JPS623866A - スプレイ鋳造法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は溶鋼等の溶融金属流に高圧ガスを吹付けて噴
霧・液滴化し、その液滴をモールド内に捕集して鋳塊と
するスプレィ鋳造法に関するものである。

従来の技術 従来一般に鋼等の鋳塊、鋳片を製造する方法としては、
溶鋼等の溶融金属をインゴットケース内に鋳込むインゴ
ット鋳造法や、振動鋳型等を用いて連続鋳造する方法が
広く利用されている。しかるにこれらの従来の一般的な
鋳造法では、マクロ的な成分偏析が生じることを避は得
なかった。すなわちインゴット鋳造ではＶ偏析や逆Ｖ偏
析等が生じ、また連続鋳造法ではインゴット鋳造法と比
較すれば偏析は少ないものの、中心偏析等が生じること
は避は得なかったのである。

このようなマクロ的な成分偏析を解消した鋳片製造法と
して、既に特開昭５８−８６９６９号公報において所謂
スプレィ鋳造法が提案されている。

この提案の方法は溶！ｌｌ流に液化不活性ガスを吹付け
て溶鋼を噴霧・液滴化し、生成した溶鋼の液滴がモール
ド内に落下するまでの間にその表面のみを凝固させ、内
部は未凝固のまま半凝固状態でモールド内に集積させる
ものであり、このように溶鋼を液滴化させかつその表面
のみを凝固させた状態でモールド内に集積させれば、モ
ールド内での成分移動がほとんど生ぜず、その結果マク
ロ偏析のほとんどない鋳塊を得ることができる。

また類似のスプレィ鋳造法が特公昭５４−２９９８５号
公報においても提案されており、この提案の方法でも不
活性ガスを噴射してｖｉａ金属流を液滴化し、マクロ偏
析のない精密成形金属部品を得ることができるとされて
いる。

さらに前記の特開昭５８−８６９６９号公報を改良した
方法として、特開昭５８−１６３５６５号公報には、タ
ンディツシュから溶＃Ａ流を流出させるためのノズルと
して？！数個のノズルを設けて、各ノズルから流下する
溶Ｉｌ流にそれぞれ個別に液化不活性ガスを吹付けて液
滴化する方法が提案されている。

発明が解決すべき問題点 前記のｇＲ開昭５８−８６９６９号公報記載のスプレィ
鋳造法や特公昭５４−２９９８５号公報記載のスプレィ
鋳造法においては、タンディツシュから溶鋼を流下させ
るためのノズルとして円筒状のノズルを用いており、こ
の場合ノズルから流下させる１０１流量は、特開昭５８
−１６３５６５号公報中に記載されているように２０〜
１０００）ｔ。

／−程度の範囲内に制限される。すなわち溶鋼流量が２
０ｋｌ／１Ｉｌ１１以下ではノズル径が著しく小さくな
って溶鋼のノズル詰りなどが生じ、一方１０００ｋｇ／
−を越えれば液滴化効率が悪化して液滴に過大粒子が混
在する割合が高くなって、マクロ偏析防止というスプレ
ィ鋳造法の本来の目的が達成できなくなるとともに、液
滴化に要する不活性ガス量が多くなってコスト増大を招
く。

このように円筒形のノズルを用いた従来のスプレィ鋳造
法では溶ａ流量、したがって鋳込み速度が１０００ｋＯ
／ｍ以下に制限され、そのため従来の一般的なインゴッ
ト鋳造法や連続鋳造法と比較して生産性が著しく劣らざ
るを得なかったのである。

そこで前述の特開昭５８−１６３５６３号公報記載の方
法では、ノズルを複数Ｉ！設けることによって鋳込み速
度を増大させているのであるが、この場合には別の新た
な問題が発生する。すなわちこの場合には、複数のノズ
ルを設けしかも各ノズルごとに噴射ガス系路を設けなけ
ればならないため、全体として設備構成が複雑となって
高コスト化や保守点検の煩雑さを招くようになり、また
各ノズルの５ｗ１ｍがばらついたり、各ノズルから流下
する溶鋼流に対する噴射ガス量がばらついて冷１ｆｌｌ
が不均一となったりし、その結果モールド内の場所によ
って集積されろ液滴の量にばらつきが生じ、また液滴の
径の不均一やモールド内に到達するまでの間の表面凝固
程度の不均一が生じて鋳塊の品質が不均一となりたりす
る問題がある。

