JPS5935865A - 電磁的金属鋳造方法及びその装置 - Google Patents
電磁的金属鋳造方法及びその装置Info
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- JPS5935865A JPS5935865A JP58132637A JP13263783A JPS5935865A JP S5935865 A JPS5935865 A JP S5935865A JP 58132637 A JP58132637 A JP 58132637A JP 13263783 A JP13263783 A JP 13263783A JP S5935865 A JPS5935865 A JP S5935865A
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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
- B22D11/01—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces
- B22D11/015—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces using magnetic field for conformation, i.e. the metal is not in contact with a mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は封入磁界（ｃｈａｍｐ ｄｅ ｃｏｎｆｉｎｅ
ｍｅｎｔ）とは異なる磁界を少くとも１つ作用させる電
磁的金属鋳造法に係る。
ｍｅｎｔ）とは異なる磁界を少くとも１つ作用させる電
磁的金属鋳造法に係る。
鋼鉄インゴット又はアルミニウムインゴットを電磁的鋳
造により形成し得ることはフランス特許第１．５０９．
９６２号によって既に知られている。
造により形成し得ることはフランス特許第１．５０９．
９６２号によって既に知られている。
この技術は環状誘導子を用いて溶融金属柱の周囲に交番
電磁界を発生させようというものであるが、このような
磁界の作用下では金属内に求心力が生じるため金属は流
動（５ｔａｌｅｍｅｎｔ）せずに特定の幾何学的形態を
もつことになる。
電磁界を発生させようというものであるが、このような
磁界の作用下では金属内に求心力が生じるため金属は流
動（５ｔａｌｅｍｅｎｔ）せずに特定の幾何学的形態を
もつことになる。
このようにして封入された金属（ｍｅｔａｌ ｃｏｎｆ
ｉｎｅ）を適切な冷却剤によシ冷却すればその金属は前
記の磁界によって課せられた形状に従い凝固する。
ｉｎｅ）を適切な冷却剤によシ冷却すればその金属は前
記の磁界によって課せられた形状に従い凝固する。
従来の鋳造法と異なりこの場合の凝固は型壁面との接触
によって行なわれるのではなく固体材料と一切接触せず
に行なわれる。
によって行なわれるのではなく固体材料と一切接触せず
に行なわれる。
このようにすると一般により良い表面状態を有するイン
ゴットが得られ、場合によってはこれらインゴットを表
面側シ処理（ｓｃａｌｐａｇｅ）の如き特別の表面処理
にかけずに直接変形加工するとともできる。
ゴットが得られ、場合によってはこれらインゴットを表
面側シ処理（ｓｃａｌｐａｇｅ）の如き特別の表面処理
にかけずに直接変形加工するとともできる。
しかし乍ら前述の技術には欠点がないわけではない。実
際、前記の封入電磁界は渦を発生させ液体金属を過度に
攪拌することが判明した。この現象は冷却中の結晶化過
程を不安定にするため構造が不均質になると共に粒子の
形状が不揃いになる。
際、前記の封入電磁界は渦を発生させ液体金属を過度に
攪拌することが判明した。この現象は冷却中の結晶化過
程を不安定にするため構造が不均質になると共に粒子の
形状が不揃いになる。
この現象はまたインゴットの表面にピンホールを発生さ
せるがその原因の一部は金属を被覆する酸化物膜が崩壊
してまだ液体状である金属全体にこの膜の粒子が放散す
ることにおる。
せるがその原因の一部は金属を被覆する酸化物膜が崩壊
してまだ液体状である金属全体にこの膜の粒子が放散す
ることにおる。
本出願人はこの電磁的鋳造法の利点を念頭におきながら
前述の欠点を除去する方法を追求してきた。
