JPH01249240A - 中空ビレットの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非鉄金属特に種々の合金組成のアルミニウム溶
湯を上部耐火物の溶湯保持部の一方向より水平に供給し
ビレットを製造する縦型半連続鋳造方法（ホットトップ
鋳造方式）の改良に関するもので、中空ビレットを安全
に製造する方法を提供するものである。

〔従来の技術とその課題〕

従来非鉄金属、例えばアルミニウムおよびアルミニウム
合金などのビレットの鋳造方式としてはホントトップ鋳
造方式およびダイレクトチルキャスティング方式がある
。ホットトップ鋳造方式は特公昭５４−４２８４７号な
どで知られているが、このホットトップ鋳造方式は、上
部耐火物付近に多量の溶湯を保持し、下部の水冷鋳型に
より凝固させてビレットとするものである。

この方式は内部欠陥のない高品質のビレットを製造する
方法としては主に押出用ビレットの製造に用いられてい
るが、その形状は中実ビレットに限られている。

押出用ビレットは、マンドレル押出による管の製造では
、中空ビレットを使用した方が歩留りなどの点で存利で
あることから中空ビレットの製造方法の確立が強く要求
されている。上記のホットトップ鋳造方式により中空ビ
レ７トを製造する試みも行なわれているが、この方式に
おいては上部耐火物付近に多量の溶湯が保持されている
ことが特徴であり、ビレットの凝固過程では中空部分に
凝固収縮が生じ中子鋳型は常にビレットに引込まれる力
が加わり、冷却水の上から多量の溶湯が覆い被さり水蒸
気爆発を起こすおそれがあり、実用化はされていない。

一方ダイレクトチルキャスティング方式により中空ビレ
ット製造の試みもなされているが、この方式の場合溶湯
面レベル調節のための可動部分のフローティングデイス
トリビューターやスパウトなどによりアルミニウム溶湯
の乱流が引起こされ、不可避的に発生する酸化物が中空
ビレット中に混入し品質が低下するおそれがあった。

そこで本発明者等は上記の問題について種々検討の結果
、先に特願昭６２−１０７７４９号において「中空ビレ
ットの製造方法および装置」を開発した。

この方法および装置の特徴は、鋳型の中心に中子鋳型を
配置し、この中子鋳型の先端を溶湯が鋳型外周部からの
冷却水などによる熱抽出により進行する凝固先端部より
充分に長くして中子先端を拘束することにより中空部を
形成させ中空ビレットを製造するものであり、この方法
によれば安全に、しかも内部欠陥のない高品質の中空ビ
レットが得られる。

しかし、上記の中子鋳型として黒鉛をその下部または全
部に使用した中子鋳型の場合においては、使用を重ねる
につれて黒鉛表面が熱消耗して浸蝕劣化する。劣化した
黒鉛部では中空部との摩擦が増大して平滑な内面が得ら
れず、また最終的には場漏れなどのトラブルに発展する
おそれがあるこ本発明は上記の問題について検討の結果
、特に黒鉛の中子鋳型を使用した場合においても中空ビ
レットを安全に、しかも内部欠陥のない高品質の中空ビ
レ・ントを安定して製造できる方法を開発したものであ
る。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は上記
の問題に鑑みなされたもので上部に耐火物の断熱部分を
持ち、下部に水冷部分とその中間部に潤滑界面を形成さ
せるための潤滑油供給口を組合せた組鋳型により、溶湯
を上部耐火物の溶湯保持部の一方向より水平に供給して
冷却する縦型半連続鋳造方法において、鋳型の中心に下
部または全部が黒鉛製の中子鋳型に配置し、該中子鋳型
の先端を、溶湯が鋳型外周部からの冷却水などによる熱
抽出により進行する凝固先端部より充分に長くして、中
子先端により内径の凝固先端を拘束すると共に中子鋳型
の貫通孔より不活性ガスを供給し、中子鋳型の先端部と
中空部に不活性ガスを充填しながら中空部を形成するこ
とを特徴とする中空ビレットの製造方法である。

