(57)【要約】【課題】低融点元素を含み、表面平滑性の高いアルミニウム合金鋳塊を提供する。【解決手段】アルミニウム合金鋳塊は、Ｐｂ：０．２質量％〜２質量％、Ｂｉ：０．０１質量％〜３質量％、Ｓｎ：０．０１質量％〜１．５質量％、Ｉｎ：０．０１質量％〜０．２質量％のうちの1種以上の元素を含むアルミニウム合金からなる鋳塊であり、鋳肌の凹凸差が１．５ｍｍ以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｂ：０．２質量％〜２質量％、Ｂｉ：０．０１質量％〜３質量％、Ｓｎ：０．０１質量％〜１．５質量％、Ｉｎ：０．０１質量％〜０．２質量％のうちの1種以上の元素を含むアルミニウム合金からなる鋳塊であり、鋳肌の凹凸差が１．５ｍｍ以下であることを特徴とするアルミニウム合金鋳塊。
【請求項２】
前記アルミニウム合金は、さらに、Ｃｕ：３．５質量％〜６．５質量％およびＺｎ：０．０１質量％〜１．２質量％を含有する請求項１に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【請求項３】
前記アルミニウム合金は、さらに、Ｓｉ：０．０１質量％〜１．０質量％、Ｍｇ：０．０１質量％〜２．０質量％、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１質量％、Ｂ：０．０００１質量％〜０．０１質量％のうちの1種以上の元素を含む請求項２に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【請求項４】
前記アルミニウム合金は、さらに、Ｍｇ：０．３質量％〜１．５質量％およびＳｉ：０．２質量％〜１．０質量％を含有する請求項１に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【請求項５】
前記アルミニウム合金は、さらに、Ｃｕ：０．０１質量％〜２．０質量％、Ｚｎ：０．０１質量％〜０．２質量％、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１質量％、Ｂ：０．０００１質量％〜０．０１質量％のうちの１種以上の元素を含む請求項４に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低融点元素を含むアルミニウム合金鋳塊に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金の切削性を向上させるためにＰｂ（融点３２７℃）、Ｂｉ（融点２７１℃）、Ｓｎ（融点２３２℃）、Ｉｎ（融点１５６℃）といった低融点元素を添加することがある。これらの低融点元素およびこれらの化合物は合金中に分散しており、切削時の加工熱によって溶融してその部分を起点として亀裂が発生し伝播する。そして、亀裂発生と伝播を繰り返すことによって切り屑が分断されて切削性が向上する。切削に供されるアルミニウム合金素材の多くは、材料金属を溶解して連続鋳造した鋳塊、あるいは鋳塊を加工した押出材や圧延材である。
【０００３】
アルミニウム合金の連続鋳造装置では、鋳塊の焼き付きや再溶融を防ぐために金型の内面に自己潤滑性を有するカーボン製ライナーを取り付けて潤滑性を向上させることが知られている（特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
特許文献１には、金型本体の内周面に黒鉛製ライナーを取り付けたＡｌ−Ｍｇ系合金の連続鋳造用金型が記載されている。また、前記ライナーにはカーボン粒子と有機系接着剤を含むカーボン溶液を塗布して潤滑性を持続させている。
【０００５】
特許文献２には、ホットトップ連続鋳造装置において、金型の内周面に離型剤を供給するディストリビューターおよびグラファイト製の機能性リングを組み込むことが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、横型連続鋳造用鋳型において、冷却不足による凝固壁の弱体化を防ぐために、熱伝導度が１５１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上（１３０Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上）のカーボンスリーブを用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３９７６０号公報
