JPS63207449A - 複合板材用鋳塊の製造法 - 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】 「発明の目的」 本発明は複合板材用鋳塊の製造法に係り、複合界面が均
斉で健全な複合構成をもった複合板材を得ることのでき
る複合鋳塊の製造法を提供しようとするものである。

（産業上の利用分野） 成分組成を異にした金属層を複合させた板材を得るため
の複合鋳塊の製造技術。

（従来の技術） 複合板材は特性を異にした各金属の性能を有効に活用し
得るものであるから各方面において種々に利用されてお
り、このような複合板材を圧延などで得るための素材と
して複合鋳塊を製造する方法としては従来から以下のよ
うな方法が知られている。

■　第１の水冷鋳型により鋳造された鋳塊を該第１水冷
鋳型の下方に抽出し、該鋳塊をその下方に設けた第２水
冷鋳型内に導入し、この第２水冷鋳型内壁と抽出鋳塊面
との間に形成された空間部分に該抽出鋳塊とは組成の異
る金属溶湯を注入して凝固一体化させる連続的鋳造法。

■　予め鋳造された板状鋳塊を金型内に空間を採ってセ
ットし、該空間に前記板状鋳塊とは組成を異にした金属
溶湯を注入して複合鋳塊となすバッチ的な鋳造法。

（発明が解決しようとする問題点） 発明者等は上述の如き従来法を検討したところ以下のよ
うな問題点を解決しなければならないことが判明した。

即ち前記■の方法は設備が大損りなものとならざるを得
す、当然にコストアンプとなる。又第２水冷鋳型の内面
に抽出鋳塊側面を密着させることが困難で、この部分に
溶湯が不安定状態で入り込んだような場合には第２水冷
鋳型内における湯面が変動し安定した鋳造をなし得ない
し、又このよに入り込んだ溶湯が凝固して第２水冷鋳型
からの複合鋳塊抽出を安定して実施できない。従って複
合鋳塊の界面が不安定となり、これを圧延して得られる
複合板材の接合界面も均斉且つ健全とならない。

■の方法によるものは、セットされた鋳塊と金型内壁と
の間に金属溶湯を注入するときに注入溶湯の流れが直接
且つ連続的にセットされている鋳塊表面と接触し、この
溶湯流と接触した鋳塊面を部分的に溶解させるので厚さ
が部分的に不均一となる。即ち本発明者等は当て板を用
いないで検討したところ相当の範囲で部分的溶解が発生
し、又、第５図のように当て板を用いても鋳塊５の厚さ
と同じであると底部において溶解部１９が発生すること
となる。従ってこれを圧延しても複合境界面が不均一で
あって接合界面の安定した健全な板材を得難い。

「発明の構成」 （問題点を解決するための手段） 板状金属塊を鋳型内に鋳型との間または板状金属塊間に
間隙を採って設定すると共に前記板状金属塊の端面を少
くとも該板状金属塊の下部５分の１以上に亘って幅が板
状金属塊の厚みより大とされた当て板をその端縁が板状
金属塊の端面から突出した状態として添設し、該当て板
と鋳型内面との間に前記板状金属塊とは異った金属の溶
湯を注入し、前記当て板の端縁と鋳型内面との間または
当て板の端縁間における間隙を介して上記溶湯を板状金
属塊側面部分に導入固化せしめて複合鋳塊とすることを
特徴とする複合板材用鋳塊の製造法。

（作用） 当て仮と鋳型内面との間に注入された異種金属溶湯は当
て板の端部を迂回して板状金属塊の側面部分に達し、注
入溶湯流が注入直後に板状金属塊の注湯位置に直面した
端面ないしその近傍に接触することを防止する。

