JPH01233049A

JPH01233049A - Ａｌ−Ｌｉ合金の連続鋳造法

Info

Publication number: JPH01233049A
Application number: JP5629188A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Oka; 岡　一嘉; Tomoya Osono; 大園　智哉
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1989-09-18

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、Ａｌ−Ｌｉ系合金のような活性金属を含む合
金の連続鋳造法に関し、特に、溶湯と冷却水との接触に
よる爆発の危険性をなくした連続鋳造法に関する。

［従来の技術］Ａｌ−Ｌｉ系合金は水と接触すると激しい爆発を起すこ
とかあるので、通常の連続鋳造法による造塊は危険であ
る。この危険を避けるために、下記のとおり、いくつか
のＡｌ−Ｌｉ系合金の鋳造法が提案されている。

（１）エチレングリコールと　１０Ｖｏ１％以下の水か
ら成る混合物を冷却４イとして用いるリチウム含有合金
の連続鋳造法（特開昭６ｏ−１，２７０５７）、（２）
ピットに水溜りなして鋳造を開始し、インゴットに供給
された水かピットに溜らないように水を除去するように
した、軽金属合金の鋳造方法および装置（特開昭８Ｏ−
１８Ｈ５Ｂ）、（３）鋳塊に対する冷却水の直接供給を
行わず、水冷鋳型による冷却のみで鋳造するようにした
Ａｌ−’Ｌｉ系合金鋳塊の連続鋳造法（特願昭６２−２
８８７０１）、（４）鋳塊を冷却するための従来の冷却水の代りに、固
体粒子を流動させている流動層によって鋳塊を冷却する
ようにしたＡｌ−Ｌｉ系合金鋳塊の連続ｖｆ造法、しかし、上記（１）の方法はエチレングリコール中の含
水量の制御か複雑、かつ、困難であり、爆発の１−ＩＪ
能性は皆無とはいえない。」１紀２の方法でも爆発の危
険がある。

上記３の方法は爆発の可能性はないが、鋳塊中に微−細
な空隙（引は巣）が認められることが多く、また、大断
面鋳塊をつくるときの生産性が著しく低下するのが問題
である。

上記（４）の方法は、流動層内部に、局部的に流動化が
阻害される所があるとそこで流動粒子の滞留が発生する
ことがある。その結果、鋳塊／流動層間の熱伝達が著し
く低下し、鋳塊中の固液共存領域が拡大する。そのため
に、鋳塊中に微細な空隙（引は果）が発生し、鋳塊品質
の低下を招くことになる。更に、ブレークアウト発生と
いう事態に至ることもあるのが問題である。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、Ａｌ−Ｌｉ系合金のように、活性金属を含む
合金の連続鋳造法において、従来技術における上記問題
点を解決し、冷却媒体と溶湯との接触による爆発の危険
を回避し、かつ、鋳塊組織および生産性を改善し、かつ
、鋳塊割れを防止しようとするものである。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するための本発明の構成は、鋳型から引
き出される鋳塊を、固体粒子を流動させた流動層により
冷却させるＡｔ−Ｌｉ合金の連続鋳造法において、上記
鋳塊周辺に、加圧気体を噴出する流動補助装置を配置し
て上記固体粒子の滞留発生を防止するＡｌ−Ｌｉ合金の
連続鋳造法である。

第１図を参照してこの発明を具体的に説明すると、ノズ
ル１から供給される溶湯が、内部に冷却水が循環してい
る鋳型３の内部に注がれ、冷却されると、鋳型３との接
触面から凝固を開始する。

鋳型３の中で凝固を開始した鋳塊４は下降し、鋳型３か
ら抜は出して露出した状態になる。この状態で流動層６
内の流動粒子１３と接触し、冷却される。

流動粒子１３は分散板７から吹き込まれ、上昇流となる
加圧気体によって流動し、鋳造ピット中に流動層６を形
成している。特に図示はしていないが、この流動層６の
底部付近には流動層冷却管が配置され、それには流動層
冷却水が供給され流動層を適温に維持している。

流動粒子１３を流動させる上昇気流とともに飛散流出す
る粒子はサイクロン等によって回収される。

ところで、流動層６における流動粒子１３の流動状態は
必然的流動層に吹き込まれ加圧気体の気流によって影響
される。したがって、流動層内に気流を乱す物体が存在
すれば、そこに気流が滞留して流動状態が維持できない
所が生じる。

