JPH0148109B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、全体的には、アルミニウムおよびア
ルミニウム合金のような、軽金属の大きなインゴ
ツトまたはビレツト、特に長方形の形状をしたイ
ンゴツトのダイレクトチル（DC）鋳造に関する。

従来のDC鋳造においては、溶融金属が開放端
の管状鋳型の自由端部内へ注がれ、そして凝固し
または部分的に凝固した金属が鋳型の排出端部か
ら出ていく。鋳型自身は水ジヤケツトにより鋳型
の後側に保持されている多量の冷却液により冷却
される。冷却液は、普通は水であるが、インゴツ
トが鋳型から出て、凝固を行うにつれ、インゴツ
トの周縁まわりに供給される。アルミニウムのよ
うな軽金属の鋳造においては、普通、冷却液は１
個あるいはそれ以上のじやま板により水ジヤケツ
ト内の多量の冷却液から鋳型の後側を降りてかつ
鋳型の底部の適当な細溝または導管を出て、鋳型
の排出端部を出て行きインゴツト上に向けられ
る。

EM鋳造は、溶融金属の横方向の形状が従来の
DC鋳造におけるように鋳型の穴というよりは、
溶融金属の柱を取り巻く環状の誘導器により生じ
る電磁圧力により調節されることを除いて、上述
の従来のDC鋳造に類似している。EM鋳造のさ
らにまとまつた論文は、米国特許第3985179号お
よび米国特許第4004631号およびそれらに引用さ
れそして／または論じられている参照にみい出さ
れ、よつてそれらの全ては参照として組み込まれ
るものである。

従来のDCおよびEM鋳造においては、底部ブ
ロツクは、鋳型の排出端部の内部に（DC鋳造用）
または電磁誘導器の排出端部の内部に（EM鋳造
用）位置決めされ、溶融金属が十分凝固して、そ
の最終の望ましい形状を維持するまで排出開口を
遮蔽しかつ溶融金属を保持する。金属が十分に凝
固されたとき、底部ブロツクは、鋳型または誘導
器の排出端の外に効果され、凝固されたインゴツ
トが連続してあるいは半連続した仕方で鋳型また
は誘導器から排出されることができる。一度底部
ブロツクの引き戻しが始まると、その降下割合
は、それにおける任意の急激な変化が凝固したイ
ンゴツトの長さに沿つてその横断面寸法の変化と
いう結果になり、そしてインゴツトに重大な表面
効果を引き起すことになるので、鋳物の端部まで
一定したレベルで普通に維持される。

従来のDC鋳造においては、凝固したインゴツ
トの下方向の降下においてその水平の支持部が非
常にわずかであり、そしてEM鋳造においては、
実質的に存在せず、したがつてインゴツトは底部
ブロツクにおいて良好な平衡を保つて、揺れたり
あるいは中心を離れて寄つてしまうことを避けね
ばならない。しかしながら、インゴツトの根元が
凝固しかつ冷却するにつれ、インゴツトが収縮
し、インゴツトの根本が最も幅広い寸法で最初に
曲つてくるという結果になる。底部ブロツクと接
触しているインゴツトの底面は、もしインゴツト
が不均衡になり、あるいは横方向の力がインゴツ
トに何んとか作用するならば、インゴツトの円弧
状のあるいは曲つた底面がインゴツトの中心を離
れて寄つてしまい、あるいは底部ブロツクに前お
よび後に揺れることを許し、その両方が重大なイ
ンゴツトの変形を引き起すように、全体的に円弧
状の表面に形成されている。

インゴツトの根元が鋳造の初めに曲るとき、イ
ンゴツト表面に作用する冷却液は底部ブロツクと
インゴツトの根元との間の空間内へ流れる。イン
ゴツトの根元端部における熱は、そこに集つた水
を蒸発させ、しばしばこのように苛酷になるので
インゴツトが蒸発する蒸気により作用する力によ
り底部ブロツク上で文字どうりバウンドする。こ
のようなバウンドは、特に電磁鋳造において、一
様でない降下割合と同じ状態で、しかし非常に大
きな苛酷さを伴つて鋳造工程をひどく崩壊させ
る。

