JPS60127059A - リチウム含有軽金属合金の連続鋳造法 - 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】 （背景） 本発明は、高強度軽金属合金の連続鋳造およびアルミニ
ウムーリチウム合金などのリチウム含有合金の連続鋳造
に関する。

高強度軽金属合金を連続鋳造して大型寸法の合格インゴ
ットとするプロセスは冷却法により異なる。大型インゴ
ットには、厚さが約６インチより大きい断面積を有する
インゴット（例えば圧延機素材用矩形インゴット）ある
いは直径が約６インチより大きいインゴット（例えば鍛
造または押出し用の円形インゴット）が含まれる。大断
面インゴットが次に圧延されるときに、不所望な脆化あ
るいは低強度組織、例えばコーナー亀裂もしくは表面亀
裂などが生成されるインゴットの傾向は冷却法および速
度によって影響される。

通常、高強度軽金属の大型インゴットは連続もしくは半
連続の直接チル鋳造により水冷却剤を用いて製造されて
いる。水冷鋳型内で形成される、凝固表面を有する連続
インゴットの芯はまだ溶けている。鋳型を通過後に熱い
凝固インゴット表面に直接水が放出されて直接チル冷却
が行われる。

次に水は熱を抽出した後にインゴットから離れすなわち
落下する。この水をプールあるいは鋳造ビット内の溜り
に捕集するのが典型的である。

しかしながら、浸出（ｂｌｅｅｄ−ｏｕｔｓ）がときど
き起こって、溶融金属がインゴット芯からインコゝット
の凝固壁部もしくは殻を通って流れ出し、そして液体金
属が水と直接接触するに至る。このような浸出はインゴ
ットの寸法が大きくなるとさらに苛酷になる。鋳造ビッ
ト内の鋼もしくはコンクリートの表面ＶＣＴａｒｓｅｔ
　（例えばコールタールエポキシ）もしくは同等の保護
被偵を塗布して、ピ、ット内に流入する水および溶融金
属にこれらの表面が露出されないようにしている。Ｔａ
ｒｇｅｔによると爆発に対する保護は効果的になる。

リチウム含有合金は航空機厚板、薄板、鍛造品および押
出品などの高度技術・＼の適用にかなりの成果が見込ま
れている。アルミニウムーリチウム合金などのリチウム
含有軽金属合金は、その密度が低く、強度が高く、弾性
率が高く、そして破壊靭性が高いという理由によって高
度の評価を得ている。これらの材質特性を組合せると大
型の商業定期旅客機のＭ量を６トン以上も少なくするこ
とができる。このようにして重量を節減すると典型的な
一年の運航中に２２ｏ、ｏｏｏガロン以上の燃料消費を
節約することができる。

しかしながら、処理技術が、厚板および薄板などを用い
てリチウム含有合金を大規模に応用することを本格的に
進展させるためのかなりの障害となっている。すなわち
処理技術の問題のために、大型の厚板あるいは薄板を、
圧延などで、成形ができる十分に大きなインゴットを製
造することができていない。

（発明の序説） アルミニウムーリチウム合金などのリチウム含有合金の
場合には連続鋳造中に浸出が起こジ、この結果溶融金属
が水と接触して激しい爆発の危険性がかなシ高いことが
わかってｂる。

従来のアルミニウム連続鋳造において爆発を防止するた
めに鋳造ビットに使用されているＴａｒｓｅｔ被覆は、
アルミニウムーリチウム合金の爆発に対する保護が不十
分であることがわかった。アルミニウム合金を水から保
護するために従来使用されている保護被覆のいずれも大
型寸法のアルミニウムーリチウム合金インゴットに対し
て派生して起こる爆発を保護し得ないものである。

本発明の目的は高強度軽金属合金より比較的大型寸法の
インゴットを形成することである。

本発明の他の目的は高強度軽金属合金から連続鋳造イン
ゴットを形成するとともに、そのインゴットのデンドラ
イトアーム間隔を高強度、良好な破壊靭性、高い弾性率
を与えうるものとし、さらに圧延厚板および薄板、鋳造
物、あるいは押出品などの大型軽量構造物に製作できる
ようなインゴットを提供することである。

本発明の他の目的は従来の連続鋳造プロセスと同様に安
全な方法でリチウム含有合金から連続鋳造インゴットを
形成することである。

本発明のさらに別の目的は、高品質リチウム含有合金イ
ンゴットを大規模で形成するとともに、井核発生による
高い熱伝達とともに体のより低い対流熱伝達によってイ
ンゴットの割れ傾向を低下することを含む急冷によって
爆発を避けることにある。

