(57)【要約】連続凝固によって形成される少なくとも２つの層を有しているインゴットを形成すべく、ＤＣ金型において金属を鋳造するための方法および装置を提供する。この装置は、金型の入り口端部分に少なくとも１つの被冷却の分割壁を有しており、この分割壁が、入り口端部分を少なくとも２つの供給チャンバへと分割している。金属が、内側層および少なくとも１つの外側層を形成すべく、チャンバへと供給される。分割壁は、少なくとも１つの外側層のための金属と接触する金属接触面を有しており、この表面が、下方向において外側層のための金属から離れるように、垂直に対して傾いている角度で配置されている。この角度は、分割壁の中央部から離れて分割壁のそれぞれの長手方向の端部に近付く分割壁上の位置において大きくなっている。この装置は、高い収縮率を有する金属を内側層またはコア・インゴットとして鋳造するために適している。
2009528169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合金属インゴットを鋳造するための装置であって、
・入り口端部と、排出端開口と、排出端にはまり込み、鋳造の際に金型の軸方向に移動するように構成された可動式底部ブロックと、を有しているおおむね矩形であって端部が開放されている金型空洞、
・金型の入り口端部に位置し、前記排出端開口よりも上方を終端としており、入り口端部を少なくとも２つの供給チャンバへと分割している少なくとも１つの被冷却の分割壁、ならびに
・内側層のための金属を前記少なくとも２つの供給チャンバのうちの１つへと供給するための手段、および少なくとも１つの外側層のための別の金属を前記少なくとも２つの供給チャンバのうちのもう１つへと供給するための少なくとも１つの手段
を備えており、
前記少なくとも１つの分割壁が、前記少なくとも１つの外側層のための金属と接触する金属接触面を有しており、該表面が、下方向において前記外側層のための金属から離れるように垂直に対して傾いている角度で配置され、該角度が、前記少なくとも１つの分割壁において該分割壁のそれぞれの長手方向の端部に近付く位置において大きくなっている装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの外側層のための別の金属を供給するための前記少なくとも１つの手段が、前記金型において前記内側層のための金属を供給するための前記手段よりも高い位置において、前記外側層のための金属を前記金型へと導入するように配置されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記長手方向の端部における前記少なくとも１つの分割壁の前記角度が、該少なくとも１つの分割壁の中央における前記角度の少なくとも２倍である請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの分割壁の前記角度が、前記長手方向の端部において少なくとも３°であり、該少なくとも１つの分割壁の中央において２°以下である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの分割壁の前記角度が、前記長手方向の端部において３〜７°の範囲にあり、該少なくとも１つの分割壁の中央において１〜２°の範囲にある請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記分割壁が、長い中央部を有しており、前記角度が、前記中央領域においては一定のままであり、その後に前記中央領域の向こうで増加する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
純粋なアルミニウムよりも高い収縮率を有する溶融金属の供給源が、前記内側層のための金属を供給するための前記手段へと接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記溶融金属の供給源が、少なくとも２．５重量％のＭｇを含んでいるアルミニウム‐マグネシウム合金の供給源である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの別の金属を供給するための前記手段へと接続された溶融金属の供給源を備えており、該溶融金属が、前記内側層へと供給される前記金属よりも低い収縮率を有する金属である請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
