JP3253485B2

JP3253485B2 - 竪型連続鋳造装置

Info

Publication number: JP3253485B2
Application number: JP11419095A
Authority: JP
Inventors: 俊之石川
Original assignee: YKK Corp
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2002-02-04
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JPH08309484A; US5690162A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は竪型連続鋳造装置に関
し、詳しくは所定の本数からなる径の異なるインゴット
を同時に鋳造可能な竪型連続鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば各種の建材に使われる
アルミ合金は多種類にわたるが、玄関や雨戸等のサッシ
に適するものとしては、ＪＩＳ規格に記号Ａ６０６３で
規定された合金がある。このＡ６０６３のアルミ合金は
アルミニウム（Ａｌ）に少量のマグネシウム（Ｍｇ）と
珪素（Ｓｉ）を添加した押出性、表面処理性に優れた合
金であり、この合金を使った押出製品は、強度、塑性加
工性、切削加工性ともに優れ、耐食性には特に優れた性
能をもつ。

【０００３】このアルミ合金であるＡ６０６３の製造方
法として，通常、１個当たりの重量が２０ｋｇのＡｌ地
金と、所要の重量からなるＡｌ−Ｓｉ合金塊と、押出製
品たるアルミ形材の不良品や端材等の屑材とを所定の重
量比をもって溶解炉内に投入する。投入された上記合金
材料は溶解炉内でバーナーにより加熱溶融されて溶湯の
状態となり、溶解炉より移送樋を介して次工程である保
持炉へと移送される。この移送の途中で溶湯中に所望量
のＭｇが添加される。Ｍｇは非常に酸化しやすい物質で
あるため、通常は溶湯が前記移送樋を移送される途中で
投入される。

【０００４】保持炉に移送された溶湯は、バーナーによ
って加熱され、約７００℃にて保温される。保持炉内の
溶湯は成分分析機によってその成分が分析され、同分析
結果に基づき不足成分が投入されて成分調整がなされ
る。アルミ合金のＡｌに対するＳｉ、Ｍｇの成分割合は
規格で定められており、溶解炉に投入される前に予め前
記規格に適合したＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇの量を算出して、算
出された量に相当するＡｌ、Ｓｉを溶解炉に投入すると
共に、同じく算出された量のＭｇが移送樋を流れる溶湯
中に添加されるが、保持炉に移送された溶湯には若干の
成分割合にズレが生じるため、保持炉にて上述のような
成分比の確認がなされて調整する。また保持炉では、溶
湯面に浮いた各種のスラグを取り除く。溶湯は保持炉に
て所定の温度下に保持される。このとき、保持炉内の溶
湯が全域にわたって均一な温度となるように攪拌され
る。

【０００５】こうして保持炉内で保温されると共に成分
調整がなされた溶湯は、続いて移送樋を介して溶湯処理
装置へと移送される。この移送樋を流れる溶湯中に、更
にＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金の連続添加がなされる。このＡｌ
−Ｔｉ−Ｂ合金は微細化剤の役割を果し、溶湯が鋳造工
程で凝固するとき、Ａｌ合金の結晶粒を微細化させる。
溶湯処理装置は内部に湯溜り部を有し、湯溜り部の溶湯
を攪拌する回転軸の先端から不活性ガス（アルゴンガ
ス）を溶湯内に泡状に噴出させ、溶湯内に存在する水素
分子を取り込んで不活性ガスと共に溶湯外へと排出させ
る。溶湯内に水素分子が存在すると、溶湯の鋳造工程に
おいて凝固後のインゴット内に気泡として残存すること
になり、インゴットの内部に空胴を形成してしまう。そ
の結果、こうしたインゴットから押出加工されるアルミ
形材には肌あれやスジが生じることになる。

【０００６】上述のごとくガス抜きされた溶湯は次の鋳
造工程へと送られ、所定の長さを有する丸棒状のＡｌ合
金インゴットに鋳造される。竪型連続鋳造においては、
前記溶湯が円筒状の上型内へ連続的に流し込むと同時に
所定の速度で下降する下型にて引き下げる。このとき、
上型を通り抜けるインゴットの表面に水の吹付け冷却に
より凝固せしめ、その凝固部分が順次下方の水槽内に浸
漬されつつ連続する長尺の円形断面を有するインゴット
を得ている。前記下部モールドは、例えば実開平６−３
９２４５号公報に開示されているように、その上面を凹
陥部として構成している。

