JPH0352747A - 高融点且つ活性な金属の連続鋳造方法 - Google Patents

高融点且つ活性な金属の連続鋳造方法

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JPH0352747A
JPH0352747A JP18563589A JP18563589A JPH0352747A JP H0352747 A JPH0352747 A JP H0352747A JP 18563589 A JP18563589 A JP 18563589A JP 18563589 A JP18563589 A JP 18563589A JP H0352747 A JPH0352747 A JP H0352747A
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JP
Japan
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mold
melting point
molten metal
solidified shell
metal
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Atsushi Takemura
武村 厚
Yoshio Ashida
芦田 喜郎
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高融点且つ活性な金属の連続鋳造方法に関し
、詳しくはチタン、ジルコニウム、タンタル、モリブデ
ン等およびこれらの金属間化合物等の高融点且つ活性な
金属の連続鋳造方法に関するものである。
[従来の技術] この種の高融点且つ活性な金属の場合も、一部ではある
が鋼と同様に水冷銅鋳型を使用して連続鋳造が行われて
いる。しかし、この連続鋳造は、金属が鋼と違い、高融
点で且つ活性であることから、真空または不活性ガス雰
囲気の下で行われ、また鋼の連続鋳造のようにフラック
ス等の潤滑材を使用すると、溶湯がフラックスと反応す
るので使用せずに、且つ溶湯が水冷銅鋳型の内壁面とも
反応することがあるので、水冷銅鋳型の冷却能を高めて
行われている。具体的には、第4図に示すように、雰囲
気制御し得るチャンハー内に水冷銅鋳型1lを設け、こ
の水冷銅鋳型11に溶湯を供給しつつ、且つ水冷銅鋳型
11により冷却されて出来た鋳塊12を水冷銅鋳型l1
の下方から引き抜きつつ行われ、しかも、鋳造中は、水
冷銅鋳型11に形威された溶湯プールl3の上端外周部
14を水冷銅鋳型1lの内壁面15に接触するかしない
うちに凝固せしめて、溶湯プール13の上端外周部14
または溶湯プール13の溶湯が内壁面15と反応および
焼着かないようにして行われている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述した連続鋳造方法においては、水冷銅鋳
型11に形成された溶湯プール13の溶湯面は、タンデ
ィッシュ(図示せず)等からの溶湯の注入、または溶湯
面を保温するプラズマ加熱の影響等により常に乱されて
おり、このため、溶湯プール13の上端外周部14と水
冷銅鋳型l1の内壁面l5との接触状態が安定しないた
め、鋳造された鋳塊12の鋳肌は、しわ、二重肌等が生
じ、極めて凹凸やボイドの多い不健全なものとなってい
る。
3 そして、このような鋳肌の鋳塊12をそのまま鍛造ある
いは圧延した場合には、表面の凹凸やボイド等から割れ
が発生したり、加工後の表面層に欠陥が多数存在するこ
とになることから、鋳塊表面を機械加工して除去するこ
とが行われるが、このようにすると材料の歩留が極めて
悪くなる。
また、鋳造中に、鋳塊12の鋳肌に上述したような凹凸
が生しると、水冷銅鋳型下方の大気が水冷銅鋳型11の
内壁面15と凝固殻との間に侵入し易くなり、水冷銅鋳
型下方までシール設備を設けなければならなくなり、鋳
塊l2が長ければ長い程シール設備が大掛かりなものと
なる。
また、上述した溶湯プール13の溶湯面の乱れ等により