（発明の概要） 本発明は、固体殻を有する連続インゴットを形成するの
に十分にリチウム含有合金を冷却し、そして、有機冷却
剤で直接チルすることによって前記インゴットを冷却す
ることを含むリチウム含有合金の連続鋳造方法を提供す
る。

一態様においては前記有機冷却剤は、水分官有童が予め
足められた量未満のエチレングリコールを含む。

好ましい冷却剤は約２５容量係未満、好ましくはｌＯ係
未満の水を含むエチレングリコールである。本発明の方
法は冷却剤を再循環しそしてその水分含有量を制御する
ことを含む。

さらに本発明は、その方法により製造された連続鋳造イ
ンゴットであって高強度軽金属合金の直接チル冷却によ
り形成され、また−態様によると、エチレングリコール
などの改質炭化水素で直接チル冷却された連続鋳造イン
ゴットを提供する。

（具体的な記述） 第１図＆、リチウムを含有するアツベニウム合金を鋳造
するために適用された模式的装置により本発明を説明す
る。約１３２０°Ｆの溶融金属がライン２を通ってまた
直接チル鋳造装置４を介Ｉ−てインゴット８の内部６に
通過せしめられる。内部６は溶融プールを含むものであ
ってその固相線１０は初期には凝固殻１２として、例え
ば約１１００°Ｆのオーダーの固相温度にて形成される
ものである。

１４は、冷却剤を熱的接触に至らせるに適した鋳造装置
４に１１００°Ｆより実質的に低い温度で冷却剤を通過
させるラインである。熱的接触には、溶融金属６が殻１
２として連続的に鋳造されるように鋳型表面（図示せず
）から熱伝達を行う方法が含まれるがこれに限定される
ものではない。

１９はインゴット８０台２１を形成すべく鋳造装置（図
示せず）の下方の位置に引抜かれ、連続鋳造プロセスを
可能とする、京＃ダミーブロックである。直接チルによ
ってインゴット８が冷却されている間に殻１２の厚さは
成長する。第１図は直接チル原理を用いる縦型の連続も
しくは半連続鋳造プロセスを図解している。本発明のプ
ロセスおよび冷却剤並びにこれによって形成された製造
物は水平連続鋳造法もしくは他の方向に金属を流す直接
チル法にも適用可能である。本発明のプロセスに含まれ
るべき種々の実施態様の記載は、次の米国特許明細書Ｕ
、　Ｓ、　２，３０１．０２７　；　Ｕ、Ｓ、３．２８
６，３０９　：Ｕ、Ｓ、３，３２７，７６８　：　Ｕ、
Ｓ、３，３２９，２００　：　Ｕ、Ｓ、３，３８１，７
４１　；Ｕ、Ｓ、３，４４１．０７９　：　Ｕ、Ｓ、３
，４５５，３６９　：Ｕ、Ｓ、３，５０６，０５９　：
及びＵ、　Ｓ、　４，１６６，４９５　に見出されるの
でこれらを引用として本発明の開示とする。

第１図に図解されている実施態様では、例えば約１２０
°Ｆの温度で冷却剤を、連続的に形成されつつあるイン
ゴットの殻１２の表面に適用している。より高い冷却剤
の温度も適用可能であるが、その限界は、熱伝達減小に
より制限されまた、リチウム含有合金の場合には冷却剤
内の蒸気圧が高くなることに起因する火災の危険が高く
なることによっても制限される。例えば、エチレングリ
コールを含む冷却剤組成物は約１８０’Ｆ以上の温度で
使用可能であるが、約１３０’Ｆ例えば約１２０’Ｆの
より低い温度が安全考慮の面から好ましい。

１２０下から１８０°Ｆになると蒸気圧がかなり高まる
ことに伴って火災の危険が多くなる。他の冷却剤組成物
についても同様に冷却剤の温度は実質的な火災危険温度
未満に保つのがよい。−矢印２０はインゴットの凝固表
面から流れ落ちる冷却剤の流れを示すものであって、冷
却剤は直接接触あるいは直接チルによってインゴ、ット
８を冷却する。加温された冷却剤は鋳造ピ、７トに落下
してインゴットから分離され、この鋳造ビ、ｙトで冷却
剤はプールもしくは溜り２２として捕集される。冷却剤
は溜り２２からライン１５ＶＣ再循環されてライン１４
に合体する。ライン１５に入る冷却剤から鋳型潤滑剤な
どの油を分離するために油分離器（図示せず）を附加す
ることができる。