前述の欠点を除去する方法を追求してきた。
多くの実験を行なった結果本出願人は封入可変磁界とは
異なる磁界を少くとも１つ作用させて鋳造する方法を開
発するに至った。
異なる磁界を少くとも１つ作用させて鋳造する方法を開
発するに至った。
この方法は定常磁界と適切な振動数をもつ可変磁界とを
同時に作用させることによυ未凝固金属内部に放射状の
振動を起こすと共に前述の攪拌を制限するという特徴を
もつ。
同時に作用させることによυ未凝固金属内部に放射状の
振動を起こすと共に前述の攪拌を制限するという特徴を
もつ。
電磁的鋳造法では液体金属の封入保持を通常５００乃至
５０００ヘルツの周波数をもつ交流が流れる環状誘導子
によ多発生する電磁界の作用によって行なう。供給装置
によって導入された後、鋳造すべきインゴットとほぼ同
じ断面積をもち且つ該インゴットと同軸であるスクリー
ン（ｅｃｒａｎ）の下方部から柱状に流出する液体金属
に、この誘導子が作用する。
５０００ヘルツの周波数をもつ交流が流れる環状誘導子
によ多発生する電磁界の作用によって行なう。供給装置
によって導入された後、鋳造すべきインゴットとほぼ同
じ断面積をもち且つ該インゴットと同軸であるスクリー
ン（ｅｃｒａｎ）の下方部から柱状に流出する液体金属
に、この誘導子が作用する。
この作用は封入効果をもたらすばかυでなく、イ車
ンゴットの軸を通りこの軸から離れてみると下方向に方
向付けられている平面内で回転運動をインゴット周縁部
の液体金属に与える効果をも有する。
向付けられている平面内で回転運動をインゴット周縁部
の液体金属に与える効果をも有する。
本発明の方法では未凝固金属内部に放射状の振動を起こ
すと共に攪拌を制限すべく定常磁界と適切な振動数をも
って変化する可変磁界とを同時に作用させる。
すと共に攪拌を制限すべく定常磁界と適切な振動数をも
って変化する可変磁界とを同時に作用させる。
該定常磁界はほぼ垂直の方向を有し直流環状コイルによ
って発生する。このコイルは０．５テスラ未満の値を得
るに十分な巻数を有しておυ、水平断面が前記スクリー
ンの断面にほぼ等しく、核スクリーン上方でインゴット
の軸と同心的に配置される。該磁界は環状鉄芯を該コイ
ル内部に具備すれば変化し得る。
って発生する。このコイルは０．５テスラ未満の値を得
るに十分な巻数を有しておυ、水平断面が前記スクリー
ンの断面にほぼ等しく、核スクリーン上方でインゴット
の軸と同心的に配置される。該磁界は環状鉄芯を該コイ
ル内部に具備すれば変化し得る。
この定常磁界の作用と封入磁界の作用とが結合するとそ
れだけで表面状態と構造とに有利な効果が生じ且つ鋳造
製品の皮質部分の金属が均質になる。
れだけで表面状態と構造とに有利な効果が生じ且つ鋳造
製品の皮質部分の金属が均質になる。
しかし乍ら本発明では放射状に振動を起こし且つ攪拌を
制限すべく定常磁界のみならず適切な振動数のη電磁界
をも使用する。
制限すべく定常磁界のみならず適切な振動数のη電磁界
をも使用する。
インゴットの軸と平行なこの可変磁界は低周波数即ち５
乃至１００ヘルツの交流が流れるコイルによって発生す
る。該交流の周波数は一般的には工業周波数５０ Ｈｚ
にすると便利である。
乃至１００ヘルツの交流が流れるコイルによって発生す
る。該交流の周波数は一般的には工業周波数５０ Ｈｚ
にすると便利である。
このコイルもやはシ環状であり、前述の直流コイル内部
で前記スクリーンと該直流コイルとの間の境界線部分に
位置する中間の高さに該直流コイルと同心的に配置され
る。前記スクリーンに直接交流を流せば該スクリーン自
体が可変磁界発生手段となるためその場合は該交流コイ
ルを省略し得、その方が直流コイル内への鉄芯導入は容
易である。
で前記スクリーンと該直流コイルとの間の境界線部分に
位置する中間の高さに該直流コイルと同心的に配置され
る。前記スクリーンに直接交流を流せば該スクリーン自
体が可変磁界発生手段となるためその場合は該交流コイ
ルを省略し得、その方が直流コイル内への鉄芯導入は容
易である。
使用周波数が低周波数であるという理由からコイル又は
スクリーンによって生じた前記可変磁界は液体金属全体
に亘って電磁作用を及はし、その結果該金属の回転運動
が封入磁界の場合のようにインゴット周縁近傍に留まる
ことなくインゴットの軸に至るまで広がる。加えて、こ
の回転運動は封入磁界の場合と逆の方向に行なわれるた
め、この拮抗効果によシ、従来の電磁的鋳造法に見られ