【特許文献２】特開２００２−３０１５４７号公報
【特許文献３】特開平１１−１７０００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した快削性アルミニウム合金の鋳造では溶湯の凝固によってＰｂ−Ｂｉ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｉｎ−Ｓｎといった低融点化合物を形成する。金型からの冷却によって鋳塊の表面が凝固しても、連続的に供給される溶湯の熱によって低融点化合物の再溶融が起こり易く、再溶融した低融点化合物が金型に付着して鋳肌にキズが発生するという問題点がある。
【０００９】
特許文献１に記載された金型はＡｌ−Ｍｇ系合金用である。Ａｌ−Ｍｇ系合金では前記快削性アルミニウム合金のような低融点化合物が形成されないので、快削性アルミニウム合金の鋳造には適さない。特許文献２に記載された金型も低融点化合物の再溶融による鋳肌品質の低下を解消できるものではない。しかも、離型性の高い泡を形成するために気体と潤滑油の混合物を形成する必要があり、ホットトップ連続鋳造装置に限定されており汎用性が乏しい。また、特許文献３に記載された熱伝導度の高いカーボンスリーブは、実施例のＡｌ−Ｓｉ共晶合金の鋳造には適しているが、低融点元素を含有するアルミニウム合金の鋳造において低融点化合物の再溶融を防ぎうるものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した背景技術に鑑み、低融点元素を含有する特定組成のアルミニウム合金からなり、鋳肌品質の良い鋳塊を提供する。
【００１１】
即ち、本発明は下記［１］〜［５］に記載の構成を有する。
【００１２】
［１］Ｐｂ：０．２質量％〜２質量％、Ｂｉ：０．０１質量％〜３質量％、Ｓｎ：０．０１質量％〜１．５質量％、Ｉｎ：０．０１質量％〜０．２質量％のうちの1種以上の元素を含むアルミニウム合金からなる鋳塊であり、鋳肌の凹凸差が１．５ｍｍ以下であることを特徴とするアルミニウム合金鋳塊。
【００１３】
［２］前記アルミニウム合金は、さらに、Ｃｕ：３．５質量％〜６．５質量％およびＺｎ：０．０１質量％〜１．２質量％を含有する前項１に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【００１４】
［３］前記アルミニウム合金は、さらに、Ｓｉ：０．０１質量％〜１．０質量％、Ｍｇ：０．０１質量％〜２．０質量％、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１質量％、Ｂ：０．０００１質量％〜０．０１質量％のうちの1種以上の元素を含む前項２に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【００１５】
［４］前記アルミニウム合金は、さらに、Ｍｇ：０．３質量％〜１．５質量％およびＳｉ：０．２質量％〜１．０質量％を含有する前項１に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【００１６】
［５］前記アルミニウム合金は、さらに、Ｃｕ：０．０１質量％〜２．０質量％、Ｚｎ：０．０１質量％〜０．２質量％、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１質量％、Ｂ：０．０００１質量％〜０．０１質量％のうちの１種以上の元素を含む前項４に記載のアルミニウム合金鋳塊。
【発明の効果】
【００１７】
上記［１］〜［５］に記載のアルミニウム合金鋳塊は、低融点元素を含んでいるにもかかわらず鋳肌の凹凸差が１．５ｍｍ以下であり、表面平滑性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のアルミニウム合金鋳塊の連続鋳造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［アルミニウム合金］