複合インゴットを鋳造する方法であって、
・複合金属インゴットを鋳造するための装置であって、入り口端部と、排出端開口と、排出端にはまり込み、鋳造の際に金型の軸方向に移動するように構成された可動式底部ブロックと、金型の入り口端部に位置し、前記排出端開口よりも上方を終端としており、入り口端部を内側層および少なくとも１つの外側層を鋳造するための少なくとも２つの供給チャンバへと分割している少なくとも１つの被冷却の分割壁と、を有しているおおむね矩形であって端部が開放されている金型空洞を備えており、
前記少なくとも１つの分割壁が、前記少なくとも１つの外側層のために導入される金属に接触する金属接触面を有しており、該表面が、下方向において前記外側層のための金属から離れるように垂直に対して傾いている角度で配置され、該角度が、前記少なくとも１つの分割壁において該少なくとも１つの分割壁の中央部から該少なくとも１つの分割壁のそれぞれの長手方向の端部へと離れた位置において大きくなっている装置を用意するステップ、
・内側層のための金属を、前記少なくとも２つの供給チャンバのうちの１つへと供給するステップ、
・少なくとも１つの外側層のための別の金属を、前記供給チャンバのうちの少なくとも別の１つへと供給するステップ、および
・前記底部ブロックを前記金型の軸方向に移動させ、インゴットを前記装置の前記排出端開口から出現できるようにするステップ
を含んでいる方法。
【請求項１１】
前記内側層のための金属が、純粋なアルミニウムよりも高い収縮率を有する金属である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記内側層のための金属と前記少なくとも１つの外側層のための金属とが、それらのそれぞれの収縮率に大きな相違を有している請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの外側層のための前記別の金属が、前記内側層のための前記金属を導入するために選択された位置よりも高い前記金型内の位置において、前記金型へと導入される請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
直接チル鋳造装置であって、該装置に少なくとも２つのチャンバを形成するための少なくとも１つの分割壁を有している直接チル鋳造装置において、ある金属で作られる内側層と、別の金属からなる少なくとも１つの金属被覆層とを鋳造する方法であって、
前記内側層の金属が前記少なくとも１つの外側層の金属よりも高い収縮率を有し、
前記少なくとも１つの分割壁を、前記少なくとも１つの外側層のために供給される金属に接するが、該少なくとも１つの外側層のために供給される金属から下方向において離れるように傾くような角度で垂直に対して傾けること、および
該角度を、前記少なくとも１つの分割壁の中央部から該少なくとも１つの分割壁の長手方向の端部へと離れた位置において大きくすること、
を含んでいる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接チル（direct chill）（ＤＣ）鋳造法による金属、とくにはアルミニウムおよびアルミニウム合金の鋳造に関する。さらに詳しくは、本発明は、連続的な凝固を伴う直接チル鋳造による金属層の同時鋳造に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属のインゴットは、一般に、溶融金属の直接チル鋳造によって製造される。これは、冷却された壁と、開いた上端と、開いた下端（作業開始後）とを有する金型へと溶融金属を注ぎ込むことを含む。金属が、鋳造作業が進むにつれて降下する金属のインゴットとして、金型の下端から出現する。他の場合には、鋳造が水平方向に行われるが、手順は基本的に同じである。このような鋳造技法は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の鋳造にとくに適しているが、他の金属のためにも使用することができる。
