(57)【要約】【課題】表面品質に優れ、また耐食性にも優れたマグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造することができる連続鋳造方法を提供する。【解決手段】振動鋳型を用い、鋳型１ａ内壁面とマグネシウム合金の溶湯３および鋳片との隙間に、前記鋳型内壁面に接触させながら金属製の箔５または薄板を鋳造速度に対応する速度で連続して供給する。または、双ロールの隙間に溶湯を供給し、双ロールとマグネシウム合金の溶湯および鋳片との隙間に、各ロール表面に接触させながら金属製の箔または薄板を連続して供給する。金属製の箔または薄板としてアルミニウム合金を用いれば、耐食性にも優れることから、望ましい。【選択図】図１
2004009056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動鋳型を用いるマグネシウム合金の連続鋳造方法であって、前記鋳型内壁面とマグネシウム合金の溶湯および鋳片との隙間に、前記鋳型内壁面に接触させながら金属製の箔または薄板を、鋳造速度に対応する速度で連続して供給することを特徴とするマグネシウム合金の連続鋳造方法。
【請求項２】
双ロールの隙間に溶湯を供給するマグネシウム合金の連続鋳造方法であって、前記双ロールとマグネシウム合金の溶湯および鋳片との隙間に、各ロール表面に接触させながら金属製の箔または薄板を、鋳造速度に対応する速度で連続して供給することを特徴とするマグネシウム合金の連続鋳造方法。
【請求項３】
金属製の箔または薄板がアルミニウム合金または亜鉛合金であることを特徴とする請求項１または２に記載のマグネシウム合金の連続鋳造方法。
【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方法に関し、特に、表面品質が優れた連続鋳造鋳片を提供することができるマグネシウム合金の連続鋳造方法に関する。
【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】
マグネシウム合金は大気（それに含まれる酸素等）との反応性が強く、大気と接触する部分に、大気中の酸素との反応により生成する酸化マグネシウムが形成されたり、あるいは大気中の水分との反応により生じる水酸化マグネシウムが形成されたりする。このような酸素や水との反応（すなわち、腐食）を防止するため、従来は、マグネシウム合金単独で用いられることはなく、製品の表面に樹脂等によるコーティング層を設ける必要があった。
【０００４】
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は、鋳型を振動させながら連続的に鋳片を引き抜く方法や、鋳型を固定した状態で鋳片を間欠的に引き抜く方法が採用されている。
【０００５】
鋼の連続鋳造においては、鋳型と鋳片間の潤滑を目的としてフラックスが用いられている。しかし、マグネシウム合金は比重が約１．８ｇ／ｃｍ３と小さく、融点も約６３０℃と低いので、マグネシウム合金の連続鋳造に適用できるフラックスは見あたらない。フラックスの融点を下げるためには、フッ素、塩素、ナトリウム、カリウム等を加える必要があるが、このような元素またはそれを含む化合物等を加えたフラックスを用いた場合、マグネシウム合金中に前記の元素が溶け込んで製品特性を著しく低下させることから、マグネシウム合金の連続鋳造にフラックスを使用することは事実上不可能である。
【０００６】
このため、マグネシウム合金の連続鋳造においては、前記のように振動鋳型を用いる方法や間欠引き抜き方法が採用されているが、鋳片の表面に鋳型の振動に起因するオシレーション・マークや、間欠引き抜きに伴うマークが形成される場合があり、熱間圧延および冷間圧延後の製品（例えば、最終製品の素材としての製品薄板）の表面品質が低下する。これらのマークの形成を低減するには、単位時間当たりのオシレーションの回数を増やすか、あるいは間欠的な引き抜き速度を高めて凝固シェルの成長を抑制すればよいのであるが、潤滑作用を有するフラックスを使用していないため凝固シェルが鋳型に拘束され易く、鋳造速度を上げることはできない。
【０００７】
