易に理解されるであろう
。 そこで本発明では、冷却初期は水冷定盤上で冷却し、上
部の溶融金属を支えられる程度までシェルが厚くなった
ら、定盤を介することなくシェルに直接冷却水を接触さ
せて冷却する方策をとった。 冷却水を直接シェルに触れさせることにより、シェル下
面の歪みによるエアギャップの問題を扱本的に解消する
とともに、冷却速度の向上をはかることができる。 ［実施例］ 第１図ないし第４図に示した装置で、縦と横が３０ｃｍ
、高ざ４０ＣＩＩｔの鋳塊を製造した。 はじめは第１図に示すように水冷定盤３１の上にある鋳
型２に＠ｔｌ１２５０に！Ｊを注入し、１分経過後に鋳
型２を第３図に示した位置、すなわち直接水冷部４に移
動し、溶鋼を冷却した。冷却の間、冷却水を流速８ｍ／
ｓｅｃで流通水した。 得られた鋳塊は、全体にわたって上下方向に柱状晶がよ
く発達しており、偏析もみられなかった。 比較のため、同じ装置を使用して、間接冷却だけで、つ
まり鋳型を水冷定盤上に置いたままで溶鋼を凝固させ、
鋳塊を製造した。 この鋳塊は底面から高さ約３ｃｍま
では柱状晶ができ偏析もないが、それより上は、方向性
が弱くなり、Ｃの偏析がみられた。 及皿五皇呈 本発明の鋳塊の製造方法によれば、一方向凝固が徹底し
て起り、かつ速やかに進行するから、偏析が実質上ない
鋳塊を得ることができる。 このようにして、従来は困
難であった厚手の一方向凝固鋳塊も製造可能である。 従って本発明は、轟速度鋼、刃物用ステンレスのように
微細な炭化物粒子を均一に分散させることが必要な鋼種
はもちろん、ボイラーや圧力容器などに用いる極厚高級
厚板用鋼のように、均質で欠陥のないことを要求される
鋼種の鋳塊を製造するのに適している。 本発明の装置は、上述した一方向凝固鋳塊の製造方法の
実施が容易にできる。
図面はいずれも本発明の詳細な説明するためのものであ
って、第１図は装置の平面図である。第２図および第３
図は一部を断面で示した側面図であり、前者は鋳型を間
接水冷部に置いたところを、後者は鋳型を直接水冷部に
移動させたところを、それぞれ示す。 第４図は、第３
図のＩ−Ｉ方向の縦断面図である。 １Ａ・・・溶融金属 ＩＢ・・・凝固金属のシェル
２・・・鋳 型 ２１・・・耐火断熱材３・・
・間接水冷部 ３１・・・定 盤４・・・直接水冷
部 ５・・・冷却水６・・・鋳型駆動手段 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫 第４図
って、第１図は装置の平面図である。第２図および第３
図は一部を断面で示した側面図であり、前者は鋳型を間
接水冷部に置いたところを、後者は鋳型を直接水冷部に
移動させたところを、それぞれ示す。 第４図は、第３
図のＩ−Ｉ方向の縦断面図である。 １Ａ・・・溶融金属 ＩＢ・・・凝固金属のシェル
２・・・鋳 型 ２１・・・耐火断熱材３・・
・間接水冷部 ３１・・・定 盤４・・・直接水冷
部 ５・・・冷却水６・・・鋳型駆動手段 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫 第４図
Claims (2)
- （１）溶融金属を水冷定盤上に設けた鋳型に注入し、溶
融金属の底部に凝固金属のシェルを形成させた後、鋳型
を水冷定盤から分離して、露出したシェルに直接冷却水
を当てて水冷することにより一方向凝固の進行をはかる
ことを特徴とする一方向凝固鋳塊の製造方法。 - （２）下面を流れる冷却水により冷却される水冷定盤を
設けた間接水冷部と、それに隣接して上部が開放され冷
却水が流れる直接水冷部とを備え、耐火断熱材を内張り
した底のない鋳型、およびこの鋳型を上記間接水冷部と
直接水冷部との間を往復させる駆動手段からなり、上記
鋳型は下端から横方向に伸びる裾板を有し、鋳型が間接
水冷部にある間は裾板が直接水冷部の上を覆つて冷却水
の流路を形成するように構成したことを特徴とする一方
向凝固塊の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27256987A JPH01113164A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 一方向凝固鋳塊の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27256987A JPH01113164A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 一方向凝固鋳塊の製造方法および製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01113164A true JPH01113164A (ja) | 1989-05-01 |
Family
ID=17515734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27256987A Pending JPH01113164A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 一方向凝固鋳塊の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01113164A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5568833A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-29 | Allison Engine Company, Inc. | Method and apparatus for directional solidification of integral component casting |
| US5674054A (en) * | 1993-05-21 | 1997-10-07 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Reciprocating type compressor |
| US5704769A (en) * | 1995-03-20 | 1998-01-06 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Noise suppressing mechanism in piston-type compressor |
| US7264038B2 (en) * | 2005-07-12 | 2007-09-04 | Alcoa Inc. | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| US7377304B2 (en) * | 2005-07-12 | 2008-05-27 | Alcoa Inc. | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| AU2011224055B2 (en) * | 2005-07-12 | 2013-02-14 | Alcoa Inc | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| US8997833B2 (en) | 2008-05-21 | 2015-04-07 | Aloca Inc. | Method of producing ingot with variable composition using planar solidification |
-
1987
- 1987-10-28 JP JP27256987A patent/JPH01113164A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5674054A (en) * | 1993-05-21 | 1997-10-07 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Reciprocating type compressor |
| US5704769A (en) * | 1995-03-20 | 1998-01-06 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Noise suppressing mechanism in piston-type compressor |
| US5568833A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-29 | Allison Engine Company, Inc. | Method and apparatus for directional solidification of integral component casting |
| US5680895A (en) * | 1995-06-07 | 1997-10-28 | Allison Engine Company | Apparatus for directional solidification of integral component casting |
| US7264038B2 (en) * | 2005-07-12 | 2007-09-04 | Alcoa Inc. | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| US7377304B2 (en) * | 2005-07-12 | 2008-05-27 | Alcoa Inc. | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| US7951468B2 (en) | 2005-07-12 | 2011-05-31 | Alcoa Inc. | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| AU2006267086B2 (en) * | 2005-07-12 | 2011-06-16 | Alcoa Inc. | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| JP2013027928A (ja) * | 2005-07-12 | 2013-02-07 | Alcoa Inc | 一方向凝固による鋳造方法およびその装置 |
| AU2011224055B2 (en) * | 2005-07-12 | 2013-02-14 | Alcoa Inc | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| AU2011224055B9 (en) * | 2005-07-12 | 2013-03-14 | Alcoa Inc | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus |
| US8997833B2 (en) | 2008-05-21 | 2015-04-07 | Aloca Inc. | Method of producing ingot with variable composition using planar solidification |
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