さらにこのように複数個のノズルを設けた場合、噴ＩＩ
液滴化のためのガス消費量が増大する問題もある。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、１
１備上の複雑ざや、溶鋼等の溶融金属流量の不均一、冷
却能の不均一などに起因する鋳塊品質の不均一を招いた
りすることなく、かつ比較的少ないガス消費量で、スプ
レィ鋳造法の生産性を従来よりも格段に向上させること
を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は溶鋼等のｉｎ金訊流に不活性ガス等の高圧ガ
スを吹付けることによりその溶融金属を噴霧・液滴化し
、生成された液滴をモールド内に捕集するスプレィ鋳造
法において、前記溶融金属流をＮｍ状（フィルム状）に
落下させ、この１震状溶融金属流に高圧ガスを吹付けて
液滴化することを特徴とするものである。

作　　　用 前述のように溶融金属流を１渠状に落下させるため、そ
の溶融金属流量は従来の円筒形ノズルを用いた場合と比
較して格段に大きくすることができ、したがって鋳込み
速度を従来よりも飛躍的に高めることができる。すなわ
ち従来の円筒形ノズルを用いた場合には一個のノズルで
の溶融金属流量を大きくするためにはその内径を大きく
せざるを得す、この場合前述のように液滴化効率が悪（
なるが、スリット等を用いて薄模状に溶融金属流を落下
させる場合には、その厚み（したがって溶融金属流出口
の短辺長さ）を大きくしなくても幅で溶融金属流量をか
せぐことができ、したがって液滴化効率を低下させδご
となく、従来より少ない噴射高圧ガス流ｍで大流出の溶
融金属を同時に液滴化することができるのである。この
ように溶融金属流を薄膜状とした場合でも、その厚み（
溶融金属流出口の短辺長さ）を従来の円筒状ノズルの内
径と同等またはそれ以下とすることによって、高圧ガス
噴射により充分に液滴化し得ることを本発明者等は実験
により確認している。なおここでｒｏｌｌ状の溶融金属
流」とは、厚みに対し幅が充分に大きい溶融金ＷＡ流を
意味し、特にその厚み７幅の比は限定しないが、通常は
幅が厚みの数倍程度以上、具体的には５倍程度以上が望
ましい。

またＩＩ状に溶融金属流を落下させる場合には、複数個
の円筒状ノズルを個別に設けた場合の如くｍ　！ｊｌ　
Ｎ量にばらつきが生じたり冷却能にばらつきが生じたり
するおそれが少なく、幅方向の各部分の溶鋼流量を実質
的に一定とし、また冷却能を一定とすることが容易とな
る。さらに設備的な面では、薄膜状の＋１１ＦＭ金属流
を流下させるためのスリット等の溶融金属流出口は単一
で良く、またその流出口から落下する薄膜状溶融金ｆｉ
＆流に対する高圧ガスの噴射はその′ＷＩＪ１！状溶融
金ｉ流の両側から吹付けるだけで良いから、高圧ガス系
路も特に複雑となることはない。

なお、薄膜状溶融金属流に対し高圧ガスを吹付けて噴霧
・液滴化して生成させた液滴は従来の方法と同様にモー
ルド内に集積されて最終的に鋳塊となる。この場合液滴
はモールド内に到達するまでの間に表面のみが凝固し、
したがってｆ％終的に得られる鋳塊は従来法の場合と同
様にマクロ偏析のないものとなる。

発明の実施のための具体的説明 第１図および第２図に、この発明の方法を実施している
状況の一例を示す。

この場合は溶鋼等の澄融金鼠１を収容したタンディツシ
ュ２の底部に、溶融金ｙｈ流出口としてのスリット状ノ
ズル３が形成されており、このスリット状ノズル３から
溶融金属１が流下することによって薄膜状の溶融金風流
４が形成される。前記スリット状ノズル３から流下した
薄膜状の溶融金属流４をその両載から挾む位置には、高
圧ガス噴射のためのスリットノズル５Ａ、５Ｂが配設さ
れている。このスリットノズル５Ａ、５Ｂはその長さが
薄膜状溶融金属流４の幅と同じかまたはそれ以上となる
ように構成されている。このスリットノズル５Ａ、５Ｂ
から薄膜状１！！！今ｆｉ１９Ｉ４に窒素、アルゴンそ
の他のｉ！％圧ガスを吹付けることによって溶融金属Ｇ
ｊ　！ｌｌ　ｎ・ｎ滴化し、その液滴６がモールド７内
に落下・集積される。ここで、スリット状ノズル３の短
辺長さを、従来のスプレィ鋳造法に使用されている円筒
状、ノズルの内径と同じかまたはそれ以下とすることに
よって、高圧ガスの吹付けにより薄膜状溶融金属流４を
充分に液洩化し得ることが本発明者等の実態によりｖ１
１認されている（後述する第５図参照）。そして、スリ
ット状ノズル３の幅（長辺長さ：したがってＷＪ膜状溶
融金属Ｆｔ４の幅）を長くすることによって、その短辺
長さが短い場合でも従来の円筒状ノズルを用いた場合と
比較して溶融金Ｉ流量を格段に大きくし、鋳込み速度を
高めることができる。なおここで噴霧・液滴化用のガス
としては通常は窒素またはアルゴン等の不活性ガスが最
適であるが、必ずしもこれらに限定されるものではない
。