従って鋳型内に設定された板状金属塊に部分的な溶損な
どの生ずることがなく、均斉な接合界面をもった複合鋳
塊として得られる。

前記当て板の幅は板状金属塊の高さ方向全長に亘って該
板状金属塊の端面から突出してよいことは当然であるが
、場合によっては板状金属塊高さの下端側において部分
的に突出させ、それより上部は単に板状金属塊端面をカ
バーするだけでも注入された溶湯の流れは既に板状金属
塊の下端側に関して当て板と鋳型内面との間に注入形成
されている溶湯浴中に一旦進入してからそれより上部の
板状金属塊側面方向に向けて流れ出すこととなるので注
入溶湯の流れが注入直後に直接に板状金属塊と接触せず
、部分的溶湯の発生しないことば上述同様である。但し
当て板はその下部のみが上記したように注入溶湯流が迂
回した流線に従い板状金属塊の側面部分に達するすよう
にし、それより上部においては注入溶湯の流れを阻止す
るように鋳型内面に夫々接合させたものでもよく、この
ようにすれば当て板と鋳型内面との間に注入溶湯の貯溜
部を形成し、注入溶湯による巻き込み空気などに原因し
た酸化物などをこの溶湯貯溜部において浮上分離し、清
浄な溶湯を当て板下部における端部部分を介して板状金
属塊部分に導くことができる。

（実施例） 上記したような本発明によるものの具体的な実施態様を
添付図面に示すものについて説明すると、本発明を実施
する設備の１例は第１．２図に示す如くで、断熱槽１内
に金型２を収容せしめ、該金型２の一端側に当て板３を
設け、該当て板３と金型２の他端部との間に第１図に示
すように板状金属塊５を位置せしめ、板状金属塊５の両
端面が金型２の他端部内側と当て板３の内面に接合し、
しかも金型２の両側面と板状金属塊５の両側面との間に
夫々所定の複合金属層厚に相当した間隙１５を存せしめ
た状態に設定し、当て板３と金型２の一端部との間に溶
湯注入部４を形成する。断熱槽１には断熱蓋７が施され
るが、この断熱蓋７にはヒーター８が設けられていて断
熱槽１内および設定された前記板状金属塊５を加熱する
ように成っており、又ファン６が前記間隙１５内に位置
するように設けられ、ヒーター８による加熱雰囲気を断
熱槽１内において均等に分布するように成っている。な
お金型２の両端部には夫々吊上げ部９が設けられていて
適当な吊上げ手段により断熱槽１から取出し得るように
成っている。

前記した当て板３の具体的構成は第３図に若干を示す如
（であって、同図（Ａ）に示すように板状金属塊５の板
厚より注入される溶湯量に応じて例えば片側で４ｆｉ以
上大きい板幅をもってその下端から上端まで一連の板幅
のものとしてよいが、又同図（Ｂ）のように当て板３の
下端部１／４以上に亘って板状金属塊５の厚さより大き
いが、それより上部は単に板状金属塊５の厚さに相当し
たものとする。更に第３図（Ｃ）のように当て板３の下
端側は板状金属塊５の厚さに対し前記した同図（Ａ）（
Ｂ）のものと同じであるが、それより上部は更に当て板
３の幅を増大して金型２の幅に合致したものとし、金型
２内に設定したときにこのように幅を増大した上部部分
においては実質的に注入溶湯の流動を当て板３で阻止す
るようにすることができる。即ちこのような当て板３を
用いることにより注入部４に注入された溶湯の流れは何
れにしても板状金属塊５の端面が当て板３によってカバ
ーされた状態で板状金属塊５の側面部分に導かれること
となり、板状金属塊５の端面部分が注入直後の溶湯流れ
に曝されることがない。又第３図（Ｂ）のものにおいて
も当て板３の下端側において注湯される範囲内では溶湯
が当て板３の板状金属塊５側面より突出した部分を迂回
して板状金属塊５の側面部分に達することになり、それ
より上部における注湯時にはそれまでに当て板３と金型
２との間に湛えられている溶湯中へ注湯の流れが一旦進
入してから浮上して板状金属塊５の側面に達する。第３
図（Ｃ）のものでは常に当て板３の下端側における金型
内面との間の間隙部から板状金属塊５部分に導かれる。

