(57)【要約】【課題】浸漬ノズル内でのマグネシウムのベーパーの発生を防止し、品質の優れた連続鋳造鋳片を安定して製造することが可能な鋳造開始方法を提供する。【解決手段】ダミーバー２ａを鋳型１内に配置してから鋳造を開始する際に、下部に、吐出流が垂直方向となるような吐出孔が１つ設けられた浸漬ノズル３ａを用い、この浸漬ノズルの吐出孔をダミーバーの上端で塞ぎ、その浸漬ノズル内をマグネシウム合金の溶湯で満たした後に鋳造を開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダミーバーを鋳型内に配置してから鋳造を開始する際に、吐出流が垂直方向となる１つの吐出孔がその下部に設けられた浸漬ノズルを用い、この浸漬ノズルの吐出孔をダミーバーの上端で塞ぎ、その浸漬ノズル内をマグネシウム合金の溶湯で満たした後に鋳造を開始することを特徴とするマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、マグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム合金は、実用金属中最も軽く、またかなりの強さを有しているため、航空機部品、自動車部品などに利用されている。
【０００３】
マグネシウム合金製の製品の素材として、通常、マグネシウム合金のインゴットや連続鋳造鋳片（以下、単に「鋳片」ともいう）が用いられ、圧延、成型、機械加工等が適宜施されて最終製品となるが、前記鋳片を得るためマグネシウム合金を連続鋳造する場合において、マグネシウム合金の高温での反応性が高いことに起因して酸化その他種々の問題が生じる。特に、マグネシウム合金の溶湯と、大気あるいは鋳造時に雰囲気ガスとして用いるアルゴンガスなどの不活性ガスとが接触すると多量のマグネシウムの蒸気（以下、「ベーパー」という）が発生し、このベーパーに着火すると、最悪の場合爆発するおそれもある。このため、操業においては、ベーパー対策が大きな課題である。
【０００４】
これに対し、マグネシウム合金の連続鋳造において、マグネシウム合金の溶湯を浸漬ノズルを用いて鋳型内に供給し、鋳型内の湯面のうち、浸漬ノズルが占める部分以外の領域を蓋で覆うことにより、溶湯と、大気やアルゴンガスなどの不活性ガス（以下、これら気体を「大気や不活性ガス等の気相」または単に「気相」ともいう）とが接触しないようにすることは可能である。
【０００５】
しかし、連続鋳造の際、浸漬ノズル内は必ずしも溶湯で満たされているわけではなく、浸漬ノズル内において溶湯と前記の気相とが接触する。このため、浸漬ノズル内の溶湯の表面からベーパーが発生し、時間とともに発生したベーパー量が増大することになる。発生したベーパーは、浸漬ノズルの内壁面に付着するか、下方に向かって（いわば、沈降して）溶湯中に入り込む。
【０００６】
ベーパーが浸漬ノズルの内壁面に付着した場合、その量が増えるに伴って浸漬ノズルの内径が小さくなる。したがって、浸漬ノズルの内壁面への付着は鋳型への給湯の際の障害になる。また、ベーパーの付着が局所的に起こると、浸漬ノズル内の給湯流が乱れ、この乱れが原因で鋳型内の溶湯の流動が不安定になり、凝固シェルの成長が不均一になるため、鋳片の表面品質が低下する。さらに、ベーパーの付着量が増えると、鋳造に必要な溶湯の供給が困難になり、最悪の場合は鋳造を停止せざるを得なくなる。
【０００７】
マグネシウム合金を鋳造する場合、溶湯と前記の気相との接触により発生するベーパーはほぼ純マグネシウムであり、その融点は注湯するマグネシウム合金の融点よりも高い。したがって、ベーパーが沈降し溶湯中に侵入すると、固相の純マグネシウム粒がマグネシウム合金の溶湯中に懸濁し、鋳片の品質が低下する。この鋳片を圧延すると、純マグネシウム粒が起点となって割れが発生する可能性もある。鋳造時間が長くなるほど、ベーパーの発生量が多くなり、溶湯中に懸濁する純マグネシウム粒の量が増えるため、鋳片の品質も鋳造時間とともに劣化することになる。
【０００８】
大気溶解時には、マグネシウム溶湯からのベーパーの発生を抑制するため、質量の大きいＳＦ６（六フッ化イオウ）ガスやＳＦ６とＣＯ２の混合ガス等の保護ガスが用いられることがある。これらのガスを浸漬ノズル内に供給すれば、浸漬ノズル内の溶湯からのベーパーの発生を抑制することが可能と考えられるが、ＳＦ６ガスは腐食性の高いガスでもあることから、鋼製の浸漬ノズルの寿命が短くなること、ＳＦ６ガスが浸漬ノズル内の溶湯の落下流に伴われて鋳型内の溶湯中に侵入し、懸濁して微細な気泡として凝固シェルに捕捉されると、鋳片内に欠陥として存在することになる。このため、浸漬ノズル内へのＳＦ６ガス等の供給は、溶湯からのベーパーの発生を抑制するための望ましい対策とは言い難い。なお、このＳＦ６ガスは地球温暖化を促進させるガスでもあることから、その使用は好ましくなく、ガスの費用もかかる。
【０００９】
