JPH05169199A - 金属の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動および撹拌の際の溶融金属の空気の巻き
込みを防止し、気泡のない均質で健全な結晶組織を有す
る長尺金属製品の安定した連続鋳造を可能とする。 【構成】 溶融金属保持炉内に収容保持された溶融金属
が、この炉内に配設された液面調整体の加圧等により、
鋳造容器７内に溶融金属柱５′の形で下側から導入供給
される。こうして鋳造容器７内に受容された溶融金属５
は、交番磁界発生手段の電磁的な作用により下方への推
力を受け、その結果中心部で上昇し外周部で下降する撹
拌流れが生じ、こうして撹拌されつつ冷却手段により冷
却固化される。すなわち、上側から鋳造容器７内に導入
された金属元線の先端に、溶融金属柱５′が接触し冷却
されることにより順次固化して行き、こうして金属元線
に連なって固化した金属線１０は、送りローラにより引
き上げられ、金属線１０が連続的に鋳造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長尺の金属製品を製造
するための連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えばアルミニウムや銅など
の金属からなる線材ないし棒材を、連続的な鋳造手段に
よって製造することが知られている（特開昭 59-133958
号公報など）。

【０００３】これは、磁気浮揚式連続鋳造方法と呼ばれ
るもので、鋳造容器（モ―ルド）の内部に細長く上方に
進行する交番磁界を形成するとともに、この鋳造容器の
下部より溶融金属を溶融金属柱状として導入し、この溶
融金属柱を交番磁界に曝して容器内を上方に向けて移動
させつつ順次、冷却固化させ、鋳造成形された金属線な
いし金属棒を鋳造容器の上部から取り出すという方法で
あり、工業的に有効な手段として実用に供されている。

【０００４】この方法によれば、鋳造成形される溶融金
属柱は、交番磁界内において浮揚力を受けて無重力状態
を呈することになるため、鋳造容器の周壁面との摩擦力
や接着力がなくなり、取り出し操作が軽減されるばかり
でなく、交番磁界を通過する過程で溶融金属が内部的に
撹拌され、高度の均質性を呈するなどの利点を有するこ
とになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の磁気浮揚式連続鋳造方法においては、以下に
示すような問題があり、その改善が望まれていた。

【０００６】すなわち、従来の方法では、多相電源（通
常３相電源）の逐次相に接続された複数のコイル群が、
鋳造容器の外周にその軸に対して実質的に垂直で縦方向
に間隔をおいた巻線として配設されており、これらのコ
イル群により上方に進行する交番磁界が作られている。
そして、このような交番磁界が溶融金属柱にフープー電
流を生起し、この電流と磁界との相互作用により、図３
に示すように、溶融金属柱１に上方へ向かう浮揚力が働
き、同時に溶融金属柱１の撹拌が行われる。なお、図
中、２は鋳造容器を、３は鋳造成形された金属線を示
す。

【０００７】しかしながら、上記撹拌過程で、溶融金属
柱１の自由表面が振動して空気が、図面矢印で示すよう
に、内部に運び込まれるため、金属の結晶組織間に気泡
（ボイド）が発生し金属が多孔質となって品質が低下す
るという問題があった。

【０００８】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたもので、移動および撹拌の際に溶融金属
が空気を巻き込むことがなく、したがって、気泡のない
健全な結晶組織を有する長尺金属製品を連続的に鋳造す
ることができる連続鋳造方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の金属の連続鋳造
方法は、鋳造容器内に軸方向に進行する交番磁界を形成
するとともに、前記鋳造容器内に溶融金属を溶融金属柱
状として下側より導入し、この溶融金属柱に前記交番磁
界を作用させつつ上方に移動させ順次冷却固化させるこ
とからなる連続鋳造方法において、前記交番磁界を下方
に進行する交番磁界とし、この交番磁界の作用により、
前記溶融金属柱の前記鋳造容器の周壁と接触あるいは近
接する外周部に、下方へ向かう流れを生じさせるように
したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の金属の連続鋳造方法においては、鋳造
容器の内部に下方に進行する交番磁界が形成されてお
り、この交番磁界の作用により、鋳造容器中の溶融金属
柱には、溶融金属の、鋳造容器周壁と接触あるいは近接
する外周部に、下方へ向かう撹拌中心部で上昇し、外周
部で下降する流れが生じている。したがって、溶融金属
の空気に触れた自由表面は圧力の高い溶融金属中に送り
込まれることになるので、空気を巻き込むことがなくな
り、気泡のない健全な結晶組織を有する長尺金属製品が
連続的に鋳造される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の金属の連続鋳造方法を、図面
に示した実施例にしたがって説明する。

【００１２】図２は、本発明の実施例に使用される連続
鋳造装置の要部構成を示した部分断面図である。

【００１３】図２において、４は、溶融金属５を収容し
保持する溶融金属保持炉、６は、この溶融金属保持炉４
内に上下方向へ進退可能に配設され溶融金属５の液面を
調整する液面調整体、７は、溶融金属５を溶融金属柱の
形で下側から受容し囲繞する鋳造容器を示す。また、８
は、鋳造容器７の外周に一体的に配設され、鋳造容器７
内に受容された溶融金属５を、電磁的に下方へ引き下げ
るような交番磁界を発生する交番磁界発生手段を表し、
９は、鋳造容器７の外周に一体的に配設され、交番磁界
発生手段８の作用を受けつつ鋳造容器７内に受容されて
いる溶融金属５を、冷却し固化させる冷却手段を表す。
ここで、冷却手段としては、例えば冷却水などを供給し
て鋳造容器７の周壁を冷却する手段が用いられる。さら
に、１０は鋳造された金属線、１１は金属線送りローラ
を示す。

