(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウムのＤＣ鋳造においてインゴットの表面に存在する酸化物の量を最小にできるように溶湯の流れを制御するモールド構造を提供する。【解決手段】ＤＣ鋳造モールド200であって、冷却用筒状体100を含み、該筒状体はモールド表面に取り付けられた断熱インサート400を有している。断熱インサートは、下部に溶融金属の水平面層130に関して傾斜した角度をもつ勾配付き側壁402を有しており、該勾配付き側壁によって渦巻が作られる。渦巻により鋳造工程中に生成した酸化物は数が減少し、モールドの断熱インサートの下部側壁部に残留する。これにより、インゴットのクラック発生を促進するインゴットの表面欠陥の数は実質的に減少する。さらに、渦巻により、これら酸化物は、冷却用筒状体の冷却される内壁に向けて流れ、残存酸化物のさらなる小片への破壊が促進される。これにより、酸化物層の成長のための表面積が制限される。【選択図】図３
2006035312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属合金の鋳造用モールドであって、
オリフィスを有する上面、オリフィスを有する底面、及び冷却される内壁を有し、中央キャビティを形成する冷却用筒状体と、
冷却用筒状体の上面に取り付けられ、冷却用筒状体の冷却される内壁に隣接するリップを有する環状リングと、
上部と下部を有する断熱インサートであって、上部は下部よりも大きく、下部は、勾配付き側壁を有しており、該側壁は、前記環状リングのリップ及び冷却用筒状体の冷却される内壁と平行な部分と、モールドの中央キャビティの中心に向けて内向きの角度で傾斜する部分があり、下部は、環状リングと冷却用筒状体の上面に取り付けられている断熱インサートと、を具えているモールド。
【請求項２】
冷却用筒状体は、冷却手段を含んでいる請求項１のモールド。
【請求項３】
冷却用筒状体は、連続潤滑手段を含んでいる請求項１のモールド。
【請求項４】
冷却用筒状体は、アルミニウム合金、鉄合金又はセラミック材料からなる請求項１のモールド。
【請求項５】
環状リングは、金属合金からなる請求項１のモールド。
【請求項６】
断熱インサートは、セラミック材料からなる請求項１のモールド。
【請求項７】
断熱インサートは、グラファイト繊維で強化された珪酸カルシウムからなる請求項１のモールド。
【請求項８】
断熱インサートの下部の勾配付き側壁は、予め選択された形状を有しており、該形状は、Ｖ字型の形状、Ｕ字型の形状、複数の段部を有する形状、複数の突条を有する形状及び外向きに傾斜した形状からなる群から選択される請求項１のモールド。
【請求項９】
溶融金属合金の鋳造用モールドであって、
オリフィスを有する上面、オリフィスを有する底面及び冷却される内壁を有し、中央キャビティを形成する冷却用筒状体と、
冷却用筒状体の上面に取り付けられ、冷却用筒状体の冷却される内壁に隣接するリップを有する環状リングと、
環状リングと、冷却用筒状体の上面との間に配備されたシーリング手段と、
液体入口チャンネル、液体リザーバ及び液体出口チャンネルを具える冷却手段であって、液体入口チャンネルは、冷却用筒状体の側部に接続され、液体リザーバ及び液体出口チャンネルは、冷却用筒状体の内部にある冷却手段と、
潤滑剤供給ライン、潤滑剤リザーバ及び潤滑剤チャンネルを具える潤滑手段であって、潤滑剤供給ライン及び潤滑剤リザーバは、冷却用筒状体の中に配置され、潤滑剤チャンネルは、冷却用筒状体の上面に配置された潤滑手段と、
上部と下部を有する断熱インサートであって、上部は下部よりも大きく、下部は、勾配付き側壁を有しており、該側壁は、前記環状リングのリップ及び冷却用筒状体の冷却される内壁と平行な部分と、モールドの中央キャビティの中心に向けて内向きの角度で傾斜する部分があり、下部は、環状リングと冷却用筒状体の上面に取り付けられている断熱インサートと、を具えているモールド。
【請求項１０】
表面品質が改良された溶融金属合金を鋳造する方法であって、
