JPH0123656Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は中空ビレツトの鋳造装置に係り、アル
ミニウム質金属などによる中空ビレツトにおいて
シエルゾーンと称される均一組織や発汗を生ずる
ことのない均斉な組織と内外面をもつた鋳塊を適
切に得ることのできる装置を提供しようとするも
のである。

アルミニウム質金属に関して中空ビレツトは更
に押出加工して各種の中空型材などを得る上にお
いて頗る有用であり、従来から種々に実施されて
いる。ところがこのような中空ビレツトを得るた
めの従来の手法においては鋳塊の表面から金属鋳
型による急冷効果と、該急冷による収縮に伴う空
気間隙の形成による徐冷効果、更に鋳型下部にお
いて鋳塊に対し直接に施される冷却水による急冷
効果という３段の冷却効果を受けるため鋳塊の表
面（内周面も含む）にシエルゾーンと称される不
均一な組織を発生することは周知の通りであり、
又発汗状態の発生も不可避である。然してこのよ
うなシエルゾーン等の欠陥部は該中空ビレツトに
対し更に押出加工などを施して目的の製品とする
場合において型材などに巻き込まれその組織の違
いからストリークや表面模様として顕われ、強度
的ないし製品外観を劣化することとならざるを得
ない。然し上記したような多段冷却はこの種水冷
鋳型を利用した連続的鋳造技術においては不可避
的な現象であり、これを有効に解消するための技
術は未だ確立されるに到つていない。

本考案は上記したような実情に鑑み検討を重ね
て考案されたものである。即ち本考案者等は上記
したようなシエルゾーンや発汗のない鋳塊を得る
ことについて実地的に多くの検討と推考を重ねた
結果、少くとも定常の鋳造状態において脱熱（冷
却）を多段化しないことが枢要で、凝固による金
属組織完成に到る間は変化のない一定の冷却関係
を形成することが必要であるとの結論に達した。
そこでこのような関係を実現するように工夫して
中空ビレツトを連続鋳造するようにされたのが本
考案であつて、その具体的な実施態様を添附図面
に示すものについて説明すると、斯かる本考案に
よるものの基本的な実施態様の１つは第１図に示
す通りであつて、外側の水冷鋳型１内に中子４を
位置せしめ、それら水冷鋳型１と中子４との間に
形成された空間部にアルミニウム質のような金属
溶湯を供給し、上記空間部の底部に装着された受
台上に受け、該受皿による冷却効果と水冷鋳型１
および中子４による冷却効果によつて金属溶湯を
受台上において凝固せしめ、該受台を降下するこ
とによつて鋳塊１０を鋳型１および中子４から引
抜き、この引抜かれた鋳塊１０の外面に対して鋳
型１からの冷却水１２を施して急速冷却を図るも
のであることにおいては従来から一般的に知られ
ているものと同様であるが、本考案においてはこ
のような連続的鋳造設備において前記水冷鋳型１
の内面における中間部ないし上方にグラフアイト
質によるキヤスト面部体２を用い、しかも該グラ
フアイト質キヤスト面部体２と水冷鋳型１との間
に断熱保温材３を介装させたものであり、又支持
具５で取付けられた中子４については同様にグラ
フアイト質による中子部体４を用い、このグラフ
アイト質中子部体４を上記キヤスト面部体２より
も鋳塊１０の引出方向において長く延出させたも
のとなし、少くとも定常操業状態において鋳塊１
０の凝固開始点８，９が水冷鋳型１におけるグラ
フアイト質キヤスト面部体２およびグラフアイト
質中子部体４において得られるようにしたもので
あり、上記したような鋳塊１０に対する冷却水１
２の注加のため水冷鋳型１の下部はキヤスト面部
体２より若干延出し該部分に注水ノズルを形成し
ている。