本発明を適用するアルミニウム合金は低融点元素であるＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎのうちの１種以上の元素を含む合金であり、前記低融点元素のみが添加されたアルミニウム合金または前記低融点元素以外の元素が添加されたアルミニウム合金である。
【００２０】
前記低融点元素は切削性を向上させるために添加される元素であり、１種または任意の組み合わせで２種以上が添加されている。Ｐｂの融点は３２７℃、Ｂｉの融点は２７１℃、Ｓｎの融点は２３２℃、Ｉｎの融点は１５６℃であり、これらの化合物、即ちＰｂ−Ｂｉ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｉｎ−Ｓｎも共晶温度が１８３℃以下の低融点化合物である。各化合物の共晶温度は、Ｐｂ−Ｂｉが１２５℃、Ｂｉ−Ｓｎが１３９℃、Ｐｂ−Ｓｎが１８３℃、Ｉｎ−Ｂｉが７２℃、Ｉｎ−Ｓｎが１１７℃である。
【００２１】
アルミニウム合金中の各元素の好ましい濃度は以下のとおりである。Ｐｂ濃度は０．２質量％〜２質量％が好ましく、Ｂｉ濃度は０．０１質量％〜３質量％が好ましく、Ｓｎ濃度は０．０１質量％〜１．５質量％が好ましく、Ｉｎ濃度が０．０１質量％〜０．２質量％が好ましい。いずれの元素においても下限値未満では切削性の向上効果が乏しく、上限値を超えると押出性または耐食性が低下するおそれがある。特に好ましい濃度は、Ｐｂ濃度が０．３質量％〜１．０質量％、Ｂｉ濃度が０．１質量％〜０．６質量％、Ｓｎ濃度が０．２質量％〜１．５質量％、Ｉｎ濃度が０．０８質量％〜０．２質量％である。
【００２２】
前記低融点元素のみが添加されたアルミニウム合金の残部はＡｌおよび不可避不純物である。
【００２３】
前記低融点元素以外に添加される元素として、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｂを例示できる。これらの元素はいずれも強度向上に寄与する元素であり、１種または任意の２種以上の元素が添加される。これらのアルミニウム合金における低融点元素の濃度は上述した低融点元素のみを含有するアルミニウム合金における濃度に準じる。また、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｂの好ましい濃度は以下のとおりである。
【００２４】
２０００系のＡｌ−Ｃｕ系合金において、好ましいＣｕ濃度は３．５質量％〜６．５質量％であり、Ｚｎ濃度は０．０１質量％〜１．２質量％であり、特に好ましいＣｕ濃度は４．５質量％〜６．０質量％であり、Ｚｎ濃度は０．０１質量％〜１．０質量％である。また、ＣｕおよびＺｎの他に、０．０１質量％〜１．０質量％のＳｉ、０．０１質量％〜２．０質量％のＭｇ、０．０１質量％〜０．１質量％のＴｉ、０．０００１質量％〜０．０１質量％のＢのうちのいずれか1種以上が添加されていても良い。残部はＡｌおよび不可避不純物である。
【００２５】
６０００系のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金において、好ましいＭｇ濃度は０．３質量％〜１．５質量％であり、好ましいＳｉ濃度は０．２質量％〜１．０質量％である。特に好ましいＭｇ濃度は０．５質量％〜０．８質量％であり、Ｓｉ濃度は０．６質量％〜０．９質量％である。また、ＭｇおよびＳｉの他に、０．０１質量％〜２．０質量％のＣｕ、０．０１質量％〜０．２質量％のＺｎ、０．０１質量％〜０．１質量％のＴｉ、０．０００１質量％〜０．０１質量％のＢのうちのいずれか1種以上が添加されていても良い。残部はＡｌおよび不可避不純物である。
【００２６】
また、前記低融点元素以外に添加される元素はＣｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｂに限定されず、融点が３２７℃を超える元素を添加したアルミニウム合金も本発明に含まれる。即ち、低融点元素としてＰｂ：０．２質量％〜２質量％、Ｂｉ：０．０１質量％〜３質量％、Ｓｎ：０．０１質量％〜１．５質量％、Ｉｎ：０．０１質量％〜０．２質量％のうちの１種以上を含み、さらに融点が３２７℃を超える元素を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金である。
【００２７】