【０００３】
この種の鋳造技法は、ワグスタッフ（Ｗａｇｓｔａｆｆ）の米国特許第６，２６０，６０２号において広範囲に検討されているが、この米国特許は、もっぱらモノリシックなインゴット（すなわち、全体が同じ材料で作られていて、単一の層として鋳造されているインゴット）の鋳造に関係している。連続凝固の技法によって層状の構造を鋳造するための装置および方法が、アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）らの米国特許出願公開第２００５／００１１６３０号に開示されている。連続凝固は、第１の層（例えば、内側層またはコアとなるべき層）を鋳造し、その後に、しかしながら同じ鋳造作業において、他の金属からなる１つ以上の層を、適度に凝固した後の第１の層へと鋳造することを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの技法は、有効であって成功しているが、凝固および冷却時の収縮率が大きい１つ以上の合金に連続凝固の技法を使用しようと試みる場合、いくつかの困難に直面する可能性がある。とくには、そのような金属が、別の金属からなる外側層のための基材を形成する内側層として使用される場合、鋳造作業の際に、とくには層状の構造にて鋳造される矩形のインゴットの極端において、とくにはインゴットの形成の初期段階において、外側層が内側層によって削ぎ落とされる（あるいは、付着が弱くなる）傾向があることが明らかになっている。
【０００５】
純粋なアルミニウムに他の元素を添加することによって、収縮率が多少なりとも変化することが知られている。或る元素は収縮率を大きくし、他の元素は収縮率を小さくする。マグネシウムおよび亜鉛などの元素が、純粋なアルミニウムに比べて収縮率を大きくする一方で、銅、鉄、ケイ素、およびニッケルなどの元素は、収縮率を小さくする。収縮率の変化の程度は、一般に、アルミニウムへと添加される元素の割合につれてほぼ線形な様相で変化する。
【０００６】
上述の困難は、潜在的にはあらゆる連続鋳造の金属構造において直面されるが、内側層が高い収縮率を有するアルミニウム合金（とくには、アルミニウムそのものよりも高い収縮率を有している）から作られ、とくにはマグネシウムおよび／または亜鉛を含むアルミニウム合金から作られ、殊にはそのような元素が比較的高い濃度（例えば、約２．５重量％を超える量のＭｇ）で含まれる場合に、より深刻になる傾向がある。一方で、或る層の金属の収縮率が顕著に大きいわけではないが、隣接する２つの層の収縮率の間に大きな差が存在する場合にも、同様の問題に直面する可能性がある（例えば、或る層において合金がニッケルを多く含んでおり、隣の層の合金が銅を含んでいる場合）。これらの元素は、どちらも収縮率を純粋なアルミニウムに比べて小さくするが、ニッケルが収縮率について銅よりもはるかに大きなマイナスの効果を有しており、したがってこれらの元素の相対的な濃度に応じて、それぞれの収縮率の差がきわめて大きくなる可能性がある。
【０００７】
したがって、これらの種類の金属の同時鋳造の場合において、鋳造の設備および技法の改善へのニーズが存在している。
【０００８】
本発明の典型的な実施の形態は、複合金属インゴットを鋳造するための装置を提供する。この装置は、入り口端部と、排出端開口と、排出端にはまり込み、鋳造の際に金型の軸方向に移動するように構成された可動式底部ブロックと、を有しているおおむね矩形であって端部が開放されている金型空洞を備えている。さらにこの装置は、金型の入り口端部に位置し、排出端開口よりも上方を終端としており、入り口端部を少なくとも２つの供給チャンバへと分割している少なくとも１つの被冷却の分割壁と、内側層のための金属を供給チャンバのうちの１つへと供給するための手段と、少なくとも１つの外側層のための別の金属を供給チャンバのうちの別の１つへと供給するための少なくとも１つの手段とを有している。この分割壁または各分割壁は、少なくとも１つの外側層のための金属と接触する金属接触面を有しており、この表面は、下方向において外側層のための金属から離れるように垂直に対して傾いている角度で配置され、この角度は、分割壁の中央部からそれぞれの長手方向の端部へと離れる少なくとも１つの分割壁の位置において大きくなっている。