鋳造装置４が鋳型（図示せず）を合１体しているときに
は、ひまし油などの鋳型潤滑剤を鋳型の鋳造表面に適用
して、鋳型と第１図で１２で示されているような移動中
の薄いインコゝット殻との間の摩擦を低下せしめる。さ
もなくば、連続的に形成されてい−るインゴ、ットは鋳
型表面で裂開することがある。このような裂開（ｔｅａ
ｒｓ）は溶融金属の浸出を容易にし冷却剤と溶融金属が
直接接触することになるので裂開は避けるべきである。

第２図において、加温された冷却剤は鋳造ビ′、ット内
でプールまたは溜り２２に集められている。

冷却剤溜り２２の好ましい深さは約５フイートである。

加温された冷却剤の冷却を二次冷却剤を用いる熱交換に
よって行うことができる。加温された一次冷却剤は溜り
２２からライン２３ｖＣ通過しそしてポンプ２４によっ
てライン２５を通して熱交換器２６に引き上けられる。

熱交換器において、加温された一次冷却剤は、２８で熱
交換器に入りライン３０に出る水などの二次冷却剤によ
って間接熱交換により冷却される。冷却された一次冷却
剤はライン２７および３１を通って溜り２２に再循環さ
れそして連続鋳造プロセスに再度使用される。

例えばエチレングリコールなどの好ましい鋳造冷却剤の
ある種のものは吸湿性であるので、常圧条件下にさらさ
れた場合などでも水分が冷却剤中に蓄積するであろう。

冷却剤の水分含有量の制御を行って好ましい値の範囲、
例えば冷却剤内の水含有量の予め設定された範囲を維持
するようにする必要がある。

例えばエチレングリコールなどの吸湿性鋳造冷却剤のあ
る種のものはひまし油などの普通に使用されている鋳造
潤滑剤のある種のものと不混和性である。ひまし油ある
いはその他の不混和性潤滑剤のバリヤ一層３４を例えば
浮かばせるなどして溜υ内の冷却剤上に設けて、このバ
リヤ一層３４はエチレングリコールが水分を吸収するこ
とに対する実質的不透過性バリヤーとして作用させるこ
とができる。

水分含有量の制御は例えば工業的に入手しうる屈折計を
用いて屈折率を決定するなどして水分を監視することを
含む。例えばライン２７内にて再循環される冷却剤ある
いはライン２９にて初めて加えられるかあるいは補充さ
れる冷却剤をライン３１１Ｃて屈折計３２に通過させ、
それからライン３３にて鋳造ビット内の溜り２２に供給
する。

鋳造の最中に何らかの水分吸収を防止しまた溜りの中に
冷却剤を保持することは実際的ではないから多種の乾燥
技術によって冷却剤を乾燥することができる。適切な乾
燥技術の一例には空気ある　・いは不活性すなわち非反
応性の乾性ガスなどの乾性散布流体を用いて散布するこ
とが含まれる。好ましくは転路バルブ３５を付勢主本字
丼芒キしてライン３６の中の冷却剤を電気加熱器などの
加熱器３８を通して冷却剤の温度を高めて加熱を行うこ
とと散布を結合させる。冷却剤から除去すべき水の量が
多い場合には一気圧で少なくとも約２００°Ｆを越える
温度好ましくは２ＪＯ？を越える温度に冷却剤の温度を
高める。圧力がさらに高くなるとより高温が必要になる
であろう。例えばエチレングリコールを冷却剤として使
用する場合は、少なくとも２００°Ｆと特定された温度
を越える温度好ましくは２１０°Ｆを越える温度で散布
を行うとグリコール内のかなり多量の水分が除かれるで
あろう。

冷却剤が上述の好ましい温度に達したときに、例えば好
ましくは約−２０℃未満の低い露点を有する乾燥空気を
鋳造ビットの底にあるライン４０（第２図）から、乾燥
空気などの流体を冷却剤中に導入しうる散布機４２を通
して導入する。乾燥空気が水分を帯びた冷却剤を通過す
ると、分圧の相違によって水分は空気に拡散し、そして
冷却剤は乾燥される。

第２図に示された散布機は鋳造ビット内に位置している
。この配置によると、鋳造ビットとは別個の散布溜り（
図示せず）に配置するよりも冷却剤への散布は多くなる
。他方鋳造ビットとは別個の散布溜りによると鋳造を行
いながら連続的に散布を行う段階が容易に実施される。