【０００７】しかして、従来、この種の鋳造装置及び鋳
造方法としては、図５に示されるものが一般的に知られ
ている。同図に示されるように、従来の鋳造装置によれ
ば、小径インゴット、中径インゴット及び大径インゴッ
トは、それぞれ専用の鋳造装置により鋳造される。即
ち、図５（ａ）は小径インゴットの鋳造装置、同図
（ｂ）は中径インゴットの鋳造装置、同図（ｃ）は大径
インゴットの鋳造装置を示し、これらの装置によればそ
れぞれ専用のテーブル８上には小中大それぞれの鋳造径
をもつ上型７０ａ，７０ｂ，７０ｃが多数並設されてい
る。そして、各テーブル８上に配列される各上型７０
ａ，７０ｂ，７０ｃは、その鋳造径によりそれぞれ大き
さも異ならせてある。そのため、各テーブル８上に配列
される各上型７０ａ，７０ｂ，７０ｃの外形も大きくな
り、その中心間の距離Ｘ１’，Ｘ２’，Ｘ３’が異な
り、通常はＸ１’＜Ｘ２’＜Ｘ３’となる。

【０００８】こうして鋳造されるインゴットは上方から
チェーン等によって吊上げられて搬送手段により次工程
の均熱炉まで搬送され、同均熱炉で成分の均一化処理が
なされる。均熱炉の内部は加熱領域と均熱領域とにわか
れており、加熱領域において約５６０℃〜５９０℃昇温
し、均熱領域へと移送されて所定温度に一定時間保持さ
れる。これによりＡｌ合金インゴットの鋳造過程で生じ
た溶質原子のミクロ偏析、マクロ偏析を原子拡散により
分散化し、Ａｌ合金インゴットの内部に万遍なく行き渡
らせる。

【０００９】所定の均熱時間を経たＡｌ合金インゴット
は均熱炉から取り出され、空気を吹き付けることによっ
て冷却される。ここで、均熱処理により溶体化した溶質
原子はＭｇ₂Ｓｉとして析出を始め、この析出量の大き
さがインゴットの押出性、押出後の形材の機械的強度に
大きな影響を与える。水冷等による急激な冷却は形材の
機械的強度を高くするが押出変形抵抗が増し、反対に徐
冷ではＭｇ₂Ｓｉの粗大折出が生じ、押出変形抵抗は減
少するが、形材の機械的強度が得にくくなり、適切な冷
却速度を確保すると共に、Ｍｇ₂Ｓｉの析出をコントロ
ールすることが肝要である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような鋳造装置において、例えば図５に基づいて説明す
ると、小径インゴットは１回の鋳造で２４本、中径イン
ゴットは１回の鋳造で２０本、大径インゴットは１回の
鋳造で１６本鋳造され、全生産本数はそれぞれの鋳造本
数の整数倍となる。従って、余剰のインゴットを製造す
る場合が多く在庫量が増加するため、その保管空間と在
庫管理が必要となる。

【００１１】また、特定の径のインゴットを通常の生産
量では賄いきれない程に多数必要となった場合や、特定
の径のインゴットを１台の鋳造装置で必要な本数鋳造で
きないような場合には、他の径のインゴットを鋳造する
鋳造装置の型を全て前記特定の径の型に交換しなければ
ならず、その交換作業が必要であるとともに、交換され
た元の径のインゴットが鋳造できなくなるといった問題
点が生じる。また、前記特定の径が大径である場合に
は、これより小さな径への型交換は困難となる。

【００１２】そこで、本発明はインゴットの在庫量を最
小限に抑えて、保管空間を減少させると共にその管理が
容易にし、更には特定の径のインゴットが必要本数を効
率的に鋳造できる鋳造装置を提供することを目的として
いる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の主
要な構成をなす上型と下型とからなる複数の鋳造型内に
溶湯を流し込むと共に前記下型を鋳造速度をもって所定
の行程を下降させて複数のインゴットを連続鋳造する竪
型連続鋳造装置であって、複数の上型が異なる鋳造径を
有しており、複数の前記上型が同一テーブル上に並設さ
れ、前記テーブル上に臨設される溶湯の移送樋と、前記
テーブル上において前記移送樋から分岐し、異なる鋳造
径を有する各上型上に臨設され、異なるインゴット径に
応じて溶湯の注入量を調整する調整手段を有する注入樋
とを備えてなり、テーブル上に配列される複数の上型
は、鋳造されるインゴットの荷重分布がほぼ均一になる
ように配されてなることを特徴とする竪型連続鋳造装置
により達成される。

