JPS5847561A - 薄肉の鋳型を冷却するための方法およびこの方法を実施するのに用いられる鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、薄肉の鋳淑を冷却するための方法並びにこの
方法を実施するのに用いられる鋳型に関する。

従来の様式でインゴットを鋳造する際、比□較的肉厚の
大龜−鋳臘が使用され、し九がって鋳料量よ〉も多量の
材料量を必要とする。との大きな肉厚状第二に鋳型に大
きな機械的な強度を与える。第二にこのよう慶大１１１
に肉厚を持つ鋳型は著しい熱吸収能を持ち―し九がって
インボッ）（）固化した担持機能を持つ縁部帯域が迅速
ち、大ｔｋ１に熱容量により中央の壁温度が先ず極めて
徐々に上昇し、これに伴ｉ鋳ＩｔＯ伸び賜ゆつ１＜〕と
行われる。

インプット鋳造の丸めのこの従来の方法にあっては、鋳
１１にのみ費やされる費用が著しく、鋳ＩＩＯ大Ｉｔ肉
厚が費用を増大させる決定的な因子で娶る。したがって
、肉厚Ｏ＃ＩａｌｌＩを肉薄Ｏ鋳’ＩＩＫ代えようとす
る試みはあとを絶えなかつえ、　　　　　、 大きな肉厚の従来の＃製は、との錆層では特に長ｉイン
ゴット、ビレット或−は類似物を鋳造することが不可能
であシ、ま九長さ対直径の比が約１０＝１を殆んど越え
ることができず、材料および鋳型の盟によってはこう云
った材−の鋳造がしｔｕｆｆ達し得なｉことすらあると
云う別の欠点を持ってｉる。この理由は、インゴット表
両に縦割れ、即ちＩｌｌの差こそあれｌｈ割れが生じる
ことにある。インゴット内のとのｉれは従来の鋳型を使
用し良際、鋳造Ｏ際インゴツ）０外皮が冷ｉ内厚の鋳置
壁ＫＩＩ触するととによ）極めて急速に固化し、この鋳
型壁に外皮が先ず固化して当接することによる。インボ
ッ）６外皮が冷却された際節線みが生じるのでインゴッ
ト外皮は鋳型壁から離れ、し九がって両者の関Ｋ１１間
が生じる。インゴット外皮はこの状態にあってはもはや
鋳型壁による支持を失ｉ、湯自体から誘因される過度に
早く増大する張シ気によ〕相応して高い負荷にさらされ
九−割れが生じる。この負荷は一般に、１０：１以上の
長さ対直径の比率を持つインゴットを鋳造するｒＩＡＫ
生じる。なぜなら、このように長ｉインゴットの場合イ
ンゴット内部において未だ液状の湯の張〉気゛も相応・
して大きくな〉、支持を失つ−に一＊Ｉｅ＠％／′ｈイ
ンゴット外皮が割れを起すように負荷されるからである
。この割れを持つインゴットはもは中使用できない、な
ぜなら、更　　８、に加工を行う場合その割れを経済的
に見合うよ　　゛うな手°段”で取除くことができない
からである。

これらの欠点を回避するため、比較的薄い肉厚を持ち、
本来の鋳型を外方で取囲む２担持構えによ）その機械的
な強度を持つ錆層が既に開発されてｉる。この鋳型にあ
っては鋳履壁紘多数の、４ＩＩＩＣ点状の接触点のみを
介して担持構えに支持され、ヒれによ）熱推移を可能な
限〕僅かＫＭ持することが可能となる。この公知ｏｓａ
ｉ（Ｉｍｍドイツ−畳許公＠２４４４５０５　）Ｋｊ都
、＊＊大Ｉｌ＆長さ、即ち長さ対置ｑｋの比率カ１０８
１以上のイン−ゴツト、ビレット勢を造ることがで龜る
。