冷却用筒状体は、オリフィスを有する上面、オリフィスを有する底面及び冷却される内壁を有し、冷却用筒状体の上面と環状リングの間に配備されたシーリング手段と、潤滑剤供給ライン、潤滑剤リザーバ及び潤滑剤チャンネルを有する潤滑手段と、を具えており、該潤滑手段には脱脂された潤滑剤が入れられ、潤滑剤供給ライン及び潤滑剤リザーバは、冷却用筒状体の中に配備され、潤滑剤チャンネルは、冷却用筒状体の上面に配備され、断熱インサートは上部と下部を有し、下部は、モールドの中央キャビティの中心に向けて傾斜した角度を有する側壁を有しており、このように構成された冷却用筒状体の上に、断熱インサートと環状リングを有するダイレクトチルモールドを配備する工程、
冷却用筒状体の冷却される内壁面を冷却する工程、
潤滑剤チャンネルへ供給された潤滑剤が、冷却用筒状体の上面を通り、冷却される内壁と環状リングのリップとの間、次に、冷却される内壁と鋳造されるべき溶融金属とのギャップを通じて流れるように、潤滑剤を潤滑剤チャンネルに供給し、前記環状リングとシールが、前記潤滑剤チャンネルから前記ギャップへ連続潤滑をもたらす工程、
断熱インサートの下部側壁部の近傍へ鋳造されるべき溶融金属を導入する工程、
溶融金属が断熱インサートの下部の勾配付き側壁に達するまで、前記モールドを通じて、溶融金属を送り続ける工程であって、溶融金属は水平な表面層を形成し、下部の勾配付き側壁は、溶融金属の水平面層と角度を形成し、この角度によって、鋳造中に勾配付き側壁の近傍に渦巻を発生させ、前記渦巻は、(1)再循環ゾーンを作り、鋳造の流れ方向を、溶融金属の水平面層の主たる鋳造の流れと反対方向にし、これによって、鋳造工程中に生成された酸化物を断熱インサートの勾配付き側壁部に残存させ、(2)酸化物が冷却用筒状体の方に流れるときに、酸化物をさらなる小片に破壊し、これによって、酸化物層の成長及び核生成のための表面積が制限されるようにする工程、
溶融金属が、冷却用筒状体の冷却される内壁と接触することにより、溶融金属を凝固させる工程、
開始ブロックを下降させて、凝固された金属を取り除く工程、を有している方法。
【請求項１１】
角度は０度〜９０度である請求項１０の方法。
【請求項１２】
角度は約１度〜約８９度である請求項１０の方法。
【請求項１３】
角度は約２０度〜約７０度である請求項１０の方法。
【請求項１４】
角度は約４０度〜約５０度である請求項１０の方法。
【請求項１５】
溶融金属は、注湯口及び溶融金属分配手段によって導入され、溶融金属分配手段は、溶融金属を、冷却用筒状体に関して横及び下向きの両方向に向かうようにする請求項１０の方法。
【請求項１６】
溶融金属分配手段は、溶融金属を、冷却用筒状体に関して下向きの方向に向かうようにする請求項１５の方法。
【請求項１７】
溶融金属を鋳造する方法であって、溶融金属を、勾配付き側壁を有するモールドの中に注入する工程を有しており、勾配付き側壁は、前記モールドのモールドキャビティに対して内向きに傾斜する角度を有しており、溶融金属の水平面層と角度を形成し、モールド内の金属に渦巻を生じさせ、凝固する金属の表面の酸化物生成量を少なくし、金属を凝固させる方法。
【請求項１８】
前記角度によって渦巻を生じさせる請求項１７の方法。
【請求項１９】
角度は０度〜９０度である請求項１７の方法。
【請求項２０】
角度は約１度〜約８９度である請求項１７の方法。
【請求項２１】
角度は約２０度〜約７０度である請求項１７の方法。
【請求項２２】
角度は約４０度〜約５０度である請求項１７の方法。
【請求項２３】
凝固する金属の表面の酸化物生成量を少なくすることにより、凝固金属のクラック発生の原因となる表面欠陥を低減する請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドを用いて、溶融金属及び溶融金属合金を連続的又は半連続的に鋳造又は凝固させる分野に関する。より具体的には、本発明は、改良されたモールド構造及び鋳造方法を利用した、インゴットのダイレクトチル(ＤＣ)鋳造に関するもので、インゴットの表面に存在する酸化物の数を有意的に減少させることができ、インゴットのクラック発生の原因となる表面欠陥を少なくすることができる。