JPS6313784B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウム鋳塊の連続的鋳造方法に
関するものであり、更に詳しくはアルミニウムま
たはその合金溶湯から連続的に鋳造される鋳塊品
質の安定化、鋳込作業の安全性向上などを効果的
に達成し得る方法に関するものである。

従来から、アルミニウムまたはその合金からな
る丸形或は角形のアルミニウム鋳塊を連続的に得
る鋳造装置（所謂半連続鋳造装置と称されている
ものをも含む）として多数の提案が為されてお
り、その代表的な例は第１図に示すような構造を
有するものである。即ち、可動の鋳型底（底板）
８を水冷筒状鋳型１の底部に位置せしめ、該鋳型
１内にアルミニウム若しくはその合金からなる溶
湯４をノズル２、フロート３を通じて供給する一
方、漸次鋳型底８を降下させることにより、鋳型
内部の流路５を流通する冷却水による鋳型内壁の
冷却と、鋳型１下部のスリツト６より噴出せしめ
られる冷却水による直接の冷却に基づいて鋳型１
内に形成される溶湯柱を凝固せしめ、以て凝固さ
せたアルミニウム鋳塊７を鋳型下端から連続的に
取り出すようになつている。

ところで、かかる鋳型１に供給された溶湯４は
鋳型内壁に接触するため、該鋳型内壁を冷却する
流路（水室）５による一次冷却によつて薄い凝固
殻Ｓを形成することとなるが、この凝固殻Ｓが形
成されると、その中のアルミニウム若しくはその
合金が凝固収縮して鋳型内壁との間に空隙を生ぜ
しめ、以て放熱を妨げるようになるので、一時的
に該凝固殻Ｓは局部的に再溶融して低融点金属を
浸出せしめたり、溶湯を溶出せしめたりする、所
謂発汗現象が惹起され、またコールド・シヤツト
（冷接現象）が生じる等、鋳塊の後の加工におい
て問題となる表面欠陥を発生せしめる。特に、か
かる望ましくない現象は、鋳込初期（鋳造スター
ト時）の非定常状態において惹起され易かつたの
である。

また、かかる鋳込初期においては、鋳型底８上
に形成される鋳塊７が鋳型１から出るときにスリ
ツト６から噴出する冷却水により急激に不均一に
冷却されることが避けられず、そのために該鋳塊
７の底部に熱的な残留応力が生じ、これによつて
鋳塊底部に変形、所謂「ソリ」が惹起されるので
ある。そして、この「ソリ」は丸型鋳塊よりも角
型鋳塊において、また小型よりも大型の鋳塊にお
いて、顕著となるが、そのような「ソリ」は該鋳
塊の後の圧延工程の段階で著しいスクラツプ化を
招く問題があつた。

加えて、冷却水による急激な直接的な冷却は、
鋳塊１中のサンプ（未凝固溶湯）形状Ｐを変化せ
しめ、これが上記鋳塊７底部の「ソリ」（変形）
と呼応して湯漏れ発生の危険性を著しく高め、鋳
込作業の安全性などの点において少なからぬ問題
を内在しているのである。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その要旨とするとこ
ろは、アルミニウム若しくはその合金溶湯を鋳型
に供給して連続的に冷却、凝固せしめることによ
つて所定のアルミニウム鋳塊を連続的に鋳造する
にあたり、該鋳型にて形成される鋳塊の長さに応
じて順次鋳込速度を高めて最終の定常速度に到達
するように制御せしめるようにした方法にして、
設定された前記鋳込速度の定常速度値を予め複数
段階に分割して、各速での鋳塊長さを設定してお
き、その鋳込速度の最も遅い１速の速度値におい
て鋳造を開始せしめると共に、漸次形成される前
記鋳塊の長さを検出し、そしてその検出値に基づ
いて、前記設定された各速での鋳塊長さに達する
に従い、前記複数段階の各段階の鋳込速度に順次
高め、最終的に前記定常速度に到達するようにす
る一方、前記鋳型に供給され、そしてその底部よ
り形成される鋳塊に対して噴出せしめられる冷却
水量を、前記鋳塊の長さの検出値に対応して制御
せしめ、単位時間当りのその供給量を定常水量に
まで順次段階的に増大させるようにしたことにあ
り、これによつて鋳込初期における鋳型底部に形
成される鋳塊の凝固中の縦方向（鋳込方向）の温
度勾配を緩やかなものと為し、応力を小さなもの
として、鋳塊底部の変形を阻止してフラツトと為
し得たのであり、以て鋳込初期の鋳塊品質の安定
化、安全性の向上などを達成し、また自動鋳込操
作を可能にしてその省力化を達成せしめ得たので
ある。

