JPH05245585A - 異型鋳塊鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な形状の異形鋳塊を鋳造するに際し、表
面割れの発生を防止すると共に、鋳肌が良好な鋳塊を製
造することができる異形鋳塊製造装置を提供する。 【構成】 鋳型による冷却と、鋳型下部での冷却水の噴
射による直接冷却とを、その冷却能を独立して調節でき
るようにし、鋳型での冷却は、凝固殻が形成される程度
の弱冷却として、リップルがない良好な鋳肌を得、冷却
水による直接冷却を強冷却として鋳塊を完全に凝固させ
ることとする。これにより、表面割れの発生も防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスェージ加工、ロール加
工、転造、引抜加工及び押出加工等の塑性加工全般を包
含する展伸加工等に供する鋳塊を鋳造する異形鋳塊鋳造
装置に関し、特に鍛造加工等に使用するのに好適のアル
ミニウム又はアルミニウム合金の展伸加工用鋳塊等を連
続鋳造する異形鋳塊鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム又はアルミニウム合
金の製品は、連続鋳造により得た鋳塊（例えば丸型太径
ビレット）を押出加工により所定の断面形状に加工した
後に鍛造加工を施すことにより、２回の塑性加工を経て
製品化されている。但し、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金の製品が丸型断面のものであれば、丸型ビレット
をそのまま鍛造加工して製品化することができる。

【０００３】しかしながら、上述のアルミニウム又はア
ルミニウム合金の製品は、丸型断面以外の場合は、通
常、２回の塑性加工が施されるため、その製造コストが
高い。また、アルミニウム又はアルミニウム合金の製品
の最終形状と鋳塊の形状とが著しく異なる場合に、上述
の押出加工を行うと、鋳塊の結晶粒又は晶出物が押出方
向に方向性を持ったものになったり、表面層が再結晶し
て結晶粒が粗大化したりする。その後、このような押出
加工材を鍛造加工すると、その結晶粒の方向等により製
品に割れが発生し、又はその機械的性質が部分的に劣化
するという欠点がある。

【０００４】そこで、鋳塊の形状をできる限り製品の形
状に近似させた所謂異型鋳塊を製造し、この異型鋳塊を
鍛造することにより、押出加工工程を省略してコストダ
ウンを図ると共に、製品の機械的性質の劣化を防止せん
としている。

【０００５】図２は従来の連続鋳造用鋳型を示す縦断面
図、図３は同じく図２のＡ−Ａ線による断面図である。
鋳型１は鋳造せんとする異型鋳塊の断面形状に見合う鋳
込み面２を有する。この鋳型１はその内部に空洞３を有
し、この空洞３内に冷却水を通流させることにより、鋳
型１が冷却されるようになっている。この鋳型１の鋳込
み面２の下端部は面取りされたような形状を有してお
り、この部分に冷却水の噴出孔４が設けられている。こ
の噴出孔４から冷却水を鋳塊（図示せず）に向けて吐出
させることにより、鋳型１から下方に出てきた鋳塊を冷
却水で直接冷却するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、異型鋳
塊は複雑な断面形状を有しているため、冷却水による連
続鋳造用鋳型の冷却効果が鋳塊の外周方向について一定
であると、冷却不足になる部分が局所的に発生する。こ
のため、冷却不足により異型鋳塊に発汗現象が発生し、
鋳造中にブレークアウト等が発生するという問題点があ
る。

【０００７】そこで、本願発明者等は、図４に示すよう
に、内部にスリーブ５を設け、このスリーブ５により鋳
型内の冷却水の流量を調節したり、図５に示すように、
鋳型１の鋳込み面２を構成する内側壁７の内面、即ち、
冷却水が接触する面に溝６を設けて冷却水の接触面積を
調節したり、図６に示すように、前記内面にフィン８を
突設することにより、冷却水による鋳型の冷却能を局所
的に増大させて、局所的な冷却不足を解消する方法を提
案した。また、図７及び図８に示すように、夫々冷却水
吐出孔４の孔径又は配置ピッチを変えることにより、鋳
型の下部から吐出される冷却水の冷却能を調節する方法
も提案した（特願平3-192514）。

