JP3171723B2 - 金属の竪型連続鋳造方法及びその装置 - Google Patents

金属の竪型連続鋳造方法及びその装置

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JP3171723B2 JP11391693A JP11391693A JP3171723B2 JP 3171723 B2 JP3171723 B2 JP 3171723B2 JP 11391693 A JP11391693 A JP 11391693A JP 11391693 A JP11391693 A JP 11391693A JP 3171723 B2 JP3171723 B2 JP 3171723B2
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欽也 大原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属の竪型連続鋳造方法
とその装置に関し、特に溶湯状態の金属の酸化を防いで
鋳塊の品質を向上させたものである。
【0002】
【従来の技術】非鉄金属特にアルミニウム及びその合金
の圧延、押出、鍛造用の鋳塊は大部分が連続鋳造法、特
に竪型連続鋳造法により製造されている。この方法の一
つは所謂DC鋳造と呼ばれるもので、上下開放鋳型内に
その上方の出湯ノズルから溶湯を供給し、鋳型内の溶湯
上に配した浮子式の溶湯分配装置により出湯量を制御し
つつ、鋳型内壁から抜熱することで凝固殻を形成し、さ
らに鋳型下部から冷却剤を噴射しつつ鋳塊を引き出すこ
とで完全に凝固させる鋳造法である。この際、鋳型と鋳
塊との摩擦を減少させるために、潤滑剤を鋳型内面に事
前に塗布したり鋳造中に連続的に供給したりする。
【0003】この方法の問題点の一つは、鋳型内溶湯の
表面が大気に接しているため、反応性の強い溶湯の場合
は鋳型内溶湯面において大気中の酸素等と反応し、酸化
物を生成してしまうことにある。生成した酸化物が鋳塊
表面や鋳塊内部に混入すると鋳塊品質の著しい劣化をま
ねくだけでなく、酸化物量が多すぎると鋳塊の冷却が不
均一となるため、溶湯が凝固しきれなくなり鋳型の下部
から湯漏れが生じて鋳造が不可能となる。特に非常に反
応性の強いAl−Li系合金溶湯では、酸化物の生成が
著しく大気雰囲気での鋳造は不可能である。
【0004】また他の問題点は、Al−Li系合金溶湯
のような反応性の強い溶湯の場合、潤滑油と溶湯とが反
応し煙を発生することである。煙が発生すると、鋳型内
溶湯面が監視できないため鋳造作業が非常に困難かある
いは全く不可能になる。
【0005】上記2点の問題は単独では解決の可能性が
あるものの、それぞれの解決法が他の問題点をより深刻
化してしまう。即ち大気との反応を抑制すべく鋳型上部
に透明の囲いを設け、その内部を不活性ガスで置換する
と、発生した煙の排出が不可能になるため内部が全く監
視不能になってしまう。逆に煙の排出を効率よく行うべ
く溶湯表面に気流を発生させると、たとえ不活性ガス気
流であろうと大気を巻き込むため、溶湯と大気との接触
効率が高まり、酸化物生成が助長されてしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、鋳型
内溶湯の表面を不活性ガスで保護することで酸化反応を
抑制し、なお且つ潤滑油と溶湯との反応により生成する
煙を効果的に排出することで、内部の監視が可能な竪型
連続鋳造方法とその装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の方法は、
上下に開放された筒状鋳型内に潤滑剤を介して上方から
金属溶湯を供給し、冷却剤を噴射して凝固させ、凝固し
た鋳塊を下方のピット内へ引き抜き、ピット内を強制排
気するようにした竪型連続鋳造方法において、溶湯上面
に潤滑剤と溶湯との反応により生成する煙を排出するに
十分な流量の不活性ガスを導入して、溶湯上面を強制排
気するとともに溶湯上面を正圧状態に保持し、前記ピッ
ト内に排気するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0008】また本発明の装置は、上下に開放した筒状
鋳型と、該鋳型内に上方から供給される金属溶湯に冷却
剤を噴射してこれを凝固する冷却装置と、鋳塊を下方に
引き抜くシリンダーと、引き抜かれる鋳塊を内部に収容
しその内部雰囲気を強制排気する排気装置を備えたピッ
トを有し、さらに前記溶湯上面部を覆い不活性ガスの流
入口と排気口を備えた雰囲気カバーを設け、且つ排気口
を前記ピット内に連通して、雰囲気カバー内をピット内