本発明のアルミニウム合金は上述した組成の合金に限定するものではなく、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎのうちの１種以上の元素を含む全てのアルミニウム合金に適用できる。
［金型および連続鋳造方法］
図１に、本発明のアルミニウム合金鋳塊を連続鋳造するための連続鋳造用金型およびこの金型を用いた縦型連続鋳造装置の要部を示す。
【００２８】
金型１０は、断面円形の成形孔１１の両端が開口する筒型であり、筒型の金型本体２０と、金型本体２０の成形孔１１に内嵌めされた筒型のライナー３０とにより構成されている。前記成形孔１１の一端は溶湯Ｍの注入口１２であり、他端は鋳塊Ｓの鋳出口１３である。
【００２９】
金型本体２０は内部に冷却水Ｃを流通させるキャビティ２１を有し、上部にキャビテイィへ２１への入口２２が設けられ、前記鋳出口１３を囲んで噴出口２３が設けられている。入口２２から導入された冷却水Ｃは、キャビティ２１内を流通して成形孔１１内の溶湯Ｍを金型本体２０および成形孔１１に内嵌めされた筒型のライナー３０を介し一次冷却して凝固させ、噴出口２３から噴出して鋳出されてくる鋳塊Ｓに吹き付けられて鋳塊Ｓを二次冷却する。また、前記金型本体２０の内周面２５の鋳出口１３側の一部を除く領域に、ライナー３０の厚み相当の凹部２６が形成されている。前記金型本体２０の材料は限定されず、アルミニウム、鉄、銅等の周知金属材料を適宜用いることができる。
【００３０】
ライナー３０は、熱伝導度が６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜１３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）のカーボン製であり、内周面３１の表面粗さはＪＩＳ  Ｂ０６０１  ２００１で規定された最大高さＲｚで１μｍ〜２５μｍに調整され、平滑性の高い内周面３１が形成されている。前記ライナー３０は金型本体２０の凹部２６に焼き嵌めにより嵌合され、ライナー３０の内周面３１と金型本体２５の内周面２５の下方部とが連続する曲面を形成し、この曲面が金型１０の成形孔１１の壁面１１ａを構成している。従来の金型に用いられるカーボンライナー、例えば、特許文献３に記載されているカーボンライナー（スリーブ）の熱伝導度は１５１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上（１３０Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上）であり、前記ライナー３０は従来よりも熱伝導度の低いカーボンからなる。
【００３１】
アルミニウム合金の連続鋳造において、金型１０の注入口１２から成形孔１１に注入された溶湯Ｍは、壁面１１ａから一次冷却を受けて外周面から中心へと凝固が進行し、鋳出口１３に到達する前に、凝固収縮によって鋳塊Ｓの表面が壁面１１ａから離れる。鋳塊Ｓが壁面１１ａから離れて壁面１１ａとの間に隙間ができると、熱移動が妨げられて金型１０から受ける一次冷却能力が低下する。鋳塊Ｓが成形孔１１の壁面１１ａから離れる位置Ｐ（以下、「鋳塊の離型位置」と称する）は、金型１０への抜熱量が大きいほど溶湯Ｍの冷却が早くなって注入口１２に近くなり、逆に抜熱量が小さいほど冷却が遅くなって鋳出口１３に近くなる。一方、成形孔１１内で凝固しつつある鋳塊Ｓは表面に凝固壁が形成されていても中心部は高温の溶融状態にあり、凝固中の鋳塊Ｓの表面は金型１０から冷却を受けながらも中心部からの熱を受けている。このため、凝固壁の形成が不十分なままで鋳塊Ｓが離型すると、中心部からの熱によって鋳塊表面、特に低融点化合物が再溶融するおそれがある。
【００３２】
