JPH0636964B2 - 加熱鋳型 - Google Patents
加熱鋳型Info
- Publication number
- JPH0636964B2 JPH0636964B2 JP4954385A JP4954385A JPH0636964B2 JP H0636964 B2 JPH0636964 B2 JP H0636964B2 JP 4954385 A JP4954385 A JP 4954385A JP 4954385 A JP4954385 A JP 4954385A JP H0636964 B2 JPH0636964 B2 JP H0636964B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- ingot
- molten metal
- graphite
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/059—Mould materials or platings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造に用いる加熱鋳型に関し、特に表面品
質の優れた一方向凝固組織の鋳塊を長時間安定して製造
できるようにしたものである。
質の優れた一方向凝固組織の鋳塊を長時間安定して製造
できるようにしたものである。
一般に鋳塊表面は完全な平滑面でなく、凹凸を有し、し
ばしば局部的な亀裂を生じ、特に連続鋳造法によって得
られる鋳塊には、鋳型内の移動による鋳型との摩擦によ
って亀裂等の表面欠陥を発生し易い。このような欠陥は
鍛造や圧延等の塑性加工に先きだって除去する必要があ
り一般には表面研削又はきず取りを行なっているが、亀
裂が深いと除去することができず、塑性加工ができない
ため不良品となる。
ばしば局部的な亀裂を生じ、特に連続鋳造法によって得
られる鋳塊には、鋳型内の移動による鋳型との摩擦によ
って亀裂等の表面欠陥を発生し易い。このような欠陥は
鍛造や圧延等の塑性加工に先きだって除去する必要があ
り一般には表面研削又はきず取りを行なっているが、亀
裂が深いと除去することができず、塑性加工ができない
ため不良品となる。
このような不都合を解消するため、加熱鋳型による連続
鋳造法が特公昭55−46265号公報に提案されている。こ
の方法は第3図に示すように鋳型(1)を外周に設けた
発熱体(2)により加熱して、鋳型内面(1a)を鋳造金属
の融点以上に加熱し、鋳型(1)内に一端から溶湯
(3)を供給して他端から引出す鋳塊に、鋳型(1)の
出口近傍に設けた冷却装置(5)から水を吹付けて鋳塊
を直接冷却することにより、鋳型(1)内で鋳塊(4)
と接する溶湯(3)を凝固させ、鋳塊(4)を矢印方向
に回転するピンチロール(6)により連続的引出すよう
にしたものである。この方法は鋳型内面(1a)を鋳造金属
の融点以上に加熱し、鋳塊を直接冷却して鋳造するもの
で、鋳型からの固相の生成及び成長がなく、鋳塊表面が
最終凝固部となるため、内面及び表面品質の優れた一方
向凝固組織の鋳塊を連続的に製造することができる。
鋳造法が特公昭55−46265号公報に提案されている。こ
の方法は第3図に示すように鋳型(1)を外周に設けた
発熱体(2)により加熱して、鋳型内面(1a)を鋳造金属
の融点以上に加熱し、鋳型(1)内に一端から溶湯
(3)を供給して他端から引出す鋳塊に、鋳型(1)の
出口近傍に設けた冷却装置(5)から水を吹付けて鋳塊
を直接冷却することにより、鋳型(1)内で鋳塊(4)
と接する溶湯(3)を凝固させ、鋳塊(4)を矢印方向
に回転するピンチロール(6)により連続的引出すよう
にしたものである。この方法は鋳型内面(1a)を鋳造金属
の融点以上に加熱し、鋳塊を直接冷却して鋳造するもの
で、鋳型からの固相の生成及び成長がなく、鋳塊表面が