この第１図に示したものにおいては前記したよ
うな水冷鋳型１と中子部体４との間に形成された
溶湯供給域上方にフロート１１を位置せしめ該フ
ロート１１を介して溶湯６を供給し又溶湯６面を
一定高さに制御するものであるが、このような水
冷鋳型１と中子４との間においてフロート１１を
介在させて直接に溶湯を供給するとフロート１１
の大きさによつては薄肉の中空鋳塊１０を得しめ
ることができないので薄肉の中空鋳塊を得るよう
な場合には第２図に示すようにして実施すること
ができる。即ち中子４を耐火断熱材によつて形成
された取付部体１３に設け、該取付部体１３の一
部に給湯口１４を形成すると共にこの取付部体１
３部分を給湯域としてフロート１１を該部分にセ
ツトするもので、その他の構成については第１図
に示したものと同様であり、このようにしてフロ
ート１１を介して供給される溶湯が一旦取付部体
１３上に受けられてから水冷鋳型と中子との間に
導入させることにより薄肉の中空鋳塊を得ること
ができる。

又第３図に示すように水冷鋳型１上に耐火断熱
材による頂部部体１５を設け、該部体１５の一部
にフロート１１の設定部分を形成して水冷鋳型１
と中子との間に形成された成形域に対し外側から
給湯を図り、しかも第２図の場合と同様な関係を
形成させてもよい。

更に上記した第１〜３図のものが鋳塊１０を垂
直方向において成形し引出すものであるのに対
し、本考案は又鋳塊１０を側方に成形させて引出
すようにすることも可能で、その態様は第４図に
示されている通りである。即ち溶湯溜１６の一側
に上記したようなグラフアイト質キヤスト面部体
２を断熱保温材３が介装された状態で取付けた水
冷鋳型１と、同じくグラフアイト質中子４が何れ
も側方に向けて取付けられ、湯溜１６内の溶湯が
給湯口１７から供給されるもので、このようにし
て横向きに給湯、成形し且つ引出されるとしても
その構成関係を第１図から第３図に示したものと
その引出方向に関し同様とすることにより本考案
の作用効果を同然に得ることができる。

上記したキヤスト面部体２におけるキヤスト面
には適当なテーパを採ることが好ましく、このテ
ーパとしては4゜以上好ましくは７〜15゜程度とす
る。中子４についても同様なテーパをキヤスト面
に採るが、又この中子においてはその熱容量を小
さくするために中空体とすることが好ましい。更
にそれらのキヤスト面にはボロンナイトライト粉
やカーボンブラツク等の固体粉末を吹きつけると
鋳塊の表面を一層良好とすることができ、特にグ
ラフアイトの密度の低いものを用いるときに効果
が大きい。鋳造のスタート時には鋳造温度Ｔ、鋳
造速度Ｖおよび冷却水量Ｗを適切に選ぶことによ
りスタート時においては凝固開始点をキヤスト面
部体２より下方に突出した部分に位置させ、その
スタート後の冷却水の冷却能によつて凝固開始点
をキヤスト面部体２に移すことができるが、又こ
のスタート時に水冷鋳型１に関してそのキヤスト
面部体２より下方に突出した部分に凝固開始点８
を位置させ、そのスタート後に前記Ｖ又はＷを調
整して部体２のグラフアイト域に移すことがで
き、その後はグラフアイト域に維持して鋳造し得
る。好ましい凝固開始点８の位置はキヤスト面部
体２の引出側端部から５mm程度である。

上記したような本考案によるものの作用につい
て説明すると、グラフアイト質によるキヤスト面
部体２は断熱保温材３によつて水冷鋳型１からに
よる冷却効果が遮断され、又中子４をグラフアイ
ト質で形成されているので冷却効果が殆んど得ら
れないことは明かであり、従つて中空の鋳塊ビレ
ツト１０に対する冷却効果は主とした冷却水１２
による１段の冷却能によるものとなり、凝固開始
点８，９は斯かる冷却水１２の注加位置から所定
の距離を採つて形成され、即ちキヤスト面部体２
側においては給湯部に近く、中子４側では遠くな
るもので、凝固前線７は図示のように傾斜したも
のとなるが上記のようにして１段の冷却能で冷却
凝固せしめられることから鋳塊１０における組織
は一様なものとなり、既述した従来法のものにお
けるシエルゾーンの発生の如きを的確に回避し得
る。又斯様な１段の冷却能による鋳塊形成で、し
かも内外のグラフアイト質部体による潤滑条件下
での引出成形は該鋳塊１０の内外面何れにおいて
も発汗状態その他の表面性状劣化現象を認め得な
いこととなり、勿論鋳造作業を円滑に実施でき
る。