上述した溶湯Ｍの凝固過程において、ライナー３０の熱伝導度が高い程抜熱量が大きく冷却が早くなって鋳塊Ｓの離型位置Ｐが注入口１２に近くなる。逆に、ライナー３０の熱伝導度が低い程抜熱量が小さく冷却が遅くなって鋳塊Ｓの離型位置Ｐが鋳出口１３に近くなる。本発明のアルミニウム合金鋳塊を製造するに際し、金型１０は、従来のカーボンライナー、例えば上記の熱伝導度が１６２Ｗ／（ｍ・Ｋ）のカーボンライナーよりも熱伝導度の低いライナー３０を用いているので、従来の連続鋳造よりも鋳塊Ｓの離型位置Ｐが鋳出口１３側に移動する。そして、鋳塊Ｓの離型位置Ｐが鋳出口１３側に移動することで、一次冷却を受ける時間が長くなり離型によって一次冷却能力が低下する期間が短縮されるので、金型１０から十分な冷却を受けることができる。また、鋳塊Ｓの離型位置Ｐが鋳出口１３に近くなることで噴出口２３までの距離が短くなるので、離型した鋳塊Ｓが冷却水Ｃによる二次冷却を受けるまでの時間が短縮される。従って、熱伝導度の低いライナー３０を用いることにより、成形孔１１の壁面１１ａから冷却される一次冷却時間が長くなり、離型によって一次冷却能力が低下する期間が短縮され、かつ一次冷却後に二次冷却を受けるまでの時間が短縮される。その結果、鋳塊Ｓが十分に冷却されて低融点化合物の再溶融が抑制され、再溶融による湯漏れや鋳肌の荒れが抑制される。
【００３３】
さらに、前記ライナー３０は表面平滑性が高く、カーボン自体がもつ自己潤滑性と表面平滑性により溶湯Ｍや凝固壁の滑りが良く、これらの付着が抑制されて表面平滑性の高い鋳肌が得られる。
【００３４】
上述したように、前記ライナー３０は熱伝導度が６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜１３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）のカーボンで構成されている。ライナー３０の熱伝導度が６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満のカーボンでは一次冷却による冷却が弱く凝固壁の形成が不完全となり、湯漏れによる鋳造失敗の危険があり、１３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超えるカーボンでは鋳塊Ｓの離型位置Ｐを鋳出口１３側に移動させる効果が小さい。特に好ましい熱伝導度は８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、前記ライナー３０の表面は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１  ２００１で規定された最大高さＲｚが１μｍ〜２５μｍである。最大高さＲｚが１μｍ未満では鋳造時に供給する潤滑油がライナー表面に保持されず、また研磨加工等で平滑な表面を得ようとした場合加工費用が大幅に上がってしまう。２５μｍを超えると上記効果が乏しい。特に好ましい表面の最大高さＲｚは５μｍ〜２５μｍである。
【００３５】
前記ライナー３０の製造方法は問わないが、最大高さＲｚが１μｍ〜２５μｍの平滑表面を得るには、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）による成形品または熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）による成形品であることが好ましい。ＣＩＰ成形およびＨＩＰ成形は等方加圧しているために押出成形に比べて緻密な構造となり、平滑表面が得やすいためである。
【００３６】
また、前記ライナー３０は、金型本体２０とライナー３０の熱膨張率の差を利用して焼き嵌めることにより金型本体２０に取り付けることが好ましい。カーボンは金型本体２０を構成する金属よりも熱膨張率が小さいので、常温において鋳型本体２０の内径をライナー３０の外径よりも小さく設定し、加熱により内径が拡大した金型本体２０ライナー３０を内嵌めすると、金型１０の温度低下によりライナー３０が金型本体２０に締め付けられた状態で固定される。焼き嵌めで取り付けると金型本体２０とライナー３０とが密着して両者間に隙間ができないので、連続鋳造時にライナー３０から金型本体２０への熱移動が速やかに行われる。また、周方向の全域で金型本体２０とライナー３０が密着するので、周方向における冷却ムラが生じない。
［連続鋳造方法］
図１の縦型連続鋳造装置は溶湯Ｍの供給装置の記載を省略しているが、フロートによるＤＣ鋳造法、ホットトップ鋳造法、気体加圧式ホットトップ鋳造法等の溶湯の供給方式は何ら限定されない。また、前記金型およびアルミニウム合金の連続鋳造方法は鋳造方向を垂直方向に限定するものではなく、水平連続鋳造にも適用できる。前記金型はライナーの熱伝導度および表面粗さに特徴を有しており、どのような鋳造方式の金型にも適用できる。