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金の鋳造分野においては、溶融金属(簡潔化して溶湯と称することもある)の表面酸化は、鋳造インゴットにおける様々な表面欠陥(例えば、ピット、垂直方向の皺(vertical folds)、酸化物パッチ(oxide patches)等)をもたらし、これらは、鋳造中又は後の加工工程において、クラックに発展する可能性がある。インゴット又はスラブにクラックがあると、クラックは後の圧延工程中に伝播するため、クラックを有する材料は、例えば、補修又は再加工の実施に費用がかかり、或いはスクラップにせねばならない。
【０００３】
合金の鋳造については、数多くの方法が、当該分野の専門家に知られており、例えば、半連続的鋳造(ダイレクトチル(ＤＣ)鋳造、電磁鋳造(ＥＭＣ)、水平ダイレクト(ＨＤＣ)鋳造、ホットトップ鋳造、連続鋳造、ダイキャスティング、ロール鋳造、砂型鋳造がある。
【０００４】
連続鋳造は、鋳造体又はインゴットが途切れることなく形成されることを意味する。例えば、鋳造体又はインゴットは、ベルト鋳造におけるベルト上又はベルト間で鋳造される。鋳造された鋳造体が、所望長さに切断される場合は、鋳造は不定に継続させることができる。或いはまた、所望長さのインゴットが得られると、注湯作業を、適宜開始及び停止することができる。後者は、半連続鋳造と称される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した鋳造方法は、各々が、固有の問題を有しており、各技術とも、表面欠陥の問題がある。アルミニウム合金インゴットから表面欠陥を取り除く機械的手段の一例として、スカルピングがある。スカルピングは、インゴットの凝固後、インゴットの側部に沿って表面層を削り取ることである。スカルピングは、エネルギーと時間の損失、スクラップ合金の発生等があるため、好ましくない。
【０００６】
当該分野において、鋳造アルミニウム合金インゴットの品質は、溶湯の分配及び溶湯のモールドへの流入速度と関係があることが知られている。溶湯ディストリビュータ及び溶湯濾過装置は、先行技術として記載されており、米国特許第３１１１７３２号に記載された可撓性ガラス布の“ソック(sock)”を含んでおり、イリノイ州ビラパークのKabert Industries, Inc.により商品名“COMBO(登録商標)バッグ”、及び同じくKabert Industries, Inc.により商品名“MINI(登録商標)バッグ”で販売されているガラス繊維バッグを含み、米国特許第５２０７９７４号及び第５２５５７３１号に開示された“バッグの中にもバッグ(bag-in-a-bag)”を含んでいる。
【０００７】
インゴットの鋳造中に、乱流、空気で生じた酸化物(air-formed oxide)及び表面波が溶湯の中で生じると、これらが酸化物を生成し、インゴットの製造に経済性に悪影響を及ぼす。溶湯の中で波が起こる結果としてのサージング(surging)は、溶湯の中に空気を巻き込み、その結果、酸化物が生成する。酸化物の一部は、凝固するバットシェル(butt shell)によって取り込まれ、バットクラック(butt cracks)の開始部位として作用する。酸化物の残りは、浮かんで、溶湯の表面に付着し、モールドキャビティの中に蓄積される。蓄積された酸化物は、鋳造が進むにつれて、厚さと面積を増し、溶融インゴットの表面上又は表面下に取り込まれる。インゴットに取り込まれた酸化物、特に表面に取り込まれた酸化物のパッチ(patches)は、表面欠陥を引き起こし、インゴットにクラックが発生し、スカルピングが必要となる。
【０００８】
例えば７０５０及びその他の７ｘｘｘ合金、例えば５１８２及び５０８３の如き５ｘｘｘ合金のようなマグネシウム含有アルミニウム合金の中には、表面欠陥及びクラッキングを特に生じやすいものがある。溶湯の表面酸化を制御し、酸化によるマグネシウムの損失を防ぐために、ベリリウム又はその他の添加剤を加えることは知られている。しかしながら、ベリリウム又はその他の添加剤はコストが非常に高い。このため、ベリリウム又はその他の添加剤は、アルミニウムの鋳造インゴットの溶湯の表面酸化及び表面欠陥を制御するのに有効ではあるが、他の適当な手法が要請されている。