【０００８】これにより、異型鋳塊の鋳肌が改善され、
従前の技術では得られない効果が奏される。しかしなが
ら、鋳造せんとする異型鋳塊の形状が図９に示すように
更に一層複雑になった場合は、上述の手段では、冷却能
を十分に調節することできず、欠陥の発生を完全に防止
することはできない。

【０００９】図９に示すように、鋳塊断面の形状が著し
く複雑な場合には、図９の１点鎖線にて示す部分９は、
鋳塊が凝固収縮により強く鋳型に押しつけられる。鋳塊
断面形状が上述のような凹部を有しない場合には、凝固
収縮により鋳塊は鋳型から離れるが、上述の如く断面形
状が凹部を有するものの場合には、この凹部が凝固収縮
により鋳型を押圧し、逆に鋳塊は鋳型から引張り力を受
ける。このため、この部分で湯境状の深いリップル（図
１０参照）が発生し、鍛造用鋳塊として鍛造工程に供し
得ない。

【００１０】このリップルを回避して良好な鋳肌を得る
ためには、凝固収縮により、鋳型を押圧しやすい部分９
の冷却を弱くする必要がある。しかし、鋳型１の冷却水
を少なくして鋳型での冷却を弱くすると、鋳型１の下部
から鋳塊に向けて噴射する直接冷却水の量も減少し、直
接冷却（二次冷却）も弱くなってしまう。このため、特
に６０６１合金のように、割れ感受性が高いアルミニウ
ム合金の場合には、表面割れ（図１０参照）が生じてし
まう。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、複雑な形状の異型鋳塊を鋳造するに際し、
表面割れの発生を防止すると共に、鋳肌の良好な鋳塊を
得ることができる異型鋳塊の製造装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る異型鋳塊の
製造装置は、鋳造せんとする異型鋳塊の断面形状に見合
う鋳込み空間を有する筒状の鋳型と、この鋳型内で冷却
されて少なくとも周辺部が凝固した後、前記鋳型から出
てきた鋳塊を前記鋳型の下部にて冷却水により冷却する
冷却装置とを有し、鋳型による冷却能と、冷却水による
冷却能とを個別に調節可能に構成したことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】本発明においては、鋳型による鋳塊の冷却と、
冷却装置による鋳塊の冷却とを個別的に調整できる。そ
こで、鋳型での冷却を弱くして、鋳型内ではブレークア
ウトが生じない程度の薄い凝固殻を形成する。このた
め、鋳塊の凝固収縮によるリップルの発生が回避され
る。その後、鋳塊は鋳型を出て、冷却装置により冷却水
を噴射されて直接冷却される。この冷却装置よる冷却に
より安定した凝固層を形成する。これにより、リップル
及び表面割れの双方が防止された異型鋳塊を鋳造するこ
とができる。

【００１４】この場合に、鋳型での冷却は、鋳型壁の接
触のみによる冷却としてもよく、また、鋳型壁の接触に
よる冷却に加えて、図２に示すように、鋳型下方から鋳
型冷却水を噴出させて鋳塊を冷却してもよい。

【００１５】また、図４乃至図８に示すように、鋳型内
にスリーブ、溝及びフィン等を設け、又は鋳型冷却水の
吐出孔径及びピッチ等を調節することにより、鋳塊の幅
又は厚さ方向の冷却能を調節可能としてもよい。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付の図面を
参照して具体的に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施例に係る異型鋳塊の冷
却装置を示す断面図である。鋳型１１は一例として上段
の鋳型１１ａ及び下段の鋳型１１ｂに分かれており、そ
の内面（鋳込み面）１２に囲まれた領域に溶湯が鋳込ま
れる。鋳型１１は銅等の熱伝導性が優れた材料で成形さ
れており、上段の鋳型１１ａは中実であり、下段の鋳型
は１１ｂは中空である。そして、この下段の鋳型１１ｂ
の内部１８には冷却水が通流してこの鋳型１１ｂを冷却
するようになっている。鋳型１１ｂには連結部材１６が
取り付けられていて、水ポンプ等の水供給源に接続され
た配管（図示せず）がこの連結部材１６に連結され、連
結部材１６を介して鋳型１１ｂ内に冷却水が供給され
る。鋳型１１ｂの内面１２の下部には鋳型冷却水の吐出
孔１４が設けられている。また、鋳型１１ｂの内部１８
には、鋳型冷却水による鋳型の冷却能を鋳型周方向につ
いて調節するためのスリーブ１３が設置されている。