インゴツト根元と底部ブロツクとの間に集まる
冷却液の蒸発により引き起こされる問題を避ける
には、先行技術では底部ブロツクに穴または他の
装置を用いて、爆発的に蒸発するまえに冷却液を
取り除くことであつた。典型的な先行技術には、
独特第893690号、米国特許第3702152号および米
国特許第3702631号が含まれる。しかしながら、
これらの参照例は、インゴツトの曲つた下方端部
により引き起こされる鋳造中の底部ブロツクにお
けるインゴツトの不安定性の問題に関しているも
のでない。所望のインゴツトの安定性を提供する
これまでの努力によつては、特にEM鋳造のため
には、非常な成果が得られていなかつた。例え
ば、種々の形状をした突起が上方の底部ブロツク
表面上に設けられて、溶融金属が鋳造の初めに突
起のまわりに凝固し、そしてそれによりインゴツ
トを整調作用により安定化させる。この方法は、
一般的にはインゴツトの安定化に成功しているこ
とが解つたが、しかし突起まわりに凝固した金属
による結果としてインゴツト根元における空隙
は、たびたびインゴツトに裂け目を引き起す応力
生成部として作用する。ときには同じ突起がまた
底部ブロツクにもたらされた高熱応力により裂け
目を生じさせる。

同様に、種々の形状をした凹部がまた実質的に
同じ目的のために底部ブロツクの上方表面に用い
られて、例えば、インゴツトの根元端部をキー止
めしそしてそれによりインゴツトが鋳造中に揺れ
たりあるいは寄つたりすることを阻止する。この
ことは非常に好結果を得るものではなかつた。と
いうのは、凹部に落ち込んだ水が溶融金属に接触
して金属の爆発を生じたとき飛び散るからであ
る。本発明が開発されたのはこの問題に対してで
ある。

本発明は、大きな金属インゴツトまたはビレツ
ト、特に全体的に長方形横断面を有するインゴツ
トの垂直なDC鋳造およびEM鋳造に用いるため
に適当な改良された底部ブロツクの構想に関す
る。

本発明のよると、底部ブロツクは、少なくとも
２個の穴、好適には４個あるいはそれ以上の穴が
設けられ、底部ブロツクの頂部とインゴツトの根
元端部との間に集まる冷却液を排出し、そしてフ
アン型をした凹部が排出穴の各々の主要部分のま
わりで底部ブロツクの上方表面に設けられてい
る。フアン型凹部は、底部ブロツクの中央部分に
向つて内方向に広がり、そして凹部の下方表面は
上方向にかつ底部ブロツクの中央部分に向つて傾
斜されている。各排水穴における凹部の底におい
ては、排水穴を通しての冷却液の通過は許すがし
かし溶融金属の通過は阻止する装置が設けられて
いる。

鋳造の初めにおいては、溶融金属は、凹部を満
し、そして実質的に凹部と同じ形であるインゴツ
トの根元へ下方向に向いた付加物内へ凝固する。
凝固および冷却により収縮しかつ曲つていくイン
ゴツトの根元により、インゴツト根元に対するこ
れらの付加物は、底部ブロツクにおいて凹部の傾
斜した下方表面上を滑り上りかつそれにより鋳造
の残りの間はインゴツトを安定して支持する。凹
部は、しかしながら、根元が曲るとき、完全にそ
の形状が凹部の外に持ち上げることになる付加物
が本発明により傾斜した凹部を滑り上らないの
で、インゴツト根元の最大曲り区域において排水
穴まわりに位置決めされるべきではない。インゴ
ツトの揺れのほとんどは、インゴツトの最も幅広
の寸法の方向にあるいは幅方向であり、したがつ
て少なくとも２個の付加物を有することによりイ
ンゴツト根元の狭い面に向つてほぼ配置され、イ
ンゴツトは底部ブロツクにおいて有効に均衡が保
たれる。好適には、底部ブロツクに大きな丸いビ
レツトを鋳造する際少なくとも３個の凹部が設け
られ、そして大きな長方形の形をしたインゴツト
を鋳造する際には好適には４個の凹部が設けられ
る。

凹部の底で水の通過は許すが、しかし溶融金属
の通過は許さない最も良い装置の一つは網目体で
あり、該網目体は、そこを水が貫通することを許
しかつしたがつて底部ブロツクとインゴツトとの
間の中間面から離れるのを許す十分な大きさで、
しかし網目体を通つて流れるどんな溶融金属も遮
断するに十分小さい網目サイズを有している。網
目体の開口は、約0.254mm（0.01inch）から2.54mm
（0.1inch）までの大きさが適当であることが見い
出された。また、同じサイズの穴を具備した他の
装置が用いられる。一般的には、溶融金属の粘性
により所望の網目体開口が決められる。溶融金属
の温度および構成成分によりその粘性が決まる。