【００３７】
アルミニウム合金の連続鋳造において、鋳造温度（溶湯Ｍの温度）は６５０℃〜７５０℃の範囲が好ましく、鋳造速度は１０ｍｍ／ｍｉｎ〜２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲が好ましい。また、金型１０の噴出口１３噴出させる冷却水量は０．０１ｍ３／ｍｉｎ〜０．５ｍ３／ｍｉｎの範囲が好ましい。これらは凝固に影響を及ぼす条件であり、鋳造温度が７５０℃を超え、鋳造速度が２００ｍｍ／ｍｉｎを超え、冷却水量が０．０１ｍ３／ｍｉｎ未満になると、凝固が遅く成りすぎて平滑性の高い鋳肌の鋳塊鋳造が困難になる。一方、鋳造温度が６５０℃未満、鋳造速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ未満、冷却水量が０．５ｍ３／ｍｉｎを超えると凝固が早くなりすぎる。縦型連続鋳造装置においては、溶湯上部まで凝固が進行し平滑性の高い鋳塊鋳造が困難となり、溶湯供給装置まで凝固が進行した場合鋳塊が下降せず、支持台に追従せずに鋳造失敗する可能性がある。
【００３８】
上述した低融点元素を含有するアルミニウム合金を前記金型１０を用いて連続鋳造して作製された鋳塊Ｓは表面平滑性が高く、鋳肌の凹凸差、即ち最も高い凸部から最も低い凹部までの距離は１．５ｍｍ以下である。
【００３９】
低融点元素を含有するアルミニウム合金で表面平滑性の高い鋳塊を連続鋳造するに際し、好適な連続鋳造用金型および連続鋳造方法の構成、ならびにそれらの効果は以下に記載したとおりである。
【００４０】
［１］成形孔の一端が溶湯の注入口となされ他端が鋳塊の鋳出口となされた金型本体と、前記金型本体の成形孔に取り付けられたライナーとを備えるアルミニウム合金の連続鋳造用金型であり、
前記ライナーは、熱伝導度が６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜１３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）のカーボンからなり、内周面はＪＩＳ  Ｂ０６０１  ２００１で規定された最大高さＲｚが１μｍ〜２５μｍであることを特徴とする連続鋳造用金型。
【００４１】
［２］前記鋳出口の周囲に冷却水の噴出口が設けられている前項１に記載の連続鋳造用金型。
【００４２】
［３］前記ライナーは冷間等方圧加圧法または熱間等方圧加圧法による成形品である前項１または２に記載の連続鋳造用金型。
【００４３】
［４］前記ライナーは金型本体に焼き嵌めによって取り付けられている前項１〜３のうちのいずれか１項に記載の連続鋳造用金型。
【００４４】
［５］Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎのうちの１種以上の元素を含むアルミニウム合金を、前項１〜４のうちのいずれか１項に記載の連続鋳造用金型を用いて連続鋳造することを特徴とするアルミニウム合金の連続鋳造方法。
【００４５】
上記［１］に記載の連続鋳造用金型は、成形孔に取り付けられているライナーの熱伝導度が従来のライナーの熱伝導度よりも低いので、冷却が遅くなって鋳塊の離型位置が鋳出口側に近づく。このため、成形孔の壁面から抜熱される一次冷却時間が長くなり離型によって一次冷却能力が低下する期間が短縮される。その結果、鋳塊が十分に冷却されて鋳塊表面の再溶融が抑制され、再溶融による湯漏れや鋳肌の荒れが抑制される。しかも、ライナーの内周面の表面粗さがＪＩＳ  Ｂ０６０１  ２００１で規定された最大高さＲｚで１μｍ〜２５μｍの平滑面で形成されているので鋳塊の滑りが良く、鋳肌の凹凸差の小さい鋳塊を連続鋳造することができる。
【００４６】
上記［２］に記載の連続鋳造用金型によれば、鋳塊の離型位置が鋳出口側に近づくことで、冷却水の吹きつけによる二次冷却を受けるまでの時間が短縮されるので、鋳塊が十分に冷却されて鋳塊表面の再溶融が抑制される。
【００４７】
上記［３］に記載の連続鋳造用金型はライナーが冷間等方圧加圧法または熱間等方圧加圧法による成形品であるから表面平滑性が高い。
【００４８】
上記［４］に記載の連続鋳造用金型は、ライナーが鋳型本体に焼き嵌めによって取り付けられているので、両者間の密着性が高く熱移動が速やかに行われるとともに、周方向における冷却ムラが生じない。