最終凝固部となるため、内面及び表面品質の優れた一方
向凝固組織の鋳塊を連続的に製造することができる。
加熱鋳型による連続鋳造法では、鋳型内の鋳塊先端と溶
湯との界面、即凝固界面を凸状とすることが望ましい。
しかし一般金属では液相から固相への相変態にともなう
凝固収縮と、温度降下による熱収縮を起し、第4図に示
すように鋳型(1)と鋳塊(4)との間に空隙(7)を
生じ、しかも鋳型内面(1a)の温度が鋳造金属の融点より
高いため、空隙(7)内に溶湯が侵入する。この侵入す
る溶湯先端(3a)と鋳塊先端(4a)間の間隔、即ち溶湯の侵
入深さ(X)が大きいと、第5図(イ)に示すように侵
入した溶湯が鋳塊(4)への熱移動により凝固し、鋳塊
(4)の矢印方向に寸法変動を引き起したり、また第5
図(ロ)に示すように侵入した溶湯が凝固すると、熱移
動により鋳型(1)が冷やされるため、鋳塊(4)の表
面に薄い凝固殻(4b)が生成し、これが鋳塊(4)の矢印
方向の引き出しによる鋳型(1)との摩擦により破断
し、クラック(8)の発生原因となる。従って表面品質
の優れた鋳塊を製造するためには溶湯の侵入深さ(X)
をできるだけ小さく抑えることが強く望まれている。
湯との界面、即凝固界面を凸状とすることが望ましい。
しかし一般金属では液相から固相への相変態にともなう
凝固収縮と、温度降下による熱収縮を起し、第4図に示
すように鋳型(1)と鋳塊(4)との間に空隙(7)を
生じ、しかも鋳型内面(1a)の温度が鋳造金属の融点より
高いため、空隙(7)内に溶湯が侵入する。この侵入す
る溶湯先端(3a)と鋳塊先端(4a)間の間隔、即ち溶湯の侵
入深さ(X)が大きいと、第5図(イ)に示すように侵
入した溶湯が鋳塊(4)への熱移動により凝固し、鋳塊
(4)の矢印方向に寸法変動を引き起したり、また第5
図(ロ)に示すように侵入した溶湯が凝固すると、熱移
動により鋳型(1)が冷やされるため、鋳塊(4)の表
面に薄い凝固殻(4b)が生成し、これが鋳塊(4)の矢印
方向の引き出しによる鋳型(1)との摩擦により破断
し、クラック(8)の発生原因となる。従って表面品質
の優れた鋳塊を製造するためには溶湯の侵入深さ(X)
をできるだけ小さく抑えることが強く望まれている。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、溶湯の侵入深さが
鋳型内面と溶湯との濡れ性により左右されることを知見
し、更に検討の結果、溶湯の侵入深さを小さく抑え、表
面品質の優れた一方向凝固組織の鋳塊を長時間安定して
製造することができる加熱鋳型を開発したもので、鋳型
内面を鋳造金属の融点以上に加熱して一端から溶湯を供
給し、他端から引出す鋳塊を直接冷却して鋳造する鋳型
において、鋳型の内面側を黒鉛又は炭化物セラミックで
形成し、その外側を酸化物又は窒化物セラミックで形成
したことを特徴とするものである。
鋳型内面と溶湯との濡れ性により左右されることを知見
し、更に検討の結果、溶湯の侵入深さを小さく抑え、表
面品質の優れた一方向凝固組織の鋳塊を長時間安定して
製造することができる加熱鋳型を開発したもので、鋳型
内面を鋳造金属の融点以上に加熱して一端から溶湯を供
給し、他端から引出す鋳塊を直接冷却して鋳造する鋳型
において、鋳型の内面側を黒鉛又は炭化物セラミックで
形成し、その外側を酸化物又は窒化物セラミックで形成
したことを特徴とするものである。
即ち本発明は鋳型内面を鋳造金属の融点以上に加熱し、
一端から溶湯を供給し、他端から引出す鋳塊を直接冷却
して、鋳型内の鋳塊と接する溶湯を凝固させて連続鋳造
する鋳型として、棒状鋳塊の製造には、第1図(イ),
(ロ)に示すように鋳型(1)の内面側(9)を円筒状
態の黒鉛又は炭化物セラミックで形成し、その外側(1
0)を酸化物又は窒化物セラミックで形成し、板状鋳塊
の製造には第2図(イ),(ロ)に示すように鋳型