【０００９】
アルミニウムインゴットの鋳造工程において、垂直方向の皺、酸化物パッチ等の表面欠陥の数をできるだけ少なくできるように、インゴット表面に存在する酸化物の数を実質的に少なくするために、ベリリウム又は他の添加剤の効果的な代替手段が依然として要請されている。そのような方法は、鋳造又はその後の加工工程で生ずる可能性のあるクラックの数を実質的に低減する上で有用であろう。最終的に、この方法は、合金特性に悪影響を殆ど又は全く及ぼさないことが好ましい。
【００１０】
本発明の第１の目的は、ダイレクトチルによるアルミニウム合金の鋳造において、インゴットの表面に存在する酸化物の量を最少にできるように、それゆえ、例えば、垂直方向の皺、ピット、酸化物パッチ等のインゴットの表面欠陥を実質的に低減できるように、溶湯の流れを制御するモールド構造を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、ダイレクトチルによるアルミニウム合金の鋳造において、インゴットの表面に存在する酸化物によって生ずる表面欠陥に起因するインゴットのクラック発生を低減できるモールド構造を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、アルミニウム合金鋳造の半連続的ダイレクトチル用モールド構造に関するもので、連続潤滑システムを具えたモールド構造を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、ベリリウム又は他の添加剤を合金に加えることなく、改良された表面品質を有するアルミニウム合金を鋳造する方法を提供することである。
【００１４】
本発明によって達成されるこれらの及び他の目的並びに利点については、以下の記載を参照することによって、より完全に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
＜発明の要旨＞
本発明は、ダイレクトチル(ＤＣ)鋳造のモールド構造に関するもので、モールド内の溶湯の流れを制御することにより、溶湯の表面に形成される酸化物、及び凝固するインゴットの表面又はその近傍に巻き込まれる酸化物の数を減少させることができる。溶湯の表面の酸化物の数が実質的に減少し、凝固インゴットの表面又はその近傍を流れて巻き込まれる酸化物の数が減少することにより、垂直方向の皺、酸化物パッチ、ピット等のインゴット表面の欠陥は可及的に少なくなる。インゴットの表面欠陥が可及的に少なく抑えられるので、インゴットのクラック発生は少なくなり、高コストの補修作業やインゴットのスクラップ化が低減される。
【００１６】
本発明のＤＣ鋳造モールドの構造は、冷却用筒状体を具えており、該筒状体は、オリフィスを有する上面と、オリフィスを有する底面と、冷却される内壁を有している。溶融金属は、冷却される内壁に接触すると凝固を開始する。冷却用筒状体の上面には、環状リングが取り付けられており、該環状リングは、冷却用筒状体の冷却される内壁に被さるリップを有している。さらにまた、環状リング及び冷却される内壁には、断熱インサートの下部が取り付けられている。下部は、勾配付き側壁を有しており、該側壁は、一方の周面が冷却される内壁に被さり、他方の周面がモールドキャビティの中心に向けて内向きに傾斜している。断熱インサートはまた、上部が下部よりも大径である。勾配付き側壁は、溶融金属の水平面層と角度をなし、溶融金属の注湯中、渦巻を作る役割を有する。
【００１７】
渦巻は、再循環ゾーンを作り、鋳造の流れの方向を、溶融金属の水平面層の主たる鋳造流れと反対の向きにするから、これによって、鋳造工程中に生成した相当数の酸化物が、断熱インサートの下部側壁部に残留する。さらに、これら酸化物は、冷却用筒状体の冷却される内壁に向けて流れるので、渦巻は、残存酸化物のさらなる小片への破壊を促進することになる。これにより、表面欠陥を促進する酸化物層(oxide folds)の成長に必要な表面積が制限される。溶融金属を容器からモールドキャビティの中へ送給する注湯口の下方には、溶融金属分配手段が配置される。分配手段は、モールドキャビティ内の所定領域を通じて、溶融金属を分配する。