ζ０５に知ｏｈｍによ〉、湯を上方から起立してｈる或
−は幾分傾斜してｉる鋳溢内に早い速度で鋳込み、鋳型
をその直後蓋で閉じ、引続き水平状−に揺動させ、この
状態でゆつ〈シとその長手軸線を中心にして運動させ、
しか４この場合着し一遠心力を作用させることなく鋳造
を行う公知の方法（西ドイツ特許２４３４８５０）を行
うことも可能である。仁の公知の方法にあっては、肉薄
の鋳ｍａ強−熱応力にさらされ、鋳履はし九がって短時
間後にはもう著しく伸びる。これによって、固化するイ
ンゴットと鋳型内壁との間に着しｉ相対運動が生じ、こ
れによシ横方向の割れが生じる。横割れは長さ対直径の
比率が大きければ大きい＃１ど大き−、鋳型の下方領域
Ｋｌける固化は長さ対直径の比率が大１１−ので、湯が
著しく遅く注がれる上方の領域よ）４極めて早く行われ
る。との時間と温度差状本質的に横割れを招く。

本発明の根底をなす課題は、長さ対直径の比率が１０＝
１以上であるインプットＫＴｏりても劉れの発生の恐れ
の一＆ｉインゴットの鋳造方法およびこの方法に適して
いる鋳型を造ることである。

ζ０Ｉｌ−は本発明・Ｋよシ以下のようＫして解決され
る。即ち、鋳造Ｏ際鋳ｍｍｏ上下に設けられ大部分を外
側から別々に冷却剤を、最下方の部分、に先ず鋳−込み
開始と共にしかも中゛１度の強度でも、って作用させ、
この最下方の部分の上方に存在する゛部分に時間間隔を
おｉて絖ｉて最上方部分ＫＮｉる１で強度を増大させて
鋳造工程の終ゐ直＊に紘強度が強くなる状態で作用させ
、固化ｌ１の間すべての鋳ａｍ部分を同＠ＩＫＫ強−強
度で冷却すること、およびインゴット０ｍ化が完全に終
了しかつ押出しを行う直ｔＩｉＫ冷却を中断することに
よって解決される。

上記の方法によって先ず、湯の冷却が一鋳Ｗ１の長さ全
体で見て一従来の鋳造方法におけるよ）も極めて均一に
行われる。このこと紘特に、長さ対直径の比率が１０＝
１よ）大きい場合に重畳であゐ、熱の導出は本発明によ
る冷却剤の配量によ〉方法技術的傘必ＩＩＫ応じて十分
に制御す為ことが可能である。ｔｋぜなら、肉薄な鋳履
の熱容量が無視し得るほど小さｉからである０本発明に
よ〉制御されかつ時間と強度とに応じてプログ２ふ化さ
れた冷却によ〕１部分的に相予賀する要件、即ちインゴ
ットの品質の保証、割れ発生のｍ４、鉤部からの容易１
に取出し、高ｉ生産性等を目指す要件が最適に均衡され
る。中空インゴットを造る際、本発明による方法は孔内
の異論のなｈａ面を達するのに、特に中空空間の同心的
な一様な形成にとって４Ｉに有利である。

鋳造工程の開始時にあ？て上方の鋳臘壁部分は冷却され
ずＫｉ！ｔ！り、最下方部分が中Ｉｆ＆の強度でも？て
冷却さるに過ぎな％／％仁との理由は、渦流が落下する
領域内におｉて鋳型壁に尚る湯飛散物を極端に冷却する
ことなく、この湯飛散−の完全な再接触を保証する目的
にある。更に本発Ｆ！ＡＫよる冷却の段階的な調節、の
意図するとζろは、これｋよ〉充填された錆層の領−に
おｉて鋳型壁が例えば湯の再−解に゛よシ損傷すること
が一避されることにあ−る０、更に、この段階的な冷却
の調節によシ下方領域内での同化の先進に抽抗すゐ作用
を起すことである。このよう表冷却を行う代ＪｌｌＫ最
下方の部分から最上方の部分べと熱導出を漸新的に増大
させることによＭＥ化層の一様化が達せられる。このむ
とは特′に大暑＊＊ｉｉを持つインゴットの際重要でｉ
る。

鋳込李工薯−始＊ｏｉｉ＋化工１中における高ｉ冷却強
ＩＩＬ紘生童性の増大に寄与すゐ、なぜなら、湯のイン
ゴットへの同化変形が最大の熱導出でもって加速される
からである。インゴットが完全に同化し、押出される直
前にあって既に冷却が中断さ１れてｉることＫよ）、イ
ンゴットから　゛後款出される熱が内薄Ｏ鋳塵を、固化
し九インゴットに比しＣｔの飾部が十分に延びを示す程
［０１１ｊｌｌＫ加熱し、１これによりインゴットの押
出しが容易に＆る０、　　　　　　　　　。

