JP5792147B2 - Spout and vertical casting method - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法に用いられるスパウト及び竪型連続鋳造方法に関する。 The present invention relates to a spout used in a vertical casting method of aluminum or aluminum alloy and a vertical casting method.
アルミニウム又はアルミニウム合金の鋳造においては、効率的に良質の金属鋳塊が得られることから竪型連続鋳造方法（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｈｉｌｌ Ｃａｓｔｉｎｇ；ＤＣ連続鋳造方法）が広く用いられている。この竪型連続鋳造方法によると、溶湯貯留部（溶湯保持炉、樋、タンディッシュ等ともいう）内の溶湯が、スパウト等の注湯通路を通して竪型鋳型に注がれ、ボトムブロックや水冷された鋳型の壁等で熱を奪われて凝固することにより鋳塊を形成することができる。 In casting aluminum or an aluminum alloy, a vertical continuous casting method (Direct Continuous Casting method) is widely used because a high-quality metal ingot can be efficiently obtained. According to this vertical casting method, the molten metal in the molten metal storage section (also referred to as a molten metal holding furnace, firewood, tundish, etc.) is poured into a vertical mold through a pouring passage such as a spout, and is cooled by a bottom block or water. An ingot can be formed by removing heat from the mold wall and solidifying.
前記竪型連続鋳造方法においては、スパウト等の注湯通路を介して溶湯を鋳型に供給する際に、溶湯詰まりが起こらないこと、内外の温度差及び鋳造開始時の熱ショック等で注湯通路に割れが生じないこと、溶湯汚染が起こりにくいこと等が求められる。このような要求を満たすために、種々の材料又は構造からなるスパウトが提案されている（特開２０１０−２６９３５３号公報、特開平１１−０９０６１７号公報、特開平０９−２７１９１３号公報、特開平０５−３０５４１６号公報、特開平０２−２２９６６２号公報及び特開平０２−２２９６６１号公報参照）。 In the vertical continuous casting method, when the molten metal is supplied to the mold through a pouring passage such as a spout, the pouring passage is not caused by a molten metal clogging, a temperature difference between the inside and outside, a heat shock at the start of casting, etc. It is demanded that no cracks occur in the metal and that the molten metal is not easily contaminated. In order to satisfy such requirements, spouts made of various materials or structures have been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2010-269353, 11-090617, 09-291913, and 05). No. -305416, JP-A-02-229662 and JP-A-02-229661).
しかしながら、アルミの高合金化により、溶湯と耐火物との反応性が高まる一方で、要求品質はますます高まっており、耐火物による溶湯汚染防止のためのより優れた方法が求められている。各種スパウト材料の中でもグラファイトは、溶湯との反応性が低く溶湯汚染が起こり難い点、熱ショックに対する耐性を有する点で優れるとされている。しかし、大気雰囲気下での鋳造においては、前記注湯通路の外周面が大気に曝されることから、グラファイトのような炭素系の材料を使用したスパウト等は大気酸化により劣化するという不都合がある。 However, due to the high alloying of aluminum, the reactivity between the molten metal and the refractory is increased, while the required quality is increasing, and a better method for preventing the molten metal from being contaminated by the refractory is required. Among various spout materials, graphite is considered to be excellent in that it has low reactivity with the molten metal, hardly causes contamination of the molten metal, and has resistance to heat shock. However, in casting in an air atmosphere, since the outer peripheral surface of the pouring passage is exposed to the air, spouts using carbon-based materials such as graphite have a disadvantage that they deteriorate due to atmospheric oxidation. .
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、溶湯詰まりが起こり難く、さらに大気雰囲気下での鋳造においても酸化劣化が起こらないアルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造用のスパウト及び竪型連続鋳造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made on the basis of such circumstances, and a spout and soot for vertical casting of an aluminum or aluminum alloy that does not easily cause clogging of a molten metal and that does not cause oxidative deterioration even in casting in an air atmosphere. An object is to provide a continuous mold casting method.
前記課題を解決するためになされた発明は、
アルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法に用いられる円筒状のスパウトであって、
外面側に配設され、酸化物又は窒化物からなる耐火物層と、
少なくとも内面側に配設され、グラファイトからなるグラファイト層と
を備えることを特徴とする。
The invention made to solve the above problems is
A cylindrical spout used in a vertical continuous casting method of aluminum or aluminum alloy,
A refractory layer disposed on the outer surface side and made of oxide or nitride;
It is provided with at least an inner surface side and a graphite layer made of graphite.
当該スパウトは、内面側（溶湯と接触する部分）にグラファイト層を備えるため、溶湯との反応を抑制でき、溶湯汚染を防止できる。また、前記グラファイト層は地金剥離性にも優れるため、地金付着による溶湯詰まりも起こり難い。さらに、当該スパウトは、大気と接触する外面側を酸化物等からなる耐火物層とすることで、酸化劣化が起こり難い。 Since the spout is provided with a graphite layer on the inner surface side (portion in contact with the molten metal), the reaction with the molten metal can be suppressed and contamination of the molten metal can be prevented. Moreover, since the graphite layer is excellent in peelability of the metal, clogging of the molten metal due to adhesion of the metal is unlikely to occur. Furthermore, the spout is unlikely to undergo oxidative degradation by making the outer surface in contact with the atmosphere a refractory layer made of oxide or the like.
