JPH03238145A - 水冷鋳型 - 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、凝固速度が速く、依ってマクロ及び藁クロ偏
析等の成分不良の少ない鋳塊を製出し得る水冷鋳型に関
する。

〔従来の技術とその課題〕

水冷鋳型は、例えば第５図イ、口にその横、縦したもの
である。而して上記の如き水冷鋳型内に溶融金属を注入
すると溶融金属は先ず鋳型内面に接した部分が凝固して
初期凝固層を形威し、この初期凝固層に囲われた内部の
溶融金属は上記の初期凝固層を介して鋳型に熱抽出され
て冷却し凝固が進行する。　ところで、初期凝固層は凝
固の際収縮して初期凝固層と鋳型内面との間にエアギャ
ップを生じ、このエアギャップは凝固の進行に伴って広
がり、鋳型への熱放出量が減少して、その結果溶融金属
の凝固速度が低下して、鋳塊内部にマクロ及びミクロ偏
析等の成分不良が生しる。

これらの成分不良は均質化するのに長時間の加熱処理を
必要とし、生産性を著しく阻害するという問題があった
。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、か＼る状況に鑑み鋭意研究を行いなされたも
ので、その目的とするところは、凝固速度が速く、依っ
て偏析等の成分不良を生し難い水冷鋳型を提供すること
にある。

即ち本発明は、溶融金属と接する内面に突起部を設けた
水冷鋳型であって、前記突起部が、溶融金属の初期凝固
層が凝固収縮した際、前記初期凝固層が密着する形状か
ら構成されていることを特徴とするものである。

以下に本発明の水冷鋳型を図を参照して具体的に説明す
る。

第１図に示した水冷鋳型は本発明の一態様を示す水冷鋳
型の横、縦断面図である。

水冷鋳型の内面に上下方向に伸びる柱状の突起部１が設
けられ、この突起部１の側面２には径方向の中心に向け
て逆テーパーが付いていて溶融金属が凝固して収縮する
際、鋳型内面３に近い凝固体が上記突起部１に接触し密
着して径方向への収縮が抑止されるとともに、上記密着
部を通して凝固体の鋳型への熱放出が効率よくなされる
。

この柱状突起部１の側面２の径方向の形状は、鋳型断面
が円形の場合は、逆テーパーをつけずにフラットなまま
にしておいても突起部１間の間隔は内側程狭まるので凝
固体は突起部に接触し密着するようになる。

上記柱状突起部ｌの側面２及び前面４には上方向に向け
てテーパーが付いていて鋳造後鋳型を解体せずに鋳塊を
引抜けるようになっている。上記のテーパー角度は０．
１°以上と大きくするのが鋳塊の引抜きが容易にできて
好ましい。鋳型壁５内には、冷却水路６が設けてあり、
この冷却水路６のうち、突起部１部分の水路１６が特に
太くなっているのは、突起部１近辺の初期凝固層を厚く
形成して、突起部１との密着力を高めるとともに、上記
初期凝固層の冷却を強力に行う為である。

第２図に示した鋳型は、本発明の他の態様を示す水冷鋳
型であって、鋳型内面３にボタン状の突起部１１が設け
られている。この突起部１１は第３図にその拡大図を示
したように径方向に向けて逆テーパーが付いていて初期
凝固層は凝固収縮すると上記逆テーパ一部７に密着して
冷却が効率よくなされる。又この突起部１１は、内部に
水路２６が設けてあり、鋳型壁５を貫通して鋳型壁５内
の冷却水付けされて緩みの防止がなされている。

又鋳型壁５とナツト８との間にはメタルパツキン１０を
配置して凝固体の収縮に伴う内方への張力を吸収できる
ようになっている。

上記において突起部内を水冷できるようにしたのは、前
述の柱状突起部の冷却と同じ理由で、厚い初期凝固層を
形成して密着力を高め、且つこれを強力に冷却する為で
ある。上記突起部の冷却は冷却水が突起部内を循環する
ような構造に水路を設けるのが冷却が効率よくなされて
好ましい。

尚、この水冷鋳型から鋳塊を取出すには、突起部の水路
に沿って突起部の根元部分を鋳型内面部まで、外側から
ドリルで削り取って行う為、鋳造毎に新しい突起部を用
意する必要がある。又鋳塊内に残された突起部頭部は鋳
塊を面削して除去する。

以上、本発明の水冷鋳型の突起部の態様について説明し
たが、上記以外にも、初Ｍ凝固層が凝固収縮して密着す
るような形状の突起部であれば、任意の形状の突起部が
適用される。