【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べくなされたものであって、表面品質に優れ、また耐食性にも優れたマグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造することができる連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、連続鋳造を行う際、鋳型の内壁面に沿わせて金属製の箔または薄板を挿入してマグネシウム合金の鋳片の表面をカバーしてやれば、表面品質が良好な鋳片が得られることを知見した。これによって、耐食性を向上させることも可能である。
【０００９】
本発明はこの知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記（１）および（２）に記載のマグネシウム合金の連続鋳造方法にある。
【００１０】
（１）振動鋳型を用いるマグネシウム合金の連続鋳造方法であって、前記鋳型内壁面とマグネシウム合金の溶湯および鋳片との隙間に、前記鋳型内壁面に接触させながら金属製の箔または薄板を、鋳造速度に対応する速度で連続して供給するマグネシウム合金の連続鋳造方法。
【００１１】
（２）双ロールの隙間に溶湯を供給するマグネシウム合金の連続鋳造方法であって、前記双ロールとマグネシウム合金の溶湯および鋳片との隙間に、各ロール表面に接触させながら金属製の箔または薄板を、鋳造速度に対応する速度で連続して供給するマグネシウム合金の連続鋳造方法。
【００１２】
上記（１）または（２）の連続鋳造方法において、金属製の箔または薄板がアルミニウム合金または亜鉛合金であれば、マグネシウム合金と固溶、接合され易く、好適である。
【００１３】
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方法（上記（１）または（２）に記載の連続鋳造方法）について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
図１は、上記（１）に記載の連続鋳造方法の実施の際に用いる連続鋳造鋳型と箔の供給機を備える装置の一例を模式的に示す図である。鋳型については、その厚さ方向縦断面が示されている。なお、「その（つまり、鋳型の）厚さ方向」とは、この鋳型で得られる鋳片の厚さ方向に相当する方向をいう。
【００１６】
図１において、符号１ａが連続鋳造鋳型で、鋳型を振動させながら連続的に鋳片を引き抜くことができる振動鋳型である。その鋳型１ａの上方に、鋳型１ａの内壁面と、マグネシウム合金の溶湯およびそれが凝固した鋳片との隙間に金属製の箔を供給するための箔の供給機２が設けられている。
【００１７】
この鋳型１ａ内にマグネシウム合金の溶湯３を浸漬ノズル４を介して供給し、このとき同時に箔の供給機２から金属製の箔５を鋳型１ａの内壁面に接触させながら供給する。これによって、図示したように、鋳型１ａの内壁面に接触している金属製の箔５の近傍に凝固シェル６ａが形成されるが、マグネシウム合金の溶湯３が凝固する際、金属製の箔５にマグネシウム合金が固溶する。したがって、凝固シェル６ａを下方（図中に白抜き矢印で示した方向）へ引き抜くと、鋳片の表裏両面に金属製の箔５が接合された連続鋳造鋳片が得られる。なお、前記金属製の箔５の供給は、鋳造速度に対応する速度で、すなわち鋳造速度に合わせて連続して行う。
【００１８】
鋳型の内壁面に接触させながら供給する金属製の箔の代わりに、金属製の薄板を用いてもよい。
【００１９】
鋳型の内壁面に接触させながら供給した金属製の箔または薄板が溶融状態のマグネシウム合金と接触しても溶解しないのは、箔または薄板が平滑で、冷却されている鋳型の内壁面との接触状態が良好であり、箔または薄板の溶融マグネシウム合金との接触面が十分に冷却されているからである。
【００２０】
これら箔または薄板は、マグネシウム合金と固溶する金属製のものであればよく、アルミニウムや亜鉛がマグネシウム合金の合金成分として一般的であることから、アルミニウム合金または亜鉛合金を用いるのが好適である。特に、アルミニウム合金は、融点がマグネシウム合金と近く、連続鋳造という短時間の過程の中でマグネシウム合金が箔または薄板に固溶、接合され易いので、これを使用するのが好ましい。また、アルミニウム合金の箔または薄板は、工業的にも安価に入手が可能である。
【００２１】
さらに、アルミニウム合金は大気および水に対しても耐食性が良好であることから、表面に樹脂等によるコーティングをしなくても製品としての使用が可能であるという利点を有している。
【００２２】