当該スパウトの先端部分は、前記グラファイト層のみからなることが好ましい。当該スパウト（注湯通路）の竪型鋳型への出口側の先端部分は溶湯流れが激しい。そこで、この先端部分をアルミ溶湯との反応性が低いグラファイト層とすることで注湯通路の耐久性を高めることができる。 The tip portion of the spout is preferably composed of only the graphite layer. The molten metal flow is intense at the tip of the spout (pouring passage) on the outlet side to the vertical mold. Therefore, the durability of the pouring passage can be enhanced by making this tip portion a graphite layer having low reactivity with molten aluminum.
当該スパウトは、前記耐火物層を有する少なくとも一つの外層部と、前記グラファイト層を有する少なくとも一つの内層部とが着脱可能に設けられていてもよい。このように当該スパウトを外層部と内層部とを着脱可能に設けた構成とすることで、劣化した各スパウトの交換等を容易にすることができ、使用環境等に応じて外層部又は内層部を複数重ねて用いることなどもできる。 In the spout, at least one outer layer portion having the refractory layer and at least one inner layer portion having the graphite layer may be detachably provided. In this way, the spout has a configuration in which the outer layer portion and the inner layer portion are detachably provided, whereby replacement of each deteriorated spout can be facilitated, and the outer layer portion or the inner layer portion depending on the use environment or the like. It is also possible to use a plurality of layers.
当該スパウトは、断熱性や２層間の密着性改善、あるいは施工性改善のために、前記耐火物層と前記グラファイト層との間に設けられる中間層をさらに備えていてもよい。 The spout may further include an intermediate layer provided between the refractory layer and the graphite layer in order to improve heat insulation, adhesion between two layers, or workability.
前記グラファイトがＣＩＰ材からなることが好ましい。ＣＩＰ材は高い強度や地金剥離性を有するグラファイト層を形成することができる。 The graphite is preferably made of a CIP material. The CIP material can form a graphite layer having high strength and peelability.
溶湯貯留部内のアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を円筒状の注湯通路を介して竪型鋳型に注湯する工程
を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法であって、
前記注湯通路が、外面側に配設され、酸化物、窒化物又は炭化物からなる耐火物層と、少なくとも内面側に配設され、グラファイトからなるグラファイト層とを備え、
前記注湯工程において、前記注湯通路の外面に表出する耐火物層の下端を、竪型鋳型に注湯された溶湯中に位置させることを特徴とする竪型連続鋳造方法も本発明に含まれる。
An aluminum or aluminum alloy vertical continuous casting method comprising a step of pouring a molten aluminum or aluminum alloy in a molten metal reservoir into a vertical mold through a cylindrical pouring passage,
The pouring passage is disposed on the outer surface side, and includes a refractory layer made of oxide, nitride, or carbide, and disposed at least on the inner surface side, and a graphite layer made of graphite.
In the pouring process, the vertical continuous casting method is characterized in that the lower end of the refractory layer exposed on the outer surface of the pouring passage is positioned in the molten metal poured into the vertical mold. included.
本発明の竪型連続鋳造方法によれば、注湯通路の内面側（溶湯との接触部分）をグラファイト層とすることで、溶湯との反応を抑制でき、溶湯汚染を防止することができる。また、グラファイト層は地金剥離性にも優れるため、注湯通路内面の地金付着による溶湯詰まりも起こり難い。さらに、注湯通路において大気と接触する外面側を酸化物等からなる耐火物層とすることで、酸化劣化を防止することができる。また、前記注湯通路の外面に表出する耐火物層の下端を溶湯中に位置させることで、グラファイト層が大気に接触することがなくなるため、酸化劣化をより効果的に防止することができる。 According to the vertical continuous casting method of the present invention, a reaction with the molten metal can be suppressed and contamination of the molten metal can be prevented by using the inner surface side (contact portion with the molten metal) of the molten metal passage as a graphite layer. Moreover, since the graphite layer is also excellent in peelability of the metal, clogging of the molten metal due to the adhesion of the metal on the inner surface of the pouring passage hardly occurs. Furthermore, oxidation deterioration can be prevented by making the outer surface side which contacts the atmosphere in the pouring passage into a refractory layer made of oxide or the like. Moreover, since the lower end of the refractory layer exposed on the outer surface of the pouring passage is positioned in the molten metal, the graphite layer does not come into contact with the atmosphere, so that oxidation deterioration can be prevented more effectively. .
前記注湯通路として、本発明のスパウトを用いることができる。前記注湯通路として当該スパウト（多層スパウト）を用いることで、前記機能を効果的に発揮することができると共に、この注湯通路の劣化の際の交換を容易に行うことなどができる。 The spout of the present invention can be used as the pouring passage. By using the spout (multilayer spout) as the pouring passage, the function can be effectively exhibited, and replacement when the pouring passage is deteriorated can be easily performed.