かくの如く、本発明に従えば、鋳型において冷
却されて形成せしめられる鋳塊の長さ、換言すれ
ば鋳込長さ；ｌ（第１図参照）に応じて鋳込速度
が順次上昇せしめられることとなるため、鋳込ス
タート時において鋳型底部の鋳型内に収容された
鋳型底上に形成される溶湯柱は鋳型内壁面を通じ
ての冷却水による一次冷却によつて漸次凝固せし
められ、そして充分な冷却作用を受けた凝固鋳塊
が鋳型底の下降につれて順次冷却水の噴出による
直接冷却作用を受けるようになるのであり、これ
によつて鋳塊底部の変形（「ソリ」）、コールドシ
ヤツト、局部的な割れ、更には低融点成分の再溶
解などを効果的に抑制せしめ、以て鋳塊品質の安
定化を達成せしめ得たのである。加えて、鋳塊底
部のソリ、サンプ形状の変化、再溶解などに起因
する湯漏れの危険性も著しく低下せしめられ、以
て鋳込作業の安全性も極めて向上され得たのであ
る。

ところで、かくの如き本発明における鋳込長さ
（ｌ）に対する鋳込速度（鋳型底の下降速度）の
変化の具体的な一例が、第２図に示されている。
そこでは、鋳込スタートから順次鋳込速度を高め
て、連続的な鋳込作業となる定常速度に至るま
で、階段状に鋳込速度を変化せしめているのであ
る。即ち、より具体的には、50mm／分の定常鋳込
速度を５段階に分け（１速〜５速；５速が定常速
度）、そして鋳込長さ（ｌ）が50mmとなる間に１
速→２速→３速→４速→５速と順次鋳込速度を高
め、最終の定常速度（５速）に到達せしめている
のである。

なお、鋳込速度が定常速度に到達したときの鋳
塊の長さ（鋳込長さ；ｌ）は一般に10〜500mm、
好ましくは30〜300mm程度であり、このような鋳
込長さとなる間に定常速度まで順次上昇せしめら
れることとなるのである。鋳込長さが余りにも短
い間に定常速度に到達せしめられると、従来と同
様に鋳塊底部の「ソリ」や局部的割れ、コールド
シヤツト、再溶解などの問題を生じて望ましくな
く、一方定常速度に達するに要する鋳込長さが余
りにも長いと、その間の鋳込速度の制御の問題や
生産性、鋳込作業などに問題を生じることとなつ
て、望ましくない。

また、かくの如き段階的な鋳込速度の上昇は、
好適には第３図の如くして行なわれることとな
る。即ち、鋳型１に対する下降部材（鋳型底その
もの若しくは鋳型底が取り付けられたもの）１０
の下降速度（鋳込速度）の鋳込定常状態での値
が、材質、サイズなどから決定されると、その値
（定常速度）は鋳込速度設定器１１にて設定され
る。そして、この定常速度の設定によつて、パー
セント設定装置１２では１速〜５速までの各速の
速度が定常速度に対するパーセントにて設定され
ることとなる。また、１速から５速までの各速に
て到達される鋳込長さ（ｌ）が鋳込長さ設定装置
１３にそれぞれ設定される。

そして、鋳込スタートに際しては、パーセント
設定装置１２で設定された１速の設定値に従うよ
うに、鋳造機制御装置１４によつて、直流モータ
１５及びドラム１６からなる下降部材移動機構に
よる下降部材１０の下降が制御される。また、こ
の下降部材１０の下降によつて生じる鋳塊の長さ
（ｌ）は直流モータ１５の回転数を回転計１７に
て検出することによつて間接的に測定されるので
ある。更に、この回転計１７にて検出された鋳込
長さ（ｌ）の間接的な情報は鋳込長さ設定装置１
３に入力される。鋳込長さ設定装置１３では、入
力される鋳込長さ（ｌ）情報に基づき、それが１
速で設定された値に達すると、パーセント設定装
置１２における１速の鋳込速度設定値から２速の
それに切り換えるよう、出力が出され、そしてか
かるパーセント設定装置１２の２速の設定値に従
つて、鋳造機制御装置１４により直流モータ１５
が制御されて、下降部材１０が２速の鋳込速度に
て下降せしめられるのである。

このようにして、パーセント設定装置１２、鋳
造機制御装置１４、直流モータ１５、回転計１７
および鋳込長さ設定装置１３にて構成される制御
回路により、下降部材１０の下降速度（鋳込速
度）は、予め設定された各速での鋳込長さ（ｌ）
に従つて１速から５速まで順次高められ、以て階
段状に定常速度に至ることとなり、そしてその後
は定常速度に維持して鋳造作業が続行されるので
ある。

特に、このような制御方式を採用することによ
り、鋳造速度の自動制御が可能となり、以て鋳込
初期における作業負荷が減少され得て、省力化が
可能となつたのである。

また、本発明にあつては、かくの如く鋳込長さ
に対する鋳込速度の制御によつて鋳塊底部の凝固
中の縦方向の温度勾配を緩やかなものと為すもの
であるが、これに加えて、鋳型１に供給され、そ
してその底部から鋳塊に向つて噴出せしめられる
冷却水量を該鋳塊の長さの検出値に対応して制御
せしめて、かかる冷却水量をその定常水量（定常
鋳込速度における冷却水量）にまで段階的に増大
せしめ、底部で生成中のサブモールドの熱伝達を
小さくするようにすれば、その効果を更に増大せ
しめることが可能である。