このような連続散布装置では加温された冷却剤をさらに
加熱し、散布しそして次に鋳造装置へ導入する前に冷却
することを、直接チル鋳造継続中に行うことができる。

リチウムの含有量が約１．２重毎・係のオーダーのアル
ミニウムーリチウム合金（アルミニウムアソシエーショ
ン合金２０２０　）は従来水ですなわちほぼ１００％の
水で直接チル冷却され連続鋳造インゴットに鋳造されて
いた。しかしながら約１．５乃至２重８％以上のわずか
にリチウムの量が高いリチウム含有溶融アルミニウム合
金は水と直接接触した場合には、激しい反応すなわち爆
発を伴いながら反応を起こし、連続直接チル鋳造プロセ
ス中に浸出が起こることがある。

本発明の方法はこのような激しｂ反応を避けそして直接
チル段階におりて有機冷却剤でインゴットを冷却する。

殻形成冷却剤として使用可能な水に関しては、殻に溶融
金属を形成することとは別個に且つ離れて水を保つなら
ば且つまたリチウム含有合金を直接チルによシ冷却する
ために後で水可能である。例えば溶融リチウム含有合金
とは接触しない鋳型冷却剤として水を使用することがで
きる。

さらに、リチウム含有合金を直接チル鋳造する場合には
爆発反応を避けるため有機冷却剤内の水分または水の含
有量を予め設定された最高値未満に保たなければならな
いことが分かった。

約１４００°Ｆの溶融金縮約２３ｋｇをＴａｒｓｅｔ被
覆された鋼製鍋の中に入れられた約１４リツトルの冷却
剤中に注入して爆発試験を行った。試験された冷却剤に
は、水、Ｇｕｌｆ　５ｕｐｅｒｑｕｅｎｃｈ　７０　（
ＴＭ）という鋼の冷却用炭化水素系・急冷液体、耐火炎
性が高じように選択されたリン酸エステル、鉱物油、お
よびエチレングリコール等の種々の水分含有量のものが
含まれた。水の含有量が約２５容量チを実質的に越える
エチレングリコールが約２重量係以上のリチウムを含有
する溶融アルミニウムーリチウム合金と接触すると爆発
が起こることが分かった。２乃至３重８％のリチウムを
含有するアルＳニウム−リチウム合金が約２５容量係未
満の水を含有するエチレングリコールと接触すると爆発
は起こらなかった。予め定められた水９分含有量は、水
の爆発反応生成量、例えば約２５容量係未満、好ましく
は、約１０容量係未満、さらに好ましくは、約５容量チ
未満である。

しかしながら爆発限界は、広範囲の水分含有量にわたっ
てかなり可変であり、約１０％を越え客用・で約２５％
に至る水の範囲が含壕れるこの範囲は、金属温度、冷却
剤温度、合金内のリチウム百分率、溶融金属の体積、お
よびその他の爆発関連特性により変化する。このような
理由によって、が重要である。

アルミニウムーリチウム合金は引火性冷却剤の発火源と
なることが分かった。爆発試験では、溶融アルミニウム
ーリチウム合金が冷却剤に滴下されたときに試験された
すべての冷却剤が、激し・い爆発を作り出す水を除いて
燃焼した。しかしながらエチレングリコールは悪臭のあ
る特性を持たずまた熱源が除かれたときに自己消化性を
持つことが分かった。このような特性は直接チル鋳造操
作で金属が流出した場合に安全面から重要な特性となる
。Ｇｕｌｆ　５ｕｐｅｒｑｕｅｎｃｈ　７０冷却剤は発
火しそして濃い黒煙を伴いながら自己保持性を示して燃
焼した。一方エチレングリコールは溶融アルミニウムー
リチウム合金と混合されたときに引火したが燃焼を保持
せず、すなわち熱源が取り去られたときに火炎が消えた
。リン酸エステルは爆発試験で有毒臭を示した。

−例えば核発生沸騰による高い熱伝達機構などで初期に
急冷を行ない浸出を避けるに十分な厚さの殻形成をし、
次に応力除去のための以降の熱伝達をより低くすること
を含む直接チルを有機冷却剤は与えうるべきである。こ
のような制御冷却によるとインゴットの亀裂が減少しま
た製造されるインゴットの品質上の利点が提供される。