前記溶湯貯留部が、底部に酸化物、窒化物又は炭化物からなる円筒状のスリーブを備え、前記注湯通路が、前記耐火物層として前記スリーブと、このスリーブに嵌設される前記グラファイト層としてのグラファイト製スパウトとで構成されていてもよい。前記注湯通路が、前記溶湯貯留部が備えるスリーブと前記グラファイト製スパウトとで構成されているものであっても、溶湯汚染、溶湯詰まり及び前記注湯通路の酸化劣化を十分防止することができる。 The molten metal reservoir includes a cylindrical sleeve made of oxide, nitride, or carbide at the bottom, and the pouring passage is the sleeve as the refractory layer and the graphite layer fitted to the sleeve. And a graphite spout. Even if the pouring passage is composed of a sleeve provided in the molten metal storage portion and the graphite spout, it is possible to sufficiently prevent molten metal contamination, molten metal clogging, and oxidation deterioration of the pouring passage. .
ここで、「連続」鋳造とは、「全連続」鋳造及び「半連続」鋳造を含む概念である。 Here, “continuous” casting is a concept including “full continuous” casting and “semi-continuous” casting.
本発明のスパウト及び竪型連続鋳造方法によれば、溶湯詰まりが起こり難く、さらに大気雰囲気下での鋳造においてもスパウト等の酸化劣化が起こり難い。従って、アルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造を効率的に行うことができる。 According to the spout and vertical mold continuous casting method of the present invention, molten metal clogging hardly occurs, and oxidation degradation such as spout hardly occurs even in casting in an air atmosphere. Therefore, vertical continuous casting of aluminum or aluminum alloy can be performed efficiently.
以下、本発明の竪型連続鋳造方法及びスパウトの実施形態について、適宜図面を参照しつつ詳説する。 Hereinafter, embodiments of the vertical continuous casting method and spout of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
＜アルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法＞
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態の竪型連続鋳造方法に用いる竪型連続鋳造装置１の模式図である。竪型連続鋳造装置１は、溶湯貯留部２、この溶湯貯留部２の底部に形成される孔部分に嵌設されるスパウト４、及びこのスパウト４の下方に配置される竪型鋳型５を主に備えている。溶湯貯留部２は、桶やタンディッシュなどの公知のものであり、酸化物、窒化物、炭化物等の耐火物からなる樋状体である。竪型鋳型５は、上下を開放した四角柱形の中空部を有する筒状構造を有している。竪型鋳型５には、内部上方（スパウト４の下端付近）に水平に配設される分流板６、この分流板６の上面を囲うように、かつ供給される溶湯３上に浮上するように設けられる矩形のフロート７、並びに分流板６の下方に昇降自在に設けられるボトムブロック８が備えられている。
<Aluminum or aluminum alloy vertical casting method>
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a vertical continuous casting apparatus 1 used in the vertical continuous casting method of the first embodiment of the present invention. A vertical continuous casting apparatus 1 mainly includes a molten
当該竪型連続鋳造方法においては、まず、竪型連続鋳造装置１の溶湯貯留部２にアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯３を満たし、溶湯貯留部２からスパウト４（注湯通路）を介して竪型鋳型５に溶湯３を供給する。溶湯３は、分流板６に衝突すると共にフロート７を浮揚させ、竪型鋳型５内に広がる。前記溶湯３は竪型鋳型５内に充填されると共に冷却（水冷等）されることで凝固し、鋳塊９となる。溶湯貯留部２から竪型鋳型５に溶湯３を供給しつつ、ボトムブロック８を下方に移動させることで、連続的にアルミニウム又はアルミニウム合金の鋳塊９を得ることができる。
In the vertical continuous casting method, first, the molten
当該竪型連続鋳造方法に用いられるアルミニウム又はアルミニウム合金としては、純度９９％以上の１０００系（純アルミニウム系）、アルミ銅マグネシウム合金である２０００系、アルミマンガン合金である３０００系、アルミシリコン合金である４０００系、アルミマグネシウム合金である５０００系、アルミマグネシウムシリコン合金である６０００系等が挙げられる。 Aluminum or aluminum alloy used in the vertical continuous casting method includes 1000 series (pure aluminum series) with a purity of 99% or more, 2000 series that is an aluminum copper magnesium alloy, 3000 series that is an aluminum manganese alloy, and aluminum silicon alloy. There are 4000 series, 5000 series which is an aluminum magnesium alloy, 6000 series which is an aluminum magnesium silicon alloy, and the like.