【００１４】しかして、この実施例においては、まず溶
融金属保持炉４内に収容保持された溶融金属５が、溶融
金属保持炉炉４内に配設された液面調整体６による加圧
等により、鋳造容器７内に溶融金属柱５′の形で下側か
ら導入供給される。そして、この溶融金属柱５′は、交
番磁界発生手段８の電磁的な作用により下向きの推力
（スラスト力）を受け、その結果、溶融金属柱５′に
は、図１に示すように、中心央部で上昇しかつ鋳造容器
７の周壁と接触あるいは近接する外周部で下降する撹拌
流れが生じる。そして、このような撹拌を受けつつ、溶
融金属柱５′は、冷却手段９により以下に示すように順
次、冷却固化される。すなわち、上側から鋳造容器７内
に導入された金属元線の先端に、溶融金属柱５′が接触
し冷却されることにより順次固化して行き、金属線１０
が鋳造される。そして、このようにして金属元線に連な
って固化した金属線１０が、送りローラ１１により引き
上げられ巻き取られることにより、連続的な鋳造が行わ
れる。

【００１５】このような方法においては、交番磁界発生
手段８の電磁的な作用により、鋳造容器７内の溶融金属
柱５′に、中心部で上昇し鋳造容器７の周壁と接触ある
いは近接する外周部で下降する撹拌流れが生じ、このよ
うな撹拌を受けつつ冷却・固化がなされるので、空気を
巻き込んで固化することがない。したがって、気泡のな
い健全な結晶組織を有する金属線１０が連続的に鋳造さ
れる。

【００１６】なお、図示は省略したが、上記実施例にお
いて、鋳造容器７の外周に軸方向にそって固定コイルを
配設し、このコイルにより低い周波数でスクィージ（絞
り）をかけながら、鋳造容器７内に加圧導入された溶融
金属柱５′の圧力を増加させるようにすれば、鋳造金属
線１０との界面のメニスカス内に溶融金属５を送り込む
ことができ有利である。また、このように溶融金属柱
５′にスクィージをかけることにより、鋳造容器７の周
壁との間に隙間を形成し、金属線１０の引上げおよび鋳
造容器７からの引き離しを容易にすることもできる。こ
の場合、下向きの推力（スラスト力）を発生させるため
の交番磁界の電源周波数としては1000〜5000Hz程度、ス
クィージのための電源の周波数としては1000〜2000Hz程
度が適当である。また、溶融金属柱５′を形成する液面
調整体６による加圧導入力は、溶融金属５にメニスカス
を生じさせる凝集力（表面張力）以上とすることが必要
である。

【００１７】ここで、前記したスクィージをかけるため
のコイルと、下向きのスラストを発生させるためのコイ
ルの作用上の違いを説明すると、以下の通りである。

【００１８】すなわち、スクィージ用コイルでは、溶融
金属のメニスカスに強制的に流れを押し込む働きがある
のに対して、スラスト発生用コイルでは、メニスカスの
下端付近で溶融金属を下向きに推進駆動する。そのた
め、この部分では静止状態の溶融金属が一旦引けてか
ら、それを補うように静圧で周囲からの流れ込みが始ま
る。こうして、流れにある程度の慣性がつけば、メニス
カスの中まで溶融金属が送り込まれるが、流れの断面積
が大きいので、撹拌作用の点では前者のスクィージ用コ
イルに劣ると考えられる。しかしながら、空気の巻き込
み防止効果の点だけでみれば、両者に大きな差はない。
また、比較的メニスカスの浅い合金から線材を鋳造する
場合には、下向きスラスト発生用コイルだけでも効果的
な撹拌を行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、移
動および撹拌の際に溶融金属が空気を巻き込むようなこ
とがなく、気泡のない均質で健全な結晶組織を有する長
尺金属製品を、安定して連続鋳造することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において、溶融金属にかけられ
た交番磁界の進行方向とその交番磁界による溶融金属の
撹拌流れを模式的に示した図。

【図２】本発明の実施例に使用される連続鋳造装置の要
部構成を示す部分断面図。

【図３】従来の磁気浮揚式連続鋳造方法において、溶融
金属にかけられた交番磁界の進行方向とその交番磁界に
よる溶融金属の撹拌流れを模式的に示した図。

【符号の説明】

５………溶融金属 ５′………溶融金属柱 ７………鋳造容器 ８………交番磁界発生手段 ９………冷却手段 １０………鋳造金属線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造容器内に軸方向に進行する交番磁界
   を形成するとともに、前記鋳造容器内に溶融金属を溶融
   金属柱状として下側より導入し、この溶融金属柱に前記
   交番磁界を作用させつつ上方に移動させ順次冷却固化さ
   せることからなる金属の連続鋳造方法において、 前記交番磁界を下方に進行する交番磁界とし、この交番
   磁界の作用により、前記溶融金属柱の前記鋳造容器の周
   壁と接触あるいは近接する外周部に、下方へ向かう流れ
   を生じさせるようにしたことを特徴とする金属の連続鋳
   造方法。