JPS5825845A - ホツトトツプ鋳造装置 - Google Patents

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】 本発明はホットトップ鋳造装置に係り、特にアルミニウ
ムまたはその合金鋳塊をホットトップ鋳造手法により連
続的に鋳造するに際して、鋳型の潤滑性を高め、且つ鋳
型寿命を延長せしめ、また得られる鋳塊表面の品質の向
上を効果的に達成し得る鋳型に関するものである。

従来から、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属の
鋳塊はよく知られた連続鋳造法によって鋳造されている
が、中でも、最近、鋳型の上部に断熱耐火物製の溶湯受
槽を設けて、金属の凝固層の上に高い静水圧の溶湯を保
持するようにした、所謂ホットトップ鋳造法又は密閉鋳
造法と言われる鋳造手法が採用されつつあり、その代表
的な装置は、第１図に示される如き構造を有している。

即ち、耐火物製の金属溶湯受槽２が筒状の直接冷却鋳型
４の上方に設けられ、且つ該溶湯受槽２の内周下端部が
該鋳型４の内壁面より内側に張り出してオーバーハング
部５を形成しているような溶湯受槽２付き直接冷却鋳型
４が用いられ、そしてその溶湯受槽２内に鋳造すべき金
属溶湯６が溜められる一方、該鋳型４内においてその内
壁面に供給路８を通じて供給される潤滑油によって形成
された潤滑界面に近接して該金属溶湯６を柱状に保持し
つつ、該鋳型４内を流通せしめられる冷却剤（一般に水
が用いられる）１０によって鋳型内壁面を通じて連続的
に冷却（−次冷却）、凝固せしめ、更に鋳型４下部の開
口から連続的に取り出される柱状の鋳塊１２に対して冷
却剤１０を噴射せしめて冷却（二次冷却）シ、内部まで
完全に凝固せしめることにより、目的とする鋳塊１２を
得るものである。

ところで、このようなホットトップ鋳造手法は、溶湯受
槽２内に溶湯表面が存在するようになっているため、従
来の鋳造法のように鋳型内の溶湯表面高さを厳密に調節
する必要がない等の優れた利点を有しているが、同法は
未だ完成した技術とは言い難く、特に鋳型内壁面からの
一次冷却が強いところから、鋳肌表面にひきつり肌やコ
ールド・シャツ）　（ｃｏｌｄ　　５ｈｕｔ　　）を生
じ、また鋳肌近傍の成分偏析領域幅も大きい等の問題点
を内在している。

このため、特公昭５４−４２８４７号公報などでは、耐
火物製溶湯受槽と直接冷却鋳型との間から空気、窒素又
は不活性ガスを注入し、溶湯と直接冷却鋳型との接触を
低減させる手法が、また英国特許第１１８９７８４号明
細書には、第２図に示されるように、金属溶湯が直接冷
却鋳型に接触する部分に黒鉛リング１４を挿入し、−次
（鋳型）冷却を低減させる構造が、その解決策として提
案されているが、いずれの対策にあっても、未だ充分に
鋳塊表面や鋳塊表層部の組織の改善などを図り得なかっ
たり、また鋳造作業や鋳型構造が複雑となったりする等
、実用的には更に改善する必要があったのである。例え
ば、前記前者の気体注入束にあっては、その注入量の制
御が難かしく、また後者の黒鉛リング挿入筒にあっては
、−次冷却能力を低減させ得るものの、鋳肌表面には黒
鉛リング特有のひきつり肌が現われる等の問題があるの
である。

ここにおいて、本発明は、かかる事情に鑑みて為された
ものであって、その特徴とするところは、耐火物製の金
属溶湯受槽が上方に設けられ且つ該溶湯受槽の内周下端
部が鋳型内壁面より内側に張り出してオーバーハング部
を形成している溶湯受槽付き直接冷却鋳型を含み、該溶
湯受槽に鋳造すべき金属溶湯を溜め、そして該鋳型内に
おいて該金属溶湯を柱状に保持しつつ、連続的に冷却、
凝固せしめるようにしたホットトップ鋳造装置において
、該直接冷却鋳型の前記金属溶湯に接触する内壁面にク
ロームメッキ層を形成したことにあり、これによって鋳
型内壁面の潤滑性を著しく高め、また用いられる潤滑油
の消費量を減少せしめ、更には鋳型面への鋳塊の焼付き
を効果的に抑制し、以て鋳型面の研摩作業工数を低減せ
しめ得、且つ鋳塊表面の品質の著しい改善を達成せしめ
得たのである。