扇形をした傾斜した表面に隣接する排水穴の上
方部分は、底部ブロツク縁に向つて外方向に面取
りされ、インゴツト根元が曲りそして付加物が持
ち上りそして凹部の傾斜した表面上を滑り上ると
き、凹部において付加物がくつついたりあるいは
進行を止められたりすることを阻止する。凹部の
扇形をした平坦な区域は、底部ブロツクの中央部
分に向つて内方向に広がり、そして好適には少な
くとも90゜の角度を有している。この状態では、
インゴツト根元に形成した付加物は、インゴツト
の根元が凝固しかつ冷却するにつれインゴツト根
元が曲りかつ内方向に収縮するに従い、傾斜した
平坦な区域に沿つて容易に滑動する。本発明によ
りインゴツト根元において少なくとも２個の下方
向に向いた突出部を形成することにより、インゴ
ツトは、例え根元が初期の鋳造段階中に著しく収
縮しかつ曲つても、鋳造工程の残りの間には有効
に支持されかつ均衡が保たれる。好適には、大き
な丸いビレツト鋳造のためには３個またはそれ以
上の排水穴が設けられ、そして大きな長方形のイ
ンゴツト鋳造のためには４個またはそれ以上の排
水穴が設けられ、大きなインゴツトまたはビレツ
トは鋳造工程中良好に支持されかつ均衡が保たれ
る。

以下本発明を好適実施例が示された図面を参照
して説明する。第１図は本発明による底部ブロツ
クの断面図である。図面の左側は、底部ブロツク
が電磁鋳造装置内部に位置決めされたときの鋳造
の初めを示し、そして図面の右側は、底部ブロツ
クが誘導器から取り脱されたときの始動後の鋳造
を示している。第２図は第１図に示された底部ブ
ロツクの平面図である。第３図は第２図に示され
た線−に沿つた底部ブロツクの断面図であ
る。第４図は第２図に示された排水穴の１個の拡
大平面図である。第５図は第４図に示された線
−に沿つた断面図である。第６図は水の通過は
許すが鋳造初めに溶融金属の流れを阻止する底部
ブロツクにおける排水穴内に挿入されるようにし
た網目体の断面図である。第７図は排水穴２２の
内部の位置にある第６図に示された網目体を示
す。第８図は、インゴツト根元が鋳造初めにおい
て収縮しかつ曲つたとき、傾斜した表面に形成さ
れた付加物の運動を示している。第９図は底部ブ
ロツクに集つた排水のための別の装置を示してい
る。

第１図の左側は、皿型の底部ブロツク１０が電
磁鋳造装置の誘導器１１の内部に位置決めされた
ときの鋳造の始めを図示している。底部ブロツク
１０の凹面状をした皿形の表面１３における溶融
金属１２の柱の横方向の形は、誘導器１１により
誘導される電磁場により生じる圧力によつて調節
される。溶融金属は下方噴流管１４を通して底部
ブロツク１０へ供給される。誘導器１１は、その
後側に一容量の冷却液を維持する水ジヤケツト１
５を具備し、そして冷却液は水ジヤケツト１５の
室１６からじやま板１８における導管１７を通つ
て、誘導器１１の後側を下つて、誘導器１１の下
方部分に設けた複数個の導管１９を外へと通過
し、誘導器１１から出ていくインゴツト２０の表
面上へ冷却液を排出する。底部ブロツク１０は、
普通は多インゴツト鋳造台におけるいくつかの底
部ブロツクを支持する平坦板（図示せず）に取り
付けられた柱２１により支持されている。底部ブ
ロツクの運動は矢印により示されている。排水穴
２２は、底部ブロツク１０に設けられ、根元２３
が鋳造の初めに曲つたあとで、皿形の底部ブロツ
ク表面１３とインゴツト根元２３との間に集まる
冷却液を排水する。線２４は理想化されたベル形
の凝固前部を全体的に示している。図面に示され
た線２４は固体と溶融金属との間を鋭い境界とし
て示しているけれども、実際には固体と液体金属
との間に半凝固金属の柔い区域が存在する。

第２図は４個の排水穴２２を示した底部ブロツ
ク１０の平面図であり、そしてさらに第３図から
第６図にさらに明瞭に示されているように、排水
穴２２の各々はその上方部分の皿形の凹部３０に
設けられ、該凹部３０は表面１３に向つて上方向
にかつその中央部分に向つて内方向に傾斜した下
方表面３１を有している。

第３図は排水穴２２の詳細を示した底部ブロツ
ク１０の断面図であり、そして底部ブロツク１０
の皿形上方表面１３が穴２２を通りそして底部ブ
ロツク１０の側部における排水開口３２の外へ排
水される。

第４図から第６図は、排出用排水穴２２が肩部
３３を具備し、その上に第６図および第７図にさ
らに詳細に示された網目体要素３４を位置させて
いる。網目体布３５は十分小さな網開口を有し、
水を流通させそしてこれにより表面１３に集つた
水を排水するに十分な大きさであつて、鋳造の初
めに溶融金属が網目体を通り流れるのを阻止する
にさらに十分な大きさの網目を有している。面取
りをした部分２６は、傾斜した表面３１から離れ
た排水穴２２の上方部分に設けられ、インゴツト
根元が収縮しかつ曲つたとき、鋳造の初めにイン
ゴツト根元２３に対して付加物４０の吊り下りを
阻止し、それにより凹部３０の外に付加物４０を
持ち上げかつ傾斜した表面３１上に持ち上げる。
第７図に示されるように、網目体要素３４は、排
水穴２２の頂部において肩部３３に置かれた短い
円筒状カラー３７を具備している。

