JPH091289A - Ａｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面酸化皮膜層の厚みの不均一と表面酸化皮
膜層の局部的なひび割れを防止し、鋳塊の表面品質の向
上を達成することができるＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳
造法を提供する。 【構成】 Ａｌ溶湯が流出する注湯ノズル７と、この注
湯ノズル７を取り囲むように電磁コイル３が配置され、
前記注湯ノズル７から流出したＡｌ溶湯を前記電磁コイ
ル３が発生する電磁力によって柱状に保持しつつ、この
柱状に保持した溶湯２の側面を冷却媒体で冷却すること
により鋳塊４となし、この鋳塊４を下方に引き抜いて鋳
造するＡｌの電磁界鋳造法において、前記柱状に保持し
た溶湯２の表面直上に移動磁界発生手段１を設け、この
移動磁界発生手段１により柱状に保持した溶湯２の上表
面層に水平方向の旋回流ａを付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁コイルが発生する
電磁力によって電磁コイルの内側にＡｌ又はＡｌ合金溶
湯を柱状に保持しつつ冷却して鋳塊となし、その鋳塊を
下方に引き抜いて鋳造するＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳
造法に関するものであり、特に鋳塊表面の品質を向上さ
せるようにしたＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌ又はＡｌ合金（以下Ａｌで代表す
る）を鋳造する方法の一つとして、電磁界鋳造法と呼ば
れる半連続鋳造法が実施されている。この方法は、Ａｌ
溶湯が流出する注湯ノズルと、この注湯ノズルを取り囲
むように電磁コイルが配置され、前記注湯ノズルから流
出したＡｌ溶湯を、前記電磁コイルが発生する電磁力に
よって非接触に柱状に保持しつつ、この柱状に保持した
溶湯（以下溶湯柱と言う）の側面を冷却媒体で冷却して
鋳塊となし、この鋳塊を下方に引き抜いて鋳造するもの
である。このような電磁界鋳造法では、比較的平滑な鋳
塊表面が得られ、圧延前の面削工程の省略や面削量の低
減等が達成できると言われており、また組織的にも優れ
た鋳塊が得られることから近年特に注目されている。

【０００３】上記電磁界鋳造法でＡｌ溶湯から鋳塊を鋳
造すると、Ａｌ溶湯柱の上部表面には酸化皮膜層が形成
され、この酸化皮膜層はＡｌ溶湯の流れ等により鋳造中
絶えず周辺部に移動し鋳塊の表面層を形成する。しかし
ながら、特に矩形鋳塊を鋳造するような場合には、注湯
ノズルからの距離が全周にわたって等しくないために、
上部表面の酸化皮膜層の移動が均一且つ円滑に行われる
とは限らず、酸化皮膜層が局部的に厚く成長したり、局
部的に大きなひび割れを生じる傾向がある。そして、厚
く成長した酸化皮膜層の下部には、Ａｌ溶湯から分離浮
上したガスや介在物が停滞する傾向があり、そこを起点
に縦筋欠陥が生じる。また酸化皮膜層のひび割れは、鋳
塊割れの起点になりやすい。したがって、酸化皮膜層に
よる前述の欠陥があると、得られる鋳塊の外観を損なう
のみならず、表面品質上も好ましくなく、電磁界鋳造に
より得られる鋳塊の特徴である圧延前における表面の面
削工程の省略や面削量の低減等が達成されないこととな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】こうしたことから、鋳
塊表面の品質の向上を図るための電磁界鋳造技術が、こ
れまでにも様々提案されている。このような方法として
は、例えば、Ａｌ溶湯柱表面の外周近傍に枠堰体を配
置し、酸化皮膜の移動を制御する方法（例えば特公昭54
− 40210号公報参照）、溶湯柱の上部表面を導電性ス
ラグやフラックスによって覆うとともに、外周表面近傍
にシェル堰体を配置することによって前記溶湯柱を密閉
状態にし、溶湯柱での酸化物生成・成長を制御する方法
（例えば特公昭59− 35708号公報参照）、溶湯柱の上
部及び下部を取り囲むようにカバー部材を配置し、この
カバー部材内部に不活性ガスを導入して溶湯柱表面での
酸化物生成・成長を制御する方法（例えば特開平 1−12
7143号公報参照）等がある。