以上のようにして噴霧・液滴化された溶融金属のａ？ｉ
Ｉ６は、モールド７内に到達するまでの間にその表面の
みが凝固する。すなわち内部は未凝固状態のままモール
ド７内に１！積される。この集積時には、内部は未凝固
であるため全体としてはある程度の流動性（変形容易性
）を有するため、実質的に各ｍｕｍに空隙を形成するこ
となく集積され、しかも各１１表面はＵ固しているため
、成分移動が住じることがな（、したがってマクＯｍ析
のない鋳塊を得ることができる。また薄膜状溶融金属流
を同時に液滴化した液滴を１１１ｆｉさせているため、
複数個の円筒状ノズルを用いた場合とは異なり、モール
ド内の場所によって集ＷＡｍが異なったり、液滴径にば
らつきが生じたり、また冷却能のばらつきによって液滴
の′ｌＪ固程度にばらつきが生じたりすることがないた
め、最終的に鋳塊品質にばらつきが生じるおそれが少な
い。

第３図および第４図にはこの発明のスプレィ鋳造法を実
施している状況の他の例を示す。

この例においてはタンディツシュ２の底部に設けられた
通常の円筒状のノズル１０の下方に平行一対の回転する
ロール１１Ａ、ＩＩＢが配設されており、この場合溶融
金兄１はロール１１Ａ、１１Ｂの門に注入され、そのロ
ール１１Ａ、１１Ｂの間隙から溶融金属１が流下するこ
とによって薄膜状の溶融金ス流４が形成される。

第３図およびｍ４２Ｉの例においては、ロール間隔を変
化させることによって１膜状溶融金ｆｆ１．ｔ４の厚み
をｒ１！ｉ１１に調整することができる。ここで、ロー
ル間隔を従来の円筒状ノズルの内怪と同じかまたはそれ
以下とすることによって、高圧ガスの吹付けで液滴化で
きることは第１図、第２図の場合と同様である。またロ
ール１１　Ａ、１１Ｂを用いた場合、ロール１１Ａ、ｉ
ｌＢを回転させることによってロール表面温度の均一化
を図ることができるとともに、ロール表面に対する溶融
金属の付着３ｉ固によるロール間隔の狭小化を防止でき
、そのため１膜状溶融金属流４を薄くしたい場合でも安
定に薄膜状溶融金属流を生成することができる。

なおロール１１Ａ、１１Ｂとしては金ａＵＯ−ルを用い
ることも不可能ではないが、その１合にはロール保護の
ためにロールの冷却が必要となる。

このように金［ＪＯ−ルを冷却すれば前述のようにロー
ルを回転させてもロール表面で溶融金５が凝固付着し、
時間の経過とともにロール間隔が狭くなって安定した鋳
込みが田麩となり、遂には両ロールが接触して誘込みが
不能となってしまう事態が発生することもある。これを
防止するためには、Ｏ−ルＩＩＡ、ＩＩＢの材質とし、
で、断熱性に優れ、ロール表面に凝固殻が生成されない
ようなものを選択することが望ましい。例えば窒化ホウ
素＜ＢＮ）、あるいはマグネシア（Ｎ・１ｇｏ）等の耐
火物をロールに使用することか望ましい。もちろんロー
ル全体をこのような耐火物とする必要はなく、ロールの
表面層のみをこれらの耐火物で構成しても良い。

なお、第１図、第２図に示す例、および第３図。

第４図に示す例のいずれにおいても、薄膜状溶融金属流
４の厚みを薄くすることによって、？１ｍ状溶融金ＩＩ
流４を噴霧・液滴化するに要するガス員を少なくして、
ガス消費量を少なくし得ることが本発明者等の実践によ
り確認されている。すなわち、第５図は、暦数金属とし
て溶鋼を用い、噴射ガスとしてアルゴンガスを用い、か
つ一定の幅を有する薄膜状溶鋼流の両面にその溶鋼流の
幅と実質的に同じ幅のスリットノズルにてアルゴンガス
を吹付けて溶鋼を噴霧・Ｐａ滴化する実践を、種々の厚
みのＮＩＩ！Ｉ状溶ｆ［に対しアルゴンガス流企を種々
変化させて実施し、！２滴化の有無を調べたものであり
、この図から、薄膜状溶鋼流厚みが２０１では１００Ｎ
が、・′を以上でのガス流量を必要とするが、その厚み
を５１１１Ｉｌと小さくすれば３ＯＮｒ＋ｔ’／を以上
の小量のガスで液滴化することが判る。