(1)の内面側(9)を中空板状の黒鉛又は炭化物セラ
ミック形成し、その外側(10)を酸化物又は窒化物セ
ラミックで形成したものである。
一端から溶湯を供給し、他端から引出す鋳塊を直接冷却
して、鋳型内の鋳塊と接する溶湯を凝固させて連続鋳造
する鋳型として、棒状鋳塊の製造には、第1図(イ),
(ロ)に示すように鋳型(1)の内面側(9)を円筒状
態の黒鉛又は炭化物セラミックで形成し、その外側(1
0)を酸化物又は窒化物セラミックで形成し、板状鋳塊
の製造には第2図(イ),(ロ)に示すように鋳型
(1)の内面側(9)を中空板状の黒鉛又は炭化物セラ
ミック形成し、その外側(10)を酸化物又は窒化物セ
ラミックで形成したものである。
本発明鋳型は内面側に黒鉛又はSiC,TiC,ZrC
等からなる炭化物セラミックを用い、外側にMgO,M
l2O3,ZrO等からなる酸化物セラミック又はSi
N等からなる窒化物セラミックを用い、次のようにして
容易に形成することができる。
等からなる炭化物セラミックを用い、外側にMgO,M
l2O3,ZrO等からなる酸化物セラミック又はSi
N等からなる窒化物セラミックを用い、次のようにして
容易に形成することができる。
例えば棒状の黒鉛,筒状の黒鉛又は筒状の炭化物セラミ
ック上に酸化物又は窒化物セラミックを溶射し、その後
内面加工を施して棒状鋳塊用鋳型とし、板状の黒鉛,中
空板状の黒鉛又は中空板状の炭化物セラミック上に酸化
物又は窒化物セラミックスを溶射し、その後内面加工を
施して板状鋳塊用鋳型とするか、あるいは筒状又は中空
板状の酸化物や窒化物のセラミック内面に、炭化物セラ
ミックを溶射し、その後内面加工して棒状又は板状鋳塊
用鋳型とする。
ック上に酸化物又は窒化物セラミックを溶射し、その後
内面加工を施して棒状鋳塊用鋳型とし、板状の黒鉛,中
空板状の黒鉛又は中空板状の炭化物セラミック上に酸化
物又は窒化物セラミックスを溶射し、その後内面加工を
施して板状鋳塊用鋳型とするか、あるいは筒状又は中空
板状の酸化物や窒化物のセラミック内面に、炭化物セラ
ミックを溶射し、その後内面加工して棒状又は板状鋳塊
用鋳型とする。
尚、一体化した鋳型について説明したが、これに限るも
のではなく、鋳型を割り型にしてもよい。
のではなく、鋳型を割り型にしてもよい。
加熱鋳型による連続鋳造において、鋳型と鋳塊間の溶湯
侵入深さは鋳型と溶湯の濡れ性により左右されるところ
から、本発明では各種鋳型材料の中から各種金属及び合
金の溶湯に対して濡れ性の悪い黒鉛又は炭化物セラミッ
クにより鋳型の内面側を形成することにより、溶湯侵入
深さを小さく抑え、鋳塊の表面品質及び寸法の均一性を
向上したものである。
侵入深さは鋳型と溶湯の濡れ性により左右されるところ
から、本発明では各種鋳型材料の中から各種金属及び合
金の溶湯に対して濡れ性の悪い黒鉛又は炭化物セラミッ
クにより鋳型の内面側を形成することにより、溶湯侵入
深さを小さく抑え、鋳塊の表面品質及び寸法の均一性を
向上したものである。
一方黒鉛又は炭化物セラミックはその使用条件によって
酸素と反応し、酸化損耗が著しく工業的には使用できな
いものである。そこで各種鋳型材料の中から耐酸化性が
優れた酸化物又は窒化物セラミックにより黒鉛又は炭化
物セラミックで形成した鋳型の外面をシールするように
鋳型外側を形成することにより、鋳型の耐酸化性を向上
せしめたものである。
酸素と反応し、酸化損耗が著しく工業的には使用できな
いものである。そこで各種鋳型材料の中から耐酸化性が
優れた酸化物又は窒化物セラミックにより黒鉛又は炭化
物セラミックで形成した鋳型の外面をシールするように
鋳型外側を形成することにより、鋳型の耐酸化性を向上
せしめたものである。
酸化物又は窒化物セラミックは耐酸化性が優れ、鋳型と
して寿命が長いが、加熱鋳型としては鋳塊の表面品質及