【０００５】しかしながら、上記の方法では、枠堰体
内側から外側への酸化皮膜の移動を完全に抑制・制御す
ることができず、また枠堰体外側で生成する酸化皮膜の
不均一性を解消することもできない。上記の方法で
は、装置構成が複雑になって、メンテナンスが煩雑にな
り、コストアップを招くばかりか、スラグやフラックス
の鋳塊への巻き込み混入といった問題がある。上記の
方法では、かなり高純度の不活性ガスを使用しないと、
溶湯柱表面でのシール効果を発揮させることができず、
高純度の不活性ガスの使用によるコスト高を招くという
問題がある。

【０００６】本発明は、こうした従来技術における技術
的課題を解決するためになされたものであって、その目
的は、表面酸化皮膜層の厚みの不均一と表面酸化皮膜層
の局部的なひび割れを防止し、鋳塊の表面品質の向上を
達成することができるＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法
を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法は、
Ａｌ又はＡｌ合金溶湯が流出する注湯ノズルと、この注
湯ノズルを取り囲むように電磁コイルが配置され、前記
注湯ノズルから流出したＡｌ又はＡｌ合金溶湯を前記電
磁コイルが発生する電磁力によって柱状に保持しつつ、
この柱状に保持した溶湯の側面を冷却媒体で冷却するこ
とにより鋳塊となし、この鋳塊を下方に引き抜いて鋳造
するＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法において、前記柱
状に保持した溶湯の表面直上に移動磁界発生手段を設
け、この移動磁界発生手段により柱状に保持した溶湯の
上表面層に水平方向の旋回流を付与するものである。

【０００８】そして、上記Ａｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳
造法においては、水平方向の旋回流は間欠的に付与され
るものであってもよいし、あるいは周期的に反転付与さ
れるものであってもよい。

【０００９】また、上記Ａｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造
法においては、柱状に保持した溶湯の上表面層に 200〜
300ガウスの移動磁界を作用させて水平方向の旋回流を
付与するものであってもよい。

【００１０】

【作用】本発明では、電磁力により保持された溶湯柱の
表面直上に設けられた移動磁界発生手段によって、溶湯
柱の上表面層のＡｌ溶湯に水平旋回流が付与されるの
で、この旋回流によって、溶湯柱の表面に発生する酸化
皮膜層は次々と細断され、溶湯表面を旋回することにな
る。このように細断された酸化皮膜層は、微視的に見れ
ば、個々には厚みの不均一や微小なひび割れが発生する
こととなるが、旋回流によって周辺部へ比較的均一に移
動し鋳塊の表面層を形成するので、鋳塊外周全体にわた
って巨視的に見れば、鋳塊表面層を形成する初期の酸化
皮膜層の厚み変動は小さく且つガスや介在物の局部的な
停滞の無いものとすることができるとともに、酸化皮膜
のひび割れも鋳塊割れの起点とならない微細なものにす
ることができる。

【００１１】また、上記水平旋回流は、連続的な一方向
流れであってもよいが、間欠的な流れ、あるいは流れの
方向を周期的に反転させる流れを用いることもでき、こ
のような流れとすることで、溶湯柱の表面に発生する酸
化皮膜層をより細かく細断でき、これにより、鋳塊表面
層を形成する初期の酸化皮膜層の厚み変動はより小さく
することができるとともに、酸化皮膜のひび割れも鋳塊
割れの起点とならないより微細なものにすることができ
る。

【００１２】また、上述した作用を十分に享受するため
には、溶湯に付与される水平旋回流は、溶湯柱の上表面
より比較的浅い位置で且つ流れが大きく乱れることのな
い流速とすることがよく、このためには、移動磁界発生
手段により付与される磁束密度は 200〜 300ガウスが望
ましい。またさらに、水平旋回流は、凝固直前の溶湯表
面部、すなわち溶湯柱の側表面に発生させることが望ま
しく、そのため、移動磁界発生手段を極力溶湯柱の上表
面の外周側の直上に設けるとよい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明に係る電磁界鋳造法が適用される
電磁界鋳造装置の概略平面図であり、図２は、図１のＡ
−Ａ断面図であり、図中、１は移動磁界発生装置、２は
溶湯柱、３は電磁コイル、４は鋳塊、５は磁場遮蔽スク
リーン、６は冷却媒体、７は注湯ノズルを夫々示す。な
お、図１、２に示した電磁界鋳造装置は、矩形の鋳塊を
製造するためのものである。