スパウト４は、注湯通路であり、円筒形状を有する。このスパウト４の上部分の径は、上方向に向かってやや拡大するよう形成されている。このような形状であることで、溶湯貯留部２に形成されている孔部分に嵌め込んで固定することができる。
The
スパウト４は、外面側に配設される耐火物層４ａと、内面側に配設されるグラファイト層４ｂとを備える層構造体（多層スパウト）である。このように、スパウト４の外側（大気との接触部分）を耐火物層４ａとすることで、スパウト４（グラファイト層４ｂ）の酸化劣化を防止することができる。また、スパウト４の内側（溶湯３との接触部分）をグラファイト層４ｂとすることで、溶湯３との反応が起こり難いため溶湯汚染を防止することができる。加えて、前記グラファイト層４ｂは地金剥離性にも優れるため溶湯詰まりを防止することができる。
The
前記耐火物層４ａは、酸化物又は窒化物からなる。この酸化物又は窒化物としては、一般にアルミニウム又はアルミニウム合金の鋳造に用いられる耐火物として用いられる化合物であれば特に限定されないが、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、窒化珪素、ＣａＯ・ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｇＯ・ＳｉＯ等が挙げられる。これらのうち、酸化物が好ましく、具体的にはＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ・ＳｉＯ２がより好ましい。なお、前記耐火物層４ａは、前記酸化物又は窒化物を主成分として含んでいればよく、本発明の効果を損なわない限り、その他の成分を含んでいてもよい。
The
前記グラファイト層４ｂは、グラファイトからなる。このグラファイトとしては、例えばＣＩＰ材、押出材、モールド材等が挙げられる。これらのうち、緻密性が高く強度に優れ、地金剥離性にも優れる観点からＣＩＰ材が好ましい。なお、前記グラファイト層４ｂは、グラファイトを主成分として含んでいればよく、本発明の効果を損なわない限り、その他の成分（例えば、バインダー成分等）を含んでいてもよい。 The graphite layer 4b is made of graphite. Examples of the graphite include a CIP material, an extruded material, and a mold material. Among these, a CIP material is preferable from the viewpoint of high density and excellent strength and excellent peelability. In addition, the said graphite layer 4b should just contain the graphite as a main component, and may contain other components (for example, binder component etc.), unless the effect of this invention is impaired.
前記スパウト４の竪型鋳型５への出口側先端部分４ｘ（下端部分）は、グラファイト層４ｂからなる構造となっている。グラファイト層４ｂは強度に優れるため、溶湯流れの激しい前記出口側先端部分４ｘ（下端部分）をグラファイト層４ｂで形成することでスパウト４の耐久性を向上させることができる。なお、図１の形状とは異なり、耐火物層の先端（下端）の高さとグラファイト層の先端（下端）の高さとが等しい、すなわち、先端部分（下端部分）が耐火物層とグラファイト層との２層構造となっていてもよい。
An outlet
注湯の際、前記スパウト４における外面に表出する耐火物層４ａの下端４ｙは、竪型鋳型５に注湯された溶湯３中に位置している。すなわち、竪型鋳型５中の溶湯３の表面（湯境部分）はグラファイト層４ｂではなく、耐火物層４ａと接することとなる。このようにすることで、注湯工程においてグラファイト層４ｂが大気に接触することを防止でき、スパウト４の酸化劣化を効果的に防止することができる。なお、耐火物層４ａの下端が溶湯３の表面に達しない場合は、グラファイト層４ｂが大気と接触するため、スパウト４の酸化劣化が生じる。
During pouring, the
前記スパウト４における耐火物層４ａの平均厚みとしては、特に限定されないが、１ｍｍ以上３０ｍｍが好ましく、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下がより好ましい。また、前記グラファイト層４ｂの平均厚みとしては、１ｍｍ以上３０ｍｍが好ましく、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下がより好ましい。前記スパウト４における耐火物層４ａ及びグラファイト層４ｂの厚みを前記範囲とすることで、溶湯汚染、溶湯詰まり及び酸化劣化等を効果的に防止することができる。
Although it does not specifically limit as average thickness of the
前記スパウト４の径としては、特に限定されないが、内径を外径の６０％以上とすることが好ましく、７０％以上とすることがより好ましい。前記スパウト４の内径と外径との比率を前記範囲とすることで、溶湯詰まりを効果的に抑制することができると共に、取扱性も高めることができる。
The diameter of the
（第二の実施形態）
図２は、第二の実施形態の竪型連続鋳造方法に用いられる竪型連続鋳造装置１１を示す。図示しない他の部分は第一の実施形態と同様である。竪型連続鋳造装置１１の使用方法（鋳造方法）も、図１の竪型連続鋳造装置１と同様である。
(Second embodiment)
FIG. 2 shows a vertical
竪型連続鋳造装置１１は、溶湯貯留部１２及びグラファイト製スパウト１４を主に備える。
The vertical
溶湯貯留部１２は底部に形成された円筒状のスリーブ１３を備える。スリーブ１３は、底部から下方向に延出するように形成されている。スリーブ１３は、酸化物又は窒化物からなる耐火物層からなる単層構造体である。
The molten
グラファイト製スパウト１４は、前記スリーブ１３に嵌設されている。このグラファイト製スパウト１４は、グラファイト層からなる単層構造体である。グラファイト製スパウト１４は円筒状であり、この上端縁は外側に広がった構造を有している。
The
この竪型連続鋳造装置１１においては、前記スリーブ１３とグラファイト製スパウト１４とで注湯通路を構成している。アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯３は、溶湯貯留部１２からグラファイト製スパウト１４が嵌め込まれたスリーブ１３（注湯通路）を介して竪型鋳型に注入される。
In the vertical
前記スリーブ１３は、上述のように酸化物等からなる耐火物層によって形成されている。そのため、スリーブ１３は大気と接触しても酸化劣化が起こらない。さらに、溶湯３と接触する部分にはグラファイト製スパウト１４が嵌め込まれているため、溶湯３とグラファイト製スパウト１４の内面との反応が起こり難く溶湯汚染を防止することができる。
The