更に、インゴットを押出した後鋳型壁のすべて０１１分
を最大の強度でもって錆層手入れに適切なｉ１度範囲に
冷却するのが有利である。この場合冷却の制御線１例゛
えば液状の飾部剤を塗布しえ際飾部Ｏ残余の熱が、との
鋳瀝剤と共にもたらされ九本が完全に蒸発するのに十分
であるように行われる。この場合、鋳型の中央の長さ部
分が上方の端部部分および下方の端部部分よルも高１．
−１１１を有してｉることが考慮され、し九がって鋳型
のむの中央の部分を上方および下方の部分よ）も強く冷
却し、鋳型を手入れする場合でも鋳型壁ができる限シ一
様なｉ１１度を有するようにするのが有利である。

更に本発明は上記の本発明による方法を実施する丸めの
鋳１１にも関し、この錆層は以下のような特徴を有して
いる。即ち、肉薄の鋳型壁が場合によっては担持構造体
として役立つ冷却剤に対して密な構造の外套部によって
間隔を持ってＴｓｍされておシ、この場合分割部材がこ
のようにして形成され丸中間空間を上下に設ゆられ九冷
却室に一分割し、これらの冷却ｍＫ鋳錆層の部分を個別
に所属させ、かつ異つ大量の冷却剤を作用させることが
できるように構成したことＫある。このような鋳ＩＩＯ
場合、鋳型壁の一々の部分を極めて異り大弧＆および異
つ九かつ同じ時間で冷却することができ、したがって湯
もしくはインゴットからの熱の導出を正確に制御できる
。一 本発明の有利な実施形にあっては、分割部材およびこれ
に伜−冷却ｉｉ［ｓＰよび冷却されるべ龜飾部壁部分の
大龜さを個別に調節できる。この実施形の場合１分割部
材を外部から接近することのできる調節ＩＨｔにより外
套部と鋳型壁との間の中間室内て制御可能１に７ラツグ
様式の底部どして形成するのが有利である。

本発明の他の構成にあっては、冷却室は開閉可能なかつ
絞）可能な結合秦片および／又は結合開口を介して選択
的に互ｉに結合し合わされてｉる。これは、冷却の強度
を個別の部分に＄Ｐ−で制御可能であるようＫする丸め
の処置である。

特に、個々の鋳型壁部分の冷却媒体のための供給シよび
／又は導出導管の流過断両を開閉シよび＃ｊｌ可能に形
成するのも有利である０例えげ冷却媒体ＯＸ流導管を絞
ることＫよシ、轟該冷却富においてこの冷却室の上方に
存在してｉる冷却室に比して圧力を高めることができ−
１ま九これｋよシこの冷却室から万−起る両部分間め弁
封−な箇所を経て上記の圧力を高められた冷却室内に冷
却媒体が浸入することがない、このようｋして、個々の
冷却室間の正確な封隙を行う労力が節減され、しかもこ
の状態にあって冷却強度の調―可能性に心を患わす必Ｉ
Ｆ−な一０冷却強度は供給および／又状導出導管を絞る
仁とｋよって微細に変える仁とができる。

以下に添付図面Ｋｍ示した実施形につき本発明を詳説す
る。

第１図に紘横座標を異なる時間区分（ム〜ｌ）に分割し
九ダイ゛ヤグラムを図示しえ、縦座標には面積轟）、の
導出される熱を配した。ダイヤグラムは総じて、実際に
連続して繰返し行うことのできる錆層作業サイクルを示
している。鋳造作業は錆層が湯で満されて時間区分ムで
始められる。鋳証は例えば４つの冷却室に別たれる。