第１．２図のものは板状金属塊５の一端側から溶湯が注
入されるように成っているが、板状金属塊５がより長大
な場合においては第４図に示すように板状金属塊５の両
端部から夫々注湯するようにする。又板状金属塊５の加
熱は別に準備された加熱炉で実施してよいことは明かで
あり、蓋７については第４図に示すように注湯部に施さ
ないようにし、あるいは注湯部に関して小型な補助蓋を
用い、注湯時にのみ該注湯部分を開放するようにする。

又板状金属塊５と注湯間隙１５との関係は、場合によっ
て間隙１５を板状金属塊５の一側だけに形成したもので
よく、更には２つの板状金属塊５．５を皮材とし、それ
らの間に１つの注湯間隙１５を存せしめてもよい。なお
板状金属塊５と注湯間隙１５が何れも単一の場合であっ
てもよく、この場合には板状金属塊５の何れかの片側面
と金型２内面との間に注湯間隙１５が形成される。勿論
これらの関係を更に複合せしめた多層構造の複合鋳塊を
得ることができる。

なお金型２については割型方式のものとしておくことに
より凝固した複合鋳塊の取出しを容易とすることができ
る。例えば板状金属塊５の長さ方向にそって２分するこ
とにより複合鋳塊の取出しは簡易になされ、当て板３に
そって端部を切断し、適宜に面削してロール圧延するこ
とにより目的のクラツド板が得られる。前記した当て板
については断熱ボードその他の溶湯温度で溶損すること
のない部材を広く採用することができる。

本発明によるものの具体的な鋳造例について説明すると
以下の如くである。

鋳造例１ 厚さ２０酊のＦＣ製金型２を断熱煉瓦で内張すした断熱
槽１内に設定し、該金型２内にＪＩＳ３００３アルミニ
ウム合金のＤＣ鋳造された７０Ｘ　２５０　＊璽の断面
を有する板状金属塊５をセットし、該板状金属塊５の一
端に厚さ３０＋ｎの断熱ボード−（イソライト工業製）
を第３図（Ｃ）のような形状として切断し下端側５０顛
の高さ範囲を８０ｔｍの幅とし、それより上部を１００
ｍｍの幅とした当て板３を添接した。即ち当て板３の底
部は前記板状金属塊５の厚み（上記のように７０Ｂ）よ
り１０額広くされたもので、板状金属塊５の底部両側に
夫々ｓｆｉ宛突出された状態として添接したものであっ
て、底面から５０顛以上の部分は金型２の内面を実質的
に遮断するようにされたものであり、このように金型２
の内面を遮断した部分も金属塊５の厚みより広いことは
当然で、下部４分の１以上が金属塊厚みより幅広いこと
は自明であり、金属塊厚みと板幅との関係は第３図（Ａ
）と同じものである。金型２および板状金属塊５は４６
０℃までヒーター蓋などによって予熱され、この状態で
金型２の一端部における当て板３と金型２との間の注湯
部に７５０℃で溶製され且つ脱ガス脱滓処理された４０
４５アルミニュウム合金溶湯を注入し、当て板３の下部
を介して板状金属塊５の両側に下注ぎ方式で鋳込み、溶
湯面が板状金属塊５の上端面と合致した状態で給湯を停
止し、約５分間そのままで静置した。即ち前記の条件で
注湯した場合において板状金属塊５と注湯による皮材溶
湯との境界部においては板状金属塊５の同相線温度であ
る６４０℃前後に１分以上保持されていることが金属塊
５に挿入された熱電対などにより確認され、上記５分の
経過で注湯による皮材部分の凝固が完了した後、金型を
断熱槽ｌから取出して空冷し、金型が４５０℃まで冷却
された時点で金型２を分割して複合鋳塊を取出し、皮材
部を３Ｎ面削し圧延用クラッド鋳塊とした。