【００１４】前記竪型連続鋳造装置にあって、好ましい
態様によれば上記複数の上型のうち１以上を予備上型と
して使用することができ、上記複数の鋳造径の異なる上
型の全ての外形を同一とし、隣接する上型の鋳造径の中
心間距離を等しく配列している。また、テーブル上に配
列される複数の上型は、同一鋳造径の上型群に区分さ
れ、このときテーブル上に配列される複数の上型は、鋳
造されるインゴットの荷重分布がほぼ均一となるように
して配列される。

【００１５】

【作用】本発明による異径インゴットの鋳造は、テーブ
ルの下方で待機する下型支持台が上昇して下型を対応す
る各上型に嵌合させる。この嵌合がなされると、各上型
の下端部内壁面からリング状の冷却水噴出口を通して冷
却水が斜め下方に向けて噴出され、下型周面の冷却を始
める。同時に溶湯が注入樋を流れて各上型と下型により
形成される型空間内に流し込まれる。この溶湯の注入量
は、それぞれのインゴット径に応じて調整されている。

【００１６】溶湯が所望の型空間の全数に注湯された
後、下型を水槽の底部近くまで所定の鋳造速度に同期し
て下降させる。この間、各下型の上方には前記冷却水噴
出口から冷却水が噴射され、噴出する冷却水によりイン
ゴットを順次冷却硬化しながら連続して鋳造する。この
とき、冷却水の噴出量を異なる径に応じて調整してお
く。

【００１７】各下型が下降してインゴットの所望の鋳造
長さが得られる水槽内の予め設定された高さに達すると
停止する。このあとで、下型支持台が上昇して全てのイ
ンゴットの上端をテーブル上から上方に突出させる。続
いて、クレーン等を使って異径のインゴットを一斉に引
き上げると共に、鋳造装置から次工程の均熱炉まで搬送
する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に基づき具体的に
説明する。図示実施例は、本発明をアルミ建材の押出成
形用原材であるＡｌ合金インゴットの竪型連続鋳造装置
を示している。図１は本発明に係る第１実施例である縦
型連続鋳造装置の主要部の概略構成例を示す平面図、図
２は同鋳造装置の鋳造部の内部構造例を示す断面図、図
３は同鋳造装置機における異径鋳造部の配列例を示す平
面図、図４は同鋳造装置における異径鋳造部の他の配列
例を示す平面図である。なお、本発明は上記Ａｌ合金イ
ンゴットの鋳造に限定されるものでなく、他の金属類の
竪型連続鋳造にも適用し得ることは勿論である。

【００１９】本実施例の竪型連続鋳造装置１において
も、既述したように溶解炉２及び保持炉３を介して図示
せぬ溶湯処理装置にてガス抜きされた溶湯が移送樋４を
通って移送され、それぞれの注入樋５から異径の複数の
鋳造部６ａ，６ｂ，６ｃへと同時に注入される。前記複
数の鋳造部６ａ，６ｂ，６ｃは、図１及び図２に示すご
とく径が異なる多数の上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…を並
列して配列させたテーブル８と、同テーブル８の下方に
設置され、前記上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…に対応して
下型９，９，…を有する図示せぬ下型支持台と、同下型
支持台の昇降空間を有すると共に内部に水を貯留する図
示せぬ水槽と、前記各下型９に向けて冷却水を供給する
同じく図示せぬ給水部とを備えている。因みに、本実施
例における上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の径は６イン
チ、７インチ及び８インチである。

【００２０】前記テーブル８には、各下型９が挿脱でき
る径をもつ多数の貫通孔８ａ，８ａ，８ａ…が形成され
ており、その各貫通孔８ａに対応してテーブル８上に複
数の上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…が設けられている。そ
して、各上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の間には上記移送
樋４から注入樋５が分岐され、その先端がそれぞれの上
型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の注入口に臨設されている。
各上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…はセラミック等の耐熱材
から成形された円筒状の空洞をもつブロックからなり、
その下端部には内部に水冷ジャケット１０を有すると共
に、同ジャケット１０に連通して円筒内壁面に斜め下方
に向けて開口するリング状の冷却水噴出口１１が形成さ
れている。

【００２１】上記下型支持台は従来公知の構成を備えて
いるため、ここではその構成を簡単に説明する止める。
同下型支持台は上記上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…と同数
で且つ各上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…に相対する位置に
配設された多数の下型９，９，…を上面に支持する一枚
の支持台からなり、その下面の中央部には上記水槽の底
部に設置された流体圧シリンダのロッド端が固定され、
同流体圧シリンダの作動に伴って所定の速度で下型９，
９，…を一斉に昇降させるようにしている。本実施例に
よれば、前記下型９，９，…は全て同一径を有してお
り、その径は前記大径上型７ｃの鋳造径にほぼ等しく設
定されている。