エチレングリコールはこのような制御冷却を提供して、
アルミニウムあるいはマグネシウムおよびその他の高強
度軽金属合金を含む高強度合金のインゴットの品質を高
める。本発明のこの利点を享受しうる高強度軽金属合金
の例は、７０７５　、７０５０あるいは２０２４系アル
ミニウム合金、アルミニウムーリチウム合金およびマグ
ネシウム−リチウム合金である。

本発明の方法では有機冷却剤として多数の改質炭化水素
を選択することができる。このような改質炭化水素には
、エチレングリコール、プロピレングリコール、ビプロ
ピレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレ
ングリコール、等のグリコールが含壕れあるいはリン酸
エステル、鉱物油、等の他の改質炭化水素も含まれる。

グリコールの中でビプロピレングリコールは吸湿性が低
く、沸点が高く且つ粘度が高い。トリエチレングリコー
ルは高い沸点と高粘度を有する。

特にアルミニウムーリチウム合金の連続鋳造インゴット
の殻形成温度範囲において急冷速度を高める利点がエチ
レングリコールにより達成されることが分かった。さら
にエチレングリコールによると、対流熱伝達ゾーンで急
冷速度が制御され、凝固インゴット内に発生する残留応
力が少なくなるので割れ敏感性を有するアルミニウムー
リチウム合金での何らかの亀裂発生が最小化される。さ
らにこの制御冷却によるとアルミニウムーリチウム合金
に加えて他の割れ敏感性を有するアルミニウムーリチウ
ム合金、例えば７０７５　、７０５０、および２０２４
などの連続鋳造プロセスにおける利点も提供される。

アルミニウム１１００合金組成物より成る試験用ミサイ
ル片であって、テン・！一度が−Ｆで寸法が５．０８ｃ
ｍＸ　１．２６ぼのものを用−１−これに直径が０．１
５９ｃｒＩｌのインコネル合金鞘内に入れた鉄コンスタ
ンクン熱電対を取付けた。アルミニウム合金ミサイルを
１１００°Ｆに加熱し次に９００−の冷却剤中に落下さ
せた。ミサイルの温度をコンピューター内に磁気テープ
で記録した。ミサイル温度および急冷（熱束）曲線をＣ
ａｌｃｏｍｐ　５６５　（ＴＭ）　ｆロッターを用いて
プロットした。Ｇｕｌｆ　５ｕｐｅｒｑｕｅｎｃｈ７０
　（ＴＭ）、銅冷却用炭化水素急冷剤、火炎に対する抵
抗性を高く選択したリン酸エステル、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、鉱物油、および水を含む種
々の冷却剤を試験した。

第３図は、ミサイルを種々の流体冷却剤の各々で急冷し
た際の時間の関数としてのミサイル流度を表わすグラフ
である。エチレングリコール以外の試験された有機冷却
剤よりも短い時間でミサイル温度がより低くなってｂる
ことから分かるようにエチレングリコールによるとより
速い急速冷却が可能となる。

第４図はそれぞれの冷却剤について温度に対する熱伝達
率を示す急冷曲線を図解するグラフである。エチレング
リコールは、アルミニウムーリチウム合金などのリチウ
ム含有軽金属合金を連続鋳造する際に厚い殻形成を行う
ために臨界的な温度範囲である約９００から５００°Ｆ
の範囲で特に高い急冷速度を提供することが分かった。

この範囲ではエチレングリコールの急冷能力はプロピレ
ングリコールの１０乃至１２倍であることが分かった。

このようにすぐれたエチレングリコールの急冷は、約９
００から５００’Ｆの特別された温度範囲において核発
生沸騰熱伝達機構に起因すべきものと思われる。Ｇｕｌ
ｆ　５ｕｐｅｒｑｕｅｎｃｈ　７０　（ＴＭ）は膜沸騰
熱伝達温度範囲が広いために熱伝達が不安定で且つ少な
くなる。リン酸エステルは狭い沸騰熱伝達温度範囲を有
した。

エチレングリコールは約１１００°Ｆから５００下まで
の範囲で急冷能力が平均しているので、可能性ある他の
冷却剤よりも好ましいものである。この範囲には、アル
ミニウムーリチウム合金インゴットを連続鋳造プロセス
で形成する際に強い殻形成を行なう臨界温度範囲が含ま
れる。