た渦及び攪拌の規模が縮小される。
スクリーンによって生じた前記可変磁界は液体金属全体
に亘って電磁作用を及はし、その結果該金属の回転運動
が封入磁界の場合のようにインゴット周縁近傍に留まる
ことなくインゴットの軸に至るまで広がる。加えて、こ
の回転運動は封入磁界の場合と逆の方向に行なわれるた
め、この拮抗効果によシ、従来の電磁的鋳造法に見られ
た渦及び攪拌の規模が縮小される。
従ってこの電磁作用はインゴット断面全体に広がりその
結果粒子が細かくなると共に結晶化がより均一になる。
結果粒子が細かくなると共に結晶化がより均一になる。
更にこれと関連して洞内の金属移動速度が低下し且つ酸
化物膜の崩壊現象が完全には消滅しないものの金属中へ
該膜の粒子を放散させることがなくなるためピンホール
現象も減少する。
化物膜の崩壊現象が完全には消滅しないものの金属中へ
該膜の粒子を放散させることがなくなるためピンホール
現象も減少する。
可変磁界は更に別の機能も果たし、例えば金属中に同心
円状の力線をもつ誘導電流を発生させる。
円状の力線をもつ誘導電流を発生させる。
定常磁界の作用とこの誘導電流の作用とが結合すると該
可変磁界の振動数に等しい振動数Ｎをもつ力が半径方向
に発生する。
可変磁界の振動数に等しい振動数Ｎをもつ力が半径方向
に発生する。
同様にして、いずれも振動数Ｎをもつ可変磁界と誘導電
流との相互作用によっても半径方向に可変力が生じるが
この力の振動数は２Ｎである。
流との相互作用によっても半径方向に可変力が生じるが
この力の振動数は２Ｎである。
これら強制振動は粒子微細化効果を有する。
本発明の一変形例として可変磁界を１００ヘルツを越え
る周波数の交流が流れるコイルによって発生させること
もできる。この場合は周波数の値が大きい程金属中への
電磁界浸透度が制限されるため定常磁界と誘導電流との
協働作用が著しく減少し強制振動は実質的に存在しない
。ところが共鳴現象を利用するとこの場合でも振動効果
が得られる。即ち、鋳造製品の寸法と鋳造速度と使用す
る合金の種類とに応じて液体金属、形成中の樹枝状結晶
又は固体金属塊には固有振動数が存在する。
る周波数の交流が流れるコイルによって発生させること
もできる。この場合は周波数の値が大きい程金属中への
電磁界浸透度が制限されるため定常磁界と誘導電流との
協働作用が著しく減少し強制振動は実質的に存在しない
。ところが共鳴現象を利用するとこの場合でも振動効果
が得られる。即ち、鋳造製品の寸法と鋳造速度と使用す
る合金の種類とに応じて液体金属、形成中の樹枝状結晶
又は固体金属塊には固有振動数が存在する。
その値は計算又は適切な検出装置を用いて推定し得、こ
れら基本振動数又は調和振動数の値に可変磁界の振動数
を調整すると共鳴振動が発生するのである。この振動も
粒子微細化に著しい効果を発揮する。
れら基本振動数又は調和振動数の値に可変磁界の振動数
を調整すると共鳴振動が発生するのである。この振動も
粒子微細化に著しい効果を発揮する。
この場合可変磁界を発生させるのに必ずしも特別のコイ
ルを使用する必要はない。何故なら特定条件下では封入
電磁界自体からこの共鳴現象を得ることもできるからで
ある。
ルを使用する必要はない。何故なら特定条件下では封入
電磁界自体からこの共鳴現象を得ることもできるからで
ある。
本発明がより良く理解されるよう以下添付図面に基づき
詳細な説明を行なう。
詳細な説明を行なう。
第１図は上方部２がまだ液体状である金属インゴット１
を示している。該インゴットは誘導子３とスクリーン４
と冷却装置５とで包囲されており、この誘導子３が発生
する封入電磁界によって液体金属中に渦６が生じている
。
を示している。該インゴットは誘導子３とスクリーン４
と冷却装置５とで包囲されており、この誘導子３が発生
する封入電磁界によって液体金属中に渦６が生じている
。
第２図には第１図の手段に本発明の手段即ち直流コイル
７と交流コイル８とを加えた装置が示されている。この
場合は該交流コイル８によって生じる磁界が金属を軌道
９に従い循環させる一方、半径方向の振動も符号１ｏの
如く発生する。
７と交流コイル８とを加えた装置が示されている。この
場合は該交流コイル８によって生じる磁界が金属を軌道
９に従い循環させる一方、半径方向の振動も符号１ｏの
如く発生する。
本発明は次の実施例によシ更に良く理解されよう。
Ｉ Ｋｙ ／ ）ンの割合でアルミニウムを含むアルミ
ニウム合金２０２４をＡＴ５Ｂで精製した後５１３５（