これを図面を参照して具体的に説明すると、第１図に示
した縦型の連続鋳造装置の場合には鋳型３の直下で、鋳
塊４が鋳型３から露出したばかりの所に滞留が生じる。

すなわち、第６図に示すように気体は矢印のように鋳型
３の直下に入らず、最短距離を通って流動層表面に抜け
るので、滞留領域８が発生する。

第３図およびそのＡ−Ａ縦断面図である第４図に示した
横型の連続鋳造装置では第７図に示すように鋳塊４の上
面に滞留領域８が発生する。

上記各滞留領域８は、当然、流動部より熱伝達能力が低
下している。したがって、鋳型３から鋳塊４が露出した
ばかりの所に滞留領域が発生することは鋳塊内部の固液
共存領域が拡大することになり、これは鋳塊内部の引は
巣発生の原因になる。更に、不幸な場合にはブレークア
ウトの発生に至ることもある。

そこで本発明は、この滞留領域に流動補助装置として加
圧気体を導入してこれを噴出させる分散管（あるいは板
状でもよい）５を配置する。

その分散管５の加圧気体噴出口９から加圧気体を噴出さ
せ、この滞留領域８を解消し、第１図および第４図の白
矢印に示すような流動状態を維持しようとするものであ
る。

この流動補助装置、すなわち分散管５の形状、配置位置
は固体粒子の滞留領域の状態、すなわち、鋳型３の形状
、鋳塊４の形状、流動層６の形状、流動層の運転条件等
の種々の因子を考慮して決定される。

第２図は第１図の縦型の連続鋳造装置に配置した分散管
５の斜視図であって、枠型の管の上面に加圧気体噴出口
９を有するものである。

第５図に示したものは第３図および第４図の横型の連続
鋳造装置の鋳塊４の上面に配置した分散“管５の斜視図
であり、一端か封じられた角管の上面に加圧気体噴出口
９がある。

第３図の連続鋳造装置は第４図に示すように上記分散管
５を３水皿列に配置したものである。

こうして流動層６の内部、特に鋳塊４の周囲に滞留領域
のない流動状態が維持できる。

本発明の方法によって鋳造するのに適する合金は、リチ
ウムの含有量０５〜１０％のＡｌ−Ｌｉ系合金である。

上記流動層６に吹き込む気体（加圧気体）は空気、アル
ゴン、窒素、ヘリウム、二酸化炭素等、あるいは、これ
らの混合ガスがあるが空気か最も適している。

このガスの圧力および流量は、流動層の深さ、流動粒子
１３の種類によって変イっるか、固体粒子の流動化状況
によって適当に選択される。なお、流動層中の流体の流
速は約３〜６ｃｍ／ｓｅｃである。

分散板７は多孔板、金網板などの各種バッフルがあるが
、目的に応じて適当に選択すればよい。

流動粒子１３としてはアルミナ、ジルコニア、ンリカ、
酸化カルシウム、ガラス球、鉄、アルミニウム、銅、砂
、黒鉛等の粒子が用いられるが、Ａ　Ｉ　−、Ｌ　ｉ系
合金との反応性、熱容量（伝熱係数に寄与）および経済
性の点からアルミナ粒子か好ましい。

また、この流動粒子１３の粒径は約０．０１〜２．０ｍ
ｍ程度でもよいか、鋳塊４と流動層６との間の伝熱係数
か高くなる約３０〜５０μＭが好ましい。

しかし、史に、流動化状況および、流動粒子の飛び川し
等の因子を考慮して粒子径は適当に選択する。

溶湯からの造塊工程について更に説明すると、ノズル　
１からフロート２を介してＡｌ−Ｌｉ系合金溶湯が鋳型
３内に供給される。

鋳型３内には冷却水か循環しているのて溶湯は鋳型内で
冷却（−次冷却）され直ちに凝固を開始する。鋳型内の
溶湯は液相線１０と固相線１１に囲まれた固液共存領域
１２を形成しながら凝固か進行する。

鋳型３から引き出される鋳塊４は流動層６によって冷却
される（二次冷却）。この二次冷却は従来技術（３）で
例示した方法より強力な冷却であるために固相線１１は
上昇し、液相線１ｏに接近する。この結果、上記従来技
術より固液共存領域１２は縮小し、この領域で起る引は
巣の生成か抑制され、良好な鋳塊組織となる。

