JP2007533459A - 非鉄金属及び軽金属のベルト式鋳造方法並びにそのための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばアルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛及びそれらの合金などの非鉄金属及び軽金属の鋳造のために使用されるベルト式鋳造機に用いられる鋳造ベルトに関する。より詳しく言えば、本発明は、良好な熱的及び他の物理的特性を有する材料から作られる金属製鋳造ベルトに関する。
双ベルト式鋳造機は、かなり以前から金属を鋳造するのに使用されてきた。この種の鋳造機では、トラック(race-track)の形態にて回転するエンドレスベルトが、上下に(或いは、場合によっては並んで)配置されており、一般に平らな平行に走行する各ベルトが、互いに密に隣接して配置され、それらの間に型(モールド:mold)を規定する。溶融金属が、一方の端部において前記型内に導かれ、前記金属は、移動するベルト表面によって前記型を通って引き出される。前記溶融金属からの熱は、ベルトを通じて移動され、この移動は、前記型の領域内のベルトの裏側に作用する、例えば散水(water spray)などの冷却手段によって促進される。その結果、前記金属は、前記型を通過する際に凝固し、固体金属製の平板(スラブ:slab)又はストリップ(strip)が、前記型の反対側の端部から出てくる。例えば、改良されたこの種の鋳造機が、本願と同一の譲受人に対して1977年2月22日及び1977年12月6日にそれぞれ発行された米国特許第4008750号及び同第4061177号に記載されている。前記鋳造機はまた、本願と同一の譲受人に対して1980年3月18日に発行された米国特許第4193440号、及び本願と同一の譲受人によってまた2001年8月7日に出願された国際公報第02/11922号に記載されるように、高性能の冷却剤適用システムを使用する。これらすべての公報の開示事項は、引用することによりここに組み入れられる。
本発明の目的は、テクスチュアされた鋼及び/又は銅から作られる従来のベルトより、製作及び使用がより便利であるベルト式鋳造機のためのベルトを提供することである。
図1及び図2は、例えば溶融したアルミニウム合金のような溶融金属をストリップの形態にて連続鋳造するための、双ベルト式の鋳造機10を(簡略化した形態にて)示している。本発明は、決してそればかりではないが、例えば米国特許第4061177号及び同第4061178号に開示される鋳造ベルトに適用することができ、それらの開示事項は、引用することによりここに組み入れられる。本発明の原理は、単一ベルト式の鋳造システムの鋳造ベルトにも首尾良く実施できるものである。図1及び図2のベルト式連続鋳造機械の簡単な構造及び作動を、以下に説明する。
一般的なAl−Fe−Siフォイル状製品(AA1145)のために一般に使用されるアルミニウム合金が、双ベルト式のテストベッド(test bed)に、0.060インチの厚さを有するアルミニウム合金AA5754製ベルトにそれぞれ10mmの厚さで鋳造された。前記ベルトは、その表面に研磨用ベルトを適用することによりテクスチュアされ、溝を横方向に測定すると表面粗さRaが約25マイクロインチの粗さを有する実質的に長手方向に沿う溝を作り出す(表面粗さ値(Ra)は、表面粗さの相加平均である)。比較例がまた、重度にテクスチャードされた(heavily textured)鋼製ベルトと軽度にテクスチャードされた(lightly textured)銅製ベルトとに鋳造された。鋼製及びアルミニウム製のベルト上に鋳造された材料の表面の顕微鏡写真が、図4a及び図4bに比較されており、鋼製ベルト(図4a)は、表面偏析層の生成を引き起こすのに対し、アルミニウム合金製ベルト(図4b)は、表面偏析層の生成を引き起こさないことを示している。銅製及びアルミニウム合金製のベルト上に作り出される鋳造スラブの内部のX線写真が、図5a及び5bにそれぞれ比較されており、銅製ベルト(図5a)は、材料内にシェル歪み(明るいバンド(band)により囲まれた範囲として見える領域)が生じるのに対し、アルミニウム製ベルト(図5b)は、シェル歪みが生じない。
自動車用途に一般に使用されるアルミニウムAl−Mg(AA5754)合金が、双ベルト式のテストベッドに、0.060インチの厚さを有するアルミニウム合金AA5754製ベルトにそれぞれ10mmの厚さで鋳造された。前記ベルトは、実施例1に記述されるようにテクスチュアされた。比較例がまた、軽度にテクスチャードされた銅製ベルト上に鋳造された。鋼製ベルト上に鋳造される場合、表面品質が極端に悪いような鋳造物は、鋼製ベルト上に作られなかった。銅製及びアルミニウム合金製のベルト上に作り出される鋳造スラブの内部のX線写真(厚さ方向のX線プリント)が、図6a及び図6bにそれぞれ比較されており、銅製ベルト(図6a)は、材料内にシェル歪み(X線において明るい斑点として見える領域)が生じるのに対し、アルミニウム製ベルト(図5b)は、シェル歪みが生じない。光学イメージがまた、2つの鋳造物の表面から作られ、図7a及び7bに、銅製及びアルミニウム製のベルト上にそれぞれ作り出されるスラブについて比較されている。図7aは、このタイプの鋳造機に銅製ベルトを使用することから得られるシェル歪みの特徴を示す円形の表面欠陥を示しているのに対し、図7bは、アルミニウム製ベルトを使用することから得られる欠陥のない表面を示している。
自動車用途にまた一般的に使用されるアルミニウムAl−Mg−Si(AA6111)合金がまた、双ベルト式のテストベッドに、0.060インチの厚さを有するアルミニウム合金AA5754製ベルトにそれぞれ10mmの厚さで鋳造された。前記ベルトは、実施例1に記述されるようにテクスチャードされた。比較例がまた、軽度にテクスチャードされた銅製ベルト上に鋳造された。銅製ベルト上に鋳造される場合、表面品質が一般に悪いような鋳造物は、鋼製ベルト上に作られなかった。光学イメージが、2つの鋳造物の表面から作られ、図8a及び8bに、銅製及びアルミニウム製のベルト上にそれぞれ作り出されるスラブについて比較されている。図8aは、このタイプの鋳造機に銅製ベルトを使用することから得られる表面品質が、図8bに示すように、アルミニウム製ベルトを使用することから得られるものよりさらに悪いことを示している。