前記グラファイト製スパウト１４の竪型鋳型への出口側先端部１４ｘは、前記スリーブ１３の先端より下方に位置している。このようにすることで、注湯通路の先端部分がグラファイト製スパウト１４（グラファイト層）のみとなり、溶湯流れの激しい前記出口側先端部分の耐久性を向上させることができる。また、前記スリーブ１３の前記出口側先端部１３ｙ（注湯通路の外面に表出する耐火物層の下端）は、竪型鋳型に注湯された溶湯３中に位置させている。このようにすることで、グラファイト製スパウト１４が大気に接触することがないため、グラファイト製スパウト１４の酸化劣化を防止することができる。
An
（第三の実施形態）
図３は、第三の実施形態の竪型連続鋳造方法に用いられる竪型連続鋳造装置２１である。図示しない他の部分は第一の実施形態と同様である。竪型連続鋳造装置２１の使用方法（鋳造方法）も、図１の竪型連続鋳造装置１と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a vertical
竪型連続鋳造装置２１は、溶湯貯留部２及びスパウト２４を主に備える。溶湯貯留部２は、図１の竪型連続鋳造装置１のものと同様であるので説明を省略する。
The vertical
スパウト２４は、外層部２４ａと内層部２４ｂとからなる多層スパウトである。外層部２４ａ及び内層部２４ｂは略同一形状であり、共に円筒状である。外層部２４ａ及び内層部２４ｂの上端縁は外側に広がった構造を有している。また、外層部２４ａと内層部２４ｂとは着脱可能に設けられている。
The
外層部２４ａは、酸化物又は窒化物からなる耐火物層によって形成されている。内層部２４ｂは、外層部２４ａに嵌設されている。内層部２４ｂは、グラファイト層からなるグラファイト製スパウトである。すなわち、スパウト２４においては、酸化物等からなる外層部２４ａ（耐火物層）が外面側に配設され、グラファイトからなる内層部２４ｂ（グラファイト層）が内面側に配設されている。外層部２４ａと内層部２４ｂとは、単に重ねられているだけであってもよいし、接着剤等により接合されていてもよい。
The
内層部２４ｂの下方先端は、外層部２４ａの下方先端より下に位置している。すなわち、スパウト２４の下側先端部分は、内層部２４ｂ（グラファイト層）からなっている。
The lower end of the
溶湯３は、溶湯貯留部２からスパウト２４（注湯通路）を介して竪型鋳型に注湯される。その際、溶湯３が接触するスパウト２４の内面はグラファイト製の内層部２４ｂであるため、溶湯３との反応が起こり難く溶湯汚染を防止することができる。また、グラファイト製の内層部２４ｂは地金剥離性にも優れるため溶湯詰まりを抑制することができる。さらに、大気と接触する外側に位置する外層部２４ａは、酸化物等の耐火物層から形成されているため、当該スパウト２４は酸化劣化し難い。また、このようにスパウト２４を外層部２４ａと内層部２４ｂとを着脱可能に設けた構成とすることで、劣化した外層部２４ａ又は内層部２４ｂの交換等を容易にすることができる。
The
＜スパウト＞
本発明のスパウトは、アルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法に用いられる円筒状のスパウトであって、外面側に配設され、酸化物又は窒化物からなる耐火物層と、少なくとも内面側に配設され、グラファイトからなるグラファイト層とを備えることを特徴とする。当該スパウトは、内面側（溶湯と接触する部分）がグラファイト層であるため、溶湯との反応を抑制でき、溶湯汚染を防止できる。また、前記グラファイト層は地金剥離性にも優れるため、地金付着による溶湯詰まりも起こり難い。さらに、当該スパウトは、外面側（大気と接触する外側部分）が酸化物等からなる耐火物層であるため、酸化劣化が起こり難い。
<Spout>
The spout of the present invention is a cylindrical spout used in the vertical casting method of aluminum or aluminum alloy, and is disposed on the outer surface side, and has a refractory layer made of oxide or nitride, and at least on the inner surface side. And a graphite layer made of graphite. Since the spout has a graphite layer on the inner surface side (portion in contact with the molten metal), reaction with the molten metal can be suppressed and contamination of the molten metal can be prevented. Moreover, since the graphite layer is excellent in peelability of the metal, clogging of the molten metal due to adhesion of the metal is unlikely to occur. Furthermore, since the spout is a refractory layer made of an oxide or the like on the outer surface side (the outer portion in contact with the atmosphere), oxidative deterioration hardly occurs.
当該スパウトとしては、前記第一実施形態及び第三実施形態の竪型連続鋳造方法において用いられるスパウト４やスパウト２４等が挙げられる。これらの各スパウトについては、上述した竪型連続鋳造方法における各スパウトの説明を適用できる。
Examples of the spout include
当該スパウトの製造方法は特に限定されないが、例えば、（１）原料を２層となるように配合し成形する方法、（２）押出成形法等により各層（耐火物層及びグラファイト層）を形成し、重ね合わせる方法、（３）耐火物層からなる従来の単層のスパウトの内面側にグラファイトを塗布する方法、（４）グラファイト層からなる従来の単層のスパウトの外面側に酸化物等の耐火物を塗布する方法等を挙げることができる。 The spout production method is not particularly limited. For example, each layer (refractory layer and graphite layer) is formed by, for example, (1) a method of blending and molding the raw materials so as to form two layers, or (2) an extrusion method. (3) A method of applying graphite on the inner surface side of a conventional single-layer spout made of a refractory layer, (4) An oxide or the like on the outer surface side of a conventional single-layer spout made of a graphite layer Examples thereof include a method of applying a refractory.
