JPH0832355B2 - クラッド鋳造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアルミニウムおよびアルミニウム合金のクラ
ッド鋳造法に係り、金属組織が均一微細で圧延加工のし
易いクラッド鋳塊を連続鋳造により安全に得る鋳造法に
関するものである。

（従来の技術） 異質の組成を有する材料を複合させたクラッド材は複
合された夫々の材料の有する特性を兼備することがで
き、単一材では具現出来ない特性を発揮することができ
るので、その製造については従来から種々に検討実施さ
れている。

即ち、このようなクラッド材を得る一般的な方法は、
夫々の部材を各個に鋳造してから該鋳塊を面削し、ある
いは圧延または押出し等の予成形を施してから面合わせ
し、次いで圧延加工を施して所望形状のクラッド板材あ
るいは押出し加工を施してロッド状のクラッド材とする
ものである。またこのような一般的方法に対し、その面
合わせ工程を省略したクラッド材の製造方法としてクラ
ッド材を構成する一方の部材に他方の部材になる溶湯を
鋳造成形し、一体化したクラッド鋳塊を成形加工してク
ラッド材とする方法が特公昭52−31814号公報に提案さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 上記した一般的方法によるものは、面削、圧延または
押出し等の予成形に相当の工数を必要とすることは明ら
かでありかつクラッド界面に部分的な微小間隙部を発生
することが肉眼観察でも確認できる。また特公昭52−31
814号によるものは上記多工数の不利を回避し得るとし
ても、皮材を連続鋳造するための鋳型と、その上方に芯
材を連続鋳造するための鋳型を各々配設し、この鋳型装
置を使用して鋳造した鋳造直後の高温の芯材に皮材とな
る溶湯を鋳造成形してクラッド鋳塊を得る方法である
が、該芯材用鋳型は冷却水を直接鋳塊に注ぐ方式とは異
なり、冷却水がジャケット鋳型内をめぐり、冷却された
鋳型が溶湯を間接的に冷却して凝固し鋳塊とする間接冷
却方式であるので、鋳造速度が遅く生産性に劣り、かつ
凝固速度が遅いため柱状晶が生じ易く、この柱状晶組織
の影響により圧延時に上記クラッド材が蛇行する等の圧
延トラブルを発生し易い。またジャケット鋳型は製作費
が高価なうえ、係るクラッド鋳造法による鋳型配置は、
芯材用ジャケット鋳型表面に発汗を生じ、皮材となる溶
湯表面に水滴が滴下する恐れがあるので皮材鋳造部を滴
下水から完璧にシールする等の困難な工夫が必要であ
る。

本発明の目的は上述した不具合を解消して、金属組織
が均一微細で圧延加工のし易いクラッド鋳塊を連続鋳造
により安全に得ることができるクラッド鋳造法を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 発明者らは上述の欠点を解決するために、研究を重ね
た結果芯材となる鋳塊を直接水冷式連続鋳造法で鋳造す
るに際して、鋳型内で凝固し、下方に引出された芯材と
なる鋳塊表面に、該鋳型下部より流出する冷却水を塗布
後直ちに該冷却水を除去して鋳造を終了し、該鋳塊が該
鋳塊の保有する熱で復熱して高温に保たれた状態にある
間に、該鋳塊の側面に皮材となる溶湯を直接水冷式連続
鋳造法で鋳造しクラッド鋳塊を形成する場合は、金属組
織が均一微細で、圧延加工のし易いクラッド鋳塊を安全
に得ることができることを見出し本発明を完成するに到
った。すなわち本発明によるクラッド鋳造法はアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金を芯材と皮材とするクラッ
ド鋳塊を直接水冷式連続鋳造法により製造する方法にお
いて、芯材となる鋳塊に直接冷却水を塗布しながら鋳造
し、塗布した冷却水を直ちに該鋳塊から除去して鋳造を
終了し、該鋳塊を復熱させて該鋳塊の温度が400℃以上
にある間に、該鋳塊の側面に皮材となる溶湯を連続鋳造
して皮材となる鋳塊を形成することを特徴とするもので
ある。