【００１８】
本発明の目的を達成するためには、分配手段は、溶融金属が著しい乱流、うねり(surging)、表面波等が生じないように、注湯口から下向き初速度で出てくる溶融金属を拡散させることが好ましい。溶融金属の乱流、うねり、表面波は空気を取り込んで、溶融金属内に大量の酸化物を生成し、インゴットの表面に、酸化物パッチのような表面欠陥が生じ、これが、インゴットの割れ発生を促進するからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜発明の詳細な説明＞
本発明は、インゴット表面の酸化物の数を可及的に少なくし、インゴットの表面欠陥を実質的に低減し、これによってインゴットのクラック発生を低減し、収率(recovery)を向上させることのできるモールド構造及びインゴット鋳造方法を提供する。特定の理論に拘束されることを所望しないが、本発明のモールド構造及びインゴットの鋳造方法は、断熱インサートの斜め側壁の近傍に渦巻を生じさせる。渦巻は、再送給ゾーン(retransmission zone)を作り、鋳造の流れの方向を、溶融金属の水平面層の主たる鋳造流れと反対の向きにするから、鋳造工程中に形成される相当量の酸化物を、モールドの下部の断熱された側壁部に残存させる。これは、インゴットのクラック発生を促進するインゴットの表面欠陥の数を実質的に減少させる。さらに、これら酸化物は、冷却用筒状体の冷却される内壁に向けて流れるので、渦巻は、残存酸化物のさらなる小片への破壊を促進することになる。これにより、冷却中のインゴットの中は、インゴットの表面欠陥に至る酸化物層の核生成及び成長のための表面積が制限される。
【００２０】
便宜上、本発明の説明は、１つの液体入口チャンネル及び潤滑剤供給ラインと、１つの液体及び潤滑剤リザーバと、１つの液体出口チャンネルを有する場合について行なう。しかしながら、本発明は、２つの液体入口チャンネル及び潤滑剤供給ラインと、２つの液体リザーバ及び出口チャンネルと、２つの潤滑剤リザーバを含むものである。供給ライン、リザーバ及びチャンネルは、モールドの対向する側部(opposite sides)に配置される。
【００２１】
図１は、流体の流れが制御される本発明のモールド(200)の冷却用筒状体(100)の平面図である。冷却用筒状体(100)の上面(101)の周囲に、複数の潤滑剤チャンネル(300)が配置される。潤滑剤は、冷却用筒状体(100)の側部に接続された２台のポンプ(図示せず)によってチャンネル(300)の中へ送り込まれる。
【００２２】
図２は、図１の流体の流れが制御される本発明のモールド(200)の２−２線に沿う断面図である。断熱されたインサート(400)と環状リング(500)は、冷却用筒状体(100)の上面(101)に取り付けられる。例えばクランプ(600)の如き取付手段が、断熱インサート(400)及び環状リング(500)を通して、冷却用筒状体(100)の中へ挿入される。クランプ(600)は、アルミニウム又はスチール材料が好ましいが、アルミニウム合金溶湯の鋳造温度で軟化しないものであれば、どんな金属又は金属合金でも可能である。
【００２３】
図３は、図１の流体の流れが制御された本発明のモールド(200)の３−３線に沿う断面図である。流体の流れが制御されるモールド(200)は、冷却用筒状体(100)を具えており、鋳造中、溶融金属は前記筒状体に収容される。アルミニウム及びアルミニウム合金の鋳造を行なう場合、冷却用筒状体(100)は、銅金属又は銅合金であるが、アルミニウム又はスチール材料が好ましいが、アルミニウム合金溶湯の鋳造温度で軟化しないものであれば、どんな金属又は金属合金又は非金属でも可能である。アルミニウム合金インゴットを鋳造するための好ましい実施例において、冷却用筒状体(100)は、各端部に開口を有する中央キャビティ(700)を有する中空体の形状である。冷却用中空体(100)は、オリフィス(101)を有する上面と、オリフィス(102)を有する底面と、冷却される内壁(103)を有する。