なお、（３）の場合、下側先端部分においては外面側にまでグラファイトを塗布してもよい。また、（４）の場合、下側先端部分においては、耐火物を塗布せずに、グラファイトを露出させておいてもよい。このようにすることで、先端部分がグラファイト層のみからなるスパウトを得ることができる。 In the case of (3), the lower tip portion may be coated with graphite up to the outer surface side. In the case of (4), graphite may be exposed at the lower end portion without applying a refractory. By doing in this way, the spout which a front-end | tip part consists only of a graphite layer can be obtained.
（その他の実施形態）
本発明のスパウト及び竪型連続鋳造方法は前記実施形態に限定されない。例えば、当該スパウト（多層スパウト）として、グラファイト層と耐火物層との間に中間層を備えるものを用いてもよい。このような中間層としては、例えばグラファイト製離型材、モルタル状酸化物、布、紙等からなる層が挙げられる。このような中間層を備えることで、この中間層の材質等に応じ、当該スパウトの断熱性、密着性、耐久性等を向上させることができる。例えば、低密度又は多孔質状の中間層を備えることで、断熱性を高めることができる。また、複数の外層部又は内層部を重ね合わせた、合計３つ以上の単層スパウトからなる多層スパウトを用いることもできる。耐火性、断熱性等の求められる特性や使用環境等に応じて、スパウトの数を適宜調整すればよい。また、外層部又は内層部が多層構造であってもよい。
(Other embodiments)
The spout and saddle type continuous casting method of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, as the spout (multilayer spout), one having an intermediate layer between a graphite layer and a refractory layer may be used. Examples of such an intermediate layer include a layer made of graphite release material, mortar oxide, cloth, paper, and the like. By providing such an intermediate layer, the heat insulation, adhesion, durability, etc. of the spout can be improved according to the material of the intermediate layer. For example, heat insulation can be improved by providing a low-density or porous intermediate layer. In addition, a multi-layer spout composed of a total of three or more single-layer spouts in which a plurality of outer layer portions or inner layer portions are overlapped can also be used. What is necessary is just to adjust the number of spouts suitably according to the characteristics, use environment, etc. which are calculated | required, such as fire resistance and heat insulation. Further, the outer layer portion or the inner layer portion may have a multilayer structure.
また、当該竪型連続鋳造方法に用いる竪型連続鋳造装置としては、前記実施形態のフロートを用いて溶湯の注湯速度を調節する方式のものに限定されず、フロートの代わりに、スパウト内に上下に移動自在なコントロールピン（ストッパー）を設けて溶湯の注湯速度を調節する方式の竪型連続鋳造装置を用いることもできる。 In addition, the vertical continuous casting apparatus used in the vertical continuous casting method is not limited to the method of adjusting the pouring speed of the molten metal using the float of the embodiment, and instead of the float, A vertical continuous casting apparatus of a type in which a control pin (stopper) movable up and down is provided to adjust the pouring speed of the molten metal can also be used.
以下、実施例に基づいて本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is explained in full detail based on an Example, this invention is not interpreted limitedly based on description of this Example.
［実施例１］
グラファイトＣＩＰを用いて約１５ｍｍ×１５ｍｍ×１００ｍｍの棒状サンプルを作成した。大気接触部分（上面から約６０ｍｍ）及び湯境部分（前記大気接触部分の下の約２０ｍｍ）の表面にアルミナセメントを塗布し、溶湯浸漬部分（前記湯境部分の下の約２０ｍｍ）はグラファイトＣＩＰとした。
大気雰囲気下（雰囲気制御なし）において、アルミニウム合金（３００４系）約３ｋｇを電気炉で溶解し、約８００℃に保持した状態で、前記棒状サンプルの先端約３０ｍｍの溶湯浸漬部分を溶湯に浸漬し、２時間保持した後、サンプルを溶湯から引き上げて一旦冷却し、さらに２時間同様の浸漬試験を行った。このとき、溶湯に浸漬されている部分は注湯通路（スパウト）内側の通湯部分を、大気に出ている部分は注湯通路（スパウト）外側の部分を模擬している。試験後前記棒状サンプルを溶湯から引き上げて冷却した後、表面状態及び地金剥離性を評価した。
[Example 1]
A bar-shaped sample of about 15 mm × 15 mm × 100 mm was prepared using graphite CIP. Alumina cement is applied to the surfaces of the atmospheric contact portion (about 60 mm from the upper surface) and the hot water boundary portion (about 20 mm below the atmospheric contact portion), and the molten metal immersion portion (about 20 mm below the hot water boundary portion) is made of graphite CIP. It was.
In an air atmosphere (without atmosphere control), about 3 kg of an aluminum alloy (3004 series) was melted in an electric furnace and kept at about 800 ° C., and the molten metal immersion part of about 30 mm at the tip of the rod-shaped sample was immersed in the molten metal. After holding for 2 hours, the sample was pulled up from the molten metal and once cooled, and then the same immersion test was conducted for 2 hours. At this time, the portion immersed in the molten metal simulates the hot water passing portion inside the pouring passage (spout), and the portion exposed to the atmosphere simulates the portion outside the pouring passage (spout). After the test, the rod-shaped sample was pulled out of the molten metal and cooled, and then the surface state and the metal peelability were evaluated.