アルミニウムーリチウム合金を直接チル鋳造する際に殻
形成温度範囲においてプロピレングリコール冷却剤が発
生する熱伝達は第４図に示されているようにエチレング
リコールのものより遅く不所望のものである。このよう
にプロピレングリコールの速度が遅い理由は膜沸騰熱伝
達に起因するものであυ、そしてそのように冷却速度が
低いためにデンドライトアーム間隔が大きくなる。他方
第４図に示されているようにエチレングリコールの熱伝
達率は水で鋳造されたインゴットに発生するデンドライ
トに類似してより小さいものとなる。

さらにプロピレングリコールの熱伝達速度が遅いために
、例えばマクロ偏析のようにアルミニウムがデンドライ
トの中心で冷却されそして凝固し一方合金元素はデンド
ライトの表面に排斥されかつ押出されて、昏陰鮒尭熱的
加工の間になくすことはできない粗い組織が作り出され
る。ミクロ偏析のときに実施される熱的処理あるいはホ
モジナイジングはこのようなマクロ偏析問題を治ゆする
ことはできない。冷却剤の流速をより高めると膜沸騰熱
伝達機構が破壊されて、第３図及び第４図に示す如キプ
ロピレングリコールの低い熱伝達率は改善される。

本発明の好ましい一態様によると冷却剤は予め定められ
た最小値の水含有量を有する。例えばエチレングリコー
ルなどのアルミニウムーリチウム合金冷却剤を監視しそ
して少なくとも約１％から約５チの容積で水を含むよう
に制御する。一般に水の含有量が最少量あると熱伝達率
が増大する。

さらにこのように水を加えると多くの場合はエチレング
リコールのように粘度が低下しまた熱伝達率が高くなる
と殻形成温度以下で冷却がより速くなる。これは割れ敏
感性を有する合金を鋳造するときは避けるべきである。

リチウム含有合金の連続鋳造用冷却剤とのてグリコール
が適すことはやや驚くべきことである。

リチウムはヒドロキシ基を含有する化学物質と反応する
ことが知られているが、アルミニウムーリチウム合金の
連続直接チル鋳造にエチレングリコールを直接チル冷却
剤として使用したところが、洗浄又は皮削りによシ容易
に除去できる薄い黒色表面ができただけであった。エチ
レングリコールはほぼ影響されずまたこのプロセスに循
環されて再使用可能である。エチレングリコールは可能
性がある他の冷却剤よりも毒性が低い。