鋳造の初めにおいて、溶融金属は底部ブロツク
１０に供給され、そして凹部３０はそれと実質的
同じ形状しているインゴツト根元２３上の付加物
４０内へ凝固していく溶融金属で満たされてい
る。網目体の開口は十分に小さく、網目体布３５
を通りかつ排水穴２２内下方へ溶融金属が流れる
のを阻止している。インゴツト根元２３は、凝固
しかつ収縮および曲りを始めて、凹部３０に形成
された付加物を持ち上げさせかつその際第８図に
示されるようにその下方へ傾斜された表面３１上
に滑り上らせる。この状態において、インゴツト
２０は、凹部３０の傾斜した表面３１上に置かれ
た２個あるいはそれ以上の付加物４０により支持
されている。底部ブロツク表面１３上に集まる冷
却液は、網目体布３５を通りかつ排出穴２２の外
へそして次に排出開口３２の外へ流れる。

第９図は別の網目体の使用を示しており、排水
穴５２は頂部表面１３へ通る完全な機械加工がさ
れていない。複数個の小さな穴５５は、残りの機
械加工されていない部分５６に穴をあけ、その穴
のサイズは0.254mm（0.01inch）から2.54mm
（0.1inch）の範囲にある。

本発明に対しては、その精神および特許請求の
範囲から離脱することなく種々の変更および変化
を成すことができることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による底部ブロツクの断面図、
第２図は第１図に示された底部ブロツクの平面
図、第３図は第２図に示された線−に沿つた
底部ブロツクの断面図、第４図は第２図に示され
た排水穴の１個の拡大平面図、第５図は第４図に
示された線−に沿つた断面図、第６図は底部
ブロツクの排水穴内に挿入された網目体の断面
図、第７図は排水穴２２の内部に位置した第６図
に示された網目体の断面図、第８図はインゴツト
根元の底部表面に形成された付加物の移動を示す
断面図、第９図は水を排水する別の装置の断面図
である。 １０……底部ブロツク、１２……溶融金属、１
３……皿形表面、２０……インゴツト、２２……
排水穴、２３……インゴツト根元、３０……凹
部、３２……排出開口、３４……網目体要素、４
０……付加物、５２……排出穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 皿形の上方表面および鋳造中に皿形上方表面
   に集つた冷却液を取り除く複数個の排水穴を設け
   た大きくて細長いインゴツトまたはビレツトの垂
   直なDCまたはEM鋳造用底部ブロツクにおいて、
   少なくとも２個の排水穴の上方部分に関連した皿
   形の上方表面に設けた凹部、および各排水穴の底
   部に設けられて冷却液の通過を許すが溶融金属の
   通過を阻止する装置を包含し、前記凹部が底部ブ
   ロツクの中央部分に向つて内方向に広がりかつ底
   部ブロツクの中央部分に向かつて上方向に傾斜し
   た下方表面を有し、そして前記凹部が鋳造工程の
   開始において溶融金属を受けるようにされ、該溶
   融金属が凝固しかつそれによりインゴツト根元に
   実質的に凹部と同じ形状の付加物を形成し、該付
   加物は、インゴツトの根元が凝固および冷却によ
   り収縮しかつ曲がるとき、凹部の傾斜表面を滑り
   上がり、それにより底部ブロツクにおいてインゴ
   ツトを安定して支持しかつ底部ブロツクにおいて
   インゴツトの運動を阻止しまたは最小にさせるこ
   とを特徴とする大きくて細長いインゴツトまたは
   ビレツトの垂直なDCまたはEM鋳造用底部ブロ
   ツク。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の底部ブロツク
   において、前記各排水穴に設けられた装置が約
   0.254mm（0.01inch）から2.54mm（0.1inch）の最大
   寸法の開口を有することを特徴とする大きくて細
   長いインゴツトまたはビレツトの垂直なDCまた
   はEM鋳造用底部ブロツク。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の底部ブロツク
   において、前記各排水穴に設けられた装置が約
   0.254mm（0.01inch）から2.54mm（0.1inch）の最大
   寸法の開口を有する網目であることを特徴とする
   大きくて細長いインゴツトまたはビレツトの垂直
   なDCまたはEM鋳造用底部ブロツク。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の底部ブロツク
   において、底部ブロツクが長方形の形状を有する
   ことを特徴とする大きくて細長いインゴツトまた
   はビレツトの垂直なDCまたはEM鋳造用底部ブ
   ロツク。