本考案による装置を用いた具体的な鋳造例につ
いて説明すると、内径224mmで深さが80mmの第２
図に示したようなアルミニウム製水冷鋳型１の上
部に内径200mmで深さが60mm、厚さ10mmであつて、
内面に9゜のテーパをもつたグラフアイト質キヤス
ト面部体２を断熱保温材３としてグラスクロスフ
エルトを用いて固定したものに対し、前記第２図
に示すようにマリライトで形成された取付部体１
３に対し深さが50mmの外径約144mmの外面に9゜の
テーパを有する黒鉛リングである中子４を同心に
セツトした設備において中子上部の湯溜めにAl
−５％Mg合金溶湯をフロートを介して供給し、
外径が約209mm、内径約136mmの中空ビレツトを鋳
造した。潤滑剤はワツクスにカーボンブラツクを
練つたものを使用した。

鋳造温度700℃、鋳造速度120mm／min、冷却水
量90／min／moldの条件で鋳造した結果は中
空ビレツトの内外表面が従来法によるものに比し
格段に平滑であり、しかもマクロ組織観察の結果
は内外表層部ともシエルゾーンは全く求められ
ず、又逆偏析層も認められない製品として得るこ
とができた。

又上記とは別に第３図に示した設備により鋳造
した。但し中子は小径であるため中空とせず中実
のものを使用した。即ち内径73mmで高さが30mmの
銅製ホツトトツプ鋳型の上部に内径53mmで高さが
20mmであつて内面テーパを9゜とされキヤスト面部
体２をグラスクロスフエルトである断熱保温材３
を介して固定し、しかも上部の外径25mm、テーパ
9゜のグラフアイト質中子４を同心に設けたもので
あり、斯かる設備においてJIS A6061合金をレベ
ルボアー方式による給湯で鋳造し、外径57mm、内
径21mmの中空ビレツトを鋳造した。鋳造温度は
680℃で、鋳造速度は250mm／minであり、冷却水
量は50／min／moldであり、潤滑剤はボロン
ナイトライドとカーボンブラツクおよびワツクス
を練つたものを使用した。得られた鋳塊はその内
外面が従来法によるものに比し格段に平滑であ
り、しかもシエルゾーンや逆偏析層を認め得ない
ものであつた。

以上説明したような本考案によるときはシエル
ゾーンや逆偏析層がなく、又発汗状態その他の表
面劣化を認め得ない優質の中空ビレツトを円滑に
鋳造することができ、それによつて該中空ビレツ
トを利用して得られる各種製品の組織ないし強度
或いは表面性状を充分に良好化し得るものであつ
て、工業的にその効果の大きい考案である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を示すものであつて、
第１図は本考案による装置の１例を示した断面
図、第２図から第４図はそれぞれその別の実施態
様を示した同様な断面図である。 然してこれらの図面において、１は水冷鋳型、
２はグラフアイト質キヤスト面部体、３は断熱保
温材、４はグラフアイト質中子、６は溶湯、７は
凝固前線、８，９はそれぞれ凝固開始点、１０は
鋳塊、１１はフロート、１２は冷却水、１３は取
付部体、１５は頂部部体、１６は溶湯溜を示すも
のである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端側から給湯すると共に他端側から鋳塊を引
   出すようにされた水冷鋳型内に同心的な中子を位
   置せしめ、それら水冷鋳型と中子の間から引抜か
   れた鋳塊の外面に該水冷鋳型からの冷却水を注加
   して急速冷却を図るようにしたものにおいて、前
   記水冷鋳型の内面に断熱保温材を介装してグラフ
   アイト質キヤスト面部体を設け、しかも前記中子
   をグラフアイト質部体とすると共に該グラフアイ
   ト質中子部体を上記したキヤスト面部体よりも鋳
   塊の引出方向において延出させ、定常操業状態に
   おいて鋳塊の内外面における凝固開始点がキヤス
   ト面部体および中子のグラフアイト域に位置する
   ようにしたことを特徴とする中空ビレツトの鋳造
   装置。