以下に本発明を図面を用いて説明する。

第１図においてアルミニウム合金溶湯（１）は図示しな
い溶解保持炉、溶湯フィルターラインを経由して鋳造ト
ラフ（２）に導かれる。鋳造トラフは鋳型上部耐火物（
３）の溶湯保持部（４）に直接に接続され、溶湯はフロ
ティングデイストリビューターやスパウトなどの場面レ
ベル調節のための可動部分なしに、直接に上部耐火物の
溶湯保持部流入口（５）より水平に供給される。上部耐
火物に供給された溶湯は凝固の進行とともに逐次下降し
、断熱部下部の水冷金属部分（６）に接触することによ
り外側より凝固殻（７）の形成が開始され、それを厚化
しつつ水冷金属下端に引出され、更に冷却水（８）の直
接冷却によって凝固が進行する。凝固開始点は常に耐火
物の溶湯保持部の下部であるために、上部耐火物（３）
と水冷金属部分（６）の間には潤滑界面を形成させるた
めの潤滑供給口（９）が必要とされる。中空部分を形成
するための中子鋳型００は、サポートパー０２）により
鋳型の中央部に位置するように上部耐火物（３）に固定
されるが、外側よりの直接冷却により進行する凝固先端
より充分に長い中子鋳型の存在により、中央部の凝固殻
は拘束されて中空部分０■が形成される。本発明におい
て使用される中子鋳型の形状は下方が小径となるような
テーパーを持つもので材質としては、マリナイト（商品
名ニジジーンズマンビル社製）、ルミボード−Ｌ（商品
名：ニチアス社製）、レセバル（商品名：朝日石綿社製
）などのような耐火物或いは黒鉛、窒化ケイ素などが使
用できる。中子鋳型の構造は第１図に示すように黒鉛の
一体構造としてもよく、また第２図に示すように上部に
上記材質の耐火物中子０ω、下部に黒鉛中子ＧＯを用い
る二重構造としてもよい。

本発明の目的とする溶湯レベ調節機構を持たないホット
トップ鋳造方法による中空ビレット製造のためには、上
部に耐火物、下部に黒鉛などを組合せた構造のものの方
が、溶湯レベル変動の影響を受は難く、さらに下部の黒
鉛などの潤滑作用により鋳肌が美麗に製造できる。

上記の黒鉛などは、「むく」のものでなくともよく中空
、或いは外張りとすることにより黒鉛を節約でき経済的
ある地熱容量が小さ（なるためにビレットの内径が均一
に製造できる効果がある。

しかして本発明は第１図に示すように中子鋳型全体を黒
鉛とした場合または第２図に示すように上部に耐火物、
下部に黒鉛を使用した場合において、黒鉛表面の熱消耗
を防止するために、熱消耗を起こす黒鉛中子鋳型下部と
中空部近傍に不活性ガスを充填して黒鉛の酸化を防止し
ながら中空ビレット０４１を鋳造する方法である。すな
わち例えば第１図に示すように黒鉛中子鋳型０［Ｉ）の
中心にガス導入管０力を貫通して設け、上方より、Ａｒ
、Ｎχ、ＣＯガスなどの不活性ガス（ＩＩを導入して黒
鉛中子鋳型下部と中空部近傍に充填して黒鉛中子鋳型の
酸化を防ぎ消耗を防止するものである。また第２図に示
すように中子鋳型の耐火物中ＯＩおよびその下部の黒鉛
中子００を貫通してガス導入管０ηを設け、さらにこの
下方に、円板Ｏｇ）を取付けて上方より導入されたガス
が、この円板に突当って四方に流出し黒鉛中子の下部お
よび中空部近傍の酸化防止を一層良好にしたものである
。この他、不活性ガスの導入方法としてはガス導入管の
下部を四方に分けた細管として四方にガスが良好に流出
するようにしてもよく、またガス導入管の下部と黒鉛中
子鋳型の凝固先端部より先の鋳型外周部に通じるガス導
入孔（図示せず）を設けて、ここからガスを流出するよ
うにしてもよい、この他種々のガスの導入方法が考えら
れるが、要は中子鋳型の黒鉛部の下部および中空部近傍
に不活性ガスを充填してこの付近の酸化を防止できる方
法であればよい。

なお不活性ガスの流量はビレツの大きさ、ガスの種類な
どによって異なるが外径３００〜５００＋ｍφの場合Ａ
ｒであれば０．３　Ｎ〜３ｆｆｉ／＋ｍｉｎ程度が適当
であるや 本発明は上記のようにして不活性ガスにより酸化を防止
しながら鋳造することにより黒鉛中子鋳型表面の熱消耗
が防止され、黒鉛の浸蝕、劣化が抑制される結果、平滑
な内面を有する中空ビレットが安定して製造できるもの
である。

さらに本発明においては上記の中子鋳型により中空ビレ
ットの内面を形成した後、中子鋳型の下方に別に水冷装
置を設けてビレット内面を冷却することも可能である。

本発明は特別の冷却を行なわない中子鋳型をズンプ（ａ
部先端）より更に長く突き出して外側からの凝固進行に
対して例えば黒鉛部先端により凝固先端を拘束して中空
部分を形成させることを最大の特徴とするもので、中子
鋳型は水冷による冷却を行なわないホロー内側の鋳肌が
平滑で美麗なビレットが製造できる。また万一ホロー内
で湯漏れが発生しても水蒸気爆発は起らず安全上の問題
がない、最終凝固部がホロー内側となるため、凝固収縮
巣やボイドなどの欠陥が発生したとしても内側にのみ発
生するので製品としての価値低下が少ない。さらに上部
耐火物に溶湯を多量に保持することができるのでポット
内溶湯レベルの変動が少ないなど多くのメリットを有す
るものである。