（作 用） 本発明のクラッド鋳造法は芯材となる鋳塊を連続鋳造
するにあたり、冷却水を該鋳塊に塗布後直ちに除去し、
該鋳塊が復熱しその温度を400℃以上にすることによっ
て、該鋳塊の表面とその後該鋳塊の側面に鋳造された皮
材用の溶湯とが合金化し易くさせるとともに、芯材とな
る鋳塊を鋳造終了後に該鋳塊の側面に皮材となる鋳塊を
鋳造するので、皮材となる鋳塊の溶湯面状に水滴が滴下
することなく、安全に鋳造することができる。しかも芯
材および皮材となる鋳塊を直接水冷鋳造するものである
から、組織が微細で圧延において蛇行することなく容易
に圧延できるクラッド鋳塊を得ることができる。

次に本発明のクラッド鋳造法を第１図および第２図に
例示する縦断面概略説明図に基ずいて具体的に説明す
る。第１図おいて１は上下が開放された連続鋳造用の水
冷芯材用上型、２は当初は上型底面を閉塞し上型内で芯
材鋳塊の形成が進行するにつれて鋳型の軸線に沿って下
降する芯材用下型である。

芯材用上型１内にフロート３を介して供給された芯材
用溶湯４は鋳型内で凝固した鋳塊を下型２を下降させる
ことにより下方に引出し、該鋳塊の表面に、該上型１の
下部から流出する冷却水19を塗布することにより急冷凝
固され、均一かつ微細な組織の鋳塊となる。該鋳塊に塗
布された冷却水19は塗布後直ちにエアーノズル５からエ
アーを吹きつけカバー６上に取り去り、鋳塊の保有する
熱によって該鋳塊の温度を400℃以上に復熱させる。こ
の時のエアーの吹きつけ量は、鋳塊の鋳造速度、冷却水
量等によって変動するが、鋳造速度50〜150mm/分、冷却
水量が鋳塊周長10cm当り３〜30／分の場合には、鋳塊
周長10cm当り40〜80／分程度とすることによって冷却
水19を除去することができる。この鋳造直後に冷却水を
除去する方法は鋳塊の温度を復熱させる上述の効果の他
に、例えばA7000系合金のように鋳造割れを生じやす
い、組織の鋳塊を鋳込むようなとき鋳造割れを防止する
効果を有する。

このようにして鋳塊を得、該鋳塊が復熱して400℃以
上の温度にある間に、該鋳塊の側面に皮材用鋳型20を組
付け、皮材用溶湯18を鋳造しクラッド鋳塊を得る。この
皮材用鋳型20の組付けは第２図に示すように下型に関し
ては例えば芯材用下型２の周囲に予め付設した皮材用ス
ライド式下型７をシリンダー８により上方に押上げるこ
とにより行ない、皮材用上型９を設置し鋳造を行う。こ
の皮材用上型９上に耐火断熱材10を新たに設置してホッ
トトップ鋳造すると、芯材鋳塊と溶湯の接触時間を長く
することができて、芯材鋳塊と皮材鋳塊の界面が均一状
態に合金化し、確実に接合させることができて好まし
い。

ここで皮材用溶湯18の注入は芯材用溶湯４の注入の場
合と同様に皮材用上型９内にフロートを用いて行うこと
もできるが、芯材鋳塊13と皮材用上型９間に形成される
空間がきわめて狭い場合はフロートが小さくなり、フロ
ートの安定性に欠け、鋳型内溶湯の上面が安定しないの
で溶湯のレベル調整を鋳型に連通する樋上で行なうホッ
トトップレベルポア鋳造法で鋳造することが好ましい。
また、鋳型内の供給される溶湯の流動がはげしいと均一
に合金化した接合面が得難いので、第３図に例示するよ
うに、溶湯の注湯口を２箇所以上設けたホットトップレ
ベルポア用の鋳造装置を用いて鋳造し溶湯の流動を小さ
くすることが好ましい。

（実施例） 次に具体的な実施例について説明する。

実施例１ JIS3003合金を常法により溶製し、芯材用上型１内に
フロート３を介して注入し、該上型の下部より直接に冷
却水19を鋳塊周長10cm当り50／分の割合で鋳塊表面に
塗布し、鋳造速度100mm/分で半連続鋳造し、塗布した冷
却水を該鋳塊周囲に多数設けられたスリット型エアーノ
ズル５で鋳塊周長10cm当り70／分のエアーを吹きつ
け、直ちに該鋳塊からカバー６上に取りさり断面60mm×
200mm、長さ1000mmの芯材用鋳塊を得た。この時のエア
ーノズル５は上型から180mm下位で鋳塊から5mmはなし、
30゜上向きの角度で設置した。その結果得られた鋳塊の
表面温度は上部で520℃下部で480℃であった。