［実施例２〜４］
表１に記載の材料からなる溶湯浸漬部分、湯境部分及び大気接触部分の各部分を有する棒状サンプルを作成して用い、表１に記載の種類のアルミニウム合金を用いた以外は実施例１と同様に操作し、各棒状サンプルの地金剥離性及び表面状態を評価した。
[Examples 2 to 4]
Example 1 except that a rod-shaped sample having each part of a molten metal immersion part, a hot water boundary part, and an air contact part made of the material shown in Table 1 was used and an aluminum alloy of the type shown in Table 1 was used. The same operation was carried out to evaluate the peelability and surface condition of each bar sample.
［実施例５〜７］
表１に記載の湯境部分及び大気接触部分の材料を用いて約１５ｍｍ×１５ｍｍ×１００ｍｍの棒状サンプルを作成し、溶湯浸漬部分（下面から約２０ｍｍ）の表面にグラファイト塗布材を塗布した。各棒状サンプルについて、表１に記載の種のアルミニウム合金を用い、実施例１と同様に操作して表面状態及び地金剥離性を評価した。
[Examples 5 to 7]
A rod-shaped sample of about 15 mm × 15 mm × 100 mm was prepared using the material of the hot water boundary part and air contact part shown in Table 1, and a graphite coating material was applied to the surface of the molten metal immersion part (about 20 mm from the lower surface). About each rod-shaped sample, using the aluminum alloy of the seed | species of Table 1, it operated similarly to Example 1 and evaluated the surface state and the metal strip peelability.
［比較例１］
ＣａＯ・ＳｉＯ２系耐火物を用いて約１５ｍｍ×１５ｍｍ×１００ｍｍの棒状サンプルを作成し、溶湯浸漬部分及び湯境部分（下面から約４０ｍｍ）の表面にグラファイト塗布材を塗布した。この棒状サンプルについて実施例１と同様に操作し、表面状態及び地金剥離性を評価した。
[Comparative Example 1]
A rod-shaped sample of about 15 mm × 15 mm × 100 mm was prepared using a CaO.SiO 2 refractory, and a graphite coating material was applied to the surfaces of the molten metal immersion part and the hot water boundary part (about 40 mm from the lower surface). About this rod-shaped sample, it operated similarly to Example 1 and evaluated the surface state and the metal strip peelability.
［比較例２］
グラファイトＣＩＰを用いて約１５ｍｍ×１５ｍｍ×１００ｍｍの棒状サンプルを作成し、大気接触部分（上面から約６０ｍｍ）の表面にアルミナセメントを塗布した。この棒状サンプルについて実施例１と同様に操作し、表面状態及び地金剥離性を評価した。
[Comparative Example 2]
A bar-shaped sample of about 15 mm × 15 mm × 100 mm was made using graphite CIP, and alumina cement was applied to the surface of the atmospheric contact portion (about 60 mm from the upper surface). About this rod-shaped sample, it operated similarly to Example 1 and evaluated the surface state and the metal strip peelability.
［比較例３〜６］
表１に記載の材料を用いて約１５ｍｍ×１５ｍｍ×１００ｍｍの棒状サンプルを作成した。各棒状サンプルについて、表１に記載のアルミニウム合金を用い、実施例１と同様に操作して表面状態及び地金剥離性を評価した。
[Comparative Examples 3 to 6]
A rod-shaped sample of about 15 mm × 15 mm × 100 mm was prepared using the materials described in Table 1. About each rod-shaped sample, using the aluminum alloy of Table 1, it operated similarly to Example 1 and evaluated the surface state and the metal peelability.
＜評価＞
［地金剥離性］
各棒状サンプルにおける地金剥離性を下記基準により評価した。
Ａ：剥離性良好、付着なし。
Ｂ：剥離性問題なし。
Ｃ１：部分的に剥離地金側に耐火物が付着。
Ｃ２：湯境付近の脆弱部で地金付着。
Ｄ：全体に耐火物と地金が付着し、剥離困難。
<Evaluation>
[Metal peelability]
The metal peelability of each bar sample was evaluated according to the following criteria.
A: Good peelability and no adhesion.
B: No peeling problem.
C1: Refractory material partially adheres to the peeled metal side.
C2: Adhesion of bullion in the vulnerable area near the hot water boundary.
D: Refractories and metal are attached to the entire surface, and peeling is difficult.
［表面状態］
湯境部分又は大気接触部分の表面状態を下記基準により評価した。
Ａ：問題なし。
Ｂ：湯境付近が変色。
Ｃ：湯境付近のグラファイトが脆化
Ｄ：湯境付近のグラファイト塗布材が一部劣化脱落。
[Surface condition]
The surface condition of the hot water boundary part or the air contact part was evaluated according to the following criteria.
A: No problem.
B: Discoloration near the hot water boundary.
C: Graphite near the hot water boundary becomes brittle D: The graphite coating material near the hot water boundary partially deteriorates and falls off.