これ紘ダイヤグラムにおいて４つの曲線で明瞭ＫＷＩめ
られる。先ず冷却室１内でのみ電動が開始される。しか
し僅かな強′度で冷却が行われ名。

それずれ時間的にこの直後に冷却＊２ｅｓｓＩ−よび４
０領域内で一冷却が行われる。この場合冷却の強ｌ！紘
個々の冷却室内ＫＴｈいてそれぞれ明白な高まシを示し
て行く０時間区分１の領域内にお−て錆層は湯て満され
てお）、まだ実際ＫＷＩＩ直に起立しえ状−に１ｂＪ）
、一方鋳ｉｉｉ＃ｉ蓋で閉じられてｉる。との時間区分
にあっても個々め冷却室１〜４内の冷却紘異つ大弧度で
行われるが、しかし爽１１Ｋ・シ一定の強度に保たれる
。゛一時間隔１０ＪＩＪＩＩＫ＞ｈて、鋳型状本質的に
水平な位置に一倒゛される。この場合同時に鋳型゛はそ
の長手軸線を中心としてゆつく〕と同転し始められる。

符号Ｃで示したこの時間間隔の始ｔ）と共に、鋳蓋のす
べての冷却室１〜４内の冷−強度は最大に高められる。

しかも、先ず最も下着の冷却室Ｉ　Ｋｓ？Ｍて、次いで
この冷却室の上方に存在千る冷却室２，３および４内に
おいて履次Ｉ！１一時間間隔で−められる。最大の冷却
は時間間隔ＣＯ終期まで維持される。仁の場合飾部け１
転し続秒られる。しかし、この回転運動、を止める以前
ｋ、即ち時間間隔りの開始と共に冷却は完全に中断され
る。インゴットから後放出する熱に時間間隔り一杯にわ
たって肉薄の錆層を加熱する機会が与えられる。したが
って鋳Ｉｌ紘伸び、インゴットから離れる。このことは
時間間隔ｐの終期にお社るインゴットの押出しを容具に
する。

時間間隔１内で、先ず鋳聾のすべての冷却室１〜４が最
大０強度で冷却される。％に冷却媒体とは無関係に周辺
空気により端面およびカバーが附加的に冷却されるので
急速に冷却する上方および下方の冷却室１と４はこの最
後の冷却過程の終期におｉては中間の熱い状ＭＫｉｌま
ってｉる両冷却室２と３に対してなど強く冷却されなｉ
、引続いて冷却は中止される。これは、温度が鋳型の鋳
型手入れに最も好都合な温度になつ九際に行われる。次
いで手入れ作業が行われ、新しｉ鋳造作業サイクルが開
始される。

上記の実施例にあって、鋳型は４つの冷却室１〜４を有
してｉるに過ぎないが、ζＯ冷却室の数をそれ以上多く
も少（４することがで龜る。

第２図において符号５で比較的肉薄の鋳型壁を示し丸、
ヒの鋳型壁は湯で満される鋳型内部空間６を囲−して−
る、第２ＥＫあって杜、総体的に数メートルの長さにも
なる鋳型がその中央部にお−で縦断面図で示されて−る
に過ぎない、鋳型壁５は外套部７によって取囲まれてお
シ、この外套部は冷却剤に対して密に構成されてお）、
同時に鋳型壁Ｓの１．丸めの担持構造体として役立つ、
鋳型壁はねじ８を介して外套部７に支持されてお〕、こ
の外套部は鋳ＩＩＬ！壁の機−的な応力、特に湯の張夛
気或いは非鉄金属湯の際Ｏ相応する圧力によって誘起さ
れる応力の大部分を受賽する。ねじ８の鋳型壁５におけ
る接触両が小さ−ので鋳型壁から外套部７への熱伝達は
看過し得るはと僅かである。鋳型壁５０肉厚が僅かであ
ることから、鋳型壁の熱容量は僅かに過ぎず、その結果
縦方肉の割れを招く縁部領域内での湯の不都合な時間尚
早の固化が起ることがｔｋｈ。

７２ツグ様弐に形成され大分割部材９は外套部７の内側
にあシ、そζでリンク機構１０［よ〉固定されている。

調節ねじ！形成されてｉる　　−外部から接近するとと
のできる調節部材１１社７ツツプ様式の調節部材９の傾
斜を変えることを可能にする。即ち鋳型壁５の符号ｒで
示し大部分の変更を可能にする０、 このようＫして形成され九′冷却室１〜４の領域内にお
ｉて、冷却剤、例えば水はノズル１２を介して鋳１１１
１５　Ｋ対して噴射される。この冷却剤は導管１３を介
して供給される。この実施例の場合、冷却媒体である水
板外に第２の冷却媒体、即ち空気が導管１４を介して供
給される。