【０００９】
他の典型的な実施の形態は、複合インゴットを鋳造する方法を提供する。この方法は、複合金属インゴットを鋳造するための装置を用意するステップを含んでいる。この装置は、入り口端部と、排出端開口と、排出端にはまり込み、鋳造の際に金型の軸方向に移動するように構成された可動式底部ブロックと、金型の入り口端部に位置し、排出端開口よりも上方を終端としており、入り口端部を内側層および少なくとも１つの外側層を鋳造するための少なくとも２つの供給チャンバへと分割している少なくとも１つの被冷却の分割壁と、を備えるおおむね矩形であって端部が開放されている金型空洞を有しており、少なくとも１つの分割壁が、少なくとも１つの外側層のために導入される金属に接触する金属接触面を有している。この表面は、下方向において外側層のための金属から離れるように垂直に対して傾いている角度で配置され、この角度は、分割壁のそれぞれの長手方向の端部へと近付く位置において大きくなっている。さらに本方法は、内側層のための金属を少なくとも２つの供給チャンバのうちの１つへと供給するステップ、少なくとも１つの外側層のための別の金属を供給チャンバのうちの少なくとも別の１つへと供給するステップ、および底部ブロックを金型の軸方向に移動させ、インゴットを装置の排出端開口から出現できるようにするステップを含んでいる。
【００１０】
さらに別の典型的な実施の形態は、直接チル鋳造装置であって、この装置に少なくとも２つのチャンバを形成するための少なくとも１つの分割壁を有している直接チル鋳造装置において、ある金属で作られる内側層と、別の金属からなる少なくとも１つの金属被覆層とを鋳造する方法において、前記内側層の金属が前記少なくとも１つの外側層の金属よりも高い収縮率を有し、少なくとも１つの分割壁を、少なくとも１つの外側層のために供給される金属に接するが、少なくとも１つの外側層のために供給される金属から下方向において離れるように傾いている角度で、垂直に対して傾けること、およびこの角度を、分割壁の長手方向の端部に近付く位置において大きくすることを含んでいる改善を提供する。
【００１１】
本明細書において使用されるとき、用語「矩形」が、用語「正方形」を包含する意味であることを、理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、例えば２００５年１月２０日に公開されたアンダーソンらの名義の米国特許出願公開第２００５／００１１６３０号（この米国特許出願公開の開示は、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする）に記載されている種類の鋳造装置を使用することができる。この装置は、内側層（例えば、コア・インゴット）上に少なくとも１つの外側層（例えば、被覆層）を形成すべく、連続凝固による金属の鋳造を可能にする。また、本発明は、ワグスタッフの米国特許第６，２６０，６０２号（この米国特許の開示も、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする）に開示の技法を拡張する。
【００１３】
本明細書において、用語「外側」および「内側」がかなり大まかに使用されていることを説明しておかなければならない。例えば、２層の構造においては、外側層または内側層は厳密に言えば存在し得ないが、外側層は、通常は、最終製品へと製造されたときに大気、風雨、または人目にさらされるように意図されている層である。また、「外側」層は、「内側」層よりも薄いことが多く、通常は「内側」層よりも顕著に薄く、基礎をなす「内側」層またはコア・インゴットの薄いコーティング層として設けられる。シート状の物品を形成すべく熱間および／または冷間圧延されるように意図されたインゴットの場合には、多くの場合、インゴットの両方の主平面（圧延面）をコートすることが望ましく、その場合には確かに認識できる「内側」および「外側」層が存在する。そのような状況においては、内側層が、「コア」または「コア・インゴット」と称されることが多く、外側層が、「クラッディング」または「被覆層（cladding layer）」と称される。