以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明を更に詳細
に説明することとする。

先ず、第３図は、本発明の一実施例に係るホラ依断熱耐
火物からなる溶湯受槽（麦ットトップ）２１０の下には
、純銅製の円筒状の鋳型（直接冷却鋳型）２２が設けら
れている。そして、この鋳型２２は、該溶湯受槽２０の
内周下端部が鋳型内壁面より内側に張り出してオーバー
ハング部２４を形成するように、配置されているのであ
る。また、この鋳型２２の内部には冷却水室２６が形成
されており、冷却剤としての冷却水が外部から供給管２
８を通じて該冷却水室２６内に導かれて、そこを流通せ
しめられることにより該鋳型２２を冷却する一方、かか
る鋳型２２の下部開口部の周りに設けられたスリット３
０から、かかる冷却水が、形成される鋳塊（半凝固状態
にある溶湯柱）３２に対して噴射され、それを直接冷却
せしめるようになっている。更に、該鋳型２２の上部内
部には潤滑油溜３４と、そこから鋳型内壁面、上部に潤
滑油を導く潤滑油溝３６と、そこへ潤滑油を供給する供
給路８８からなる潤滑システムが設けられており、鋳造
作業中において該鋳型２２の内壁面（鋳型面）に潤滑油
を連続的に供給して潤滑界面を□、、ている−ので講喝
。なお、鋳型２２の内側上端部にｌ ！開口せしめられている前述の潤滑油溝３６にて、３午 （前記潤滑油溜７Ｉから、該硬質クロームメッキ層。

溶湯２１が供給されると、鋳型２２内壁面と溶湯受槽２
０によって底板４２−上に溶湯柱が形成され、そしてこ
れが冷却水室２６内を流通せしめられる冷却水によって
、該内壁面に形成されたクロームメッキ層４０を介して
、−次冷却された後、更に鋳型２２下部のスリット３０
から噴出せしめられる冷却水によって二次冷却されるこ
とにより、内部まで完全に凝固せしめられた鋳塊３２を
生じ、該底板４２・の降下につれて連続的に柱状の鋳塊
として取り出されることとなるが、かかる溶湯２１を一
次冷却する鋳型２２内壁面が硬質のクロームメッキ層４
０で覆われ、しかも該メッキ層４０の平滑面により、そ
こに供給される潤滑油が全面に均一に拡がって有効な潤
滑作用を為す潤滑界面を形成するようになるため、鋳型
寿命が著しく向上され、また鋳型の潤滑性が著しく高め
られたのである。、それ故、このようなりロームメッキ
層４０を鋳型２２の内壁面に存在せしめることによって
、潤滑油の消費量の著しい節減が可能となるのであり、
たとえば菜種油やひまし油の分布がより均一となって、
供給量を半減しても、鋳塊表面の劣化やひきつり現象な
どの鋳肌欠陥の発生を効果的に抑制せしめ得るのである
。

また、鋳型２２と鋳塊３２との間の焼付きが著しく軽減
せしめられ、且つ焼付きによる滓の付着がなくなり、更
に長期間に亘って平滑面が保持されるために、従来必要
とされた鋳型２２表面の頻繁な研摩作業が省略され得て
、修理作業工数の著しい低減が可能となり、これがまた
鋳型寿命の向上に大きく寄与しているのである。

因みに、かくの如き本発明の優れた効果は、次の実験に
よっても実証されているところである。

即ち、この実験は、鋳型内壁面におけるクロームメッキ
層（４０）の有無による効果について検討したものであ
るが、クロームメッキ層がなし）場合には鋳塊の焼付き
やひきつり現象の発生を抑制するために２〜４　ｃｃ／
分の潤滑油（ひまし油）を鋳型面に供給する必要があっ
たのに対し、本発明ニ従って厚さ；１０μのクロームメ
ッキ層（４０）を設けた場合にあっては、潤滑油供給量
を１．５〜２ｃｃ／分と、従来に比して略半減せしめて
も、焼付きは殆んど詔められず、且んひきつり現象など
の鋳肌欠陥の発生も認められなかったのである。

また、クロームメッキ層を設番九゛た鋳型は３００回の
半連続鋳造操作ＯＪ返てにおいても平滑状態を保ち、研
摩作業をｆ宴としなかったが、クロームメッキ層のない
鋳型は３０〜５０回の半連続鋳造操作の繰返しで焼付き
や鋳肌欠陥が発生し、鋳型面に対する研摩作業の必要性
が生じた。