また、ベーパーの発生量の増加とともに浸漬ノズル内の空間部の圧力が上昇し、浸漬ノズル内に形成される湯面を押し下げ、この湯面が浸漬ノズルの吐出孔よりも低下すると鋳型内にガス（主にベーパーからなるガス）が放出されることになる。ガスが放出されると鋳型内の溶湯の流動が不安定となり、また、湯面変動が生じるため、鋳型内の凝固シェルの成長が不均一になり、鋳片の表面品質が低下するだけでなく、ブレーク・アウトが生じる場合もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述したマグネシウム合金の連続鋳造における問題点を解決するためになされたもので、浸漬ノズル内でのベーパーの発生を防止し、品質の優れた連続鋳造鋳片を安定して製造することが可能なマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するため、種々の条件下でマグネシウム合金の連続鋳造を行って検討を重ねた。その結果、連続鋳造の開始前に浸漬ノズル内の空間部（溶湯が存在していない部分）をなくし、溶湯が大気や不活性ガス等の気相と接触しないようにすれば浸漬ノズル内でのベーパーの発生を防止し得ることを見出した。
【００１２】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法にある。
【００１３】
ダミーバーを鋳型内に配置してから鋳造を開始する際に、吐出流が垂直方向となる１つの吐出孔がその下部に設けられた浸漬ノズルを用い、この浸漬ノズルの吐出孔をダミーバーの上端で塞ぎ、その浸漬ノズル内をマグネシウム合金の溶湯で満たした後に鋳造を開始するマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法。ここでいう「マグネシウム合金」とは、マグネシウムに、例えばアルミニウムや亜鉛等の合金元素を添加して溶製したマグネシウム合金の他に、純マグネシウムのような純金属も含むものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
一般に、連続鋳造の開始時には、鋳型の下方にダミーバーが挿入されている。図２は、従来のマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法を説明するための図で、タンディッシュおよび浸漬ノズルと連続鋳造鋳型内に挿入するダミーバーの一例の構成を模式的に示す図である。
【００１６】
図２において、連続鋳造鋳型１内にはダミーバー２ｂが下方から挿入されており、連続鋳造の開始に際しては、タンディッシュ４から鋳型１内に浸漬ノズル３ｂを通してマグネシウム合金の溶湯が供給される。このとき、浸漬ノズル３ｂ内には給湯流が形成されるので、浸漬ノズル３ｂ内は必ずしも溶湯で満たされてはおらず、溶湯は浸漬ノズル３ｂ内において大気や不活性ガス等の気相と接触している状態になっている。
【００１７】
溶湯の鋳型１内への供給が続けられ、溶湯がダミーバー２ｂの上側に貯まり、その湯面が図２中に破線Ｌで示したレベルに達した時点では、浸漬ノズル３ｂの先端部が溶湯に浸漬された状態になり、浸漬ノズル３ｂ内に存在していた大気や不活性ガス等の気相はノズル３ｂ内に閉じこめられる。湯面が所定の位置に達するとダミーバー２ｂを引き抜いて連続鋳造を開始するが、浸漬ノズル３ｂ内に閉じこめられた気相は連続鋳造が行われる間、消滅することはない。
【００１８】
そのため、ベーパーの発生が避けられず、前述した種々の問題が生じる。ベーパーの浸漬ノズル内壁面への付着に起因する給湯障害や凝固シェルの成長の不均一化、ベーパーの溶湯中への侵入による鋳片の品質低下、浸漬ノズルの吐出孔からのガス（主にベーパー）の放出に起因する凝固シェルの成長の不均一化等であり、凝固シェルの成長の不均一化は、鋳片の表面品質を低下させるにとどまらず、ブレーク・アウトを引き起こすこともある。
【００１９】
このような事態を回避するためには、連続鋳造の開始前に浸漬ノズル内の空間部をなくし、溶湯が大気や不活性ガス等の気相と接触することがないようにすればよい。本発明の鋳造開始方法では、引き抜き開始前に鋳型内に挿入するダミーバーによって浸漬ノズルの吐出孔を塞ぎ、浸漬ノズル内に溶湯を供給して空間部をなくするのである。
【００２０】
図１は、本発明の鋳造開始方法を説明するための図で、タンディッシュおよび浸漬ノズルと連続鋳造鋳型内に挿入するダミーバーの一例の構成を模式的に示す図である。ダミーバーと鋳型については、その厚さ方向（つまり、この鋳型で得られる鋳片の厚さ方向に相当する方向）の縦断面が示されている。浸漬ノズルは、図示していないが、吐出流が垂直方向に向かうように構成された１つの吐出孔がその下部に設けられている。
【００２１】