ｌｕ＋のビレットに鋳造した。第１部分は２８ボルトの
電圧と４９００ アンペアの電流強さとの下で生じる
振動数２０００ヘルツの封入磁界を作用させて鋳造した
。第２部分には本発明の方法を適用した。即ち２４ボル
トの連続電圧下でスクリーン上方に配置された環状コイ
ルに１７，５００アンペアターンの電流を流して０．０
４テスラの定常磁界を発生させ、該コイル内部で該スク
リーンと同一の高さに配置された別のコイルに７５ボル
トの電圧下で ３８００アンペアターン、５０ヘルツの
電流を流して可変磁界を発生させた。
ニウム合金２０２４をＡＴ５Ｂで精製した後５１３５（
ｌｕ＋のビレットに鋳造した。第１部分は２８ボルトの
電圧と４９００ アンペアの電流強さとの下で生じる
振動数２０００ヘルツの封入磁界を作用させて鋳造した
。第２部分には本発明の方法を適用した。即ち２４ボル
トの連続電圧下でスクリーン上方に配置された環状コイ
ルに１７，５００アンペアターンの電流を流して０．０
４テスラの定常磁界を発生させ、該コイル内部で該スク
リーンと同一の高さに配置された別のコイルに７５ボル
トの電圧下で ３８００アンペアターン、５０ヘルツの
電流を流して可変磁界を発生させた。
その結果該ビレットの第２部分には樹枝状等軸粒子（ｇ
ｒａｉｎｓ ｅｑｕｉａｘｅｓ ｄｅｎｄｒｉｔｉｑｕ
ｅｓ）のみが存在し、第１部分には同じく等軸ではある
が樹枝状結晶をもたない粒子が存在することが判明した
。
ｒａｉｎｓ ｅｑｕｉａｘｅｓ ｄｅｎｄｒｉｔｉｑｕ
ｅｓ）のみが存在し、第１部分には同じく等軸ではある
が樹枝状結晶をもたない粒子が存在することが判明した
。
粒子数は８倍になっていたが、表面状態は第２部分の方
が遥に秀れ、ピンホールも粗さもなかった。
が遥に秀れ、ピンホールも粗さもなかった。
本発明はよυ良い構造とよｐ良い表面状態とを同時に有
する鋳造製品を得るべく金属及び合金をプレート、ビレ
ット、インゴット等々に電磁的鋳造する場合に使用し得
る。
する鋳造製品を得るべく金属及び合金をプレート、ビレ
ット、インゴット等々に電磁的鋳造する場合に使用し得
る。
第１図は先行技術による電磁的鋳造装置をインゴットの
軸を通る垂直面によって切断した断面図、第２図は本発
明の装置を示す第１図と同様の断面図である。 １・・・金属インゴット、 ２・・・液体金属、 ３・・・誘導子、 ４・・・スクリー／、 ５・・・冷却装置、 ６・・・渦、 ７・・・直流コイル、 ８・・・交流コイル、 １０・・・半径方向振動。 ｕ１Ｍ人了□１ユξニウム・・ζン半
軸を通る垂直面によって切断した断面図、第２図は本発
明の装置を示す第１図と同様の断面図である。 １・・・金属インゴット、 ２・・・液体金属、 ３・・・誘導子、 ４・・・スクリー／、 ５・・・冷却装置、 ６・・・渦、 ７・・・直流コイル、 ８・・・交流コイル、 １０・・・半径方向振動。 ｕ１Ｍ人了□１ユξニウム・・ζン半
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）未凝固金属内に放射状の振動を発生させ且つ該金
属の攪拌を制限すべく鋳塊鋳型内で凝固中の金属に封入
電磁界とは異なる磁界を少くとも１つ作用させる電磁的
金属鋳造法であって、定常磁界と適切な振動数の可変磁
界とを同時に作用させることを特徴とする方法。 （２）定常磁界が０．５テスラよシ小さい値を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （３）定常磁界が鉄芯の存在によシ変化することを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （４）可変磁界が５乃至１０００００ヘルツの振動数を
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
方法。 （５）可変磁界が封入磁界であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 （６）可変磁界が封入磁界とは異なる磁界であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （力 可変磁界の振動数が１００乃至Ｚｏｏ ０００−
ψツの場合は液体金属、形成中の樹枝状結晶、又は固体
金属腕の固有振動数と共鳴するような振動数値を選択す