冷却用筒状体(100)は、冷却手段を含んでおり、該冷却手段は、液体入口チャンネル(104)、液体リザーバ(105)及び液体出口チャンネル(106)を具えている。液体は、冷却用筒状体(100)の側部に接続された液体ポンプ(図示せず)から、液体入口チャンネル(104)、液体リザーバ(105)を通じて、液体出口チャンネル(106)の中に入り、そこを出て、インゴット表面に送られる。リザーバ(105)の中の液体は、冷却用筒状体(100)を冷却し、また、チャンネル(106)から冷却中のインゴット表面に沿ってスプレーすることにより、鋳造品を冷却する働きを有する。液体は水が好ましいが、インゴットを冷却するのに適したものであればどんな液体でもよい。
【００２４】
環状リング(500)は、冷却用筒状体(100)の上面(101)に配置され、冷却用筒状体(100)の冷却される内壁(103)に被さるリップ(501)を有している。環状リング(500)は、金属から作られるが、鋳造温度で溶融しない材料であればどんな材料でも構わない。リング(500)は、好適には、アルミニウム又はスチール合金から作られる。環状リング(500)は、潤滑剤が断熱インサート(400)の中へ吸収されないようにするだけでなく、潤滑剤の連続的な流れの方向が、冷却用筒状体(100)の上面(101)を横切る方向、及び冷却される内壁(103)の下に向かう方向となるように補助的役割を有する。冷却用筒状体(100)の上面(101)と環状リング(500)とのギャップ(800)を密封するために、シーリング手段(900)が用いられる。ギャップ(800)を密封すると、潤滑剤の流れは連続的なものとなる。シーリング手段(900)は、ゴム、シリコーン又はプラスチック等のどんな種類のポリマー材料を用いることもできる。
【００２５】
図１及び図３に示される如く、冷却用筒状体(100)は、連続的潤滑手段を含んでおり、該潤滑手段は、剤供給ライン(180)、リザーバ(181)及び潤滑剤チャンネル(300)を具えている。潤滑剤は、冷却用筒状体(100)の側部に接続された２台のポンプ(図示せず)によってチャンネル(300)へ送り込まれ、潤滑剤は、潤滑剤供給ライン(180)を通ってリザーバ(181)の中へ流れ、チャンネル(300)を通って出て行く。潤滑剤は、チャンネル(300)から、冷却用筒状体(100)の上面(101)と環状リング(500)の間を流れ、冷却用筒状体(100)の冷却される内壁(103)と環状リング(500)のリップ(501)の間を下方に流れる。潤滑剤は、断熱されたインサート(400)の下部側壁部(402)、環状リング(500)のリップ(501)、及び冷却用筒状体(100)の冷却される内壁(103)の移行領域(area of transition)に向けて流れ続ける。その後、潤滑剤は、冷却される内壁面(103)と、鋳造されるべき溶融金属との間のギャップ(170)を通って流れる。最終的に、潤滑剤は、液体出口チャンネル(106)からスプレーされる冷却液によって、凝固したインゴットから洗い流される。潤滑剤は、溶融金属が、冷却される内壁(103)に付着しないように作用する。潤滑剤は、鋳造装置での使用に適したものであればどんな潤滑剤でもよく、例えば、ひまし油、菜種油、野菜油などが挙げられる。
【００２６】
断熱インサート(400)は、冷却用筒状体(100)と環状リング(500)の上に配置される。インサート(400)の材料は、溶融金属の吸収を防止できる材料で、冷却される内壁(103)から溶融金属を断熱することができ、金属と化学的に反応しない材料から作られる。好ましい実施例において、断熱インサート(400)は、セラミック材料から作られる。より好ましい実施例において、断熱インサート(400)は、グラファイト繊維で強化された珪酸カルシウムで作られる。
【００２７】