これら箔または薄板の望ましい厚さは、０．０５ｍｍ〜鋳片厚さの１／２０ｍｍである。厚さが０．０５ｍｍより薄い箔であると、マグネシウム合金の溶湯を鋳型内に注湯した際に箔が溶解し、一方、鋳片厚さの１／２０ｍｍより厚い薄板であると、この薄板を鋳型内壁面とマグネシウム合金の溶湯および鋳片の隙間に精度よく、つまり鋳型内壁面に隙間をつくらず接触させながら、円滑に挿入することが困難になる。なお、薄板の前記望ましい上限の具体的な厚さは、鋳片の厚さを２００ｍｍとすると、１０ｍｍ程度となる。
【００２３】
上記の箔または薄板は表面が平滑であるため、鋳片の表面に鋳型の振動に起因するオシレーション・マークが形成されることはなく、表面品質に優れたマグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造することができる。
【００２４】
上記の振動鋳型を用いる（１）に記載のマグネシウム合金の連続鋳造方法は、双ロール法による連続鋳造方法にも適用することができる。
【００２５】
図３は、上記（２）に記載の連続鋳造方法の実施の際に用いる双ロールと箔の供給機を備える装置の一例を模式的に示す図である。双ロールについては、そのロール軸に直角方向の縦断面が示されている。
【００２６】
図３において、符号７ａが双ロールで、この双ロール７ａの上方に、双ロール７ａと、マグネシウム合金の溶湯およびそれが凝固した鋳片との隙間に金属製の箔を供給するための箔の供給機８が設けられている。
【００２７】
この双ロール７ａ内に（すなわち、双ロール７ａの二つのロールの間に）マグネシウム合金の溶湯３を浸漬ノズル９を介して供給し、このとき同時に箔の供給機８から金属製の箔５を双ロール７ａのそれぞれのロール表面に接触させながら供給する。これによって、図示したように、双ロール７ａのそれぞれのロール表面に接触している金属製の箔５の近傍に凝固シェル１０ａが形成される。その際、前述した振動鋳型を用いるマグネシウム合金の連続鋳造方法の場合と同様に、金属製の箔５にマグネシウム合金が固溶する。したがって、双ロール７ａで凝固シェル１０ａを圧延することにより、鋳片の表裏両面に金属製の箔５が接合された連続鋳造鋳片（板状を呈するが、ここでは「連続鋳造鋳片」または単に「鋳片」という）が得られる。なお、前記金属製の箔５の供給は、鋳造速度に対応する速度で、すなわち鋳造速度に合わせて連続して行う。
【００２８】
双ロール７ａのそれぞれのロール表面に接触させながら供給する金属製の箔の代わりに、金属製の薄板を用いてもよい。
【００２９】
双ロール７ａのそれぞれのロール表面に接触させながら供給した金属製の箔または薄板が溶融状態のマグネシウム合金と接触しても溶解しないのは、箔または薄板が平滑で、冷却されている双ロール７ａのそれぞれのロール表面との接触状態が良好であり、箔または薄板の溶融マグネシウム合金との接触面が十分に冷却されているからである。
【００３０】
これら箔または薄板は、上記（１）に記載の連続鋳造方法におけると同様、マグネシウム合金と固溶する金属製のものであればよく、アルミニウム合金または亜鉛合金が好適である。前述したように、特に、アルミニウム合金が好ましい。
【００３１】
これら箔または薄板の望ましい厚さは、０．０５ｍｍ〜鋳片厚さの１／３ｍｍである。厚さが０．０５ｍｍより薄い箔であると、マグネシウム合金の溶湯を双ロール７ａ内に注湯した際に箔が溶解し、一方、鋳片厚さの１／３ｍｍより厚い薄板であると、この薄板を双ロール７ａとマグネシウム合金の溶湯および鋳片との隙間に精度よく、つまりロール表面に隙間をつくらず接触させながら、円滑に挿入することが困難になる。なお、薄板の前記望ましい上限の具体的な厚さは、鋳片厚さを５ｍｍとすると、１．７ｍｍ程度となる。
【００３２】
上記（１）または（２）に記載の連続鋳造方法により得られる鋳片は、いずれも表面にオシレーション・マークなどが形成されることなく、優れた表面品質を有している。また、鋳型内壁面またはロール表面と溶湯および鋳片との間に供給する箔または薄板としてアルミニウム合金を用いることによって、優れた耐食性を付与することも可能である。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〕
図１に示した構成を有する連続鋳造鋳型と箔の供給機を備える装置を用いて、本発明の連続鋳造方法（上記（１）に記載の方法）によりマグネシウム合金を製造した。実験条件は下記のａ〜ｆとした。
【００３４】
ａ．マグネシウム合金：Ｍｇ−３％Ａｌ−１％Ｚｎ（融点６３２℃）
ｂ．注湯温度　　　　：７５０℃
ｃ．鋳型材質　　　　：Ｃｕ製
ｄ．鋳型サイズ（内寸）：幅１０００ｍｍ×厚さ５０ｍｍ×高さ２００ｍｍ