芯材鋳塊13を鋳造した後該鋳塊を上昇し、第３図に示
すように該鋳塊を中心に断面100mm×240mmの皮材用上型
９および２方向から注湯できるホットトップ鋳造用耐火
断熱材10をセットし、同時に芯材用下型２をエアーシリ
ンダー８により、芯材用下型側面に添え皮材用下型とす
る。その後ホットトップ鋳造用耐火断熱材10の周側に設
けられた溶湯溜り12に対し、別途に溶製された730℃のJ
IS4045合金溶湯を鋳造速度120mm/分でホットトップレベ
ルポアにより、先に鋳造した芯材鋳塊の側面に鋳造し
た。このようにして得られたクラッド鋳塊はマクロおよ
びミクロ観察した結果、均一かつ微細な組織となってお
り、かつ該鋳塊界面部分は均一状態に合金化しており、
良好な接合が得られた。また前記クラッド鋳塊から第４
図に示した引張り試験片を切り出し引張り試験を行った
ところ、芯材と皮材の接合部16でなく芯材に切欠部の入
ったJIS4045合金の皮材部17で破断したことにより、芯
材と皮材の接合の良好なことが判る。また得られたクラ
ッド鋳塊を圧延したところ蛇行することなく真直ぐなク
ラッド板が得られ、圧延加工のし易いクラッド鋳塊の得
れることが判る。

（実施例２） 実施例１と同様の方法で3wt％Si−1wt％Zn−0.5wt％m
g−0.5wt％Fe−0.7wt％Mn−0.1wt％Cu−残部Alの組成を
有する芯材鋳塊の外周にJIS1050合金を皮材としてクラ
ッド鋳造した。

得られたクラッド鋳塊について観察したところ実施例
１のものと同様にマクロ、ミクロとも均一微細な組織と
なっており、かつ該鋳塊界面部分は均一状態に合金化し
ており、良好な接合が得られた。またクラッド鋳塊を圧
延したところ蛇行することなく真直なクラッド板が得ら
れ、圧延加工のし易いクラッド鋳塊の得れることが判っ
た。

（効 果） 以上述べたように本発明のクラッド鋳造法は金属組織
が均一微細で、圧延加工のし易いクラッド鋳塊を安全性
高く確実に得ることができ、またホットトップ鋳造した
場合は該鋳塊の界面部分が均一状態に合金化し、良好な
接合が得られる等の諸効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明を実施するための
装置の概要を示した断面的説明図。第３図は実施例にお
いて使用した２本注ぎタイプのレベルポアー式ホットト
ップ構造の鋳造機の平面略図である。第４図はクラッド
鋳塊から切り出した芯材と皮材の接合状態を検査するた
めの引張り試験片の側面図と平面図である。 １……芯材用上型、２……芯材用下型、３……フロー
ト、４……芯材用溶湯、５……エアーノズル、６……カ
バー、７……皮材用下型、８……シリンダー、９……皮
材用上型、10……ホットトップ鋳造用耐火断熱材、11…
…切欠き部、12……溶湯溜り、13……芯材鋳塊、14……
フロート、15……樋、16……芯材と皮材の接合部、17…
…試験片破断部、18……皮材用溶湯、19……冷却水、20
……皮材用鋳型、21……切欠部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウムまたはアルミニウム合金を芯
   材と皮材とするクラッド鋳塊を直接水冷式連続鋳造法に
   より製造する方法において、芯材となる鋳塊に直接冷却
   水を塗布しながら鋳造し、塗布した冷却水を直ちに該鋳
   塊から除去して鋳造を終了し、該鋳塊を復熱させて該鋳
   塊の温度が400℃以上にある間に、該鋳塊の側面に皮材
   となる溶湯を連続鋳造して皮材となる鋳塊を形成するこ
   とを特徴とするクラッド鋳造法。
2. 【請求項２】芯材となる鋳塊の側面に皮材となる溶湯を
   連続鋳造して皮材となる鋳塊を形成するに際し、鋳型内
   に供給する皮材用溶湯の注湯口を２箇所以上設けた鋳造
   装置を用いて、ホットトップレベルポア鋳造法で形成す
   ることを特徴とする請求項１記載のクラッド鋳造法。