更に、同相線が上昇した結果、鋳塊速度を早めることが
可能となり、大断面鋳塊を製造する場合でも生産性か低
下しない。

また、不幸にも、ブレークアウトが発生しても、Ａｌ−
Ｌｉ系合金溶湯と流動粒子（Ａｌ２Ｏ２）は反応しない
ので、爆発が起る可能性は全くない。

更に、また、この発明の方法では、約１００〜１０００
ｋｃａｌ／ｍ’　＊　ｈ　・°Ｃの鋳塊／流動層間の伝
熱係数が得られる。これは、通常のＩ）、、Ｃ，鋳造の
鋳塊／冷却水間の伝熱係数、約３０００−１０．０００
ｋｃａｌ／　ｍ　２　・ｈ・°Ｃより緩冷却であるので
、鋳塊割れの発生もない利点かある。

以ド、実施例によって本発明を具体的に説明する。

［実施例］第１図に示す装置によって、Ａｌ−Ｌｉ系合金の連続鋳
造を行った。

ド記表１にその時の装置の条件を示す。

表１　装置の条件表１に示す条件て造塊を実施するとともに、上記従来技
術（４）による造塊もあわせて実施し、その鋳塊を調査
した。

なお、鋳型は表１に示したものと同一であり、また、両
者Ａｌ−Ｌｉ系合金溶湯中の水素ガス量は同一とした。

表２にそれらの鋳塊条件を示す。

＝］］− 表２　鋳造条件この結果は下記表３に示すように、実施例の、鋳型直下
、すなわち、新たに設置した分散板直上の流動層測度は
流動層バルク温度と同程度になり、鋳造中一定になった
。

この結果、鋳型直下に固体粒子の滞留領域は形成されず
、鋳塊／流動層間の熱伝達、すなわち、流動層による鋳
塊の冷却は常に良好であったことがわかる。

一方、従来技術（４）の方法では、鋳型直下の流動層温
度は、鋳造時間の経過とともに上昇した。これは、鋳型
直下に固体粒子の滞留領域が形成され、鋳塊／流動層間
の熱伝達が著しく低ドしたことを示している。

したがって、実施例の場合の鋳塊の固液共存領域の厚さ
は小さく一定であるが従来技術（４）＝　１２− の固液共存領域は鋳造を継続するにしたがって拡大した
と考えられる。

この結果、第８図に示すように、実施例の鋳塊内用は集
面積率は、従来技術（４）による鋳塊に比較して減少、
かつ、安定し、鋳塊組織すなわち、品質は向上し、安定
していることが明らかである。

表　　３　− ［発明の効果］以上説明したように、本発明の方法により大略、下記の
効果が奏される。

（１）鋳造時の爆発事故がなくなり、Ａｌ−Ｌｉ系合金
を安全に連続鋳造することができる。

（２）鋳型による冷却のみで連続鋳造する従来技術（３
）に比較して鋳塊の冷却か強くなるので大断面鋳塊の鋳
造速度を早めることができる。

更に、従来技術（４）に比較して鋳塊の冷却条件が安定
している。

（３）シかし、Ｄ、、Ｃ，鋳造と比較すると二次冷却は
緩冷却なので、鋳塊割れの発生はない。

（４）鋳造時の鋳塊中の固液共存領域が縮小し、引は巣
の生成が抑制され、良好な鋳塊組織になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の縦型連続鋳造法を実施する装置の模式
図、第２図は上記第１図の装置における分散管５の斜視図、第３図は本発明の横型連続鋳造法を実施する装置の模式
図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図、第５図は第３図の装置における分散管５の斜視図、第６図および第７図はそれぞれ縦型および横型の連続鋳
造装置において、分散管が設けてな−　］４− い場合に生じる流動層の滞留部の説明図、第８図は従来
法（４）および本発明の方法によって製造された各鋳塊
内部の引は集面積率を示すグラフである。 ■・・・ノズル、２・・・フロート、３・・・鋳型、４
・・・鋳塊、５分散管（板）、６・・・流動層、７・・
分散板、８・・・滞留領域、９・・加圧気体噴出口、１０・・・液相線、１１・・・
固相線、１２・・・固液共存領域。特許出願人　住友軽金属］ニ業株式会社代理人　弁理士
　小　松　秀　岳代理人　弁理士　旭　　　　　宏

Claims

【特許請求の範囲】

鋳型から引き出される鋳塊を、固体粒子を流動させた流
動層により冷却させるＡｌ−Ｌｉ合金の連続鋳造法にお
いて、上記鋳塊周辺に、加圧気体を噴出する流動補助装
置を配置して上記固体粒子の滞留発生を防止することを
特徴とするＡｌ−Ｌｉ合金の連続鋳造法。