断熱インサート(400)はまた、上部(401)と、勾配付き側壁を有する下部(402)を具えており、前記側壁は、環状リング(500)と、冷却用筒状体(100)の冷却される内壁(103)に被さっている。上部(401)は下部(402)よりも大きく、下部(402)の勾配付き側壁と溶湯の水平面層(130)との間で角度(120)が形成される。好ましい実施例において、角度(120)は、約１度〜約８９度である。なお、約１度〜約８９度は、０度と９０度を含む意味である。より好ましい実施例において、角度(120)は、約２０度〜約７０度である。さらに好ましい実施例において、角度(120)は、約４０度〜約５０度である。角度(120)は、渦巻(eddy)を作り出す。渦巻は、再循環ゾーンを作り、鋳造の流れ方向を、水平溶湯面(130)の主たる鋳造の流れと反対の向きにするから、これによって、鋳造工程中に生成した酸化物は、断熱インサート(400)の下部側壁部(402)に残留する。酸化物の流れが、冷却用筒状体(100)に向けられると、酸化物はさらなる小片に破壊されるので、酸化物層の成長及び核生成のための表面積が制限される。
【００２８】
断熱インサート(400)に隣接する位置に、溶湯を分配する手段が配置され、該手段は、注湯口(spout)(150)の下で使用可能である。本発明では、溶湯を分配できるものであればどんな手段でも使用可能であり、例えば、前述のソック、COMBO(登録商標)バッグ、MINI(登録商標)バッグ、バッグの中にもバッグ(bag-in-a-bag)が好適に使用されるが、これらに限定されるものではない。さらに、本発明にあっては、溶湯(140)を分配する手段は、溶湯が注湯口(150)を出て行くときに溶湯の運動エネルギーを拡散し、溶湯を所定方向に分配することができる任意の装置を含んでいる。本発明の好ましい実施例において、溶湯(140)を分配する手段は、冷却用筒状体(100)に関して、溶湯を横方向及び下方向に向けることができる手段である。より好ましい実施例において、溶湯(140)を分配する手段は、冷却用筒状体(100)に関して、溶湯をほぼ下方向に向けることができる手段である。溶湯が下向きに向けられると、溶湯が横方向に向けられる場合と比べて、より強力な再循環ゾーンが作られる。注湯口(150)は筒状部材であり、該部材を通じて、溶湯は溶湯容器からモールドの中へ送られる。筒状部材は、鋳造温度で溶融しない材料であればどんな材料でもよいが、セラミック材料から作られることが好ましい。
【００２９】
鋳造の開始時、中央キャビティ(700)の下端には、開始ブロック(starting block)(160)が嵌め込まれている。開始ブロック(160)は、溶融金属と液体の接触を防止するもので、アルミニウム、スチール、セラミックから作られるが、それらの他に、鋳造温度で溶融しない材料であればどんな材料でもよい。金属が固体シェルに一旦成形されると、固体シェルを取り除くことができるように、開始ブロック(160)が中央キャビティ(700)から下向きに移動させられる。
【００３０】
鋳造を行なう前に、潤滑ポンプ(図示せず)により、冷却用筒状体(100)の外壁を通じて潤滑剤が注入され、潤滑剤供給ラインを通って流れてリザーバ(181)に送られ、冷却用筒状体(100)の上面にあるチャンネル(300)を通って出て行く。潤滑剤は、冷却用筒状体(100)の上面と環状リング(500)の間、及び、冷却用筒状体(100)の冷却される内壁(103)と環状リング(500)のリップ(501)の間を流れ、断熱インサート(400)の下部側壁部(402)、環状リング(500)のリップ(501)、及び冷却用筒状体(100)の冷却される内壁(103)の移行領域に向けて流れ続ける。潤滑剤は、溶融金属が、冷却される内壁(103)に付着するのを防止するために必要である。さらにまた、鋳造を行なう前に、液体ポンプ(図示せず)により、液体は、液体入口(104)を通じて注入される。液体は、液体入口チャンネル(104)から、液体リザーバ(105)を通って、液体出口チャンネル(106)に入り、該チャンネルを出てインゴットの表面に送られる。リザーバ(105)の液体は、冷却用筒状体(100)を冷却し、また、チャンネル(106)から冷却インゴットの表面にスプレーすることにより、鋳造品を冷却する。
【００３１】