よりも正圧状態に保持するよう排気量が制御されるよう
に構成したことを特徴とするものであり、この際上記雰
囲気カバーの一部を透明材質で形成するのが有効であ
る。
【0009】
【作用】鋳型内溶湯の表面における酸化反応を抑制する
ためには、鋳型上面を不活性ガスで置換する必要があ
る。確実な雰囲気制御のためには、さらに鋳型上面にカ
バーを設け、その内部を不活性ガス雰囲気としなくては
ならない。そしてカバーの一部は透明な材質とし、内部
が監視できるようにする。
【0010】ところがカバーを設けることで、発生する
煙の排出が不可能となってしまう。そこでこの問題を解
決するためにはカバーに不活性ガスの導入口と排気口と
を設け、カバー内部が不活性ガス流により換気されるよ
うにすればよい。
【0011】しかしながら充分な換気を行うためには不
活性ガス流量も多くなり、従ってガス流量の増加にとも
ないカバー内部の圧力も上昇する。竪型連続鋳造特に所
謂DC鋳造の場合、鋳型内面と鋳塊との間には常に部分
的な隙間が生じているが、カバー内部即ち鋳型内溶湯面
での圧力が上昇すると、鋳型内面と鋳塊との隙間から不
活性ガスが鋳型下部に流出してしまう。このようにガス
の流出が生じると、鋳型下端から噴射される冷却剤と鋳
塊との隙間に不活性ガス膜が不均一に形成されてしま
い、凝固が不均一になるため鋳塊品質が劣化し、さらに
鋳塊に割れが発生し、最終的には鋳型下部から凝固しき
れない溶湯が漏れだし、鋳造が不可能になってしまう。
【0012】そこで不活性ガス流量を増大したままカバ
ー内部の圧力上昇を防止するためには排気口を大きくす
ることが考えられる。しかし、排気口を大きくすると外
気の逆流が生じてしまうという問題、さらに不活性がス
流量の増大が必要になるという問題が生ずる。そして不
活性ガス流量の極端な増大は、不経済なだけでなく、鋳
塊品質維持のために適切に制御すべき鋳型内の溶湯温度
の低下を生じることになる。
【0013】またカバー内部の圧力上昇を防止するため
の他の手段として、排気口からの強制排気が考えられ
る。しかしカバー内部の圧力を適切且つ一定に保つため
には、流入する不活性ガス量と排気量との流量バランス
を厳密に制御しなくてはならず、極めて困難が伴う。即
ちもし排気量が不活性ガス流入量を上回ると、カバー内
部が負圧になってしまう。このような場合は、鋳型内面
と鋳塊との隙間から冷却剤が鋳型上部に侵入し、冷却剤
と溶湯とが直接接触してしまい、爆発の可能性が生じ極
めて危険である。
【0014】従ってこれらの問題解決のためには、必要
な不活性ガス流量を確保しつつ、カバー内部を安定して
若干の正圧になるように、不活性ガス流入量と排気量と
のバランスを制御しなくてはならない。
【0015】ところで竪型連続鋳造設備特に所謂DC鋳
造設備においては、製造される鋳塊は鋳型の下方に設け
たピット内に引き抜かれる場合がほとんどである。そし
て連続鋳造に用いる冷却剤はほとんどの場合、水あるい
は何らかの水溶液であって高温の鋳塊と接して水蒸気が
多量に発生するため、通常ピット内を強制排気する。
【0016】本発明者らはこのピット内の強制排気に着
目した。即ち雰囲気制御用のカバーに設けた排気口の排
気管をピット内に導くことで、排気量の制御が自動的に
可能になることを見いだした。これは強制排気されてい
るピットにカバー内部が連通しているため、カバー内が
外部特に鋳型の下方のピット内より負圧になることはあ
りえず、さらにカバー内には不活性ガスが流入するた
め、外部特に鋳型下方のピット内よりも若干の正圧が維
持されるからである。このようにピット内の強制排気を
利用することで、必要な不活性ガス流量を確保しつつ、
カバー内部を安定して若干の正圧になるように換気する
ことが可能になり本発明の完成に至った。
【0017】
【実施例】以下図面に示す実施例に沿って説明する。図
1は連続鋳造状態における本発明に係る装置の一つの実
施例の説明図である。溶湯は出湯ノズル(1)を通り、
浮子式溶湯分配装置(2)により出湯量を制御しつつ、
上下開放鋳型(3)に供給される。冷却剤は図示しない
冷却剤供給管を通って鋳型(3)内の冷却剤室(4)に
導かれ、さらにスリット(5)を通って鋳塊(6)に噴
射され、鋳塊(6)は底台(7)とともにシリンダー
(8)によつて下方のピット(9)内に引き出される。
また鋳型と鋳塊との摩擦を減少するために、潤滑剤を鋳
型内面に事前に塗布し、あるいは鋳造中に潤滑油供給口
(10)より連続的に供給する。
【0018】この際、鋳型(3)の上面に雰囲気カバー
(11)を設置し、該カバー(11)の不活性ガス流入口
(12)より不活性ガスを流入することでカバー(11)の