【００１８】鋳型１１ｂの下面には、銅管等からなる冷
却水配管１５が、鋳型１１ｂの内側縁部に沿って延びる
ように、即ち鋳型１１ｂの内面１２の近傍に位置するよ
うに配置されている。この冷却水配管１５には連結部材
１７が取付られていて、水ポンプ等の水供給源に接続さ
れた配管（図示せず）がこの連結部材１７に連結され、
連結部材１７を介して冷却水配管１５内に冷却水が供給
される。また、冷却水配管１５にはその内側の鋳型に向
けて冷却水を噴出するため、吐出孔が多数設けられてい
る。

【００１９】次に、上述の如く構成された異型鋳塊の製
造装置の動作について説明する。連結部材１６，１７に
配管を連結し、下段鋳型１１ｂ内に冷却水を通流させる
と共に、冷却配管１５内に冷却水を通流させる。その
後、鋳型１１の内面１２に囲まれた空間内に溶湯を注入
する。そうすると、溶湯は鋳型１１の内面１２に接触し
て冷却され、凝固殻が形成される。この場合に、鋳型１
１ｂ内の冷却水の流量は、ブレークアウトが生じない程
度の厚さの凝固殻を形成するのに十分な弱冷却とする。

【００２０】鋳塊は、次いで、鋳型１１の下方に出て引
き抜かれる。そして、冷却水配管１５から冷却水の噴射
を受けて冷却水により直接冷却される。この冷却水の噴
射量は十分に多いものとして、鋳型１１から出てきた鋳
塊を強冷却する。これにより鋳塊は完全に凝固する。

【００２１】本実施例においては、鋳型１１内では極め
て弱い冷却を与え、鋳塊が鋳型１１を出た後、冷却水に
よる強冷却を与えて完全凝固させるから、鋳型内での鋳
塊の凝縮により湯境状のリップルが形成されることが防
止される。これにより、良好な鋳肌が得られる。また、
鋳型１１を出た鋳塊は冷却水により直接冷却されて強冷
却されるので、表面割れが発生することが防止される。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、鋳型内での冷却とは独
立して、冷却水により鋳塊を直接冷却する冷却装置を設
けたので、複雑な形状の異型鋳塊でもリップルがない良
好な鋳肌であって表面割れが防止された鋳塊を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る異型鋳塊の製造装置を示
す断面図である。

【図２】従来の異型鋳塊用鋳型を示す断面図である。

【図３】同じく図２のＡ−Ａ線による断面図である。

【図４】鋳型内に設けられたスリーブを示す断面図であ
る。

【図５】鋳型内に設けられた溝を示す一部破断斜視図で
ある。

【図６】鋳型内に設けられたフィンを示す断面図であ
る。

【図７】鋳型内冷却水の吐出孔を示す模式図である。

【図８】鋳型内冷却水の吐出孔を示す模式図である。

【図９】異型鋳塊の断面の一例を示す模式図である。

【図１０】６０６１合金の表面欠陥を示す模式図斜視図
である。

【符号の説明】

１，１１，１１ａ，１１ｂ；鋳型 ２；鋳込み面 １２；内面 ４，１４；鋳型内冷却水噴出孔 １５；冷却水配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造せんとする異型鋳塊の断面形状に見
   合う鋳込み空間を有する筒状の鋳型と、この鋳型内で冷
   却されて少なくとも周辺部が凝固した後、前記鋳型から
   出てきた鋳塊を前記鋳型の下部にて冷却水により冷却す
   る冷却装置とを有し、鋳型による冷却能と、冷却水によ
   る冷却能とを個別に調節可能に構成したことを特徴とす
   る異型鋳塊鋳造装置。