鋳造工程中、注湯口(150)の排出口を溶湯(140)分配手段に配置することにより、溶融金属は、注湯口(150)から、冷却用筒状体へ導入される。溶湯(140)を分配する手段は、各々の側部に１つの孔と、下部に２つの孔を有しており、溶融金属はこれらの孔から横方向及び下方向に排出される。鋳造開始時、溶融金属が液体と接触しないように、中央キャビティ(700)の下端部に開始ブロック(160)が嵌め込まれており、溶融金属は前記開始ブロック(160)に接触する。溶融金属が凝固すると、開始ブロック(160)を下降させる。
【００３２】
溶融金属は、下部側壁(402)の中間位置に達するまで中央キャビティ(700)に充填され、下部側壁の中間位置に、水平面層(130)を形成する。下部(402)の勾配付き側壁は、溶湯の水平面層(130)と角度(120)を形成し、この角度によって渦巻ができる。渦巻は、再循環ゾーンを作り、鋳造の流れ方向を、溶湯の水平面層(130)の主たる鋳造の流れと反対の向きにする。渦巻の流れは、鋳造工程中に生成した酸化物を取り込み、断熱インサート(400)の下部側壁部(402)から出て行く酸化物の流れを抑制する。さらにまた、酸化物が、冷却用筒状体(100)の方に流れると、渦巻は、酸化物をさらなる小片に破壊するので、酸化物のサイズは小さくなる。酸化物のサイズが小さくなると、酸化物層の成長及び核生成のための表面積が制限される。
【００３３】
溶融金属が、冷却用筒状体(100)の冷却される内壁(103)に接触すると直ちに凝固が開始される。インゴットの凝固が完了すると、所望長さに切断され、これらスラブが次の成形工程(ローリング等)に用いられる。
【００３４】
断熱インサート(400)の下部の側壁(402)は、図２及び図３に示されるように、Ｖ字状の表面を有することができる。図４ａ〜図４ｄは、断熱インサート(400)の下部(402)の側壁の他の表面を示している。下部(402)の側壁の表面は、図４ａに示すようにＵ字状の形状、図４ｃに示すように複数の段部を有する形状、図４ｄに示すように複数の突条を有する形状、図４ｂに示すように外向きの傾斜を有する形状を挙げることができる。これら表面の各々は、下部(402)の側壁と溶湯の水平面層(130)との角度で作り出される渦巻に対する効果が異なる。
【００３５】
当該分野の専門家であれば、上記記載の発明の概念から逸脱することなく、発明に変形をなし得ることを容易に認識できるであろう。そのような変形は、特許請求の範囲に特に規定しない限り、特許請求の範囲内に含まれるものと解されるべきである。ここに記載した具体的実施例は、単なる例示として示されたものであり、発明の範囲を制限するものではない。発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及びその均等物によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる実施例であって、流体が制御されるモールドの冷却用筒状体の平面図である。
【図２】図１のモールドの２−２線に沿う断面図である。
【図３】図１のモールドの３−３線に沿う断面図である。
【図４ａ】断熱インサートの下部側壁部の他の実施例の表面形状を示す部分断面図である。
【図４ｂ】断熱インサートの下部側壁部の他の実施例の表面形状を示す部分断面図である。
【図４ｃ】断熱インサートの下部側壁部の他の実施例の表面形状を示す部分断面図である。
【図４ｄ】断熱インサートの下部側壁部の他の実施例の表面形状を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
(100)  冷却用筒状体
(200)  鋳造モールド
(300)  潤滑剤チャンネル
(400)  断熱インサート
(500)  環状リング
(700)  中央キャビティ
(900)  シーリング手段
【図１】
2006035312.tif 000003
【図２】
2006035312.tif 000004
【図３】
2006035312.tif 000005
【図４ａ】
2006035312.tif 000006
【図４ｂ】
2006035312.tif 000007
【図４ｃ】
2006035312.tif 000008
【図４ｄ】
2006035312.tif 000009
【外国語明細書】
2006035312000001.pdf