び寸法の均一性が劣るも、鋳型の内面側を黒鉛又は炭化
物セラミックで形成することにより、鋳塊の表面品質及
び寸法の均一性は著しく向上し、かつ工業的規模での使
用に耐えるようにしたものである。
して寿命が長いが、加熱鋳型としては鋳塊の表面品質及
び寸法の均一性が劣るも、鋳型の内面側を黒鉛又は炭化
物セラミックで形成することにより、鋳塊の表面品質及
び寸法の均一性は著しく向上し、かつ工業的規模での使
用に耐えるようにしたものである。
実施例(1) 各種鋳型材料について溶湯との濡れ性を調査した。その
結果を第1表に示す。
結果を第1表に示す。
調査方法は純Cu,Cu−7%Sn,Cu−40%Z
n,純Al,Al−10%Si,純Fe及びFe−2%C
の加工材から直径10mm,高さ20mmの金属小片を切り出
し、これら小片を鏡面加工した平板状(50mm×50mm,厚
さ5mm)の各種鋳型材の表面に置き、電気炉中でArガ
スを流しながら小片の融点より50℃高い温度に加熱溶解
した後冷却し、金属小片の溶融後の形状を測定した。即
ち金属は濡れ性の良い鋳型材料上では初期の高さ(20m
m)が小さくなり、直径(10mm)が大きくなる。また濡
れ性の悪い鋳型材料上では高さがそれほど小さくならな
い。そこで高さを測定し、金属と鋳型材料の濡れ性を判
断する指標とした。尚、調査に用いた材料は、黒鉛、S
iC,ZrC,TiC,SiN,TiN,BN,Mg
O,Al2O3,Y2O3,TiO2,CaO,ZrO
2及びWである。
n,純Al,Al−10%Si,純Fe及びFe−2%C
の加工材から直径10mm,高さ20mmの金属小片を切り出
し、これら小片を鏡面加工した平板状(50mm×50mm,厚
さ5mm)の各種鋳型材の表面に置き、電気炉中でArガ
スを流しながら小片の融点より50℃高い温度に加熱溶解
した後冷却し、金属小片の溶融後の形状を測定した。即
ち金属は濡れ性の良い鋳型材料上では初期の高さ(20m
m)が小さくなり、直径(10mm)が大きくなる。また濡
れ性の悪い鋳型材料上では高さがそれほど小さくならな
い。そこで高さを測定し、金属と鋳型材料の濡れ性を判
断する指標とした。尚、調査に用いた材料は、黒鉛、S
iC,ZrC,TiC,SiN,TiN,BN,Mg
O,Al2O3,Y2O3,TiO2,CaO,ZrO
2及びWである。
第1表から明らかなように黒鉛及び炭化物が各種金属及
び合金の溶湯に対する濡れ性が悪いことが認められる。
そこで内径15mm,外径30mm,長さ50mmの黒鉛鋳型とSi
C鋳型を作成し、これを用いて純銅の加熱鋳型連続鋳造
を行なった。しかしこれ等鋳型は1200℃程度に加熱され
るため、使用雰囲気中の酸素と反応し、酸化損耗が著し
く、寿命が短いことが判った。即ち黒鉛鋳型は6〜7時
間、SiC鋳型は30〜35時間の使用により鋳造に耐えら
れなくなり、酸化損耗は鋳型が大気と接する部分から発
生,進行している。
び合金の溶湯に対する濡れ性が悪いことが認められる。
そこで内径15mm,外径30mm,長さ50mmの黒鉛鋳型とSi
C鋳型を作成し、これを用いて純銅の加熱鋳型連続鋳造
を行なった。しかしこれ等鋳型は1200℃程度に加熱され
るため、使用雰囲気中の酸素と反応し、酸化損耗が著し
く、寿命が短いことが判った。即ち黒鉛鋳型は6〜7時
間、SiC鋳型は30〜35時間の使用により鋳造に耐えら
れなくなり、酸化損耗は鋳型が大気と接する部分から発
生,進行している。
実施例(2) 実施例(1)から黒鉛や炭化物は各種金属及び合金の溶
湯に対する濡れ性が悪いが、鋳型として耐酸化性が劣る
ため、大気と接する部分を耐酸化性の優れた材料でシー
ルする必要がある。そこで内径15mm,外径20mm,長さ50
mmの黒鉛性筒体を作成し、その外周面に耐熱性の優れた
Al2O3やZrO2セラミックを約5mmの厚さにガス
プラズマ溶射して鋳型を作成し、これを用いて純銅の加