Claims (22)
- 金属ストリップを連続的に鋳造する連続ベルト式鋳造装置であって、
少なくとも部分的に鋳造キャビティを規定する鋳造表面を備えた少なくとも1つの可動エンドレスベルトと、
前記鋳造キャビティを通って前記少なくとも1つのエンドレスベルトを進める手段と、
前記鋳造キャビティ内へ溶融金属を注入する手段と、
前記少なくとも1つのエンドレスベルトが前記鋳造キャビティを通過する際に前記少なくとも1つのエンドレスベルトを冷却する手段と、
を備え、
前記少なくとも1つのエンドレスベルトが、アルミニウム又はアルミニウム合金から作られている、
ことを特徴とする連続ベルト式鋳造装置。 - 前記少なくとも1つの鋳造ベルトが、1〜2mmの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記アルミニウム合金が、AA5XXX及びAA6XXX合金系からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記アルミニウム合金が、AA5754、AA5052及びAA6061からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの鋳造ベルトが、少なくとも100MPaの降伏強さを有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの鋳造ベルトが、120W/m−Kより大きい熱伝導率を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記装置が、前記アルミニウム又はアルミニウム合金から作られる2つの前記エンドレスベルトを有する双ベルト式鋳造装置であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- ストリップの形態にて溶融金属を鋳造する方法であって、
アルミニウム又はアルミニウム合金から作られ、少なくとも部分的に鋳造キャビティを規定する鋳造表面を備えた少なくとも1つの鋳造ベルトを用意するステップと、
前記鋳造キャビティを通って前記少なくとも1つの鋳造ベルトを連続的に進めるステップと、
前記鋳造キャビティの入口部に前記溶融金属を供給するステップと、
前記少なくとも1つの鋳造ベルトが前記鋳造キャビティを通過する際に前記少なくとも1つの鋳造ベルトを冷却するステップと、
前記鋳造キャビティの出口部から得られる鋳造ストリップを連続的に集めるステップと、
を備えていることを特徴とする溶融金属を鋳造する方法。 - 前記型に溶融金属を供給する前記ステップが、溶融したアルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、あるいはそれらの合金を供給することを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記鋳造キャビティに溶融金属を供給する前記ステップが、溶融したアルミニウム又はアルミニウム合金を供給することを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記鋳造キャビティに溶融金属を供給する前記ステップが、Al−Fe−Si又はAl−Fe−Mn−Si合金を供給することを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記鋳造キャビティに溶融金属を供給する前記ステップが、Al−Mg又はAl−Si−Mg合金を供給することを含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのベルトが前記鋳造キャビティを通って進められる前に、前記鋳造表面に離型剤を適用するステップを更に備えていることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの鋳造ベルトとして1〜2mmの範囲の厚さを有するベルトを用意することを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの鋳造ベルトとしてAA5XXX又はAA6XXX合金系のアルミニウム合金から作られるベルトを用意することを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記鋳造ベルトとして少なくとも100MPaの降伏強さを有するベルトを用意することを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの鋳造ベルトとして120W/m−Kより大きい熱伝導率を有するベルトを用意することを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 連続鋳造装置に使用するのに適合した鋳造ベルトであって、
少なくとも部分的に鋳造キャビティを規定する鋳造表面を備えた少なくとも1つの可動エンドレスベルトと、
前記鋳造キャビティを通って前記少なくとも1つのエンドレスベルトを進める手段と、
前記鋳造キャビティ内へ溶融金属を注入する手段と、
前記少なくとも1つのエンドレスベルトが前記鋳造キャビティを通過する際に前記少なくとも1つのエンドレスベルトを冷却する手段と、
を備え、
前記鋳造ベルトが、アルミニウム又はアルミニウム合金から作られている、
ことを特徴とする鋳造ベルト。 - 前記鋳造ベルトが、1〜2mmの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項18に記載の鋳造ベルト。
- 前記鋳造ベルトに用いられる前記アルミニウム合金が、AA5XXX及びAA6XXX合金系から選択される合金であることを特徴とする請求項18に記載の鋳造ベルト。
- 前記鋳造ベルトが、少なくとも100MPaの降伏強さを有することを特徴とする請求項18に記載の鋳造ベルト。
- 前記鋳造ベルトが、120W/m−Kより大きい熱伝導率を有することを特徴とする請求項18に記載の鋳造ベルト。
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