、溶湯が溶湯プール13から溢流し、水冷銅鋳型11の
内壁面15に長時間直接接触すると、水冷銅鋳型11の
内壁面15が溶湯と反応して溶湯を汚染したり、または
水冷銅鋳型11の内壁面15が溶損して水冷銅鋳型11
の寿命が短くなる等の問題が起こる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので4 あって、平滑な表面鋳肌を有し、且つ溶湯の汚染の心配
が無い高融点且つ活性な金属の連続鋳造方法を提供する
ことを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達或するために、本発明に係わる高融点且つ
活性な金属の連続鋳造方法の第1発明は、高融点且つ活
性な金属溶湯を、非酸化性雰囲気の下で鋳型に供給しつ
つ凝固させて鋳型の下部から引き抜く連続鋳造方法にお
いて、鋳型の内壁面に、鋳造される高融点且つ活性な金
属と同じ金属層を設けると共に、この金属層を鋳型にと
どめながら、その内周に生成する塑性変形能の高い高融
点且つ活性な金属の高温凝固殻を鋳型の下部から引き抜
くものである。
また第2発明は、高融点且つ活性な金属溶湯を、非酸化
性雰囲気の下で鋳型に供給しつつ凝固させて鋳型の下部
から引き抜く連続鋳造方法において、鋳型の内壁面に塑
性変形能の低い高融点且つ活性な金属の低温凝固殻を生
成せしめると共に、この低温凝固殻を鋳型にとどめなが
ら、その内周に生成する塑性変形能の高い高融点且つ活
性な金属の高温凝固殻を鋳型の下部から引き抜くもので
ある。
〔作  用〕
本発明は、上述の知見を元に、鋳型の内部に鋳型の内壁
面から内に向いて、塑性変形能の低い高融点且つ活性な
金属の筒体または低温凝固殻と、その内周に塑性変形能
の高い高融点且つ活性な金属の高温凝固殻とを形威せし
めた後、両者を境にして筒体または低温凝固殻を鋳型内
にとどめ、高温凝固殻より内を鋳型の下から引き抜くも
のであるから、引き抜かれた高温凝固殻からなる鋳肌は
平滑なものとなる上、鋳造中、供給されてくる溶湯は、
鋳型の内壁面とは接触せず、同金属の筒体または低温凝
固殻と接触するので、溶湯の汚染の心配が無い。
ところで、鋼などの場合は、融点直下では脆化しやすい
ことが知られており、本発明で対象とするチタンなどの
高融点且つ活性な金属の場合も同様に脆化しやすいので
あれば、本発明のように凝固殻を塑性変形させて鋳型の
下部へ引抜くことは不可能なことであるが、本発明者等
がステンレス鋼とチタン(Ti−6AI−4ν合金)と
を溶融状態から冷却した場合の絞りおよび引張り強さを
測定したところ、第2図および第3図に示す通りの結果
がそれぞれ得られた。
この第2図および第3図に禾す結果から明らかな通り、
第2図に示すステンレス鋼の場合には融点直下における
絞りが前記技術常識通り極端に低いのに対し、第3図に
示すチタンの場合には融点直下でも100%の絞り特性
を有している。
従って、詳細なメカニズムはなお不明ではあるが、チタ
ンなどの高融点且つ活性な金属の第3図に示す、鋼の場
合に比して、特異な特性が本発明に係わる高融点且つ活
性な金属の連続鋳造方法を実現可能にしているものと推
考される。
以下、本発明について、第1図を基に詳細に説明する。
図において、lは水冷銅鋳型、2は水冷銅鋳型1の底部
に設けられた出口鋳型、3は出口鋳型2を囲繞して設け
られた誘導加熱コイルを示す。このように構或された鋳
型に溶湯4を注湯すると、溶湯4が水冷銅鋳型1の内壁
面5を介して冷却され、内壁面5から内に向いて、塑性
変形能の低い低温凝固殻6、その内周に塑性変形能の高
い高温凝固殻7、その内に溶湯プール8が形威される。
一方、水冷銅鋳型1の下部から出口鋳型2の上部にかけ
ては、誘導加熱コイル3により、塑性変形能の高い高温
凝固殻7が形威されるように温度制御が行われている。
(第1図a参照)上記状態おいて、出口鋳型2から鋳塊
9を引き抜くことにより、水冷銅鋳型1の下部から出口
鋳型2の上部にかけて存する高温凝固殻7は塑性変形し
て伸長し、出口鋳型2から引き抜かれる。これに伴い、