エチレングリコールは急冷能力がより高いために大断面
インゴットの鋳造に好都合である。通常の方法では、大
型寸法のリチウム含有合金インゴットを安全に、しかも
内部組織を合格可能なものとしさらに生産能率を受入れ
られるものとして製造することはできない。さらにイン
コゝッ、トの寸法が大きくなると浸出がより苛酷になる
ために爆発も一層起こり易くなる。水を用いると爆発の
危険がありまた間接冷却を用いる鋳造法では生成する内
部組織が不合格となるために、後工程で圧延し、押出し
、あるいは鍛造して例えば航空機厚板もしくは薄板など
の大型の高強度構造物としうるアルミニウムーリチウム
合金インゴットは、特に重量対強度特性により需要が多
くまた切望されていたにもかかわらず、上記理由により
実現されていなかった。しかし、約２４インチで７４イ
ンチ１での寸法のインゴットを本発明により製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直接チル法によって溶融金属を連続鋳造する
ための部分断面概念図、 第２図は方法全体を示す概念的装置図、第３図および第
４図は冷却剤急冷曲線を示すグラフである。 ８・・・インゴット、１２・・・凝固殻、１９・・・ダ
ミーブロック、２２・・・溜り。 特許出願人 アルミニウム　カンパニー　オブ　アメ１ツカ特許出願
代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　村井卓雄 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西山雅也 図面の浄書（内容に変Ｗ！なし） 手続補正書（方式） 昭和６０年１　月】６日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第２３５３１９　号２、発明の名
称 リチウム含有合金の連続鋳造法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　アルミニウム　カンノくニー　オブ　アメリカ４
、代理人 ６、補正の対象 図　面 ７、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 浄書図面　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　はぼ固体となっている殻を有する連続インゴットを
   形成するのに十分にリチウム含有合金を冷却し、そして
   、有機冷却剤で直接チルすることによって前記インゴッ
   トを冷却することを含むリチウム含有合金の連続鋳造方
   法。 ２、前記有機冷却剤が改質炭化水素冷却剤を含む特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記冷却剤がエチレングリコールを含む特許請求の
   範囲第２項記載の方法。 ４、はぼ固体となっている殻を有する連続インゴットを
   形成するのに十分にリチウム含有合金を冷却し、そして
   、浸出をほぼ回避するとともに応力除去のための以降の
   熱伝達をより低くするために十分な厚さを有する殻を形
   成するための急冷を含む直接チルを与えうる有機冷却剤
   で直接チルすることによって前記インゴットを冷却する
   ことを含むリチウム含有軽金属の連続鋳造方法。 ５、前記急冷が核発生沸騰熱伝達を含みまた前記以降の
   熱伝達が対流熱伝達を含む特許請求の範囲第４項記載の
   方法。 ６　前記改質炭化水素がエチレングリコールを含む特許
   請求の範囲第５項記載の方法。 ７、前記冷却剤が爆発反応生成量未満の水を含む特許請
   求の範囲第６項記載の方法。 ８、前記冷却剤が約２５容ｉ％未満の水を含む特許請求
   の範囲第７項記載の方法。 ９　前記冷却剤が約１０容ｆｔ％未満の水を含む特許請
   求の範囲第８項記載の方法。 １０　前記軽金属がアルミニウムーリチウム合金を含む
   特許請求の範囲第９項記載の方法。 】１．前記冷却剤が約５容ｊ−、％未満の水を宮む特許
   請求の範囲第１０項記載の方法。 １２、前記冷却剤が約１容量係から約５容匍−係の水を
   含む特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １３、前記第２冷却ゾーンからの加温冷却剤を再生しそ
   して前記第２冷却ゾーンへ再循環することを含む特許請
   求の範囲第１２項記載の方法。 ］４．溶融合金を殻形成領域で冷却し、そしてさらに前
   記合金を冷却剤で直接チルして連続インゴットを形成す
   ることを含む合金の連続鋳造法において、 リチウム含有合金を鋳造し、 予め設定された量未満の水分を含有する改質炭化水素を
   含む冷却剤で前記直接チルを行ない、そして、 前記水分含有量を制御しながら前記第２領域へ前記冷却
   剤を再循環することを含むことを特徴とする合金の連続
   鋳造法。 １５、前記冷却剤が爆発反応生成量未満の水を含む特許
   請求の範囲第１４項記載の方法。 １６　前記水分含有量の制御が、前記水分含有量を監視
   し、そして前記冷却剤を乾燥して前記予め設定された貨
   未満に前記水分含有量を維持することを含む特許請求の
   範囲第１５項記載の方法。 】７．前記乾燥が、乾性流体散布および前記エチレング
   リコールを加熱することを含む特許請求の範囲第１６項
   記載の方法。 １８、前記制御が、前記改質炭化水素に水分バリアーを
   適用することを含む特許請求の範囲第１５項記載の方法
   。 １９、溶融合金を殻形成領域で冷却し、そしてさらに前