【００１４】
図１は、矩形の内側層またはコア・インゴット１２の両方の主表面（圧延面）に外側層１１を鋳造するために使用されるアンダーソンらの装置の一種類１０を示している。この種類の装置において、コーティング層が鋳造の際に最初に（少なくとも部分的に）凝固し、次いでコア層が外側層に接して鋳造されることに注目できる。この構成は、高い収縮率を有する合金（例えば、高Ｍｇ合金）をコア層１２として鋳造する場合の典型である。装置が、水ジャケット１５の一部を形成する金型壁１４を有している矩形の鋳造金型アセンブリ１３を備えており、水ジャケット１５からの冷却水の流れ１６が、新生のインゴット１７へと送り出されている。このやり方で鋳造されたインゴットは、通常は、矩形の断面であって、最大で７０インチ×３５インチのサイズを有している。これらが、通常は、圧延装置における従来からの熱間および冷間圧延手順によるクラッド・シート（例えば、ろう付けシート）への圧延に使用される。
【００１５】
金型の入り口端部分１８は、分割壁１９（「チル」または「チル壁（chill wall）」と称されることもある）によって３つ（インゴット構造の各層にそれぞれ１つ）の供給チャンバへと分けられている。分割壁１９は、良好な熱伝導率のために銅で製作されることが多いが、溶融金属の水準よりも上方で分割壁に接触する水冷式の冷却設備（図示されていない）によって低温に保たれる。結果として、分割壁が、分割壁に接触した溶融金属を冷却して凝固させる。矢印Ａによって示されるとおり、３つのチャンバのそれぞれに、調節式の絞り（図示されていない）が装備された別個の溶融金属送出ノズル２０によって、所望の水準まで溶融金属が供給される。外側層１１として選択される金属は、通常は、コア１２の金属とは異なっている（この典型的な実施の形態においては、後者が高い収縮率を有する金属である）。垂直方向に可動な底部ブロック・ユニット２１が、最初は金型の開いた下端２２を閉じており、その後に鋳造の際に、金型から出現する初期の複合インゴットを支持しつつ下方へと（矢印Ｂによって示されるとおり）下げられる。
【００１６】
図２は、コア層１２の溶融金属２３と左側の被覆層１１の溶融金属２４とが金型において互いに接触する図１の装置の左側の分割壁１９に近接する領域の拡大である。金属合金は、液体から固体へと冷却されるとき、当該金属の温度が当該金属の液相線温度と固相線温度との間にあるときに、中間の半固体または「柔らかい」状態を通過する。被覆層１１を形成する金属２４は、溶融サンプ領域（molten sump region）２５と、溶融サンプのおおむね下方の半固体または柔らかい領域２６と、柔らかい領域のおおむね下方の完全な固体領域２７とを有するが、これらの領域は、金型壁１４および分割壁１９の冷却効果ゆえに、図示の様相の輪郭を有する。冷却されている分割壁１９の直下の被覆層１１の内表面２８は、固体であるが、この固体の金属の殻は、柔らかい領域２６および溶融サンプ２５を囲んでいるためきわめて薄い。この表面は、分割壁の下端のいくぶん下方でコア層１２の溶融金属２３に接し、溶融金属からの熱で、殻の薄い領域２９において被覆層の固体表面２８の一部分が再び溶融する。この再溶融が、凝固時に層の境界において層間の良好な付着をもたらす。この領域２９の下方において、コア層の金属が液相線温度を下回り、柔らかい領域３０が、さらに下方の固体の金属３１とともに形成される。しかしながら、コア層の金属は、収縮率が大きいため、完全に固体になるときに矢印３２の方向に（すなわち、インゴットの中心に向かって）強く収縮する。これによって、被覆層１１の金属が一緒に引き寄せられ、被覆層の内表面２８の全体を内側へと引っ張る。このような被覆層の移動が、上端において分割壁１９との接触によって抑止され、被覆層の金属が、図示のとおり分割壁の下端に隣接して割れ３３を形成する可能性がある。このような割れが生じると、コア層および被覆層の溶融金属が混ざり合い、境界が損なわれてしまうため、鋳造手順を終了させなければならない。
【００１７】