熱鋳型連続鋳造を行なった。このようにして得られた鋳
塊の表面欠陥数、直径標準偏差及び鋳型の寿命を調べ
た。これ等の結果を黒鉛,SiC,Al2O3,ZrO
2及びSiNからなる内径15mm,外径30mm,長さ60mmの
従来鋳型を用いた場合と比較して第2表に示す。
湯に対する濡れ性が悪いが、鋳型として耐酸化性が劣る
ため、大気と接する部分を耐酸化性の優れた材料でシー
ルする必要がある。そこで内径15mm,外径20mm,長さ50
mmの黒鉛性筒体を作成し、その外周面に耐熱性の優れた
Al2O3やZrO2セラミックを約5mmの厚さにガス
プラズマ溶射して鋳型を作成し、これを用いて純銅の加
熱鋳型連続鋳造を行なった。このようにして得られた鋳
塊の表面欠陥数、直径標準偏差及び鋳型の寿命を調べ
た。これ等の結果を黒鉛,SiC,Al2O3,ZrO
2及びSiNからなる内径15mm,外径30mm,長さ60mmの
従来鋳型を用いた場合と比較して第2表に示す。
鋳造条件は溶湯温度1120℃,引出速度200mm/min,冷却
水温25℃,冷却水量1/minとし、鋳造スタートより
3時間後の1時間当りの渦流探傷法による表面欠陥数
と、得られた鋳塊直径のバラツキと鋳型の耐用時間を調
べた。
水温25℃,冷却水量1/minとし、鋳造スタートより
3時間後の1時間当りの渦流探傷法による表面欠陥数
と、得られた鋳塊直径のバラツキと鋳型の耐用時間を調
べた。
第2表から明らかなように黒鉛やSiCからなる従来鋳
型では鋳塊の表面品質及び直径の均一性が良好なるも、
酸化損耗が著しく、工業的に使用できない。またAl2
O3,ZrO2,SiNからなる従来鋳型では酸化損耗
が少ないが、鋳型内面の劣化により鋳造不可能となり、
鋳塊の表面品質及び直径の均一性が劣る。
型では鋳塊の表面品質及び直径の均一性が良好なるも、
酸化損耗が著しく、工業的に使用できない。またAl2
O3,ZrO2,SiNからなる従来鋳型では酸化損耗
が少ないが、鋳型内面の劣化により鋳造不可能となり、
鋳塊の表面品質及び直径の均一性が劣る。
これに対し鋳型内面側をCやSiCで形成し、その外周
側にAl2O3やZrO2セラミックを溶射した本発明
鋳型は鋳塊の表面品質及び直径の均一性が優れており、
酸化損耗も少なく、工業的規模での使用に充分耐えるこ
とが判る。また本発明鋳型は使用に際し、溶湯中の酸素
を充分に除去し、更に鋳型周囲を不活性ガスでシールす
れば寿命を150時間以上に伸ばすこともできる。
側にAl2O3やZrO2セラミックを溶射した本発明
鋳型は鋳塊の表面品質及び直径の均一性が優れており、
酸化損耗も少なく、工業的規模での使用に充分耐えるこ
とが判る。また本発明鋳型は使用に際し、溶湯中の酸素
を充分に除去し、更に鋳型周囲を不活性ガスでシールす
れば寿命を150時間以上に伸ばすこともできる。
このように本発明鋳型によれば高品質の鋳塊を高能率
で、しかも長時間安定した製造が可能となる顕著な効果
を奏するものである。
で、しかも長時間安定した製造が可能となる顕著な効果
を奏するものである。
第1図(イ),(ロ)は本発明鋳型の一例を示すもの
で、(イ)は側断面図、(ロ)は(イ)図のA−A′線
における断面図、第2図(イ),(ロ)は本発明鋳型の
他の一例を示すもので、(イ)は側断面図、(ロ)は
(イ)図のB−B′線における断面図、第3図は加熱鋳
型連続鋳造法の一例を示す説明図、第4図は第3図の凝
固界面近傍の拡大図、第5図(イ),(ロ)は鋳塊の表
面欠陥の生成過程を示すもので、(イ)は直径不均一の
発生状況、(ロ)はクラック発生状況の説明図である。 1……鋳型、2……発熱体 3……溶湯、4……鋳塊 5……冷却装置、6……ピンチロール 7……空隙、8……クラック 9……鋳型内面側、10……鋳型外側 X……溶湯侵入深さ
で、(イ)は側断面図、(ロ)は(イ)図のA−A′線