【００２２】図３は上記鋳造部６ａ，６ｂ，６ｃの配列
例を示している。同図に示す配列例では、同図の右半分
において２個の小径上型７ａ、２個の中径上型７ｂ及び
１個の大径上型７ｃが順次直線上に配列され、この配列
に並列して１個の小径上型７ａ、２個の中径上型７ｂ及
び２個の大径上型７ｃが順次直線上に配列されており、
テーブル８の左半分では前記配列とはテーブル８の中点
を挟んで対称に配列されている。

【００２３】上記配列で留意すべき点は、上記下型支持
台の全面に均等な荷重がかかるようにするため、各上型
７ａ…，７ｂ…，７ｃ…によって鋳造されるインゴット
の重量分布を下型支持台上で可能なかぎり均一となるよ
うに設定すべきである。この重量分布が均一になる限
り、上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の配列は図示例に限定
されるものでないことは明らかであり、多様な配列が可
能である。

【００２４】本発明において、異なる鋳造径をもつ上記
異径の上型７ａ，７ｂ，７ｃの外形を全て同一に形成す
ると共に、隣合う上型７ａ，７ｂ，７ｃの各中心間の距
離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を全て等しく設定することが望まし
い。各上型７ａ，７ｂ，７ｃの外形を等しく形成する場
合には、上型７ａ，７ｂ，７ｃの交換にあたってテーブ
ル８上の位置決めが容易となるばかりでなく、その取付
けも簡単に行えるようになる。また、隣合う上型７ａ，
７ｂ，７ｃの各中心間の距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，
Ｘ５を全て等しく設定する場合には、鋳造が終了して径
の異なるインゴットを一斉に次工程にクレーン等の搬送
手段により搬送するに際して、たとえ上型７ａ，７ｂ，
７ｃの配列が多様に変更されたとしても、その搬送手段
のセット位置が常に一定であるため、全てのインゴット
を的確に搬送できるようになる。

【００２５】しかして、上述のごとくテーブル８に多数
の異径上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…を混在状態で並設す
る場合には、それぞれの径に応じた注入量で溶湯を注入
する必要があるばかりでなく、高品質の製品を生産する
には各上型径に応じた冷却速度を確保する必要がある。
そこで本実施例では図示を省略したが、例えば上記注入
樋５に異径上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の径に応じた高
さを有する堰を設けるか、或いは各注入樋５に流量調整
バルブを設けて溶湯の注入量を調節している。また、各
インゴット径に応じた冷却速度を確保するため、各上型
７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の下部に設けられた冷却水噴出
口１１の冷却水通路に開閉バルブを設けて、冷却水の噴
出量を調整している。

【００２６】さて、以上のごとく構成された本実施例の
竪型連続鋳造装置１によると、溶湯処理装置３によりガ
ス抜きされた溶湯２０が、注入樋５を流れて図２に示す
ごとく各上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…と下型９，９，…
との間に形成された型内に各上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ
…の各径に応じた量の溶湯２０が流し込まれる。この注
湯が開始されると、各上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の下
端部内壁面から同上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…の径に応
じた量の冷却水がリング状の冷却水噴出口１１を通して
斜め下方に向けて噴出され、各下型９，９，…の周面を
冷却すると同時に、下型９，９，…の昇降手段である流
体圧シリンダーが鋳造速度に合わせて縮長方向に作動を
開始し、各下型９，９，…を図示せぬ水槽の底部近くま
で下降させる。この間、各下型９，９，…の上方には前
記冷却水噴出口１１から噴出される冷却水及び前記水槽
内の冷却水により順次冷却硬化された円形断面を有する
異径のインゴットが同時に連続鋳造される。

【００２７】各下型９，９，…が下降限に達すると、上
記冷却水噴出口１１からの給水及び前記流体圧シリンダ
の作動が停止する。続いて、同流体圧シリンダが伸長方
向に作動して鋳造後のインゴットを上昇させ、その上端
を各上型７ａ…，７ｂ…，７ｃ…から上方に突出させ
る。このあと、図示せぬクレーンを使って径の異なる各
インゴットを一斉に引き上げると共に、鋳造装置１から
次工程の図示せぬ均熱炉まで搬送する。