この種の割れは、インゴット形成の初期段階、すなわち金型からのインゴットの最初の１２〜３０インチの出現において最も生じやすい。これは、鋳造プロセスの開始時に直面される「バット・カール」という周知の現象によってこの時点においてインゴットに加わる追加の応力のためである。この現象が、出現するインゴット１７について、一方の被覆面を見込む長手方向の端部の底部の領域を示している図３の概略図（誇張されている）に示されている。インゴットのまさに底部３４において、金属は、大きな熱容量を有しており、したがってインゴットの下端を急激に冷却する底部ブロック２１に接触する。したがって、この領域において、インゴットは、（冷却されている金型表面からの主たる冷却、ならびに金型の直下でインゴットに接触する水の噴霧またはジェット１６からの二次的冷却によって）底部および側方の両方から冷却される。インゴットがさらに出現して、長さを増すにつれて、距離が大きくなって、冷却が主としてインゴットの側面から行われるようになるため、底部ブロックの冷却の影響は小さくなる。底部からの冷却と側面からの冷却との組み合わせが、インゴットの初期の領域を図示の様相でカールさせる。インゴットの下端が、インゴットの角を持ち上げるトルクτ１の影響を受け、インゴットの壁が３５において内向きに湾曲する。これらの位置において結果としてインゴットに加わる垂直方向の応力が、コア金属の収縮によって加わる水平方向の応力と組み合わさることで、被覆層の割れの危険が大幅に高まることを理解できるであろう。
【００１８】
また、一般に、鋳造の初期の段階は、初期段階の後で行われる鋳造に比べて、より高い速度で行われる。これが、種々の層の溶融金属のサンプをより深くする可能性があり、結果として、コア金属によって生み出される収縮力（さらに詳しく後述されるとおり、凝固の表面に沿って生成される力）を増加させる。この理由からも、割れは、鋳造の初期段階において、プロセスのその後よりも生じやすい。
【００１９】
鋳造の初期段階においてより生じやすいだけでなく、上述の割れまたは金属の不具合は、インゴットの長手方向の端部の領域において、インゴットの中央よりも生じやすくなる。この理由は、以下のように説明できる。図４は、図１に示した種類の装置において鋳造されるときの矩形のインゴット１７の１つの長手方向の端部を表わす図である（簡単化のため、内側層１２のみを示している）。破線５０が、インゴットにおける液体から固体への推移の線であり、いわゆる熱収束の線である（より正確には、表面と称される）。この線が、金属が溶融金属供給ノズル２０（図１）に近いインゴットの長手方向の中央に向かって非常に深く、インゴットの長手方向の極端に向かってより浅く平坦になることを、見て取ることができるであろう。しかしながら、点５２において、熱収束の線は分岐し、インゴットのそれぞれの角へと上方に延びている。これは、冷却が、インゴットの端面５４ならびに側面５６および５８から生じるためである。金属が熱収束の線において凝固するとき、収縮が、矢印Ａ、Ｂ、およびＣによって示されるとおりに凝固の表面に平行に生じる。インゴットは、分岐点５２よりも中心寄りの位置においては、各側面からおおむね等しく冷却されて収縮するが、インゴットの端部に向かって分岐点を超えると、端面５４が近付くにつれて、端面からの冷却（熱の喪失）および収縮により大きく影響されるようになる。これが、以下でさらに詳しく説明されるとおり、側面の端部においてインゴットをカールさせ、あるいは内側へと回転させる。
【００２０】
インゴットの上端に作用する力が、図５に示されている。インゴットにおいて端面５４に向かって分岐点５２を超える部位において、インゴットの上部には、中心線６０から側面（例えば、側面５６）に向かって外向きに作用する力（力Ｘ）および中心線６０に向かって内向きに作用する力（力Ｙ）の両方が作用する（両矢印６２で表わされている）。端面に近付くにつれ、力の方向の変化が熱収束の線５０の分岐に沿って生じるため、外向きの力Ｘが、内向きの力Ｙよりも徐々に小さくなる。これにより、ねじりの回転またはトルクＴ２が、図５に示されるとおりインゴットの角に作用し、この角を短辺５４の中心に向かって回転させようとする。結果として、インゴットは、図６に矩形の「理想的な」形状５９に対して大いに誇張された形態で示されている形状をとる。このように、外表面５６および５８がインゴットの極端において内向きにカールすることを見て取ることができ、このカールが、被覆層へと加わる応力を増大させ、インゴットが鋳造されるときに、この領域における層の分離の傾向を強めると考えられる。上述の理由のため、外側金属層（図示されていない）は、内側層またはインゴットに接するとき、分割壁１９によって抑止されているためこの内向きの回転に容易に従うことができない。したがって、端部領域において割れの可能性が高くなる。