しかして本発明の実施に当って上記の中子鋳型の先端は
溶湯の凝固先端部より３０ｗ以上長くするもので、これ
未満であると湯漏れのおそれがあり、またあまり長いと
経済的に不利である。またビレットの降下速度、冷却水
量、溶湯温度などの鋳造条件もビレットの品質に関係す
るので調整が必要であり、溶湯の種類によって若干異な
るがビレットの降下速度は５０　ｗｍ、／＋＋ｉｎ〜１
２０　ｎｕｓ／ｓｉｎ。

冷却水ｉｆ　５０１！　／＋ｍｉｎ〜３５０　ｆ　／ｍ
ｉｎ、溶湯温度は６８０℃〜７３０　’Ｃが適当である
。

また本発明の実施に際しては、第３図に示すように、本
発明の鋳造装置を多数配置しておき（図示はＮＩＬＩ〜
１１ｈ４までの４台）湯溜０９を介して樋０ωより溶湯
を上部耐火物の溶湯保持の一方向より供給して同時に多
数本のビレットを鋳造できる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例について説明する。

実施例１ 本発明例はＪＩＳ３００３合金の外径３５０ｍφ、内径
８０ｍの中空ビレットを製造した場合を示す。

使用した第１図の装置構成を説明すると、調合金製の内
径３６０ｍｇ、鋳型長さ７５ＩｌｌＩＢで、上端より１
．０１下部に潤滑油供給のためのスリットを持つ外側水
冷鋳型の上部に、溶湯保持のためにマリナイトの断熱部
（３）を積重ねた。この断熱部には、一方向に水平より
の溶湯流人経路（５）を設けである。

中子０ωは黒鉛製の一体構造で、全長４００ｍ、テーパ
ー角度５．５“のものを断熱部の上部よりサポートバー
にて支持、固定した。

また黒鉛中子鋳型の中心にガス導入管０７）を設けてＡ
ｒガスを導入して黒鉛中子鋳型下部および中空部側近傍
にガスを充填して冷却するようにし、Ａ「を毎分０．８
１の流量で導入し冷却した。

鋳造条件は、降下速度８５　ｍ／ｗｉｎ　、冷却水量２
２０１　／ｓｉｎ　、溶湯温度７１５°Ｃとした。鋳造
長さ５．５ｍとし半連続鋳造を３回（３ドロップ分）繰
返したが、得られたビレットの内面は非常に平滑で、ま
た鋳造後の黒鉛中子表面も目視観察による熱消耗は認め
られず平滑であった。

実施例２ 本実施例はＪＩＳ５０５２合金を第２図に示される中子
および実施例１と同様の外側水冷鋳型と断熱部を使用し
て、外径４１０ｍ、内径１２ＤＩＩＩＩｍの中空ビレッ
トを製造した場合を示す、鋳造条件は、降下速度８５論
／　ｍ　ｉ　ｎ、冷却水量２２０１７１ｍＩｎ　、溶湯
温度６８５℃、鋳造長さ５．５ｍとし、ガス導入管より
Ａｒガスを１．２１　／ｓｉｎの流量で中空部近傍に充
填しながら半連続鋳造を５回（５ドロップ分）繰返した
が、得られたビレットの内面は非常に平滑で湯漏れなど
のトラブルは発生していない。

〔発明の効果］ 本発明によれば、溶湯レベル調節のための可動部分がな
く、水平に溶湯を供給するホットトップ鋳造法により、
中空ビレットを安全にしかも内面が平滑で内部欠陥のな
い高品質の中空ビレットを安定して製造できると共に黒
鉛中子鋳造の寿命が向上するなど工業上極めて顕著な効
果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る製造方法の一興体例
を示す縦断面図、第３図は本発明の製造例を示す模式図
である。 １・・・溶湯、　２・・・鋳造トラフ、　３・・・鋳型
上部耐火物、　４・・・溶湯保持部、　５・・・溶湯流
入口、６・・・水冷金属部分、　７・・・外側からの凝
固殻の形成開始点、　８・・・冷却水、　　ｌＯ・・・
中子鋳型（！ｉＡ鉛中子）、　　１１・・・黒鉛中子、
　　１４・・・中空ビレット、　　１７・・・ガス導入
管、　　１８・・・ガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部に耐火物の断熱部分を持ち、下部に水冷部分とその
   中間部に潤滑界面を形成させるための潤滑油供給口を組
   合わせた鋳型により、溶湯を上部耐火物の溶湯保持部の
   一方向より水平に供給して冷却する縦型半連続鋳造方法
   において、鋳型の中心に下部または全部が黒鉛製の中子
   鋳型を配置し、該中子鋳型の先端を、溶湯が鋳型外周部
   からの冷却水などによる熱抽出により進行する凝固先端
   部より充分に長くして、中子先端により内径の凝固先端
   を拘束すると共に中子鋳型の貫通孔により不活性ガスを
   供給し、中子鋳型の先端部と中空部に不活性ガスを充填
   しながら中空部を形成することを特徴とする中空ビレッ
   トの製造方法。