実ｍ例 溶鋼の鋳込みにあたり、この発明の５沫にしたがってス
プレィ鋳造を行なった実流例、および従来の円筒状ノズ
ルを用いてスプレィ鋳造を行なつた比較例を以下に説明
する。

実施例１： 第１図および第２図に示すようにタンディツシュ２の底
部に取付けられたスリット状のノズル３を通して溶＃１
１を流下させることにより、薄膜状の溶ｆＡ流４を形成
し、その薄模状溶Ｃ４流４の両側にＶＭした噴射用のス
リット状ノズル（薄膜状溶鋼流の幅よりも若干長いもの
）５から溶！ｌ！！流の両面にアルゴンガスを吹付けて
ｍｔＲを液滴化させ、その液滴６をモールド７内に捕集
して鋳塊を作成した。鋳込み速Ｉｔ＜溶鋼流！り、アル
ゴンガス流［１（合計示）、アルゴンがス噴徊圧力、タ
ンディツシュノズル寸法を第１表中に示す。

実施例２： 第３図および第４図に示すようにタンディツシュノズル
１０としては通常の円筒状のものを用い、その下方に配
置された窒化ホウ素製の平行一対のロール１１Ａ、１１
８間に溶鋼１を供給して、ロール間隙から溶鋼を流下さ
せることにより薄膜状のＷｉｉＩ金！Ａ流４を生成した
。そして実施例１の場合と同様にアルゴンガスを噴射し
て液滴化し、モールドに捕集した。詳細な条件を第１表
中に示す。

比較例１： タンディツシュの底部に取付けた内径１８１＋１１の円
筒状ノズルを通して溶鋼を流下させ、これにアルゴンガ
スを噴射して液滴化し、モールド内に捕集した。詳細な
条件を第１表中に示す。

比較例２： タンディツシュの底部に取付けた内径５Ｑｍａ＋の円筒
状ノズルを通して溶鋼を流下させ、その溶鋼流にアルゴ
ンガスを噴射した。詳細な条件を第１表中に示す。

以上の各実施例、各比較例において最終的に得られた鋳
塊のマクロ頷析の有無を調べたので、その結果も第１表
中に併せて示す。

第１表から明らかなように、実施例１、実施例２、およ
び比較例１の場合は、いずれも鋳塊にマクロ偏析がほと
んど認められず、同等の品質を有することが確認された
。そして特にこの発明の実施例１および実施例２の場合
は、円筒状ノズルを用いた比較例１の場合と比較して、
１／４のｍｉ用ガス流量で約１０倍の鋳込速度（１５０
０ｋＭ鎗）を得ることができた。

一方比較例２では、タンディツシュの底部に取付けた円
筒状のノズルの径を５０Ｑ１１と大きくして鋳込速度を
１０００　ｋｌＪ／ｍ＋と大きくしたちのであるが、こ
の場合は＠食用ガス流口を２０ＯＮＩＩ＋３／−と大き
くしても、溶ＰＡ流が太いため充分に液滴化せず、鋳塊
にマクロ風折が発生した。したがって従来法の場合には
マクロ塵析のない高品質の鋳塊を高い鋳込み速度で得る
ことができないことが判る。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明のスプレィ鋳造
法によれば、マクロ偏析のない高品質の鋳塊を従来より
も格段に高い鋳込み速度で得ることができ、したがって
従来よりもスプレィ鋳造法の生産性を飛躍的に高めるこ
とができる。またこの発明のスプレィ鋳造法によれば、
従来の円筒状ノズルを複数個用いた場合のように、ノズ
ルごとの溶融金属流量の不均一やノズルごとの冷却能の
不均一によって鋳塊品質が不均一となったりすることが
なく、また設備的にもさ１まど複准とならず、そのため
保守点検も容易であり、かつまた溶融金属の噴霧・液滴
化のためのガス消費１も少なくすることができる等、（
重々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図はこの発明の方法を実施している状況の一例を概
略的に示す一部切欠正面図、第２図は第１図の縦原鍔面
図５第３図はこの発明の方法を実施している状況の池の
例を概略的に示す一部切欠正面図、Ｍ４図は第３図の縦
断側面図、第５図はこの発明の方法を実施した場合の１
膜状溶鋼流の厚みと噴霧・液滴化用の噴射ガス（アルゴ
ンガス）流量とのｗＪ係を示すグラフである。 １・・・溶融全屈、　　２・・・クンディツシュ、　　
４・・・薄膜状溶融金３流、　６・・・液滴、　７・・
・モールド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属流に高圧ガスを吹付けることによりその溶融金
   属を噴霧・液滴化し、生成された液滴をモールド内に捕
   集するスプレイ鋳造法において、前記溶融金属流を薄膜
   状に落下させ、この薄膜状溶融金属流に高圧ガスを吹付
   けて液滴化することを特徴とするスプレイ鋳造法。