(57)【要約】【課題】ザク欠陥の解消に加えて気泡欠陥や湯じわの発生程度を低減して、合金スラブの歩留まりを改善する。  【解決手段】  湯面Ｌｓレベルを一定にするように注湯量に応じた速さで下降させられる鋳型６内の溶湯Ｌに浸漬ノズル５の先端部を浸してマグネシウム合金を注湯し合金スラブを鋳造する方法であって、浸漬ノズル５の先端流路を二股の分岐流路５２１，５２２として、各流路５２１，５２２の傾斜角θを５度〜１０度の範囲で水平から下方へ傾斜させるとともに、湯面Ｌｓからの上記浸漬ノズル５の浸漬深さＤを２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に設定し、かつ上記浸漬ノズル５内の溶湯速度Ｖを１．５ｍ／ｓ〜２．０ｍ／ｓの範囲に設定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯面レベルを一定にするように注湯量に応じた速さで下降させられる鋳型内の溶湯に浸漬ノズルの先端部を浸してマグネシウム合金を注湯し合金スラブを鋳造する方法であって、前記浸漬ノズルの先端流路を二股以上の分岐流路として、各分岐流路の傾斜角を５度〜１０度の範囲で水平から下方へ傾斜させるとともに、湯面からの前記浸漬ノズルの浸漬深さを２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に設定し、かつ前記浸漬ノズル内の溶湯速度を１．５ｍ／ｓ〜２．０ｍ／ｓの範囲に設定したことを特徴とするマグネシウム合金スラブの鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネシウム合金スラブの鋳造方法に関し、特に、欠陥の少ないスラブを鋳造できるマグネシウム合金スラブの鋳造方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム合金は軽量、電磁波遮蔽能が高い、資源が豊富でリサイクル性に優れる、等の特長を有することから、近年、航空機や自動車の分野で用途が拡大しつつある。ところで、マグネシウム合金の合金スラブを鋳造で製造する方法がある。ここでは、湯面レベルを一定にするように注湯量に応じた速さで鋳型を下降させるとともに、鋳型内の溶湯に浸漬ノズルの先端を浸しつつマグネシウム合金を注湯することによって下降する鋳型内に合金スラブを生成している。
【０００３】
ところで、上記浸漬ノズル８としては従来、図３（１）に示すような、ノズル筒内にストレートに下方へ向かう流路８１を設けた単孔ノズルが使用されてきたが、これによると、合金スラブの中心部に空洞欠陥（ザク欠陥）を生じて、圧延加工が不能になることがあった。そこで、近年においては、図３（２）に示すような、浸漬ノズル８の先端に互いに反対方向へ水平に延びて開口する流路８２，８３を設けた二孔ノズルが使用されている。なお、特許文献１には先端開口を下方へ傾斜させた二孔ノズルを使用した鋼の連続鋳造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２８１２１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の二孔ノズルを使用した鋳造方法では、マグネシウム合金スラブ内のザク欠陥は解消されるものの、上記合金スラブの表層深くにピンホールやブローホール等の気泡欠陥を生じたり、合金スラブ表面に湯じわを生じやすい。このため、圧延中の割れ等を防止するために、上記気泡欠陥や湯じわを生じた合金スラブの表層を圧延加工前に比較的厚く研削して除去しておく必要があって、合金スラブの歩留まりが良くないという問題があった。この場合、マグネシウム合金には、単に鋼の連続鋳造用ノズルやそれを用いた製法をそのまま適用しても十分ではない。これは、マグネシウム合金は鋼よりも凝固速度が速いため、気泡がトラップされやすいからである。