ｅ．引き抜き速度　　：１．０ｍ／ｍｉｎ
ｆ．金属箔　　　　　：アルミニウム（厚さ１００μｍ）
なお、比較のために、図２に示す鋳型を用いて従来の連続鋳造方法により前記ａのマグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造した。この鋳型１ｂは、幅１０００ｍｍ×厚さ５０ｍｍ×高さ２００ｍｍで、この鋳型１ｂにマグネシウム合金の溶湯３が浸漬ノズル４を介して供給されると、鋳型１ｂの壁面近傍に凝固シェル６ｂが形成され、下方（図中に白抜き矢印で示した方向）へ引き抜くことにより、鋳型１ｂの下端部の厚さに相当する厚さの鋳片が得られる。
【００３５】
上記の鋳造実験の結果、本発明の連続鋳造方法により、表面が平滑で、かつ、金属箔としてアルミニウムを使用しているので優れた耐食性を有する連続鋳造鋳片が得られた。この鋳片を用いれば、表面のコーティングが不要な製品の製造が可能である。
【００３６】
一方、従来の連続鋳造方法により得られた鋳片は、前述したように、マグネシウム合金の大気中における耐食性が劣るため、製品に加工した後、その表面を樹脂によりコーティングする必要があるものであった。
〔実施例２〕
図３に示した構成を有する双ロールと箔の供給機を備える装置を用いて、本発明の連続鋳造方法（上記（２）に記載の方法）によりマグネシウム合金を製造した。実験条件は下記のａ〜ｈとした。
【００３７】
ａ．マグネシウム合金：Ｍｇ−３％Ａｌ−１％Ｚｎ（融点６３２℃）
ｂ．注湯温度　　　　：７００℃
ｃ．鋳造方法　　　　：双ロール方式
ｄ．双ロール材質　　：Ｃｕ製
ｅ．ロール・サイズ　：外径５００ｍｍ×幅１０００ｍｍ
ｆ．ロール間隔　　　：５ｍｍ
ｇ．鋳片の鋳造速度　：５．０ｍ／ｍｉｎ
ｈ．金属箔　　　　　：アルミニウム（厚さ１００μｍ）
なお、比較のために、図４に示す双ロールを備える装置を用いて従来の双ロール方式により前記ａのマグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造した。用いた双ロール７ｂは、外径５００ｍｍ×幅１０００ｍｍで、この双ロール７ｂ内にマグネシウム合金の溶湯３が浸漬ノズル９を介して供給されると、双ロール７ｂのそれぞれのロール表面の近傍に凝固シェル１０ｂが形成され、双ロール７ｂで凝固シェル１０ｂを圧延することにより連続鋳造鋳片が得られる。なお、符号１１は双ロール７ｂ表面の付着物を除去するためのブラシである。
【００３８】
上記の鋳造実験の結果、実施例１の場合と同様に、本発明の連続鋳造方法によって、表面が平滑で、かつ優れた耐食性を有し、表面のコーティングが不要な製品の製造が可能な連続鋳造鋳片が得られた。
【００３９】
一方、従来の双ロール方式による連続鋳造方法により得られた鋳片は、製品に加工した後、その表面を樹脂によりコーティングする必要があるものであった。また、双ロールとマグネシウム合金とが直接接触するのでロール表面にマグネシウム合金が付着し、このため鋳造中に付着物を除去するブラシが必要であるとともに、除去された付着物の処理が必要であった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の連続鋳造方法によれば、表面品質に優れたマグネシウム合金の連続鋳造鋳片を製造することができる。また、優れた耐食性を付与することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続鋳造方法の実施の際に用いる連続鋳造鋳型と箔の供給機を備える装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】従来の連続鋳造方法の実施の際に用いる鋳型の一例を模式的に示す図である。
【図３】本発明の連続鋳造方法の実施の際に用いる双ロールと箔の供給機を備える装置の一例を模式的に示す図である。
【図４】従来の連続鋳造方法の実施の際に用いる双ロールの一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ：連続鋳造鋳型
２：箔の供給機
３：溶湯
４：浸漬ノズル
５：金属製の箔
６ａ、６ｂ：凝固シェル
７ａ、７ｂ：双ロール
８：箔の供給機
９：浸漬ノズル
１０ａ、１０ｂ：凝固シェル
１１：ブラシ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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