図１において、連続鋳造鋳型１内にはダミーバー２ａが下方から挿入され、その上端が浸漬ノズル３ａの吐出孔と接触して吐出孔を塞いでいる。浸漬ノズル３ａとタンディッシュ４の接続部にはバルブ５が取り付けられている。なお、この例では、ダミーバー２ａの上端の浸漬ノズル３ａと接触する部分が凹形状をなしている。
【００２２】
鋳造を開始するに先立ち、まず、バルブ５を開いてタンディッシュ４内の溶湯を浸漬ノズル３ａ内に供給する。浸漬ノズル３ａの吐出孔は、ダミーバー２ａの上端の凹形状の部分と接触し、塞がれているので、供給された溶湯は浸漬ノズル３ａ内にとどまっている。したがって、浸漬ノズル３ａ内は徐々に溶湯によって満たされ、それに伴い、浸漬ノズル内の大気や不活性ガス等の気相は浸漬ノズル３ａとタンディッシュ４の接続部を経てタンディッシュ４内の溶湯中を上昇、通過し、排出される。浸漬ノズル３ａ内の湯面が上昇して、浸漬ノズル３ａとタンディッシュ４の接続部に達したら、この位置に取り付けられているバルブ５を閉じる。これによって、浸漬ノズル３ａ内の気相はすべて排出される。
【００２３】
その後、ダミーバー２ａを引き抜くと同時に、バルブ５を開いて鋳造を開始すれば、鋳造実施中、浸漬ノズル３ａ内は空間がない状態に保たれるので、浸漬ノズル内でのベーパー発生を抑制することができる。
【００２４】
上記本発明の鋳造開始方法を実施するに際して用いる浸漬ノズルは、上述したように、その下部に吐出孔が１つ、しかもその吐出孔からの吐出流が垂直方向に向かうように設けられた浸漬ノズルである。浸漬ノズルの吐出孔をダミーバーの上端と接触させて塞ぎ、溶湯の漏出を防ぐためである。
【００２５】
ダミーバーの上端は浸漬ノズルの吐出孔と接触させてその隙間から溶湯を漏出させない程度の平滑性を有していればよい。図１に示した例では、ダミーバーの上端の浸漬ノズルとの接触部が凹形状になっているが、このようにすれば溶湯の漏出を効果的に防止し得るので好ましい。
【００２６】
マグネシウム合金を連続鋳造するに際し、本発明の鋳造開始方法を適用すれば、浸漬ノズル内を溶湯で満たすことが可能であり、鋳造を実施する間、浸漬ノズル内でのベーパーの発生を抑制することができる。これにより、溶湯の安定供給、凝固シェルの均一成長等を確保し、品質の良い連続鋳造鋳片を安定して製造することが可能となる。
【００２７】
【実施例】
図１に示した構成を有するタンディッシュ、浸漬ノズルおよび連続鋳造鋳型を備える装置とその鋳型内に挿入するダミーバーを用い、本発明の鋳造開始方法を適用して連続鋳造を行い、マグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造した。実験条件は下記のａ〜ｈとした。
【００２８】
ａ．マグネシウム合金：Ｍｇ−３％Ａｌ−１％Ｚｎ（融点６３２℃）
ｂ．注湯温度　　　　：７５０℃
ｃ．鋳造時の雰囲気　：大気中
ｄ．鋳型材質　　　　：ＳＵＳ４３０
ｅ．鋳型サイズ（内寸）：幅５００ｍｍ×厚さ３０ｍｍ×高さ２００ｍｍ
ｆ．浸漬ノズル　　　　　：下向き単孔、外径３０ｍｍ×内径２０ｍｍ
ｇ．浸漬ノズルの材質：ＳＵＳ４３０
ｈ．引き抜き速度　　：０．５ｍ／ｍｉｎ
なお、比較のために、図２に示した構成を有するタンディッシュ、浸漬ノズルおよび連続鋳造鋳型（幅５００ｍｍ×厚さ３０ｍｍ×高さ２００）を備える装置とその鋳型内に挿入するダミーバーを用い、従来の方法により鋳造を開始して連続鋳造を行い、マグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造した。
【００２９】
上記の鋳造実験の結果、本発明の鋳造開始方法を適用した場合、鋳造開始時に浸漬ノズル内を溶湯で充満させることができ、品質の良い連続鋳造鋳片を安定して製造することができた。
【００３０】
一方、従来の方法により鋳造を開始して連続鋳造を行った場合は、鋳造開始時に浸漬ノズル内に大気や不活性ガス等の気相を排除でないため、鋳造中も気相が存在したままの操業を余儀なくされた。
【００３１】
【発明の効果】
マグネシウム合金を連続鋳造するに際し、本発明の鋳造開始方法を適用すれば、浸漬ノズル内を溶湯で満たすことができるので、鋳造を実施する間、浸漬ノズル内でのベーパーの発生を抑制することが可能である。その結果、溶湯を安定供給し、凝固シェルの成長の不均一化を防止し、品質の良い連続鋳造鋳片を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法を説明するための図である。
【図２】従来のマグネシウム合金の連続鋳造時の鋳造開始方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１：連続鋳造鋳型
２ａ、２ｂ：ダミーバー
３ａ、３ｂ：浸漬ノズル
４：タンディッシュ
５：バルブ
【図１】
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【図２】
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