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ザク欠陥の解消に加えて気泡欠陥や湯じわの発生程度も低減でき、合金スラブの歩留まりを大きく改善することができるマグネシウム合金スラブの鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、湯面（Ｌｓ）レベルを一定にするように注湯量に応じた速さで下降させられる鋳型（６）内の溶湯（Ｌ）に浸漬ノズル（５）の先端部を浸してマグネシウム合金を注湯し合金スラブを鋳造する方法であって、浸漬ノズル（５）の先端流路を二股以上の分岐流路（５２１，５２２）として、各分岐流路（５２１，５２２）の傾斜角（θ）を５度〜１０度の範囲で水平から下方へ傾斜させるとともに、湯面（Ｌｓ）からの上記浸漬ノズル（５）の浸漬深さ（Ｄ）を２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に設定し、かつ上記浸漬ノズル（５）内の溶湯速度（Ｖ）を１．５ｍ／ｓ〜２．０ｍ／ｓの範囲に設定する。なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【０００７】
本発明において、浸漬ノズルの傾斜角、浸漬深さ、溶湯速度を上記範囲に設定すると、合金スラブの内部欠陥が解消されるとともに、気泡欠陥や湯じわがいずれも十分小さく抑えられる。したがって、合金スラブの表層を薄く研削するだけで気泡欠陥や湯じわは除去されて圧延加工を良好に行うことができ、合金スラブの歩留まりが大きく向上する。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明のマグネシウム合金スラブの鋳造方法によれば、ザク欠陥の解消に加えて気泡欠陥や湯じわの発生程度も低減でき、合金スラブの歩留まりを大きく改善することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には本発明方法を適用するマグネシウム合金スラブ製造装置の一例を示す。図１において、ルツボ１内には７００℃程度に加熱されたマグネシウム合金の溶湯Ｌが保持されている。溶湯Ｌは、ルツボ１外に位置するモータ２に連結されて回転駆動される浸漬型ポンプ３によって、ほぼ定量で湯道４を経て浸漬ノズル５に供給される。浸漬ノズル５は詳細を後述するその先端部が鋳型６内の溶湯Ｌ中に浸されており、湯道４を経て至った溶湯Ｌは、浸漬ノズル５の先端から、鋳型６内に貯留された溶湯Ｌ中へ排出供給される。鋳型６は定盤６１を介してリフト７上に載置されており、リフト７を溶湯Ｌの供給量に応じてほぼ定速で下降させる（図１中の鎖線）ことによって鋳型６内の溶湯Ｌの湯面Ｌｓはほぼ一定レベルに保たれ、したがって浸漬ノズル５先端の浸漬深さもほぼ一定に保たれる。鋳型６の下降に伴って鋳型６内の溶湯Ｌは下層から順次冷却凝固して合金スラブが生成される。
【００１０】
図２には浸漬ノズル５の先端部の詳細断面を示す。浸漬ノズル５は筒体５１の先端に、二股の分岐流路５２１，５２２を有するヘッド５２を溶接した二孔ノズルで、筒体５１の筒内を上下に延びる流路５１１は、ヘッド５２内の流路５２３に連通して先端流路たる二股の分岐流路５２１，５２２に分かれている。分岐流路５２１，５２２は径方向の対称位置で互いに対称形に斜め下方へ傾斜して溶湯Ｌ内へ開口している。ここで、各流路５２１，５２２の水平からの傾斜角θは５度〜１０度の範囲内に設定するのが良い。傾斜角θを５度よりも小さくすると、湯面Ｌｓが乱れて鋳型６内の気体が溶湯Ｌ内に巻き込まれることにより、生成される合金スラブの表層深くに気泡欠陥を生じ、あるいは合金スラブ表面に深い湯じわを生じる。一方、傾斜角を１０度よりも大きくすると合金スラブ内にザク欠陥のような内部欠陥を生じる。なお、分岐流路は必ずしも二股状とする必要はなく、三股以上に分岐する流路としても良い。なお、本実施形態のノズルは、内径φ１６．１ｍｍ、外径φ２１．７ｍｍのもので、ＳＧＰ１５Ａ材を使用している。
【００１１】
上記浸漬ノズル５の湯面Ｌｓからの浸漬深さＤは２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内に設定するのが良い。浸漬深さＤを２０ｍｍよりも浅くすると湯面Ｌｓが乱れ、鋳型６内の気体が溶湯Ｌ内に巻き込まれて合金スラブの表層深くに気泡欠陥を生じるとともに、合金スラブの表面に比較的深い湯じわを生じる。一方、浸漬深さＤを５０ｍｍよりも深くすると、溶湯Ｌ内に巻き込まれた気泡が抜け難くなって合金スラブの表層比較的深くに気泡欠陥を生じる。
【００１２】