【００２１】
典型的な実施の形態は、分割壁１９を被覆層の金属に接触する表面４０において先細り、または斜めにし、分割壁の先細り（表面の傾き）の角度をインゴットの中心と長手方向の端部との間の点において大きくすることによって、インゴットの収縮ならびにコア・インゴットの長手方向の端部におけるバット・カールおよび内曲がりによって生じる追加の力の両者に対処することで、この問題を克服する。例えば、図１に示した種類の鋳造装置において、分割壁１９を、好ましくは０〜２°の範囲にあり、好ましくは１〜２°である角度だけ垂直から先細りにでき、あるいは斜めにすることができる。これは、外側層または被覆層の金属に接触して抑止する分割壁１９の表面４０が、分割壁の上部から底部への方向においてコア層に向かって内向きに傾くことを意味する。さらに分割壁の先細りの角度が、通常のサイズのインゴットにおいては、金型の長手方向の端部において、例えば３〜７°、より好ましくは３〜４°の範囲へと増やされる。選択される角度は、内側層の金属の収縮率に依存してよい（通常は、収縮率が大きいほど、中央および長手方向の端部の両方において必要とされる先細りの角度は大きくなる）。比較のため、収縮率が大きくない金属のモノリシックなインゴットを鋳造する場合、分割壁の先細りの角度を約１．５°にすることができ、分割壁の全長にわたって同じにしておくことができる。
【００２２】
分割壁の先細りが分割壁のそれぞれの端部に向かって増加する様相が、図７Ａ〜７Ｄに概略的に示されており、中央における先細りの角度が角度θとして表わされ、長手方向の端部における先細りの角度が角度θ’として表わされている。端部における角度θ’は、好ましくは中央における角度の少なくとも２倍であるが、これは使用される個々の合金に応じて決めることができる。分割壁の端部に向かっての先細りの角度の増加は、その増加の程度がどのようであっても、多くの場合に有益であることが分かっているが、好ましい２倍以上が大きな改善をもたらす。任意の特定の状況一式について、最も好ましい角度を、種々の角度を使用して試験鋳造作業を実施し、結果を観察することによって、容易に実験的に決定することができる。分割壁の傾きと対照的に、金型壁１１は、垂直であってよく、あるいはそれ自身が先細りであってよく、すなわち金型の底部に向かって外向きに傾斜してもよい（その場合、先細りの角度は、通常は最大でも約１°であろう）。しかしながら、金型壁１１にこの種の先細りが使用される場合、そのような先細りは、通常は金型の全長にわたって同じに保たれる。
【００２３】
分割壁１９の表面４０の先細りの角度の増加は、分割壁の長さに沿ってそれぞれの長手方向の面の中央から長手方向の端部へと、徐々に線形に生じることができる。しかしながら、必ずしも常にこのやり方で先細りの角度を増加させる必要はない。金型の中央からインゴット内の分岐５２の開始に一致する点までの分割壁の領域においては、先細りの角度は、わずかに増加するだけでよく、あるいは増加しなくてもよい。したがって、先細りの角度を、長い中央領域において一定のままにすることができ、金型の中央から分割壁に沿って離間した端部領域において増加させることができる。端部領域において、好ましくは増加を徐々に生じさせることができる。あるいは先細りの角度を、この領域の開始において短い距離で最大の先細りの角度まで急激に増加させ、分割壁の端部まで、この領域の残りの部分の全体において一定に保ってもよい。大まかな近似として、典型的な実施の形態においては、中央の各側における先細りの角度の増加の開始の位置を、インゴットの長さの４分の１の点としてとることができる。すなわち、先細りが一定（最小）である中央領域が、分割壁に沿ったほぼ４分の１および４分の３の点まで広がり、その後に先細りの角度が、より遠い第１および第４の４分の１において増加する。このようにして先細りにされた分割壁が、図８に示されている。