本発明の水冷鋳型において、突起部の鋳型内面からの突
起長さは、鋳塊の凝固収縮距離より若干長い長さが好ま
しい。

本発明において、鋳型又は突起部の材料には熱伝導性に
優れたＣｕ系材料が適しているが、Ｆｅ等他の金属材料
を用いた鋳型でも同様の効果が得られる。

〔作用〕

本発明の水冷鋳型は、初期凝固層が凝固収縮する際上記
初期凝固層が密着するような形状の突起部を鋳型内面に
設けであるので、凝固層の冷却が上記突起部を介して強
力になされ、鋳塊の凝固速度が向上してマクロ及びξク
ロ偏析等の成分不良が生じ難くなる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 第１図に示した形状の柱状突起部を鋳型内面に８本等間
隔に設けた水冷銅鋳型を用いて、アーク溶解炉にて溶解
したＮｂ−４６，５％Ｔｉ合金を鋳造した。鋳造中鋳型
内に設けた冷却水路に冷却水を流して鋳型冷却を十分行
った。用いた鋳型は内径５５０　ｍｍ、高さ２ｍ、柱状
突起部の断面寸法は底部で幅３０１．厚さ１０＋ｎｍ、
上端部で幅２３ｍｍ、厚さ６５ｍｍとして側面及び前面
に上方向に向けてｏ、　ｉ　’のテーパーを付けた。又
側面の径方向はフラットとし逆テーパーは付けなかった
。

実施例２ 実施例１において、鋳型内面の突起部を第２図に示した
のと同じボタン状突起部とした他は、実施例１と同じ方
法によりＮｂ−４６，５％Ｔｉ合金を鋳造した。尚、ボ
タン状突起部は銅製で鋳型内面に基盤の目状に等間隔に
６０個取付けた。

比較例１ 実施例１において、鋳型に従来の鋳型内面が平坦な水冷
銅鋳型を用いた他は実施例１と同じ方法によりＮｂ−４
６，５％Ｔ１合金を鋳造した。

斯くのごとくして得られた各々の鋳塊を所定厚さ面削し
たのち、熱間鍛造して１８０ｍｍφの棒材となし、この
棒材を第４図に示したように５等分に輪切りにしてイ２
ロ、ハ、二の４ケ所のサンプルについて、マクロ及びミ
クロ偏析の有無を調査した。結果は第１表に示した。

尚、マクロ偏析はＸ線透過写真の濃淡部分の観察により
、又ミクロ偏析は、ＥＰＭＡによりＮｉ及びＴｉを状態
分析して調査した。

第１表より明らかなように、本発明の水冷鋳型を用いて
鋳造したもの（実施例１．２）は、上方のサンプル（ニ
）に偏析が認められたが、残りは健全で、約８０％の高
歩留りで製造がなされた。

上記において鋳塊の上方に偏析が生じたのは、鋳造終了
間近で鋳型が全体に高温となって突起部からの冷却が十
分に効かなくなった為である。

一方、従来例（比較例１）では、鋳塊の８０％相当部分
に偏析が生じた。これは鋳型内面が平坦な為、初期凝固
層が凝固収縮して鋳型内面への熱放出量が減少し、凝固
に長時間を要した為である。

尚、実施例２においては、ボタン状突起部を鋳型にナツ
ト締めする除用いたメタルパツキンが座屈化の作用を果
たした為に突起部が凝固層に引っ張られても鋳型壁が内
側に変形するようなことはなかった。

以上Ｎｂ−Ｔｉ系合金について説明したが、本発明の水
冷鋳型は、Ｎｂ−Ｔｉ系合金に限らず、他の金属材料の
鋳造に適用してもその効果を発現するものであって、特
に高融点金属材料に適用して効果的である。又鋳造金属
が純金属等の偏析を生しない金属材料の場合であっても
、本発明鋳型によれば凝固速度が早まるので、生産性を
向上せしめることができる。

〔効果〕 以上述べたように、本発明鋳型によれば、凝固速度が速
いので、偏析等の成分不良が生じ難く、従って製造歩留
りが向上して、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１及び２図イ、口は、本発明鋳型の態様を示すそれぞ
れ横、縦断面図、第３図はボタン状突起部の拡大図、第
４図は偏析調査用サンプル採取位置説明図、第５図イ２
口は従来の水冷鋳型のそれぞれ横、縦断面図である。 １．１１−−−一突起部、２・・−柱状突起部の側面、
３・・・−鋳型内面、４−柱状突起部の前面、５−・鋳
型壁、６゜１６、２６−−−−冷却水路、７・−・ボタ
ン状突起部の逆テーパ一部、８−ナツト、１０−　メタ
ルパツキン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　溶融金属と接する内面に突起部を設けた水冷鋳型であ
   って、前記突起部が、溶融金属の初期凝固層が凝固収縮
   した際、前記初期凝固層が密着する形状から構成されて
   いることを特徴とする水冷鋳型。