JPH039818B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は鋳型を使用しない連鋳法及びその装置
に関する。更に詳しくは溶融金属から一工程で製
品に極く近似したテーパー付素形材、例えば両持
ちまたは片持ち梁桁、ゴルフのシヤフト等を製造
するに好適な引上げ連鋳法及びその装置に関す
る。

従来技術 金属融液から長尺の素形材を製造する方法とし
て連続鋳造法が知られている。その方法では一次
冷却として水冷銅鋳造を使用する。この鋳型によ
つてストランドの断面形状は決定されるので、テ
ーパー付のストライドは製造することは不可能で
あり、これをテーパー付の製品とするためには、
切削加工、鍛造、スエージング、加熱−引張りな
どの工程が必要であつた。

また、鋳型を使用する方法として、その操業中
に鋳型の幅を変化させ、幅の相違する鋳塊を製造
する方法が提案されたが、得られるものは階段状
のものとなり、これも前記方法におけると同様に
テーパー付素形材とするには後加工を必要とする
欠点があつた。

発明の目的 本発明は従来法における欠点を解消するべくな
されたもので、その目的は鋳型を使用しない引上
げ連鋳法によつて、テーパー付素形材も容易に製
造し得られる方法及び装置を提供するにある。

発明の構成 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の
結果、鋳型を使用しない引上げ法で尺長素形材を
製造するには、ストランドの直径、結晶組織、生
産性を制御するため強い冷却を必要とする。スト
ランドを強く冷却するには凝固界面の近い位置、
すなわち、溶融金属表面から近い位置で強く冷却
しなければならない。強い冷却には水を使用する
ことが望ましい。水平連鋳法、引上げ連鋳法では
水を使用し得られるが、引上げ連鋳法では直下に
溶融金属があり、これに水が滴下すると爆発等が
生ずるので、これをさけねばならない。

本発明者らは引上げ連鋳法で、溶融金属表面か
ら近い位置で水を使用して強制冷却し、その下部
をガス噴射によりガスシールを行うと、溶融金属
に水が滴下されることがなく、しかも、引上げ速
度、溶融金属の温度及び強制冷却の強さを制御し
ながら引上げると、容易にテーパー付の素形材が
得られることを究明し得た。この知見に基づいて
本発明を完成した。

本発明の要旨は、鋳型を使用しない引上げ連鋳
造において、溶融金属表面に近い位置でストラン
ドに水を噴射して強制冷却すると共に、その下部
に溶融金属に水が滴下しないようにガス噴射によ
りガスシールし、引上げ速度、溶融金属の温度及
び強制冷却の制御をしながら引上げ鋳造すること
を特徴とする鋳型を使用しない引上げ連鋳法及び
その装置にある。

この方法を実施する装置を図面に基づいて説明
する。

第１図は該装置の断面図を示す。１はストラン
ド、２は冷却箱、３は排気用導管、４は水噴射ノ
ズル、５はガイドロール、６はガス噴射ノズル、
７は排水用導管、８は水溜、９はガスシール用リ
ング、１０は溶融金属、１１は保持炉を示す。

溶融金属１０の表面に近い上部位置に冷却箱２
が設置され、該冷却箱の頂部に排気用導管３を、
その下部に水噴射ノズル４が設けられ、水噴射ノ
ズルより水を噴射してストランド１を強制冷却す
る。ストランド１はガイドロール５によつて保持
される。水噴射ノズル４の下部にガス噴射ノズル
６を設けてガスシールし、水の溶融金属１０に滴
下するのを防止する。ガス噴射はガスシール用リ
ング９により上向きに流れるようにし、水溜８に
水を落下させ、排水用導管７により外部に取り出
される。溶融金属１０の温度は保持炉１１によつ
て制御される。

この場合、ストランドの直径、結晶組織、生産
性は、ストランドの引上げ速度、溶融金属の温度
及び強制冷却の強さにより支配され、これらを制
御することによつて所望のものとなし得られる。

求める素形材の断面形状が円形の場合は、スト
ランドと溶融金属との間に微小な相対運動、例え
ばストランドを回転する、溶融金属器を回転す
る、あるいは溶融金属を電磁的に運動させるなど
を行うことが望ましい。

実施例 内径200mm、深さ350mmの湯溜りに、溶融純アル
ミニウムを693℃（過熱度33℃）に保持し、溶融
純アルミニウムの表面の酸化物を掻取り清浄にし
た後、直径20mmの純アルミニウム製ダミー棒を深
さ10mmに３分間浸漬して凝固を開始させた。

溶融純アルミニウムの表面から120mmの位置に
おいて、毎分1.5の水を噴射して温度勾配を56
℃／cmとした。その下部のガス噴射ノズルから毎
分60Nの窒素ガスを噴射して溶融金属に水が落
下しないようにした。

ストランドを毎分1/4回転させながら、引上げ
速度を毎分25mmとすることにより柱状晶からなる
−0.5％テーパー付（先細）丸棒を得た。

また引上げ速度を毎分11mmとすることにより柱
状晶からなる＋３％テーパー付（先太）丸棒を得
た。

アルミニウムの場合における引上げ長さ75mmで
のストランド直径と、溶融純アルミニウムの温度
及び引上げ速度との関係は第２の通りである。即
ち、溶融純アルミニウムの温度が高く、引上げ速
度が高いときは、細い丸棒が得られる。

発明の効果 本発明の方法によると、次のような優れた効果
を奏し得られる。

(1) 一次冷却である鋳型を使用しないため、スト
ランドの断面寸法を容易に変更し得られる。

(2) 水で強制冷却するため、強制冷却の強さを引
上げ速度及び溶融金属の温度と共に制御するこ
とにより、順、逆テーパー付、あるいはテーパ
ーなしの素形材を容易に製造し得られる。

(3) テーパー付素形材を、溶融金属から１工程で
製造し得られるので、大幅なコスト低減をなし
得られる。

(4) 強制冷却により凝固の際のＧ／Ｒ（Ｇ：温度
勾配、Ｒ：結晶成長速度）を広範囲に設定する
ことが可能となり、ストランドの結晶組織の制
御が容易である。これにより僅かの結晶粒から
なる柱状晶あるいは１個の結晶粒からなる単結
晶の素形状も製造し得られる。

(5) ガスシールするため、水は溶融金属に滴下さ
れることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の断面図
で、第２図は溶融金属の温度をパラメーターとし
て引上げ速度と引上げ長さ75mmにおけるストラン
ドの直径との関係図である。 １：ストランド、２：冷却箱、３：排気用導
管、４：水噴射ノズル、５：ガイドロール、６：
ガス噴射ノズル、７：排水用導管、８：水溜、
９：ガスシール用リング、１０：溶融金属、１
１：保持炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳型を使用しない引上げ連鋳法において、溶
   融金属表面に近い位置でストランドに水を噴射し
   て強制冷却すると共に、その下部に溶融金属に水
   が滴下しないようにガス噴射によりガスシール
   し、引上げ速度、溶融金属の温度及び強制冷却の
   強さを制御しながら引上げ鋳造することを特徴と
   する鋳型を使用しない引上げ連鋳法。 ２ 溶融金属表面に近い上部位置に冷却箱を設置
   し、該冷却箱は頂部に排気管を、その下部にスト
   ランドガイド及びストランドを冷却するための水
   噴射ノズルを、更にその下部にガス噴射ノズルと
   水溜を設けて水が溶融金属に滴下しないように構
   成され、ストランドを冷却箱を通じ引上げ鋳造す
   るように構成したことを特徴とする鋳型を使用し
   ない引上げ連鋳装置。