なお、本発明に従って鋳型（２２）内壁面に形成される
クロームメッキ層（４０）の厚さは、鋳造条件、溶湯の
種類などによって異なり、一義的に規制することは困難
であるが、一般に５〜３０μ程度の厚さが好適に採用さ
れることとなる。このメッキ層が余りにも薄い場合には
、メッキ層存在の意味がなくなり、本発明の目的を充分
に達成し得す、また余りにも厚い場合には、溶湯の一次
冷却機能に悪影響をもたらすばかりでなく、加工上にお
いて技術的、経済的な問題を発生せしめることとなる。

マタ、カかるクロームメッキ層は、一般に、前例の如く
鋳型２２の内壁面（鋳型面）の全面にわって設けられる
が、該メッキ層は該内壁面の溶湯及び鋳塊（凝固殻）に
接触する部分に存在すれば足り、それ故鋳型下部の鋳塊
に接触しない内壁面に対するメッキ層の形成を省略して
も何等差し支えない。

さらに、本発明に従う鋳造装置は、アルミニウムまたは
アルミニウム合金の、４０〜１１００ｎφ程度の細棒の
製造に、特に好適に用いられるものであるが、勿論これ
よりも大径の棒状鋳塊を製造する場合においても有利に
適用されるものであることは言うまでもないところであ
る。

加えて、本発明に係る鋳造装置は、本発明者らの一人が
先に出願した特願昭５６−１１１９１号における多連装
鋳造における潤滑油の供給方式と′　八 組み合わせることにより、更に顕著な効果を奏するので
ある。すなわち、この先に出願された発明は、複数の鋳
型を配置せしめ、それら各鋳型へ所定の金属溶湯をそれ
ぞれ供給して冷却、凝固せしめることにより、連続的に
複数の鋳塊を形成する多連装鋳造において、並列に配列
された複数の定吐出量のポンプエレメントと、それらポ
ンプエレメントを駆動せしめる一つの駆動軸と、該駆動
軸に接続された回転数可変のモータとを有する給油装置
を用い、該給油装置の同一の駆動軸にてそれぞれ駆動せ
しめられる複数のポンプエレメントから吐出される所定
量の潤滑油を、各ポンプエレメントからそれぞれの鋳型
に至る給油路を介して、各鋳型へ導くようにしたことを
特徴とする多連装鋳造における潤滑油の供給方法にあり
、このような方式に従って各鋳型に対して潤滑油を効果
的に供給せしめることにより、各鋳型での本発明に従う
クロームメッキ層の効果を最大限に発揮せしめ得るので
ある。

その他、本発明は、上記例示の具体例のみに何等限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにお
いて当業者の知識に基づき種々なる変更、改良等を加え
得るものである。例えば、上側にあっては、鋳型２２は
純銅製の円筒状のものとしたが、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金、銅合金などからなるものでもよく、ま
たスラブを鋳造する場合にあっては、円筒状でなく、角
筒状のものが用いられることとなる。さらに、溶湯の鋳
型内壁面による一次冷却に続いて加えられる二次冷却は
、従来と同様に鋳型内に流通せしめられる冷却剤の鋳型
下部からの噴出方式の他、鋳型下部開口部周囲に配され
た冷却剤噴出パイプから冷却剤を噴出せしめて冷却を行
なう方式であっても何等差支えない。

滑油の消費量の大幅な節減を可能と為し、また鋳型寿命
を亘長せしめ、更に、は鋳型表面への焼付きを効果的に
阻止して、常に平滑面が保たれるようにし、鋳型面に対
する研摩作業工数の低減を達成したところに、大きな工
業的意義を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のホットトップ鋳造装置のそれ
ぞれ別の代表例を示す要部縦断面図、第３図は本発明に
係るホットトップ鋳造装置の一例を示す縦断面図である
。 ２０：溶湯受槽　　　　　２１：金属溶湯２２：鋳型（
直接冷却鋳型） ２４；オーバーハング部′３２：鋳塊 ３４：潤滑油溜　　　　　３６：潤滑油溝３８：供給路 ４０：クロームメッキ層 出願人　住友軽金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火物製の金属耐湯受槽が上方に設けられ且つ該溶湯受
   槽の内周下端部が鋳型内壁面より内側に張り出してオー
   バーハング部を形成している溶湯受槽付き直接冷却鋳型
   を含み、該溶湯受槽に鋳造すべき金属溶湯を溜め、そし
   て該鋳型内において該金属溶湯を柱状に保持しつつ、連
   続的に冷却、凝固せしめるようにしたホットトップ鋳造
   装置において、該直接冷却鋳型の前記金属溶湯に接触す
   る内壁面にクロームメッキ層を形成したことを特徴とす
   るホットトップ鋳造装置。