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法
。 （８）下部が液体金属レベルの上方に位置するよう配置
された環状コイルによって定常磁界が発生することを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （９）下部が液体金属レベルの上方に位置するよう配置
された環状コイルによって可変磁界が発生することを特
徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8213220A FR2530510B1 (fr) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | Procede de coulee electromagnetique de metaux dans lequel on fait agir au moins un champ magnetique different du champ de confinement |
| FR8213220 | 1982-07-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935865A true JPS5935865A (ja) | 1984-02-27 |
| JPH0160337B2 JPH0160337B2 (ja) | 1989-12-22 |
Family
ID=9276427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58132637A Granted JPS5935865A (ja) | 1982-07-23 | 1983-07-20 | 電磁的金属鋳造方法及びその装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | USRE32529E (ja) |
| EP (1) | EP0100289B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5935865A (ja) |
| AT (1) | ATE16771T1 (ja) |
| AU (1) | AU570210B2 (ja) |
| CA (1) | CA1203069A (ja) |
| DE (1) | DE3361420D1 (ja) |
| FR (1) | FR2530510B1 (ja) |
| SU (1) | SU1416050A3 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2530510B1 (fr) * | 1982-07-23 | 1985-07-05 | Cegedur | Procede de coulee electromagnetique de metaux dans lequel on fait agir au moins un champ magnetique different du champ de confinement |
| FR2570304B1 (fr) * | 1984-09-19 | 1986-11-14 | Cegedur | Procede de reglage du niveau de la ligne de contact de la surface libre du metal avec la lingotiere dans une coulee verticale |
| US5246060A (en) * | 1991-11-13 | 1993-09-21 | Aluminum Company Of America | Process for ingot casting employing a magnetic field for reducing macrosegregation and associated apparatus and ingot |
| CH688129A5 (de) * | 1992-10-06 | 1997-05-30 | Alusuisse Lonza Services Ag | Giessmaschine fuer das vertikale Stranggiessen in einem Magnetfeld. |
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