【００４９】
上記［５］に記載のアルミニウム合金の連続鋳造方法は、低融点元素であるＢｉ、Ｓｎ、ＰｂおよびＩｎのうちの１種以上を含むアルミニウム合金を上記の金型を用いて連続鋳造を行う。連続鋳造用金型は、成形孔に取り付けられているライナーの熱伝導度が従来のライナーの熱伝導度よりも低いので、冷却が遅くなって鋳塊の離型位置が鋳出口側に近づく。このため、成形孔の壁面から抜熱される一次冷却時間が長くなり離型によって一次冷却能力が低下する期間が短縮される。その結果、鋳塊が十分に冷却されて鋳塊表面の低融点化合物の再溶融が抑制され、再溶融による湯漏れや鋳肌の荒れが抑制される。しかも、ライナーの内周面の表面粗さがＪＩＳ  Ｂ０６０１  ２００１で規定された最大高さＲｚで１μｍ〜２５μｍの平滑面で形成されているので鋳塊の滑りが良く、鋳肌の凹凸差の小さい鋳塊を連続鋳造することができる。
【実施例】
【００５０】
図１に参照されるフロート型の縦型連続鋳造装置を用い、実施例１〜１６および比較例１〜１８のアルミニウム合金の連続鋳造を行った。
【００５１】
アルミニウム合金は表１に示す４種類を用いた。これらのアルミニウム合金は、強度向上のためにＳｉ、Ｃｕ、ＭｇおよびＺｎが添加され、切削性向上のために、Ｂｉ、Ｓｎ、ＰｂおよびＩｎが添加された快削性アルミニウム合金である。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
金型１０は、アルミニウムからなる円筒型の金型本体２０にカーボン製の円筒型ライナー３０が取りつけられている。前記金型１０は、成形孔１１の直径が１７０ｍｍ、３００ｍｍ、３８０ｍｍの３種類である。各例で用いた金型１０の成形孔１１の直径は表２に示すとおりである。
【００５４】
前記金型本体２０は冷却水用のキャビティ１２を有し、入口２２から導入した冷却水Ｃによって成形孔１１内の溶湯Ｍを一次冷却し、噴出口２３から噴出させた冷却水Ｃで鋳出された鋳塊Ｓを二次冷却する構造である。また、内周面２５にライナー３０を内嵌めするための凹部２６が形成されている。前記冷却水Ｃの流量は図外の制御装置によって調節される。
【００５５】
ライナー３０は、鋳造方向の長さが１００ｍｍで、内径が成形孔１１の直径相当の円筒型であり、厚みは５ｍｍである。前記ライナ３０はカーボン粉をＣＩＰ成形によって押し固めた成形品であり、各ライナー３０の熱伝導度は表２に示すとおりであり、内周面３１が表２に記載した表面高さＲｚに調整されている。前記表面高さＲｚはＪＩＳ  Ｂ０６０１  ２００１で規定された表面粗さである。
【００５６】
実施例１〜１６および比較例１〜１８の各金型１０は、表２に記載した金型本体２０とライナー３０を組み合わせ、ライナー３０が金型本体２０の凹部２６に焼き嵌めにより取り付けられている。
【００５７】
各金型１０を図１に参照される縦型連続鋳造装置に組み込み、表１のアルミニウム合金を連続鋳造した。表２に各例の金型１０とアルミニウム合金を示す。また、各例の連続鋳造条件は、表２に示す鋳造温度、鋳造速度および冷却水量とした。
【００５８】
各例の連続鋳造について湯漏れの有無を調べた。さらに湯漏れの無かった連続鋳造については鋳塊の鋳肌の凹凸を調べ、凹凸差が１．５ｍｍ以下の鋳塊を良好（〇）、凹凸差が１．５ｍｍを超える鋳塊を不良（×）と評価した。評価結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
表２に示した結果より、ライナーの熱伝導度および表面粗さを規定することによって凝固壁の再溶融による湯漏れを防ぎ、平滑性の高い鋳塊を連続鋳造できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のアルミニウム合金鋳塊は、低融点元素を含有する快削性アルミニウム合金として利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…金型
１１…成形孔
１２…注入口
１３…鋳出口
２０…金型本体
２１…キャビティ
２３…噴出口
３０…ライナー
Ｍ…溶湯
Ｓ…鋳塊
Ｃ…冷却水
【図１】
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