における断面図、第2図(イ),(ロ)は本発明鋳型の
他の一例を示すもので、(イ)は側断面図、(ロ)は
(イ)図のB−B′線における断面図、第3図は加熱鋳
型連続鋳造法の一例を示す説明図、第4図は第3図の凝
固界面近傍の拡大図、第5図(イ),(ロ)は鋳塊の表
面欠陥の生成過程を示すもので、(イ)は直径不均一の
発生状況、(ロ)はクラック発生状況の説明図である。 1……鋳型、2……発熱体 3……溶湯、4……鋳塊 5……冷却装置、6……ピンチロール 7……空隙、8……クラック 9……鋳型内面側、10……鋳型外側 X……溶湯侵入深さ
Claims (2)
- 【請求項1】鋳型内面を鋳造金属の融点以上に加熱して
一端から溶湯を供給し、他端から引出す鋳塊を直接水冷
して鋳造する鋳型において、鋳型の内面側を黒鉛又は炭
化物セラミックで形成し、その外側を酸化物又は窒化物
セラミックで形成したことを特徴とする加熱鋳型。 - 【請求項2】炭化物セラミックにSiC,TiC又はZ
rCを用い、酸化物セラミックにMgO,Al2O3又
はZrOを用い、窒化物セラミックにSiNを用いる特
許請求の範囲第1項記載の加熱鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4954385A JPH0636964B2 (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 加熱鋳型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4954385A JPH0636964B2 (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 加熱鋳型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61209750A JPS61209750A (ja) | 1986-09-18 |
| JPH0636964B2 true JPH0636964B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=12834103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4954385A Expired - Lifetime JPH0636964B2 (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 加熱鋳型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636964B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6475149A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Furukawa Electric Co Ltd | Method for preventing oxidation of graphite mold for continuous casting |
| JP3063518B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2000-07-12 | 株式会社日立製作所 | 連続鋳造装置及び連続鋳造システム |
-
1985
- 1985-03-13 JP JP4954385A patent/JPH0636964B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61209750A (ja) | 1986-09-18 |
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