要するに、鋳込初期は非定常状態であつて、そ
こで鋳込速度と共に冷却水量をコントロールする
ことは、極めて重要なことなのである。即ち、基
本的に、定常時の冷却は、鋳型周囲からのみであ
るのに対して、非定常時の冷却は、底部（底板）
方向からの冷却も加わるからであり、且つ鋳型そ
のものも常温のままであり、また定常時において
は、凝固収縮により鋳型と鋳塊との間には隙間が
生じているのに対して、非定常時には、溶湯のた
めに、そのような隙間が存在してはいないのであ
る。これらの事情の故に、鋳込速度と冷却水量を
合せて制御することは、品質面（割れ、鋳肌荒
れ、コールドシヤツト等）や安全面（溶湯漏れ）、
更には省力化（自動化）の面から、その顕著な改
善を達成するものである。

この冷却水量の制御には、具体的には、例えば
第４図ａ，ｂに示される如く階段状に冷却水供給
量を高めて、最終的に定常状態における予め設定
された供給量に到達せしめる手法の他、第４図ｃ
の如く冷却水の周期的な供給停止によつて行なう
と共に、その停止時間を漸次短縮せしめ、最終的
に零と為して、定常状態に移行せしめるようにす
る手法が好適に採用されることとなる。なお、第
４図ｃにおいては、Ａ区間において通水時間ｘと
停水時間ｙが一定割合とされ、Ｂ区間において停
水時間ｙが漸次短縮され、最終的に定常状態に移
行されるようになつている。

そして、この冷却水量の制御は、例えば第３図
に併わせ示されている如く、回転計１７からの鋳
込長さ情報に基づく鋳込長さ設定装置１３からの
出力が、ON／OFFタイム制御装置１８に入力さ
れ、そしてこのON／OFFタイム制御装置１８に
よる制御によつてバルブ（三方）１９を開閉せし
めることにより、行なわれることとなる。なお、
流路２１を流れる冷却水の流量は流量調節弁２０
にて制御され、バルブ１９は単にON、OFFにて
冷却水の通過、遮断を行なうのみである。

以上、本発明の具体例について述べて来たが、
本発明は例示のもののみに限定されるものでは決
してなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおい
て当業者の知識に基づいて種々なる修正、変更等
を加え得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造装置の代表的な一例を示す縦
断面図、第２図は鋳込長さに対する鋳込速度の変
化の一例を示すグラフ、第３図は鋳込速度の制御
方式の一例を示す系統図、第４図ａ，ｂ，ｃはそ
れぞれ冷却水量の変化方式の例を示すグラフであ
る。 １：鋳型、４：溶湯、７：鋳塊、８：鋳型底、
ｌ：鋳込長さ、１０：下降部材、１１：鋳込速度
設定器、１２：パーセント設定器、１４：鋳造機
制御装置、１３：鋳込長さ設定装置、１５：直流
モータ、１６：ドラム、１７：回転計、１８：
ON／OFFタイム制御装置、１９：バルブ、２
０：流量調節弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム若しくはその合金溶湯を鋳型に
   供給して連続的に冷却、凝固せしめることによつ
   て所定のアルミニウム鋳塊を連続的に鋳造するに
   あたり、該鋳型にて形成される鋳塊の長さに応じ
   て順次鋳込速度を高めて最終の定常速度に到達す
   るように制御せしめると共に、該鋳型にて形成さ
   れる鋳塊の長さに応じて順次冷却水量を高めて最
   終の定常水量に到達するように制御せしめるよう
   にした方法にして、 設定された前記鋳込速度の定常速度値を予め複
   数段階に分割して、各速での鋳塊長さを設定して
   おき、その鋳込速度の最も遅い１速の速度値にお
   いて鋳造を開始せしめると共に、漸次形成される
   前記鋳塊の長さを検出し、そしてその検出値に基
   づいて、前記設定された各速での鋳塊長さに達す
   るに従い、前記複数段階の各段階の鋳込速度に順
   次高め、最終的に前記定常速度に到達するように
   する一方、前記鋳型に供給され、そしてその底部
   より形成される鋳塊に対して噴出せしめられる冷
   却水量を、前記鋳塊の長さの検出値に対応して制
   御せしめ、単位時間当りのその供給量を定常水量
   にまで順次段階的に増大させるようにしたことを
   特徴とするアルミニウム鋳塊の連続的鋳造方法。 ２ 前記鋳塊の長さが10〜500mmとなる間に、鋳
   込速度が前記定常速度に到達せしめられる特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記冷却水量の制御が、冷却水の供給の周期
   的な停止によつて行なわれると共に、その停止時
   間が漸次短縮されて、零とされる特許請求の範囲
   第１項記載の方法。