内部を不活性ガス雰囲気として溶湯(16)表面の酸化を
防止する。また鋳型内部が監視できるようにするため、
カバー(11)の上面は透明な材質の監視窓(13)とす
る。さらに潤滑油と溶湯とが反応して発生する煙が換気
されるよう強制排気用の排気管(14)をカバー(11)の
他端に設け、排気管(14)はピット内に導く。
【0019】そしてカバー(11)内の強制排気はピット
(9)内の強制排気ダクト(15)によりピット内排気と
同時に行う。このためカバー(11)内部が外部特に鋳型
(3)の下方のピット内より負圧になることはありえ
ず、さらにカバー(11)内部には不活性ガスが流入する
ため、外部特に鋳型(3)の下部よりも若干の正圧が維
持される。このようにカバー(11)内部の安定した圧力
制御により、確実な雰囲気制御と安定な鋳造条件の維持
が可能となる。
【0020】図1に示す本発明の装置により、表1に示
す条件にて 150mm×350mm のサイズのAA8090合金を鋳造
した。AA8090合金はLiをおよそ 2.5%含み、極めて酸
化性が強いため、本発明の効果を確認するのに最適の合
金である。比較例1として本発明例と同様の条件だが、
ピット内排気のみを停止して鋳造した例を示し、また比
較例2として本発明例と同様の条件だが、カバー内部を
Ar置換した後不活性ガス流入口、排気口とも閉塞し鋳
型内の換気を停止して鋳造した。これらの鋳造装置によ
り連続鋳造を行いその結果を表2に示した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表2より本発明例によれば健全な鋳塊を製
造できたのに対し、比較例1及び2では鋳塊製造自体が
不可能であり、鋳塊品質の比較すらできなかった。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば酸化性の強い金属溶湯で
あっても、連続鋳造により健全な鋳塊が安定して製造で
きる等の顕著な効果がある。なお本発明は実施例に示し
た装置に限定されものではなく、同様な思想のいかなる
装置にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 出湯ノズル 2 浮子式溶湯分配装置 3 上下開放鋳型 4 冷却剤室 5 スリット 6 鋳塊 7 底台 8 シリンダー 9 ピット 10 潤滑油供給口 11 雰囲気カバー 12 不活性ガス流入口 13 監視窓 14 排気管 15 強制排気ダクト 16 溶湯
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/047,11/106,11/11 B22D 23/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下に開放された筒状鋳型内に潤滑剤を
    介して上方から金属溶湯を供給し、冷却剤を噴射して凝
    固させ、凝固した鋳塊を下方のピット内へ引き抜き、ピ
    ット内を強制排気するようにした竪型連続鋳造方法にお
    いて、溶湯上面に潤滑剤と溶湯との反応により生成する
    煙を排出するに十分な流量の不活性ガスを導入し、前記
    ピット内に排気することにより、溶湯上面を強制排気す
    るとともに溶湯上面を正圧状態に保持するようにしたこ
    とを特徴とする金属の竪型連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 上下に開放した筒状鋳型と、該鋳型内に
    上方から供給される金属溶湯に冷却剤を噴射してこれを
    凝固する冷却装置と、鋳塊を下方に引き抜くシリンダー
    と、引き抜かれる鋳塊を内部に収容しその内部雰囲気を
    強制排気する排気装置を備えたピットを有し、さらに前
    記溶湯上面部を覆い不活性ガスの流入口と排気口を備え
    た雰囲気カバーを設け、且つ排気口を前記ピット内に連
    通して、雰囲気カバー内をピット内よりも正圧状態に保
    持するように排気量が制御されるよう構成したことを特
    徴とする金属の竪型連続鋳造装置。
  3. 【請求項3】 上記雰囲気カバーの一部を透明材質で形
    成した請求項2記載の竪型連続鋳造装置。
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KR101790844B1 (ko) * 2015-08-06 2017-10-26 서울대학교산학협력단 어린잎 채소 재배판 살균기.

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