【００１４】溶解炉（図示せず）にて溶解され、合金成
分の調整、脱ガス、介在物除去等の各工程を経たＡｌ溶
湯８は、注湯ノズル７から、電磁コイル３に囲まれた領
域に注湯される。注湯されたＡｌ溶湯８には、電磁コイ
ル３からの電磁力が作用し、前記領域内で非接触に保持
され、溶湯柱２が形成され、水等の冷却媒体７によって
順次冷却されて凝固し、鋳塊４となる。このとき、溶湯
柱２の上部表面直上に配された移動磁界発生装置１によ
り、溶湯柱２の上表面層には水平方向の旋回流ａが付与
され、この旋回流ａによって、溶湯柱２の表面に発生す
る酸化皮膜層は次々と細断され、溶湯表面を旋回するこ
とになる。

【００１５】そして、細断された酸化皮膜層は、旋回流
ａによって周辺部へ比較的均一に移動し鋳塊４の表面層
を形成することになるので、鋳塊表面層を形成する初期
の酸化皮膜層の厚み変動が小さくでき且つガスや介在物
の局部的な停滞も起こらず、酸化皮膜のひび割れも鋳塊
割れの起点とならない微細なものとなり、表面品質の良
い鋳塊が得られる。

【００１６】図１、２に示した電磁界鋳造装置を用い、
Ａｌ−Ｍｇ合金（ＪＩＳ ５１８２合金）溶湯を、周波
数60Ｈｚ、磁束密度 0〜 500ガウスの移動磁界の作用下
で、厚さ 600mm×幅1200mmの矩形鋳塊を製造した。この
とき、鋳造速度：75mm／分、注湯温度： 700℃で一定と
した。得られた鋳塊の表面性状を、表面に形成される縦
筋欠陥の本数とその平均深さ、及び鋳塊の厚み変動によ
って評価した結果を、表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】Ａｌ−Ｍｇ合金は、合金成分であるＭｇの
酸化力が強いため溶湯表面において、特に、厚い酸化皮
膜層を形成する傾向にあり、従来の電磁界鋳造法ではこ
の酸化皮膜層の厚みや移動速度の不均一性によって、鋳
塊側面の圧延面に皺状の縦筋欠陥を発生する傾向があっ
たが、表１から明らかなように、本発明によれば縦筋欠
陥が著しく改善されることがわかる。ただし、磁束密度
が強いと、溶湯の旋回流速が速くなり、流れが乱れ、こ
れが鋳塊厚み変動を引き起こす傾向が見られ、一方、磁
束密度が弱いと、水平旋回流の効果が得られず、縦筋欠
陥が現れる。このため、溶湯に付与する磁束密度は、 2
00〜 300ガウスが好ましい。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るＡｌ
又はＡｌ合金の電磁界鋳造法によれば、Ａｌ又はＡｌ合
金鋳塊表面に発生する縦筋欠陥や鋳塊割れ等の表面欠陥
が大幅に低減され、表面品質に優れた鋳塊が製造できる
ようになった。これによって、圧延前の表面無面削化又
は面削量の低減が達成され、歩留りが大幅に向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁界鋳造法が適用される電磁界
鋳造装置の概略平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１：移動磁界発生装置 ２：溶湯柱
３：電磁コイル ４：鋳塊 ５：磁場遮蔽スクリーン
６：冷却媒体 ７：注湯ノズル ８：Ａｌ溶湯
ａ：水平方向の旋回流

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌ又はＡｌ合金溶湯が流出する注湯ノ
   ズルと、この注湯ノズルを取り囲むように電磁コイルが
   配置され、前記注湯ノズルから流出したＡｌ又はＡｌ合
   金溶湯を前記電磁コイルが発生する電磁力によって柱状
   に保持しつつ、この柱状に保持した溶湯の側面を冷却媒
   体で冷却することにより鋳塊となし、この鋳塊を下方に
   引き抜いて鋳造するＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法に
   おいて、前記柱状に保持した溶湯の表面直上に移動磁界
   発生手段を設け、この移動磁界発生手段により柱状に保
   持した溶湯の上表面層に水平方向の旋回流を付与するこ
   とを特徴とするＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法。
2. 【請求項２】 水平方向の旋回流が間欠的に付与される
   請求項１記載のＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法。
3. 【請求項３】 水平方向の旋回流が周期的に反転付与さ
   れる請求項１記載のＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造法。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載のＡｌ又はＡｌ
   合金の電磁界鋳造法において、柱状に保持した溶湯の上
   表面層に 200〜 300ガウスの移動磁界を作用させて水平
   方向の旋回流を付与するＡｌ又はＡｌ合金の電磁界鋳造
   法。