【００２８】なお、図示例にあっては図３に仮想線で囲
んだ区域を、予備の鋳造区域としている。この予備の鋳
造区域は、通常、鋳造が行われず、緊急に鋳造の必要が
生じたときに同鋳造区域にある任意の上型７ａ’，７
ｂ’，７ｃ’を使用して鋳造を行う。そのため、同上型
７ａ’，７ｂ’，７ｃ’に臨設された注入樋４’には図
示せぬ開閉バルブが設置され、必要に応じて同バルブが
開閉されるようになっている。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなごとく、本発
明は同一テーブル上に径の異なるインゴットを鋳造する
ための異なる鋳造径をもつ多数の上型を並設することに
より、同一径の１回の本数取りを少なくすることができ
るため、在庫量を最小限に減らすことができる。また、
次工程である押出工程における加工状況に応じた配列が
組めるため、在庫量を最適にコントロールできる。

【００３０】更に、本発明によれば同一テーブル上に異
なる鋳造径をもつ上型が並設されているため、型交換の
必要がなくなり、型交換の必要が生じた場合にも同一テ
ーブル上で必要とする鋳造径をもつ上型に交換できるた
め、インゴットの必要な鋳造数量に柔軟に対応でき、ま
た上型の外形を等しくする場合には同上型の交換作業も
容易に行うことができるようになり、しかも設備の設置
面積も最小限にできる。

【００３１】また、本発明によれば特定の径を多数鋳造
する必要が生じた場合には予備上型が利用でき、または
予備上型を所定の径のインゴット鋳造用の上型に交換し
て、特定の径のインゴットの製造数量の変化に容易に対
応し得るばかりでなく、荷重バランス或いはインゴット
の取り外しを考慮して、テーブルに異なる径の上型を配
することができるため、型の交換及び配置が可能であ
る。

【００３２】更に本発明によると、径が異なるインゴッ
トを鋳造しても、各インゴットの中心間の距離が等しい
ため、インゴットの取り出しの際にインゴットの把持位
置が常に一定となり、異径のインゴットの一斉取外し作
業が的確に行えると共に自動化による作業も可能とな
る。また、鋳造径の異なる上型の上述の配置によって、
径の違いに応じてインゴットを順番に取り出し、搬送、
配列でき、効率よく作業が行えるようになると共に、イ
ンゴットの径の違いによる荷重バランスも均等にでき、
安定したインゴットの鋳造がなされ、品質が安定した製
品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施例である竪型連続鋳造装
置の主要部を概略的に示す平面図である。

【図２】同鋳造装置の鋳造部における内部構造例を概略
的に示す断面図である。

【図３】同鋳造装置における異径上型の他の配列例を示
す平面図である。

【図４】従来の鋳造装置における上型の配列を示す平面
図である。

【符号の説明】

１竪型連続鋳造装置２溶解炉３処理装置４移送樋５注入樋 6a,6b,6c 異径の鋳造部 7a,7b,7c 鋳造径の異なる上型 7a’〜7c’ 予備の上型８テーブル８ａ貫通孔９下型１０水冷ジャケット１１冷却水噴出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/049 B22C 19/00 B22D 11/00 B22D 11/04 311 B22D 35/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上型と下型とからなる複数の鋳造型内に
溶湯を流し込むと共に前記下型を鋳造速度をもって所定
の行程を下降させて複数のインゴットを連続鋳造する竪
型連続鋳造装置であって、複数の上型(7a,7b,7c)が異なる鋳造径を有しており、複
数の前記上型( 7a,7b,7c) が同一テーブル(8) 上に並設
され、前記テーブル(8) 上に臨設される溶湯の移送樋(4) と、前記テーブル(8) 上において前記移送樋(4) から分岐
し、異なる鋳造径を有する各上型(7a,7b,7c)上に臨設さ
れ、異なるインゴット径に応じて溶湯の注入量を調整す
る調整手段を有する注入樋(5) と、を備えてなり、テーブル上に配列される複数の上型(7a,7b,7c)は、鋳造
されるインゴットの荷重分布がほぼ均一になるように配
されてなる、ことを特徴とする竪型連続鋳造装置。
【請求項２】上記複数の上型(7a,7b,7c)のうち１以上
の予備上型 ( 7a ’,7b ’,7c ’) を備えてなる請求項
１記載の連続鋳造装置。
【請求項３】上記複数の上型(7a,7b,7c)は外形が同一
であり、隣接する上型(7a,7b,7c)の鋳造径の中心間距離
が等しく配列されてなる請求項１記載の連続鋳造装置。
【請求項４】テーブル上に配列される複数の上型(7a,
7b,7c)は、同一鋳造径の上型群に区分されてなる請求項
１記載の連続鋳造装置。