表１に示す通り、溶湯浸漬部がグラファイトであり、かつ大気接触部分が酸化物である実施例１〜７においては十分な地金剥離性を有し、大気露出部の変色・劣化等がなく良好な結果となった。グラファイトの材質に関しては、押出や塗布材のものに比べＣＩＰ材を用いた方が地金剥離性に優れていた。なお、湯境部分がグラファイトである比較例１〜３においては、湯境付近でグラファイト塗布材が一部劣化脱落したり、湯境直上付近の加熱部分が脆化しており、さらにこの脆化部分には地金が付着し地金剥離性が不十分であった。溶湯浸漬部が酸化物である比較例４〜６においては、部分的に地金が付着して剥離困難であるか、又は剥離地金側に耐火物が付着し、地金剥離性が不十分であった。また、比較例４〜６は、溶湯との接触部分において一部が変色しており、比較例５が最も変色の程度が大きかった。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 7 where the molten metal immersion part is graphite and the air contact part is an oxide, the metal has sufficient metal peelability, and there is no discoloration / deterioration of the air exposed part. Good results. Regarding the material of graphite, the use of the CIP material was superior to that of extrusion or coating material in terms of peelability. In Comparative Examples 1 to 3 in which the hot water boundary portion is graphite, the graphite coating material is partially deteriorated and dropped near the hot water boundary, or the heated portion immediately above the hot water boundary is embrittled. The metal was attached to the metal, and the metal peelability was insufficient. In Comparative Examples 4 to 6 in which the molten metal immersion part is an oxide, it is difficult to peel due to partial adhesion of the metal, or a refractory is adhered to the peeling metal and the metal peelability is insufficient. Met. Further, in Comparative Examples 4 to 6, a part of the color changed at the contact portion with the molten metal, and Comparative Example 5 had the greatest degree of color change.
本発明のスパウト及び竪型連続鋳造方法によれば、注湯通路内面が地金剥離性に優れると共に溶湯との反応を起こし難いため溶湯詰まりが起こり難く、さらに大気雰囲気下での鋳造においても注湯通路外面側の酸化劣化が起こり難い。そのため、純度に優れるアルミニウム又はアルミニウム合金の鋳塊を効率的に製造することができる。 According to the spout and vertical type continuous casting method of the present invention, the inner surface of the pouring passage is excellent in peelability and hardly reacts with the molten metal, so that clogging of the molten metal is difficult to occur. Oxidation deterioration hardly occurs on the outer surface of the hot water passage. Therefore, an ingot of aluminum or aluminum alloy having excellent purity can be efficiently produced.
１、１１、２１ 竪型連続鋳造装置
２、１２ 溶湯貯留部
３ 溶湯
４、２４ スパウト
４ａ 耐火物層
４ｂ グラファイト層
４ｘ 先端部分
４ｙ 下端
５ 鋳型
６ 分流板
７ フロート
８ ボトムブロック
９ 鋳塊
１３ スリーブ
１３ｙ 先端部
１４ グラファイト製スパウト
１４ｘ 先端部
２４ａ 外層部
２４ｂ 内層部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
外面側に配設され、酸化物又は窒化物からなる耐火物層と、
少なくとも内面側に配設され、グラファイトからなるグラファイト層と
を備え、
前記グラファイト層の出口方向先端が、前記耐火物層の出口方向先端より出口側にあることを特徴とするスパウト。 A cylindrical spout used in a vertical continuous casting method of aluminum or aluminum alloy,
A refractory layer disposed on the outer surface side and made of oxide or nitride;
It is disposed on at least the inner surface side and includes a graphite layer made of graphite ,
The spout characterized in that an outlet direction tip of the graphite layer is on an outlet side from an outlet direction tip of the refractory layer .
を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の竪型連続鋳造方法であって、
前記円筒状体が、外面側に配設され、酸化物又は窒化物からなる耐火物層と、少なくとも内面側に配設され、グラファイトからなるグラファイト層とを備え、
前記グラファイト層の下端が、前記耐火物層の下端より下に位置しており、
前記注湯工程において、前記円筒状体の外面に表出する耐火物層の下端を、竪型鋳型に注湯された溶湯中に位置させることを特徴とする竪型連続鋳造方法。 An aluminum or aluminum alloy vertical continuous casting method comprising a step of pouring a molten aluminum or aluminum alloy in a molten metal storage portion into a vertical mold through a cylindrical body forming a pouring passage ,
The cylindrical body is disposed on the outer surface side, and includes a refractory layer made of oxide or nitride, and provided on at least the inner surface side, and a graphite layer made of graphite,
The lower end of the graphite layer is located below the lower end of the refractory layer,
In the pouring step, the vertical continuous casting method is characterized in that the lower end of the refractory layer exposed on the outer surface of the cylindrical body is positioned in the molten metal poured into the vertical mold.
前記円筒状体のグラファイト層が、前記スリーブに嵌設されるグラファイト製のスパウトである請求項５に記載の竪型連続鋳造方法。
The cylindrical refractory layer is a cylindrical sleeve made of oxide or nitride, integrated with the molten metal reservoir,
6. The vertical continuous casting method according to claim 5 , wherein the graphite layer of the cylindrical body is a graphite spout fitted to the sleeve .
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