【００２４】
さらに、冷却および凝固の際のインゴットの長い側面５６および５８の収縮に対処するために、分割壁１９を、長さに沿って増加する角度にて先細りにするだけでなく、（米国特許出願公開第２００５／００１１６３０号の図７に示されている様相で）外側へと弓なりにすることができる。これは、これらの表面の図６に示したような「内曲がり」を補償し、シート状の物品への圧延のために望ましい理想的な平坦な形状により近い側面をもたらす。
【００２５】
図９は、本発明の一典型的な実施の形態による鋳造装置を示している図１と同様の図である。この図は、鋳造装置の中央において垂直に分割されている。右側が、装置を、インゴットの長手方向の中央点における縦断面について示しており、左側が、インゴットの長手方向の一端に向かう位置における鋳造金型を示している。熱の分岐点５２が示されているが、図の左側は、実際には、インゴットの端部にさらに向かってこの点をいくぶん超えて現われるものとして示されている。図の２つの半分が、これら異なる位置における分割壁１９の異なる角度（θおよびθ’）、ならびにこれらの点における内側層の金属の中央の凝固の点の高さの変化を示している。インゴットの端部に向けて、先細りの角度θ’が中央（角度θ）よりもはるかに大きいことを見て取ることができる。
【００２６】
本発明において、内側層を鋳造するために使用される合金は、例えば高Ｍｇまたは高Ｚｎのアルミニウム合金（例えば、少なくとも２．５重量％、より好ましくは２．５〜１５重量％、さらに好ましくは２．５〜９重量％、さらにより好ましくは２．５〜７重量％のＭｇを含んでいるアルミニウム合金）など、高い収縮率を有する金属であってよい。適切な合金の例は、通常は、ＡＡ５ｘｘｘ系列から選択され、ＡＡ５０８３、５０８６、５４５４、５１８２、および５７５４といった合金が挙げられる。
【００２７】
被覆層に使用される合金は、収縮率の大きくない合金であってよく、例えばＭｇまたはＺｎをまったく含まないアルミニウム合金、あるいはＭｇまたはＺｎの濃度があまり高くないアルミニウム合金（例えば、Ｍｇの含有量が２〜３重量％、またはそれ以下であるアルミニウム合金）であってよい。
【００２８】
しかしながら、本発明が、たとえ金属そのものが顕著に大きい熱収縮率を有していなくても、内側および外側層の金属の間に収縮率の大きな差が存在する場合において有益であることに注意すべきである。なぜならば、このような組み合わせも、層の分離の傾向を示しうるからである。本発明の目的において、収縮率の差は、層の分離の発生につながるほどに充分大きいならば、大きいと言える。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ただ１つの分割壁を有する鋳造装置を示している部分縦断面の立面図である。
【図２】図１の装置における金属合金間の接触の領域の概略図である。
【図３】図１の鋳造装置の一部分の立面図であり、インゴットの鋳造の際に生じるバット・カールの例を示している。
【図４】鋳造の際の内側層の端部の三次元の図であり、金属の凝固の線および収縮力を示している。
【図５】図４の内側層の端部の平面図であり、金属に作用する力を示している。
【図６】内側層（コア・インゴット）の平面図であり、金属に作用する力によって生じる理想的な矩形のひずみを誇張した形態で示している。
【図７Ａ】図９の装置において使用される分割壁の一形態を透視用の断面にて示した図である。
【図７Ｂ】図９の装置において使用される分割壁の一形態を説明用の断面にて示した図である。
【図７Ｃ】図９の装置において使用される分割壁の一形態を説明用の断面にて示した図である。
【図７Ｄ】図９の装置において使用される分割壁の一形態を説明用の断面にて示した図である。
【図８】本発明による分割壁の別の典型的な実施の形態である。
【図９】本発明の典型的な一実施の形態に従って構成された鋳造装置の縦断面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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