凝固界面10に近接して存する溶湯プール8は凝固界面
の移動に伴い融点以下に冷却され凝固することにより、
高温凝固殻7が、低温凝固殻6の内周に連続して生成さ
れるので、連続鋳造を可能にすると共に、平滑な鋳肌の
鋳塊9を得ることができる。(第1図b参照) 尚、上記出口鋳型2の材質としては、耐熱性、断熱性を
有する黒鉛、セラミックス、超合金等が好適に使用され
る。
〔実 施 例〕
以下、本発明に係わる実施例を比較例と合わセて説明す
る。
約1750”C (D Ti−6AI−4V合金溶湯を
、上記第1[Mに示す鋳型(但し、出口鋳型2として黒
鉛製鋳型を使用)を使用して、直径80mmの鋳塊を連
続鋳造した。この時、水冷銅鋳型1の内壁面5の温度を
700″C以下に保持し、また誘導加熱コイル3を制御
して水冷銅鋳型1の下部から出口鋳型2の上部にかけて
の温度を約950゜C以上に保持すると共に、この部分
での高温凝固殻7の厚さを3〜8mmに保持しながら引
き抜きを行った。
この結果、得られた鋳塊の表面鋳肌は平滑なもので、こ
の鋳塊を930゜Cに加熱し圧延したが、割れること無
く直径40mmの丸棒にJltl工することができた。
一方比較のため、同溶湯を、従来技術の項で説明した第
3図に示す水冷銅鋳型l1を使用して、直径80mmの
鋳塊12を連続鋳造した。この鋳造中、水冷銅鋳型11
の内壁面15の温度を700″C以下に保持したことに
より、溶湯プールl3の溶湯面から溢流する溶湯と内壁
面l5との反応および内壁面15の溶損は認められなか
ったが、得られた鋳塊l2の表面鋳肌は凹凸が極めて多
く、そのまま鋳塊12を930゜Cに加熱し圧延したが
、圧延途中で割れが発生し圧延が最後までできなかった
。そこで、鋳塊表面を片面で3mm機械切削して鋳塊表
面の凹凸を除去して同様に圧延した結果、直径40+n
mの丸棒に加工することができたが、歩留は本発明に比
較して約13%低下した。
〔発明の効果〕
上述し起ように、本発明に係わる高融点且つ活性な金属
の連続鋳造方法によれば、溶湯が鋳型に汚染されたり、
鋳型が溶損したりすることなく高融点且つ活性な金属の
連続鋳造ができ、また鋳造された鋳塊の鋳肌は平滑で、
そのまま圧延が可能であり、歩留が向上する。また鋳型
の内部は上下間が気密に維持されるので、鋳型の下部は
大気に開放してもよく、鋳型下方のシール設備が不要に
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係わる高融点且つ活性な金属の連続
鋳造方法に使用される鋳型の概要図、第2図は、ステン
レス鋼の高温域における変形特性を示すグラフ図、第3
図は、チタンの高温域における変形特性を示すグラフ図
、第4図は、従来技術の説明図である。 1 水冷銅鋳型    2 出口鋳型 3 誘導加熱コイル  4 溶湯

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高融点且つ活性な金属溶湯を、非酸化性雰囲気の
    下で鋳型に供給しつつ凝固させて鋳型の下部から引き抜
    く連続鋳造方法において、鋳型の内壁面に、鋳造される
    高融点且つ活性な金属と同じ金属層を設けると共に、こ
    の金属層を鋳型にとどめながら、その内周に生成する塑
    性変形能の高い高融点且つ活性な金属の高温凝固殻を鋳
    型の下部から引き抜くことを特徴とする高融点且つ活性
    な金属の連続鋳造方法。
  2. (2)高融点且つ活性な金属溶湯を、非酸化性雰囲気の
    下で鋳型に供給しつつ凝固させて鋳型の下部から引き抜
    く連続鋳造方法において、鋳型の内壁面に塑性変形能の
    低い高融点且つ活性な金属の低温凝固殻を生成せしめる
    と共に、この低温凝固殻を鋳型にとどめながら、その内
    周に生成する塑性変形能の高い高融点且つ活性な金属の
    高温凝固殻を鋳型の下部から引き抜くことを特徴とする
    高融点且つ活性な金属の連続鋳造方法。
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