   記合金を冷却剤で直接チルして連続インゴットを形成す
   ることを含む合金の連続鋳造法において、 リチウム含有合金を鋳造し、そして、 前記直接チル冷却をエチレングリコールを含む冷却剤で
   行なうことを含むことを特徴とする合金の連続鋳造法。 ２０　前記冷却剤が爆発反応生成量未満の水を含む特許
   請求の範囲第１９項記載の方法。 ２１、前記冷却剤が約２５容量係未満の水を含む特許請
   求の範囲第２０項記載の方法。 ２２、前記冷却剤が約１０容ｉ％未満の水を含む特許請
   求の範囲第２１項記載の方法。 ２３　前記軽金属がアルミニウムーリチウム合金を含む
   特許請求の範囲第２２項記載の方法。 ２４　前記冷却剤が約１容量係から約５容量係の水を含
   む特許請求の範囲第２３項記載の方法。 ２５、前記水分含有量を制御しながら前記冷却剤を再循
   環することを含む特許請求の範囲第２４項記載の方法。 ２６　前記水分含有量の制御１が乾燥を含む特許請求の
   範囲第２５項記載の方法。 ２７　前記乾燥が、前記エチレングリコールの加熱を含
   む特許請求の範囲第２６拍記載の方法。 ２８、前記制御が、前記改質炭化水素に水分バリアーを
   適用することを含む特許請求の範囲第２５項記載の方法
   。 ２９　特許請求の範囲第１項記載の方法で形成された連
   続鋳造インコゝット。 ３０、特許請求の範囲第４項記載の方法で形成された連
   続鋳造インゴット。 ３１．９キ許粘求の範囲第１４項記載の方法で形成され
   た連に鋳造インゴット。 ３２、特許請求の範囲第１９項記載の方法で形成された
   連続鋳造インゴット。 ３３、約１．５Ｍｔ％を超えるリチウムを含有するアル
   ミニウム合金を、少なくともひとつの最小寸法が約６イ
   ンチより大な凝固インゴットに連続鋳造するに際し、 連続鋳造装膚において液体合金のインゴットへの凝固を
   開始させ、 エチレングリコールを含む冷却剤で前記インゴットを直
   接チルし、その水分含有量を約１０体積係未満とし、ま
   たその量を前記鋳造の操作中に爆発を回避するために予
   め設定された量として、該冷却剤を前記インゴットの表
   面に適用しそしてそこから分ｎｌＩシ、 前記インゴットから分離された前記冷却剤を、上面が非
   限定の捕集プールに集め、 前記第められた冷却剤の前記非限定上面の上に水分バリ
   ヤーを維持して前記プールへの水分の接近を減少させ、 さらに直接冷却チルを行なうために前記捕集プールから
   前記冷却剤を再循環させ、 前記再循環冷却剤を冷却し、また 前記冷却剤内の水分含有量を予め設定された値に制御す
   るための、該冷却剤を処理してそれから水分を除く処理
   を含む制御を行なうことを含むアルミニウム合金の連続
   鋳造方法。 ３４、前記処理が、鋳造ピット溜りに集めつつ冷却剤を
   乾燥することを含む特許請求の範囲第３３項記載の方法
   。 ３５、前記処理が、前記直接チル段階を同時に行ないな
   がら乾燥することを含む特許請求の範囲第３３項記載の
   方法。 ３６　前記乾燥が、鋳造ビットとは別の溜りに乾燥流体
   を散布することを含む特許請求の範囲第３５項記載の方
   法。 ３７、前記再循環が、前記水分バリヤの水分障害作用を
   無効にすることなく前記捕集プールから冷却剤を抜き出
   すことを含む特許請求の範囲第３３項記載の方法。 ３８、前記処理をほぼ連続的に行なう特許請求の範囲第
   ３６項記載の方法。 ３９、　前記処理を周期的に行なう特許請求の範囲第３
   ３項記載の方法。 ４０、鋳造中断中に前記処理を行なう特許請求の範囲第
   ３９項記載の方法。 ４１　約１．５重量係を超えるリチウムを含有するアル
   ミニウム合金を、最小横断寸法が約６インチより犬なる
   ように特定されたインゴットに連続鋳造するに際し、 連続鋳造鋳型内で液体合金のインゴットへの凝固を開始
   させ、 鋳型の表面に潤滑剤を適用し、有機溶剤と、前記鋳造の
   操作中に爆発を回避するために予め設定された量未満の
   水分含有量とを含む冷却剤で前記インゴットを直接チル
   し、該冷却剤を前記インゴットの表面に適用しそしてそ
   こから分離し、前記インゴットから分離された前記冷却
   剤を、上面が非限定の捕集プールに集め、 前記第められた冷却剤の前記限定上面の上に水分バリヤ
   ーを維持して前記プールへの水分の接近を減少させ、前
   記水分バリヤーに前記潤滑剤を含ませるとともに、該潤
   滑剤と該冷却剤を選択することによって該潤滑剤が該冷
   却剤にほぼ混合されずかつ前記冷却剤プールの非限定上
   面に浮かぶような十分に低い密度を有するようにし、さ
   らに直接冷却チルを行なうために前記捕集プールから前
   記冷却剤を再循環させ、 前記再循環冷却剤を冷却し、また 前記冷却剤内の水分含有量を予め設定された４に未膚に
   制御するための、前記冷却剤を加熱して冷却剤内に含有
   される水分の蒸気圧を高めそして散布流体で前記冷却剤
   を散布して該冷却剤を処理してそれから水分を除く処理
   を含む制御を行なうことを含むアルミニウム合金の連続
   鋳造方法。 ４２、前記有機冷却剤がエチレングリコールを含む特許
   請求の範囲第４１項記載の方法。 ４３、前記有機冷却剤がエチレングリコールと約１０％
   未満の水分を含む特許請求の範囲第４２項記載の方法。 ４４、前記処理を周期的に行なう特許請求の範囲第４３
   項記載の方法。 ４５、前記処理をほぼ連続的に行なう特許請求の範囲第
   ４３項記載の方法。