さらに、上記浸漬ノズル５内の溶湯速度Ｖは１．５ｍ／ｓ〜２．０ｍｍ／ｓの範囲に設定するのが良い。溶湯速度Ｖを１．５ｍ／ｓよりも遅くすると浸漬ノズル５内の気泡が速やかに排出されず溶湯Ｌ内に混入して、合金スラブの表層比較的深くに気泡欠陥を生じる。一方、溶湯速度Ｖを２．０ｍ／ｓよりも速くすると、湯面Ｌｓの乱れを生じて、合金スラブの表層比較的深くの気泡欠陥に加えて、合金スラブ表面に比較的深い湯じわを生じる。
【００１３】
（実施例）
浸漬ノズル５の二股の分岐流路の傾斜角θ、浸漬ノズル５の浸漬深さＤ、浸漬ノズル５内の溶湯速度Ｖを種々変更して、気泡欠陥、湯じわ、および内部欠陥の発生とその程度を試験した結果を表１に示す。傾斜角θを５度，１０度、浸漬深さを２０ｍｍ，３０ｍｍ，５０ｍｍ、溶湯速度を１．５ｍ／ｓ，１．７ｍ／ｓ，１．９ｍ／ｓ，２．０ｍｍ／ｓと既述の範囲内に設定した実施例１〜４では、内部欠陥が解消されるとともに、気泡欠陥や湯じわもいずれも十分小さく抑えられる。
【００１４】
すなわち、表１中の気泡欠陥の「○」印は、合金スラブの表面を３ｍｍ研削すればその表面に気泡欠陥が現れなくなることを示しており、この気泡欠陥の有無の確認は目視によるものである。また、湯じわはレーザ距離測定器により、合金スラブを側方から見た際の幅方向の中心位置の表面凹凸量を測定したもので、表中の「○」印は、合金スラブの表面に生じている湯じわの凹凸量が±０．５ｍｍ以内であることを示している。さらに、内部欠陥は超音波測定によって合金スラブ全域の内部欠陥を探査したもので、表中の「○」印は、合金スラブ内に直径２ｍｍ以上の内部欠陥が存在しないことを示している。したがって、実施例１〜４の設定範囲であれば、合金スラブの表層を３ｍｍ程度薄く研削して気泡欠陥や湯じわを除去しておけば圧延加工を良好に行うことができ、合金スラブの歩留まりを大きく向上させることができる。
【００１５】
（比較例）
これに対して、比較例１に示すように浸漬ノズル５の分岐流路５２１，５２２の傾斜角θを０度にすると、合金スラブの表層深くに気泡欠陥を生じるとともに、深い湯じわを生じる。ここで、気泡欠陥についての表中の「×」印は、合金スラブを５ｍｍ研削しても未だ表面に気泡欠陥が認められることを示しており、湯じわについての表中の「×」印は、合金スラブの表面に生じている湯じわの凹凸量が±２．５ｍｍ以上であることを示している。
【００１６】
また比較例２に示すように上記傾斜角θを１５度にすると、表中の「×」印で示すように合金スラブ内に直径２ｍｍ以上の内部欠陥が生じる。
【００１７】
比較例３に示すように浸漬ノズル５の浸漬深さＤを１０ｍｍにすると、合金スラブの表層深くに気泡欠陥を生じるとともに、比較的深い湯じわが生じる。ここで、湯じわについての表中の「△」印は、合金スラブの表面に生じている湯じわの凹凸量が±０．５ｍｍ〜±２．５ｍｍあることを示している。
【００１８】
比較例４に示すように上記浸漬深さＤを６０ｍｍにすると、合金スラブの表層比較的深くに気泡欠陥を生じる。ここで、気泡欠陥についての表中の「△」印は、合金スラブの表面を４ｍｍ〜５ｍｍ研削して初めてその表面に気泡欠陥が現れなくなることを示している。
【００１９】
比較例５に示すように浸漬ノズル５内の溶湯速度Ｖを１．０ｍ／ｓにすると、合金スラブの表層比較的深くに気泡欠陥を生じる。
【００２０】
また、比較例６に示すように上記溶湯速度Ｖを２．５ｍ／ｓにすると、合金スラブの表層比較的深くに生じる気泡欠陥に加えて、合金スラブの表面に比較的深い湯じわも生じる。
【００２１】
【表１】
2009113105.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の方法を実施するマグネシウム合金スラブ製造装置の一例を示す装置構成図である。
【図２】浸漬ノズルの先端部の縦断面図である。
【図３】従来の浸漬ノズルの先端部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…ルツボ、２…モータ、３…ポンプ、４…湯道、５…浸漬ノズル、５２１，５２２…分岐流路（先端流路）、６…鋳型、７…リフト、Ｌ…溶湯、Ｌｓ…湯面。
【図１】
2009113105.tif 000004
【図２】
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【図３】
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