圧延はロールクラツディング法により最終板厚０．１６
Ｎとしてから製品のミクロ組織を顕微鏡観察したところ
皮材層と板状金属塊５が圧延されて得られた芯材との境
界部および皮材の共晶３４粒の大きさ及び分布が均−且
つ微細で高温垂下性にも優れており、表面に欠陥のない
好ましい熱交換器用プレージングシートが得られ、板状
金属塊表面に部分溶損の発生しなかったことが確認され
た。

又このような本発明の鋳造例に対し、比較例として当て
板を用いないで鋳造例１と同様の方法で鋳造したものを
プレージングシートまで圧延し、そのミクロ組織を顕微
鏡観察したところ、板状金属塊による層と注湯凝固によ
る層との境界部が不均斉であって、高温垂下性において
も低下したものとなり、好ましい熱交換器用プレージン
グシートを得ることができず、板状金属塊の表面部分に
溶損の発生したことが判った。

鋳造例２ 当て板を第３図（Ａ）に示したように板状金属塊５の厚
さより片側１０１１広くされたものとし、その他は鋳造
例１と同じに鋳造、圧延し、その表面を目視検査したと
ころ、１ｍ２当り１〜２ケの酸化物巻き込みによる表面
欠陥が存在し、表面品質においては僅かに劣り、当て板
形状によって表面性状に多少の差異のあるものであった
が、その他の品質においては鋳造例１で得られたものと
同等のものであって、複合界面の健全な複合板材を得る
ことができる本発明の目的はこの第３図（Ａ）のような
当て板でも同様に達成し得ることを知った。

鋳造例３ 金型２の放熱を減少する目的で、その内面に厚さ３１１
ｍのファイバーフランクスペーパー（イソライト工業製
）を張り、芯材となる板状金属塊５を流気式電気炉中で
４５０℃に予熱し、一方今型２は当て板３のみをセント
して４００℃に予熱してから前記予熱板状金属塊５を素
早くセットし、断熱蓋を被せ、７２０℃の皮材溶湯を注
入した。

この場合、板状金属塊５は温度上昇して約６２０℃の最
高温度に達し、このような温度に１０分間保持されたが
、その他については鋳造例１と同様に実施し、鋳造例１
におけると同然の複合鋳塊を得ることができ、又この複
合鋳塊を圧延して境界部および皮材の共晶Ｓｉの微細お
よび分布が鋳造例１におけると同等の製品を得ることが
できる。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは複合界面が均斉
な複合鋳塊を充分にコンパクトな設備により的確に得し
め、即ち低コスト且つ簡易に良質の複合鋳塊を得しめ、
それによって好ましいクラツド材を工業的有利に製造し
得るものであって、工業的にその効果の大きい発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は本発明方法を実施する設備の１例を示した平面図、第
２図はその縦断側面図、第３図は本発明において用いる
当て板の若干例を示した各斜面図、第４図は本発明によ
るものの別の実施態様を示した第２図と同様な縦断側面
図、第５図は当て板の幅が板状金属塊の厚みと同じとさ
れた場合の溶損状態説明図である。 然したこれらの図面において、１は断熱槽、２は金型、
３は当て板、４は溶湯注入部、５は板状金属塊、６はフ
ァン、７は断熱蓋、８はヒーター、９は吊上げ部、１５
は間隙を示すものである。 第　　Ｊ　　廟

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 板状金属塊を鋳型内に鋳型との間または板状金属塊間に
   間隙を採って設定すると共に前記板状金属塊の端面に少
   くとも該板状金属塊の下部４分の１以上に亘って幅が板
   状金属塊の厚みより大とされた当て板をその端縁が板状
   金属塊の端面から突出した状態として添設し、該当て板
   と鋳型内面との間に前記板状金属塊とは異った金属の溶
   湯を注入し、前記当て板の端縁と鋳型内面との間または
   当て板の端縁間における間隙を介して上記溶湯を板状金
   属塊側面部分に導入固化せしめて複合鋳塊とすることを
   特徴とする複合板材用鋳塊の製造法。