し九がりて水−空気混合物が冷却媒体として役立つ、供
給導管１３と１４内の弁１５と１６は、水量シよび空気
量ｉ調節することを可能にする・従って１え、同時に個
々の部分子の領域内の圧力と冷却強度の調節を可能にす
る。同様に弁１８を備えてｉる導出導管１７を介して、
冷却媒体は再び冷却室１〜４を去る。この場合弁１８の
絞〉と−きによ〉冷却室１〜４の内部の圧力と冷却強さ
と、が調節される。。

【図面の簡単な説明】

ｊ１１１！Ｉは本発−によ・る方法の熱７時間ダイヤグ
ラム、 第２９４紘零発１ｊｌＫよる鋳型の縦断Ｉｆｆ図、図中
符号 １〜４・・・冷却室 ５−・・鋳型壁 ７・・・外套部 ！・・・分割室 ！・・・部分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　金属インゴット、ビレット或いは類似物、４１に長
   さン直径の比率が１゜・１０も大き、い上記材料の丸め
   の薄肉の鋳型を冷却する丸めの方法ＫｓＰＭて５、鋳造
   の殿鋳履壁の上下に設妙られ色部分を外側から別々に、
   冷却剤を、最下方の部分に先ず鋳込み開始と共和しかも
   中ｌ！度の強度でもって作用させ、この最下方の部分の
   上方に存在する部分Ｋｉｔ間間隔をおｉて続ｉて最上方
   部分に至るまで強度を増大させて鋳造工程の終る直＠に
   は強度が強くなる状部で作用させ、固化工程の間すべて
   の鋳鳳壁部分を同＠度に強い強度で冷却すること、・　
   およびインゴットの同化が完全に終了しかつ押出しを行
   う直前に冷却を中断することを譬黴とする上記方法。 ′２　インゴットを押出し先後、鋳蓋壁のすべての部分
   を最大の強度でもって鋳渥手入れに好都合な１１度範１
   ｍ１Ｋまで冷却する、特許請求のｔｍｍ第１項に記載の
   方法。　　　　　　　　。 五　肉薄の鋳Ｗ（５）が場合によりては担持・構造体と
   して働く冷却剤に対して豐に構成された外套部（７）Ｋ
   よって間隔を４って囮、縄、されてシ〉１、分割部材（
   ９）がこのようｋして形成された中、間空間を互％／％
   に上下に位置する冷却室−（１〜４）Ｋ分割し、所属す
   る錆層壁（５）の部分（ν）２５１Ｅこれらの冷却室に
   個別化されてお夛、かつ異なり量の冷却剤で冷却作用が
   行われるよ５に構成されてｉるこ七を＊＊とする曽配譬
   許請求の輯囮菖１項に記載の方法を実施するＯＫ使用さ
   れる錆層、５ ４　分割要素（９）と冷却Ｗ１（１〜４）および冷却さ
   れるぺ自鋳瀝壁部分（Ｆ）の大きさが個別に調節可能で
   ある、鋺Ｉｌｅ％許請求の範ａｐｅｓ項に記載Ｏ鋳蓋。 （５）　　分割要素（９）がフラップ様式の底部とじて
   形成されておシ、この分割要素が外套部（７）と鋳ｍ１
   ｌｌ（５）との間の中間空間内で外部から接近し得る調
   節要素θ１）　Ｋよ蚕調節可能である、ａＩｅ４１１許
   請求の範囲第４項に記載の錆層−４冷却ｗ１（１〜４）
   が開閉かり絞シ可能な結　４合導管および／又は結合開
   口を介して互−に結合し会されている、特許請求の範囲
   第３項からｇｓ＊までのうちの−ずれか一つに記載の鋳
   蓋。 １　個々ｅ１ｍ壁部分（１）の冷却媒体のための供給お
   よび／１紘導出導管（１５，１４，１７）の流過断Ｗｉ
   が開閉シよび絞〉可能であるように構成されてらる、特
   許請求の範！８１１Ｅ５項から第６項までのうちのかず
   れか一つに記載の鋳型。